DE2759403C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein Einspritzventil dieser Art ist aus der DD-PS 1 02 198 bekannt. Im Betrieb dieses Ventils hebt unter dem Einfluß des Brennstoffdruckes zunächst die innere der beiden Ventilnadeln von ihrem Ventilsitz ab, so daß Brennstoff über die zugehörige untere Reihe von Spritzbohrungen in den Brennraum eingespritzt wird. Wenn der Brennstoffdruck nicht weiter ansteigt, kehrt die innere Ventilnadel mit sinkendem Brennstoffdruck auf ihren Ventilsitz zurück und der Ein­ spritzvorgang ist beendet. Ein solcher Einspritzvorgang findet bei Leerlauf und Teillast der Brennkraftmaschine statt. Wenn die Brennkraftmaschine dagegen bei Vollast arbeitet, öffnet wiederum zuerst die innere Ventilnadel und dann - wegen des weiter steigenden Brennstoffdruckes - auch die andere äußere, als Hohlnadel ausgebildete Ventilnadel, so daß dann weiterer Brennstoff über die obere Reihe von Spritzbohrungen in den Brennraum eingespritzt wird, d. h. bei Vollast wird während einer gewissen Zeit des Einspritz­ vorganges gleichzeitig durch beide Reihen von Spritzbohrun­ gen eingespritzt. Bei sinkendem Brennstoffdruck schließt zuerst die äußere Ventilnadel und unterbricht die Brenn­ stoffzufuhr zur oberen Reihe von Spritzbohrungen, wonach auch die innere Ventilnadel auf ihren Ventilsitz zurück­ kehrt und die Brennstoffzufuhr zur unteren Reihe von Spritzbohrungen unterbricht.

Das bekannte Einspritzventil hat verschiedene Nachteile:

• 1. Bei Vollastbetrieb der Maschine, während dem Brennstoff durch beide Reihen von Spritzbohrungen gleichzeitig eingespritzt wird, treffen sich infolge der kegelartigen Ausbreitung der Brennstoffteilchen im Brennraum die Brennstoffstrahlen aus der unteren Spritzbohrungsreihe einerseits und die Brennstoffstrahlen aus der oberen Spritzbohrungsreihe andererseits. Dieses Zusammentreffen der Strahlen verhindert eine vollständige Verbrennung der Brennstoffteilchen, weil es für den Sauerstoff schwierig ist, im Bereich der Strahlvermischung mit den Brennstoffteilchen in Kontakt zu kommen und chemisch zu reagieren. Die Folge davon ist Rauchbildung.
• 2. Der Brennstoffaustritt aus den Spritzbohrungen für die innere Ventilnadel muß bei dem bekannten Einspritzven­ til stets bei einem kleineren Brennstoffdruck als bei der äußeren Ventilnadel erfolgen, damit das Einspritz­ ventil überhaupt funktioniert. Dies ist jedoch nachtei­ lig, weil die Zerstäubung des Brennstoffstrahls um so besser ist, je höher der Brennstoffdruck ist.
• 3. Da bei Vollastbetrieb durch beide Reihen von Spritzboh­ rungen Brennstoff eingespritzt wird, ist ein optimales Dimensionieren aller Spritzbohrungen nicht möglich, weil die Anzahl und der Durchmesser dieser Bohrungen in den beiden Spritzbohrungsreihen verschieden sind und zumin­ dest die untere, eigentlich für Teillast bestimmte Bohrungsreihe mit unterschiedlichen Brennstoffdrucken beaufschlagt wird. Eine stets gute Zerstäubung der Brennstoffstrahlen ist jedoch nur dann möglich, wenn der Gesamtdurchtrittsquerschnitt der Spritzbohrungen und der Brennstoffdruck aufeinander abgestimmt sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ein­ spritzventil der eingangs genannten Art zu schaffen, daß sowohl bei Vollast als auch bei Teillast eine gleich gute Bildung der Brennstoffstrahlen gestattet und eine nachtei­ lige Rauchbildung weitgehend vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dank der durch die Wand getrennten Brennstoffzufuhr zu den beiden Reihen der Spritzbohrungen ist es möglich, die eine Reihe von Spritzbohrungen ausschließlich für den Vollast­ betrieb und die andere Reihe von Spritzbohrungen ausschließlich für den Teillastbetrieb zu verwenden. Damit können sich die Brennstoffstrahlen aus beiden Reihen von Spritzbohrungen nicht mehr treffen, so daß die Rauchbil­ dung infolge unvollständiger Verbrennung der Brennstoff­ teilchen eliminiert ist. Außerdem ist die Zerstäubung des Brennstoffes in den Strahlen, die die bei Teillast im Betrieb befindlichen Spritzbohrungen verlassen, besser, weil der Brennstoffdruck für Teillast nicht - wie im bekannten Einspritzventil - niedriger sein muß. Außerdem kann eine optimale Dimensionierung der Spritzbohrungen für jede Reihe in Abhängigkeit von den Bedingungen der zugehö­ rigen Last vorgenommen werden, d. h. für Vollastbetrieb hat die zugehörige Reihe ihre auf einen Brennstoffdruck abge­ stimmte optimale Anzahl von Spritzbohrungen mit optimalem Durchmesser, während das Entsprechende bei Teillastbetrieb für die dann beaufschlagte Reihe von Spritzbohrungen gilt.

