DE19940558C2 - Vorrichtung zum Verzögern des Auslenkens der Düsennadel eines Kraftstoffeinspritzventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Ein­ stellen eines vorgebbaren Dämpfungshubs eines Kraftstoffein­ spritzventils.

Bei einem Common-Rail-Einspritzsystem wird vor der Hauptein­ spritzung eine Voreinspritzung (Piloteinspritzung) vorgenom­ men, um eine weichere Verbrennung im Brennraum der Brenn­ kraftmaschine zu erreichen und so die Geräuschemission des Motors zu verringern. Die Kraftstoffmenge, die bei der Pilo­ teinspritzung in den Brennraum abgegeben wird, ist dabei kleiner als die Kraftstoffmenge in der Haupteinspritzung. In bekannten Kraftstoffeinspritzventilen wird zur Erzielung der geringen Einspritzmengen das Öffnen des Einspritzventils ver­ zögert, um geringe Einspritzmengen zu erzielen.

Aus DE 43 40 305 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil be­ kannt, in dem während des Ventilöffnen ein definiertes Volu­ men in einen Ringraum verdrängt wird, das über eine Drossel abgesteuert wird und so das Ventilöffnen definiert verzögert.

Aus JP 10122078 A ist ein Injektor bekannt, bei dem eine Dü­ sennadel in der Führungsbohrung eines Düsenkörpers axial ver­ schiebbar angeordnet ist und nach dem Ventilöffnen bis zu ei­ nem vorgegebenen Dämpfungshub verzögert öffnet. Dabei weist die Düsennadel an ihrem oberen Ende einen zylindrischen Schaft auf, der wiederum durch einen Absatz unterteilt ist in einen oberen Schaftteil mit größerem Durchmesser und einen unteren Schaftteil mit einem geringerem Durchmesser. Der Schaft ist in der Dämpfungsbohrung einer Dämpfungseinheit axial verschiebbar angeordnet. Überschreit die Auslenkung der Düsennadel den Dämpfungshub, fließt Kraftstoff durch den Ringspalt ab, der vom unteren Schaftteil und der Dämpfungs­ bohrung gebildet wird. Die Düsennadel und der Schaft sind da­ bei einteilig und aus einem Körper bestehend ausgeführt.

Aus DE 41 26 698 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der während jeden Gesamthu­ bes der Düsennadel zunächst ein ungedämpfter, dann ein ge­ dämpfter und schließlich wieder ein ungedämpfter Öffnungshub vorgesehen ist. Dadurch wird Einfluss auf die Nadelbewegung genommen.

Aus US 5,727,738 A ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem in einem Ventilkörper axial verschiebbaren Ventilglied und einem als Zwei-Feder-Halter ausgebildeten Ventilhaltekörper bekannt, in dem zwei in Schließrichtung auf das Ventilglied wirkende Ventilfedern angeordnet sind, von denen eine erste Ventilfeder über einen Druckbolzen ständig auf das Ventil­ glied wirkt, wogegen eine zweite Ventilfeder erst nach Durch­ laufen einer bestimmten einen Vorhub bildenden Öffnungshubbe­ wegung des Ventilglieds an diesem angreift und so die Öff­ nungshubbewegung des Ventilglieds in einem Vorhub entgegen der Kraft der ersten Ventilfeder und einen Resthub entgegen der Kraft der ersten und zweiten Ventilfeder unterteilt. Es ist ein vom Ventilglied begrenzter Dämpfungsraum am Ein­ spritzventil vorgesehen, der während der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds derart steuerbar ist, dass der darin aufge­ baute Druck der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds während dessen Resthub entgegenwirkt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kraftstoffein­ spritzventil bereitzustellen, bei dem das Ventilöffnen eines Kraftstoffeinspritzventils mit einfach herstellbaren Mitteln verzögert wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unab­ hängigen Patentansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

In der Erfindung wird beim Ventilöffnen der Kraftstoff in ei­ nem Dämpfungsraum und einer mit letzterem verbundenen Kom­ pressionskammer komprimiert, so daß eine Dämpfungskraft auf die Düsennadel wirkt, die das Ventilöffnen verzögert. Die Dämpfungskraft wirkt von der Schließposition der Düsennadel bis zu einem vorgebbaren Dämpfungshub, der kleiner ist als die Gesamtauslenkung (Gesamthub) der Düsennadel. Überschrei­ tet die Auslenkung der Düsennadel den Dämpfungshub, so ent­ steht eine Verbindung zwischen dem Dämpfungsraum und einem Ablaufraum, durch den sich der komprimierte Kraftstoff ent­ spannt. Liegt die Auslenkung der Düsennadel zwischen dem Dämpfungshub und dem Gesamthub, so wirkt keine Dämpfungskraft auf die Düsennadel.

