EP0084662B1 - Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0084662B1
EP0084662B1 EP82111887A EP82111887A EP0084662B1 EP 0084662 B1 EP0084662 B1 EP 0084662B1 EP 82111887 A EP82111887 A EP 82111887A EP 82111887 A EP82111887 A EP 82111887A EP 0084662 B1 EP0084662 B1 EP 0084662B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cap
injection nozzle
valve needle
spring
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP82111887A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0084662A1 (de
Inventor
Kurt Seifert
Karl Hofmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0084662A1 publication Critical patent/EP0084662A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0084662B1 publication Critical patent/EP0084662B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection nozzle for internal combustion engines according to the preamble of the independent claim.
  • the opening movement of the valve needle is delayed or damped at least over a partial stroke by the fact that the fuel can only flow in a throttled manner into the damping chamber, which increases or decreases, or can escape from this chamber.
  • care must be taken that the valve needle can quickly return to its closed position without being impeded by the damping means.
  • the space receiving the closing spring is designed as a damping space, whereas the main flow path of the fuel leads through an eccentric bore directly into an annular space upstream of the ejection opening.
  • the valve needle is guided in a bushing which is pressed into the nozzle body and forms throttle ducts which connect the annular space to the damping space located behind the bushing.
  • GB-A-2073315 shows a similarly acting injection nozzle, in which the piston is formed by an annular body which is tightly guided in a housing bore which receives the closing spring and which forms a check valve together with a spring plate of the valve needle.
  • the arrangement according to the invention with the characterizing features of the independent claim has the advantage that the cap forming the damping space is centered in the radial direction directly on the piston, so that a sufficiently large radial clearance is provided between the cap and the walls of the nozzle holder surrounding it and thereby jamming of the parts can be avoided with certainty.
  • the piston can therefore at least be connected in one piece to the support disk serving to engage the closing spring or, if additional damping is not sought by mass forces, preferably also be formed by the valve needle itself or by its end section facing away from the spray opening. In both cases, a special part for the formation of the piston and a drag connection between the valve needle and the piston are saved.
  • the cap integrated in the volume of the pressure chamber avoids a volume displacement and an increase in fuel pressure due to the action of the piston, which influences the flow rate.
  • a particularly simple embodiment results if, according to claim 2, the cap as a whole is pressed against the front end of the piston by a return spring. During the return stroke of the valve needle, the entire cap is pushed back by the piston over the fuel cushion in the damping space, and after which the return spring acting on the cap pushes the fuel quantity flowing into the damping space during the opening stroke out of the latter. This process can continue until Extend the beginning of the next opening stroke of the valve needle so that the return spring acting on the cap can be dimensioned accordingly weak.
  • the wall section of the cap which can be deflected against spring force forms a valve body which can be displaced outwardly in relation to a rigid wall section which has the valve opening and opens the damping space.
  • the valve body can preferably be formed by the entire base of the cap, which can be deflected resiliently with respect to the annular jacket part of the cap.
  • the throttle channel leading into the damping space can be formed by the radial play between the piston and the overlapping part of the cap.
  • the cap contains a throttle bore which opens into the damping space and is provided, for example, in the bottom of the cap.
  • the cap can advantageously have at least one radial slot of a predetermined depth in its jacket part.
  • the size of the axial coverage of the radial slot (s) by the piston in the closed position of the valve needle determines the length of the damped partial stroke when the valve is opened.
  • This control function can also take over a cross hole in the cap. The radial slot then only ensures the unrestricted fuel flow in the pressure chamber.
  • the cap is supported on the side of the spray opening via a prestressed support spring on the housing.
  • the damping can be limited depending on the pressure by appropriately matching the support spring with the damping coefficient. In some cases this is desirable in the high speed range of the engine so that the return spring can return the cap to the starting position until the start of the next injection process.
  • the assembly of the parts is facilitated if, according to claim 7, the return spring for the cap engages a cage which is slidably mounted between two stops fixed to the housing and in which the cap and the support spring are caught.
  • Another possibility of limiting the damping effect as a function of pressure is, according to claim 8, to provide the cap with a throttle valve opening towards the damping chamber, which is controlled by the difference in fuel pressures outside and inside the damping chamber.
  • the closing spring of the throttle valve can be arranged outside or inside the damping space.
  • a compact design of the injection nozzle results if the cap is provided with a flange on which the return spring of the cap, which is designed as a helical spring, engages.
  • the return spring extends over the cap and part of the piston so that a space in the axial direction of the injection nozzle is not required for this part of the return spring.
  • the piston is connected in one piece to the valve needle or is formed by the valve needle itself. In some cases, however, it may also be expedient to connect the piston in one piece with a support member for the closing spring of the valve needle.
  • FIG. 1 shows an injection nozzle according to the first exemplary embodiment in a longitudinal section
  • FIGS. 2 to 7 show the other exemplary embodiments, each using a section through the subarea of interest.
  • the injection nozzle according to FIG. 1 has a nozzle body 10 which is clamped to a nozzle holder 14 by a union nut 12.
  • a sleeve 16 Arranged between the nozzle body 10 and the nozzle holder 14 is a sleeve 16 which has an inwardly directed shoulder 18 which divides a chamber 20 from a chamber 22 of larger diameter inside the injection nozzle.
  • a valve seat 24 is formed in the nozzle body 10 and a valve needle 26 is displaceably mounted, the sealing cone 27 of which is pressed against the valve seat 24 by a closing spring 28.
