DE2558766A1

DE2558766A1 - Kraftstoffeinspritzduese fuer vor- und haupteinspritzung in brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2558766A1
Application number: DE19752558766
Authority: DE
Inventors: Guenter Kulke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1977-07-14
Also published as: GB1560100A; US4136654A; FR2336562A1; JPS5281423A

Description

24.11.1975 Su/m

Anlage zur

Patent- und

Gebrauehsipasterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart

Kraftstoffeinspritzdüse für Vor- und Haupteinspritzung in Brennkraftmas ehinen

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Vor- und Haupteinspritzung in Brennkraftmaschinen mit einer unter dem Druck des zugeführten Kraftstoffes entgegen der Kraft einer Sehliessfeder verschiebbaren Ventilnadel, deren Öffnungshub durch einen als Hubbegrenzung der Ventilnadel dienenden Schieber änderbar ist. Mit einer derartigen Kraftstoffeinspritzdüse soll bei Leerlauf und niederer Teillast der Öffnungsquerschnitt kleiner sein als bei höheren Lasten. Zudem wird bei einem«kleineren Öffnungsquerschnitt das durch die Last bestimmte Kraftstoffvo-

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lumen besser zerstaubt als bei einem größeren Querschnitt, so daß eine bessere Kraftstoffaufbereitung gegeben ist. Die Folge sind ein leiseres Laufen des Motors sowie eine bessere Verbrennung.

Bei höherer Last und Drehzahl sollte jedoch möglichst von vorneherein der größtmögliche Öffnungsquerschnitt an der Einspritzdüse zur Verfügung stehen, um bei vertretbaren Abmessungen den Zeitquerschnitt für die modernen sehneHäufenden Dieselmotoren möglichst groß zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der mit einfachen Mitteln gesteuert bei Leerlauf und niederer Teillast ein geringerer Öffnungshub der Einspritzdüse eingestellt wird als bei höheren Lasten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schieber im wesentlichen quer zur Achse der Ventilnadel angeordnet und durch Verstell mittel entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschiebbar ist und daß für die Hubbegrenzung der Ventilnadel am Schieber eine als Anschlag dienende Kontur angeordnet ist.

Je nachdem welche Lage der Schieber einnimmt, ist der mögliche Öffnungshub der Ventilnadel unterschiedlich. Bei Leerlaufdrehzahl und niederer Teillast wird somit der mögliche Hub der Ventilnadel kleiner gehalten als bei höherer Last.

Es ist zwar eine Kraftstoffeinspritzdüse bekannt, die der eingangs beschriebenen Düse entspricht, die jedoch der Vor- und Haupteinspritzung dient. Zudem ist dort der Schieber koaxial zur Ventilnadel angeordnet und es dient als Verstellflüssigkeit für den Schieber der der Einspritzdüse von der Einspritzpumpe her zugeführte Kraftstoff, der im wesentlichen zum Einspritzen gelangt. Um ein Gesetz der Vor- und Haupteinspritzung zu erreichen, ist die am Schieber vom zugeführten Kraftstoff beauf-

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schlagte Fläche kleiner gehalten als die in Öffnungsrichtung der Ventilnadel wirkende Fläche. Außerdem sind in den Kanälen zum Druckraum der Kraftstoffeinspritzdüse-sowie zum Schieber hin Drosseln angeordnet, deren- Querschnitte aufeinander abgestimmt werden. Abgesehen davon, daß eine derartige Abstimmung äußerst schwierig ist, wirkt die im Kanal zum Druckraum angeordnete Drossel bei größeren Kraftstoffmengen, also bei Volllast, nachteilig drosselnd. Dieser letzte Nachteil wirkt sich besonders bei den schnellaufenden Dieselmotoren aus wie sie in Personenkraftwagen verwendet werden, gerade bei den Fahrzeugen, bei denen auf den Leiselauf größten Wert gelegt wird.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel mit einem vorgesteuerten Schieber,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem automatisch gesteuerten Schieber.

In einem Düsenkörper 1 ist eine Düsennadel 2 abschnittsweise dichtend geführt und axial verschiebbar angeordnet. Durch 'Düsenkörper 1 und Ventilnadel 2 wird ein Druckraum 3 begrenzt, von dem nach Verschieben der Ventilnadel der von einer nicht dargestellten Einspritzpumpe zugeführte Kraftstoff über Spritzöffnungen 4 in die Brennkammer des Motors gelangt.

