DE3331336A1

DE3331336A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE3331336A1
Application number: DE19833331336
Authority: DE
Inventors: Rolf 7141 Möglingen Prillwitz
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1985-03-14
Also published as: JPS6073045A; EP0141111A2; EP0141111B1; ATE44584T1; DE3331336C2; JPH0522068B2; EP0141111A3; US4650116A

Description

Kraft s t ο ffeinspri tζvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Einspritzpumpe, deren Kolben in einer Bohrung eines Führungskörpers verschiebbar gelagert ist, sowie mit einem unmittelbar gegen die Stirnfläche des Führungskörpers gespannten Düsenelement mit einer dessen Spritzloch steuernden Ventilnadel, die in eine von der Stirnfläche des Führungskörpers ausgehende Bohrung zu einem in den Führungskörper eingearbeiteten Aufnahmeraum hineinragt, in dem ein Federelement angeordnet ist, das die Ventilnadel auf ihren Ventilsitz drückt, wobei seitlich neben diesem Aufnahmeraum für das Federelement in dem Führungskörper ein Kraft st offkarral angeordnet ist, der in die Stirnfläche des Führungskörpers mündet und den Arbeitsraum d.er Einspritzpumpe mit dem Düsenelement verbindet.

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 1 8Ο5 024 bekannt. Sie unterscheidet sich von anderen bekannten Konstruktionen im wesentlichen dadurch, daß nur eine Hochdruckdichtfläche zwischen dem Führungskörper und dem Düsenelement vorhanden ist.

Bei dieser bekannten Ausführung wird der Aufnahmeraum für das Federelement zentral von der Stirnfläche des Führungskörpers als Sackloch eingearbeitet. Der Durchmesser der Bohrung an der Stirnfläche des Führungskörpers ist daher mindestens so groß wie der Durchmesser des Federelementes, das in diesem Aufnahme raum Platz finden muß. Da der Federdurchmesser vom gewünschten Öffnungsdruck des Ventils abhängt und da außerdem aus Festigkeitsgründen eine bestimmte Wandstärke zwischen der zum Aufnahmeraum führenden Bohrung und dem Kraftstoffkanal verlangt werden muß, ist, bei der bekannten Ausführung der Durchmesser des Führungskörpers an dessen Stirnfläche und damit auch der Durchmesser des Düsenelementes verhältnismäßig groß. Eine solche Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem verhältnismäßig großen Raumbedarf kann zwar problemlos für größere Mo-. toren, wie sie in der Schiffsindustrie verwendet werden, eingesetzt werden, doch ergeben sich Probleme bei der Anwendung

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für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges. Außerdem ist der Grad der Dichtheit an der Stirnfläche des Führungskörpers von der Größe dieser Stirnfläche abhängig, so daß auch aus diesem Grund eine kleinere Bauform angestrebt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der eingangs erwähnten Art mit nur einer Hochdruckdichtfläche so weiterzubilden, daß sie ohne unzulässige Materialbeanspruchung auch bei einem hohen Förderdruck kompakter gebaut werden kann und/oder dem heute üblichen hohen Einspritzdruck auch nach längerer Betriebszeit standhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Aufnahmeraum für das Federelement als wenigstens einseitig offene, in die Mantelfläche des Führungskörpers auslaufende Quernut ausgebildet ist·, durch die das- Federelement quer zu seiner Wirkungsrichtung in seine die Ventilnadel belastende Position einschiebbar ist und daß die Breite der Bohrung an der Stirnfläche des Führungskörpers, in der den Kraftstoffkanal und die Bohrung schneidenden Ebene kleiner ist-, als die Breite des Aufnahmeraumes für das Federelement.

Der Erfindung liegt daher der Gedanke zugrunde, daß man gegenüber der bekannten Ausführung den Durchmesser der Bohrung an der Stirnfläche des Führungskörpers verkleinern kann, wenn man das Federelement nicht axial, sondern seitlich von einer Mantelfläche des Führungskörpers her in den Aufnahmeraum einsetzt. Der Durchmesser der Bohrung wird also bei der erfindungsgemäßen Ausführung nicht von dem Durchmesser des Federelementes, sondern von dem Durchmesser der in diese Bohrung hineinragenden Ventilnadel bestimmt, der üblicherweise sehr viel kleiner ist..Damit wird entweder die Wandstärke zwischen der Bohrung und dem Kraftstoffkanal vergrößert, so daß die Vorrichtung für höhere Einspritzdrücke geeignet ist, oder der

