-
Kraftstoffeinspritzdüse Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse,
insbesondere für Dieselmotoren, mit einer zu einer Stellung, insbesondere zur Schließstellung
federbelasteten, im Düsengehäuse gegen einen Ventilsttz verschiebbar gelagerten
Düsennadel, deren Öffnungsbewegung vorzugsweise entgegen der Kraftstoff-Strömungsriohtung
gerichtet ist.
-
Derartige Kraftstoffeinspritzdüsen werden am Dieselmotor durch eine
Einspritzleitung mit einer Einspritzpumpe verbunden. Beim Fördervorgang der Einspritzpumpe
gelangt Kraftstoff unter die Nadel der Kraftstoffeinspritzdüse. Diese öffnet gegen
die Kraft der Feder und der Kraftstoff gelangt in den Motorzylinder. Bei diesem
Einspritzvorgang kommt es häufig vor, daß die Nadel der Kraftstoffehspritzdüse in
starke Schwingungen gerät. Die Ursachen für diese Schwingungen sind sehr kompliziert,
da es bei einem Einspritzsystem mehrere schwingungsfahiges gibt, wie zum Beispiel
der Kraftstoff in der Einspritzleitung, das Kraftstoffvolumen vor der Nadel und
die die Ventilnadel belastende Feder.
-
Alle diese Schwingungsgebilde sind miteinander gekoppelt und beeinflussen
sich gegenseitig stark. Die Nadel kann dabei Schwingungen bis zu 3000 Hz ausführen,
wodurch die Feder einer großen Belastung, insbesondere bezüglich ihrer Wechselfestigkeit
unterworfen wird. Es kommt daher häufig vor, daß die Feder zu Bruch
geht.
In der Praxis ist es sehr schwer, die gekoppelten Schwingungsgebilde eines Einspritzsystems
theoretisch zu berechnen und so auszulegen, daß mit Sicherheit Nadelschwingungen
verhindert sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse
der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die Schwingungen der Düsennadel
zu-mindest stark reduziert oder sogar völlig verhindert sind.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs
beschriebenen Art gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Dämpfeinrichtung'
zur Dämpfung der Düsennadel-Schwingung.
-
Die Dämpfeinrichtung kann raumsparend in dem Dusengehäuse angeordnet
sein.
-
Ist die Dämpfeinrichtung an dem das Schließteil aufweisenden Teil
der Düsennadel, vorzugsweise an dem zugehörigen Nadelschaft vorgesehen, so kann
die Ausbildung in einfacher Weise sqietroffen werden, daß zur Umstellung bisheriger
Kraftstoffeinspritzdüsen auf die erfindungsgemäße Ausbildung höchstens ein Auswechseln
der Düsennadel gegen eine anders ausgebildete Düsennadel erforderlich ist.
-
Ein besonders einfacher Aufbau des Erfindungsgegenstandes ergibt sich,
wenn die Dämpfeinrichtung als Reibungsdämpfeinrichtung ausgebildet ist. Beispielsweise
kann ein Dämpfglied der Dämpfeinrichtung, vorzugsweise ein Reibelement, zwischen
der Düsennadel und deren Führung angeordnet sein.
-
Um eine hohe Dämpfwirkung zu erreichen, liegt das Dämpfglied gleitbar
an der Flihrung der Düsennadel, vorzugsweise mit Vorspannung an, wodurch außer einer
guten Dämpfung auch ein leichter lauf der Düsennadel gewährleistet ist.
-
Um einen sicheren Halt des Dämpfgliedes zu gewährleisten, ist das
Dämpfglied formechlüssig an der Düsennadel, vorzugsweise in einer Ausnehmung, wie
einer Umfangsnut angeordnet.
-
Zur weiteren Vereinfachung des Aufbaues der Kraftstoffeinspritzduse
ist das Dämpfglied durch einen Ring gebildet, der sich sehr leicht montieren läßt.
-
Das Dämpfglied kann zur Erzielung günstiger Dämpfeigenschaflen aus
elastischem Werkstoff, insbesondere Gummi oder eiaem gegen den Kraftstoff unempfindlichen
Werkstoff bestehen.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, ausschlieB-lich
ein einziges Dämpfglied vorzusehen, so daß mit überraschend einfachen Mitteln die
erfindungsgemäße Wirkung erzielt wird.