  • the closing spring 28 is supported on the nozzle body 10 and engages via a flange part 30 on a support disk 32, which in turn is supported on a shoulder 34 of the valve needle 26.
  • an inlet bore 36 is formed, which opens into the chamber 20, which is connected to the chamber 22 via an opening 38 surrounded by the shoulder 18. From this, a bore 40 in the nozzle body 10 leads into an annular space 42, which is formed between the central bore wall of the nozzle body 10 and the circumferential circumference of a section 44 of the valve needle 26 with a reduced diameter and extends directly up to the valve seat 24. Between the flange part 30 and the nozzle body 10 there is a distance hg in the closed position shown, which corresponds to the total stroke of the valve needle 26. The valve needle 26 is displaced outward in the opening direction by the fuel pressure against the closing spring 28 until the flange part 30 strikes the nozzle body 10. When the valve closes, the closing spring 28 guides the valve needle 26 back into the closed position shown.
  • a piston-shaped extension 46 adjoins the shoulder 34 of the valve needle 26, which extends through the opening 38 and projects into the chamber 20.
  • the diameter of the piston-shaped projection 46 corresponds to the guide diameter of the valve needle 26.
  • a cap 48 is placed on the projection 46, which has a bottom 50, a jacket part 52 and a flange edge 54.
  • a return spring 56 engages on the cap 48, which surrounds the jacket part 52 and presses the flange edge 54 against the collar 18 of the sleeve 16.
  • transverse slots 58 are provided, through which the fuel can pass from the chamber 20 into the chamber 22 when the valve needle 26 is open.
  • a damping chamber 60 is formed between the end face of the shoulder 46 and the bottom 50 in the cap 48, which is connected to the flow path of the fuel in a throttled manner via the radial play between the shoulder 46 and the jacket part 52 of the cap 48 .
  • the projection 46 covers the transverse slots 58 in the cap 48 in the axial direction by the distance hy, which corresponds to the damped forward stroke of the valve needle 26 described below.
  • the cap 48 is centered on the valve needle 26 and otherwise has a sufficiently large radial play with respect to the nozzle holder 14 so that the valve needle 26 can work without jamming.
  • the return spring 56 for the cap 48 extends partially over the cap 48, so that in this embodiment the means for partially damping the opening stroke of the valve needle 26 take up little space in the axial direction of the injection nozzle.
  • the injection nozzle according to FIG. 2 essentially corresponds to the described injection nozzle according to FIG. 1, so that the same parts are also designated with the same reference numbers.
  • the cap 48 is provided with a throttle bore 62 in its base 50, with which the effectiveness of the piston damping is influenced.
  • the extension 46 of the valve needle 26 is extended upwards to the extent that the cap 48 can no longer fit onto the collar 18, but has a distance h 1 from the collar 18 in the closed position of the valve needle 26. It is thereby achieved that the means for damping the valve needle movement only come into effect after a preliminary stroke of size h 1 , which can be advantageous in some cases.
  • the upper end of the extension 46 of the valve needle 26 is spherical, because here the cap 48 is supported directly on the valve needle 26 or its extension 46 in the illustrated starting position and the crowning facilitates the displacement of the fuel from the damping chamber 60.
  • the cap 48 forms an inherently rigid part which is moved back and forth as a whole by the valve needle 26 and the return spring 56.
  • a combination of an annular body 64 and a flat valve body 66 is provided, which is pressed by a closing spring 68 against the upper end face of the annular body 64.
  • the annular body 64 is supported in the illustrated closed position of the valve needle 26 on the collar 18 of the sleeve 16 and dimensioned such that a small residual volume of the damping space 60 results in this position.
  • the desired, damped pressure rise is generated on the end face of the extension 46 of the valve needle 26.
  • the end face of the extension 46 enters the region of a transverse slot 72 of the ring body 64, after which the damping is canceled.
  • the valve body 66 lifts off from the ring body 64, so that the fuel which has previously been pressed in can emerge again from the damping chamber 60 except for the remaining volume.
  • a damping piston 76 is provided, which is a Support member for the locking spring 28 serving base 78.
  • Cap 80 is attached to the damping piston 76, the bottom 81 of which is pressed by a return spring 82 against a central shoulder 84 of the damping piston 76.
  • the cap 80 is also provided with transverse slots 86 and is made so long that it has a distance h 1 from the collar 18 of the sleeve 16 in the illustrated closed position of the valve needle 26.
  • the processes when opening and closing the valve take place here in the same way as in the exemplary embodiments described above.
  • the design of the damping piston 76 as a part separate from the valve needle 26 has the advantage that the diameter of the damping piston 76 can be selected to be larger than that of the valve needle 26, with which the damping effect can also be influenced in the desired manner.
  • the damping chamber 60 could also be openable to the pressure chamber 20 through one or more additional bores in the cap 48, 80 or the ring body 64 instead of via the transverse slots 58, 72, 86.
  • a cap 90 is placed on the extension 46 of the valve needle 26, which has a flange 92 at the upper end, on which a support spring 94 engages.
  • the cap 90 and the support spring 94 are caught in a cage 96 which is mounted in the chamber 20 between a shoulder 98 of the nozzle holder 14 and the collar 18 of the sleeve 16 with a noticeable radial play.
  • a return spring 100 acts on the cage 96 and presses the cage 96 towards the collar 18.
