EP1555429B1 - Kraftstoffeinspritzdüse - Google Patents

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EP1555429B1
EP1555429B1 EP05000209A EP05000209A EP1555429B1 EP 1555429 B1 EP1555429 B1 EP 1555429B1 EP 05000209 A EP05000209 A EP 05000209A EP 05000209 A EP05000209 A EP 05000209A EP 1555429 B1 EP1555429 B1 EP 1555429B1
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injection nozzle
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Stephan Haas
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MAN Diesel SE
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    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/161—Means for adjusting injection-valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
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    • F02M61/06—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves being furnished at seated ends with pintle or plug shaped extensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector with a housing in which a held under the action of a spring by abutment against a seat in the closed position, auf whybare by the pressure of the injected fuel nozzle needle is arranged.
  • the EP 1 041 272 A or the DE 41 23 721 , C already shows a fuel injector in which a control piston for limiting the Einspritznadelhubs is present.
  • the control piston is movable under the influence of a control valve, which controls the pressure in the control room, between two stop points fixed to the housing. Depending on this, the maximum stroke of the nozzle needle varies, so that selectively one or two rows of spray holes can be released.
  • the invention has for its object to provide a simple and compact fuel injector constructed in two different, precisely definable operating positions for full and part load and their application is not limited to a special injection system.
  • this is achieved by providing a control piston which can be acted upon or depressurized by one of two different axial positions by means of a pressurized fluid and which delimits the opening path of the nozzle needle for releasing one or more spray-hole rows.
  • the nozzle needle facing away from the end face of the control piston is pressurized in a the opening stroke of the nozzle needle to release a spray hole row limiting partial load position and relieved of pressure in another, all superimposed injection hole rows releasing full load position.
  • control piston is in the partial load position with its end facing the nozzle needle on a housing-fixed stop.
  • the control piston is in the full load position with an end facing away from the nozzle needle on a further housing-fixed stop. This results in precisely defined operating positions for the two load ranges.
  • the injector according to FIG. 1 has a housing composed of three parts 1, 2, 3.
  • a nozzle needle 4 is axially displaceably guided, which has a section 5 with an enlarged diameter.
  • the section 5 protrudes into a pressure chamber 6 into which the fuel to be injected is supplied via a line 7.
  • the lower end of the valve needle 4 is under the action of a spring 8 to a seat 9 at.
  • a control pin 10 which passes through a naval 11.
  • In the naval 11 opens a first row of spray holes 12.
  • the lower end of the control pin 10 projects sealingly into a furthertreraum 13 into which opens at least one further series of spray holes 14.
  • the upper end face 15 of the two-part nozzle needle 4 is located in the in FIG. 1 illustrated rest position at a distance h1 from the lower end face 16 of a guided in the housing part 2 in the axial direction of the control piston 17.
  • the control piston 17 is located with the edge of its lower end face 16 to an annular stop 18 fixed to the housing.
  • the control piston 17 passes through an annular chamber 19, which communicates via a line 20 with the fuel-carrying line 7 in connection. From the chamber 19, a line 21 in the control piston 17 leads to a pressure chamber 22 above the upper end face 23 of the control piston 17.
  • the pressure chamber 22 is bounded laterally by the housing part 2 and above by a plate-shaped stop 24.
  • the stop 24 has a bore 25 which can be closed by a closure member.
  • the closure member has a closure ball 26 which is durable by means of an actuating rod 27 in the closed position.
  • the control rod 27 is adjustable in dependence on the load condition of the engine such that in the rest position and in the partial load position, the closure ball 26 is held in the closed position and releases the closure ball in the full load position, so that the fuel can flow through a line 28.
  • it is also differently constructed, depending on the engine power alsutz and zumelde closure organs used.
  • FIG. 2 The arrangement according to FIG. 2 is in principle just as structured as the one after FIG. 1 , Only here is the chamber 19 connected to a line 30 which is supplied by means of a pump 31 lubricating oil under pressure. This lubricating oil then passes via the line 21 into the pressure chamber 22.
  • the other function is consistent with the arrangement according to FIG. 1 match. It is also possible to pressurize the pressure chamber 22 with a pressure fluid from a separate fluid circuit.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Gehäuse, in dem eine unter der Wirkung einer Feder durch Anlage an einen Sitz in Schließstellung gehaltene, durch den Druck des eingespritzten Kraftstoffs aufsteuerbare Düsennadel angeordnet ist.
  • Die EP 1 041 272 A oder die DE 41 23 721 . C zeigt bereits eine Kraftstoffeinspritzdüse, bei der ein Steuerkolben zur Begrenzung des Einspritznadelhubs vorhanden ist. Der Steuerkolben ist unter dem Einsfluss eines Steuerventils, das den Druck im Steuerraum kontrolliert, zwischen zwei gehäusefesten Anschlagstellen beweglich. Abhängig davon variiert der maximale Hub der Düsennadel, so dass selektiv eine bzw. zwei Reihen von Spritzlöcher freigegeben werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und raumsparend aufgebaute Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, die in zwei verschiedene, genau definierbare Betriebsstellungen für Voll- und Teillast überführbar und deren Anwendung nicht auf ein spezielles Einspritzsystem beschränkt ist.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein zur Überführung in eine von zwei unterschiedlichen axialen Stellungen mittels eines Druckfluiids beaufschlagbarer oder druckentlastbarer Steuerkolben vorgesehen ist, der den Öffnungsweg der Düsennadel zur Freigabe einer oder mehrerer Spritzlochreihen begrenzt.