kann
KräftstoffkanalVbei im Vergleich zur bekannten Ausführung

gleicher Wandstärke näher an die Achse des Führungskörpers

herangerückt werden.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2, weil bei einer gegenüber der Achse des Führungskörpers schrägen Anordnung des in die Stirnfläche des Führungskörpers auslaufenden Abschnittes des Kraftstoffkanales eine besonders raumsparende Ausführung erreicht wird,-die es ermöglicht, daß man serienmäßige Düsenelemente kleiner Baugröße verwenden kann. Natürlich muß man gemäß Anspruch 3 dafür sorgen, daß auch in Höhe des Aufnahmeraumes des Federelementes eine ausreichende Bandstärke zu dem Kraftstoffkanal bleibt.

Durch die Verjüngung des Endbereiches der· Quernut zum Düsen-ielement hin kann bei einer schrägen Anordnung des Kraftstoffkanals dessen Abstand von der .Achse des Führungskörpers an der Stirnfläche weiter verringert werden. Insbesondere wenn der Durchmesser des Arbeitsraumes der Pumpe nur unwesentlich größer ist als die Breite des Aufnahmeraumes für das Federelement und daher auch der zum Arbeitsraum führende Abschnitt des Kraftstoffkanal es schräg zur Achse des Führungskörpers verläuft, wird man auch den Querschnitt der Quernut im Endbereich zum Kolben hin verjüngen, damit eine ausreichende Wandstärke zum Kraftstoffkanal gegeben ist, ohne daß die Länge des Führungskörpers vergrößert werden muß. .

Diese Endbereiche können dabei einen trapezartigen Querschnitt aufweisen, doch wird aus fertigungstechnischen Gründen ein " halbrunder Querschnitt bevorzugt, zumal damit eine gleichmäßige Materialbeanspruchung ohne Spannungsspitzen an den Eckbereichen der Quernut gewährleistet wird.

Bei der- bekannten Ausführung nach der DE-OS 1 805 024 stützt sich das Federelement unmittelbar auf einem Flansch an der . · Ventilnadel ab und der Hub der Ventilnadel wird durch einen in den Aufnahmeraum des Federelementes eingesetzten Bolzen begrenzt. Der Öffnungshub der Ventilnadel ist dabei sowohl

von den Toleranzen dieses Bolzens als auch den Toleranzen der Ventilnadel und des Aufnahmeraumes für das Federelement abhängig. Eine solche Ausgestaltung ist auch bei der Ausführung nach der vorliegenden Erfindung möglich, doch kann der Öffnungshub der Ventilnadel sehr viel genauer definiert werden, wenn gemäß Anspruch 6 unmittelbar die Stirnebene des Führungskörpers als Anschlagfläche für einen Bund an der Ventilnadel ausgenutzt wird. Dabei ist eine sogenannte Stelze als Zwischenglied zwischen dem Federelement und der Ventilnadel notwendig, wobei der Durchmesser des Schaftes dieser Stelze üblicherweise größer ist als der Durchmesser des in die Bohrung hineinragenden Ansatzes der Ventilnadel. Diesen unterschiedlichen Durchmessern muß die Bohrung zwischen der Stirnfläche des Führungskörpers und dem Aufnahmeraum angepaßt seih-: Bei einer ersten Alternative wird deshalb gemäß Anspruch 8 in den in die Stirnfläche des Führungskörpers auslaufenden Bdnrungsabschnitt mit einem größeren Durchmesser eine Führungsbuchse 'eingesetzt, die vorzugsweise gehärtet wird und zugleich als Anschlag für die Ventilnadel dient. Bei einer anderen Alternative soll sich der Durchmesser der Bohrung zum Aufnahmeraum hin in Längsrichtung der Quernut konisch erweitern. Dies bereitet fertigungstechnisch keine Schwierigkeiten, wenn die Quernut als durchgehender. Schlitz in den Führungskörper eingearbeitet ist, weil dann durch diese Quernut von beiden Seiten schräg ein Bohrer angesetzt werden kann.

Als Federelement wird vorzugsweise eine Schraubenfeder verwendet. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sollen mehrere, vorzugsweise drei Schraubendruckfedern in die Quernut eingesetzt werden, weil dann Schraubendruckfedern kleineren Durchmessers verwendet werden können und damit auch die Breite der Quernut reduziert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils zwei um 90 Grad zueinander gedrehte Teillängsschnitte' durch unterschiedliche Ausführungen einer erfi ndungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung.

