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Einspritzventil für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein
Einspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einer durch den Kraftstoffdruck gesteuerten,
im Ventilkörper geführten Nadel. Um bei solchen Ventilen einen vom Pumpengesetz
abweichenden, den jeweiligen Bedürfnissen angepaßten Spritzverlauf zu erhalten,
wird erfindungsgemäß die Nadel mit durch Steuerkanten begrenzten Steuerflächen versehen,
mit denen sie im Verlauf ihrer Hubbewegung den Querschnitt für den Kraftstoffzulauf
zu ihrer Dichtfläche (Sitzfläche) derart verändert, daß die gewollten Änderungen
des Spritzverlaufes erzielt werden.
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Fünf Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i als erstes Beispiel ein vollständiges Einspritzventil
mit .entgegen der Ausspritzrichtung öffnender Nadel im Längsschnitt etwa in natürlicher
Größe, Abb. 2 den Mündungsteil des Düsenkörpers und der Düsennadel nach Abb. i in
wesentlich vergrößertem Maßstab, Abt. ; das zweite Beispiel in gleicher Darstellungsart
wie Abb. 2. Abb. 4. stellt die Abhängigkeit des Durchflußquerschnittes vom Hub nach
Abb.3 dar und Abb.5 das dritte Beispiel in gleicher Darstellungsart wie Abb. 2 und
3.
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- Abb. 6 zeigt die Abhängigkeit des Durchflußquerschnittes vom Hub
beim -dritten Beispiel.
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Abb.7 stellt als viertes Beispiel in vergrößertem Maßstab ein Einspritzventil
dar, dessen Nadel sich in der Ausspritzrichtung öffnet.
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Abb. ä zeigt in gleicher Darstellungsart wie Abb.7 als fünftes Beispiel
eine sog. Schieberdüse.
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Der Schaft i einer Düsennadel ist dichtend in einer Bohrung 2 eines
Düsenkörpers 3 geführt. Der Düsenkörper 3 wird mit seiner oberen Stirniläche durch
eine überwurfinutter .l fest und dicht Segen die untere Schaftstirn eines Düsenhalters
5 gepreßt.
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In einer Längsbohrung des Halterschaftes 5 ist eine Druckstange 6
angeordnet, die an ihrem unteren Ende mit einer kurzen Bohrung einen Ansatz 7 der
Düsennadel i umgreift. Eine Ringschulter 8 äm unteren Ende
der Längsliolirtlti@
des Halters 5 bildet den Hubbegrenzungsanschlag, gegen den sich eine Schulter 9
der Düsennad21 beim Öffnungshub anlegt.
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Die Druckstange 6 trägt an ihrem oberen Ende einen Federteller 12,
gegen den sich ein Ende einer Schließfeder 13 abstützt. Das andere Ende dieser Feder
drückt gegen einen zweiten Federteller 1.1, der sich gegen eine einstellbare Schraube
15 abstützt, die m eine am Düsenhalter befestigte Kappe 16 eingeschraubt ist.
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Für» die Kraftstoffzufuhr zur Düse sind ein Anschluf,stück 17, Bohrungen
18. i c) im Düsenhalter 5 und ein Kanal 2o im Düsenkörper 3 vorgesehen. Der Kanal
2o mündet in einen den Führungsschaft der Nadel i umgebenden Ringrahm 21 im Düsenkörper
(s. Abb. 2 i. Zwei etwa in Höhe des Ringraumes 21 in der (-in Ruhestellung befindlichen
@ Nadel verlaufende Radialbolirtlngen 22 münden in parallel zur Nadelachse verlaufende
Sacklochbohrungen 23, die von einer in einen Ringraum 25 im Düsenkörper ; eintauchenden
Hubschulter 24 der Nadel ausgehen. In ihrer: gezeichneten Schließstellung sitzt
die Düsennadel mit ihrer kegeligen Sitzfläche 26 auf einer :entsprechenden Dichtiiäche
2; im Düsenkörper 3 auf.
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Die Düse wirkt folgendermaßen: Der von einer nicht dargestellten Pumpe
in einem uliunterbrochenen Förderhub geförderte Kraftstoff gelangt durch die Kanäle
18. 19, 2o in den Ringrahm 21 und von hier aus über die Bohrungen 22, 23 zum Ringraum
25. Hier greift der Kraftstoffdruck an der Schulter 2.1 der Nadel an und schiebt
diese entegen der Kraft der Feder 13 nach oben, so daß nunmehr auch die Sitzfläche
26 von ihrer Gegenfläche abgehoben wird und Kraftstoff durch den zwischen dem Austrittsloch
im Düsenkörper und einem Zapfen 28 an der Nadel vorhandenen Ringraum ausspritzt.
Da dieser Ringraum stark drosselnd wirkt, greift jetzt Kraftstoffdruck auch Ach
zusätzlich am Sitz und der Schulter 29 der Nadel im Öffnungssinn an. Dies bedingt
ein rasches üftnen der Nadel. Ein schnelles ausspritzen des Kraftstoffes aus der
Düsenmündung wird aber trotzdem vermieden, weil der Querschnitt der Bohrungen 22
durch die Begrenzungsl:ante des Ringraumes 2 i beim ciffnungshub mindestens stark
verringert wird. Dadurch wird der Kraftstoffdurchfuß so stark %edrosselt, daL) die
aus dem Raum 25 ausspritzende Menge größer ist als die ihm zufließende, so daß die
Schließfederkraft bald überwiegt und die Nadel wieder in Schliehrichtung bewegt.