Während bei dem Einspritzventil gemäß Anspruch 1 die sich zwischen den beiden Ventilnadeln erstreckende Wand aus einem Stück mit dem Ventilkörper hergestellt sein kann, soll gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung nach An­ spruch 2 die Wand aus einer Hülse bestehen, die an ihrem brennraumseitigen Ende eine Dichtfläche aufweist, mit der sie auf eine entsprechend ausgebildete, zwischen den beiden Reihen von Spritzbohrungen befindliche Dichtfläche im Ventilkörper gedrückt ist. Diese Weiterbildung der Erfin­ dung hat den Vorteil, daß die Fertigung vereinfacht wird.

Schließlich ist es gemäß Anspruch 3 noch als vorteilhaft anzusehen, wenn der Brennstoffzutritt zur Innennadel über mit dem Brennstoffzuführkanal für diese in Verbindung stehende, in der Hohlnadel und der Hülse ausgebildete Durchgänge erfolgt. Derartige Durchgänge bei einer Hohlna­ del sind ebenfalls aus der DD-PS 1 02 198 bekannt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1a und 1b zeigen einen axialen Teilschnitt durch ein Ein­ spritzventil nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1a und 1b weist das Einspritzventil 1 einen Düsenhalter 2 und einen Düsenkörper 3 auf, die durch eine Überwurfmutter 4 zusammengehalten werden. Der Düsenhal­ ter 2 ruht mit einem an seinem oberen Ende vorgesehenen Flansch 5 (Fig. 1b) auf dem nicht näher dargestellten Zylinderkopf, der den Brennraum 7 eines Zylinders der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach oben abschließt. Der Düsenhalter 2 durchdringt den Zylinderkopf und ragt mit dem unteren Ende des Düsenkörpers 3 in den Brennraum 7. In dem unteren Ende des Düsenkörpers 3 sind übereinander zwei Reihen von Spritzbohrungen 8 und 9 vorgesehen. Die Mittel­ achsen der Spritzbohrungen jeweils einer Reihe liegen auf einem Kegelmantel, wobei die Kegelwinkel der beiden Kegel etwas voneinander abweichen.

Die beiden Reihen von Spritzbohrungen 8 und 9 sind brenn­ stoffseitig voneinander getrennt, indem zwischen den beiden Reihen im Düsenkörper 3 eine kegelige Dichtfläche 10 vorgesehen ist, auf der eine zylindrische Hülse 11 ruht, die an ihrem unteren Ende eine der Dichtfläche 10 entspre­ chende Kegelfläche aufweist und die von einer Druckfeder 12 (Fig. 1b) gegen die Dichtfläche 10 gepreßt wird. Die Druckkraft der Feder 12 wird über einen Federteller 13 und eine weitere Hülse 14 auf die Hülse 11 übertragen. Die Kraft der Feder 12 ist so bemessen, daß während des Betriebes des Einspritzventils kein Abheben der Hülse 11 von der Dichtfläche 10 eintritt.