Ein Dämpfungskörper ist in einer Dämpfungsbohrung geführt und weist Ausnehmungen auf, die zusammen mit der Dämpfungsbohrung den mit Kraftstoff gefüllten Dämpfungsraum bilden. Der Dämp­ fungskörper steht in Wirkverbindung mit der Düsennadel und öffnet in Abhängigkeit von seiner Position in der Düsenboh­ rung eine Verbindung zwischen dem Dämpfungsraum und dem Ab­ laufraum.

Der Dämpfungskörper und die Düsennadel sind zwei getrennte Körper, so daß eine radial zu deren Achse gerichtete, bei­ spielsweise durch Verschieben der den Dämpfungskörper und die Düsennadel führenden Injektorkörper gegeneinander, verursach­ te Kraft nicht zu Scher- oder Biegekräften auf den Dämpfungs­ körper und/oder die Düsennadel führt.

Weiterhin ist der Dämpfungskörper in der Dämpfungsbohrung zu­ mindest in einem wesentlichen Teil der Länge des Dämpfungskö­ pers und/oder der Dämpfungsbohrung geführt, vorzugsweise auf der gesamten Länge der Dämpfungsbohrung, so daß ein Verkanten des Dämpfungskörpers in der Dämpfungsbohrung vermieden wird. Der Ringspalt zwischen dem Dämpfungskörper und der Dämpfungs­ bohrung kann so eng ausgebildet werden, daß er auch bei dessen geringen axialen Länge, die im wesentlichen maximal so lang wie der Dämpfungshub ist, abdichtend wirkt.

Zum Herstellen des Kraftstoffeinspritzventils und zur Ein­ stellung des Dämpfungshubs wird zuerst in einer Testeinrich­ tung der Kraftstoffdruck im Kraftstoffkanal und im Ablaufraum gemessen und daraus auf den Dämpfungshub oder den Gesamthub geschlossen und dann der Dämpfungshub im Kraftstoffeinspritz­ ventil eingestellt. Vorteilhaft werden fertigungsbedingte To­ leranzen des Dämpfungshubs durch Einfügen einer Ausgleich­ scheibe ausgeglichen, deren Dicke abhängig vom gemessenen Dämpfungshub gewählt wird.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch Teile des Kraftstoffein­ spritzventils mit einem ersten Dämpfungskörper,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch Teile eines Kraftstoffein­ spritzventils mit einem zweiten Dämpfungskörper,

Fig. 2a einen Querschnitt entlang der Linie A-A durch den zweiten Dämpfungskörper aus Fig. 2,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch Teile eines Kraftstoffein­ spritzventils mit einem dritten Dämpfungskörper,

Fig. 3a einen Querschnitt entlang der Linie B-B durch den dritten Dämpfungskörper aus Fig. 3,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch Teile eines erfindungsge­ mäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einer Dämp­ fungshülse,

Fig. 4a eine Vergrößerung des Ausschnitts C aus Fig. 4,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Er­ mitteln und Einstellen des Dämpfungshubs eines Kraftstoffeinspritzventils,

Fig. 6 einen Längsschitt durch Teile eines Kraftstoffein­ spritzventils mit einer Ausgleichsscheibe.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teile eines ro­ tationssymmetrischen Kraftstoffeinspritzventils, das einen Düsenkörper 50 aufweist und eine Dämpfungseinheit 10 auf­ weist, die an ihren Endflächen vorzugsweise plan ausgebildet und die miteinander verspannt sind, wodurch eine druckfeste Abdichtung entsteht. Eine Düsennadel 60 ist in der zentralen Führungsbohrung 52 des Düsenkörpers 50 axial geführt, wobei die Spitze der Düsennadel 60 mit der Spitze des Düsenkörpers 50 ein Einspritzventil in Form einer umlaufenden Dichtkante oder Dichtfläche bildet, mit dem das Einspritzen des Kraft­ stoffs in einen Brennraum gesteuert wird. Beim Ventilöffnen wird die Düsennadel 60 aus ihrer Schließposition ausgelenkt, wodurch das Einspritzventil öffnet und Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird.

