DE1576570A1 - Einspritzduese - Google Patents

Description

betreffend Einspritzdüse.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Einspritzdüsen, wie sie benutzt werden, um Kraftstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine einzuspritzen, und sie betrifft insbesondere eine sich nach außen öffnende Düse, bei der das Tentilorgan in seiner Torgespannten geschlossenen Stellung durch eine eine gleichmäßige Beanspruchung bewirkende Jeder festgehalten wird_f die einen geraden Draht oder ein ähnliches unter'Spannung stehendes Bauteil umfaßt, so daß das Öffnen des fentils dadurch bewirkt wird, daß der Draht innerhalb seiner Elastizitätsgrenze beansprucht bzw. gedehnt wird.

Allgemeine Angaben über Düsen finden sich in Kapitel 9 des Werks "luel Injection and Controls for Internal Combustion Engines" (1962), wo die Verfasser Paul G-. Burman und JFrank DeLuca verschiedene Bauarten von Düsen' behandeln, z.B, offene Düsen, geschlossene Düsen, sich nach innen Öffnende Düsen sowie geschlossene, sich nach außen öffnende Düsen, wobei ferner auf verschiedene Einzelheiten und konstruktive Abwandlungen eingegangen wird.

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ORIGINAL

Zwar erfüllen dieoe bekannten Düsenkonstruktionen ohne Zweifel ihren Zweck, doch, besteht das Bedürfnis, diese bekannten Konstruktionen zu verbessern, Beispielsweise umfassen die meisten oder sogar alle derartigen bekannten Düsen ein Ventilorgan., das durch eine Schraubenfeder vorgespannt wird, bei welcher die Beanspruchung oder Spannung über die Querschnittsflache des Federmaterials offensichtlich bei einem beliebigen bestimmten Wert von F nicht gleichmäßig ist, so daß die bekannte Gleichung S = F/A nicht gilt. Im Hinblick hierauf wird das Volumen des Federmaterials nicht in einem maximalen Ausmaß ausgenutzt, so daß sich eine größere bewegliche Masse ergibt und sich z.B. am Ventilsitz und Ventilanschlag erhöhte Beanspruchungen einstellen. Natürlich muß eine. Schraubenfeder einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser des Drahtes, aus dem die Feder besteht; infolgedessen muß man einen größeren Durchmesser für das Düsenaggregat vorsehen, und für den Motorenkonstrukteur ergeben sich entsprechende Beschränkungen bezüglich der Gestaltung verschiedener den Düsen benachbarter Motorenteile, z«B» der Einlaß- und Auslaßventile usw. Ferner umfassen diese bekannten Einspritzdüsen bewegliche Teile, die zur Verhinderung von Undichtigkeiten und zur Ausschaltung der Verwendung innenliegender Ablaufleitungen mit genau geläppten Paßflächen versehen sein müssen; hieraus ergibt sich ^ine erhebliche Steigerung der Herstellungs- und Wartungskosten,, und während des Betriebs tritt eine erhöhte Beibung auf.

_ Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein zweckmäßigeres und mit geringeren Kosten herstellbares Ein- spritzdüaenaggregat zu schaffen.

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BAD ORIGINAL

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Weiterhin sieht die Erfindung ein Düsenaggregat vor, das im Vergleich zu bekannten Konstruktionen durch eine sehr kurze Hublänge und eine geringe bewegliche Masse gekennzeichnet ist, so daß sich die Zeit verkürzt, die das Ventilorgan benötigt, um sich aus seiner geschlossenen Stellung in seine vollständig geöffnete Stellung in Anlage an dem abdichtenden Tellerventil zu bewegen, durch das Undichtigkeiten am Umfang des Ventils verhindert werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Düsenaggregate, bei dem die Undichtigkeiten am Umfang des sich öffnenden Ventile in Richtung auf den Verbrennungsraum dadurch verringert werden, daß sich der etwa ent- -weichende Kraftstoff längs einer gewundenen Bahn bewegen muß.

Ferner sieht die Erfindung ein DUienaggregat vor, das sich weitgehend aus im Handel erhältlichen Bauteilen zusammensetzen läßt, so daß nur ein minimaler Aufwand für eine kostepielige maschinelle Bearbeitung erforderlich ist, da nur eine ■ehr geringe Zahl von genau zueinander passenden Flächen vorhanden ist.

Weiterhin sieht die Erfindung ein Düsenaggregat vor, bei dem keine geläppten Kolben verwendet werden, so daß sich die Herstellungskosten erheblioh verringern*

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaf-. fung eines Düsenaggregats, bei dem einfache neuartige Mittel vorgesehen sind, um die verschiedenen Bauteile in der richtigen Lage zu halten, so daß eine Düse mit einer unsymmetrischen öffnung zur Verfügung steht.

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ferner sieht die Erfindung ein Düsenaggregat vor, bei dem der Düsenhalter nicht nach Art eines Druckbehälters beansprucht wird, sondern nur eine ausreichende Gewind'evorspannung aufzuweisen braucht, um ein Abheben des Düsenhalters zu. verhindern, so daß es möglich ist, den Düsenhalter aus einem leichteren und weniger festen Material herzustellen, das sich leichter maschinell bearbeiten läßt, z.B. aus Aluminium.