  • Hierdurch ergibt sich ein einfacher Aufbau, der innerhalb der Umrisse einer normalen Kraftstoffeinspritzdüse untergebracht werden kann.
  • Die der Düsennadel abgewandte Stirnfläche des Steuerkolbens ist in einer den Öffnungsweg der Düsennadel zur Freigabe einer Spritzlochreihe begrenzenden Teillaststellung druckbeaufschlagt und in einer weiteren, alle übereinander angeordneten Spritzlochreihen freigebenden Volllaststellung druckentlastet.
  • Gemäß der Erfindung liegt der Steuerkolben in der Teillaststellung mit seiner der Düsennadel zugewandten Stirnfläche an einem gehäusefesten Anschlag an. Der Steuerkolben liegt in der Volllaststellung mit einer der Düsennadel abgewandten Stirnfläche an einem weiteren gehäusefesten Anschlag an. Hierdurch ergeben sich genau definierte Betriebsstellungen für die beiden Lastbereiche.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den zusätzlichen Unteransprüchen und einer Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Auf dieser zeigen jeweils in einem senkrechten Schnitt:
    • Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzdüse mit Kraftstoff als Druckfluid
    • Figur 2 eine Kraftstoffeinspritzdüse mit Schmieröl als Druckfluid.
  • Die Einspritzdüse gemäß Figur 1 weist ein aus drei Teilen 1, 2, 3 zusammengesetztes Gehäuse auf. Im Gehäuse 1 ist eine Düsennadel 4 axial verschiebbar geführt, die einen Abschnitt 5 mit vergrößertem Durchmesser aufweist. Der Abschnitt 5 ragt in einen Druckraum 6 hinein, dem der einzuspritzende Kraftstoff über eine Leitung 7 zugeführt wird. Das untere Ende der Ventilnadel 4 liegt unter der Wirkung einer Feder 8 an einem Sitz 9 an. An diesem Ende der Ventilnadel 4 befindet sich ein Steuerzapfen 10, der einen Vorlageraum 11 durchsetzt. In den Vorlageraum 11 mündet eine erste Reihe von Spritzlöcher 12. Das untere Ende des Steuerzapfens 10 ragt abdichtend in einen weiteren Vorlageraum 13 hinein, in den mindestens eine weitere Reihe von Spritzlöchem 14 mündet.
  • Die obere Stirnfläche 15 der zweiteilig ausgeführten Düsennadel 4 befindet sich in der in Figur 1 dargestellten Ruhestellung in einem Abstand h1 von der unteren Stirnfläche 16 eines im Gehäuseteil 2 in Achsrichtung geführten Steuerkolbens 17. Dabei liegt der Steuerkolben 17 mit dem Rand seiner unteren Stirnfläche 16 an einen ringförmigen gehäusefesten Anschlag 18 an. Der Steuerkolben 17 durchsetzt eine ringförmige Kammer 19, die über eine Leitung 20 mit der den Kraftstoff führenden Leitung 7 in Verbindung steht. Von der Kammer 19 führt eine Leitung 21 im Steuerkolben 17 zu einem Druckraum 22 über der oberen Stirnfläche 23 des Steuerkolbens 17. Der Druckraum 22 ist seitlich durch den Gehäuseteil 2 und oben durch einen plattenförmigen Anschlag 24 begrenzt. Der Anschlag 24 weist eine Bohrung 25 auf, die durch ein Verschlussorgan verschließbar ist. Das Verschlussorgan weist eine Verschlusskugel 26 auf, die mittels einer Stellstange 27 in Verschlussstellung haltbar ist. Die Stellstange 27 ist in Abhängigkeit vom Lastzustand des Motors derart verstellbar, dass in der Ruhestellung und in der Teillaststellung die Verschlusskugel 26 in der Schließposition gehalten wird und in der Volllaststellung die Verschlusskugel freigibt, so dass der Kraftstoff durch eine Leitung 28 abfließen kann. Es sind jedoch auch anders aufgebaute, in Abhängigkeit von der Motorleistung aufund zugesteuerte Verschlussorgane verwendbar.