-
Führt das Dämpfglied, wie beispielsweise im Falle der Ausbildung @@@
Ring, zu einer Abdichtung der Führung der Düsennadel gegen zurückfließenden Beck-traftstoff,
wie Leck so kann es in manchen Pällen zwecksmäßig sein in der Düsennadel und/oder
in deren Führung mindestens einem Kanal für die Vorbeileitung von Leck-Kraftstoff
an dem Dämpfglied vorzusehen, so daß das abfahren des Leck-Kraftstoffes nicht beeinträchtigt
ist. Der Kanal kann in einfacher Weise durch eine Nut, eine Bohrung oder dgl. gebildet
sein.
-
Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert;
die ZeicEnungen geben außer einen Diagramm ein Ausführungsbeispiel mit den für die
Erfindung wesentlichen Teilen annähernd maßstabgerecht wieder. Diese Teile werden,
soweit sie den Zeichnungen nicht ohne weiteres zu entnehmen sind, anhand der Zeichnungen
erläutert. Es sind dargestellt in: Fig. 1 ein Schwingungsdiagramm Fig. 2 eine erfindungsgemäße
Kraftstoffeinspritzdüse im Axialschnitt, Fig. 3 ein Ausschnitt der Fig. 2 in vergrößerter
Darstellung1 Fig. 4 ein Ausschnitt einer weiteren AusfUhrungsform einer Kraftstoffeinspritzdtlse.
-
Im Diagramm gemäß Fig. 1 ist auf der vertikalen Koordinate die Schwingungshöhe
und auf der horizontalen koordinate die Schwingungszeit abgetragen. Durch die Schwingungsgebilde
eines ein spritzsystems wird die Düsennadel im Anschluß an die Cffnungsbewegung
gemäß der strichpunktiert gezeichneten Kurve 1 bei 2 in Schwingungen versetzt,die
im wesentlichen bis zum völligen Schließen der Düsennadel andauern. Aus den dargelegten
Gründen ist eine Zeitöffnungskurve der Düsennadel erwünscht, die der ausgezogen
gezeichneten Kurve 3 in Fig. 1 entspricht. Nach dieser Kurve 3 öffnet die Düsennadel
schwingungsfrei, wobei sie ihre optimale Öffnungsstellung kurzzeitig überfährt und
dann wieder in diese optimale USffnungsstellung zurückkehrt, in welcher sie im wesentlichen
Schwingungsfrei verbleibtlbis sie, ebenfalls wieder im wesentlichen schwingungsfrei
in ihre Schließlage zurückkehrt.
-
Wie Fig. 2 zeigt, weist eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz
düse ein Düsengehäuse 4 auf, das im wesentlichen durch einen zylindrischen Führungskörper
5, einen an dessen vordere Stirnseite angesetzten Düsenkopf 6 sowie eine Überwurfmutter7
gebildet ist, mit welcher der Düsenkopf 6 gegen die vordere Stirnseite des Führungskörpers
5 gespannt ist. Zur Verdrehsicherung des Düsenkopfes 6 gegenüber dem Führungskörper
5 ist ein zu diesen Teilen achsparalleler, jedoch exzentrisch- liegender Bolsen
8 vorgesehen, der in Bohrungen des Führungskörpers 5 und des Düsenkopfes 6 eingreift.
