DE3237882A1

DE3237882A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3237882A1
Application number: DE19823237882
Authority: DE
Inventors: Karl 7148 Remseck Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1984-04-19
Also published as: FR2534632A1; US4523719A; FR2534632B1; JPS5990766A

Description

3737882

*ί ο f% η j^

16.9.1982 Ki/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruches. Die Einspritzdüsen dieser Gattung werden vorzugsweise in Dieselmotoren mit geteilten Brennräumen verwendet. Bei diesen Einspritzdüsen läßt sich der Einspritzverlauf bezüglich der Kraftstoffmenge, des Kraftstoffdruckes und der Form des Spritzstrahles in weiten Grenzen modulieren und den Erfordernissen der Brennkraftmaschine anpassen. Nachteilig ist bei diesen, auch als Drosselzapfendüsen bezeichneten Einspritzdüsen jedoch, daß sich der Querschnitt und die Geometrie des zwischen dem Drosselzapfen und der Wand des Spritzlochs gebildeten Drosselspaltes durch Ablagerungen aus den Brenngasen im Laufe der Zeit ändern, wodurch sich auch die Abgaszusammensetzung, der Verbrauch und andere Motorwerte unerwünscht ändern.

Bei einer bekannten Einspritzdüse der eingangs genannten Gattung (DE-A-27 09 917) sind zwar der Drosselzapfen und ein erster Abschnitt des Spritzlochs konisch ausgeführt. Mit dieser Ausbildung soll jedoch in erster Linie erreicht werden, daß sich der Querschnitt des Drosselspaltes bereits beim ersten Teilhub der Ventilnadel vergrößert und sich die Menge des durchgesetzten Kraftstoffs bereits im Teillastbereich der jeweiligen Leistungsanforderung anpaßt. Jedoch kann sich auch bei dieser Ausführung der Drosselspalt durch Ausfallprodukte aus den Brenngasen zusetzen, weil bei geschlossenem Ventil ein b,is zum Ventilsitz zurückreichender definierter Drosselspalt vorhanden ist. Außerdem wird die Kraftstoffströmung im Bereich des Drosselzapfens umgelenkt, wodurch sich unerwünschte Ablösungen der Kraftstoffströmung von den umgebenden Wänden ergeben können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei geschlossenem Ventil der Drosselzapfen das Spritzloch nahezu vollständig ausfüllt und der an der Ausmündung des Spritzlochs verbleibende Restspalt so eng ist, daß ein Verkoken weitgehend vermieden ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Spritzloch über seine ganze Länge hinweg einen gleichbleibenden Kegelwinkel hat. Dadurch ist erreicht, daß die Kraftstoff-

EAD ORiGiNAL

strömung im Drosselzapfenbereich nicht umgelenkt wird und daß deshalb auch keine nachteiligen Ablösungen der Kraftstroff strömung von den umgebenden Wänden auftritt.

Eine einwandfreie Abdichtung des Ventilsitzes in der Schließlage der Ventilnadel ergibt sich, wenn der dem Drosselzapfen vorgelagerte Abschnitt der Ventilnadel ebenfalls konisch ausgeführt ist, der Kegelwinkel· dieses Abschnittes kleiner als der Kegelwinkel des Spritzloches ist und am Übergang dieses Abschnittes in den Drosselzapfen eine mit dem gehäusefesten Ventilsitz zusammenarbeitenden Dichtkante gebildet ist.

Zur besseren Strahlausbildung und Strahlführung kann an den Drosselzapfen ein in Schließstellung der Ventilnadel aus dem Spritzloch heraustretender Strahlformungszapfen angesetzt sein.

Um im Einspritzverlauf einen deutlich ausgeprägten Übergang von einer. Voreinspritzphase zu einer Haupteinspritzphase zu erhalten und ein zu rasches Öffnen der Ventilnadel zu verhindern, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, daß die Schließfederkraft der Ventilnadei einen progressiv ansteigenden bzw. vorzugsweise einen nach einen ersten Teilhub sprunghaft ansteigenden Verlauf hat.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Düsenkörper einer Einspritzdüse in Seitenansicht und teilweise im Schnitt, und Figur 2 vergrößert eine Einzelheit des Düsenkörpers nach Figur 1. .