Weiterhin sieht die Erfindung ein Düsenaggregat vor, bei dem sich der Ventilöffnungsdruok und die Hublänge leicht und unabhängig einstellen lassen, wobei der Ventilöffnungsdruck eingestellt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, die Düse aus dem Motor auszubauen, . ■

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Düsenaggregats mit einem hohen Wert des Verhältnisaes zwischen der Einspritzöffnung und dem Leckquerschnitt, so daß Gewähr dafür besteht, daß die Einspritzöffnung die vorherrschend wirksame Öffnung bzw. den vorherrschend wirkenden ■Strömungsweg bildet, wobei eine vollständige oder weitgehende Einschränkung des Effekts eines zylindrischen oder konischen öprühstrahls erzielt wird, der möglicherweise auftreten könnte.

Ferner sieht die Erfindung ein Düsenaggregat vor, bei dem der begrenzte Leckweg/ am Umfang des Ventilorgans zu dem abdichtenden Tellerventil eine Dämpfung der Ventilbewegung . durch eine "Quetschwirkung" ("dquish" oder "squeeze") bewirkt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Sohaf- ^! fung eines Düsenaggregats, bei dem der im Motörzylinder herr-

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sohende Druck auf eine relativ große Ventilfläche wirkt, um eine Verringerung oder Ausschaltung dea Zurückprallens des sich schließenden Ventils zu erzielen und das Ventil fest geschlossen zu halten, so daß Undichtigkeiten am Sitz vermieden werden; mit anderen Worten, das Düsenaggregat ist durch eine große nicht abgeglichene Fläche gekennzeichnet, die dem Verbrennungsraum zugewandt ist, so daß die Gefahr einer "Nacheinspritzung" verringert und eine scharfe Abgrenzung des Einspritzvorgangs erzielt wird.

Ferner sieht die Erfindung ein Düsenaggregat vor, bei dem der Strömungswirkungsgrad vor der Einspritzöffnung durch das Vorhandensein eines geraden Strömungswegs verbessert wird, so daß sich ein besserer G-esaiatwirkungsgrad des Düsenaggregats ergibt.

Weiterhin sieht die Erfindung ein Düsenaggregat der genannten Art vor, bei dem der eingespritzte Kraftstoff eine bessere Kühlung der Düsenteile bewirkt, so dald es nicht erforderlich ist, besondere Maßnahmen zum Kühlen der Düse zu treffen, und daß die auf eine unzureichende Kühlung zurückzuführenden Schwierigkeiten vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren A usführungsbeispielen näher erläucert.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Düsenaggregat in der Draufsicht.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der linie 2-2^ in Fig. 1.

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-7.-Fig. 5 let ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2,,

Fig. 4 und 5 zeigen eohematiaoh das in einen Motor eingebaute Düsenaggregat nach Fig. 2.

Fig. 6 ist eine einem Teil von Fig. 2 entsprechende Teildareteilung, die eine abgeänderte AusfUhrungsform der Erfindung zeigt.

In Fig. 1, die im wesentlichen in natürlicher Größe gezeichnet ist, erkennt man ein erfindungegemäßee DUsenaggregat 10 in der Draufsicht, während Fig. 2 das DUeenaggregat in einem vergrößerten Längsschnitt zeigt. Sas DUsenaggregat 10 umfaßt einen sogenannten Düsenhalter 12 mit einer Bohrung 14 von größe- i rem Durohmeteer und einer gleichachsig damit angeordneten Bon- . ?'.ing 16, wobei der obere Seil 18 der größere*. * hrung mit Innen- ' gewinde versehen ist. Ferner weist der Düsenhalter 12 zwei sich "sch entgegengesetzten Richtungen erstreckende Ansätze 20 ι mit öffnungen 22 auf| die öffnungen 22 dienen zum Aufnehmen ι von Schrauben 24% mittels deren der Halter 12 zusammen mit ^! 4tr Düat 10 an einem Motor 26 befestigt werden kann. Abgesehen ·.

* ■ ί

von den Ansätzen 20_v und anderen kleineren Einzelheiten, hat di· Düsenkonstruktion 10 «ine im we«entlichtη eylindrisohe Form, bo daß der In Fig« 2 gezeigte Längsschnitt im wesentlichen ein vollständiges Bild der Konstruktion gibt.

Der Düsenhalter 12 kann somit die D üsenbaugruppe 28 aufnehmen, die ein äußeres Bohr 30 umfaßt, in das ein inneres i£to'hr 32 eingebaut ist; die beiden Bohre können aus handelsüblichem Stahlrohrmaterial bestehen, wobei das äußere Bohr 30 - einen Außendurchmesser von z.B. etwa 9i5 mm hat.

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Wenn das äußere Bohr 30 aus einem handelsüblichen Eohrmaterial hergestellt wird, wird es mit einem nach außen ragenden Plansch 34 versehen, bei dem es sich um einen mit dem Bohr durch Hartlöten verbundenen Bing handeln kann. Die Bohrung 36 des Bohrs 30 kann durch maschinelle Bearbeitung etwas erweitert werden, so daß am unteren Ende dee Bohrs ein Abschnitt 38 von kleinerem Innendurchmesser verbleibt, und das untere freie Ende dieses Abschnitts kann auf beliebige geeignete Weise mit einer nach innen ragenden Bingsehulter 40 und einer kurzen öffnung 42 von kleinerem Durchmesser versehen werden, die einem noch zu erläuternden Zweck dient.