  • the cage 96 is provided with wall openings 102, 104, 106, 108 through which the fuel passes from the chamber 20 into the opening 38 and the chamber 22.
  • a damping space 60 is provided, which is connected to the chamber 20 via a throttle bore 110.
  • the cap 90 could be provided with slots in accordance with the embodiment according to FIG. 1, so that there is a stroke-dependent limitation of the damping with a large needle stroke.
  • the pressure difference between the chamber 20 and the damping chamber 60 increases to such an extent that the pretensioning force of the support spring 94 is overcome. This is followed by the compression of the support spring 94, the cap 90 of the valve needle 26, whereby the damping effect is no longer amplified.
  • the damping effect can be limited to a desired level depending on the pressure.
  • the return spring 100 is dimensioned such that it pushes the amount of fuel flowing into the damping chamber 60 from the beginning of the closing stroke of the valve needle 26 to the beginning of the next opening stroke up to the residual volume corresponding to the starting position shown, from the damping chamber 60 and the cage 96 back to the system brought to the collar 18.
  • a cap 120 is pushed onto the extension 46 of the valve needle 26, which cap is pressed by a return spring 122 towards the collar 18 of the sleeve 16.
  • a damping chamber 60 is again provided in the cap 120, which is connected to the chamber 20 via a throttle bore 124 and additionally via a throttle valve 126 opening towards the damping chamber 60.
  • the throttle valve 126 has a closing member 128 which is pressed against its seat by a leaf spring 130 arranged outside the damping chamber 60.
  • the leaf spring 130 is dimensioned and preloaded such that the throttle valve 126 opens at a predetermined pressure difference and limits the damping effect to a predetermined value.
  • the throttle valve 126 is closed; the cap 120 also temporarily deviates upwards, as in the explanations in FIGS. 1 to 4, so that the closing stroke of the valve needle 26 is not or not significantly impeded by the fuel escaping from the damping space 60.
  • a throttle valve 132 is provided, the closing spring 134 of which is designed as a helical spring and is arranged inside the cap 120.
  • the cap 120 is provided with wall openings, not visible in the drawing, through which the main flow of the fuel passes.
  • the throttle valve 132 has a closing member 136, which behaves one small hole 138 in the bottom of the cap 120 closes, so that the closing spring 134 can be very small and can be accommodated in a blind hole in the shoulder 46.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer KraftstoffEinspritzdüse für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Bei diesen Einspritzdüsen wird die Öffnungsbewegung der Ventilnadel zumindest über einen Teilhub hinweg dadurch verzögert bzw. gedämpft, daß der Kraftstoff nur gedrosselt in den sich dabei vergrößernden oder verkleinernden Dämpfungsraum nachströmen bzw. aus diesem Raum austreten kann. Beim Schließhub der Ventilnadel ist dafür zu sorgen, daß die Ventilnadel ohne Behinderung durch die Dämpfungsmittel rasch in ihre Schließstellung zurückkehren kann. Bei einer Einspritzdüse der gattungsmäßigen Art nach der nicht vorveröffentlichten DE-A-31 20 060 ist dies dadurch erreicht, daß der Kolben über eine Schleppverbindung mit der Ventilnadel gekoppelt ist, welche beim Rückhub der Ventilnadel unterbrochen ist und den Kolben unter dem Einfluß einer eigenen Rückführfeder in die Ausgangsstellung zurückkehren läßt. Der Dämpfungsraum ist durch eine Sackbohrung im Düsenhalter gebildet, in welcher der Kolben mit definiertem Radialspiel verschiebbar gelagert ist. Bei dieser Ausführung ist der Kolben ein zusätzliches Teil und seine Rückführfeder benötigt zusätzlich Platz in Achsrichtung der Einspritzdüse. Die Schleppverbindung zwischen Ventilnadel und Kolben muß ein genügend großes radiales Spiel haben, damit der Kolben nicht an der Bohrungswand des Düsenhalters klemmt und das einwandfreie Arbeiten der Ventilnadel behindert. Das Ankoppeln der Schleppverbindung ist zudem mit Verschleiß verbunden.
  • Bei einer aus der DE-C-928 499 (Abb. 3) bekanntgewordenen Einspritzdüse der gattungsmäßigen Art ist der die Schließfeder aufnehmende Raum als Dämpfungsraum ausgebildet, wogegen der Hauptströmungsweg des Kraftstoffs durch eine außermittige Bohrung direkt in einen der Auspritzöffnung vorgelagerten Ringraum führt. Die Ventilnadel ist in einer Buchse geführt, die in den Düsenkörper eingepreßt ist und Drosselkanäle bildet, welche den Ringraum mit dem hinter der Buchse liegenden Dämpfungsraum verbindet. Diese Ausführung bedingt eine in der Regel unerwünschte Vergrößerung des Außendurchmessers der Einspritzdüse und ist auch deswegen nachteilig, weil sich die Dämpfungswirkung der Drosselkanäle offensichtlich auch beim Schließhub der Ventilnadel auswirkt.
