DE4023222A1

DE4023222A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4023222A1
Application number: DE19904023222
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Hofmann; Rainer Dipl Ing Buck; Wilhelm Dr Ing Polach; Wolfgang Stolper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-07-21
Filing date: 1990-07-21
Publication date: 1991-09-19

Description

Stand der Technik

Bei handelsüblichen Kraftstoffeinspritzdüsen ist in einem Düsenkör per eine Ventilnadel verschiebbar geführt, die bei Druckaufbau von einem Ventilsitz abhebt und damit den Weg für den einzuspritzenden Kraftstoff freigibt. Diese Einspritzdüsen sind zum Teil sehr kompli ziert aufgebaut und benötigen zumindest eine die Ventilnadel bela stende Schließfeder.

Es ist daher eine Einspritzdüse erstrebenswert, die möglichst wenig und einfach zu bearbeitende Teile aufweist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch den schmalen, hohlzylind rischen Düsenaustrittsquerschnitt ein Strahl mit sehr kleinen Kraft stofftröpfchen gebildet wird, die gleichmäßig über den Brennraum mit Luft vermischt verteilt werden. Die neuartige Einspritzdüse hat außerdem den Vorteil, daß sie keine bewegten Teile aufweist, so daß ein Verschleiß durch Reibung ausgeschlossen ist. Durch Variieren der Vorspannung, mit der der rohrförmige Stutzen des Düsenkörpers an der Ventilnadel anliegt, und durch die Form des bei Druck gebildeten Spritzspalts ist eine große Variabilität der Strahlform des einge spritzten Kraftstoffs möglich. Da das Schließen der Düse durch den Brenngasdruck unterstützt wird, wird auch ein Rückblasen in die Ein spritzdüse unterbunden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Ein spritzdüse möglich. Eine besonders einfache Bauform der Einspritz düse ergibt sich aufgrund der Merkmale der Ansprüche 2 und 3. Durch eine bestimmte Vorspannung nach dem Merkmal des Anspruchs 4, mit der der Stutzen an der Ventilnadel anliegt, läßt sich ein bestimmter Einspritzquerschnitt des Kraftstoffstrahls einstellen. Bei einer Ausbildung der Einspritzdüse nach den Merkmalen des Anspruchs 9 wird der Spritzspalt nicht nur durch Aufweiten des brennraumseitigen Stutzens des Düsenkörpers sondern auch durch radiales Zusammen drücken des brennraumseitigen Abschnitts der Düsenadel gebildet.

Zeichnung

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darge stellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraft stoffeinspritzdüse im Längsschnitt und Fig. 3 eine Einzelheit A der Einspritzdüse nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein Düsenkörper 10 ist mittels einer Spannmutter 11 an einem Düsen halter 12 festgespannt, in dem ein Zulaufkanal 13 für einzuspritzen den Kraftstoff axial verläuft. Der Düsenkörper 10 hat gleichachsig zu seiner Längsachse eine zylindrische Bohrung 14, in der eine Dü sennadel 20 eingesetzt ist. Der zum Brennraum hin gerichtete Ab schnitt des Düsenkörpers 10 ist im Durchmesser abgesetzt und bildet einen rohrförmigen Stutzen 15 mit einer bestimmten Wanddicke.

Die Düsennadel 20 hat im wesentlichen Zylinderforn und ist durch eine Ringnut 21 in zwei Abschnitte 22, 23 unterteilt, die zusammen mit dem sie umgebenden Stutzen 15 einen Verteilerraum 25 für den durch einen Längskanal 24 in der Düsennadel 20 aus dem anschließen den Zulaufkanal 13 zugeführten Kraftstoff bildet.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der zulaufseitige Abschnitt 22 der Düsennadel 20 durch einen Schrumpfsitz und/oder Löten, Schweißen oder Kleben mit der anliegenden Fläche der Bohrung 14 des starren Düsenkörpers 10 unbeweglich fixiert. Den brennraumseitigen Abschnitt 23 der Düsennadel 20 umgibt der freie Endteil des Stutzens 15, der mit seiner radialen Innenfläche an der radialen Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 23 der Düsennadel 20 mit Spannung an liegt. Vorzugsweise ist der Düsenkörper 10 auf die Düsennadel 20 aufgeschrumpft. Wird Kraftstoff von einer Einspritzpumpe durch eine Leitung, den Zulaufkanal 13 im Düsenhalter 12 und durch den Längs kanal 24 in der Düsennadel 20 in den Verteilerraum 25 gefördert, wo sich, da der Stutzen 15 und der Abschnitt 23 diesen abschließen, ein Druck aufbaut. Überschreitet der Druck die durch die Vorspannung des Stutzens 15 und des Drucks im umgebenden Brennraum erzeugte Spannung des Stutzens 15, dehnt sich dieser und gibt zwischen seiner Innen fläche und dem brennraumseitigen Abschnitt der Düsennadel 20 einen Ringspalt frei, durch den Kraftstoff in den Brennraum der Kraftma schine gespritzt wird. Durch den hohen Druck von beispielsweise 130 bar wird der in Form eines zylindrischen Hohlstrahls austretende Kraftstoff fein zerstäubt und mit der Luft im Brennraum fein ver teilt vermischt.

