WO1990005844A1 - Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen Download PDF

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valve needle
spring
stroke
injection nozzle
nozzle
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Inventor
Kurt Seifert
Karl Hofmann
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Robert Bosch Gmbh
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—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
    • 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
    • F02M45/083—Having two or more closing springs acting on injection-valve

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector for internal combustion engines of the type defined in the preamble of claim 1. Such an injector with
  • the intermediate disc and the intermediate bushing have the advantage that the tolerance range of the advance stroke of the valve needle, which is to be kept within narrow limits, is determined solely by the manufacturing tolerances on the pressure element and on the nozzle needle.
  • the forward stroke can therefore be measured precisely and by grinding the
  • Stop of the valve needle (which is generally formed by the free end of the valve needle can be adjusted. Measurement tolerances and / or changes occurring during operation or during assembly no longer affect the size of the advance stroke.
  • the shoulder fixed to the housing for supporting the second closing spring is created by a stepped design of the spring chamber, preferably as an axial stepped pocket bore.
  • the second closing spring rests on an annular disk against the annular shoulder formed between the bore sections with different bore diameters.
  • the pressure pin protrudes through a central opening in the ring disk and is acted upon by the first closing spring on the face side.
  • the two closing springs are graduated according to the two different diameters of the spring chamber.
  • the fuel injection nozzle according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the outer diameter of the nozzle holder can be made smaller without loss of strength.
  • the closing springs are identical in construction, the spring chamber has a constant diameter over the entire length, which can be kept relatively small.
  • the closing spring which is close to the nozzle body, is supported by means of a cross bolt crossing the spring chamber, so that the spring chamber available for the first closing spring can thus be fully used.
  • the cross bolt is inserted into a radial blind hole crossing the spring chamber and seals the spring chamber by means of an O-ring.
  • the transverse bolt is fixed in the radial blind bore by a centering piece designed as a spring plate, by means of which the second closing spring, which is close to the nozzle body, is supported on the transverse bolt.
  • the drawing shows a longitudinal section of a fuel injector for direct injection internal combustion engines.
  • the injection nozzle shown in longitudinal section in FIG. 1 has a nozzle body 10 which, together with an intermediate disk 11 lying on the end face, is guided by a nozzle
  • Union nut 12 is clamped to a nozzle holder 13.
  • a valve needle 14 is axially displaceably mounted in the nozzle body 10 and cooperates with an inward-facing valve seat in the nozzle body 10 and controls a plurality of spray openings 15 located upstream of the valve seat.
  • the guide bore 16 of the valve needle 14 in the nozzle body 10 is, as usual, expanded at one point to a pressure chamber, in the area of which the valve needle 14 has a pressure shoulder.
  • the pressure chamber is via a channel 17 running in the nozzle holder 13 and only partially shown, with a nozzle 18 Nozzle holder 13 for connecting a fuel delivery line leading to a fuel injection pump.
  • valve needle 14 The fuel pressure applied to the pressure shoulder of the valve needle 14 pushes the valve needle 14 upward against the graduated force curve of a closing spring arrangement described in the following, consisting of two helical compression springs, the valve needle 14 executing a preliminary stroke in a pre-injection phase and a residual stroke in a main injection phase, in which fuel via the Spray openings 15 is sprayed out.
  • a spring chamber 19 is arranged coaxially with the valve needle 14, which is designed as an axial blind bore and is closed on its open end face by the intermediate disk 11.
  • a "first closing spring 21 and a second closing spring 22 are arranged in series in the spring chamber 19.
  • the first closing spring 21, which is more distant from the nozzle body 10, acts continuously on the valve needle 14 in its closing direction via a pressure pin 23.
  • the first closing spring 21 is supported by a disk 20 on the base 30 of the spring chamber 19 and via a spring plate-like support element 31 on the end face of the pressure pin 23.
  • the support element 31 has on its end face a recess 32 which receives the end face of the pressure pin 23 in a form-fitting manner guided axially displaceably and abuts the free end of the valve needle 14.
  • the intermediate bush 24 is guided axially displaceably in the intermediate disk 11 coaxially to the valve needle 14 and bears a stop 25 and a counter-stop 26.