Das rückseitige Ende der Düsennadel 60 ist vorzugsweise als senkrecht zur Längsachse 100 des Kraftstoffeinspritzventils angeordnete Stirnfläche 61 ausgebildet und weist in eine Kom­ pressionskammer 15, die durch ein Endstück der Führungsboh­ rung 52 mit vorzugsweise größerem Durchmesser dargestellt wird und die Auslenkung der Düsennadel 60 auf einen Gesamthub h begrenzt, wobei der Gesamthub h der maximalen Auslenkung der Düsennadel 60 entspricht. Die Ausnehmung für die Kompres­ sionskammer 15 ist vorzugsweise in der Dämpfungseinheit 10 eingebracht, kann aber auch im Düsenkörper 50 eingebracht sein. Die Stirnfläche 61 der Düsennadel 60 steht mit einem ersten Dämpfungskörper 40 in Wirkverbindung, der vorzugsweise als Kolben mit zylindrischer Grundform ausgebildet ist und in der zentralen Dämpfungsbohrung 14 des Dämfungsmoduls 10 ge­ führt ist, die an die Kompressionskammer 15 anschließt. Der Nadeldurchmesser dn, der dem Durchmesser am rückseitigen Ende der Düsennadel 60 entspricht, ist größer als der Kolbendurch­ messer dd, der dem Durchmesser des an der Düsennadel 60 an­ liegenden Endes des Dämpfungskörpers 40 entspricht.

Die Kompressionskammer 15 weist ein Kammervolumen auf, das von der Stirnfläche 61 der Düsennadel 60, der Wand der Kom­ pressionskammer 15 und der düsennadelseitigen Endfläche des Dämpfungskörpers 40 begrenzt wird.

Der Dämpfungskörper 40 ist unterteilt in einen ersten Kör­ perabschnitt 42 und einen zweiten Körperabschnitt 41 mit grö­ ßerem Durchmesser. Eine Feder 20 spannt über einen Federtel­ ler 30 den Dämpfungkörper 40 gegen die Düsennadel 60 vor.

Ausgehend von der Kompressionskammer 15 geht die Dämpfungs­ bohrung 14 entlang der Längsachse 100 des Kraftstoffein­ spritzventils in eine Kolbenausnehmung 13 zur Aufnahme des zweiten Körperabschnitts 41 und erweitert sich in einen Ab­ laufraum 12, in den die Feder 20 und der Federteller 30 ein­ gebracht ist, wobei die Kolbenausnehmung Teil des Ablaufraums 12 ist.

Der erste Kraftstoffkanal 11 verläuft in der Dämpfungseinheit 10 und geht in den zweiten Kraftstoffkanal 51 über, der in den Düsenkörper 50 eingebracht ist.

Die Dämpfungseinheit 10 und der Düsenkörper 50 sind an ihren Stirnflächen vorzugsweise über ein Spannelement so fest miteinander verspannt, daß die Kraftstoffkanäle 11, 51 und die Kompressionskammer 15 druckdicht abgeschlossen werden.

Der Kraftstoffdruck in den Kraftstoffkanälen 11, 51 beauf­ schlagt in einem nicht dargestellten Druckraum die Düsennadel mit einer Öffnungskraft, die der durch die Feder 20 ausgeüb­ ten Federkraft entgegenwirkt. Übersteigt der Kraftstoffdruck im Kraftstoffkanal 11, 51 einen vorgegebenen Kraftstoffdruck, oder wird über ein nicht dargestelltes Servoventil die auf die Düsennadel 60, in Richtung der Düsenspitze wirkende Schließkraft verringert, so wird die Düsennadel 60 in Rich­ tung der Kompressionskammer 15 ausgelenkt, wodurch das Ein­ spritzventil öffnet und Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Die Dämpfungsbohrung 14 umfaßt und führt den Dämpfungskörper 40 und bildet zusammen mit den Ausnehmungen 45, 46, 47, 48 des Dämpfungskörpers 40 einen mit Kraftstoff gefüllten Dämp­ fungsraum 45 mit einem Dämpfungsvolumen. Der Dämpfungskörper 40 weist eine zentralen Längsbohrung 46 auf, die die Wand ei­ ner Querbohrung 47 schneidet, die quer zur Längsachse 100 im Dämpfungskörper 40 verläuft und die eine Öffnung oder vor­ zugsweise zwei Öffnungen aufweist, die in eine in den Dämp­ fungskörper 40 eingebrachte, umlaufende Ringnut 48 weisen.

Die Kompressionskammer 15 und der Dämpfungsraum 45 sind hy­ draulisch miteinander verbunden. Die in Richtung Ablaufraum 12 gerichtete, umlaufende Kante der Ringnut 48 weist in der Schließposition der Düsennadel 60 einen axialen Abstand zum Ablaufraum 12 auf, der dem Dämpfungshub hd entspricht.

Das Ventilöffnen wird wie folgt verzögert:
Während des Ventilöffnens wird der mit der Düsennadel 60 in Wirkverbindung stehende Dämpfungskörper 40 zusammen mit der Düsennadel 60 ausgelenkt. Die Düsennadel 60 drückt den Kraft­ stoff an ihrer Stirnfläche 61 in die Kompressionskammer 15.