J / J / ö Ö I

-X-Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, in -welchem eine Ventilnadel 12 verschiebbar gelagert ist. In der oberen Stirnseite des Düsenkörpers 10 ist eine Ringnut Ik vorgesehen, von welcher eine Bohrung 16 in einen Druckraum 18 führt. Im Bereich des Druckraumes 18 ist die Ventilnadel 12 mit einer Druckfeder 20 am Übergang zu einem abgesetzten Nadelteil 22 versehen. Dieser arbeitet mit einem Ventilsitz am Düsenkörper 10 zusammen, wie noch näher beschrieben wird. Der Düsenkörper 10 ist wie bekannt durch eine Gewindemutter an einem nicht dargestellten Düsenhalter fest spannbar, der einen mit der Ringnut 1k korrespondierenden Kraftstoff-Zulaufkanal sowie eine Schließfederanordnung enthält, welche über ein Druckstück auf einen Zapfen 2k der Ventilnadel 12'einwirkt.

Der Düsenkörper 10 hat eine abgestufte konische Bohrung 26, die vom Druckraum 18 ausgeht und in ein Spritzloch 28 führt, welches am brennraumseitigen Stirnrand 30 des Düsenkörpers 10 ausmündet. Das Spritzloch 28 ist ebenfalls konisch ausgeführt und über seine ganze Länge mit einem gleichbleibenden Kegelwinkel a versehen. Ein mittlerer Bereich 32 der Spritzlochwand. dient als Ventilsitz für die Ventilnadel 12, welche eine mit dem Bereich bzw. dem Ventilsitz 32 zusammenarbeitende Dichtkante 3k hat. Diese ist am Übergang des konischen Nadelteils 22 in einen daran anschließenden Nadelteil 36 gebildet, dessen Kegelwinkel b etwa um einen Winkelgrad größer als der Kegelwinkel a des Spritzloches 28 ist. Der Kegelwinkel c des Nadelteils 22 ist kleiner als der Kegelwinkel a des Spritzlochs 28.

ORIGINAL

An den Bereich bzw. Ventilsitz 32 des Spritzlochs 28 schließt sich ein Bereich 38 an, in welchem sich in Schließstellung der Ventilnadel 12 der Nadelteil 36 erstreckt. Dieser hat die Funktion des Drosselzapfens herkömmlicher Drosselzapfendüsen und wird daher im folgenden auch als Drosselzapfen 36 bezeichnet. In Schließstellung der Ventilnadel.12 füllt der Drosselzapfen 36 den Bereich 38 des Spritzlochs 28 bis auf einen sehr engen, gegen den Ventilsitz 32 hin verschwindenden Drosselspalt UO aus, der sich infolge der unterschiedlichen. Kegelwinkel a und b von Spritzloch 28 und Drosselzapfen 36 ergibt. An den Drosselzapfen 36 schließt sich ein Strahlformungszapfen k2 an, der in Schließstellung der Ventilnadel 12 aus dem Düsenkörper 10 herausragt.

Die dargestellte Einspritzdüse arbeitet praktisch wie eine herkömmliche Drosselzapfendüse. Bei Beginn eines Sinspritzvorganges hebt die Dichtkante 3k der Ventilnadel 12 vom Ventilsitz 32 ab und gibt zunächst einen gedrosselten Durchgang zwischen der Spritzlochwand und dem Drosselzapfen 36 frei, durch den eine Voreinspritzmenge des Kraftstoffs ausgespritzt wird. Nach einem vor gegebenen Teilhub der Ventilnadel 12 ist der Drosselzapfen 36 soweit aus dem Abschnitt 38 des Spritzlochs 28 nach oben ausgetreten, daß eine Drosselwirkung nicht mehr vorhanden ist und die Haupteinspritzraenge des Kraftstoffs durchtreten kann. Am Ende eines Einspritzvorganges führt die .Schließfederanordnung im Düsenhalter die Vetnilnadel 12 in die dargestellte Schließlage zurück. Damit die Ventilnadel 12 nicht zu schnell öffnet, hat die Schließfederanordnung vorteilhaft einen progressiv ansteigenden oder einen nach einem ersten Teilhub der Ventilnadel 12 sprunghaft ansteigenden Kraftverlauf. Das kann in bekannter