  • the stop 25 formed by a radial annular shoulder cooperates one of a same ichen shoulder formed on the intermediate plate 11 to limit the total stroke of the valve needle 14 together.
  • the from the end face of the intermediate bushing 24 Counter stop 26 formed interacts with a stop 28 formed by the end face of valve needle 14 to limit the forward stroke of valve needle 14.
  • the second closing spring 22, which is constructed identically to the first closing spring 21, is in the spring chamber 19 of the first closing spring
  • the second closing spring 22 is supported by a spring plate 29 on the intermediate bush 24, which is thereby placed in the closed position of the valve needle 14 on the end face of the nozzle body 10, and with its other end, the second closing spring 22 presses via a centering piece 33 designed as a spring plate against a cross bolt 34 crossing the spring chamber 19.
  • the cross bolt 34 which has a radial through opening 35 in the region of the spring chamber 19
  • Passage of the pressure pin 33 and a receptacle 36 for the centering piece 33 is inserted into a radial blind bore 37 which crosses the spring chamber 19.
  • a sealing ring 39 which is located in an annular groove 38 of the transverse bolt 34 and is designed as an O-ring, seals the spring chamber 19.
  • the transverse bolt 34 is fixed in the radial blind bore 37 by the contact pressure of the second closing spring 22, which secures the transverse bolt 34 in the spring chamber 19 against transverse displacement via the centering piece 33 and the receptacle 36.
  • the spring chamber 19 is still connected via a channel 40 to a connecting nipple 41 for a leak oil line.
  • the valve needle 14 performs a preliminary stroke h v , in which only the first closing spring 21 acts as a counterforce.
  • a limited pre-injection quantity is injected from the injection openings 15.
  • the preliminary stroke h v is ended when the stop 28 on the valve needle 14 comes to rest against the counter stop 26 of the intermediate bush 24.
  • the valve needle 14 remains in this position until the rising one Fuel pressure now overcomes the opposing forces of both closing springs 21, 22. Thereafter, the valve needle 14 together with the intermediate bush 24 is moved further in the opening direction until it has completed its total stroke after the remaining stroke h v . This is limited by the counter stop 27 on the
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment described.
  • the intermediate disk 11 Juch can thus be formed from two individual disks, of which the lower individual disk has a larger inner diameter than the upper one.
  • the counter-stop 27 for limiting the total stroke of the valve needle 14 is formed by the area in the upper single disk not covered by the lower single disk.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen weist einen über eine Zwischenscheibe (11) an einem Düsenhalter (13) befestigten Düsenkörper (10) und eine im Düsenkörper (10) axial verschiebliche Ventilnadel (14) auf, die vom Kraftstoffdruck entgegen einer Schließfederanordnung aus zwei hintereinandergereihten Schraubendruckfedern (21, 22) zur Einspritzung von Kraftstoff von einem Ventilsitz abgehoben wird. Der Gesamthub der Ventilnadel (14) ist dabei in einen Vor- und Resthub unterteilt. Zur Erzielung einer Einspritzdüse mit möglichst kleinem Außendurchmesser sind die beiden Schließfedern (21, 22) baugleich ausgeführt. Die während des Vorhubs wirksame erste Schließfeder (21) stützt sich am Grund (30) einer Federkammer (19) und an einem die Ventilnadel (14) belastenden Druckstift (23) ab. Die zweite Schließfeder (22), die mit der ersten Schließfeder (21) während des Resthubes wirksam ist, stützt sich an einem die Federkammer (19) kreuzenden Querbolzen (34) und an einer in der Zwischenscheibe (11) axial verschieblichen Zwischenbuchse (24) ab, die am Düsenkörper (10) anliegt. Durch Anschläge (25, 28) und Gegenanschläge (26, 27) an der Zwischenbuchse (24), der Zwischenscheibe (11) und der Ventilnadel (14) werden jeweils die Hubstufen und der Gesamthub der Ventilnadel (14) festgelegt.

