DE2938412A1

DE2938412A1 - Kraftstoffeinspritzduese

Info

Publication number: DE2938412A1
Application number: DE19792938412
Authority: DE
Inventors: Richard James Andrews
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-22
Publication date: 1980-04-10
Also published as: IT1123323B; FR2437495A1; SU980633A3; FR2437495B1; JPS615554B2; DE2938412C2; ES483514A1; JPS5546086A; IT7925975A0; US4261513A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzdüse, durch welche Kraftstoff an einen Kompressionszündungsmotor geliefert wird; die erfindungsgemäße Düse ist von dem Typ, bei Welchem ein Ventilkörper in einer Bohrung axial beweglich ist, der eine solche Gestalt hat, daß er mit einem Ventilsitz zusammenarbeiten kann, um den Kraftstoffluß von einem Kraftstoffeinlaß durch eine Auslaßöffnung zu verhindern, wobei der Ventilkörper eine Oberfläche darstellt, an welcher der Kraftstoffdruck am Einlaß in einer Weise angreift, daß er den Ventilkörper gegen die Wirkung federnder Mittel aus dem Sitz heben kann, um den Kraft· stoffluß durch die Auslaßöffnung zu ermöglichen.

Derartige Düsen sind allgemein bekannt, und bei ihnen wird der Düsenöffnungsdruck bestimmt durch die Kraft, welche von den federnden Mitteln ausgeübt wird, sowie durch die Größe dieser Oberfläche, die dem Kraftstoffdruck an dem Einlaß ausgesetzt ist. In einigen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, daß der Düsenöffnungsdruck höher ist als bei gewöhnlichem Betrieb des Motors. Dies wirft jedoch wegen übermäßiger Leckage in der Einspritzpumpe, die den Kraftstoff zum Einlaß der Einspritzdüse fördert, Probleme beim Starten des Motors auf. Das kann den Start des Motors wegen zu geringer Kraftstofförderung erschweren. Außerdem ist es aus räumlichen Gründen nicht immer möglich, den erforderlichen hohen Düsenöffnungsdruck zu erreichen, da die Unterbringung der federnden Mittel, welche die erforderliche Kraft aufbringen sollen, schwierig ist.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Düse der vorstehend beschriebenen Art, die ausgezeichnet ist, daß ihr Düsenöffnungsdruck erhöht ist, nachdem der zugehörige Motor

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gestartet worden ist. Dieses Ziel wird mit einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß den Patentansprüchen erreicht.

Gemäß der Erfindung besteht die Einspritzdüse aus einem Kolben in einem Zylinder, welcher eine Verlängerung der Bohrung darstellt, und dieser Kolben und dieser Zylinder haben einen kleineren Durchmesser als die Bohrung, und der Kolben greift an dem Ventilkörper an; Ventilelemente regeln den Maximaldruck in dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders, und durch Leitungselemente einschließlich eines Rückschlagventils kann der Kraftstoff, der aus dem durch den Ventilkörper, den Kolben und die Wände der Bohrung und des Zylinders gebildeten Raum verdrängt wird, zu dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders fließen, wobei dann, wenn der Motor ausgeschaltet ist, die infolge des Kraftstoffdrucks an dem Kolben angreifende Kraft in wesentlichen Null ist und, sobald der Motor gestartet worden ist, der Druck in dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders allmählich in dem Maße ansteigt, wie Kraftstoff aus diesem Raum dorthin gefördert wird, wodurch eine Erhöhung des Düsenöffnungsdrucks bewirkt wird.

Nachstehend wird ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Einspritzdüse unter Bezugnahme auf die anliegende zeichnerische Darstellung näher beschrieben.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, besteht die Düse aus einem Gehäuse 10, das eine Bohrung 11 umschließt, in welcher ein Ventilkörper 12 untergebracht ist. Das Ende der Bohrung 11 bildet einen Ventilsitz 13, und ein siioh verjüngendes Ende des Ventilkörpers hat eine solche Gestalt, daß es mit dem Sitz zusammenwirken kann. Außerdem ist zwischen den Enden der Bohrung ein ringförmiger Spalt 14 gebildet, welcher in Verbindung steht mit einem Einlaß, zu welchem durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe 15 Kraftstoff unter Druck gefördert wird. Der Abschnitt des Ventilkörpers 12, der zwischen dem Spalt 14 und dem Sitz 13 liegt, hat einen verkleinerten Durchmesser,

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so daß Oberflächen gebildet sind, an welchen der Kraftstoffdruck von der Einspritzpumpe angreifen kann, um den Ventilkörper von dem Sitz 13 abzuheben. Vom Ende der Bohrung gehen Auslaßöffnungen 16 aus, und wenn der Ventilkörper von dem Sitz abgehoben wird, kann Kraftstoff von der Einspritzpumpe durch diese Auslaßöffnungen in eine Verbrennungskammer des zugehörigen Motors fließen.

