WO1987006308A1 - Injection valve for internal combustion engines - Google Patents

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WO1987006308A1
WO1987006308A1 PCT/AT1987/000024 AT8700024W WO8706308A1 WO 1987006308 A1 WO1987006308 A1 WO 1987006308A1 AT 8700024 W AT8700024 W AT 8700024W WO 8706308 A1 WO8706308 A1 WO 8706308A1
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WO
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control piston
injection
hollow needle
valve
spray holes
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PCT/AT1987/000024
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gottfried Haider
Original Assignee
Voest-Alpine Automotive Gesellschaft M.B.H.
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Priority to DE8787902302T priority patent/DE3763098D1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-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
    • F02M45/04Fuel-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
    • F02M45/08Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the invention relates to an injection nozzle for internal combustion engines with a nozzle body with spray holes for fuel and two coaxial valve needles, in which the outer hollow needle and. the inner valve needle is resiliently supported and cooperate with separate spray holes and the hollow needle has radial bores.
  • a design has become known, for example from DE-OS 31 13 475, in which one has two needles Nozzle is provided.
  • An outer hollow needle contains a coaxially guided nozzle needle, both needles being spring-loaded and axially displaceable.
  • the hollow needle has radial bores for connection to the pressure chamber of the inner valve needle. The needles interact with separate spray holes and the timing for the pre-injection and the main injection can be specified by suitable dimensioning of the springs and the pressure shoulders effective for lifting the needles from their seat.
  • the pre-injection and the main injection merge directly into one another, so that there is no sharp separation between the pre-injection and the main injection.
  • coaxial tapered seats are required, which means that relatively complex machining is necessary to avoid tolerance problems.
  • the start, the end and the duration of the pre-injection depend on wear and are not exactly defined. Because the inner needle is seated in the outer nozzle needle, the movements of the two needles are coupled to one another and a large volume is required between the valve and the spray holes. which entails the risk of the nozzle dripping.
  • a fuel injection nozzle has become known in which a valve needle is guided coaxially in a hollow needle. Both needles are spring-loaded and interact with separate spray holes.
  • the fuel is supplied via radial bores in the hollow needle inside to the nozzle tip, the sequence of the opening and the opening times of the spray holes assigned to the nozzle needles being able to be controlled depending on the spring forces and the surfaces of the nozzle needle that are acted upon.
  • the pre-injection and main injection thus merge directly into one another, so that a sharp separation of the injection processes is not possible.
  • Another known design according to DE-OS 27 10 216 has a control piston guided in a nozzle needle.
  • the control piston releases additional spray holes after lifting the nozzle needle over a predetermined stroke via radial control edges. Since the pre-injection and the main injection are only controlled by a common control element, namely the nozzle needle, which contains the control piston, the advantages of pre-injection are lost at full load and at higher speeds. A clear distinction between pre-injection and main injection is also not possible with this training.
  • the invention now aims to provide an education of an injection nozzle of the type mentioned, which gives the opportunity to the preliminary and main 'injection to separate clearly and to set the timing accurately and independently of the timing of the main injection.
  • the invention aims to implement such a design with the least possible manufacturing effort.
  • the inventor fertilizer essentially in that the inner valve needle is designed as a control piston, the jacket of which has control edges formed by an annular recess in the region of the mouths of the radial bores of the hollow needle, and that, starting from the annular recess of the jacket of the control piston, channels to one arranged on the control piston Seat of a valve closing member interacting with the control piston, such as a ball, or lead to a valve closing member connected to the control piston.
  • a control piston guided in a substantially sealing manner in a hollow needle which cooperates with radial bores of the hollow needle, can initially be displaced independently of a movement of the hollow needle and only defined by the spring load of the control piston of the control piston to release spray holes.
  • the fact that the control piston itself has seating surfaces for a valve closing element which interacts with the control piston means that the opening pressure ratios and the times can be precisely defined and the possibility is created in a simple manner of a self-centering closing element without complex double fitting, for example a ball to use as a valve closing element.
  • the channels of the control piston must open outside the outlet cross-sections to be sealed by the closing element, which results in a somewhat higher production outlay.
  • control piston Spring * can be supported in a simple manner against the hollow needle itself and can be of relatively small dimensions, so that the control piston can be moved with little inertia.
  • the channels of the control piston are formed by an axial bore connected to the annular recess, which is flared at the end face facing the spray holes, and this end face interacts with a valve ball.
  • This conical extension allows the ball to be supported with lateral play, since it is always centered in relation to the conical sealing surface of the control piston.
  • This self-centering design allows inexpensive production with high precision and, due to the small seat diameter, a smaller pressure area, which in turn leads to a reduction in the size of the compression spring.
  • Such a small compression spring for the control piston can be conveniently accommodated inside the hollow needle.
  • valve ball itself can rest against the bottom of the nozzle body, leaving channels to the spray holes of the nozzle body.
  • a particularly short path is achieved between the valve seat and the spray holes, as a result of which a clean separation between pre-injection and main injection can be achieved even at very high engine speeds, with no dripping occurring after the main injection.
  • a favorable flow pattern is achieved between the ball valve and the spray holes, whereby the fact that the valve seals against the control piston means that less acceleration is required for opening, which makes this design particularly suitable for high speeds.
  • the design can be such that the hollow needle has a blind hole in which the spray holes facing end wall, a bore for the connection to the spraying holes associated with the control piston is arranged in the nozzle body, that the hollow needle cooperates with a seat surface of the nozzle body on a larger radius than the spraying holes controlled by the control piston and that the valve ball and, if applicable, a channel-free ball support between the control piston and the end wall of the blind hole facing the spray holes are arranged.
  • the tip of the nozzle body is largely protected and tolerance compensation is achieved by the optionally provided ball support as a separate component.
  • an accurate manufacture of the blind hole bottom is not necessary.
  • the hollow needle in its end region of the bore facing away from the needle tip, has a spring space for receiving the spring acting on the control piston.
  • the measure of providing the spring chamber in the bore itself is due in particular to the fact that the control piston has only a small pressure area and the opening pressure for the pre-injection is low and can therefore be supported with relatively low spring forces.
  • the spring chamber can advantageously be locked with a pressure pin that has an adjustable stop for the control piston. This adjustability of the stop allows the pre-injection quantity to be set exactly and simplifies processing and assembly.
  • the design is such that the nozzle has separate feed lines for the main injection and the pre-injection, and that a control pressure which can be acted upon by a speed-dependent pressure, in particular the backing pump pressure, is introduced into the feed lines. Slider is switched on and that the control slide has a releasing or throttling cross-section in the feed lines depending on the pressurizing pressure.
  • the control slide is preferably switched into the feed line for the pre-injection and into a bypass line for the line for the main injection, as a result of which the stress on the control slide can be significantly reduced since only a part of the high-pressure main injection quantity is directed through the spool.
  • the procedure is such that when the cross section in the feed line to the main injection is throttled, the control slide releases an enlarged cross section in the feed line to the pre-injection, as a result of which the quantitative ratio between the pre-injection and the main injection is shifted in favor of the pre-injection as the speed increases.
  • FIG.l show schematically a pump-nozzle assembly, wherein the details of the nozzle can not be found in this figure.