Das innere Fohr 52 ist ebenfalls am oberen Ende mit einäm nach außen ragenden Flansch 44 versehen, der im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser hat wie der Flansch 34 des äußeren Bohrs 30; der Flansch 44 ist an seiner oberen Stirnfläche mit einer Bingnut zum Aufnehmen eines Dichtungsrings 46 versehen, und er weist an seinem freien Ende eine konkave bzw. einen Teil einer Kugelfläche bildende Fläche 46 auf. Das untere Ende des inneren Bohrs 32 ist so bearbeitet, daß es einen konischen oder anders geformten Ventilsitz 50 bildet; außerdem ist am unteren Ende des inneren Bohrs ein Schlitz 52 vorgesehen, der sich in diametraler Bichtung erstreckt und einem noch zu erläuternden Zweck dient. Natürlich kann man alternativ sowohl das innere als auch das äußere Bohr durch eine maschinelle Bearbeitung aus Stangenmaterial herstellen.

Eines der Hauptmerkmale der erfindungsgemäßen Düse 10 wird durch einen aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material

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bestehenden Draht 54 gebildet, der sich inaxialer Richtung Tiiit einem zylindrischen Spielraum 56 durch die Bohrung des inneren Rohres 32 erstreckt und an seinem unteren Ende mit einem Ventilorgan versehen ist, das eine konische Fläche 60 aufweist, die mit dem Sitz 50 zusammenarbeitet; ferner umfaßt das Ventilorgan einen Ring- oder Bundabschnitt 62, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß er mit einer relativ engen Passang mit der Innenfläche des äußeren Rohrs 30 zusammenarbeitet; weiterhin ist ein zylindrischer freier Endabschnitt 64 vorgesehen, der in der engeren Öffnung 42 am freien Ende des äußeren Rohres 30 verschiebbar ist. Es sei bemerkt, daß ein Teil des Bundes oder Rings 62 auf entgegengesetzten Seiten

bei 66. abgeflacht ist und gemäß Fig. 2 und 3 von einem Schlitz 52 am freien Ende des inneren Rohres 32 aufgenommen wird. '

Das obere Ende des Drahtes 54 trägt einen verdickten, mit Gewinde versehenen Abschnitt 68, der auf entgegengesetzten Seiten oder an seinem Ende 70 abgeflacht ist; der Sewindeabschnitt wird von einem mit Innengewinde versehenen zylindrischen Verankerungsteil 72 aufgenommen, das einen Flansch 74 trägt, der eine konvexe, einen Teil einer Kugelfläche bildende Stirnfläche besitzt, welche mit der oberen konkaven Stirnfläche des inneren Rohrs 32 zusammenarbeitet, und das eine oder mehrere darin ausgebildete Öffnungen 76 aufweist, welche eine Strö'mung.sverbindung zu dem inneren Rohr 32 herstellen.

In den mit Innengewinde versehenen Kanal 18 des Düaenhalters 12 ist ein mit Außengewinde versehendes Kraftstoffleitungsanschlußstück 78 eingeschraubt, dessen inneres Ende

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sich an dem Flansch 44 des inneren Eohrs 52 abstützt, so daß der Dichtungsring 46 zusammengedrückt wird, um eine. Abdichtung zu bewirken. Gleichzeitig drückt das Anschlußstück 78 den Flansch 44 nach unten gegen eine Scheibe 80, die zwischen dem Flansch 44 des inneren Bohrs und dem Flansch 34 des äußeren fiohrs 30 angeordnet ist und einem noch zu erläuternden Zweck dient. Das Leitungsanschlußstück 78 weist natürlich eine Kammer 82 auf₉ äi© ^i t einem Spielraum das mit Gewinde versehene obere End© 68 des Drahtes !J4 und das mit Innengewinde versehene Verankermigsteil 72 aufnehmen kann. Ein Kanal 86 verbindet die Kammer'82 mit dem äußeren freien Ende des AnschlußStücks, so daß man gemäß Fig, 4 eine Kraftstoffleitung 86 in der üblichen leise mit dem Anschlußstück verbinden kann, Eine auf das Anschluß stück 78 aufgeschraubte Haltemutter 88, die gegen den Düsenhalter 12 festgezogen ist, sichert die Verbindung zwischen dem Anschlußstück und der Düse.

Als weitere konstruktive Einzelheit ist zu bemerken, daß ein Paßstift 90 in miteinander fluchtende Öffnungen d,es Düsenhalters 12, der Scheibe 80 und der Flansche 44 und 34 des inneren bzw. des äußeren Eohrs eingebaut ist, um die genannten Bauteils in einer bestimmten Lage gegenüber dem Motor 26 zn halten.

Kraftstoffkanäle 96, die zu der den Kraftstoffstrahl richtenden Düsenöffnung 98 führen, sind im unteren Ende des Ventilorgans in der Strömungsrichtung hinter dem eigentlichen Yenti! 60 ausgebildet. Bei der hier gezeigten unsymmetrischen Konstruktion der Düsenöffnung zum Sichten des KraftstoffStrahls

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dienen der Paß stift 90 und der Schlitz 52 im unteren Ende de.s inneren Solare $2 ₉ der den abgeflacht en Teil 66 des Bundes 62 aufnimmt, 4aeu, ä±@ wichtigsten Teile des Düsenaggregat β 10 in* einer-vorbes-ti&raten Läge- gegenüber dem Motor zu halten, um au gewährleisten, daß der Kraftstoff in der gewünschten-. Biohtungj, z.B. ia i©r in IPig. 5 gezeigten Weise, in den-Motorsjlinäer 1(00 ©ingespritzt wird« , ~ - - --■ ■■ ■

Ein Dichtungsring 92 ist zwischen dem inneren und dem äußeren Bohr nahe dem unteren Ende der Düse angeordnet, und ferner ist eine Dichtung 96 aus dem unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung Teflon erhältlichen Material oder einem anderen geeigneten Material auf der Außenseite des äußeren Bohre 30 angeordnet, um eine Abdichtung zw^:sehen dem Motor ■'und der Düse 10 £u bewirken.