Mit 10 ist ein Fülirungskörper bezeichnet, der eine Bohrung 11 aufweist, in dem ein Kolben 12 axial verschiebbar gelagert ist. Diese Bohrung 11 ist als Sackloch in den Führungskörper 10 eingearbeitet. Dem Puiiipenarbeitsraum 13 wird in bekannter Weise Kraftstoff über eine Querbohrung 14 aus einem Ringraum 15 zugeführt .

Ein insgesamt mit 20 bezeichnetes Düsenelement mit Spritzlöchern 21 ist mittels der Überwurfmutter 22 unmittelbar gegen die freie Stirnfläche 23 des Führungskörpers 10 gespannt. Diese Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat also nur eine Hochdruckdichtfläche im Bereich dieser Stirnfläche 23· Aus dem Pumpenarbeitsraum 13 wird der Kraftstoff über einen Kanal 24. zu dem Düsenelement 20 gefördert. Dieser Kraftstoffkanal 24 ~ tnüildet in diese Stirnfläche 23 und setzt sich dann in einem Kanalabschnitt 25 im Düsenelement fort. Die Spritzlöcher 21 dieses Düsenelementes 20 sind in bekannter Weise durch eine Ventilnadel 26 steuerbar, die einen Bund 27 und daran anschließend einen Ansatz 28 kleineren Durchmessers aufweist.

In den Führungskörper 10 ist außerdem ein Aufnahmeraum 30 für ein Federelement 31 eingearbeitet, das über eine Stelze 3? mit einem konischen Flansch 33 und einem Schaft 3^- auf den Ansatz 28 wirkt und damit die Ventilnadel auf ihren Ventilsitz drückt. Der Schaft 34 der Stelze 32 und der Ansatz 28 an der Ventilnadel 2.6 ragen dabei aus entgegengesetzten Richtungen in eine Bohrung 35 hinein, die von dem Aufnahmeraum 30 ausgeht und in die Stirnfläche 23 des Führungskörpers 10 mündet.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun, daß der Aufnahmeraum 30 als Quernut 40 ausgebildet ist, die wenigstens einseitig offen ist, d.h. wenigstens auf der einen Seite in die Mantelfläche 4l des Führungskörpers 10 ausläuft. Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel en ist diese

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Quernut ko als durchgehender Schlitz senkrecht zu der den Kraftstoffkanal 24 und die Achse A des Führungskörpers 10 schneidenden Ebene in diesen Führungskörper 10 eingearbeitet. Das Federelement 31 wird quer zu seiner Wirkungsrichtung in diese Quernut 40 eingeschoben und in seine zentrale Position gebracht, in der es die Ventilnadel belastet.

Damit wird es möglich, gegenüber der bekannten Ausführung den Durchmesser D der Bohrung 35 ^zu verkleinern. Bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 wird zunächst von der Stirnfläche her in den Führungskörper 10 eine Bohrung eingearbeitet, deren Durchmesser dem Durchmesser des Schaftes 34 der Stelze 32 angepaßt ist. Dann wird ein zur Stirnfläche auslaufender Abschnitt der Bohrung 35 erweitert, in den eine Führungsbuchse 42 für .den Ansatz 28 an der Ventilnadel eingesetzt wird. Diese Führungsbuchse ist vorzugsweise gehärtet und dient zugleich als Anschlagfläche für den Bund 27 an der Ventilnadel 26.

Man erkennt aus Fig. 1, daß der Durchmesser D der Bohrung 35 an der Stirnfläche 23 des Führungskörpers kleiner ist als die Breite B des Aufnahmeraumes 30 für das Federelement 31· Die Breite έ entspricht dabei etwa dem Durchmesser der einen Schraubendruckfeder, die bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 als Federelement dient. In der Schnittebene nach Fig. 1, d.h. in der den Kraftstoffkanal 24 und die Bohrung 35 schneidenden Ebene ist also der Durchmesser D der Bohrung 35 kleiner als die Breite B des Aufnahmeraumes 30· Damit kann auch der Abstand E von der Achse A des Führungskörpers 10 bzw. der Bohrung 35) die üblicherweise zentral angeordnet ist, gegenüber der bekannten Ausführung verkleinert werden, ohne daß die Materialstärke des Wandabschnittes 43 zwischen diesem Kraftstoffkanal 2h und der Bohrung 35 unzulässig geschwächt würde. Der in die Stirnfläche 23 auslaufende Abschnitt des Kraftstoffkanals 24 ist schräg zur Achse A des Kolbens angeordnet, d.h. der Abstand dieses Kraftstoffkanals von dieser Achse ist im Bereich der Stirnfläche 23 des Führungskörpers 10 kleiner als in Höhe des Aufnahmeraumes 30. Damit kann der Durchmesser an der Stirnfläche 23 und damit die einzige Hochdruckdichtfläche verkleinert

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werden, wenn man den Führungskörper 10 zur Stirnfläche 23 hin konisch verjüngt,wie das bei 44 angedeutet ist.

