<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer in einer Bohrung im Düsenkorper geführten, mit einer Druckfeder beaufschlagten, einen Absatz bildenden Teil aufweisenden Düsennadel, welche die Einspritzöffnungen in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck steuert, mit einer vom Hochdruckbereich ausgehenden, in der Düsennadel geführten Entlastungs- bohrung, die in einen vom Düsenkörper und von der Düsennadel begrenzten Ringraum führt, welcher eine Strömungsverbindung in den Leckölraum aufweist, wobei die Eintrittsöffnung der Entlastungsbohrung bei geschlossener Düsennadel von den Einspritzöffnungen getrennt und zumindest in einer Öffnungsposition der Düsennadel während des Einspritzvorganges mit diesen und mit dem Hochdruckbereich strömungsverbunden ist,
und wobei ein Kraftstoffteilstrom über die als Drosselstelle ausgebildete Strömungsverbindung zum Leckölraum abfliessen kann.
Einspritzdüsen dieser Bauart haben die Aufgabe, die Kraftstoffeinspritzung so zu steuern, dass die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes zunächst langsam ansteigt und erst später die Hauptmenge eingespritzt wird. Dabei soll auch die Möglichkeit einer Voreinspritzung gegeben sein. Das Schliessen der Nadel soll jedoch in kürzester Zeit erfolgen. Mit einem derartigen Verlauf des Einspritzvorganges können sowohl die schädlichen Bestandteile im Abgas als auch das Verbrennungsgeräusch vermindert werden.
Eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs genannten Art, bei der sich der eingangs geforderte Einspritzverlauf realisieren lässt, ist aus der DE 31 17 665 A bekannt. Dabei wird am Beginn der Kraftstoffeinspritzung, wenn die Düsennadel von ihrem Dichtsitz abhebt, die sich im Schaft der Düsennadel befindliche Entlastungsbohrung, welche mit einer Steuerkante in der Bohrung des Düsenkörpers zusammenwirkt, aufgesteuert. Die Entlastungsbohrung mündet in einer Ringnut im Düsenkörper, welche durch eine Bohrung mit dem Leckölraum in Verbindung steht.
Das bedeutet, dass der Kraftstoff in dieser Bewegungsphase der Düsennadel sowohl über die Düsenbohrungen als auch über die aufgesteuerte Öffnung der Entlastungsbohrung abströmen kann, so dass die Öffnungsbewegung der Düsennadel verlangsamt wird
Davon ausgehend stellt sich nun die Aufgabe, eine Kraftstoffeinspritzdüse so auszubilden, dass die geforderten Offnungs- bzw. Schliesszeiten der Düsennadel durch weitere konstruktiv einfach zu realisierende Parameter beeinflusst werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Eintrittsöffnung der Entlastungbohrung bei geschlossener Düsennadel von dem Hochdruckbereich getrennt und zumindest bel maximaler Öffnung der Düsennadel während des Einspritzvorganges mit diesem verbunden ist, dass der Ringraum in an sich bekannter Weise an dem der Druckfeder zugewandten Ende der Düsennadel angeordnet und durch die Bohrung im Düsenkörper und den den Absatz bildenden Teil der Düsennadel begrenzt ist, sowie dass der im Ringraum entstehende Druck über den Absatz der Düsennadel der Offnungskraft derselben entgegenwirkt.
Damit wird nicht nur, wie bei der bekannten Ausführungsform ein gewisses Volumen der Einspritzmenge abgesteuert, sondern dazu verwendet, einen Absatz der Düsennadel mit Druck zu beaufschlagen, woraus eine Kraft resultiert, die der Nadelöffnungskraft entgegenwirkt. Durch die Wahl des Durchmessers des Fortsatzes, bzw. die aus dieser Wahl resultierende Fläche des Absatzes ist nun auf einfache Weise ein weiterer Parameter zur Beeinflussung der Steuerzeiten der Düsennadel gegeben. Die als Drosselstelle ausgebildete Verbindung zum Leckölraum lässt sich in einfacher Weise durch eine Bohrung in einer den Ringraum zum Leckölraum abschliessenden Zwischenplatte realisieren, welche vom Fortsatz der Düsennadel mit Spiel durchsetzt wird.