Das Düsenaggregat 10 wird in der Weise zusammengebaut, daß μ das mit Gewinde versehene Ende 68 des Drahtes 54 vom geeohlitaten Ende des inneren Bohre 32 aus einführt, bis der

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abgeflachte Teil 66 des Bunde» 62 von dem Schlitz 52 aufge- j

nommen wird. Dann kann,man das mit einer Gewindebohrung ver- I

sehene Terankerunga'te^l 72 auf den ßewindeabschaitt 68 des j

Drahtes aufschrauben und auf vorbestimmte Weise festziehen, I

: so daß der Draht 54 auf eine vorbestimmte Weise gleichmäßig ; f.-- . - < ■ ■ ' - --- ■ - ^: -..-'- I

: gespannt wird, um das Ventilorgan 60 gegen seinen Sitz 50 vorzuspannen. Zu diesem Zweck erstreckt sich das Verankerungsteil 72 oberhalb des Düsenhalters 12. Diese iäauteilgruppe kann dann in das äußere Bohr 30 von dessen mit dem Flansch verseJaenen Ende aus eingebaut werden, wobei man eine Scheibe 80 von gee ig—

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neter Dicke zwischen den Flanschen 34 und 44 anordnet, um die Hublänge des Ventils zu bestimmen. Nunmehr kann man die Bauteilgruppe 28 in den Düsenhalter 12 von dem mit Gewinde versehenen Ende aus einführen, wobei sich der Paßstift 90 an Ort und Stelle befindet. Das Aggregat 10 wird dadurch fertiggestellt, daß man das Anschlußstück 78 in den Düsenhalter 12 einschraubt, wobei das erforderliche Drehmoment aufgebracht wird, und daß man die Sicherungsmutter 88 festzieht.

Um das Düsenaggregat in den Motor einzubauen, wird das untere Ende 28 der Düse durch die einen Spielraum bietende öffnung 102 des Motors geführt, woraufhin das Düsenaggregat mit Hilfe der Schrauben 24 befestigt wird. Schließlich wird die Kraftstoffleitung 86 mit Hilfe des Anschlußstücks angebracht.

Fig. 6 zeigt eine etwas einfachere abgeänderte Ausführungsform, bei der die Spannung auf den mit dem Ventil verbundenen Federdraht 54 nicht durch die in Fig. 2 gezeigten Gewindemittel aufgebracht wird, sondern mit Hilfe einer hufeisenförmigen oder ähnlich geformten Scheibe bzw. eines Abstandsstücks 104» das man zwischen dem abgeflachten Ende des Eohrs 32 und einer Anlagefläche 106 anordnen kann, die durch das verdickte freie Ende des Drahtes 54 gebildet wird. Man kann Abstandsstücke von gewählter variabler Dicke verwenden, um die Spannung des Drahtes zu variieren, und beliebige geeignete Mittel können am freien oberen Ende des Drahtes vorgesehen sein, damit der Draht erfaßt und gespannt werden kann, um das Einbauen des Abstandsstücks 104 zu ermöglichen. Im übrigen kann die Konstruk-

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-13- .
tion der Düse der Darstellung in Fig. 2 entsprechen.

Nächstehend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Düsenaggregats beschrieben. Die Kraftstoffleitung 86 wird natür- :' lieh an eine beliebige geeignete, hier nicht gezeigte Kraftstoff einspritzpumpe angeschlossen, die der Düse die richtige Kraftstoffmenge unter dem erforderlichen Druck während einer vorbestimmten Zeitspanne und in zeitlicher Abstimmung auf den Betrieb des Motorzylinders 100 zuführt. Die Düse 10 hat die Aufgabe, diesen Kraftstoff bei der hier gezeigten asymmetrischen Düse in der gewünschten fiiohtung in den Zylinder einzuspritzen, und zwar nur während einer genau bestimmten Zeitspanne, wobei im übrigen jedes Ausspritzen oder Entweichen von Kraftstoff verhindert werden muß.

Der Kraftstoff,dessen Druck ausreicht, um das Ventil dadurch von dem Sitz 50 abzuheben, daß der Draht 54 ausgedehnt wird, strömt durch den Kanal 86 und die Kammer 82 desAnschlußatücks 78 und dann durch den freien Baum zwischen.dem Draht

. und dem inneren Rohr 32. Der Dichtungsring 46 verhindert das Entweichen von Kraftstoff zwischen dem inneren Ende des Ansohlußstücks 78 und dem Flansch 44 des inneren Bohrs 32. Der Kraftstoff übt eine variierende Kraft aus, die bestrebt ist, das Ansahlußstuck 78 von dem Düsenhalter 12 abzuheben, doch wird diese Kraft durch die statische Kraft der Vorspannung der Gewindeverbindung, zwischen dem Anschlußstück 78 ¹¹³¹A dem Düsenhalter 12 überschritten. Somit werden das Anschlußstück 78 und der Düsenhalter 12 nicht denvariierenden hohen Kraftstoff drücken ausgesetzt, die Werte bis zu etwa 700 atü (1.0,000

. p.s.i.) erreichen können, sondern nur "der größeren statischen

VorSpannkraft zwischen den Gewindegängen. ^BädORiq}_NAL ■'''■ 0-0$ &

-H-

Bei der Abwandlung nach Pig. 6 strömt der Kraftstoff von der Kammer 82 aus zu de"m freien Baum 56 zwischen dem Draht und dem inneren Rohr über die öffnung 108 in dem hufeisenförmigen Abstandsstück 1Of.