  • 2 shows an enlarged illustration of a first embodiment of the injection Nozzle shown in longitudinal section.
  • 3 shows a section along the line III-III of FIG. 2 and
  • FIG. 4 shows an enlarged illustration of the lower end region of the nozzle according to FIG. 5 shows a modified embodiment of a nozzle according to FIGS. 2, 3 and 4, in which the ball of the valve is mounted on a ball support.
  • Figure 6 shows a section along the line VI-VI of Figure 5.
  • Fig. 7 shows the injection pressure curve over the camshaft angle for different speeds.
  • FIGS. 8 and 9 show in a modified embodiment a section through a control spool switched into the supply lines and Fig. 9 shows a section along the line IX-IX of Fig. 8. Finally, in Fig. 10 the injection pressure curve over the camshaft angle for different speeds is at Use of a control slide shown in FIGS. 8 and 9.
  • a pump-nozzle assembly is shown, in which the pump piston is designated 1. Following the working chamber 2 of this pump piston, a check valve 3 is provided, from which fuel reaches the nozzle 6 via supply lines 4 and 5 for the main injection and the pre-injection.
  • the nozzle contains nozzle needles 7, the nozzle needle spring for the outer valve needle being denoted by '8.
  • the nozzle needle spring 8 is designed as a helical spring and is supported on a spring plate 9 which cooperates with the outer nozzle needle via a spherical bearing.
  • the nozzle body is designated by 10 and contains spray holes 11 and 12, the details of the configuration of the nozzle 6 being shown, for example, in FIG.
  • FIG. 2 it can be seen that within the outer nozzle needle 7 a control piston 13 is sealingly guided in the radial direction and displaceable in the axial direction.
  • the control piston 13 is resiliently supported by a helical spring 29 contained in the interior of the hollow nozzle needle 7.
  • a pressure pin 16 is provided as a closure piece for the bore of the hollow nozzle needle 7, which has a pin-shaped extension 17 as a stop for a pin-shaped extension 18 of the control piston 13. The free distance between these two stops 17 and 18 determines the possible pre-injection quantity.
  • the hollow needle 7 has a blind hole 23, the end wall 24 facing the spray holes 11 and 12 of which has an axial bore 25 for supplying fuel to the spray holes 12.
  • a support part 26 is fixed, which carries the ball 21 representing the valve closing member and allows the free passage of fuel to the axial bore 25.
  • the support part 26 has webs 27, between which openings 28 remain free.
  • the seat surface 20 of the control piston 13 is conical, as can be seen in particular in FIG. 5, so that a loose support of the ball 21 as a valve closing member on the base or the end wall 24 of the blind hole 23 is sufficient, to ensure a securely sealing closure between valve ball 21 and seat surface 20.
  • pressures between 100 and 150 bar are sufficient as the pre-injection pressure, the main injection being able to be achieved from pressures of over 200 bar, for example 240 bar. As soon as the injection pressure has dropped below the closing pressure, all the spray openings are closed at the same time.
  • the injection pressure curve over the camshaft angle can be seen from FIG. 7. At the speeds of 400, 1300 and 2200 revolutions per minute shown in comparison, the injection pressure between the pilot and main injection drops to zero for all embodiments, so that a clear separation of the pilot injection and the main injection is achieved at any speed.
  • FIG. 8 shows a modified embodiment, a control slide 29 being arranged in a slide seat 30 after the check valve in the inlet lines.
  • 5 again designates the feed line for the pre-injection, while the feed line 4 for the main injection is indicated by dashed lines.
  • the control slide 29 is switched into the feed line 5 and into a bypass line 31 of the feed line 4 for the main injection.
  • the control slide has annular recesses 32 in the area of the lines 5 and 31 on its circumference.
  • control slide 29 By applying a speed-dependent pressure, in particular the fore-pump pressure, the control slide 29 is displaced in the direction of arrow 33 against the force of a compression spring 34 arranged inside the control slide, whereby the cross section exposed in the feed line 5 by the recess 32 is increased , while the cross section released in the bypass line 31 is reduced. It therefore results with increasing speed and therefore increasing Control pressure a shift in the quantity ratio in favor of the pilot injection. With 35 O-rings for the seal are indicated.
  • the injection pressure curve over the camshaft angle can be seen from FIG. 7. At the speeds of 400, 1300 and 2200 revolutions per minute shown in comparison, the injection pressure between the pilot and main injection drops to zero for all embodiments, so that a clear separation of the pilot injection and the main injection is achieved at any speed.

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Abstract

Injection valve for internal combustion engines, provided with a nozzle body (10) with injection holes (11, 12) for the fuel and two coaxial spring-loaded valve needles co-operating with separate injection holes. The external hollow needle (7) has radial bores (14) and the inner valve needle is designed as a control piston (13) of which the jacket, in the region of the openings of the radial bores (14) of the hollow needle (7), has control edges formed of an annular recess (15). Leading from the recess in the jacket of the control piston (13) are ducts, or preferably an axial bore (19), which extend to a seating (20), arranged on the control piston (13), of a valve-closing element (21) which co-operates with the control piston, such as for example a tapered element or ball. After a pre-determined travel of the control piston (13) the recess (15) forming the control edges causes a pressure drop and closure of the relevant injection holes (12), as a result of which a separation is achieved between the pre-injection and the main injection initiated by the raising of the hollow needle (7).

Description

Einspritzdüse für BrennkraftπtaschinenInjection nozzle for internal combustion engines
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzdüse für Brenn¬ kraftmaschinen mit einem Düsenkörper mit Spritzlöchern für Brennstoff und zwei koaxialen Ventilnadeln, bei welcher die äußere Hohlnadel und . die innere Ventilnadel federnd abge¬ stützt sind und mit gesonderten Spritzlöchern zusammenwirken und die Hohlnadel radiale Bohrungen aufweist.The invention relates to an injection nozzle for internal combustion engines with a nozzle body with spray holes for fuel and two coaxial valve needles, in which the outer hollow needle and. the inner valve needle is resiliently supported and cooperate with separate spray holes and the hollow needle has radial bores.