Bei sehr geringen Nadelhüben von etwa 0, 2 mm, wie sie beispielsweise bei PKW-Einspritzdüsen üblich sind, ist es bel Kraftstoffeinspritzdüsen mit einem kegelförmigen Dichtsitz der Spitze von Vorteil, wenn in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die druckseitige Eintrittsöffnung der in den Ringraum mündenden Entlastungsbohrung im Bereich des kegelförmigen Dichtsitzes angeordnet ist. Schon bei geringsten Nadelhüben wird dabei die Entlastungsbohrung aufgesteuert und der vom Düsenkörper und von der Düsennadel gebildete Ringraum mit Pumpenhochdruck beaufschlagt, welcher über den Absatz der Düsennadel der Nadeloffnungskraft entgegenwirkt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass hier die Ausbildung von Steuerkanten entfällt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drosselstelle durch eine in eine radiale Erweiterung der Bohrung des Düsenkörpers eingesetzte, den Ringraum axial begrenzende Passhülse realisiert ist, welche der den Absatz bildende Teil der Düsennadel durchsetzt, wobei der
<Desc/Clms Page number 2>
Hub der Düsennadel durch Anliegen des Absatzes der Düsennadel an der Passhülse begrenzt ist Durch diese Massnahme kann auf fertigungstechnisch einfache Weise mittels eines separaten Bauteils für den nötigen Druckaufbau in dem vom Düsenkörper und von der Düsennadel gebildeten Ringraum gesorgt werden, wobei die Höhe des Druckes und damit die der Öffnungskraft entgegenwirkende Kraft auch durch die Drosselwirkung der Drosselstelle gesteuert werden kann.
Die Erfindung wird nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemässe Kraftstoffeinspritzdüse und Fig. 2 ein Detail eines anderen Ausführungsbeispieles in gleichem Massstab, ebenfalls im Axialschnitt.
Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzdüse besteht im wesentlichen aus einem Düsenkörper 1 mit einer Bohrung 2, in welcher die Düsennadel 3 im Bereich ihres Schaftes 4 axial geführt ist. Die kegelige Spitze 5 der Düsennadel 3 wird durch die Kraft der Vorspannfeder 6 auf den Dichtsitz 5' des Düsenkörpers 1 gepresst, wodurch die im Sackloch 8 angebrachten Einspritzöffnungen 7 - in der dargestellten Stellung der Düsennadel - geschlossen sind. Ausgehend von einem Druckraum 9 im Düsenkörper 1, führt ein von der Bohrung 2 und der Düsennadel 3 begrenzter Zwischenraum 10 zu den Einspritzöffnungen 7. Der Zwischenraum 10 entsteht durch den Im einspritzseitigen Teil des Düsenkörpers 1 im Vergleich zum Schaft 4 verminderten Durchmesser der Düsennadel 3.
Die Zuleitung des Kraftstoffes zum Ringraum 9, und in weiterer Folge über den Zwischenraum 10 zu den Düsenoffnungen 7 erfolgt über eine schräg durch den Düsenkörper 1 verlaufende Hochdruckleitung 11, die direkt in einen Leitungsabschnitt 12 einmündet, der sich in einer zwischen dem Düsenkörper 1 und dem Düsenhalter 13 angeordneten Zwischenplatte 14 befindet und seinerseits mit dem Leitungsabschnitt 15 im Düsenhalter 13 fluchtet.