Dann strömt der Kraftstoff längs des zweckmäßigen geraden und zylindrischen Strömungewegs, der den freien Baum 56 zwischen dem Draht 54 und dem inneren Bohr 32 umfaßt, zu dem Ventil 60, das durch den gespannten Draht normalerweise gesohloesen gehalten wird.

Wenn der auf die Fläche des Ventilorgans 60 wirkende Kraftstoffdruck die Kraft überschreitet, die durch den Draht und die Verdichtung im Verbrennungsraum aufgebracht wird und das Ventil geschlossen hält, öffnet sich das Ventil 60, und der Kraftstoff strömt an dem Ventilsitz 50 vorbei zu den Kanälen 96, um über die gerichtete Düsenöffnung 98 in den Zylinder 100 zu gelangen.

Wenn der Druck der Einspritzpumpe nachläßt, bewirken der gespannte Draht, der niemals über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht wird, und der im Zylinder 100 herrschende Druck, daß das Ventil 60 geschlossen wird, bis die Einspritzpumpe ein weiteres Arbeitsspiel ausführt.

Es wurde schon erwähnt, daß die anfängxioiie Vorspannung des Ventils 60 entweder durch die Dicke des Abstandsstücics 104 nach Pig. 6 oder durch die Zahl der Umdrehungen des Verankerungsteils 72 nach Pig. 2 bestimmt wird. Dies kann leicht innerhalb annehmbarer Grenzen bewirkt werden, da die Düsenkonstruktion

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derart ist, daß der Druck im Verbrennungsraum des Motors, der innerhalb weiterer Grenzen variiert, augenblicklich auf den Bund 62 und den Abschnitt 64 wirkt und bestrebt ist, das Ventil zu schließen.

Bei jeder bestimmten DUsenkonstruktion bestimmt die Dicke der Scheibe 80 die Hublänge des Ventils 60. Wenn die erforderliche Dicke der Scheibe beim Zusammenbau ermittelt werden soll, zieht man den Draht 54 straff, so daß das Ventilorgan 60 an dem Sitz 50 anliegt} dann drückt man die den Draht und das innere Bohr umfassende Baugruppe nach unten durch das äußere Eohr 50, bis die Unterseite des Bundes 62 an der Schulter 40 anliegt. Bei diesem Montagezustand, wobei die Scheibe 80 noch nicht eingebaut ist, wird das Ventil 60 zwischen dem Sitz 50 und der Schulter 40 festgelegt, so daß keine Hubstrecke vorhanden ist. Nunmehr mißt nan den Abstand zwischen den Flanschen 34 und 44, und man baut eine Scheibe 80 ein, deren Dicke diese Abmessung um die gewünschte Ventilhubstrecke überschreitet; beispielsweise verwendet man eine Scheibe mit einer Dicke von etwa 0,125 mm, so daß man eine Hublänge von etwa 0,125 mm erhält. Die gewählte Hubstrecke muß derart sein, daß der abgeflachte Teil 66 des Bundes 62 niemals aus dem Schlitz 52 im unteren Ende des inneren Rohrs 32 austreten kann.

Die Schulter 40 am unteren Ende des äußeren Bohrs 30 bildet nicht nur einen zwangsläufig wirkenden Anschlag zum Begrenzen der Hubbewegung des Ventils, eondern sie erfüllt eine sogar noch wichtigere Aufgabe, denn sie vemindert, daß das Ventilorgan 60 in den Motorzylinder 100 gelangt, wenn der

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Draht 54 bricht. Für den Pall eines Drahtbruchs wirkt das Ventil 60 als ständig geöffnetes Ventil, und zwar mindestens während des Einspritzvorgangs, wobei der Verdichtungsdruck das Ventilorgan gegen seinen Sitz vorspannt; auf diese Weise ist ein weiterer, jedoch unwirtschaftlicherer Betrieb des betreffenden Zylinders eines mehrere Zylinder umfassenden Motors möglich.

Es sei bemerkt, daß das Ventil 60 relativ klein ist und daß der einzige auftretende Beibungswiderstand an der verhältnismäßig kleinen Berührungsfläche zwischen dem Bund 62 und dem äußeren Bohr 30 auftritt. Das Düsenaggregat umfaßt keine weiteren beweglichen Bauteile. Im Hinblick hierauf ist das Düsenaggregat 10 dadurch gekennzeichnet, daß es insgesamt nur eine kleine bewegliche Masse umfaßt, so daß sich die Stoßbeanspruchung des Ventilsitzes und des Anschlags verringert. Außerdem werden diese StoBbeanepruohungen weiter durch das relativ große Materialvolumen der Bohre verringert, deren Länge eich nach der Konstruktion des betreffenden Motors richtet. Xm Hinblick hierauf sollen die Bohre 50 und 32 so lan gemacht werden, wie es die Motorkonatruktion zuläßt.