Um die Einspritzung in eine Vor- und eine Haupteinspritzung zu unterteilen, um günstigeres Emissionsverhalten zu erzielen und gleichzeitig die Geräuschentwicklung herabzusetzen und einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen, ist beispielsweise aus der DE-OS 31 13 475 eine Ausbildung bekanntgeworden, bei welcher eine zwei Nadeln aufweisende Düse vorgesehen ist. Eine äußere Hohlnadel enthält hiebei eine koaxial geführte Düsennadel, wobei beide Nadeln federbelastet und axial verschiebbar sind. Die Hohlnadel weist hiebei radiale Boh¬ rungen zur Verbindung mit dem Druckraum der inneren Ventil- nadel auf. Die Nadeln wirken mit gesonderten Spritzlöchern zusammen und durch geeignete Bemessung der Federn sowie der für das Abheben der Nadeln von ihrem Sitz wirksamen Druck¬ schultern lassen sich die Steuerzeiten für die Vorein¬ spritzung und die Haupteinspritzung vorgeben. Bei derartigen Ausbildungen gehen die Vor- und die Haupteinspritzung unmit¬ telbar ineinander über, so daß eine scharfe Trennung zwischen Vor- und Haupteinspritzung nicht erfolgt. Im übrigen sind koaxiale Kegelsitze erforderlich, wodurch eine relativ aufwendige Bearbeitung zur Vermeidung von Toleranzproblemen notwendig ist. Der Beginn, das Ende und die Dauer der Vorein- spritzung sind hiebei verschleißabhängig und nicht exakt definiert. Dadurch, daß die innere Nadel ihren Sitz in der äußeren Düsennadel hat, sind die Bewegungen der beiden Nadeln miteinander gekoppelt und es ist ein großes Volumen zwischen dem Ventil und den Spritzlöchern konstruktiv erforderlich. welches die Gefahr eines Nachtropfens der Düse mit sich bringt.In order to divide the injection into a pre-injection and a main injection, in order to achieve more favorable emission behavior and at the same time to reduce noise and to achieve a higher efficiency, a design has become known, for example from DE-OS 31 13 475, in which one has two needles Nozzle is provided. An outer hollow needle contains a coaxially guided nozzle needle, both needles being spring-loaded and axially displaceable. The hollow needle has radial bores for connection to the pressure chamber of the inner valve needle. The needles interact with separate spray holes and the timing for the pre-injection and the main injection can be specified by suitable dimensioning of the springs and the pressure shoulders effective for lifting the needles from their seat. In such designs, the pre-injection and the main injection merge directly into one another, so that there is no sharp separation between the pre-injection and the main injection. In addition, coaxial tapered seats are required, which means that relatively complex machining is necessary to avoid tolerance problems. The start, the end and the duration of the pre-injection depend on wear and are not exactly defined. Because the inner needle is seated in the outer nozzle needle, the movements of the two needles are coupled to one another and a large volume is required between the valve and the spray holes. which entails the risk of the nozzle dripping.
Aus der DE-OS 27 11 391 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse bekanntgeworden, bei der in einer Hohlnadel eine Ventilnadel koaxial geführt ist. Beide Nadeln sind federbelastet und wirken mit gesonderten Spritzlöchern zusammen. Die Kraft¬ stoffzufuhr erfolgt über radiale Bohrungen in der Hohlnadel im Inneren zur Düsenspitze, wobei in Abhängigkeit von den Federkräften und den beaufschlagten Flächen der Düsennadel die Reihenfolge der Öffnung und die Öffnungszeiten der den Düsennadeln zugeordneten Spritzlöcher gesteuert werden kann. Auch bei dieser bekannten Ausbildung gehen somit die Vor- und Haupteinspritzung unmittelbar ineinander über, so daß eine scharfe Trennung der Einspritzvorgänge nicht möglich wird.From DE-OS 27 11 391 a fuel injection nozzle has become known in which a valve needle is guided coaxially in a hollow needle. Both needles are spring-loaded and interact with separate spray holes. The fuel is supplied via radial bores in the hollow needle inside to the nozzle tip, the sequence of the opening and the opening times of the spray holes assigned to the nozzle needles being able to be controlled depending on the spring forces and the surfaces of the nozzle needle that are acted upon. With this known design, the pre-injection and main injection thus merge directly into one another, so that a sharp separation of the injection processes is not possible.
, Eine weitere bekannte Ausbildung gemäß der DE-OS 27 10 216 weist einen in einer Düsennadel geführten Steuerkolben auf. Der Steuerkolben gibt hiebei nach Abheben der Düsennadel über einen vorbestimmten Hub über radiale Steuerkanten zusätzliche Spritzlöcher frei. Da die Vor- und die Haupteinspritzung lediglich hubabhängig von einem gemeinsamen Steuerglied, nämlich der Düsennadel, welche den Steuerkolben enthält, gesteuert sind, gehen die Vorteile der Voreinspritzung bei Vollast und bei höheren Drehzahlen verloren. Eine klare Trennung in Vor- und Haupteinspritzung ist auch bei dieser Ausbildung nicht möglich.Another known design according to DE-OS 27 10 216 has a control piston guided in a nozzle needle. The control piston releases additional spray holes after lifting the nozzle needle over a predetermined stroke via radial control edges. Since the pre-injection and the main injection are only controlled by a common control element, namely the nozzle needle, which contains the control piston, the advantages of pre-injection are lost at full load and at higher speeds. A clear distinction between pre-injection and main injection is also not possible with this training.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Ausbildung einer Einspritzdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Möglichkeit ergibt, die Vor- und Haupt'einspritzung klar zu trennen und die Steuerzeiten genau und unabhängig von den SteuerZeiten der Haupteinspritzung festlegen zu können. Darüberhinaus zielt die Erfindung darauf ab, eine derartige Ausbildung bei möglichst geringem Fertigungsaufwand zu verwirklichen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfin- düng im wesentlichen darin, daß die innere Ventilnadel als Steuerkolben ausgebildet ist, dessen Mantel im Bereich der Mündungen der radialen Bohrungen der Hohlnadel von einer ringförmigen Ausnehmung gebildete Steuerkanten aufweist, und daß ausgehend von der ringförmigen Ausnehmung des Mantels des Steuerkolbens Kanäle zu einem am Steuerkolben angeordneten Sitz eines mit dem Steuerkolben zusammenwirkenden Ventil¬ schließgliedes, wie z.B. einer Kugel, oder zu einem mit dem Steuerkolben verbundenen Ventilschließglied führen. Dadurch, daß ein in einer Hohlnadel im wesentlichen dichtend geführter Steuerkolben vorgesehen ist, welcher mit radialen Bohrungen der Hohlnadel zusammenwirkt, kann zunächst unabhängig von einer Bewegung der Hohlnadel und ausschließlich definiert durch die Federbelastung des Steuerkolbens der Steuerkolben zur Freigabe von Spritzlöchern verschoben werden. Dadurch, daß der Steuerkolben selbst Sitzflächen für ein mit dem Steuerkolben zusammenwirkendes Ventilschließglied aufweist, lassen sich hier die Öffnungsdruckverhältnisse und die Zeiten exakt definieren und es wird in einfacher Weise die Möglich- keit geschaffen, ein sich selbst zentrierendes Schließglied ohne aufwendige Doppelpassung, beispielsweise eine Kugel, als Ventilschließglied einzusetzen. Bei Ausbildung des Steuerkol¬ bens mit diesem Ventilschließglied müssen die Kanäle des Steuerkolbens außerhalb der durch das Schließglied zu dich- tenden Austrittsquerschnitte münden, wodurch sich ein etwas höherer Fertigungsaufwand ergibt. Durch die Steuerkanten des Steuerkolbens wird nach einem vorbestimmten Hub des Steuer¬ kolbens der Druck wiederum abgebaut und es erfolgt ein definiertes Schließen der zugeordneten Spritzlöcher, bevor die Haupteinspritzung durch Abheben der Hohlnadel von ihrem Sitz eingeleitet wird. Gleichzeitig mit dieser Haupt¬ einspritzung werden wiederum auch die Spritzlöcher, der Voreinspritzung freigegeben, so daß der volle Austritts¬ querschnitt für die Haupteinspritzung zur Verfügung steht. Dies wiederum ermöglicht es, mit geringeren Einspritzdrücken das Auslangen zu finden. Die den Steuerkolben beaufschlagende Feder* kann in einfacher Weise gegen die Hohlnadel selbst abgestützt sein und kann relativ klein dimensioniert sein, so daß die Verschiebung des