Weise durch Anordnung eines kraftstoffbeaufschlagt en Stützkolbens für eine einzige Schließfeder oder durch die Anordnung einer zweiten Feder erreicht werden, die nach dem ersten Teilhub der Ventilnadel zu- oder abgeschaltet wird.

Durch die beschriebene Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß in Schließstellung der Ventilnadel. 12 die Spritzbohrung 28 fast vollständig von der Ventilnadel bzw. dem Drosselzapfen 36 ausgefüllt ist, so daß ein Verkoken des Drosselspaltes i+0 weitgehend vermieden ist. Ferner wird die Kraft stoffströmung im Spritzloch 28 nicht umgelenkt, so daß auch keine Ablösung der Strömung von den umgebenden Wänden erfolgt. Um den Spritzstrahl möglichst geschlossen zu halten, sollte der in " der Ebene der Stirnwand 30 liegende Austrittsq.uerschnitt des Spritzlochs 28 möglichst klein gehalten werden. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel ist für den Austrittsq.uerschnitt ein Durchmesser von 1,25 mm gewählt. Für den Kegelwinkel a des Spritzlochs 28 werden 15 his 30 vorgeschlagen. .Ausgehend von diesen Werten kann für die Ventilnadel 12 ein Durchmesser vorgesehen werden, der kleiner als der Durchmesser herkömmlicher Ausführungen ist. Dadurch ergeben sich auch kleinere bewegte Massen und geringere Belastungen des Ventilsitzes.

ORIGINAL

Claims

r"* i ' ·■ '■

16.9-1982 Ki/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

ν' Kraft stoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem ein gehäusefester Ventilsitz und ein konisches Spritzloch gebildet, sowie eine entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs und entgegen einer Schließfederkraft öffnende Ventilnadel verschiebbar gelagert ist, die eine mit dem gehäusefesten Ventilsitz zusammenarbeitende Dichtfläche bzw. -kante und daran anschließend einen in das Spritzloch eintauchenden konischen Drosselzapfen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsit ζ (32) am Düsenkörper (1O) innerhalb des Spritzlochs (28) gebildet ist, daß der die Dichtfläche bzw, -kante (3^·) aufweisende Abschnitt (22) der Ventilnadel (12) stufenlos in den Drosselzapfen (36) übergeht, und daß der Kegelwinkel (b) des Drosselzapfens (36) um höchstens 1,5 Winkelgrade größer als der Kegelwinkel (a) des Spritzlochs (28) ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzloch (28) über seine ganze Länge hinweg einen gleichbleibenden Kegelwinkel (a) hat.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Drosselzapfen (36) vorgelagerte Abschnitt (22) der Ventilnadel (12) ebenfalls konisch ausgeführt ist, daß der Kegelvinkel (c) dieses Abschnitts (22) kleiner als der Kegelwinkel (a) des Spritzlochs (28) ist und daß am Übergang dieses Abschnitts (22) in den Drosselzapfen (36) eine mit dem gehäusefesten Ventilsitz (32) zusammenarbeitende Dichtkante (3*0 gebildet ist.
k. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Drosselzapfen (36) ein in Schließstellung der Ventilnadel (12) aus dem Spritzloch (28) heraustretender" Strahlformungszapfen (^2) angesetzt ist.
5. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfederkraft der Ventilnadel (12) einen progressiv ansteigenden bzw. vorzugs-weise- einen nach einem ersten Teilhub sprunghaft ansteigenden Verlauf hat.