Die zum Öffnen der Düse zu erzeugende Druckstufe hängt im wesentli chen von der Vorspannung ab, mit der der Stutzen 15 an dem Abschnitt 23 der Düsennadel 20 anliegt. Diese Druckstufe kann auch durch die Länge der Dichtfläche variiert werden. Zum Einstellen des Abspritz druckes kann die Wandung des Stutzens in einfacher Weise durch Schleifen reduziert werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen im wesentlichen dadurch, daß die Dichtflächen 26, 27 des Stutzens 15 und des Ventil-Abschnitts 23 der Düsennadel 20 ko nisch ausgebildet sind, wobei der Kegelwinkel a vorzugsweise 4° bis 10° beträgt. Dementsprechend wird ein kegelförmiger hohler Spritz strahl erzeugt. Ferner ist die Düsennadel 20 mit einem Gewinde 30 in der Bohrung 14 des Düsenkörpers 10 verschraubt und mit einer Konter mutter 31 gesichert, die in einer Erweiterung 32 des Zulaufskanal 13 im Düsenhalter 12 angeordnet ist, in die auch das verlängerte Ende 33 der Ventilnadel 20 greift. Die den Verteilerraum 25 bildende Ein schnürung an der Düsennadel 20 ist tief und lang, so daß der ver bleidende Schaft 34 der Düsennadel 20 axial elastisch ist. Die Dü sennadel 20 wird in den Düsenkörper 10 eingeschraubt, bis die koni schen Dichtflächen 26, 27 dicht abschließen. Darauf wird der Öff nungs- oder Abspritzdruck durch Weiterdrehen der Düsennadel 20 ein gestellt, wobei eine Vorspannung durch elastische Verformung des Stutzens 15 des Düsenkörpers 10 und der Düsennadel 20 erzielt wird.

Um auch eine radiale Verformung des Ventilteils der Düsennadel 20 zu erreichen, ist ihr brennraumseitiger Abschnitt 23 mit einem axialen Hohlraum 35 versehen; die verbleibende Wand, die eine bestimmte Dicke hat, verformt sich radial bei Druckaufbau. Mit diesem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 2 wird demzufolge der Düsenquerschnitt durch elastisches Verformen sowohl des Stutzens 15 des Düsenkörpers 10 als auch des brennraumseitigen Abschnitts 23 der Düsennadel er zeugt.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß in der Ventilnadel ein bis zur brennraumseitigen Stirnseite führender Kanal angeordnet sein kann, durch den ein zweites Medium, z. B. Luft, Wasser oder der gleichen in den Kraftstoffstrahlkern eingeführt werden kann, so daß niedrige Rußemissionen erzielbar sind. Zum Ausbilden und/oder Über lagern von Schnurstrahlen zu dem Mantelstrahl können in den brenn raumseitigen Abschnitt der Düsennadel oder in den diese umgebenden Stutzen auch Längs- oder Schrägnuten oder auch Flächen eingearbeitet werden sein.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Ventil körper und mit einer in diesem angeordneten Ventilnadel, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) brennraumseitig einen ela stisch aufweitbaren, rohrförmigen Stutzen (15) hat, daß ein zulauf seitiger Abschnitt (22) der Düsennadel (20) im Düsenkörper fest fixiert ist und ein brennraumseitiger Abschnitt (23) der Düsennadel von dem Stutzen des Düsenkörpers mit Spannung umfaßt wird und daß zwischen dem zulaufseitigen Abschnitt und dem brennraumseitigen Ab schnitt ein mit dem Zulauf in Verbindung stehender Verteilerraum (25) angeordnet ist, so daß bei Druckaufbau im Verteilerraum der Stutzen einen zum Brennraum führenden Ringspalt bildend radial er weitert wird.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anliegenden Flächen des brennraumseitigen Ab schnitts der Düsennadel (20) und des Stutzens (15) des Düsenkörpers (10) zylindrisch ausgebildet sind.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anliegenden Flächen (26, 27) des brennraumseitigen Ab schnitts (23) der Düsennadel (20) und des Stutzens (15) des Düsen körpers (10) konisch ausgebildet sind.

4. Einspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Stutzens (15) des Düsenkörpers (10) an der Außenfläche des brennraumseitigen Abschnitts (23) der Ventilnadel (20) unter Vorspannung radial anliegt.

5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsennadel (20) mittels eines Schrumpfsitzes im Düsenkörper (10) befestigt ist.

6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsennadel (20) in einer Bohrung (14) des Düsen körpers (10) eingeschraubt ist.

7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Verteilerraum (25) durch eine Einschnürung in der Düsennadel (20) gebildet ist.

8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der brennraumseitige Abschnitt (23) der Düsennadel (20) hohl ausgebildet ist.

9. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel am Stutzen (15) des Düsenkörpers und am brennraumseiti gen Abschnitt (23) der Düsennadel im Bereich von 4 bis 10 Winkelgrad liegt.