Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen. Bei bekannten Einspritzdüsen für Breiin- kraftmaschinen wird ein Nadelventil entgegen der Fliessrichtung des Brennstoffes gegen die Kraft einer Feder durch den Brennstoff druck von seinem Sitz abgehoben und da durch der Durchfluss zu den Düsenlöchern freigegeben. Dabei ist der Schliessdruck stet., Nv-esentlicli geringer als der Eröffnungsdruck.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einspritzdüse für Brennkraftmaschi- nen, mit einem Absperrorgan, das in einem Gehäuse gleitbar ist und dessen Bewegung die Ausspritzung von Brennstoff durch minde stens eine Düsenöffnung steuert, wobei dieses Organ durch den Druck des Speisebrenn stoffes in der Fliessrichtung des Brennstoffe öffnet.
Die Einspritzdüse unterscheidet sich von bekannten dadurch, dass das Absperr organ ein zweistufiger Kolben ist, welcher in auf gegenüberliegenden Seiten einer durch die Speiseleitung gespeisten Pufferkammer angeordneten Führungen dichtend geführt ist, wobei der Kolben so angeordnet ist, dass eine Bewegung desselben in der Fliessrich tung des Brennstoffes eine Raumverminde rung der Pufferkammer bewirkt, sowie da durch, dass Kolben und Gehäuse Teile auf weisen, die bei der genannten Bewegung des Kolbens die Schliessung der Pufferkammer bewirken und die Ausspritzung des Brenn stoffes steuern.
Die beiliegende Zeichnung zeigt sehema- tiseh einige Ausführungsbeispiele der erfin dungsgemässen Einspritzdüse. Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsart, welche mehrere Düsenöff nungen aufweist.
Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Teils einer Ausführungsvariante von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsart mit -dem Kolben in Ruhe lage.
Fig. 4 zeigt die Ausführung nach Fig. 3 mit dem Kolben in Betriebslage.
Fig. 5 zeigt im Längsschnitt einen Teil einer Ausführungsvariante der in Fig. 3 und 4 dargestellten Einspritzdüse.
Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer dritten, eine einzige zentrale Düsenöffnung aufwei senden Ausführungsart.
Fig. 7 ist ein Querschnitt eines Teils einer Ausführungsvariante von Fig. 6.
Die übereinstimmenden Teile der ver schiedenen Ausführungsarten werden in sämtlichen Figuren mit. den gleichen Bezugs zeichen bezeichnet.
Die Einspritzdüse gemäss Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 auf. In diesem ist ein Stufenkolben vorgesehen, der einen Kopf T und zwei Abschnitte 2, 3 aufweist, wobei der Durchmesser des Abschnittes 2 kleiner als derjenige des Abschnittes 3 und der Durchmesser des Abschnittes 3 wiederum kleiner als derjenige des Kop <I>fes T</I> ist. Dieser Kolben ist in dichten Führungen 4, .5 axial beweglich, deren Durch messer denen der Abschnitte 2 bzw.
3 des Kolbens entsprechen und die sich auf gegen- überliegenden Seiten einer Pufferkammer 6 befinden. Eine in dieser Kammer 6 unter gebrachte, einerseits auf deren Boden 8 und anderseits auf der Schulter 9 des Kolbens ab gestützte R.üekstellfeder 7 drückt den Kolben gegen eine Stützfläche 12 am Gehäuse. Der Kopf T befindet sich im Innern einer Kam- rner ?0, welche einerseits durch die Stütz fläche 12 und anderseits durch eine Anschlag fläche 13 axial begrenzt ist.
Der Kolben weist eine axiale Bohrung 14 auf, welche sieh annä hernd über seine ganze Länge erstreckt und in welche ein Kanal 15, welcher diese Boh rung mit der Pufferkammer 6 in Verbin dung setzt, und Düsenöffnungen 16 münden, welche symmetrisch um die Achse b des Kol bens angeordnet sind und deren Achsen die Achse b schneiden und mit ihr einen Winkel a bilden.
Eine Speiseleitung 18, welche an eine nicht dargestellte Einspritzpumpe anzuschliessen ist, mündet in die Kammer 20 ein.
Die vorstehend beschriebene Einspritz düse arbeitet folgendermassen: In Ruhelage, d. h. zwischen zwei Brenn stoffeinspritzungen, nehmen die Organe der Einspritzdüse die in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellte Lage ein.