Description

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftic.ascl_.inen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung. Eine solche Einspritzdüse mit
Zwischenscheibe und Zwischenbuchse hat den Vorteil, daß der in engen Grenzen zu haltende Toleranzbereich des Vorhubs der Ventilnadel allein durch die Fertigungstoleranzen am Druckkörper und an der Düsennadel bestimmt wird. Der Vorhub kann daher genau gemessen und durch Anschleifen des
Anschlags der Ventilnadel ( der im allgemeinen von dem freien Ende der Ventilnadel gebildet wird, eingestellt werden. Meßtoleranzen und/oder im Betrieb bzw. bei der Montage auftretende Veränderungen wirken sich danach nicht mehr auf die Größe des Vorhubs aus. Bei einer bekannten Kraftstoff-Einspritzdüse dieser Art (DE 35 41 131 AI) wird die gehäusefeste Schulter zur AbStützung der zweiten Schließfeder durch eine stufenförmige Ausbildung der Federkammer, vorzugsweise als axiale Stufensackbohrung, geschaffen. Die zweite Schließfeder liegt über eine Ringscheibe an der zwischen den Bohrungsabschnitten mit unterschiedlichem Bohrungsdurchmesser gebildeten Ringschulter an. Der Druckstift ragt durch eine zentrale Öffnung in der Ringscheibe hindurch und wird stirnseitig von der ersten Schließfeder beaufschlagt. Die beiden Schließfedern sind entsprechend den beiden unterschiedlichen Durchmessern des Federraums im Durchmesser abgestuft.
Für eine solche Durchmesserabstufung von Federraum und Schließfedern ist ein Mindestdurchmesser des Düsenhalters erforderlich, der aus Festigkeitsgründen nicht unterschritten werden kann.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Außendurchmesser des Düsenhalters ohne Festigkeitsverlust kleiner gemacht werden kann. Die Schließfedern werden baugleich ausgeführt, die Federkammer hat einen über die gesamte Länge konstanten Durchmesser, der relativ klein gehalten werden kann. Die gehäusefeste
AbStützung der dem Düsenkörper naheliegenden Schließfeder ' erfolgt über einen den Federraum kreuzenden Querbolzen, so daß der für die erste Schließfeder zur Verfügung stehende Federraum damit voll genutzt werden kann.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einspritzdüse möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Querbolzen in eine den Federraum kreuzende radiale Sackbohrung eingeschoben und dichtet den Federraum durch einen O-Ring ab. Die Fixierung des Querbolzens in der radialen Sackbohrung erfolgt gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch ein als Federteller ausgebildetes Zentrierstück, über das sich die dem Düsenkörper naheliegende zweite Schließfeder an dem Querbolzen abstützt.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt einer Kraftstoff-Einspritzdüse für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Einspritzdüse besitzt einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer stirnseitig anliegenden Zwischenscheibe 11 durch eine
Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter 13 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 14 axial verschieblich gelagert, die mit einem nach innen gekehrten Ventilsitz im Düsenkörper 10 zusammenarbeitet und mehrere, dem Ventilsitz vorgelagerte Spritzöffnungen 15 steuert. Wie nicht weiter dargestellt ist, ist die Führungsbohrung 16 der Ventilnadel 14 im Düsenkörper 10 wie üblich an einer Stelle zu einem Druckraum erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadel 14 eine Druckschulter hat. Der Druckraum ist über einen im Düsenhalter 13 verlaufenden und nur teilweise dargestellten Kanal 17 mit einem Stutzen 18 am Düsenhalter 13 zum Anschließen einer zu einer Kraftstoff- Einspritzpumpe fü-hrenden Kraftstoff-Förderleitung verbunden. Der an der Druckschulter der Ventilnadel 14 anstehende Kraftstoffdruck schiebt die Ventilnadel 14 entgegen dem abgestuften Kraftverlauf einer im folgenden beschriebenen Schließfederanordnung aus zwei Schraubendruckfedern nach oben, wobei die Ventilnadel 14 in einer Voreinspritzphase einen Vorhub und in einer Haupteinspritzphase einen Resthub ausführt, in welchen Kraftstoff über die Spritzöffnungen 15 ausgespritzt wird.