  • Aus der US-A-4 034 917 ist eine Einspritzdüse bekanntgeworden, deren Ventilnadel mit einem im Ventilkörper dicht geführten Kolben starr verbunden ist, welcher mit von einem Rückschlagventil überwachten Bohrungen versehen ist, durch die der Kraftstoff auf seinem Weg zur Düsenöffnung hindurchtreten muß. Diese Anordnung dämpft zwar auch die Öffnungsbewegung der Ventilnadel, wobei sich jedoch stromab des Kolbens ein erhöhter Kraftstoffdruck aufbaut, welcher der angestrebten Verringerung der eingespritzten Kraftstoffmenge am Beginn der Ventilnadelbewegung entgegenwirkt. Außerdem erfordert diese bekannte Anordnung die Einhaltung sehr enger Lagetoleranzen der Führungs- und Ventilflächen an dem Düsenkörper, dem Kolben und der Ventilnadel, wenn die Einspritzdüse einwandfrei arbeiten soll.
  • Ferner zeigt die GB-A-2073315 eine ähnlich wirkende Einspritzdüse, bei welcher der Kolben durch einen Ringkörper gebildet ist, der in einer die Schließfeder aufnehmenden Gehäusebohrung dicht geführt ist und zusammen mit einem Federteller der Ventilnadel ein Rückschlagventil bildet. Diese Anordnung ist zwar weniger toleranzempfindlich, jedoch baut sich auch bei ihr zwischen Kolben und Düsenöffnung ein erhöhter Kraftstoffdruck auf, welcher der angestrebten Funktion entgegenwirkt.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich die den Dämpfungsraum bildende Kappe in radialer Richtung unmittelbar am Kolben zentriert, so daß zwischen der Kappe und den sie umgebenden Wänden des Düsenhalters ein genügend großes radiales Spiel vorgesehen und dadurch ein Klemmen der Teile mit Sicherheit vermieden werden kann. Der Kolben kann daher zumindest mit der zum Angriff der Schließfeder dienenden Stützscheibe einstückig verbunden oder, wenn eine zusätzliche Dämpfung durch Massenkräfte nicht angestrebt wird, vorzugsweise auch durch die Ventilnadel selbst bzw. durch deren von der Spritzöffnung abgekehrten Endabschnitt gebildet sein. In beiden Fällen wird ein besonderes Teil zur Bildung des Kolbens und eine Schleppverbindung zwischen Ventilnadel und Kolben eingespart. Durch die im Volumen des Druckraumes integrierte Kappe wird eine, den Förderstrom beeinflußende Volumenverdrängung und Kraftstoffdruckerhöhung durch Kolbenwirkung vermieden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.
  • Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn gemäß Anspruch 2 die Kappe als ganzes durch eine Rückführfeder gegen das Stirnende des Kolbens gedrückt ist. Beim Rückhub der Ventilnadel wird die ganze Kappe vom Kolben über das Kraftstoffpolster im Dämpfungsraum zurückgeschoben, wobei und wonach die auf die Kappe einwirkende Rückführfeder die beim Öffnungshub in den Dämpfungsraum eingeströmte Kraftstoffmenge aus dieser wieder herausdrückt. Dieser Vorgang kann sich bis zum Beginn des nächsten Öffnungshubes der Ventilnadel erstrecken, so daß die auf die Kappe wirkende Rückführfeder entsprechend schwach bemessen werden kann.
  • Ein die Schließkraft beim Rückhub der Ventilnadel kaum beeinträchtigende Ausführung ergibt sich, wenn gemäß Anspruch 3 der gegen Federkraft auslenkbare Wandabschnitt der Kappe einen Ventilkörper bildet, der gegenüber einem die Ventilöffnung aufweisenden starren Wandabschnitt den Dämpfungsraum öffnend nach außen verschiebbar ist. Der Ventilkörper kann gemäß Anspruch 4 vorzugsweise durch den gesamten Boden der Kappe gebildet sein, der gegenüber dem ringförmigen Mantelteil der Kappe federnd auslenkbar ist.
  • Der in den Dämpfungsraum führende Drosselkanal kann im einfachsten Fall durch das Radialspiel zwischen Kolben und dem übergreifenden Teil der Kappe gebildet sein. Eine weniger verschmutzungsempfindliche Ausführung ergibt sich, wenn die Kappe eine in den Dämpfungsraum einmündende Drosselbohrung enthält, die beispielsweise im Boden der Kappe vorgesehen ist.
  • Zum Zweck der Begrenzung des gedämpften Teilhubs der Ventilnadel kann vorteilhaft die Kappe in ihrem Mantelteil mindestens einen Radialschlitz vorgegebener Tiefe haben. Die Größe der axialen Überdeckung des bzw. der Radialschlitze durch den Kolben in Schließstellung der Ventilnadel bestimmt dann die Länge des gedämpften Teilhubs beim Öffnen des Ventils. Diese Steuerfunktion kann auch eine Querbohrung in der Kappe übernehmen. Der Radialschlitz gewährleistet dann nur den ungedrosselten Kraftstoffdurchlauf im Druckraum.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 6 die Kappe zur Seite der Spritzöffnung hin über eine vorgespannte Stützfeder am Gehäuse abgestützt ist. Durch entsprechende Abstimmung der Stützfeder gegenüber dem Dämpfungsbeiwert kann die Dämpfung druckabhängigubegrenzt werden. Das ist in manchen Fällen im hohen Drehzahlbereich der Kraftmaschine erwünscht, damit die Rückführfeder die Kappe bis zu Beginn des nächsten Einspritzvorgangs in die Ausgangsstellung zurückführen kann.