Hierbei werden die Kanäle 22 wieder aufgesteuert, und das Nadelhubspiel beginnt
von neuem. Der Gesamteinspritzvorgang wird somit gewissermaßen zerhackt, was insbesondere
dazu führt, daß bis zum Ablauf des Zündverzugs eine verhältnismäßig kleine Kraftstoffmenge
ausspritzt, @ielin, was natürlich immer Voraussetzung ist, die Abmessungen der Ventile,
insbesondere auch ihrer Druckstufen und Schließfedern, zu dem Fördergesetz der Pumpe
passen.
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Das Beispiel nach Abb.3 unterscheidet sich vom vorhergehenden dadurch,
daß in bestimmtem Abstand vom Ringraum 21 noch ein zweiter Ringraum 30 vorgesehen
ist. Dieser ist ebenfalls mit dem Kanal 2o verbunden und wird einerseits vom Düsenkörper
;, andererseits von einer Angriffsschulter 32 sowie von der abgesetzten Nadelführung
3 ; In die Sacklochbohrung 23 mündet eine zusätzliche Querbohrung 3i. Diese Düse
wirkt folgendermaßen: Beim ersten Anheben der Nadel fließt der Kraftstoff durch
die-Kanäle 2o, 22 23 der Düsenmündung zu und greift dabei zuerst an den Schultern
24 und 32 an,' kurz darauf auch an der Sitzfläche 2; sowie der Schulter 2g. Im weiteren
Verlauf der Öffnungsbewegung der Nadel wird die verhältnismäßig kleine Querbohrung
22 zugesteuert, gleichzeitig aber die tvesentlich größere Bohrung 3 i aufgesteuert,
wodurch jetzt bedeutend mehr Kraftstoff der Düsenmündung zufließen kann. Im ersten
Teil des Nadelhubs wird also eine Drosselwirkung erzielt.
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Die Kurvendarstellung nach abb..l veranschaulicht die Änderung des
Zuflul3querschnitts über den Verlauf des Nadelhubs. Die Kurve D zeigt den Durch;iußquerschnitt
der.- Querhohrttng 22 in Abhängigkeit vom Nadelhub, die Kurve H den der Querbohrung
31. Der gestrichelte Kurvenabschnitt A zeigt den gesamten Durchflußqu-erschnitt
während des Zusteuerns vom Querkanal 22 und gleichzeitigen üffnens vom Querkanal
3 1.
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Die Ausführung nach Abb. ; unterscheidet sich von der nach Abh.3 lediglich
dadurch, daß die Ringräume 2i und 3o so zti den steuernden Flächen der Nadelführung
angeordnet sind. daß das aufsteuern des Querkanals 3 i erst dann erfolgt, nachdem
der Kanal.22 über einen geringen Teil des Offnungshuhs ganz zugesteuert ist. Die
entsprechende Kurvendarstellung des Durchfluf.;-querschnitts in Abhängigkeit vom
Nadelhub ist in Abb.6 veranschaulicht. Der Einspritzvorgang wird -hier also zerlegt
in eine Vor-und Haupteinspritzung: Die Abb. i zeigt als viertes Beispiel den Mündungsteil
eines Düsenkörpers und der Düsennadel eifies Einspritzventils, dessen Nadel in der
Ausspritzrichtung öffnet. In einem Düsenkörper 3 ist die Nadel 35 geführt,
die
an ihrem spritzseitigen Ende einen konisch sich in Spritzrichtung vergrößernden
Teil 36 besitzt, der m einer entsprechenden Aussparung im Düsenkörper den
Ventilabschluß bildet. am entgegengesetzten Ende greift an einer Schulter 37 eine
Verrtilschließfeder 38 an. Ein Ringraum 39, gebildet durch eine Eindrehung im Führungsschaft
der Nadel, ist verbunden mit einem zweiten gleichermaßen gebildeten Ringraum q.o
durch eine Nut 41. Kanäle 4.2 und 43 im Düsenkörper 3 führen den von der nicht dargestellten
Einspritzpumpe geförderten Kraftstoff zu den erwähnten Ringräumen.
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Die Wirkungsweise ist im wesentlichen dieselble wie bei dem Beispiel
nach Abb. 3. Der Kraftstoff fließt beim ersten Anheben durch den Kanal 4.2 und den
Ringraum 4.o der Düsenmündung zu. Im weiteren Verlauf der öffnungsbewegung der Nadel
wird der Mündungsquerschnitt des Kanals :12 verringert und schließlich ganz verschlossen.
Gleichzeitig wird der im- Querschnitt wesentlich größere Kanal 4.3 aufgesteuert.
Die Hauptmenge des Kraftstoffes fließt dann durch den Kanal ¢3 über den Ringratun
39, die Nut 41, den Ringraum 4.o der Düsenmündung zu.
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Das Beispiel nach Abb. 8 unterscheidet sich von dem nach Abb.7 im
wesentlichen nur dadurch. daß statt des kegeligen Sitzes 36 (Abb. 7j ein zylindrischer
Teil 45 (Abb. 8) der Nadel als Sitz dient. Im Kanal 42 ist hier eine gleichbleibende
Drossel 46 eingebaut, durch die zu Beginn des Einspritzvorgangs der Kraftstoff über
den Ringraum 40 ausspritzt.
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Andere Arten von Einspritzventilen, zum Beispiel sog. Lochdüsen, können
ebenfalls mit der oben beschriebenen Querschnittsteuerung für den Kraftstoffzulauf
zu ihrer Dichtfläche versehen werden.