Da der Nadeldurchmesser dn größer ist als der Kolbendurchmes­ ser dd, verringert sich beim Ventilöffnen das Gesamtvolumen, das von der Kompressionskammer 15 und dem Dämpfungsraum 45 eingeschlossen wird, wodurch der Kraftstoff in der Kompressi­ onskammer 15 und dem Dämpfungsraum 45 komprimiert wird und sich der Kraftstoffdruck erhöht. Dadurch wirkt auf die Stirn­ fläche 61 der Düsennadel 60 eine Dämpfungskraft, die der Aus­ lenkung der Düsennadel 60 entgegenwirkt. Die Dämpfungskraft ist abhängig von dem Gesamtvolumen, dem Nadeldurchmesser dn, dem Kolbendurchmesser dd und der Auslenkung der Düsennadel. Überschreitet die Auslenkung der Düsennadel 60 einen vorgege­ benen Dämpfungshub hd, so liegt in Richtung des Ablaufraums 12 liegende, umlaufende Kante der Ringnut 48 des Dämpfungs­ körpers 40 über der Dämpfungsbohrung 14 im Ablaufraum 12, 13, wodurch Kraftstoff vom Dämpfungsraum 45 über die Ringnut 48 in den Ablaufraum 12 abläuft und somit der komprimierte Kraftstoff entspannt wird. Die Kante der Ringnut 48, der Dämpfungskörper 40 und die Dämpfungsbohrung 14 bilden somit ein Ventil 14, 48, 40. Somit öffnet das Ventil 14, 48, 40, wenn die Düsennadel 60 eine vorgegebene Sollposition erreicht. Der Kraftstoffdruck im Ablaufraum 12 ist im Vergleich zum Druck im Dämpfungsraum klein und entspricht vorzugsweise dem Kraft­ stoffdruck im an den Ablaufraum 12 anschließenden Kraftstoff­ tank. Nach Auslenken der Düsennadel 60 über einen vorgegebe­ nen Dämpfungshub hd wird keine Dämpfungskraft mehr auf die Stirnfläche 61 der Düsennadel 60 ausgeübt wird und somit das Auslenken der Düsennadel 60 nicht mehr verzögert.

Die Verzögerung der Bewegung des Ventilöffnens ist vorteil­ haft durch geeignete Wahl des Nadeldurchmessers dn, des Kol­ bendurchmessers dd, des Volumens des Dämpfungsraums 45 und der Kompressionskammer 15 und durch die Länge des Dämpfungs­ hubs hd einstellbar.

Besonders vorteilhaft ist das Kraftstoffeinspritzventil aus­ gebildet, wenn bei kurzen Auslenkvorgängen der Düsennadel 60, wie sie für eine Piloteinspritzung in den Brennraum üblich ist, die Auslenkung der Düsennadel 60 unter dem Dämpfungshub hd liegt, so daß während der Piloteinspritzung die gesamte Auslenkung der Düsennadel 60 gedämpft ist.

Während der Haupteinspritzung ist ein gedämpftes Auslenken der Düsennadel 60 über den Gesamthub h nicht erwünscht, son­ dern ein möglichst schnelles Öffnen und Schließen der Düsen­ nadel 60, um eine vorgegebene Kraftstoffmenge in kurzer Zeit in den Brennraum einzuspritzen. Dies wird erreicht, indem das Ventilöffnen nur während des im Vergleich zum Gesamthub h kurzen Dämpfungshubs hd verzögert wird und das Ventilöffnen vom Dämpfungshub hd bis zum Gesamthub h nicht durch die Wir­ kung des komprimierten Kraftstoffs verzögert wird.

Die Verzögerung des Ventilöffnens ist durch oben genannte Merkmale enstellbar, so daß vorteilhaft während einer Pilo­ teinspritzung eine vorgebbare kleine Einspritzmenge in den Brennraum eingespritzt wird.

Während der dem Ventilöffnen entgegengesetzten Bewegung des Ventilschließens 60 nimmt das Gesamtvolumen aufgrund des von­ einander abweichenden Nadeldurchmessers dn und Kolbendurch­ messers dd zu. Über ein nicht dargestellten Zulaufkanal mit einem Rücklaufventil fließt Kraftstoff aus dem Kraftstoffka­ nal 11, 41 in die Kompressionskammer 15 und den Dämpfungsraum 45 nach. Die Bewegung des Nadelschließens wird während des Gesamthubs h nicht durch den Kraftstoff in der Kompressions­ kammer 15 und dem Dämpfungsraum 45 verzögert.