Steuerkolbens mit geringer Trägheit möglich ist.The invention now aims to provide an education of an injection nozzle of the type mentioned, which gives the opportunity to the preliminary and main 'injection to separate clearly and to set the timing accurately and independently of the timing of the main injection. In addition, the invention aims to implement such a design with the least possible manufacturing effort. To solve this task, the inventor fertilizer essentially in that the inner valve needle is designed as a control piston, the jacket of which has control edges formed by an annular recess in the region of the mouths of the radial bores of the hollow needle, and that, starting from the annular recess of the jacket of the control piston, channels to one arranged on the control piston Seat of a valve closing member interacting with the control piston, such as a ball, or lead to a valve closing member connected to the control piston. The fact that a control piston guided in a substantially sealing manner in a hollow needle is provided, which cooperates with radial bores of the hollow needle, can initially be displaced independently of a movement of the hollow needle and only defined by the spring load of the control piston of the control piston to release spray holes. The fact that the control piston itself has seating surfaces for a valve closing element which interacts with the control piston means that the opening pressure ratios and the times can be precisely defined and the possibility is created in a simple manner of a self-centering closing element without complex double fitting, for example a ball to use as a valve closing element. When the control piston is designed with this valve closing element, the channels of the control piston must open outside the outlet cross-sections to be sealed by the closing element, which results in a somewhat higher production outlay. After a predetermined stroke of the control piston, the pressure is again reduced by the control edges of the control piston and the associated spray holes are closed in a defined manner before the main injection is initiated by lifting the hollow needle from its seat. At the same time as this main injection, the injection holes of the pre-injection are again released so that the full outlet cross section is available for the main injection. This in turn makes it possible to find sufficiency with lower injection pressures. The one that acts on the control piston Spring * can be supported in a simple manner against the hollow needle itself and can be of relatively small dimensions, so that the control piston can be moved with little inertia.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritzdüse sind die Kanäle des Steuerkolbens von einer an die ringförmige Ausnehmung angeschlossenen axialen Bohrung gebildet, welche an der den Spritzlöchern zugewandten Stirn- fläche konisch erweitert ist, und es wirkt diese Stirnfläche mit einer Ventilkugel zusammen. Diese konische Erweiterung erlaubt es die Kugel mit seitlichem Spiel zu lagern, da sie sich gegenüber der konischen Dichtfläche des Steuerkolbens immer zentriert. Diese selbstzentrierende Ausbildung erlaubt eine billige Fertigung bei hoher Präzision und aufgrund des geringen Sitzdurchmessers eine kleinere Druckfläche, was wiederum zu einer Verkleinerung der Druckfeder führt. Eine¬ derartig kleine Druckfeder für den Steuerkolben läßt sich bequem im Inneren der Hohlnadel unterbringen.According to a preferred embodiment of the injection nozzle according to the invention, the channels of the control piston are formed by an axial bore connected to the annular recess, which is flared at the end face facing the spray holes, and this end face interacts with a valve ball. This conical extension allows the ball to be supported with lateral play, since it is always centered in relation to the conical sealing surface of the control piston. This self-centering design allows inexpensive production with high precision and, due to the small seat diameter, a smaller pressure area, which in turn leads to a reduction in the size of the compression spring. Such a small compression spring for the control piston can be conveniently accommodated inside the hollow needle.
Die Ventilkugel selbst kann unter Freilassen von Kanälen zu den Spritzlöchern des Düsenkörpers am Grund des Düsenkörpers anliegen. Auf diese Weise wird ein besonders kurzer Weg zwischen Ventilsitz und Spritzlöchern erzielt, wodurch sich eine saubere Trennung zwischen Vor- und Haupteinspritzung auch bei sehr hohen Drehzahlen erzielen läßt, wobei nach der Haupteinspritzung kein Nachtropfen auftritt. Gleichzeitig wird ein günstiger Strömungsverlauf zwischen Kugelventil und Spritzlöchern erzielt, wobei dadurch, daß die Dichtung des Ventils gegenüber dem Steuerkolben erzielt wird, für das öffnen eine geringere Beschleunigung erforderlich ist, wodurch diese Ausbildung besonders für hohe Drehzahlen geeignet ist.The valve ball itself can rest against the bottom of the nozzle body, leaving channels to the spray holes of the nozzle body. In this way, a particularly short path is achieved between the valve seat and the spray holes, as a result of which a clean separation between pre-injection and main injection can be achieved even at very high engine speeds, with no dripping occurring after the main injection. At the same time, a favorable flow pattern is achieved between the ball valve and the spray holes, whereby the fact that the valve seals against the control piston means that less acceleration is required for opening, which makes this design particularly suitable for high speeds.
Alternativ kann die Ausbildung so getroffen sein, daß die Hohlnadel ein Sackloch aufweist, in dessen den Spritzlöchern zugewandter Stirnwand eine Bohrung für die Verbindung zu den dem Steuerkolben zugeordneten Spritzlöchern im Düsenkörper angeordnet ist, daß die Hohlnadel auf gegenüber den vom Steuerkolben gesteuerten Spritzlöchern größerem Radius mit einer Sitzfläche des Düsenkörpers zusammenwirkt und daß die Ventilkugel und gegebenenfalls eine Kanäle freilassende Kugelauflage zwischen dem Steuerkolben und der den Spritz¬ löchern zugewandten Stirnwand des Sackloches angeordnet sind. Bei einer derartigen Ausbildung wird die Düsenkörperspitze weitgehend geschont und durch die gegebenenfalls vorgesehene Kugelauflage als gesonderter Bauteil ein Toleranzausgleich erzielt. Bei einer derartigen Ausbildung ist eine genaue Fertigung des Sacklochbodens nicht erforderlich.Alternatively, the design can be such that the hollow needle has a blind hole in which the spray holes facing end wall, a bore for the connection to the spraying holes associated with the control piston is arranged in the nozzle body, that the hollow needle cooperates with a seat surface of the nozzle body on a larger radius than the spraying holes controlled by the control piston and that the valve ball and, if applicable, a channel-free ball support between the control piston and the end wall of the blind hole facing the spray holes are arranged. With such a configuration, the tip of the nozzle body is largely protected and tolerance compensation is achieved by the optionally provided ball support as a separate component. With such a design, an accurate manufacture of the blind hole bottom is not necessary.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der erfindungs¬ gemäßen Einspritzdüse weist die Hohlnadel in ihrem der Nadel¬ spitze abgewandten Endbereich der Bohrung einen .Federraum für die Aufnahme der den Steuerkolben beaufschlagenden Feder auf. Die Maßnahme, den Federraum in der Bohrung selbst vorzusehen, ist insbesondere der Tatsache zu verdanken, daß der Steuer¬ kolben nur eine kleine Druckfläche aufweist und der Öffnungs¬ druck für die Voreinspritzung gering ist und daher mit relativ geringen Federkräften abgestützt werden kann.According to a further preferred embodiment of the injection nozzle according to the invention, in its end region of the bore facing away from the needle tip, the hollow needle has a spring space for receiving the spring acting on the control piston. The measure of providing the spring chamber in the bore itself is due in particular to the fact that the control piston has only a small pressure area and the opening pressure for the pre-injection is low and can therefore be supported with relatively low spring forces.
