DE3117018A1 - Kraftstoffeinspritzduese - Google Patents

Description

LUCAS INDUSTRIES LIMITED Birmingham B19 2XF, Großbritannien

Kraftstoffeinspritzdüse

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die GB-PS 1 4-12 413 bzw. 1 472 401 zeigen zwei Ausführungsformen solcher Düsen. Bei der in der GB-PS 1 412 413 gezeigten Düse ist die angegebene Fläche auf einem zwischen der Feder und dem Ventilglied wirkenden Druckglied gebildet, wobei die Einrichtung zur Lieferung von unter Druck stehendem Kraftstoff ein einfaches Rückschlagventil aufweist. Das entgegengesetzte Ende des Druckglieds ist dem Ablassdruck ausgesetzt wie auch das angrenzende Ende des Ventilglieds. Bei der in der GB-PS 1 472 401 gezeigten Düse ist die angegebene Fläche auf dem Ventilglied selbst ausgebildet, wobei für die Zuführung von unter Druckstehendem Kraftstoff zur Kammer ein Rückschlagventil verwendet wird. Jedoch wirkt in diesem Fall das Ventil als

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Druckregler zur Steuerung des Drucks in der Bohrung derart, dass er nur einen Anteil des am Kraftstoffeinlass herrschenden Drucks beträgt.

Bei den beiden bekannten Ausführungsformen der Vorrichtung steigt der zum Anheben des Ventilglieds von seinem Sitz erforderliche Druck an, wenn der Spitzendruck am Kraftstoff einlass zunimmt. Dieser Druck ist als Düsenöffnungsdruck bekannt. Es besteht nun ein Erfordernis dafür, dass der Düsenöffnungsdruck über einem Teil des Drehzahlbereichs der zugehörigen Brennkraftmaschine auf einen Maximalwert ansteigt, wenn die Brennkraftmaschine bei Vollast betrieben wird. Es ist erforderlich, dass der Düsenöffnungsdruck im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiterhin bis zu ihrem zulässigen Maximalwert ansteigt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Kraftstoff einspritzdüse der angegebenen Art in einer einfachen und zweckmässigen Form, die diesem Erfordernis entspricht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch den Gegenstand des Anspruch 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer bekannten Form einer kraftstoff einspritzdüse ;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer gemäss der Erfindung erforderlichen Abänderung der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüse;

Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Form einer Kraftstoff einspritzdüse ;

Fig. 4- eine schematische Ansicht einer an der Kraftstoffeinspritzdüse von Fig. 3 erforderlichen Abänderung.

Gemäß Fig. 1 und 2 enthält eine Kraftstoffeinspritzdüse einen Düsenhalter oder Körper 10, an dem durch eine Überwurfmutter 11 ein Düsenkopf 12 befestigt ist. Im Düsenkopf ist eine Bohrung 13 ausgebildet, in der ein Ventilglied 14 verschiebbar angeordnet ist. Das an den Körper angrenzende Ende der Bohrung steht mit einem Ab-lauf über einem Kanal 15 in Verbindung, der sich im Körper 10 erstreckt, während das andere Ende der Bohrung in einer ringförmigen Kammer 16 endet. Von dieser Kammer aus erstreckt sich ein verkleinerter Teil der Bohrung, der einen Sitz zur Berührung durch einen verkleinerten Teil des Ventilglieds 14· bildet. Auslassöffnungen 17 erstrecken sich vom engeren Ende dieses Teils der Bohrung. In die Kammer 16 wird Kraftstoff über einen Kanal im Düsenkopf 12 und im Körper 10 ausgehend von einem Kraftstoffeinlass 18 geliefert, der bei Gebrauch mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist, die Kraftstoff in zeitlich gesteuerter Beziehung zur zugehörigen Brennkraftmaschine liefert.