Der Dämpfungskörper 40 und die Düsennadel 60 sind als vonein­ ander getrennte Körper ausgeführt, so daß eine radial zu de­ ren Achse gerichtete, beispielsweise durch Verschieben der Dämpfungseinheit 10 und des Düsenkörpers 50 gegeneinander, verursachte Kraft nicht zu Scher- oder Biegekräften auf den Dämpfungskörper und/oder die Düsennadel führt, sondern nur deren Stirnflächen gegeneinander verschiebt.

Der Dämpfungskörper 40 ist in der Dämpfungsbohrung 14 zumin­ dest in einem Teil der axialen Länge des Dämpfungskörpers 40 und/oder der Dämpfungsbohrung 14 geführt, vorzugsweise in ei­ nem wesentlichen Teil der Länge oder auf der gesamten Länge der Dämpfungsbohrung 14, so daß ein Verkanten des Dämpfungs­ körpers in der Dämpfungsbohrung vermieden wird. Der Ringspalt zwischen dem Dämpfungskörper 40 und der Dämpfungsbohrung 14 ist so eng ausgebildet, daß auch bei dessen geringen axialen Länge von der in Richtung des Ablaufraums 12 gelegenen Kante der Ringnut bis zum Beginn des Ablaufraums 12, die im wesent­ lichen maximal so lang wie der Dämpfungshub hd ist, abdich­ tend oder zumindest stark drosselnd wirkt.

Der erste Körperabschnitt 41 weist einen größeren Durchmesser auf als der zweite Körperabschnitt 42, damit beim Zusammenbau des Kraftstoffeinspritzventils der Dämpfungskörpers 40 nicht falsch in die Dämpfungsbohrung 14 eingesetzt wird.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch Teile des Kraftstoff­ einspritzventils, wobei im Vergleich zum ersten Dämpfungskör­ per 40 aus Fig. 1 der zweite Dämpfungskörper 70 aus Fig. 2 über seine Gesamtlänge als zylindrischer Körper mit einem einheitlichen Durchmesser ausgebildet ist. Weiterhin sind auf dem zweiten Dämpfungskörper 70 von dessen an der Düsennadel 60 anliegenden Endfläche bis zu dessen zweiten Ringnut 72 sind vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende Längsnuten 71 angeordnet. Die Längsnuten 71 sind dabei Ausnehmungen, die in den Dämpfungskörper 40 eingebracht sind. Vorteilhaft wird der Dämpfungsraum 71, 72, bestehend aus den Längsnuten 71 und der zweiten Ringnut 72, verkleinert und so die Verzögerung des Ventilöffnens während des Dämpfungshubs hd verstärkt. Weiterhin ist der Dämpfungskörper 70 mit einem einheitlichen Durchmesser einfacher zu fertigen.

In einer weiteren Ausführungsform sind als Längsnuten oder zylindrische Erweiterungen ausgebildete Ausnehmungen in die Wandung der Dämpfungsbohrung 14 eingebracht, die von der Kom­ pressionskammer 15 bis zur Ringnut 48 führen.

Fig. 2a zeigt den Querschnitt A-A des zweiten Dämpfungskör­ pers 70 mit vorzugsweise zwei gegenüberliegenden Längsnuten 71, wodurch vorteilhaft eine symmetrische radiale Kraft vom Kraftstoff auf den Dämpfungskörper 70 ausgeübt wird.

In Fig. 3 ist der Dämpfungsraum eines dritten Dämpfungskör­ pers 80 wie der Dämpfungsraums 71, 72 aus Fig. 2 ausgeformt. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist der dritte Dämpfungskörper 80 wie in Fig. 1 unterteilt in einen ersten und einen zweiten Kör­ perabschnitt 81, 82.

Fig. 3a zeigt den Querschnitt B-B des dritten Dämpfungskör­ pers 80.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch Teile des erfindungs­ gemäßen Kraftstoffeinspritzventils, wobei im Vergleich zum Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 zwischen dem Federteller 30 und der Düsennadel 60 ein zylindrischer Kolben 90 mit einem weiteren Kolbendurchmesser dd1 eingespannt ist, der von einem als Dämpfungshülse 91 ausgebildeten Dämpfungskörper in einem Teil seiner Länge umfaßt und geführt wird. Eine zweite Dämp­ fungsbohrung 97, 98 ist zur Führung der Dämpfungshülse 91 in den unterteilt in einen ersten Abschnitt 97 und einen in Richtung des Federtellers 30 angeordneten zweiten Abschnitt 98 mit einem größeren Durchmesser. Der erste Abschnitt 97 geht über einen Ventilsitz, der vorzugsweise konisch ausge­ formt ist, in den zweiten Abschnitt 98 über. Die Dämpfungs­ hülse 91 wird in dem ersten Abschnitt 97 geführt und erwei­ tert sich vorzugsweise konisch im zweiten Abschnitt 98 gele­ genen Teil der Dämpfungshülse 91, wobei der Ventilsitz der Dämpfungsbohrung 97, 98 mit der vorzugsweise konischen Erwei­ terung der Dämpfungshülse ein Ventil 99 bilden, das den Dämpfungraum 93, 92 vom Ablaufraum 12 abschließt.