Der Schaft 4 der Düsennadel 3 weist an seinem dem Druckraum 9 abgewandten Ende 28 einen Absatz 16 auf, welcher bei voll geöffneter Düsennadel 3 an einer Passhülse 17 anliegt, die In eine Erweiterung 25 der Bohrung 2 des Düsenkörpers 1 eingesetzt ist. Durch diese Passhülse 17 wird der, hier überhöht dargestellte Hub 18 der Düsennadel 3 begrenzt. Durch die Düsennadel 3 mit ihrem Anschlag 16 einerseits und durch die Bohrung 2 bzw die Erweiterung 25 im Düsenkörper 1 wird ein Ringraum 23 gebildet, der in axialer Richtung von der Passhülse 17 begrenzt ist und dessen innerer Durchmesser gleich dem Durchmesser des Fortsatzes 20 der Düsennadel 3 ist Die veränderliche Höhe dieses Ringraumes 23 ist gleich dem Hub 18 der Düsennadel 3.
Der durch die Bohrung 19 in der Zwischenplatte 14 reichende Fortsatz 20 der Düsennadel 3 wirkt mit der Vorspannfeder 6 über ein Federlager 26 zusammen und taucht in den im Düsenhalter 13 angeordneten Leckölraum 27 ein.
Die Düsennadel 3 weist in ihrem Schaft 4 eine schräg verlaufende Entlastungsbohrung 21 auf, welche ausgehend von einer Ringnut 22 im Düsenkörper 1 in einen Axialspalt 30 zwischen Düsennadel 3 und Düsenkörper 1, welcher an den Ringraum 23 angrenzt, reicht. Sobald die Düsennadel 3 um die Höhe H, welche wesentlich kleiner ist als der Hub 18, angehoben wird, steht der Druckraum 9 über eine Anflachung 24 am dem Druckraum zugewandten Ende des Schaftes 4 der Düsennadel 3 mit der Ringnut 22 in Verbindung, wodurch in den Ringraum 23 ein definiertes Volumen abgesteuert werden kann, und gleichzeitig der Absatz 16 der Düsennadel 3 mit Pumpenhochdruck beaufschlagt wird. Durch die in den Düsenkörper 1 eingepasste Passhülse 17, welche vom Fortsatz 20 der Düsennadel 3 durchsetzt wird, wird eine Drosselstelle 31 gebildet.
Um die gewünschte Drosselwirkung zu erzielen, muss lediglich der Innendurchmesser der Passhülse 17 auf den Aussendurchmesser des Fortsatzes 20 abgestimmt werden. Es ist natürlich auch möglich, die Drosselstelle durch die Bohrung 19 der Zwischenplatte 14 und den diese durchsetzenden Fortsatz 20 der Düsennadel 3 zu realisieren.
Die Bohrung 32, die in einem Sackloch 33 des Düsenkörpers 1 endet, dient vermittels eines nicht dargestellten Stiftes zur Lagezentrierung des Düsenhalters 13 und der Zwischenplatte 14 mit dem Düsenkörper 1.
Es ist natürlich auch möglich, ausgehend von der Ringnut 22 die Entlastungsbohrung 21 schräg durch den Schaft 4 der Düsennadel 3 direkt an der durch den Absatz 16 der Düsennadel 3 gebildeten Fläche in den Ringraum 23 münden zu lassen
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einspritzdüse lässt sich wie folgt darstellen : Wird die Düsennadel 3 über den Einspritzdruckverlauf um die Höhe H angehoben, so erfolgt nach der Aufsteuerung durch die Steuerkante 29 am Ende der Anflachung 24, eine kleine Teilströmung über die
<Desc/Clms Page number 3>
Ringnut 22 und die Entlastungsbohrung 21 in den Ringraum 23, sowie nach Passieren der Drosseistelle 31 In den Leckölraum 27.
Gleichzeitig erfolgt im Ringraum 23 ein Druckaufbau, woraus eine Kraft in Abhängigkeit des Querschnittes des Fortsatzes 20 der Düsennadel 3 resultiert, welche der Nadelöffnungskraft entgegenwirkt. Dies ergibt ein verzögertes Nadelöffnen, da zum vollständigen Öffnen der Düsennadel 3 eine wesentliche Drucksteigerung notwendig ist. Daraus ergibt sich eine höhere Einspritzrate während der Haupteinspritzung, da diese während eines höheren Druckniveaus erfolgt und die Düsennadel 3 in ganz geöffnetem Zustand mit ihrem Absatz 16 an der Passhülse 17 anschlägt, wodurch die Abdichtung zwischen Hochdruckseite und Leckölraum 27 gegeben ist.