Zur Begrenzung des Hubes des Steuerkolbens kann mit Vorteil der Federraum mit einem einen einstellbaren Anschlag für den Steuerkolben aufweisenden Druckzapfen abschließbar sein. Diese Verstellbarkeit des Anschlages erlaubt es, die Vorein- spritzmenge exakt einzustellen und vereinfacht die Bearbei- tung und Montage.To limit the stroke of the control piston, the spring chamber can advantageously be locked with a pressure pin that has an adjustable stop for the control piston. This adjustability of the stop allows the pre-injection quantity to be set exactly and simplifies processing and assembly.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung so getroffen, daß die Düse getrennte Zulaufleitungen für die Haupteinspritzung und die Voreinspritzung aufweist, daß in die Zulaufleitungen ein mit einem drehzahlabhängigen Druck, insbesondere mit dem Vorpumpendruck, beaufschlagbarer Steuer- Schieber eingeschaltet ist und daß der Steuerschieber in Abhängigkeit vom beaufschlagenden Druck einen freigebenden oder drosselnden Querschnitt in den Zulaufleitungen aufweist. Durch die Einschaltung eines von einem drehzahlabhängigen Druck, insbesondere vom Vorpumpendruck, beaufschlagbaren Steuerschiebers in die getrennten Zulaufleitungen ist es möglich, den zeitlichen Abstand des Spritzbeginnes zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung mit steigender Drehzahl zu vergrößern, wodurch eine deutliche Trennung zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung über einen weiteren Drehzahlbereich erreichbar ist. Durch eine Veränderung des Querschnitts in den Zulaufleitungen durch den Steuerscnieber ergibt sich weiters die Möglichkeit, das Mengenverhältnis zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung zu ändern.According to a preferred embodiment, the design is such that the nozzle has separate feed lines for the main injection and the pre-injection, and that a control pressure which can be acted upon by a speed-dependent pressure, in particular the backing pump pressure, is introduced into the feed lines. Slider is switched on and that the control slide has a releasing or throttling cross-section in the feed lines depending on the pressurizing pressure. By switching on a control spool, which can be acted upon by a speed-dependent pressure, in particular by the pre-pump pressure, in the separate feed lines, it is possible to increase the time interval between the start of injection between the pre-injection and the main injection as the engine speed increases, thereby creating a clear separation between the pre-injection and the main injection over a further speed range is achievable. By changing the cross-section in the feed lines through the control valve, there is also the possibility of changing the quantitative ratio between the pre-injection and the main injection.
Da in den Zulaufleitungen ein sehr hoher Druck vor Beginn der Einspritzung aufgebaut wird, ist bevorzugt der Steuerschieber in die Zulaufleitung zur Voreinspritzung und in eine Bypass-Leitung zur Leitung für die Haupteinspritzung einge- schaltet, wodurch die Beanspruchung des Steuerschiebers wesentlich herabgesetzt werden kann, da nur mehr ein Teil der unter hohem Druck stehenden Haupteinspritzmenge über den Steuerschieber geleitet wird. Vorzugsweise wird so vorge¬ gangen, daß der Steuerschieber bei einer Drosselung des Querschnitts in der Zulaufleitung zur Haupteinspritzung einen vergrößerten Querschnitt in der Zulaufleitung zur Vorein¬ spritzung freigibt, wodurch das Mengenverhältnis zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung bei steigenden Dreh¬ zahlen zugunsten der Voreinspritzung verschoben wird.Since a very high pressure is built up in the feed lines before the start of injection, the control slide is preferably switched into the feed line for the pre-injection and into a bypass line for the line for the main injection, as a result of which the stress on the control slide can be significantly reduced since only a part of the high-pressure main injection quantity is directed through the spool. Preferably, the procedure is such that when the cross section in the feed line to the main injection is throttled, the control slide releases an enlarged cross section in the feed line to the pre-injection, as a result of which the quantitative ratio between the pre-injection and the main injection is shifted in favor of the pre-injection as the speed increases.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungεbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l schematisch eine Pumpe-Düse-Baueinheit, wobei die Details der Düse dieser Figur nicht entnommen werden können. In Fig.2 ist eine vergrößerte Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritz- düse im Längsschnitt gezeigt. Fig.3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig.2 und Fig.4 eine vergrößerte Darstellung des unteren Endbereiches der Düse nach Fig.2. In Fig.5 ist eine abgewandelte Ausbildung einer Düse entspre- chend den Fig.2, 3 und 4 dargestellt, bei welcher die Kugel des Ventils auf einer Kugelauflage gelagert ist. Fig.6 zeigt einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig.5. Fig. 7 zeigt den Einspritzdruckverlauf über den Nockenwellenwinkel für verschiedene Drehzahlen. Fig. 8 zeigt in einer abgewandelten Ausbildung einen Schnitt durch einen in die Zulaufleitungen eingeschalteten Steuerschieber und Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8. Schließlich ist in Fig. 10 der Einspritzdruckverlauf über den Nockenwellenwinkel für verschiedene Drehzahlen bei Verwendung eines Steuerschiebers gemäß Fig. 8 und 9 eingetragen.The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. In this Fig.l show schematically a pump-nozzle assembly, wherein the details of the nozzle can not be found in this figure. 2 shows an enlarged illustration of a first embodiment of the injection Nozzle shown in longitudinal section. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 2 and FIG. 4 shows an enlarged illustration of the lower end region of the nozzle according to FIG. 5 shows a modified embodiment of a nozzle according to FIGS. 2, 3 and 4, in which the ball of the valve is mounted on a ball support. Figure 6 shows a section along the line VI-VI of Figure 5. Fig. 7 shows the injection pressure curve over the camshaft angle for different speeds. Fig. 8 shows in a modified embodiment a section through a control spool switched into the supply lines and Fig. 9 shows a section along the line IX-IX of Fig. 8. Finally, in Fig. 10 the injection pressure curve over the camshaft angle for different speeds is at Use of a control slide shown in FIGS. 8 and 9.
In Fig.l ist eine Pumpe-Düse-Baueinheit dargestellt, in welcher der Pumpenkolben mit 1 bezeichnet ist. Im Anschluß an den Arbeitsraum 2 dieses Pumpenkolbens ist ein Rückschlag- ventil 3 vorgesehen, aus welchem über Zulaufleitungen 4 und 5 für die Haupteinspritzung sowie die Voreinspritzung Kraft¬ stoff zur Düse 6 gelangt. Die Düse enthält Düsennadeln 7, wobei die Düsennadelfeder für die äußere Ventilnadel mit' 8 bezeichnet ist. Die Düsennadelfeder 8 ist als Schraubenfeder ausgebildet und an einem Federteller 9 abgestützt, welcher über ein balliges Lager mit der äußeren Düsennadel zusammen¬ wirkt.In Fig.l a pump-nozzle assembly is shown, in which the pump piston is designated 1. Following the working chamber 2 of this pump piston, a check valve 3 is provided, from which fuel reaches the nozzle 6 via supply lines 4 and 5 for the main injection and the pre-injection. The nozzle contains nozzle needles 7, the nozzle needle spring for the outer valve needle being denoted by '8. The nozzle needle spring 8 is designed as a helical spring and is supported on a spring plate 9 which cooperates with the outer nozzle needle via a spherical bearing.