Da nur eine kleine bewegte Masse vorhanden ist, öffnet und schließt sich das Ventil 60 sehr schnell, so daß der Kraftstoff strom scharf unterbrochen wird. Die Entstehung eines zylindrischen Sprühstrahls am Umfang des .bundes 62 wird weitgehend dadurch ausgeschaltet, daß sich der entweichende Kraftstoff an dem Bing 62 vorbei längs einer gewundenen Bahn bewegen muß, die ihre Bichtung zweimal um 9C° ändert; ferner ist zu

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berücksichtigen, daß der Bund 62 eng in das äußere Bohr 30 eingepaßt ist; außerdem wird der entweichende Kraftstoff sohneil duroh das Tellerventil zurückgehalten, das durch den mit .der Schulter 40 zusammenarbeitenden Bing 62 gebildet wird. Die gegebenenfalls entweichende minimale Kraftstoffmenge genügt nicht, um den Betrieb des Motors zu beeinflussen, doch bewirkt sie, daß die Bewegung des Ventils 60 durch das Zusammendrängen ("squish") des Kraftstoffs gedämpft wird.

Da bei dieser Düsenkonstruktion nicht die bei bekannten Anordnungen verwendeten innenliegenden verschieden großen Flächen verwendet werden, die vom Kraftstoffdruck beaufschlagt werden, sind keine inneren Leakwege vorhanden, so daß es nicht erforderlich ist, Bückleitungen oder Kanäle für den etwa entweichenden Kraftstoff vorzusehen.

Die Entstehung eines zylindrischen Sprühstrahle wird ferner durch das große Verhältnis zwischen dem Querschnitt der Düsenöffnung und dem Querschnitt des Leckweges vermieden, so daß Gewähr dafür besteht, daß als Strömungsweg der Einspritzkanal 98 vorherrschend zur Wirkung kommt. Wie schon erwähnt, ist dies darauf zurückzuführen, daß der einzige vorhandene Leckweg um den üund 62 herumführt, wobei dieser Leokweg einen relativ kleinen Querschnitt hat und durch die beschriebene Tellerventilanordnung augenblicklich verschlossen wird.

Bei der liier beschriebenen Düse kann der Außendurchmesser des äußeren Bohrs 30 in der Größenordnung von etwa 9,15 mm liegen, und natürlich kann dieser Außendurchmesser je nach dem KrafCu eoffbedarf des Motors sogar noch kleiner sein. Dieses

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Merkmal, das durch die Verwendung eines gleichmäßig beanspruchten Ventilvorspannungsdrahtes anstelle der bis jetzt gebräuchlichen Schraubenfeder ermöglicht wird, stellt einen wesentlichen Vorteil dar, denn der ■ !Durchmesser der Bohrung 102, die im Zylinderkopf des Motors vorgesehen werden muß, damit die Düse eingebaut werden kann, liegt in der Größenordnung von etwa 9,20 mm, wie es in Pig. 4 und. 5 dargestellt ist, wo die erfindungsgemäße Düse 10 mit Vollinien wiedergegeben ist, während eine einen größeren Burohmesser aufweisende Düse bekannter Art bei 110 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Es ist ersichtlich, daß der kleinere Baumbedarf der erfindungsgemäßen Düse dem Motorenkonstrukteur eine größere Freiheit bezüglich der Beme»iung und Anordnung des Einlaßventils 12, des Auslaßventils 114, der. zur Motorkühlung dienenden Hohlräume 116 usw. bietet.

Bis jetzt ist es üblich, die Einspritzdüsen zu kühlen, um gewisse Schwierigkeiten zu beseitigen, die sich bei hohen DÜeentemperaturen einstellen können. Die erfindungsgemäße Düse, bei der das innere Bohr 32 und das äußere Bohr 30 aus einem eine hohe Dauerfestigkeit aufweisenden legierten Stahl von mittlerem Kohlenstoffgehalt bestehen können, wobei die Bohre dünnwandig und duroh einen Abstand getrennt sind, zeigt das Bestreben, die Fortleitung von Wärme aus dem Motor zu der Düse einzuschränken, da ein kleiner Luftraum oder Abstand 118 zwischen dem inneren und dem äußeren Bohr vorhanden ist. Außerdem bewirkt die vergleichsweise große Kraftstoffmenge, die durch das relativ enge innere Bohr strömt, eine bemerkbare Abkühlung, wodurch sich die Wirkungsweise der Düse verbessert und sich deren Lebensdauer

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verlängert; außerdem ist es nicht erforderlich, irgendwelche. zusätzlichen Maßnahmen zu treffen, um eine Kühlung zu bewirken} solche Maßnahmen würden notwendigerweise zu einer Vergrößerung des Düsendurchmesserβ führen.

Es sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf die Verwendung eines gleichmäßig beanspruchten Drahtes 54 von rundem Querschnitt beschränkt, und daß es die Verwendung der erfindungsgemäßen gleichmäßig beanspruchten feder ermöglicht, eine ausreichende Querschnittsfläche vorzusehen, so daß sich ein Sicherheitsfaktor für den Fall ergibt, daß das Federmaterial Fehlstellen aufweist, die zu Spannungeanhäufungen Anlaß geben.

Ferner ist es möglich, eine Konstruktion mit konzentrisehen Bohren derart vorzusehen, daß das äußere Bohr das innere Rohr abstützt, so daß sich die Beanspruchung des inneren Rohrs in der tJmfangsriohtung verringert, wobei ein begrenzter Reibungswiderstand zwischen den Rohren im Bereich 38, wo die Rohre mit enger Passung zusammenarbeiten, eine zusätzliche Dämpfung der Schwingungen bewirkt, die am Ende des Ventilhubes auftreten, wenn das Ventilorgan Eur Anlage an seinem Sitz kommt.