Im Körper 10 ist eine weitere Bohrung 19 ausgebildet, in der ein verschiebares Schubglied 20 angeordnet ist, das mit einem Fortsatz des Ventilglieds 14- in Berührung steht. Die Bohrung 19 erstreckt sich in eine Kammer 21, die eine Schraubendruckfeder 22 aufnimmt. Die Schraubendruckfeder berührt das Schubglied und spannt dieses und auch das Ventilglied 14 so vor, dass letzteres den Sitz berührt. Ein Rückschlagventil 23 gestattet einen Kraftstoffstrom vom Einlass in die Kammer 21. Die dem Druck in der Kammer ausgesetzte Fläche des Schubglieds ist kleiner als die bei Gebrauch dem am Einlass herrschenden Kraftstoffdruck

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ausgesetzte Fläche des Yentilglieds 14. Diese Düsenform ist in der GB-PS 1 412 413 beschrieben. Im Betrieb wirkt vom Einlass kommender unter Druck stehender Kraftstoff auf das Ventilglied und hebt dieses ab gegen die Wirkung der Sehraubendruckfeder 22 und auch gegen die Wirkung des in der Kammer 21 auf das Schubglied wirkenden Kraftstoffdrucks. Der Druck in der Kammer 21 steigt im Betrieb auf den Spitzenwert des Ausgangsdrucks der Kraftstoffeinspritzpumpe an. Dieser Spitzenwert des Drucks wird durch die Wirkung des Ventils 23 zurückgehalten. Selbstverständlich treten Leckverluste auf, so dass bei einer Abnahme des Drucks des durch die Kraftstoffeinspritzpumpe gelieferten Kraftstoffs der Druck in der Kammer 21 ebenfalls abnehmen kann. Wie jedoch oben ausgeführt, setzt der Düsenöffnungsdruck seinen Anstieg fort, wenn der Druck des durch die Kraftstoffeinspritzpumpe gelieferten Kraftstoffs zunimmt.

Gemäss I¹Xg. 2 wird das Ventil 23 gehalten, ist aber in diesem Fall nicht in die Schliesstellung federbelastet, wenn auch eine schwache Feder für diesen Zweck vorgesehen sein kann. Es sind zusätzlich zwei Kolben 24, 25 vorgesehen, die in axialen Zylindern angeordnet sind. Der erste Kolben 24 hat einen geringfügig kleineren Durchmesser als der Kolben 25 und ist mit einem Flansch 26 versehen, der von einer Schraubendruckfeder 27 berührt wird. Dieser Kolben hat zusätzlich einen Fortsatz 28, der das Ventilglied, in diesem Fall eine Kugel 29, des Ventils 23 berührt. Die aneinandergrenzenden Flächen der beiden Kolben sind gewölbt, wobei der auf diese Weise gebildete Raum mit einem Ablauf in Verbindung steht. Das andere Ende des den zweiten Kolben 25 enthaltenden Zylinders ist über einen Kanal mit der Kammer 21 verbunden. Dieser Kanal enthält ein federbelastetes Rückschlagventil 30, das einen Kraftstoffstrom von der Kammer 21 zu dem Ende des den Kolben enthaltenden Zylinders gestattet.

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Der Kolben 24 ist dem Kraftstoffdruck in der Kammer ausgesetzt. Da aber die beiden Kolben unterschiedliche Durchmesser haben, erzeugt der in der Kammer 21 befindliche auf die Differenzfläche der Kolben wirkende unter Druck stehende Kraftstoff eine der Wirkung der Schraubendruckfeder 27 entgegengesetzte Kraft. Venn bei Gebrauch der Kraftstoffdruck in der Kammer 21 zunimmt, wird eine Druckhöhe erzielt, bei der die beiden Kolben beginnen, sich gegen die Wirkung der Schraubendruckfeder 27 zu bewegen. Diese Bewegung kann die Kugel auf ihrem Sitz halten und diesen schliessen. Hierdurch wird ein weiterer Kraftstoffstrom in die Kammer 21 verhindert. Der Kraftstoffdruck in der Kammer wird daher selbst dann im wesentlichen konstant gehalten, wenn der Kraftstoffdruck am Einlass weiterhin zunimmt.