  • Bei einer Anordnung mit Stützfeder wird der Zusammenbau der Teile erleichtert, wenn gemäß Anspruch 7 die Rückführfeder für die Kappe an einem Käfig angreift, der zwischen zwei gehäusefesten Anschlägen verschiebbargelagert ist und in welchem die Kappe und die Stützfeder gefangen sind.
  • Eine andere Möglichkeit, die Dämpfungswirkung druckabhängig zu begrenzen, besteht nach Anspruch 8 darin, die Kappe mit einem zum Dämpfungsraum hin öffnenden Drosselventil zu versehen, welches durch die Differenz der Kraftstoffdrücke außerhalb und innerhalb des Dämpfungsraums gesteuert ist. Die Schließfeder des Drosselventils kann außerhalb oder auch innerhalb des Dämpfungsraumes angeordnet sein.
  • Eine gedrängte Ausführung der Einspritzdüse ergibt sich, wenn die Kappe mit einem Flansch versehen ist, an welchem die als Schraubenfeder ausgebildete Rückführfeder der Kappe angreift. In diesem Fall erstreckt sich die Rückführfeder über die Kappe und einen Teil des Kolbens hinweg, so daß für diesen Teil der Rückführfeder ein Platz in Achsrichtung der Einspritzdüse nicht benötigt wird.
  • Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn gemäß Anspruch 10 der Kolben einstückig mit der Ventilnadel verbunden bzw. durch die Ventilnadel selbst gebildet ist. In manchen Fällen kann es jedoch auch zweckmäßig sein, den Kolben gemäß Anspruch 11 einstückig mit einem Stützglied für die Schließfeder der Ventilnadel zu verbinden.
    • Zeichnung
  • Sieben Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Einspritzdüse nach dem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, und die Figuren 2 bis 7 die anderen Ausführungsbeispiele, jeweils anhand eines Schnitts durch den interessierenden Teilbereich.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenkörper 10, der durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter 14 festgespannt ist. Zwischen dem Düsenkörper 10 und dem Düsenhalter 14 ist eine Hülse 16 angeordnet, welche eine nach innen gerichtete Schulter 18 hat, die eine Kammer 20 von einer im Durchmesser größeren Kammer 22 im Inneren der Einspritzdüse abteilt. Im Düsenkörper 10 ist ein Ventilsitz 24 gebildet und eine Ventilnadel 26 verschiebbar gelagert, deren Dichtkegel 27 von einer Schließfeder 28 gegen den Ventilsitz 24 gedrückt ist. Die Schließfeder 28 stützt sich am Düsenkörper 10 ab und greift über ein Flanschteil 30 an einer Stützscheibe 32 an, die sich ihrerseits an einer Schulter 34 der Ventilnadel 26 abstützt.
  • Im Düsenhalter 14 ist eine Zulaufbohrung 36 gebildet, welche in die Kammer 20 einmündet, die über einen von der Schulter 18 umgebenen Durchbruch 38 mit der Kammer 22 verbunden ist. Aus dieser führt eine Bohrung 40 im Düsenkörper 10 in einen Ringraum 42, der zwischen der zentralen Bohrungswand des Düsenkörpers 10 und dem Mantelumfang eines im Durchmesser verkleinerten Abschnittes 44 der Ventilnadel 26 gebildet ist und unmittelbar bis vor den Ventilsitz 24 reicht. Zwischen dem Flanschteil 30 und dem Düsenkörper 10 ist in der dargestellten Schließlage ein Abstand hg vorhanden, welcher dem Gesamthub der Ventilnadel 26 entspricht. Die Ventilnadel 26 wird vom Kraftstoffdruck entgegen der Schließfeder 28 nach außen in Öffnungsrichtung verschoben, bis der Flanschteil 30 am Düsenkörper 10 anschlägt. Beim Schließen des Ventils führt die Schließfeder 28 die Ventilnadel 26 nach innen in die dargestellte Schließlage zurück.
  • An die Schulter 34 der Ventilnadel 26 schließt sich ein kolbenförmiger Ansatz 46 an, welcher durch den Durchbruch 38 hindurchtritt und in die Kammer 20 ragt. Der Durchmesser des kolbenförmigen Ansatzes 46 entspricht dem Führungsdurchmesser der Ventilnadel 26. Auf den Ansatz 46 ist eine Kappe 48 aufgesetzt, welche einen Boden 50, einen Mantelteil 52 und einen Flanschrand 54 hat. An der Kappe 48 greift eine Rückholfeder 56 an, welche den Mantelteil 52 umgibt und den Flanschrand 54 gegen den Kragen 18 der Hülse 16 drückt.
  • Im Flanschrand 54 und einem daran anschließenden Bereich des Mantelteils 52 der Kappe 48 sind Querschlitze 58 vorgesehen, durch welche der Kraftstoff bei geöffneter Ventilnadel 26 aus der Kammer 20 in die Kammer 22 übertreten kann. In der dargestellten Schließlage der Ventilnadel 26 ist zwischen der Stirnseite des Ansatzes 46 und dem Boden 50 in der Kappe 48 ein Dämpfungsraum 60 gebildet, welcher über das Radialspiel zwischen dem Ansatz 46 und dem Mantelteil 52 der Kappe 48 gedrosselt mit dem Strömungsweg des Kraftstoffs verbunden ist. In der dargestellten Schließlage überdeckt der Ansatz 46 die Querschlitze 58 in der Kappe 48 in achsialer Richtung um den Weg hy, welcher dem nachstehend beschriebenen gedämpften Vorhub der Ventilnadel 26 entspricht.