Die Feder 7 drückt den Kolben mit seiner Stirnfläche 10 gegen die Stützfläche 12. Die Düsenöffnungen 16 sind durch die Führung 4 geschlossen gehalten. Der Kanal 15 verbin det die Pufferkammer 6 mit der Bohrung 14.
Wenn die nicht dargestellte Einspritz pumpe Brennstoff durch die Speiseleitung 18 treibt, drückt der in der Kammer 20 vorhan dene Brennstoff den Kolben gegen den An schlag 13. Diese axiale Verschiebung bewirkt eine Raumverminderung der Pufferkammer f und infolgedessen: a) die Kompression des in dieser Kammer 6 enthaltenen Bremistoffes und b) das Zurücktreiben eines Teils dieses Brennstoffes durch den Kanal 15 in die Boh rung 14, welche mit der Kammer 20 in Ver bindung steht.
Wenn der Kanal 15 nach einer axialen Verschiebung des Kolbens iun einen Wert h durch den Kammerboden 8 ganz abgeschlos sen wird, kann. der in der Kammer 6 ein geschlossene Brennstoff nicht mehr entwei chen, so dass der Druck in derselben in Funk tion der axialen Verschiebung des Kolbens rasch steigt.
Wenn der Kolben eine Verschiebung um einen Wert hu' ausgeführt hat., so dass die Schulter 11 des Kopfes T an der Anschlag fläche 13 anliegt, sind die Düsenöffnungen 16 durch die Führung 4 zweckmässig ganz frei gegeben, indem sie über die Steuerkante 22 hinaus gelangt sind.
Der Druck des Brennstoffes bei Beginn der Einspritzung- wird durch folgende Kräfte beeinflusst a) durch den von der Rückstellfeder 7 ausgeübten Druck, b) durch den auf die vordere Stirnfläche 24 des Kolbens von den im Zylinder des 2vIo- tors verdichteten Gasen ausgeübten Druck, und c) durch den auf die Schulter 9 von dem in der Pufferkammer 6 komprimierten Brenn stoff ausgeübten Druck.
Nun ist festzustellen, dass der Feder druck praktisch konstant bleibt, und dass der Gasdruck durch die Konstruktion des Motors bedingt wird. Dagegen ist der Wert des Brennstoffdriiekes von der durch den Kanal 15 vor seiner gänzlichen Schliessung zurück getriebenen Brennstoffmenge abhängig.
Es ist klar, da.ss diese Menge um so grö sser ist, je grösser die lichte Weite des Kanals 15, je kleiner die Geschwindigkeit des Kol bens und je länger der vom Kolben zur gänz lichen Schliessung des Kanals 15 zurück zulegende Weg ist.
Da die Gxesehwindigkeit des Kolbens um so grösser ist, je grösser die Drehzahl des Mo tors ist, hat dies zur Folge, dass der in der Pufferkammer 6 herrschende Druck und so mit der Einspritzdruck des Brennstoffes mit der Drehzahl des Motors steigt.
Sobald die Speisung der Kammer 20 mit Brennstoff unterbrochen wird, nimmt der Druck in derselben rasch ab und der Kolben wird - in seine Ruhelage (Fug. 1) zurück getrieben durch: l.. den Druck der Rückstellfeder 7, 2. den Druck des in der Kammer 6 kom primierten Brennstoffes, 3. den Verbrennungsdruck der im Motor- zylinder brennenden Gase.
Nun ist aber der Verbrennungsdruck im mer bedeutend höher als der Verdichtungs druck, so dass die Summe der auf den Kolben ausgeübten, die Schliessbewegung bewirkenden Druckkräfte, zu Beginn der Schliessbewe gung grösser ist, als die Kräfte, die bei der Öffnung der Düsenöffnungen 16 im gleichen Sinn auf den Kolben wirken.
Beim Rücklauf des Kolbens werden durch die Kante 22 die Düsenöffnungen 16 ge schlossen und hernach durch den Boden 8 der Kanal 15 geöffnet. Die in den Kammern 20 und 6 herrschenden Drücke können sich alsdann ausgleichen.
Die Düsenöffnungen 16 könnten auch tangential zur Bohrung 14 angeordnet wer den, wie in Fig. 2 dargestellt. Während der Einspritzung bewirkt der durch diese schrä gen Öffnungen durchfliessende Brennstoff. eine Drehung des Kolbens um seine Achse b.