Der Düsenkörper ist mit 10 bezeichnet und enthält Spritz- löcher 11 und 12, wobei die Details der Ausbildung der Düse 6 beispielsweise der Fig.2 entnommen werden können.The nozzle body is designated by 10 and contains spray holes 11 and 12, the details of the configuration of the nozzle 6 being shown, for example, in FIG.
In Fig.2 ist ersichtlich, daß innerhalb der äußeren Düsen¬ nadel 7 ein Steuerkolben 13 in radialer Richtung dichtend und in axialer Richtung verschieblich geführt ist. Die äußere Düsennadel 7, welche als Hohlnadel ausgebildet ist, weist radiale Durchbrechungen 14 auf, welche in eine Ringnut 15 des Steuerkolbens 13 in der gezeigten Ruhelage münden. Der Steuerkolben 13 ist über eine im Inneren der hohlen Düsen¬ nadel 7 enthaltene Schraubenfeder 29 federnd abgestützt. Zur Sicherung der Feder in der Hohlnadel und zur Einstellung der Federkraft ist ein Druckzapfen 16 als Verschlußstück der Bohrung der hohlen Düsennadel 7 vorgesehen, welcher einen zapfenförmigen Ansatz 17 als Anschlag für einen zapfen- förmigen Fortsatz 18 des Steuerkolbens 13 aufweist. Der freie Abstand zwischen diesen beiden Anschlägen 17 und 18 bestimmt die mögliche Voreinspritzmenge.In FIG. 2 it can be seen that within the outer nozzle needle 7 a control piston 13 is sealingly guided in the radial direction and displaceable in the axial direction. The outer nozzle needle 7, which is designed as a hollow needle, has radial openings 14, which open into an annular groove 15 of the control piston 13 in the rest position shown. The control piston 13 is resiliently supported by a helical spring 29 contained in the interior of the hollow nozzle needle 7. To secure the spring in the hollow needle and to adjust the spring force, a pressure pin 16 is provided as a closure piece for the bore of the hollow nozzle needle 7, which has a pin-shaped extension 17 as a stop for a pin-shaped extension 18 of the control piston 13. The free distance between these two stops 17 and 18 determines the possible pre-injection quantity.
Bei Beaufschlagung der Zuführungsleitung 5 mit Kraftstoff unter Druck baut sich über die radialen Durchbrechungen 14 und die Ringnut 15 im Inneren des Steuerkolbens 13 Druck auf, wobei eine axiale Bohrung 19 vorgesehen ist, über welche dieser Druck an einem Ventilsitz 20 zur Wirkung gelangt. Bei Überschreiten der Kraft der den Steuerkolben belastenden Feder 29 hebt der Steuerkolben 13 mit seinem Ventilsitz 20 von einem von einer Kugel 21 gebildeten Ventilschließglied ab, wodurch der Kraftstoff über die auf kleinerem Radius befindlichen Spritzlöcher 12 ausgespritzt wird. Beim Abheben des Steuerkolbens 13 überschleift die Unterkante der ring¬ förmigen Ausnehmung 15 die radialen Durchbrechungen 14 der äußeren Hohlnadel 7, so daß die weitere Zufuhr von Kraftstoff unter Druck unterbunden wird. Unter der Kraft der Feder 29 kann der Steuerkolben 13 mit seinem Ventilsitz 20 wiederum in dichtende Anlage an die Kugel 21 gelangen, wobei zwischen¬ zeitlich durch den über die Zuführungsleitung 4 aufgebauten Haupteinspritzdruck und die Schultern 22 die äußere Hohlnadel 7 von ihrem Sitz abhebt und die auf größerem Durchmesser liegenden Spritzlccher 11 freigibt. Gleichzeitig werden aber auch die Spritzlöcher 12, welche auf kleinerem Radius liegen, neuerlich freigegeben. Details dieser Ausbildung nach Fig.2 sind den Fig.3 und 4 zu entnehmen. In Fig.3 ist die ringförmige Ausnehmung 15 er¬ sichtlich, welche über die radialen Bohrungen 14 in der Hohlnadel 7 mit der Zulaufbohrung 5 für die Voreinspritz- kraftstoffmenge in Verbindung steht.When the supply line 5 is pressurized with fuel under pressure, pressure builds up via the radial openings 14 and the annular groove 15 in the interior of the control piston 13, an axial bore 19 being provided via which this pressure acts on a valve seat 20. When the force of the spring 29 loading the control piston is exceeded, the control piston 13 lifts with its valve seat 20 from a valve closing member formed by a ball 21, as a result of which the fuel is sprayed out via the spray holes 12 located on a smaller radius. When the control piston 13 is lifted, the lower edge of the ring-shaped recess 15 grinds over the radial openings 14 of the outer hollow needle 7, so that the further supply of fuel under pressure is prevented. Under the force of the spring 29, the control piston 13 with its valve seat 20 can in turn come into sealing contact with the ball 21, the intermediate hollow needle 7 being lifted from its seat in the meantime by the main injection pressure built up via the feed line 4 and the shoulders 22, and the releases larger 11 spray holes. At the same time, however, the spray holes 12, which are on a smaller radius, are released again. Details of this design according to Figure 2 can be seen in Figures 3 and 4. 3 shows the annular recess 15, which is connected via the radial bores 14 in the hollow needle 7 to the inlet bore 5 for the pre-injection fuel quantity.
Aus der Darstellung nach Fig.4 ist ersichtlich, daß nach Abheben des Ventilkörpers 13 von dem Schließglied, welches von der Kugel 21 gebildet ist, die über die axiale Bohrung 19 des Steuerkolbens 13 zugeführte Kraftstoffmenge an der Ventilkugel 21 vorbei in die Spritzlöcher 12 gelangen kann. Die Sitzfläche 20 des Steuerkolbens 13 hebt bei dieser Freigabe der Spritzlöcher 12 unabhängig von einer Ver¬ schiebung der äußeren Hohlnadel 7 von der Kugel 21 ab. Nach neuerlichem Absenken der Sitzfläche 20 auf die Kugel 21 und Überschreiten der Kraft, welche für das Anheben der Hohlnadel 7 erforderlich ist, hebt.die Hohlnadel 7 von ihrer Sitzfläche 22 am Grund des Düsenkörpers 10 ab, so daß die Spritzlöcher 11 und die Spritzlöcher 12 für die Haupteinspritzung zur Verfügung stehen.From the illustration according to FIG. 4 it can be seen that after the valve body 13 has been lifted off from the closing member, which is formed by the ball 21, the fuel quantity supplied via the axial bore 19 of the control piston 13 can pass the valve ball 21 into the spray holes 12 . With this release of the spray holes 12, the seat surface 20 of the control piston 13 lifts off the ball 21 independently of a displacement of the outer hollow needle 7. After the seat 20 has been lowered again onto the ball 21 and the force required for lifting the hollow needle 7 has been exceeded, the hollow needle 7 lifts off its seat 22 at the base of the nozzle body 10, so that the spray holes 11 and the spray holes 12 are available for the main injection.