Die Dämpfungshülse 91 bildet mit dem zweiten Abschnitt 98 der Dämpfungsbohrung einen Dämpfungsraum 93, 92, der aus zwei Längsnuten 92 und einem an letztere anschließenden, abgerun­ deten Ringraum 93 besteht, der in eine vorzugsweise konische Fläche der Dämpfungshülse 91 übergeht, von der aus sich die Dämpfungshülse 91 bis zu ihrer Endfläche zylindrisch er­ streckt.

Der Federteller 30 übt auf das Ventil 99 über eine Dämpfungs­ feder 94 eine Schließkraft aus.

In der Schließposition der Düsennadel 60 weist die düsenna­ delseitige Endfläche der Dämpfungshülse 91 von der Stirnflä­ che 61 der Düsennadel 60 einen Dämpfungsabstand hd auf.

In Fig. 4a wird dieser Bereich (Ausschnitt C) zur Verdeutli­ chung vergrößert dargestellt.

Eine wie in Fig. 1 angeordnete weitere Kompressionskammer 89 weist ein Kammervolumen auf, das von der Stirnfläche 61 der Düsennadel 60, der Wand der Kompressionskammer 89, dem Kolben 90 und der düsennadelseitigen Endfläche der Dämpfungshülse 91 begrenzt wird.

Während des Ventilöffnens bleibt das Ventil 99 geschlossen, solange die Auslenkung der Düsennadel 60 den Dämpfungshub hd nicht überschreitet. Da der Nadeldurchmesser dn der Düsenna­ del 60 größer ist als der weitere Kolbendurchmesser dd1 des Kolbens 90, verringert sich beim Ventilöffnen das Volumen der weiteren Kompressionskammer 89 und des Dämpfungsraums 93, 92, wodurch der Kraftstoff komprimiert wird und eine Verzögerung des Ventilöffnens resultiert. Überschreitet die Auslenkung der Düsennadel 60 den Dämpfungshub hd, so stößt die Stirnflä­ che 61 der Düsennadel 60 auf die Endfläche der Dämpfungshülse 91 und lenkt die Dämpfungshülse 91 in Richtung Federteller 30 aus. Dadurch öffnet das Ventil 99, wodurch der komprimierte Kraftstoff aus der Kompressionskammer 15 und dem Dämpfungsraum 93, 92 abfließt und somit die Dämpfungswirkung und das Verzögern des Ventilöffnens endet.

Der Dämpfungshub hd von den Fertigungstoleranzen der Dämp­ fungshülse 91, der Dämpfungseinheit 10, der Düsennadel 60 und des Düsenkörpers 50 ab. Durch Messen des axialen Abstands zwischen den düsennadelseitigen Endflächen der Dämpfungsein­ heit 10 und der Dämpfungshülse 91 bei geschlossenem Ventil 99 wird der in Fig. 4 dargestellte Dämpfungshub hd direkt be­ stimmt. Durch Einsetzen einer Dämpfungshülse 91 mit einer die Fertigungstoleranzen ausgleichenden Hülsenlänge wird ein vor­ gebbarer Dämpfungshub hd eingestellt.

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zum Messen des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Dämpfungshubs hd. Der Aufbau des Dämp­ fungskörpers 80 und der Dämpfungseinheit 10 in der Vorrich­ tung entspricht dem des Ausführungsbeispiels aus Fig. 3, kann aber auch dem Aufbau aus den Fig. 1 oder 2 entspre­ chen. Bei der Fertigung des Kraftstoffeinspritzventils kann die Abweichung des erzielten Dämpfungshubs hd von einem vor­ gegebenen Sollwert relativ hoch sein, da der Dämpfungshub hd von den Fertigungstoleranzen des Dämpfungskörpers 80, der Dämpfungseinheit 10, der Düsennadel 60 und des Düsenkörpers 50 abhängt. Um die Fertigungstoleranzen auszugleichen, wird mit unten beschriebener Einrichtung der Dämpfungshub hd eines Kraftstoffeinspritzventils ermittelt und durch Einsetzen ei­ ner Ausgleichsscheibe 88 (s. Fig. 6) mit einer die Ferti­ gungstoleranzen ausgleichenden Dicke zwischen die Dämpfungs­ einheit 10 und den Düsenkörper 50 ein vorgebbarer Dämpfungs­ hub hd eingestellt. In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel mit einer Ausgleichsscheibe dargestellt.