Die Einspritzdüse gemäss Fig. 3 und 4 weist eine Pufferkammer 6 auf, welche über die Führung 5, eine im Gehäuse 1 ein geschnittene ringförmige Rille 25 und einen Kanal 26 mit Brennstoff gespeist wird. Da gegen werden die Düsenöffnungen 16 über die axiale Bohrung 14, deren oberes Ende ge sperrt ist, und über radiale Kanäle 27 ge speist, welche beim Einspritzen eine Verbin dung zwischen der Bohrung 14 und der Rille 25 herstellen. Die Kugeln 29, mit welchen die Schulter 11 des Kopfes T zusammenwirkt. und die sich auf den Boden 13 der Kammer 20 ab stützen, begrenzen die Öffnungsbewegung des Kolbens.
Diese Ausführungsart arbeitet auf ähn liche Weise wie die mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebene Einspritzdüse. Wenn der Brennstoff durch die nicht. dargestellte Ein spritzpumpe über die Speiseleitung 18 in die Kammer 20 getrieben wird, so wird der Kol ben von der in Fig. 3 dargestellten Ruhelage in seine Betriebsstellung axial verschoben (Fig. 4). Im Verlaufe dieser Verschiebung unterbricht die Kante 28 der Schulter 9 unter Mitwirkung der Kante 30 der Rille 25 die Verbindung zwischen der Kammer 20 und der Pufferkammer 6. Bei weiterer axialer Be wegung des Kolbens werden die Düsenöffnun gen 16 durch die Kante 22 der Führung 4 freigegeben.
Zuletzt öffnet noch die Kante 31 der Rille 25 die Kanäle 27. Nunmehr befin det sich die Kammer 20 in Verbindung mit den Düsenöffnungen 16, welche vollständig freigelegt sind, so dass durch diese Brennstoff. hinausgespritzt wird.
Der Rücklauf des Kolbens wird am Schluss der Einspritzung infolge des Druckabfalls im Innern der Kammer 20 durch den Brennstoff druck in der Kammer 6, die Feder 7 und den Gasdruck im Z_ vlinder bewirkt.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante besitzt der Kolben nur eine einzige zentrale Düsenöffnung 16. Die Einspritzung wird, wie hiervor beschrieben, durch die Kante 31 der Rille 25 gesteuert.
In der axialen Bohrung 14 ist eine Stange 38 untergebracht, deren vorderes Ende 37 kegelförmig ausgebildet ist und in die Düsen öffnung des Kolbens ragt, so dass eine kreis ringförmige Ausmündung geschaffen wird. Das andere Ende dieser Stange sitzt im Ab schnitt 3 des Kolbens.
In der Nähe der Befestigungsstelle weist diese Stange eine Einschnürung 39 auf, wo durch ihr eine genügende Elastizität. verlie hen wird, damit sich ihr Ende 37 bei der Ein spritzung von Brennstoff automatisch in der Düsenöffnung des Kolbens zentrieren kann, wie Versuche gezeigt haben.
Es könnten auch mehrere Einschnürungen 39 vorgesehen werden oder die Stange könnte auch in zwei senkrecht zueinander liegenden Richtungen abgeplattet sein.
Die Einspritzdüse gemäss Fig. 6 weist nur eine einzige zentrale Düsenöffnung auf. Die Bohrung 14 ist unterhalb des Kanals 15 abgesperrt. Die Düsenöffnung 16 mündet in eine axiale Bohrung 14c, die durch einen Ka nal 32 gespienen wird. Eine Leitung 33 ver- bindet die Kammer \?0 mit einer in der Füh- rnng 4 ein-esehnittenen Rille 3.1.
Die Einspritzung wird durch die Kante 35 der Rille 34 gesteuert.
Bei der Einspritzung nimmt der Kolben eine Lage ein, bei welcher die Düsenöffnung über den Kanal 32 und die Rille 34 mit der Kammer 20 verbunden ist.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausfüh rungsvariante weist der Kopf T des Kolbens Kanäle 36 auf, welche auf seinen Stirnflächen 1.0 und 11 münden. Diese Kanäle sind im Ver hältnis zn radialen, durch die Achse b des Kolbens gehenden Ebenen schräg angeordnet, damit der durch diese Kanäle in die Kammer 20 fliessende Brennstoff eine Drehung des Kolbens hervorruft.