Die Zeichnungen zeigen, daß der Querschnitt der Quernut 40 im" mittleren Bereich etwa dem Querschnitt des Federelementes entspricht und daß der Boden zum Düsenelement 20 hin sowie der Boden zum Kolben 12 hin im Querschnitt halbrund ausgebildet ist. In den Endbereichen verjüngt sich also die Quernut auch auf der dem Kraftstoffkanal 24 zugewandten Seite, so daß dieser näher an die Achse A herangerückt werden kann, ohne daß eine unzulässige MaterialSchwächung zwischen diesem Kraftstoffkanal 24 und den Endbereichen der Quernut 40 zu befürchten wäre. Natürlich sind auch andere Querschnittsformen in den Endbereichen der Quernut 40 denkbar, wobei noch darauf hingen wiesen wird, daß dieser Endbereich so ausgestaltet wird, daß ohne zusätzlichen Raumbedarf der konische Flansch 33 an der Stelze 32 darin Platz findet. Der obere im Querschnitt halbrunde Endbereich der Quernüt 4o wird durch einen Auflagebalken 50 ausgefüllt, an dem sich die Schraubendruckfeder einseitig abstützt. Bei .dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 stützt sich diese Schraubendruckfeder unmittelbar auf dem Flansch 33 der Stelze 32 ab. -

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 sind als . Federelement drei Schraubendruckfedern 51 vorgesehen, die über einen Auflagesteg 52 zentral auf die Stelze 32 wirken. Ein Vergleich der Zeichnungen zeigt, daß die Breite B des Aufnahmeraums 30 kleiner ist und damit wiederum insgesamt die Baugröße verringert oder die Vorrichtung auch

bei einem höheren Einspritzdruck verwendet werden kann. Bei den Ausführungsbexspxelen nach den Fig. 3 his 6 ist der Durchmesser der Bohrung 35 im Bereich der Stirnfläche 23 kleiner als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Damit dennoch der Schaft 34 in diese Bohrung 35 eintauchen kann, erweitert sich diese Bohrung 35 zum Aufnahmeraum 30 hin. Dies ist bei einer Ausführung mit einer durchgehenden Quernut möglich, weil dann von den gegenüberliegenden Mantelflächen des

Pührungskörpers 10 her Bohrer eingeführt werden können, wie das in Figur K schematisch angedeutet ist. Von dem Aufnahmeraum 30 her gesehen setzt sich diese Bohrung 35 dann aus zwei elliptischen Bohrungen zusammen, die ineinander übergehen.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß der Öffnungsdruck der Ventilnadel durch Auflage mehrerer Scheiben 60 auf den Flansch der Stelze 32 einstellbar ist. Ein Entlüftungskanal 61 führt von dem Aufnahmeraum 30 zu dem Ringraum 15.

Die Einspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eignet sich wegen der geringen Baugröße besonders zur Verwendung im Automobilsektor. Man wird insbesondere dann auf diese Konstruktion zurückgreifen, wenn der Durchmesser des Pumpen-=»., arbeitsraumes nicht wesentlich größer ist als der Durchmesser der Schraubendruckfeder.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf solche Anwendungsfälle beschränkt, bei denen die Ventilnadel entgegen der Flußrichtung des Kraftstoffes zur Öffnung der Spritzlöcher bewegt wird. Vielmehr kann die Konstruktion nach der Erfindung auch mit Vorteil bei sogenannten Mitstromdüsen eingesetzt werden.