Im Düsenhalter 13 ist eine Federkammer 19 koaxial zur Ventilnadel 14 angeordnet, die als axiale Sackbohrung ausgebildet und an ihrer offenen Stirnseite von der Zwischenscheibe 11 abgeschlossen ist. In der Federkammer 19 ist eine"erste Schließfeder 21 und eine zweite Schließfeder 22 hintereinandergereiht angeordnet. Die vom Düsenkörper 10 entferntere erste Schließfeder 21 wirkt über einen Druckstift 23 ständig auf die Ventilnadel 14 in deren Schließrichtung. Hierzu stützt sich die erste Schließfeder 21 über eine Scheibe 20 an dem Grund 30 der Federkammer 19 und über ein federtellerartiges Abstützelement 31 an der Stirnseite des Druckstifts 23 ab. Das Abstützelement 31 trägt auf seiner Stirnseite eine Ausnehmung 32, die das Stirnende des Druckstiftes 23 formschlüssig aufnimmt. Der Druckstift 23 ist in einer Zwischenbuchse 24 axial verschieblich geführt und liegt stirnseitig an dem freien Ende der Ventilnadel 14 an. Die Zwischenbuchse 24 ist koaxial zur Ventilnadel 14 in der Zwischenscheibe 11 axial verschieblich geführt und trägt einen Anschlag 25 und einen Gegenanschlag 26. Der von einer radialen Ringschulter gebildete Anschlag 25 wirkt mit einem von einer gleichen Schulter an der Zwischenscheibe 11 gebildeten Gegenanschlag 27 zur Begrenzung des Gesamthubs der Ventilnadel 14 zusammen. Der von der Stirnseite der Zwischenbuchse 24 gebildete Gegenanschlag 26 wirkt mit einem von der Stirnseite der Ventilnadel 14 gebildeten Anschlag 28 zur Begrenzung des Vorhubs der Ventilnadel 14 zusammen.
Die zur ersten Schließfeder 21 baugleich ausgeführte zweite Schließfeder 22 ist in der Federkammer 19 der ersten
Schließfeder 21 zum Düsenkörper 10 hin vorgeordnet und umgibt koaxial den Druckstift 23. Mit einem Stirnende stützt sich die zweite Schließfeder 22 über einen Federteller 29 an der Zwischenbuchse 24 ab, die dadurch in Schließlage der Ventilnadel 14 an die Stirnseite des Düsenkörpers 10 angelegt wird, und mit ihrem anderen Ende preßt sich die zweite Schließfeder 22 über ein als Federteller ausgebildetes Zentrierstück 33 an einen die Federkammer 19 kreuzenden Querbolzen 34. Der Querbolzen 34, der im Bereich der Federkammer 19 eine radiale Durchgangsöffnung 35 zum
Durchtritt des Druckstiftes 33 und eine Aufnahme 36 für das Zentrierstück 33 aufweist, ist in eine radiale, die Federkammer 19 querende Sackbohrung 37 eingeschoben. Ein in einer Ringnut 38 des Querbolzens 34 einliegender, als O-Ring ausgebildeter Dichtungsring 39 dichtet den Federkammer 19 ab. Die Fixierung des Querbolzens 34 in der radialen Sackbohrung 37 erfolgt durch die Anpreßkraft der zweiten Schließfeder 22, die über das Zentrierstück 33 und die Aufnahme 36 den Querbolzen 34 in der Federkammer 19 gegen Querverschiebung sichert. Die Federkammer 19 ist noch über einen Kanal 40 mit einem Anschlußnippel 41 für eine Leckölleitung verbunden.