Bei der Ausbildung nach Fig.5 und 6 weist die Hohlnadel 7 ein Sackloch 23 auf, dessen den Spritzlöchern 11 und 12 zuge¬ wandte Stirnwand 24 eine axiale Bohrung 25 für die Zuführung von Kraftstoff zu den Spritzlöchern 12 aufweist. An der Stirnwand 24 ist ein Auflageteil 26 festgelegt, welcher die das Ventilschließglied darstellende Kugel 21 trägt und den freien Durchgang von Kraftstoff zur axialen Bohrung 25 ermöglicht. Zu diesem Zweck weist der Auflageteil 26, wie aus Fig.6 hervorgeht, Stege 27 auf, zwischen welchen Durch¬ brechungen 28 freibleiben.5 and 6, the hollow needle 7 has a blind hole 23, the end wall 24 facing the spray holes 11 and 12 of which has an axial bore 25 for supplying fuel to the spray holes 12. On the end wall 24, a support part 26 is fixed, which carries the ball 21 representing the valve closing member and allows the free passage of fuel to the axial bore 25. For this purpose, as can be seen from FIG. 6, the support part 26 has webs 27, between which openings 28 remain free.
Die Sitzfläche 20 des Steuerkolbens 13 ist hiebei, wie insbesondere aus Fig.5 ersichtlich ist, konisch ausgebildet, so daß eine lose Auflage der Kugel 21 als Ventilschließglied am Grund bzw. der Stirnwand 24 des Sackloches 23 ausreicht, um einen sicher dichtenden Abschluß zwischen Ventilkugel 21 und Sitzfläche 20 zu gewährleisten.The seat surface 20 of the control piston 13 is conical, as can be seen in particular in FIG. 5, so that a loose support of the ball 21 as a valve closing member on the base or the end wall 24 of the blind hole 23 is sufficient, to ensure a securely sealing closure between valve ball 21 and seat surface 20.
Als Voreinspritzdruck genügen bei einer derartigen Ausbildung mit einem Steuerkolben Drücke zwischen 100 und 150 bar, wobei die Haupteinspritzung bereits ab Drücken von über 200 bar, beispielsweise 240 bar, erzielt werden kann. Sobald der Ein¬ spritzdruck unter den Schließdruck gesunken ist, v/erden alle Spritzöffnungen gleichzeitig geschlossen.In such a configuration with a control piston, pressures between 100 and 150 bar are sufficient as the pre-injection pressure, the main injection being able to be achieved from pressures of over 200 bar, for example 240 bar. As soon as the injection pressure has dropped below the closing pressure, all the spray openings are closed at the same time.
Der Einspritzdruckverlauf über den Nockenwellenwinkel ist aus Fig. 7 ersichtlich. Bei den im Vergleich dargestellten Drehzahlen von 400, 1300 und 2200 Umdrehungen pro Minute sinkt der Einspritzdruck zwischen Vor- und Haupteinspritzung für alle Ausführungsformen auf Null ab, so daß eine klare Trennung der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung bei beliebigen Drehzahlen erreicht wird.The injection pressure curve over the camshaft angle can be seen from FIG. 7. At the speeds of 400, 1300 and 2200 revolutions per minute shown in comparison, the injection pressure between the pilot and main injection drops to zero for all embodiments, so that a clear separation of the pilot injection and the main injection is achieved at any speed.
In Fig. 8 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, wobei nach dem Rückschlagventil in den Zulaufleitungen ein Steuerschieber 29 in einem Schiebersitz 30 angeordnet ist. Mit 5 ist wiederum die Zulaufleitung für die Voreinspritzung bezeichnet, während die Zulaufleitung 4 für die Haupt¬ einspritzung strichliert angedeutet ist. Der Steuerschieber 29 ist in die Zulaufleitung 5 und in eine Bypassleitung 31 der Zulaufleitung 4 für die Haupteinspritzung eingeschaltet. Der Steuerschieber weist im Bereich der Leitungen 5 und 31 an seinem Umfang ringförmige Ausnehmungen 32 auf. Durch Auf¬ bringen eines drehzahlabhängigen Druckes, insbesondere des Vorpumpendruckes, wird der Steuerschieber 29 in Richtung des Pfeiles 33 gegen die Kraft einer im Inneren des Steuer¬ schiebers angeordneten Druckfeder 34 verschoben, wodurch der in der Zulaufleitung 5 von der Ausnehmung 32 freigegene Querschnitt vergrößert wird, während der in der Bypass-Lei- tung 31 freigegebene Querschnitt verringert wird. Es ergibt sich somit bei steigender Drehzahl und daher steigendem Steuerdruck eine Verschiebung des Mengenverhältnisses zu¬ gunsten der Voreinspritzung. Mit 35 sind O-Ringe für die Dichtung angedeutet.FIG. 8 shows a modified embodiment, a control slide 29 being arranged in a slide seat 30 after the check valve in the inlet lines. 5 again designates the feed line for the pre-injection, while the feed line 4 for the main injection is indicated by dashed lines. The control slide 29 is switched into the feed line 5 and into a bypass line 31 of the feed line 4 for the main injection. The control slide has annular recesses 32 in the area of the lines 5 and 31 on its circumference. By applying a speed-dependent pressure, in particular the fore-pump pressure, the control slide 29 is displaced in the direction of arrow 33 against the force of a compression spring 34 arranged inside the control slide, whereby the cross section exposed in the feed line 5 by the recess 32 is increased , while the cross section released in the bypass line 31 is reduced. It therefore results with increasing speed and therefore increasing Control pressure a shift in the quantity ratio in favor of the pilot injection. With 35 O-rings for the seal are indicated.
in Fig. 9 sind deutlich die ringförmigen Ausnehmungen 32 am Umfang des Steuerschiebers 29 zu erkennen und die Zulauf¬ leitungen sind strichliert angedeutet. Es wird wiederum deutlich, daß durch eine Verschiebung des Steuerschiebers 29 unterschiedliche Querschnitte in den Leitungen 5 und 31 freigegeben werden.9, the annular recesses 32 on the circumference of the control slide 29 can be clearly seen and the inlet lines are indicated by dashed lines. It is again clear that by moving the control slide 29 different cross sections in the lines 5 and 31 are released.
Der Einspritzdruckverlauf über den Nockenwellenwinkel ist aus Fig. 7 ersichtlich. Bei den im Vergleich dargestellten Dreh¬ zahlen von 400, 1300 und 2200 Umdrehungen pro Minute sinkt der Einspritzdruck zwischen Vor- und Haupteinspritzung für alle Ausführungsformen auf Null ab, so daß eine klare Trennung der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung bei beliebigen Drehzahlen erreicht wird.The injection pressure curve over the camshaft angle can be seen from FIG. 7. At the speeds of 400, 1300 and 2200 revolutions per minute shown in comparison, the injection pressure between the pilot and main injection drops to zero for all embodiments, so that a clear separation of the pilot injection and the main injection is achieved at any speed.