Die Düse besteht weiterhin aus einem Zylinder 17, der als eine Verlängerung der Bohrung 11 betrachtet werden kann. In diesem Zylinder läuft ein Kolben 18, der an einem verjüngten Teil des Ventilkörpers angreift. Der Kolben 18 und der Zylinder 17 haben einen kleineren Durchmesser als der Ventilkörper und die Bohrung, so daß ein Zwischenraum gebildet ist, dessen Volumen abnimmt, wenn der Ventilkörper von seinem Sitz abgehoben wird. Der von diesem Zwischenraum abfließende Kraftstoff gelangt über ein Rückschlagventil 19 in eine Federkammer 20, die von dem der Bohrung 11 abgewandten Ende des Zylinders 17 begrenzt wird. Innerhalb der Kammer 20 befindet sich eine Spiral-Druckfeder 21, die den Kolben 18 gegen den Ventilkörper 12 und den letzteren in den Sitz 13 drängt. Der Druck in der Federkammer wird über ein Überströmventil 22 entlastet.

Während des Betriebs kann, wenn der Motor ausgeschaltet ist, davon ausgegangen werden, daß der Kraftstoffdruck in dem Zylinder, dem genannten Zwischenraum und der Bohrung 11 dank Leckage im wesentlichen Null ISt₁ Das ist deshalb zu erwarten, weil es unwahrscheinlich ist, daß die Kraftstoffpumpe überhaupt nicht leckt, und deshalb kann damit gerechnet werden, daß der ringförmige Spalt 14 unter schwachem Druck steht und der Druck in dem genannten Zwischenraum und der Federkammer 20 wegen Leckage zwischen dem Ventilkörper und der Wand der Bohrung, sowie zwischen dem Kolben 18 und der Wand des Zylinders im wesentlichen Null ist. Wenn jedoch die Einspritzpumpe ein Einweg-Förderventil enthält, dann muß eine Möglichkeit zur Entlastung des Drucks in dem genannten Raum und der Fe-

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derkammer 20 geschaffen werden, und dies kann mittels eines regelbaren Lecks parallel zum Überströmventil 22 oder mittels eines regelbaren Lecks aus dem genannten Zwischenraum erreicht werden. Alternativ hierzu kann eine Nut in die Wandung des Zylinders 17 eingeschnitten sein, die von dem Kolben 18 bedeckt wird. Diese Nut hat einen Abfluß, und dank der beschriebenen Leckage fällt der Druck in der Federkammer und dem genannten Zwischenraum allmählich ab, nachdem der Motor abgestellt worden ist.

Wenn versucht wird den Motor zu starten, erzeugt die erste durch die Einspritzpause geförderte Kraftstoffmenge einen Druck, der entgegen der durch die Feder 21 ausgeübten Kraft auf die Oberflächen des Ventilkörpers 12 wirkt, während am Kolben im wesentlichen kein Kraftstoffdruck anliegt. Infolgeddssen kann der Ventilkörper von seinem Sitz abgehoben werden, um Kraftstoff durch die Auslaßöffnungen zum Motor fließen zu lassen, und der Düsenöffnungsdruck wird nur durch die Kraft bestimmt, die von der Feder und der Größe der genannten Oberflächen ausgeht. Wenn der Ventilkörper von seinem Sitz abgehoben wird, wird Kraftstoff aus dem genannten Zwischenraum verdrängt und fließt über das Rückschlagventil 19 in die Federkammer 20. Dieser Kraftstoffstrom erhöht den Druck in der Federkammer 20. Diese Kraftstoffmenge verbleibt in der Federkammer 20, wenn das Ventil sich in die Schließstellung bewegt.

Wenn der Kolben und der Ventilkörper sich unter der Wirkung der Feder zum Sitz hin bewegen, wird der genannte Zwischenraum um einen Hohlraum erweitert. Dieser Vorgang setzt sich fort, jedoch fließt, sobald der Motor gestartet worden ist, über den Spielraum zwischen dem Ventilkörper 12 und der Wandung der Bohrung 11 Kraftstoff aus dem Spalt 1*1 in den genannten Zwischenraum. Dieser Kraftstoff findet seinen V/eg über das Rückschlagventil 19 in die Federkammer, und allmählich

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steigt der Druck in dieser an. Der an dem Kolben 18 angreifende Druck verstärkt die Wirkung der Feder 21, und infolgedessen steigt der Düsenöffnungsdruck allmählich an. Der in der Kammer 20 erreichbare Maximaldruck wird bestimmt durch das Überströmventil 22 und dieses ist so eingestellt, daß der gewünschte maximale Düsenöffnungsdruck nicht überschritten wird. Die Geschwindigkeit, mit der der Druck zunimmt, hängt vom Ausmaß der Leckage und auch vom Volumen der Federkammer 20 ab.