Ein schneller Nadelschluss erfolgt dadurch, dass nach dem Abheben der Düsennadel 3 von der Fläche 34 der Passhülse 17 der Druck im Ringraum 23 über den Absatz 16 der Düsennadel das Schliessen derselben unterstützt, wobei während der Schliessbewegung der Raum 23 vergrössert wird und somit Im Zusammenwirken mit der Verbindung 19 zum Leckölraum 27 eine Druckentlastung über die Bohrung 21 erfolgt, bis die Steuerkante 29 am Ende der Anflächung 24 die Verbindung zur Hochdruckseite unterbricht.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, bei welcher gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, muss keine Steuerkante überwunden werden, sodass schon bei kleinsten Nadelhüben, die Vorteile dieser Variante zum Tragen kommen.
Die Entlastungsbohrung 21'führt hier ausgehend von der Eintrittsöffnung 35 im Bereich des Dichtsitzes 5'der kegelförmigen Spitze 5, schräg durch die Düsennadel 3 und mündet in den Ringraum 23.
Bei geschlossener Düsennadel 3, wenn deren Spitze 5 auf dem Dichtsitz 5'des Düsenkörpers 1 anliegt, ist auch die in diesem Bereich angeordnete Eintrittsöffnung 35 der Entlastungsbohrung 21'verschlossen. Wird nun die Düsennadel 3 über den Einspritzdruckverlauf angehoben, wird die Eintrittsöffnung 35 der Entlastungsbohrung 21'augenblicklich freigegeben und der Ringraum 23 mit Pumpenhochdruck beaufschlagt, woraus das bereits oben beschriebene Verhalten der Düsennadel 3 resultiert.
Vorteilhafterweise entfallen bei dieser Ausführungsform sowohl die Ringnut im Düsenkörper als auch die Anflächung an der Düsennadel. Es ist natürlich auch moglich, die Austrittsöffnung 36 der Entlastungsbohrung 21'im Bereich des Axialspalte 30 zwischen Düsennadel 3 und Düsenkörper 1 anzubringen, ober mehrere Eintrittsöffnungen 35 im Bereich des Dichtsitzes 5'vorzusehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer in einer Bohrung ! m Düsenkör- per geführten, mit einer Druckfeder beaufschlagten, einen Absatz bildenden Teil aufwei- senden Düsennadel, welche die Einspritzöffnungen in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck steuert, mit einer vom Hochdruckbereich ausgehenden, in der Düsennadel geführten Ent- lastungsbohrung, die in einen vom Düsenkörper und von der Düsennadel begrenzten
Ringraum führt, welcher eine Strömungsverbindung in den Leckölraum aufweist, wobei die
Eintrittsöffnung der Entlastungsbohrung bei geschlossener Düsennadel von den Einspritz- öffnungen getrennt und zumindest in einer Offnungsposition der Düsennadel während des
Einspritzvorganges mit diesen und mit dem Hochdruckbereich strömungsverbunden ist,
und wobei ein Kraftstoffteilstrom über die als Drosselstelle ausgebildete Strömungsverbin- dung zum Leckölraum abfliessen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (35) der Entlastungsbohrung (21') bei geschlossener Düsennadel (3) von dem Hochdruck- bereich (9,11) getrennt und zumindest bei maximaler Öffnung der Düsennadel (3) wäh- rend des Einspritzvorganges mit diesem verbunden ist, dass der Ringraum (23) in an sich bekannter Weise an dem der Druckfeder (6) zugewandten Ende der Düsennadel (3) ange- ordnet und durch die Bohrung (2) im Düsenkörper (1) und den den Absatz (16) bildenden
Teil (20) der Düsennadel (3) begrenzt ist, sowie dass der im Ringraum (23) entstehende
Druck über den Absatz (16) der Düsennadel (3) der öffnungskraft derselben entgegen- wirkt.