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- Leerseite -

Claims

L¹ ORANGE" -GMBii, 7000 " Stuttgart

PAL/A UU6 L¹O

Kübler/Tü

9.8.1983

Kraftstoffeinspritzvorrichtung

P at en t ansprüche:

Γ 1.]Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Einspritzpumpe, deren Kolben in einer Bohrung eines Fiihrungskörpers verschiebbar gelagert ist, sowie mit einem unmittelbar gegen die Stirnfläche des Führungskörpers gespannten Düsenelement mit einer dessen Spritzloch steuernden Ventilnadel, die in eine von der Stirnfläche des Führungskörpers ausgehende Bohrung zu einem in den Führungskörper eingearbeiteten Aufnahmeraum hineinragt, in dem ein Federelement angeordnet ist, das die Ventilnadel auf ihren Ventilsitz drückt, wobei seitlich neben diesem Aufnahmeraum für das Federelement in dem Führungskörper ein Kraftstoffkanal angeordnet ist, der in die Stirnfläche des Führungskörpers mündet und den Arbeitsraum der Einspritzpumpe mit.dem Düsenelement verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (3°) für das Federelement (31) als wenigstens einseitig offene, in die Mantelfläche (4i) des Führungskörpers (1O) auslaufende Quernut (^0)·ausgebildet ist, durch die das Federelement (3i)quer zu seiner Virkungsrichtung in seine die Ventilnadel (26) belastende Position einschiebbar ist, und daß der Durchmesser (d) der Bohrung (35) an der Stirnfläche (23) des Führungskörpers (1O) in der den Kraftstoffkanal {2h) und die Bohrung (35) schneidenden Ebene kleiner ist als die Breite (b) des Aufnahmeraumes (30) für das Federelement (3I).

^ΑΜίι'°

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (e) des Kraftstoffkanals (24) von der Achse (a) der Bohrung (35) an der Stirnfläche (23) des Führungskörpers (ΐθ) kleiner ist als in Höhe des Aufnahmeraumes (30) für das Federelement (31) und daß sich der Durchmesser des Führungskörpers (1O) zur Stirnfläche (23) hin verjüngt.

3- Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quernut (4θ) als durchgehender Schlitz senkrecht zu der den Kraftstoffkanal (24) und die Achse (a) des Führungskörpers (TO) schneidenden Ebene in den Führungskörper -(10) eingearbeitet ist.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Quernut (4θ) im mittleren Bereich etwa dem Querschnitt des Federelements (31) entspricht und sich wenigstens in dem Endbereich zum Düsenelement (20) hin wenigstens auf der dem Kraftstoffkanal (24) zugewandten Seite verjüngt.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Quernut im Querschnitt halbrund ausgebildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß sich das Federelement (31) mittelbar oder unmittelbar auf einem im Querschnitt konischen Flansch (33) einer Stelze (32) abstützt, die mit einem Schaft (34) in die Bohrung (35) im Führungskörper hineinragt und auf einem Ansatz (28) an der Ventilnadel (26) aufliegt, und daß die Stirnebene des Führungskörpers (1O) eine Anschlagfläche für einen Bund (27) an der Ventilnadel (26) bildet.

7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schaftes (33) größer ist als der Durchmesser des Ansatzes (28) an der Ventilnadel (26) und die von dem Aufnähmeraum (30) für das Federelement(3I )

ausgehende in die Stirnfläche des Führungskorpers mündende Bohrung (35) diesen unterschiedlichen Durchmessers angepaßt ist.

8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (35) in dem sich an den Aufnahmeraum (30) anschließenden Abschnitt dem Durchmesser des Schaftes (33) der Stelze (32) angepaßt ist, daß der Durchmesser der Bohrung (35) in dem in die Stirnfläche (23) des Führungskorpers (10) auslaufenden Abschnitt größer ist und daß in diesem Abschnitt eine Führungsbuchse (^2) für den Ansatz (28) der Ventilnadel (26) eingesetzt ist.

9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung (35) an der . Stirnfläche (23) des Führungskorpers (1O) dorn Durchmesser des Ansatzes (28) der Ventilnadel (26) entspricht und daß sich die Bohrung zum Aufnahmeraum (30) hin in Längsrichtung der Quernut (4o) konisch erweitert.

10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach -wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement (31) eine Schraubendruckfeder, dient und daß die Breite (b) der Quernut (^O) dem Durchmesser dieser Schraubendruckfeder angepaßt ist.

11. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9? dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement (31) mehrere in die Quernut (^-O) eingesetzte Schraubendruckfedern (51) dienen, die über einen Auflagesteg (52) zentral auf die Stelze (32) wirken.

12. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schraubendruckfeder(n) (5I auf der zum Kolben (12) hin gelegenen Seite an einem den konischen Endbereich der Quernut (^0) ausfüllenden Auflagebalken (50) abstützen.