  • Die dargestellte Einspritzdüse arbeitet wie folgt :
    • Durch den ansteigenden Kraftstoffdruck am Beginn eines Einspritzvorganges entsteht eine Druckdifferent zwischen dem gedrosselten Dämpfungsraum 60 und der Kammer 20, weil die Kappe 48 der Bewegung der Ventilnadel 26 nicht folgen kann. Der Druckanstieg im Dämpfungsraum 60 und somit auf der Stirnseite des Ansatzes 46 bzw. der Ventilnadel 26 erfolgt dabei langsamer als in der Kammer 20, so daß die Bewegung der Ventilnadel 26 verzögert bzw. gedämpft wird, bis die Ventilnadel 26 den Weg hy zurückgelegt hat und die Stirnseite des Ansatzes 46 in den Bereich der Querschlitze 58 gelangt. Von dort ab erfolgt der Resthub der Ventilnadel ungedämpft, bis das Flanschteil 30 am Düsenkörper 10 anschlägt.
  • Beim ersten Teilhub hy wird Kraftstoff durch das Radialspiel zwischen dem Ansatz 46 und dem Mantelteil 52 der Kappe 48 in den Dämpfungsraum 60 eingedrückt. Bei der Schließbewegung der Ventilnadel 26 wird über das eingeströmte Kraftstoffpolster im Dämpfungsraum 60 die Kappe 48 mit nach oben genommen, wobei die Rückführfeder 56 der wesentlich stärkeren Schließfeder 28 nur einen verhältnismäßig geringen Widerstand entgegensetzt. Die Rückführfeder 56 ist so bemessen, daß die in den Dämpfungsraum 60 eingeströmte Kraftstoffmenge vom Beginn des Schließhubes der Ventilnadel 26 bis zum Beginn des nächsten Öffnungshubes bis auf ein Restvolumen aus dem Dämpfungsraum 60 herausgedrückt ist und die Kappe 48 wieder zur Anlage an dem Kragen 18 gekommen ist.
  • Die Kappe 48 zentriert sich auf der Ventilnadel 26 und hat sonst ein ausreichend großes radiales Spiel gegenüber dem Düsenhalter 14, so daß die Ventilnadel 26 klemmfrei arbeiten kann. Die Rückführfeder 56 für die Kappe 48 erstreckt sich zum Teil über die Kappe 48 hinweg, so daß bei dieser Ausführung die Mittel zum partiellen Dämpfen des Öffnungshubes der Ventilnadel 26 nur wenig Platz in Achsrichtung der Einspritzdüse benötigen.
  • Die Einspritzdüse nach Figur 2 stimmt im wesentlichen mit der beschriebenen Einspritzdüse nach Figur 1, überein, so daß gleiche Teile auch mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Die Kappe 48 ist jedoch mit einer Drosselbohrung 62 in ihrem Boden 50 versehen, mit welcher die Wirksamkeit der Kolbendämpfung beeinflußt ist. Ferner ist der Ansatz 46 der Ventilnadel 26 gegenüber der Ausführung nach Figur 1 soweit nach oben verlängert, daß die Kappe 48 nicht mehr auf den Kragen 18 aufsetzen kann, sondern in Schließstellung der Ventilnadel 26 einen Abstand h1 zum Kragen 18 hat. Dadurch ist erreicht, daß die Mittel zur Dämpfung der Ventilnadelbewegung erst nach einem Vorhub von der Größe h1 zur Wirkung kommen, was in manchen Fällen von Vorteil sein kann. Das obere Ende des Ansatzes 46 der Ventilnadel 26 ist ballig ausgeführt, weil hier die Kappe 48 in der dargestellten Ausgangslage unmittelbar an der Ventilnadel 26 bzw. an deren Ansatz 46 abgestützt ist und die Balligkeit das Verdrängen des Kraftstoffs aus dem Dämpfungsraum 60 erleichtert.
  • Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 bildet die Kappe 48 ein in sich starres Teil, welches durch die Ventilnadel 26 und die Rückholfeder 56 als ganzes hin und her bewegt wird. Bei der Einspritzdüse nach Figur 3 ist anstelle einer einteiligen Kappe eine Kombination aus einem Ringkörper 64 und einem ebenen Ventilkörper 66 vorgesehen, der von einer Schließfeder 68 gegen die obere Stirnseite des Ringkörpers 64 gedrückt ist. Der Ringkörper 64 ist in der dargestellten Schließlage der Ventilnadel 26 auf dem Kragen 18 der Hülse 16 abgestützt und so bemessen, daß sich in dieser Lage ein kleines Restvolumen des Dämpfungsraumes 60 ergibt. Beim Bewegen der Ventilnadel 26 in Öffnungsrichtung wird über eine Drosselbohrung 70 im Ventilkörper 66 Kraftstoff in den Dämpfungsraum 60 eingedrückt.
  • Dabei wird auf die Stirnfläche des Ansatzes 46 der Ventilnadel 26 der gewünschte, gedämpfte Druckanstieg erzeugt. Wenn die Ventilnadel 26 den Teilhub hy zurückgelegt hat, tritt die Stirnseite des Ansatzes 46 in den Bereich eines Querschlitzes 72 des Ringkörpers 64, wonach die Dämpfung aufgehoben ist. Beim Rückhub der Ventilnadel 26 hebt der Ventilkörper 66 vom Ringkörper 64 ab, so daß der vorher eingedrückte Kraftstoff aus dem Dämpfungsraum 60 bis auf das Restvolumen wieder austreten kann.