Außer der mit der Dichtfläche 10 zusammenwirkenden äu­ ßeren Kegelfläche weist die Hülse 11 an ihrer Innenfläche eine kegelige Ventilsitzfläche 15 auf, die mit der entspre­ chend ausgebildeten Ventilsitzfläche einer als Innenna­ del 16 ausgebildeten Ventilnadel zusammenwirkt, die in der Hülse 11 verschiebbar angeordnet ist. Der untere Ab­ schnitt 17 der Innennadel 16 ist im Durchmesser abgesetzt, so daß zwischen der Hülse 11 und dem Abschnitt 17 ein Ringraum 18 gebildet wird. Der unteren Reihe von Spritzboh­ rungen 9 ist also bezüglich der Brennstoffzufuhr die Innennadel 16 zugeordnet. Die Innennadel 16 wird von einer Druckfeder 20 (Fig. 1b) gegen die Ventilsitzfläche 15 in der Hülse 11 gepreßt, und die Feder ist über einen Feder­ teller 21 am oberen Ende der Innennadel 16 abgestützt.

Die Brennstoffzufuhr zur oberen Reihe von Spritzbohrungen 8 wird von einer zweiten, als Hohlnadel 22 ausgebildeten Ventilnadel beeinflußt, die auf der die beiden Spritzboh­ rungsreihen trennenden Hülse 11 verschiebbar angeordnet ist. Der oberen Reihe von Spritzbohrungen 8 ist im Düsen­ körper 3 eine kegelige Ventilsitzfläche 25 zugeordnet, die mit einer entsprechend ausgebildeten Sitzfläche am unteren Ende der Hohlnadel 22 zusammenwirkt. Die Hohlnadel 22 wird von einer Druckfeder 26 gegen die Sitzfläche 25 gepreßt. Die Feder 26 stützt sich über einen Federteller 27 und eine Hülse 28 auf dem oberen Ende der Hohlnadel 22 ab. Das obere Ende der Feder 26 liegt an einem Federteller 29 (Fig. 1b) an, der über eine Distanzhülse 30 und eine hohle Schrau­ be 31, die in den Flansch 5 eingeschraubt ist, im Düsenhal­ ter 2 fixiert ist. Die hohle Schraube 31 umgibt die oberen Enden der konzentrisch ineinander angeordneten Druckfe­ dern 12 und 20, die an einer in die Schraube 31 einge­ schraubten weiteren hohlen Schraube 32 anliegen. Eine in die Schraube 32 eingeschraubte Schraube 33 bildet mit ihrem unteren Ende eine Zentrierung für die innere Druckfeder 20, wogegen für die Zentrierung der Druckfeder 12 die hohle Schraube 32 einen stufenförmig abgesetzten Abschnitt 32′ aufweist.

Für die Brennstoffzufuhr zu den beiden Reihen von Spritz­ bohrungen 8 und 9 ist je ein Brennstoffzufuhrkanal 35 bzw. 45 vorgesehen. Der Kanal 35 beginnt radial im Flansch 5 und erstreckt sich dann in Längsrichtung durch Düsenhalter 2 und den Düsenkörper 3. Das untere Ende des Kanals 35 mündet in einen Ringraum 36, der sich stromoberhalb der Ventil­ sitzfläche 25 befindet und zwischen der Hohlnadel 22 und dem Düsenkörper 3 ausgebildet ist. Der Kanal 45 beginnt ebenfalls radial im Flansch 5 und erstreckt sich gleich­ falls in Längsrichtung durch den Düsenhalter 2 und den Düsenkörper 3. Das untere Ende des Kanals 45 mündet in einen Ringraum 37, der im Düsenkörper 3 ausgebildet ist. Vom Ringraum 37 aus erstrecken sich mehrere radiale Lö­ cher 38 durch die Hohlnadel 22 bis zu einem Ringraum 39, der in der Innenfläche der Hohlnadel 22 ausgespart ist und die Hülse 11 umgibt. Im Bereich des Ringraums 39 weist die Hülse 11 mehrere radiale Löcher 40 auf, die die Verbindung mit dem Ringraum 18 herstellen. Unterhalb des Ringraumes 39 kann ein weiterer Ringraum in der Hohlnadel 22 vorgesehen sein, an dem ein nach oben aus dem Einspritzventil heraus­ führender Absaugkanal angeschlossen ist, um zu verhindern, daß Brennstoff aus dem Ringraum 39 entlang den aufeinander gleitenden Flächen der Hohlnadel 22 und der Hülse 11 zur Reihe der Spritzbohrungen 8 gelangt.