Der Düsenkörper 1 ist über eine Überwurfmutter 5 unter Zwischenlegung einer Scheibe 6 an einen Düsenhalter 7 gespannt, welcher einen Raum 8 für eine Schließfeder 9 enthält. Die Schließfeder 9 stützt sich einerseits über eine Vorrichtung 10 am Düsenhalter 7 ab und wirkt andererseits über einen Federteller 11 auf die Düsennadel 2. Der Federraum 8 ist durch eine im Düsenhalter 7 verlaufende Längsbohrung 12 druckentlastet. Über eine nur stückweise angedeutete Druckleitung 13

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wird der von der dargestellten Einspritzpumpe zugeführte Kraftstoff durch Düsenhalter und Düsenkörper dem Druekraum 3 zugeführt.

Als Anschlag der Ventilnadel 2 dient ein Schieber 14, der in einer im rechten Winkel zur Einspritzdüsenachse angeordneten Bohrung 15 verschiebbar angeordnet ist. Dieser Schieber 14 ist in seinen Außenabschnitten 16 und 17 in der Bohrung 15 geführt, wobei der Abschnitt 16 weitgehend dichtend, hingegen der Abschnitt 17 durch eine Längsnut 18 eine Leckage ermöglichend geführt sind. Auf der dem Abschnitt 17 zugewandten Stirnseite ist eine Feder 19 angeordnet, die den Schieber 14 in Ruhestellung in die gezeigte Ausgangslage sehiebt. Zwischen den Abschnitten 16 und 17 ist ein Bereich 20 des Schiebers vorgesehen, der eine Kontur aufweist, die insbesondere radialsymmetriseh ist und die mit einer Stange 21 zusammenwirkt, die als Verlängerung der Ventilnadel 2 dient. Je nach Lage des Schiebers 1*1, d.h. dem der Stange 21 gegenüberliegenden Abschnitt der Kontur 20 ist ein mehr oder weniger großer Öffnungshub der Ventilnadel 2 möglich. In der dargestellten Ruhelage des Schiebers 14 ist dieser Maxiamalhub gering, in der entsprechend ausgefahrenen Stellung für höhere Lasten entsprechend größer.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird der Schieber über ein Hydraulikventil 24 gesteuert, das seinerseits durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe 25 angesteuert wird, die bekanntlich lastabhängig, nämlich durch das Gaspedal 26, gesteuert wird. Als Verstellflüssigkeit unter entsprechendem Steuerdruck wird vom Pumpensaugraum über die Leitung 27 Kraftstoff abgezweigt, der durch die Leitung 28 nach Verlassen des Hydraulikventils 24 dem Raum 29 zugeführt wird, der sich auf der Stirnseite des Abschnitts 16 des Schiebers 14 befindet. Oberhalb der Leerlaufdrehzahl oder der niederen Teillast wird über das Gaspedal 26 der Einspritzpumpe 25 das Hydraulikventil 24 verstellt und verbindet die Leitung 27 mit der Leitung 28, so daß der Saugraumdruck der Einspritzpumpe auf die Stirnseite des

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Schiebers lh wirkt und diesen entgegen der Kraft der Feder 19 in seine andere Endstellung verschiebt.

Das in Fig. 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel arbeitet im Prinzip als Hubbegrenzung der Ventilnadel wie das erste Ausführungsbeispiel. Zur Darstellung ist der Düsenhalter 7 in der Höhe des Anschlagschiebers senkrecht geschnitten. Hierdurch wird der Druckkanal 13 sichtbar, der von der oberen Stirnseite der Kraftstoffeinsprxtzdüse zum Druckraum 3 führt. Von diesem Druckkanal 13 zweigt zur Bohrung 15, die beim ersten Ausführungsbeispiel vorzugsweise als Sackbohrung ausgebildet ist, ein Drosselkanal 32 ab, und zwar zu dem Raum

29 neben dem Abschnitt 16 des Schiebers 14. Während beim ersten Ausführungsbeispiel die Bohrung 15 durch den Deckel 30 auf der Seite verschlossen ist, auf der die Feder angeordnet ist, ist beim zweiten Ausführungsbeispiel dieser Raum 29 durch den Deckel

30 verschlossen.

Bei niederen Drehzahlen und niederer Teillast sind die Zeitabschnitte zwischen den einzelnen Einspritzstößen verhältnismäßig lang. Der Zeitquerschnitt der Bohrung 32 ist so gewählt, daß der Schieber 14 zwar während der Einspritzvorgänge einen gewissen Hub macht, in jedem Fall jedoch wieder in seine Ausgangslage während der Einspritzpausen gelangt. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei niederer Teillast und Leerlauf die Stange 21 der Ventilnadel 2 immer auf einen Abschnitt der Kontur 20 stößt, die nur einen kleinen Hub ermöglicht.