Verständlicherweise hat ein spezielles Leck einen Einfluß auf die Geschwindigkeit, mit der der Druck in der Federkammer steigt, und deshalb muß das Ausmaß der Leckage sorgfältig bemessen werden, damit der erwünschte maximale Düsenöffnungedruck innerhalb einer angemessenen Zeit erreicht wird.

In der vorstehend beschriebenen Vorrichtung steht das Ventil 22 mit einem Abfluß in Verbindung, und deshalb wird der Druck in der Kammer 20 durch das Ventil 22 bestimmt.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Überströmventil 22 mit dem Ringraum Ik über eine Leitung verbunden sein, die in gestrichelten Linien bei 23 angedeutet ist. In diesem Falle hängt deshalb der Druck in der Kammer 20 vom Druck im Spalt I^ ab, nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet wurde. Dieser Druck hängt von der Betriebsgeschwindigkeit ab, und die Kraftstoffmenge, die durch die Pumpe gefördert wird und damit der Druck in der Kammer 20 und somit auch der Düsenöffnungsdruck ändern sich mit der Geschwindigkeit und der Kraftstofförderung. Bei dieser Anordnung ist es wünschenswert, mindestens einen Durchflußbegrenzer stromaufwärts oder stromabwärts vom Ventil 22 anzuordnen, um Druckwellen in der Kraftstoffsäule im Strömungsweg zwischen der Kammer 20 und dem Spalt 14 zu dämpfen. Vorzugsweise sind Durchflußbegrenzer 2^,25 zu beiden Seiten des Ventils 22 angeordnet.

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Claims

Dr. Joachim Rasper luc 21

Patentanwalt Wiesbaden

MmII ItI. MM«

LUCAS INDUSTRIES LIMITED

Birmingham,Großbritannien

Kraftstoffeinspritzdüse

Patentansprüche

1/ Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Kompressionszündungsmotor, bestehend aus einem innerhalb einer Bohrung (11) axial beweglich angeordneten Ventilkörper (12), der so geformt ist, daß er mit einem Ventilsitz (13) zusammenarbeitet, um das Ausfließen von Kraftstoff durch eine Auslaßöffnung (16) zu verhindern, gekennzeichnet durch

- einen Kolben (18), der angeordnet ist in

- einem Zylinder (17), welcher eine Verlängerung dieser Bohrung (11) darstellt, wobei dieser Kolben und dieser Zylinder kleinere Durchmesser haben als diese Bohrung und dieser Kolben an diesem Ventilkörper angreift,

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ORIGINAL INSPECTED

■ ι

- Ventilelemente zur Steuerung des Maximaldrucks in dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders, sowie

- Leitungselemente einschließlich eines Rückschlagventils (19), durch welche aus dem von dem Ventilkörper, dem Kolben und den Wänden der Bohrung und des Zylinders begrenzten Raum verdrängter Kraftstoff zu dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders fließen kann,

wobei dann, wenn der Motor ausgeschaltet ist, die infolge des Kraftstoffdrucks an dem Kolben angreifende Kraft im wesentlichen Null ist und, sobald der Motor gestartet worden ist, der Druck in dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders ansteigt, wenn Kraftstoff aus diesem Raum dorthin gelangt, wodurch eine Erhöhung des Düsenöffnungsdrucks bewirkt wird.
2. Düse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an diesem Kolben angreifende federnde Mittel, wie z.B. eine Spiral-Druckfeder (21).
3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Überströmventil (22) zur Steuerung des Drucks in dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders.
Ί. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffweg zu diesem Raum gebildet ist durch den Spielraum zwischen diesem Ventilkörper und der Wand dieser Bohrung.
5. Düse nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Überströmventil einen Abfluß hat.
6. Düse nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Überströmventil mit dem Kraftstoffeinlaß in Verbindung steht.

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7. Düse nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Durchflußbegrenzer im Strömungsweg zwischen diesem Zylinder und diesem Kraftstoffeinlaß, welcher Druckwellen in der Kraftstoffsäule dämpft.
8. Düse nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Durchflußbegrenzer (24,25) zu beiden Seiten dieses Überströmventils.
9. Düse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Leck, durch welches der Druck in diesem Raum und in dem der Bohrung abgewandten Ende des Zylinders abfallen kann, wenn der Motor abgestellt worden ist.

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