Leckverluste am Kraftstoff treten natürlich aus der Kammer 21 und längs des .Arbeitsspiels zwischen den Kolben 24 und 25 und ihren jeweiligen Zylindern auf. Gewisse Leckverluste sind natürlich erforderlich, so dass beim Abfallen des Kraftstoffdrucks am Einlass 18 der Druck in der Kammer 21 ebenfalls fallen kann. Wenn der Kraftstoffdruck am Einlass 18 hoch ist, dann entstehen die Leckverluste aus der Kammer 21 und auch längs der genannten Arbeitsspiele dadurch, dass die Kolben 24 und 25 sich von der Kugel um einen geringen Betrag weg bewegen und eine Wiederherstellung des Drucks ermöglichen.

In pig. 3 sind die Düsenteile mit derselben Funktion wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüse wirkt die Schraubendruckfeder 22 unmittelbar auf das Ventilglied 14, dessen Fortsatz ein Widerlager 31 trägt. Darüberhinaus ist das Ende des Ventilglieds nicht wie beim Beispiel von Fig. 1 dem Ablassdruck, sondern stattdessen dem

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in der Kammer 21 herrschenden Druck ausgesetzt. Eine Ventilanordnung 32 dient zum Leiten von Kraftstoff vom Einlass in die Kammer 21. Der Kraftstoffdruck in der Kammer 21 muss aber kleiner als der Druck in der Kammer 21 beim Beispiel in pig. 1 sein, da der Kraftstoffdruck in der Kammer 21 entgegen dem Kraftstoffdruck wirkt, der die Bewegung des Ventilglieds 14· weg von seinem Sitz bewirkt. Die Kraftstoffeinspritzdüse von E¹Xg. 3 ist in der GB-PS 1 4-72 401 beschrieben, wobei die Ventilanordnung 32 ein Regelventil enthält. In Abänderung der Kraftstoffdüse von Fig. 3 ersetzen die in Fig. 4 gezeigten Bauteile die Ventilanordnung 32 und sind, soweit möglich, mit denselben Bezugszeichen wie diejenigen in Fig. 2 bezeichnet. Der einzige bedeutende Unterschied ist die Form des Ventils 33» das einen Kraftstoffstrom vom Einlass 18 zur Kammer gestattet. Beim Beispiel von Fig. 4 enthält das Ventilglied einen in einer Bohrung verschiebbaren Schaft 34. Mit dem Schaft ist ein Ventilkopf 35 verbunden, der mit einem Sitz zusammenarbeiten kann. Die dem Druck am Einlass 18 ausgesetzte wirksame Fläche des Ventilglieds ist kleiner als diejenige, die dem Druck in der Kammer ausgesetzt ist. Folglich ist nach dem Schliessen des Ventils und vor dem Öffnen des Ventils der Druck in der Kammer kleiner als am Einlass. Eine Feder spannt den Kopf in Berührung mit dem Sitz vor, was aber ein wahlweises Merkmal ist.

Der Betrieb der Anordnung von Fig. 4- ist genau derselbe wie bei Fig. 2. Der Unterschied besteht natürlich darin, dass auf Grund der genannten Differenzflächen des Ventils der resultierende Druck in der Kammer 21 niedriger ist.

Die Rückschlagventile 30 in beiden Beispielen sperren den auf den Kolben 25 ausgeübten Druck ab, so dass, wenn die Ventilglieder 29 und 33 durch die Wirkung der Kolben auf ihre Sitze gedruckt sind, Druckzunahmen an den Einlassen 18 die Ventile nicht abheben.