In Fig. 5 ist eine Testausgleichsscheibe 95 zwischen die Dämpfungseinheit 10 und den Düsenkörper 50 eingespannt und weist einen Kraftstoffkanal 121 und einen Verbindungskanal 96 auf, der den Kraftstoffkanal 121 mit dem Dämpfungsraum des Dämpfungskörpers 80 verbindet. Der Dämpfungskörper 10, die Testausgleichsscheibe 95 und der Düsenkörper 50 sind durch ein Spannelement 125 in einem Testmodul 120 eingespannt. Eine in der zentralen Bohrung des Testmodul 120 angebrachte Ein­ stellschraube 110 wirkt über eine Einstellnadel 115 auf den Dämpfungskörper 80 und bestimmt die Auslenkung der Düsennadel 60, die über eine Meßuhr 130 gemessen wird. Der Zulaufdruck des Kraftstoffs in einem Kraftstoffkanal 121 und der Ablauf­ druck in einem Ablaufraum 122 werden von einem ersten und ei­ nem zweiten Manometer 140, 150 gemessen. Dem Kraftstoffkanal wird über eine Drossel der Kraftstoff zugeführt, die vor dem ersten Manometer 140 angeordnet ist. Der Kraftstoff läuft über eine Drossel ab, die nach dem zweiten Manometer 150 an­ geordnet ist.

Das Verfahren zum Ermitteln des Dämpfungshubes hd wird wie folgt ausgeführt:
In der Schließposition der Düsennadel 60 weist der Kraftstoff im Kraftstoffkanal einen Maximaldruck p_max auf. Das Einspritz­ ventil ist geschlossen. Der Ablaufdruck im Ablaufraum ist null, da kein Kraftstoff in den Ablaufraum abfließt.

Durch Drehen der Einstellschraube 110 wird die Düsennadel 60 langsam in Richtung der Dämpfungseinheit 10 ausgelenkt. Der Zulaufdruck fällt bis zum Erreichen des Dämpfungshubs hd ste­ tig ab, da durch Öffnen des Einspritzventils Kraftstoff an die Umgebung abgegeben wird. Der Ablaufdruck bleibt null.

Überschreitet die Auslenkung der Düsennadel 60 den Dämpfungs­ hub hd, so daß Kraftstoff über den Verbindungskanal 96 und den Dämpfungsraum in den Ablaufraum 12 abfließt, verringert sich der Zulaufdruck und erhöht sich der Zulaufdruck plötz­ lich auf die Werte p1 und p2. Somit ist der Dämpfungshub hd indirekt über den Druckverlauf an den Manometern 140, 150 er­ mittelbar.

Durch weiteres Drehen an der Einstellschraube 110 wird die Düsennadel 60 bis zum Gesamthub h weiterbewegt. Der Zulauf­ druck fällt und der Ablaufdruck steigt dabei stetig an. Bei Erreichen des Gesamthubs h stellt sich der Zulaufdruck auf einen Minimalwert p3 ein und der Ablaufdruck auf einen Maxi­ malwert p4 ein, der sich durch weiteres Drehen der Einstell­ schraube 110 nicht mehr ändert. Somit ist der Gesamthub h in­ direkt über den Druckverlauf an den Manometern 140, 150 er­ mittelbar.

In Fig. 6 sind Teile eines Kraftstoffeinspritzventils darge­ stellt, bei dem im Unterschied zu Fig. 2 zwischen der Dämp­ fungseinheit 10 und dem Düsenkörper 50 eine zylindrische Aus­ gleichsscheibe 88 angeordnet ist, in die ein Kraftstoffkanal 87 und eine zentrale Scheibenbohrung 86 eingebracht ist, die an die Dämpfungsbohrung 14 der Dämpfungseinheit 10 an­ schließt. Durch Auswahl einer Ausgleichscheibe 88 mit einer vorgegebenen Dicke ist der Dämpfungshub hd einstellbar, wie im Ausführungsbeispiel aus Fig. 5 beschrieben. Die Kompres­ sionskammer 15 ist in den Düsenkörper 50 vorzugsweise in Form einer Anphasung eingebracht und wird von der Ausgleichsschei­ be 88 begrenzt. Die Düsennadel 60 schlägt bei maximaler Aus­ lenkung an die Ausgleichscheibe der Düsennadel 60 an und ist so mit dem Gesamthub h ausgelenkt.