Beim Einspritzvorgang führt die Ventilnadel 14 einen Vorhub hv aus, bei welchem nur die erste Schließfeder 21 als Gegenkraft wirksam ist. Bei diesem Vorhub wird eine begrenzte Voreinspritzmenge aus den Spritzöffnungen 15 ausgespritzt. Der Vorhub hv ist beendet, wenn der Anschlag 28 an der Ventilnadel 14 an dem Gegenanschlag 26 der Zwischenbuchse 24 zur Anlage kommt. In dieser Stellung verharrt die Ventinadel 14, bis der weiter ansteigende Kraftstoffdruck nunmehr die Gegenkräfte beider Schließfedern 21,22 überwindet. Danach wird die Ventilnadel 14 samt Zwischenbuchse 24 in Öffnungsrichtung weiterbewegt, bis sie nach dem Resthub hv ihren Gesamthub zurückgelegt hat. Dieser ist begrenzt durch den Gegenanschlag 27 an der
Zwischenscheibe 11, an welcher der Anschlag 25 an der Zwischenbuchse 24 anschlägt. Durch die baugleiehe Ausführung der beiden Schließfedern 21,22 und die AbStützung der zweiten Schließfeder 22 an einem in dem Federraum 16 eingesetzten Querbolzen kann der Durchmesser der Federkammer 19 sehr klein gehalten und damit die Einspritzdüse insgesamt relativ schlank gemacht werden.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Zwischenscheibe 11 Juch aus zwei Einzelscheiben gebildet werden, von denen die untere Einzelscheibe einen größeren Innendurchmesser als die obere hat. Der Gegenanschlag 27 zur Begrenzung des Gesamthubs der Ventilnadel 14 wird durch den von der unteren Einzelscheibe nicht bedeckten Bereich in der oberen Einzelscheibe gebildet. Bei dieser Ausführung der
Zwischenscheibe 11 kann auch der Gesamthub der Ventilnadel 14 durch entsprechende Wahl der Scheibendicke der unteren Einzelscheibe leicht auf den gewünschten Wert eingestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem eine Ventilnadel axial verschieblich aufnehmenden Düsenkörper mit von der Ventilnadel gesteuerten Düsenöffnungen, der über eine Zwischenscheibe an einem Düsenhalter befestigt ist, mit einer in der Zwischenscheibe axial verschieblichen Zwischenbuchse, die einen mit einem Anschlag an der Ventilnadel zusammenwirkenden Gegenanschlag zur Begrenzung eines Vorhubs der Ventilnadel und einen mit einem
Gegenanschlag an der Zwischenscheibe zusammenwirkenden Anschlag zur Begrenzung des Gesamthubs der Ventilnadel aufweist, und mit zwei als Schraubendruckfedern in einer Federkammer im Düsenhalter hintereinandergereiht angeordneten Schließfedern, von denen die vom
Düsenkörper entferntere erste Schließfeder über einen in der Zwischenbuchse geführten, zur Ventilnadel kaoxialen Druckstift ständig auf die Ventilnadel wirkt und die dem Druckkörper näherliegende zweite Schließfeder den Druckstift koaxial umgibt, sich an einer gehäusefesten Schulter in der Federkammer abstützt und über ein Druckstück auf die Zwischenbuchse wirkt und diese in Schließlage der Ventilnadel an dem Düsenkörper anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schließfedern (21,22) baugleich ausgeführt sind und daß die gehäusefeste Schulter zur AbStützung der zweiten Schließfeder (22) von einem die Federkammer (19) durchdringenden Querbolzen (34) gebildet ist, der eine radiale Durchgangsöffnung (35) zum Durchtritt des Druckstiftes 5 (23) aufweist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querbolzen (34) in eine die Federkammer (19) durchdringende radiale Sackbohrung (37) eingeschoben ist.
-1-0 3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querbolzen (34) in einem in Einschieberichtung hinter der Durchgangsöffnung (35) liegenden Bereich eine Ringnut (38) trägt, in welcher ein sich an die Bohrungswand der Sackbohrung (37) anpressender
15 Dichtungsring (39) einliegt.
4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querbolzen (34) im Kreuzungsbereich der Federkammer (19) eine Aufnahme (36) für ein als Federteller ausgebildetes Zentrierstück (33)
20 aufweist, an dem sich die zweite Schließfeder (22) abstützt.
5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schließfeder (21) sich am Grund (30) der. als axiale Sackbohrung ausgebildeten
25 Federkammer (19) abstützt und über ein federtellerartiges Abstützelement (31) auf die Stirnseite des Druckstiftes (23) wirkt.
6. Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement das Stirnende des Druckstiftes
30 (23) in einer stirnseitigen Ausnehmung (32) aufnimmt.
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