Bei höheren Drehzahlen hingegen ist der Druckhubabschnitt mindestens gleich lang, zunehmend aber größer, hingegen der Zeitabschnitt zwischen den Einspritzvorgängen kleiner, so daß für mittlere Teillast und höhere Last die Bohrung 32 ein Zurücklaufen des Schiebers 14 in die Ruhelage nicht mehr ermöglicht, sondern den Schieber Ik entgegen der Kraft der Feder 19 in die Extremlage schiebt, aus der er jeweils in den Einspritzpausen einen geringen Rückhub antritt. Dieser Rückhub ist in jedem

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Pall jedoch so klein, daß der Abschnitt der Kontur 20 mit der Stange 21 der Ventilnadel 2 zusammenwirkt, der einen größeren Hub zuläßt. Sobald dann die Drehzahl des Motors bzw. die Last wieder zurückgeht, nimmt auch der Zeitquerschnitt während der Einspritzpausen zu, so daß der Schieber 14 wieder in seine Ausgangslage 14 gleitet.

Bei der in Figur 3 dargestellten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels ist in der Bohrung 32 ein Rückschlagventil 34
angeordnet, das zum Raum 29 hin öffnet. Hierdurch ist es möglich, einen je nach Strömungsrichtung im Kanal 32 unterschiedlichen Drosseleffekt zu erreichen. Das Rückschlagventil 34 sperrt zum Druckkanal 13 hin nicht ganz die Bohrung 32, sondern läßt durch Schrägnuten 35 eine gedrosselte Strömung in dieser Richtung zu. Die Drosselwirkung ist jedoch stärker als in entgegengesetzter Richtung. Eine derartige unterschiedliche Drosselwirkung ist für die feinere Anpassung von Vorteil.

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Claims

Ansprüche

f Il Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer unter dem Druck des zugeführten Kraftstoffes entgegen der Kraft einer Schliessfeder verschiebbaren Ventilnadel, deren Öffnungshub durch einen als Hubbegrenzung der Ventilnadel dienenden Schieber änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) im wesentlichen quer zur Achse der Ventilnadel (2) angeordnet und durch Verstellmittel entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (19) verschiebbar ist und daß für die Hubbegrenzung der Ventilnadel (2) am Schieber (14) eine als Anschlag dienende Kontur (20) angeordnet ist.
2. " Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellmittel Flüssigkeit dient, die vorzugsweise über ein Magnetventil steuerbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber mechanisch oder elektromechanisch ansteuerbar ist.
4. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 - 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) als Kolbenschieber ausgebildet ist, der an beiden Endabschnitten (16, 17) in einer Querbohrung (15) des Düsenhalters (7) geführt ist und in dem Abschnitt zwischen diesen Endabschnitten (16, 17) die Kontur (20) aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED
5· Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum der Rückstellfeder (19) mit dem Raum (8) der Schließfeder (9) durch einen Entlastungskanal (l8) verbunden ist.
6. Kraftstofeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß der Verstellflüssigkeit in Abhängigkeit von Motorkenngrößen wie Temperatur, Last oder Drehzahl durch ein Ventil (24) steuerbar ist.
7· Kraftstofeinspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (4) durch das Kraftstoffmengenregelglied der die Kraftstoffeinspritzdüse mit Kraftstoff versorgende Kraftstofeinspritzpumpe (25) angesteuert wird.
8. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellflüssigkeit und der Saugdruck der Einspritzpumpe (25) von deren Saugraum der Einspritzdüse zugeführt wird.
9· Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellflüssigkeit von dem der Düse unter Druck zugeführten Kraftstoff abgezweigt und über einen Kanal (32), in dem eine Drossel angeordnet ist, dem Schieber (14) zugeführt wird.

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10. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9_S dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (32) ein Rückschlagventil (3¹O mit Drosselleckstelle (35) angeordnet ist, so daß die Drosselwirkung in Richtung Schieber (Ik) kleiner ist als in entgegengesetzter Richtung.
11. Kraftstofeinspritzdüse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der im Leerlauf größeren Zeitabschnitte zwischen den Einspritzvorgängen der Schieber (14) zwischen den Einspritzungen immer wieder in seine Ausgangslage gelangt und daß die Drosselwirkung zum Schieber (14) hin bei Leerlauf lediglich einen Schieberweg zuläßt, der einer Kontur für geringeren Hub der Düsennadel (2) entspricht.

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