  • Bei der Einspritzdüse nach Figur 4 ist ein Dämpfungskolben 76 vorgesehen, der einen als Stützglied für die Schließfeder 28 dienenden Sockel 78 hat. Auf den Dämpfungskolben 76 ist Kappe 80 aufgesteckt, deren Boden 81 von einer Rückholfeder 82 gegen einen zentralen Ansatz 84 des Dämpfungskolbens 76 gedrückt ist. Die Kappe 80 ist ebenfalls mit Querschlitzen 86 versehen und so lang ausgeführt, daß sie in der dargestellten Schließlage der Ventilnadel 26 einen Abstand h1 vom Kragen 18 der Hülse 16 hat. Die Vorgänge beim Öffnen und Schließen des Ventils spielen sich hier in der gleichen Weise wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ab. Die Ausbildung des Dämpfungskolbens 76 als ein von der Ventilnadel 26 getrenntes Teil hat den Vorteil, daß der Durchmesser des Dämpfungskolbens 76 größer als jener der Ventilnadel 26 gewählt werden kann, womit auch die Dämpfungswirkung in der gewünschten Weise beeinflußbar ist.
  • Bei allen vier Ausführungsbeispielen könnte der Dämpfungsraum 60 anstatt über die Querschlitze 58, 72, 86 auch durch eine oder mehrere zusätzliche Bohrungen in der Kappe 48, 80 bzw. dem Ringkörper 64 zum Druckraum 20 hin aufsteuerbar sein.
  • Bei der Einspritzdüse nach Fig. 5 ist auf den Ansatz 46 der Ventilnadel 26 eine Kappe 90 aufgesetzt, die am oberen Ende einen Flanschrand 92 hat, an dem eine Stützfeder 94 angreift. Die Kappe 90 und die Stützfeder 94 sind in einem Käfig 96 gefangen, der in der Kammer 20 zwischen einer Schulter 98 des Düsenhalters 14 und dem Kragen 18 der Hülse 16 mit merklichem Radialspiel verschiebbar gelagert ist. Auf den Käfig 96 wirkt eine Rückführfeder 100 ein, die den Käfig 96 zum Kragen 18 hin drückt. Der Käfig 96 ist mit Wanddurchbrüchen 102, 104, 106, 108 versehen, durch welche der Kraftstoff aus der Kammer 20 in den Durchbruch 38 und die Kammer 22 gelangt. In der Kappe 90 ist wie bei den vorbeschriebenen Ausführungen ein Dämpfungsraum 60 vorgesehen, der über eine Drosselbohrung 110 mit der Kammer 20 verbunden ist.
  • Die Einspritzdüse nach Fig. 5 arbeitet wie folgt :
    • Am Beginn eines Einspritzvorgangs nehmen die Teile die in Fig. 5 gezeigte Stellung ein, in welcher der Käfig 96 am Kragen 18 anliegt. Bei ansteigendem Kraftstoffdruck entsteht eine Druckdifferenz zwischen dem Dämpfungsraum 60 und der Kammer 20, weil die Kappe 90 wegen der Einwirkung der Stützfeder 94 der Bewegung der Ventilnadel 26 zunächst nicht folgen kann und der Kraftstoff über die enge Drosselbohrung 110 nur verzögert in den Dämpfungsraum 60 gelangt. Die Druckdifferenz ist umso größer, je schneller sich die Ventilnadel 26 in Öffnungsrichtung bewegt. Die Stützfeder 94 ist so ausgelegt, daß im Leerlauf und im mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine die Druckdifferenz die Vorspannung der Stützfeder 94 nicht zu überwinden vermag, so daß die Dämpfung über den ganzen Nadelhub wirksam ist.
  • Gegebenenfalls könnte die Kappe 90 in Übereinstimmung mit der Ausführung nach Fig. 1 mit Schlitzen versehen sein, so daß sich bei großem Nadelhub eine hubabhängige Begrenzung der Dämpfung ergibt.
  • Im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine steigt die Druckdifferenz zwischen der Kammer 20 und dem Dämpfungsraum 60 soweit an, daß die Vorspannkraft der Stützfeder 94 überwunden wird. Darauf folgt unter Zusammendrückung der Stützfeder 94 die Kappe 90 der Ventilnadel 26, wodurch die Dämpfungswirkung nicht mehr weiter verstärkt wird. Durch entsprechende Wahl bzw. Einstellung der Stützfeder 94 kann so die Dämpfungswirkung auf ein gewünschtes Maß druckabhängig begrenzt werden. Beim Schließhub der Ventilnadel 26 weicht zunächst der gesamte Käfig 96 samt Kappe 90 und Stützfeder 94 unter Zusammendrücken der Rückführfeder 100 nach oben aus. Die Rückführfeder 100 ist so bemessen, daß sie die in den Dämpfungsraum 60 eingeströmte Kraftstoffmenge vom Beginn des Schließhubes der Ventilnadel 26 an bis zum Beginn des nächsten Öffnungshubes bis auf das der dargestellten Ausgangsstellung entsprechende Restvolumen aus dem Dämpfungsraum 60 herausgedrückt und den Käfig 96 wieder zur Anlage an den Kragen 18 gebracht hat.