Wird ein Steuerschieber gemäß einer Ausführung nach Fig. 8 und 9 verwendet, so ergibt sich ein Einspritzdruck¬ verlauf, wie er in Fig 10 dargestellt ist. Neben einer Trennung zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung ergibt sich im Vergleich mit Fig. 7 zusätzlich für steigende Drehzahlen eine Verschiebung des Mengenverhältnisses zu¬ gunsten der Voreinspritzung, wobei sich die jeweils einge¬ spritzte Kraftstoffmenge als Fläche unter den der Vorein¬ spritzung bzw. der Haupteinspritzung zugeordneten Kurvenzug ergibt. If a control slide valve according to an embodiment according to FIGS. 8 and 9 is used, an injection pressure curve results, as shown in FIG. 10. In addition to a separation between the pre-injection and the main injection, there is also a shift in the quantity ratio in favor of the pre-injection for increasing engine speeds in comparison with FIG Curve results.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Einspritzdüse für Brennkraf maschinen mit einem Düsen¬ körper mit Spritzlöchern für Brennstoff und zwei koaxialen Ventilnadeln, bei welcher die äußere Hohlnadel (7) und die innere Ventilnadel (13) federnd abgestützt sind und mit gesonderten Spritzlöchern (11,12) zusammenwirken und die Hohlnadel radiale Bohrungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ventilnadel als Steuerkolben (13) ausgebildet ist, dessen Mantel im Bereich der Mündungen der radialen Bohrungen (14) der Hohlnadel (7) von einer ringförmigen Aus¬ nehmung (15) gebildete Steuerkanten aufweist, und daß aus¬ gehend von der ringförmigen Ausnehmung (15) des Mantels des Steuerkolbens (13) Kanäle zu einem am Steuerkolben angeord- neten Sitz (20) eines mit dem Steuerkolben zusammenwirkenden Ventilschließgliedes (21) , wie z.B. einer Kugel, oder zu einem mit dem- Steuerkolben (13) verbundenen Ventilschlie߬ glied führen.1. Injection nozzle for internal combustion engines with a Düsen¬ body with spray holes for fuel and two coaxial valve needles, in which the outer hollow needle (7) and the inner valve needle (13) are resiliently supported and cooperate with separate spray holes (11,12) and the Hollow needle has radial bores, characterized in that the inner valve needle is designed as a control piston (13), the jacket of which has control edges formed by an annular recess (15) in the region of the openings of the radial bores (14) of the hollow needle (7), and that, starting from the annular recess (15) of the casing of the control piston (13), channels to a seat (20), which is arranged on the control piston, of a valve closing element (21) which interacts with the control piston, such as, for example a ball, or lead to a valve closing member connected to the control piston (13).
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Steuerkolben (13) beaufschlagende Feder (29) gegen die Hohlnadel (7) abgestützt ist.2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that a spring (29) acting on the control piston (13) is supported against the hollow needle (7).
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Kanäle des Steuerkolbens (13) von einer an die ringförmige Ausnehmung (15) angeschlossenen axialen3. Injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the channels of the control piston (13) of an axial to the annular recess (15) connected
Bohrung (19) gebildet sind, welche an der den SpritzlöchernBore (19) are formed, which on the spray holes
(12) zugewandten Stirnfläche konisch erweitert ist, und daß diese Stirnfläche mit einer Ventilkugel (21) zusammenwirkt.(12) facing end face is flared, and that this end face cooperates with a valve ball (21).
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (21) unter Freilassen von Kanälen zu den Spritzlöchern des Düsenkörpers (10) am Grund des Düsenkδrpers anliegt. 4. Injection nozzle according to claim 3, characterized in that the valve ball (21) bears against the spray holes of the nozzle body (10) at the bottom of the nozzle body while leaving channels.
5. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (7) ein Sackloch (23) aufweist, in dessen den Spritziöchern (11,12) zugewandter Stirnwand (24) eine Bohrung (25) für die Verbindung zu den dem Steuerkolben (13) zugeordneten Spritzlöchern (12) im Düsenkörper (10) ange¬ ordnet ist, daß die Hohlnadel (7) auf gegenüber den vom Steuerkolben (13) gesteuerten Spritzlöchern (12) größerem Radius mit einer Sitzfläche des Düsenkörpers (10) zusammen¬ wirkt und daß die Ventilkugel (21) und gegebenenfalls eine Kanäle freilassende Kugelauflage (26) zwischen dem Steuer¬ kolben (13) und der den Spritzlöchern (11,12) zugewandten Stirnwand (24) des Sackloches (23) angeordnet sind.5. Injection nozzle according to claim 3, characterized in that the hollow needle (7) has a blind hole (23), in the spray holes (11,12) facing the end wall (24) has a bore (25) for connection to the control piston ( 13) assigned spray holes (12) in the nozzle body (10) is arranged such that the hollow needle (7) cooperates with a seat surface of the nozzle body (10) on a larger radius than the spray holes (12) controlled by the control piston (13) and that the valve ball (21) and optionally a channel-free ball support (26) are arranged between the control piston (13) and the end wall (24) of the blind hole (23) facing the spray holes (11, 12).
6. Einspritzdüse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Hohlnadel (7) in ihrem der Nadelspitze abgewandten Endbereich der Bohrung einen Federraum für die Aufnahme der den Steuerkolben (13) beaufschlagenden Feder (29) aufweist.6. Injection nozzle according to claim 1 to 5, characterized in that the hollow needle (7) in its end region facing away from the needle tip of the bore has a spring space for receiving the control piston (13) acting spring (29).
7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum mit einem einen einstellbaren Anschlag (17) für den Steuerkolben (13) aufweisenden Druckzapfen (16) abschließbar ist.7. Injection nozzle according to claim 6, characterized in that the spring chamber with an adjustable stop (17) for the control piston (13) having a pressure pin (16) can be locked.
8. Einspritzdüse nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Düse getrennte Zulaufleitungen (4,5) für die Haupteinspritzung und die Voreinspritzung aufweist, daß in die Zulaufleitungen (4,5) ein mit einem drehzahlabhängigen Druck, insbesondere mit dem Vorpumpendruck, beaufschlagbarer Steuerschieber (29) eingeschaltet ist und daß der Steuer¬ schieber in Abhängigkeit vom beaufschlagenden Druck einen freigebenden oder drosselnden Querschnitt in den Zulauf¬ leitungen aufweist.8. Injection nozzle according to claim 1 to 7, characterized gekenn¬ characterized in that the nozzle has separate inlet lines (4,5) for the main injection and the pre-injection that in the inlet lines (4,5) with a speed-dependent pressure, in particular with the Backing pump pressure, actable control slide (29) is switched on and that the control slide has a releasing or throttling cross section in the inlet lines depending on the pressurizing pressure.
9. Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (29) in die Zulaufleitung (5) zur Voreinspritzung und in eine Bypass-Leitung (31) zur Leitung (4) für die Haupteinspritzung eingeschaltet ist.9. Injection nozzle according to claim 8, characterized in that the control slide (29) in the feed line (5) for Pre-injection and in a bypass line (31) to line (4) for the main injection is switched on.
10. Einspritzdüse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Steuerschieber (29) bei einer Drosselung des Querschnitts in der Zulaufleitung (4) zur Haupt¬ einspritzung einen vergrößerten Querschnitt in der Zulauf¬ leitung (5) zur Voreinspritzung freigibt. 10. Injection nozzle according to claim 8 or 9, characterized in that the control slide (29) releases a larger cross-section in the supply line (5) for pre-injection when the cross section in the supply line (4) is throttled.
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