Die beiden Kanäle 35 und 45 sind an eine gemeinsame, nicht dargestellte Brennstoffpumpe angeschlossen, wobei zwischen dieser Pumpe und den beiden Kanälen ein ebenfalls nicht dargestellter Steuerschieber vorgesehen ist, der lastabhän­ gig einen der beiden Kanäle 35 und 45 mit der Druckseite der Brennstoffpumpe verbindet.

Bei Vollast der Maschine ist beispielsweise die untere Reihe von z. B. elf Spritzbohrungen 9 in Betrieb. Der unter hohem Druck befindliche Brennstoff strömt in diesem Fall durch den Kanal 45 und gelangt über den Ringraum 37, die Löcher 38, den Ringraum 39 und die Löcher 40 in den Ring­ raum 18. Der Druck des Brennstoffs hebt die Ventilnadel 16 von der Ventilsitzfläche 15 ab, so daß dann der Brennstoff über die Spritzbohrungen 9 in den Brennraum 7 austritt.

Bei Teillast wird die Brennstoffzufuhr zum Kanal 45 ge­ sperrt und dafür die Brennstoffzufuhr zum Kanal 35 freige­ geben. Der unter hohem Druck befindliche Brennstoff gelangt also in den Ringraum 36, wo er die Hohlnadel 22 von der Ventilsitzfläche 25 abhebt, so daß der Durchfluß zu den z. B. sechzehn Spritzbohrungen 8 frei wird und der Brenn­ stoff nunmehr über diese Bohrungen in den Brennraum 7 gelangt.

Claims (3)

1. Brennstoffeinspritzventil für Hubkolbenbrennkraftmaschi­ nen, mit einem Ventilkörper, in dem, als Ventilnadeln dienend, eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Hohlnadel geführt und innerhalb dieser eine mit einem weiteren Ventilsitz zusammenwirkende Innennadel angeord­ net ist und der an seinem brennraumseitigen Ende zwei übereinander angeordnete Reihen von über den Umfang verteilten Spritzbohrungen aufweist, über die Brennstoff unter Abheben der Ventilnadeln entgegen der Brennstoff­ strömungsrichtung von ihren Ventilsitzen in den Brenn­ raum gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hohlnadel (22) und der Innennadel (16) eine die beiden Reihen von Spritzbohrungen (8, 9) ständig voneinander trennende Wand (11) vorhanden ist, so daß die abhängig von der Last der Brennkraftmaschine den beiden Ventilnadeln über Brennstoffzuführkanäle (35, 45) getrennt zugeführte Brennstoffmenge entweder nur über die von der Hohlnadel (22) gesteuerten Spritzbohrun­ gen (8) oder nur über die von der Innennadel (16) gesteuerten Spritzbohrungen (9) eingespritzt wird.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (11) aus einer Hülse besteht, die an ihrem brennraumseitigen Ende eine Dichtfläche aufweist, mit der sie auf eine entsprechend ausgebildete, zwischen den beiden Reihen von Spritzboh­ rungen (8, 9) befindliche Dichtfläche (10) im Ventilkör­ per (1) gedrückt ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffzutritt zur Innenna­ del (17) über mit dem Brennstoffzuführkanal (45) für diese in Verbindung stehende, in der Hohlnadel (22) und der Hülse (11) ausgebildete Durchgänge (38, 39, 40) erfolgt.