-
In einer in der Achse der Kraftstoffeinspritzdüse liegenden Bohrung
9 im Düsenkopf 6 ist eine Ventilnadel 10 verschiebbar geführt, die an ihrem vorderen
Ende einen Schließkegel 11 aufweist, dem im Düsenkopf ein Ventilsitz 12 zugeordnet
ist, an welchem der Kegel 11 bei geschlossener Düse anliegt. Bezogen auf die Strömungsrichtung
Pfeil 13 des Kraftstoffes in der Einspritzdüse ist unmittelbar hinter dem Ventilsitz
12 im Düsenkopf 6 um die Düsennadel 1o ein Ringraum 14 vorgesehen, in welchem mehrere,
beispielsweise drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Kanäle 15 münden, die
durch Bohrungen im Düsenkopf 6 gebildet sind, deren Abstand von der Mittelachse
des Düsenkopfes 6 zu dessen hinteren Ende hin geringfügig zunimmt. Entsprechende
Kanäle 16 sind im in Führungskörper 5 vorgesehen, die /nicht näher dargestellter-weise
an eine Einspritzleitung angeschlossen und dadurch mit Kraftstoff versorgt werden
können, wobei der Kraftstoff aus den Kanälen 16 in die sich daran anschließenden
Kanäle 15 des Düsenkopfes 6 und damit in den Ringraum 14 fließt. Vor dem Ventilsit&
12 weist der Düsenkopf 6 bei 17 nicht näher dargestellte Düsenöffnungen für den
Kraftstoffaustritt auf, wobei diese Düsenöffnungen bei gec-ffneter Ventilnadel lo
mit dem Ringraum 14 in Leitungsverbindung stehen.
-
Die Düsennadel 10 ist an ihrem hinteren Ende über ein geeignetes Kupplungsglied
18 mit einem in dem FUhrungskdrper 5 verschiebbaren Schaft 19 verbunden, der an
seinem hinteren Ende einen Federteller 20 aufweist, an welchem sich eine Schraubendruckreder
21 unter Vorspannung mit ihrem vorderen Ende abstützt. Die Schraubendruckfeder 21
liegt mit ihrem hinteren Ende an einer Einstellschraube 22 an, die geringfügig vor-
oder zurtickgeschraubt werden kann, wodurch der Offnungsdruck der Kraftstoffeinspritzdüse
verändert wird.
-
Wie die Fig. 2 und ;!3 ferner zeigen, weist die Düsennadel 10 nahe
bei ihrem hinteren Ende eine Umfangsnut 23 auf, in welcher als Dämpfglied ein Gummiring
24 angeordnet ist, wobei sich dieser Gummiring 24 an der FUhrungsfläche 9 des Düsenkopfes
6 unter Vorspannung abstützt. Die Bodenfläche 25 der Umfangsnut 23, die dem Querschnitt
des Ringes 24 entsprechen kann, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel konkav
mit einem KrUmmungsradius gekrümmt, der größer als der Klifmmungsradius des Querschnittes
des Ringes 24 ist, so daß dieser praktisch nur linienförmig anliegt. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der Ring 24 im Querschnitt kreisrund, wobei die Umfangsnut
23 im Querschnitt entsprechend u-förmig ist. Die Tiefe der Nut 23 ist Jedoch zweckmäßigerweise
geringfUgig kleiner als der Querschnittsdurchmesæer des Ringes 24, so daß dieser
einer gewissen Quetschung uderworfen ist. Die benachbart zur Umfangsnut 23 und damit
zum Dämpfglied 24 liegenden Bereiche 26 der Außenfläche der Ventilnadel 10 liegen
wenigstens annähernd an der Führungsfläche 9 an, so daß ein Ausweichen des Dämpfgliedes
24 gegenüber der Ventilnadel 10 in deren Achsrichtung auf Jeden Fall vermieden ist.
-
Durch die Reibung zwischen dem Dämpfglied 24 und dem Düsenkopf 6 wird
bei geöffneter Ventilnadel 10 eine so große Dämpfung errecht,
daß
die Zeit-ffnungskurve 3 gemäß Fig. 1 erzielt werden kann.
-
Der relativ große Abstand des Dämpfgliedes 24 vom vorderen Ende der
Kraftstoffeinspritzdüse verhindert eine zu große Erwärmung des Dämpfgliedes während
des Betriebes.
-
Wie Fig. 4 zeigt, kann das Dämpfglied 24a auch im Bereich des Schaftes
19a vorgesehen sein, wobei es zweckmäßig in einer Ringnut 25a an der Bohrungsinnenfläche
des FUhrungskdrperB 5a liegt. Der Schaft 19a weist am Umfang wendelartige Kanäle
27 auf, durch die an dem Dämpfglied 24 vorbei Leck-Kraftstoff gerührt werden kann.