Claims (3)

1. !/01

   Patentanwälte

   BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ
   800Q München 22 * Steinsdorfstr. 10

   67-32.329P 29. April 1981

   Ansprüche

   J Kraftstoff einspritzdüse

   - mit einem durch Kraftstoffdruck betätigbaren und in einer Bohrung verschiebbaren Ventilglied,

   - mit einem Sitz an einem Ende der Bohrung, wobei das Ventilglied zur Verhinderung eines Kraftstoffstroms von einem Einlass zu einem Auslass mit dem Sitz zusammenarbeitet,

   - mit einer elastischen Einrichtung zum Vorspannen des Ventilglieds in Berührung mit dem Sitz,

   - mit einer Kammer,

   - mit einem Ventil, durch das unter Druck stehender Kraftstoff zur Kammer strömen kann, und

   - mit einer in der Kammer befindlichen Fläche, wobei der auf die Fläche wirkende Kraftstoffdruck eine Kraft erzeugt, die die Wirkung der elastischen Einrichtung unterstützt,

   dadurch gekennzeichnet ,

   - dass das Ventil (23) in einem den Einlass (18) mit der Kammer (21) verbindenden ersten Kanal angeordnet ist,

   - dass das Ventil (23) ein Ventilglied (29) und einen Sitz aufweist,

   - dass das Ventilglied (29) durch den am Einlass herrschenden Kraftstoffdruck von seinem Sitz angehoben wird und ein Strömen von Kraftstoff in die Kammer

   67-(101820T)

   (21) ermöglicht,

   - dass ein erster Kolben (24) an einem Ende dem in der Kammer (21) herrschenden Druck ausgesetzt ist,

   - dass ein zweiter Kolben (25) einen grösseren Durchmesser als der erste Kolben (24) aufweist,

   - dass ein Ende des zweiten Kolbens (25) mit dem anderen Ende des ersten Kolbens (24-) in Berührung steht,

   - dass ein zweiter Kanal vorgesehen ist, durch den das andere Ende des zweiten Kolbens (25) dem in der Kammer (21) herrschenden Druck ausgesetzt ist,

   - dass eine elastische Einrichtung (27) unter der Wirkung des in der Kammer (21) und auf die Differenzfläche der Kolben (24-, 25) wirkenden Drucks gegen die Bewegung der Kolben (24-, 25) wirkt,

   - dass die Kolben (24-, 25) so positioniert sind, dass bei deren Bewegung gegen die Wirkung der elastischen Einrichtung (27) das Ventilglied (29) des Ventils (23) auf seinem Sitz gehalten wird zur Verhinderung einer weiteren Zunahme des in der Kammer (21) herrschenden Kraftstoffdrucks (z. B. Fig. 2).
2. 2. Kraftstoff einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   - dass der zweite Kanal ein Rückschlagventil (30) aufweist, das ein Strömen von Kraftstoff vom Ende des den zweiten Kolben (25) enthaltenden Zylinders zur Kammer (21) verhindert (z. B. Fig. 2)
3. 3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   - dass das Ventilglied (29) des Ventils (23) aus einer Kugel besteht (z. B. Fig. 2).

   4·. Kraft stoffeinsprit ζ düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   - dass das Ventil (33) ein Differentialventil mit einer Fläche ist, die dem in der Kammer (21) herrschenden Druck ausgesetzt ist und die grosser als die dem Druck am Einlass ausgesetzte Fläche ist, wodurch vor und nach dem Schliessen des Ventils (33) durch die Wirkung der Kolben (24, 25) der in der Kammer (21) herrschende Druck kleiner als der am Einlass herrschende Druck ist (Fig. 4).

   5· Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

   - dass das Ventil (33) einen in einer Bohrung verschiebbaren Schaft (34) aufweist,

   - dass am Schaft (34) ein mit dem Sitz zusammenarbeitender Kopf (35) befestigt ist,

   - dass das vom Kopf (35) entfernt gelegene Ende des Schafts (34) dem Ablassdruck ausgesetzt ist,

   - dass die Endfläche des Kopfs (35) dem in der Kammer (21) herrschenden Druck ausgesetzt ist und

   - dass die durch die Unterseite des Kopfs (35) gebildete Ringfläche dem am Einlass herrschenden Druck ausgesetzt ist (Fig. 4).