Aus der vorstehenden .Beschreibung ist ersichtlich, daß eioh bei der erfindungsgemäßen Düse die eingangs genannten Vorteile ergeben, und daß die Erfindung so eingehend beschrieben wurde, dais jeder Fachmann in der Lage ist, die Erfindung an Hand der Beschreibung in die Praxis zu überführen. Im Rahmen der Erfindung könr.erx weitere Abänderungen vor gesehen werden} wenn z.B. im Gegensatz zu der gerichteten Düsenöffnung 98 eine symmetrische Düsenöfinung oder ein. zylindrischer Sprühstrahl

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vorgesehen werden soll, ist es nicht erforderlich, den Paßstift 90, den Schlitz 52 am unteren Ende des inneren fiohrs und die Anflächungen 66 vorzusehen.

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Claims (1)

1. PAIESIAHSPIÖCHE

   1. Einspritzdüse, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper (12) mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem den Einlaß mit dem Auslaß verbindenden Kanal, den Auslaß steuernde Ventilmittel (60) und ein gleichmäßig beanspruchtes Bauteil (54), durch das die Ventilmittel in ihrer geschlossenen Stellung gehalten werden.

   2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das gleichmäßig beanspruchte Bauteil (54) durch einen geraden Draht oder ein ähnlichea auf Zug beanspruchtes Bauteil gebildet wird, das an einem Ende verankert und am anderen Ende an den Ventilmitteln befestigt ist, wobei dieses Bauteil auf eine vorbeatimmte Beanspruchung vorgespannt ist, wobei die Vorspannung genügend weit unter der Elastieitätsgrenze des Bauteils liegt, so daß die Ventilmittel dadurch geöffnet werden können, daß das Bauteil innerhalb seiner Elastizitätsgrenze auf Zug beansprucht wird,

   3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich das erwähnte Bauteil oder Zug- : glied mit einem Spielraum durch den erwähnten Verbindungakanal * (56) erstreckt, wobei der Verbindungskanal einen Strömungsweg für das einzuspritzende KLud bildet.

   4. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Düsenkörper an seinem dem Ventil

   benachbarten Ende einen Abschnitt von kleinerem Durchmesser BADORiGINAL 009810/10 12

   aufweist, und daß nahe dem anderen Ende des Düsenkörpers Mittel zum Befestigen des !Düsenkörpers an einer Unterstützung vorgesehen sind.

   5. Einspritzdüse nach, Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Verbindungskanal, durch den sich das Zugglied erstreckt, eine größere Querschnittsfläche hat als das Zugglied, und daß an einem Ende des Verbindungskanals ein Ventilsitz (50) vorgesehen ist, mit dem das Ventilorgan (60) zusammenarbeitet.

   6. Einspritzdüse nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Verbindungskanal auf der ron dem Ventilsitz abgewandten Seite des Ventilorgans Anschlagmittel (40) aufweist, durch die die Hubbewegung des Ventils begrenzt wird, und die verhindern, daß eich das Ventilorgan von der linspritadüe· trennt» wenn das Zugglied beschädigt wird bzw. bricht.

   7· Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch g e .k e η η aeichnet , daß der den kleineren Durchmesser aufweisende Abschnitt ein erstes rohrformiges Bauteil (32) umfaßt, in einem zweiten rohrförmigen Bauteil (30) angeordnet ist,

   welch letzteres sich über die Yentilmittel hinaus erstreckt, wobei da« eöete rohrförmig* Bauteil mit dem Ventilsitz (50) und da» zweite rohrföraige Bauteil mit den Anschlagmittel (40) versehen let·

   8. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η - *J2 zeichnet , daß das Ventil eine Eludaustrittsöffnung (98)

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   aufweißt, und daß das Ventilorgan und die Anschlagmittel zueinander passende Flächen besitzen, die eine zwangsläufige Abdichtung gegenüber dem Entweichen eines Fludes längs des Ventilorgans bewirken, wenn das Ventilorgan vollständig geöffnet ist und an den Anschlagmitteln anliegt.

   9. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel vorgesehen sind, um die anfängliche Vorspannung des Zuggliedes einzustellen.

   10. Einspritzdüse nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Einstellmittel an dem verankerten Snde des Drahtes vorgesehene Gewindemittel umfassen.

   11. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel vorgesehen sind, um die Hub-Btrecke dee Ventilorgane variabel einzustellen.

   12. Einspritzdüse nach Anspruch 6» dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil mit Mitteln versehen ist, um das Ventil während des Sinsprit«Vorgangs für den fall geöffnet sm halten, daß das Zugglied versagt bzw. gebrochen ist.

   13. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η siiohnet , daß das Ventilorgan so geformt ist, daß auf seiner von den Ventilsitz abgewandten Seite eine Fläche vorhanden i3t, die erheblich größer ist als die Fläche des Ventilsitzes, wenn das Ventil geschlossen wird, wobei diese größere Fläche augenblicklich dem umgebungsdruck, z.B. dem im Zylinder eines Motors herrschenden Druck, ausgesetzt ist, so daß der Umgebungsdruck eine zusätzlisn zur Kraft des Zug-

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   gliedes wirksam werdende Kraft erzeugt, um das Ventil schnell zu schließen und es geschlossen zu halten.