Das hier beschriebene Prinzip der Dämpfung des Ventilöffnens kann auch bei Kraftstoffeinspritzventilen angewandt werden, bei denen das Ventilöffnen durch eine axiale Bewegung der Dü­ sennadel in Richtung Düsenspitze erfolgt, z. B. bei Zapfendü­ sen. Der Kolbendurchmesser des Dämpfungskörpers ist dann grö­ ßer als der Düsennadeldurchmesser.

Der Fachmann wird eine vorteilhaftes Kraftstoffeinspritzven­ til abhängig von den gegebenen Randbedingungen auch aus Kom­ binationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele aufbauen.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzventil, das aufweist:
einen Düsenkörper (50) mit einer Führungsbohrung (52), in der eine Düsennadel (60) geführt ist und die in eine Kom­ pressionskammer (89) mündet, die über ein Ventil (99) mit einem Ablaufraum (12) verbunden ist,
eine Dämpfungseinheit (10) mit dem Ventil (99), das einen Dämpfungskörper (91) aufweist, der in einer Dämpfungsboh­ rung (14) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Dämpfungskörper (91) abhängig von der Auslenkung der Düsen­ nadel (60) die Kompressionskammer (89) mit dem Ablaufraum (12) verbindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dämpfungskörper (91) und die Düsennadel (60) zwei getrennte Körper sind, die in Wirkverbindung miteinander stehen,
daß der Dämpfungskörper (91) in der Dämpfungsbohrung (14) zumindest in einem wesentlichen Teil seiner Länge geführt ist,
daß die Dämpfungsbohrung (14) in einen ersten Abschnitt (97) und einen zweiten Abschnitt (98) unterteilt ist, wobei der zweite Abschnitt (98) über einen Ventilsitz in den ers­ ten Abschnitt (97) übergeht und einen größeren Durchmesser hat als der erste Abschnitt (97),
daß der Dämpfungskörper (14) als Dämpfungshülse (91) ausge­ bildet ist,
in der ein Kolben (90) axial verschiebbar angeordnet ist,
die in dem ersten Abschnitt (97) geführt ist,
die in Höhe des zweiten Abschnitts (98) einen größeren Durchmesser als in Höhe des ersten Abschnitts aufweist und
die zusammen mit dem Ventilsitz ein Ventil (99) bildet, das zwischen der Kompressionskammer und dem Ablaufraum (12) angeordnet ist,
daß der Kolben (90) mit der Düsennadel (60) in Wirkverbin­ dung steht,
daß beim Auslenken der Düsennadel (60) um mehr als einen vor­ gebbarem Dämpfungshub (hd) die Düsennadel (60) die Dämpfungs­ hülse (91) auslenkt und das Ventil (99) öffnet.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Dämpfungskörper (91) mindestens eine Längsnut (92) eingebracht ist, die in einer den Dämpfungskörper (91) umfas­ senden Ringnut (93) endet.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichet, daß der Düsennadeldurchmesser (dn) der Düsennadel (60) größer ist als der Kolbendurchmesser (dd1) des Kolbens (90).

4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichet, daß die Auslenkung der Düsennadel (60), bei der das Ventil (99) öffnet, kleiner ist als der Gesamthub (h) der Düsennadel (60).

5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichet, daß eine Feder den Dämpfungskörper (91) axial in Richtung der Dü­ sennadel (60) vorspannt.

6. Verfahren zum Einstellen eines vorgebbaren Dämpfungshubs eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das einen Dämpfungskörper (91) aufweist, mit folgenden Schritten:

• - Messen eines erzielten Dämpfungshubs (hd), indem
  zwischen der Dämpfungseinheit (10) und dem Düsenkörper (50) eine Testausgleichsscheibe (95) eingefügt wird, in die ein Verbindungskanal (96) zwischen einem Kraftstoff­ kanal (11, 51) und der Kompressionskammer (89) einge­ bracht ist,
  die Auslenkung der Düsennadel (60) durch eine Einstell­ schraube (110) festgelegt wird,
  der Zulaufdruck im Kraftstoffkanal (11, 51) und der Ab­ laufdruck im Ablaufraum (12) in Abhängigkeit von der Aus­ lenkung der Düsennadel (60) gemessen wird, wobei der Ab­ laufdruck steigt und der Zulaufdruck fällt, wenn die Aus­ lenkung der Düsennadel (60) den Dämpfungshub (hd) über­ schreitet und somit aus dem Zulaufdruck, dem Ablaufdruck und der Stellung der Einstellschraube (110) auf den er­ zielten Dämpfungshub (hd) geschlossen wird,
• - Einstellen des vorgebbaren Dämpfungshubs (hd) im Kraftstoff­ einspritzventil durch Einfügen einer Ausgleichsscheibe (88) zwischen die Dämpfungseinheit (10) und den Düsenkörper (50).