  • Bei der Einspritzdüse nach Fig. 6 ist auf den Ansatz 46 der Ventilnadel 26 eine Kappe 120 aufgesteckt, die von einer Rückführfeder 122 zum Kragen 18 der Hülse 16 hin gedrückt ist. In der Kappe 120 sind in der Zeichnung nicht sichbare, im Zuge des Hauptströmungswegs des Kraftstoffs liegende Wanddurchbrüche vorgesehen, durch welche der Kraftstoff aus der Kammer 20 in den Durchbruch 38 und die Kammer 22 gelangt. In der Kappe 120 ist wieder ein Dämpfungsraum 60 vorgesehen, der über eine Drosselbohrung 124 und zusätzlich über ein gegen den Dämpfungsraum 60 hin öffnendes Drosselventil 126 mit der Kammer 20 verbunden ist. Das Drosselventil 126 hat ein Schließglied 128, welches durch eine außerhalb des Dämpfungsraums 60 angeordnete Blattfeder 130 gegen seinen Sitz gedrückt ist. Die Blattfeder 130 ist so bemessen und vorgespannt, daß das Drosselventil 126 bei einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet und die Dämpfungswirkung auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Beim Schließhub der Ventilnadel 26 ist das Drosselventil 126 geschlossen ; die Kappe 120 weicht auch wie nach den Ausführungen in den Figuren 1 bis 4 vorübergehend nach oben aus, so daß der Schließhub der Ventilnadel 26 durch das Herausdringen des Kraftstoffs aus dem Dämpfungsraum 60 nicht oder nicht wesentlich behindert wird.
  • Die Einspritzdüse nach Fig. 7 arbeitet wie jene nach Fig. 6, jedoch ist hier ein Drosselventil 132 vorgesehen, dessen als Schraubenfeder ausgebildete Schließfeder 134 im inneren der Kappe 120 angeordnet ist. Die Kappe 120 ist mit in der Zeichnung nicht sichtbaren Wanddurchbrüchen versehen, durch welche die Hauptströmung des Kraftstoffs hindurchgeht. Das Drosselventil 132 hat ein Schließglied 136, welches eine verhältnismäßig kleine Bohrung 138 im Boden der Kappe 120 verschließt, so daß die Schließfeder 134 sehr klein sein und in einer Sackbohrung im Ansatz 46 untergebracht werden kann.

Claims (11)

1. Kraftstoff-Einspritzduse für Brennkraftmaschinen, mit einer von einer Schließfeder belasteten und in Strömungsrichtung des Kraftstoffs öffnenden Ventilnadel, die mit einem Kolben (46, 76) verbunden ist, der einen mit Kraftstoff gefüllten Dämpfungsraum (60) begrenzt, welcher beim Öffnungshub der Ventilnadel nur über einen Drosselkanal mit dem Hauptströmungsweg des Kraftstoff verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsraum (60) in einer auf den Kolben (46, 76) aufgesteckten Kappe (48, 64, 66, 80, 90, 120) gebildet ist, die spätestens nach einem Vorhub (h1) des Kolbens (46, 76) zur Seite der Spritzöffnung hin am Gehäuse abgestützt ist und die einen nach der anderen Seite hin gegen die Kraft einer Rückführfeder (56,68.82, 100. 122) auslenkbaren Wandabschnitt (50, 66, 81) hat.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (48, 80, 90, 120) als Ganzes durch die Rückführfeder (56, 82, 100, 122) zum Stirnende des Kolbens (46, 76) hin gedrückt ist und der auslenkbare Wandabschnitt durch den Boden (50, 81) der Kappe gebildet ist.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen Federkraft auslenkbare Wandabschnitt (66) der Kappe (64, 66) einen Ventilkörper bildet, der gegenüber einem die Ventilöffnung aufweisenden starren Wandabschnitt (64) den Dämpfungsraum (60) öffnend nach außen verschiebbar ist.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (66) durch den gesamten Boden der Kappe (64, 66) gebildet ist, der von einem ringförmigen Mantelteil (64) der Kappe gegen Federkraft abhebbar ist.
5. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (48, 64, 66, 80) im Mantelteil (52, 64) mindestens einen Radialschlitz (58, 72, 86) vorgegebener Tiefe hat.
6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (90) zur Seite der Spritzöffnung hin über eine vorgespannte Stützfeder (94) am Gehäuse abgestützt ist.
7. Einspritzdüse nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführfeder (100) für die Kappe (90) an einem zwischen zwei gehäusefesten Anschlägen (98, 18) verschiebbar gelagerten Käfig (96) angreift, in welchem die Kappe (90) und die vorgespannte Stützfeder (94) gefangen sind.
8. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (120) ein zum Dämpfungsraum (60) hin öffnendes, durch die Differenz der Kraftstoffdrücke außerhalb und innerhalb des Dämpfungsraumes (60) gesteuertes Drosselventil (126, 132) enthält.
9. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (48) mit einem Flansch (54) versehen ist, an welchem die als Schraubenfeder ausgebildete Rückführfeder (56) angreift.
10. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (46) einstückig mit der Ventilnadel (26) verbunden bzw. durch die Ventilnadel (26) selbst gebildet ist.
11. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (76) einstückig mit einem Stützglied (78) für die Schließfeder (28) der Ventilnadel (26) verbunden ist.
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