  • Wird in der Einstellung für den Teillastbereich, in der das Verschlussorgan 26, 27 geschlossen ist Kraftstoff durch die Leitung 7 unter Druck eingeleitet so baut sich über die Leitungen 20, 21 im Druckraum 22 ebenfalls Druck auf, der den Steuerkolben 17 gegen den Anschlag 18 drückt. Gleichzeitig wird die Düsennadel 4 vom Sitz 9 abgehoben bis ihre Stirnfläche 15 zur Anlage an der Stirnfläche 16 kommt. Bei entsprechender Bemessung einerseits der die Düsennadel 4 in die Öffnungsbewegung versetzenden Flächen und andererseits der Stirnfläche 23 bleibt der Steuerkolben 17 in Folge des Drucks im Druckraum 20 in Anlage an dem Anschlag 18. Die Düsennadel 4 kann sich daher nur um den Weg h1 soweit bewegen, dass Kraftstoff über den Vorlageraum 11 aus den Spritzlöchern 12 austritt.
  • Bei Umstellung der Stellstange 27 auf Volllastbetrieb gibt diese die Verschlusskugel 26 frei. Tritt jetzt der Kraftstoff durch die Leitungen 20, 21 in den Druckraum 22, so fließt er über die Leitung 28 ab. Der Steuerkolben 17 kann sich daher zusätzlich um den Weg h2 bis zur Anlage an dem Anschlag 24 bewegen. Dieser Bewegung folgt die Düsennadel 4. Dabei tritt der Steuerzapfen 10 aus dem Vorlageraum 13 aus. Der Kraftstoff gelangt daher auch zu den Spritzlöchem 14.
  • Die Anordnung gemäß Figur 2 ist im Prinzip ebenso aufgebaut wie die nach Figur 1. Lediglich ist hier die Kammer 19 an eine Leitung 30 angeschlossen, der mittels einer Pumpe 31 Schmieröl unter Druck zugeführt wird. Dieses Schmieröl gelangt dann über die Leitung 21 in den Druckraum 22. Die weitere Funktion stimmt mit der Anordnung gemäß Figur 1 überein. Es besteht auch die Möglichkeit, den Druckraum 22 mit einem Druckfluid aus einem gesonderten Flüssigkeitskreislauf zu beaufschlagen.

Claims (6)

  1. Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Gehäuse (1,2,3) in dem eine unter der Wirkung einer Feder (8) durch Anlage an einem Sitz (9) in Schließstellung gehaltene, durch den Druck des eingespritzten Kraftstoffs aufsteuerbare Düsennadel (4) angeordnet ist, mit einem zur Überführung in eine von zwei unterschiedlichen axialen Stellungen mittels eines Druckfluids beaufschlagbaren oder druckentlastbaren Steuerkolben (17), der den Öffnungsweg der Düsennadel (4) zur Freigabe einer oder mehrerer Reihen von Spritzlöchern (12, 14) begrenzt, wobei die der Düsennadel (4) abgewandte Stirnfläche (23) des Steuerkolbens (17) in einer den Öffnungsweg der Düsennadel zur Freigabe einer Spritzlochreihe (12) begrenzenden Teillaststellung druckbeaufschlagt und einer alle übereinander angeordneten Spritzlochreihen (12, 14) freigebenden Volllaststellung druckentlastet ist, wobei zur genauen Definition der Betriebsstellungen für beide Lastbereiche der Steuerkolben (17) in der Teillaststellung mit seiner mit der Düsennadel (4) zugewandten Stirnfläche (16) an einem gehäusefesten Anschlag (18) anliegt, so dass aufgrund abgestimmter Bemessung einerseits der die Düsennadel (4) in die Öffnungsbewegung versetzenden Flächen und andererseits der Stirnfläche (23) der Steuerkolben (17) in Folge des Drucks in einem oberhalb des Steuerkolbens (17) angeordneten mit Druckfluid beaufschlagbaren Druckraums (22) in Anlage an den Anschlag (18) bleibt, der Steuerkolben (17) in der Volllaststellüng mit seiner von der Düsennadel (4) abgewandten Stirnfläche (23) an einem gehäusefesten Anschlag (24) anliegt und der Druckraum (22) mittels eines in Abhängigkeit von Lastzustand des Motors gesteuerten Verschlussorgans (26, 27) in der Volllaststellung druckentlastbar ist, dadurch gekennzeichnet dass stromab des Sitzes (9) der Düsennadel (4) einer zu der ersten Reihe von Spritzlöchern (12) führender Vorlageraum (11) angeordnet ist und die Düsennadel (4) einen den Vorlageraum durchsetzenden Steuerzapfen (10) aufweist, der in der Ruhe- und Teillaststellung abdichtend in einen weiteren Vorlageraum (13) für die restlichen Spritlzöcher hineinragt und den Zufluss zum weiteren Vorlageraum (13) in der Volllaststellung freigibt.
  2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (17) eine von einer seitlichen ringförmige Kammer (19) für das Druckfluid zum Druckraum (22) führende Leitung (21) aufweist.
  3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan (26, 27) eine in Abhängigkeit von der Motorleistung angesteuerte, eine Verschlusskugel (26) im Teillastbereich in Schließstellung haltende Stellstange (27) aufweist;
  4. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckfluid Kraftstoff Verwendung findet.
  5. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckfluid Schmieröl Verwendung findet.
  6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schmierölzufluss (30) eine den Druck erhöhende Pumpe (31) vorgesehen ist.
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