   H. Einspritzdüse nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der einzige um das Ventil herumführende Leckweg mehrere fiichtungsänderungen umfaßt, und daß eine relativ enge Passung zwischen dem Ventilorgan und der Ventilkammer vorgesehen ist, um die Leckverluste zu verringern.

   15. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilorgan mit einer asymmetrischen Austrittsöffnung (96) versehen ist, und daß Mittel (90) vorgesehen sind, um die Austrittsöffnung in einer vorbestimmten Lage gegenüber dem Düsenkörper zu halten.

   16· Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel vorgesehen sind, um den Ventilöffnungsdruck und die Hublange dee Ventile unabhängig einzustellen» wobei der Ventilöffnungsdruck eingestellt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, die Einspritzdüse aus dem zugehörigen Motor auszubauen.

   17· Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine relativ kleine Fläche vorgesehen ist, die mit enger Passung mit einer anderen Fläche zusammenarbeitet, so daß sich ein großer Wert des Verhältnisses zwischen dem Querschnitt der Austrittsöffnung und dem Querschnitt des Leckweges ergibt, damit die Austrittsöffnung auf vorherrschende Weise als Strömungsweg zur Wirkung kommt.

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   18. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei dem durch die Düse verlaufenden Strömungsweg über den größten Teil seiner Länge um einen geraden rohrförmigen Strömungsweg handelt, der von Biohtungsänderungen oder Hindernissen frei ist, und daß das Ventilorgan einen Bund (62) und einen zylindrischen Abschnitt (64) aufweist, die beid$ in der Strömungsriohtung· hinter dem Ventilsitz (50) angeordnet sind, so daß sofort beim Beginn des Öffnens des Ventils durch den Fluddruck dieser Fluddruok eine Ventilfläche beaufschlagt, die erheblich größer iBt, als wenn das Ventilorgan seine Schließstellung in Anlage an -dem Ventilsitz einnimmt,

   19. Einspritzdüse naoh Anspruch 2, dadurch g e k e η a - I zeichnet, daß der Düsenkörper einen Ventilhalter umfaßt, der einen durchgehenden Kanal aufweist, welcher zurei Abschnitte von unterschiedlichem Durchmesser umfaßt, so daß eine Schulter vorhanden ist, wobei das äußere Ende des den größeren Durohmesser aufweisenden Teile des Kanals mit Innengewinde (18) versehen ist, ferner ein in den Ventilhalter Über \ den mit Gewinde versehenen weiteren Kanalabschnitt eingeführtes Teilaggregat, wobei dieses Teilaggregat ein erstes äußer·» * rohrförmiges Bauteil (30) umfaßt, dessen Außendurohmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des engeren Teiler des Kanals 'des Düsenhalters ist, wobei das'erste rohrförmigelßauteil an einem Ende einen flansch (34) trägt, dessen Außenduronmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des weiteren JeiX· des Kanals des Düsenhalters ist, wobei sich der ilansoh an der erwähnten Schulter abstützt, sowie ein zweites inneres rohr-

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   förmiges Bauteil (32), das konzentrisch mit dem ersten, äußeren rohrförmigen Bauteil in· diesem angeordnet ist, wobei zwischen den beiden rohrförmigen Bauteilen ein Spielraum vorhanden ist, wobei das zweite rohrförmige Bauteil einen Plansch (44) trägt, der dem Flansch des ersten rohrförmigen Bauteils ähnelt, eine zwischen den beiden flanschen angeordnete Scheibe (80), wobei die obere Stirnfläche des flansches an dem zweiten rohrförmigen Bauteil eine kreisrunde Nut aufweist, in der ein Dichtungsring (46) angeordnet ist, wobei sich dieses Teilaggregat durch den den kleineren Durchmesser aufweisenden Teil des erwähnten Kanals und über den Düsenhalter hinaus erstreckt, wobei das innere rohrförmige Bauteil an seinem von dem den Jlansoh tragenden Ende abgewandten Ende mit einem Ventilsitz (50) versehen ist, wobei sich das äußere rohrförmige Bauteil über den Ventilsitz hinaus erstreckt und mit einer Ventilanlageschulter (40) versehen ist, wobei da« Ventilorgan in dem äußeren rohrförmigen Bauteil zwisohen dem Ventilsitz und der Anlageechulter verschiebbar ist, ein Anschlußstück (78),das so in den Ventilhalter eingeschraubt ist, daß ein Ende des AnschlußettioJcß den in den flansch des inneren rohrförmigen Bauteile eingebauten Dichtungsring zusammendrückt, wobei sich das erwähnte Zugglied (54) von dem Ventilorgan aus durch das innere rohrförmige Bauteil und über dessen flansch hinaus erstreckt, und daß eiöh; selbsttätig zentrierende Gewindemittel vorgesehen sind; um das! von dem Ventilorgan abgewandte Ende des Zuggliedes zu verankern und es auf variable Weise vorzuspannen, wobei das Anschlußstück einen durchgehenden Kanal (82) aufweist, der die Gewindemittel mit einem Spielraum aufniiamt, wobei in den G-ewinde-

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   mitteln vorgesehene öffnungen (76) den Kanal des Anschluß-Stücks mit dem inneren rohrförmigen Bauteil verbinden, wobei eine Dichtung (92) zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Bauteil angeordnet ist, und wobei auf der Außenseite des äußeren rohrförmigen Bauteils eine Dichtung (96) angeordnet ist.

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