DE3425816A1

DE3425816A1 - Kraftstoffeinspritzduese

Info

Publication number: DE3425816A1
Application number: DE19843425816
Authority: DE
Inventors: David John Sudbury Suffolk Gaskell
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1983-07-16
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1985-01-24
Also published as: IT8421690A0; ES8505451A1; FR2549152A1; US4552310A; JPS6036775A; IT8421690A1; GB8319284D0; FR2549152B1; ES534219A0; IT1176373B

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffe!nspritzdüse mit einer Einsetzöffnung und einem Düsengehäuse, in welchem eine abgestufte Bohrung mit ihrem Absatz einen Ventilsitz bildet, während in der Bohrrung ein Ventil teil verschieb! ich ist, dessen eines Ende für den Eingriff mit dem Ventilsitz gestaltet ist, und das elastisch im Eingriff mit dem Ventil teil gehalten ist, wobei das Düsengehäuse mit einem Kraftstoffeini aß ausgeführt ist, und das Ventil teil eine Fläche aufweist, bei deren Beaufschlagung mittels unter Druck stehendem, über den Kraftstoffeini aß zugeführtem Kraftstoff das Ventil teil von seinem Sitz abgehoben wird und Kraftstoff durch einen Auslaß strömen läßt.

Betriebsmäßig ist eine derartige Kraftstoffe!nspritzdüse mit dem vorgenannten Kraftstoffeini aß oder mit dem Ausgang einer Einspritzpumpe verbunden, die unter hohem Druck stehenden Kraftstoff fördert. Für die meisten Maschinen ist es zweckmäßig, daß die Kraftstofförderung zur Maschine anfänglich niedrig ist, um einen schnellen Druckanstieg in der Verbrennungskammer zu minimieren. Die meisten Einspritzpumpen haben jedoch einen zu starken Druckanstieg im Verlauf der Kraftstofförderung, als dessen Folge in der Praxis das Ventil teil vom Ventilsitz schnell abhebt und damit der zugehörigen Verbrennungskammer den Kraftstoff mit hoher Förderleistung zuteilt. Auch dann, wenn das Ventil teil der Kraftstoffdüse mit Einrichtungen versehen ist, welche eine Einstellung der wirksamen Größe des Auslasses ermöglichen, um im gewissen Umfang eine Steuerung der anfänglichen Kraftstofförderung herbeizuführen, steht der Auswirkung dieser Maßnahme im wesentlichen entgegen, daß sich das Ventil teil zu schnell öffnet.

Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffe!nspritzdüse der einleitend beschriebenen Art in einfacher und zweckmäßiger Ausführungsform weiterzuentwiekeln, wobei die vorerwähnten Nachteile vermieden werden sollen.

Erfindungsgemäß sieht die in Rede stehende Kraftstoffdüse demgemäß vor,

daß der Kraftstoff am Einlaß über einen ersten und einen zweiten Strömungsweg zur Fläche des Ventil teils und zum Auslaß gelangt, indem der erste Strömungsweg eine Drossel aufweist, deren Drosselungsgrad mit dem Abheben des Ventil teils von seinem·Ventilsitz ansteigt, und indem der zweite Strömungsweg beim Eingriff des Ventil teils mit dem Ventilsitz geschlossen beim Abheben des Ventil teils vom Ventilsitz um ein vorgegebenes Maß derart geöffnet ist, daß sich bei weiterem Abheben des Ventil teils von seinem Ventilsitz eine zunehmende Drosselung des Strömungsweges des Kraftstoffes ergibt.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigt::

Figur 1 eine Querschnittsdarstellung einer bekannten Kraftstoffeinspritzdüse, während

Figur 2 die erfindungsgemäße Weiterentwicklung der Düse wiedergibt.

Gemäß Figur 1 ist die Kraftstoffennspritzdüse mit einem Düsengehäuse 10 ausgeführt, welches einen verjüngten, abgestuften Abschnitt derart aufweist, daß es sich in den Verbrennungsraum der zugehörigen Maschine einsetzen läßt. In der Praxis ist das Düsengehäuse in einem Stützteil oder in einem Halter mittels einer Hutmutter gesichert. Innerhalb des Düsengehäuses befindet sich eine Bohrung 11, die vom stärkeren Durchmesser des Düsengehäuses zum verjüngten Abschnitt desselben verläuft. Am abgesetzten Teil der Bohrung ist ein Ventilsitz 12 um die öffnung eines Auslasses 13 herum ausgebildet, während die Bohrung zwi-

_on sehen ihren Endabschnitten eine Erweiterung 14 aufweist, die mit dem zweckmäßig am erwähnten Halter vorhandenen Kraftstoffeini aß Über einen Eintrittskanal 15 kommuniziert. Der Eintrittskanal 15 ist an den Ausgang der Kraftstoffeinspritzpumpe 16 angeschlossen.

Innerhalb der Bohrung befindet sich ein Ventilteil 17, welche auf seiner dem Ventilsitz zugekehrten Seite für ein Zusammenwirken mit letz-

Weiterhin weist das Ventilteil eine Verlängerung 18 auf, die sich mit Spiel durch die öffnung des Auslasses 13 erstreckt. Der Abschnitt des Ventil teils, der zwischen der Erweiterung und dem Absatz der Bohrung liegt, ist im Durchmesser geringer, um einen Ringspalt 19 zu bilden, der mit der Erweiterung 14 und hierüber mit dem Einlaßkanal 15 kommuniziert. An seinem dem Ventilsitz gegenüberliegenden Ende besitzt das Ventil teil einen Ansatz 20, der einen Federanschlag 21 trägt, an welchem die Schraubendruckfeder 22 angreift. Die Feder ist innerhalb einer belüfteten Kammer im genannten Halter angeordnet.

Während des Betriebes gelangt unter Druck stehender Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzpumpe 16 in die Erweiterung 14, wo er auf die differentiale Fläche des Ventilteils einwirkt, um somit eine Kraft zu erzeugen, welche das Ventilteil gegen die Wirkung der Feder 22 beaufschlagt.

!5 Wenn die von der Feder ausgeübte Kraft überwunden wird, wird das Ventil teil von seinem Sitz abgehoben, um Kraftstoff durch den ringförmigen Spalt zwischen der Verlängerung 18 und der Wandung der 'Öffnung des Auslasses 13 strömen zu lassen. Die Verlängerung ist derart profiliert, da3 sich eine Steuerung des Kraftstoff!usses durch die öffnung ergibt,

2Q und sie läßt sich weiterhin so gestalten, daß die Form des Kraftstoffsprühstrahls und/oder die Geschwindigkeit des Kraftstoffes durch die öffnung verändert werden.

Die Pumpe 16 kann beliebiger Art sein und insbesondere mit einem hin-2g und hergehenden Plunger ausgeführt sein, wobei dann jede Kraftstoffeinspritzdüse an eine getrennte Pumpe angeschlossen ist. Die Pumpe kann aber auch eine Drehverteilerpumpe sein, bei welcher ein oder mehrere Plunger mit einem Drehverteiler zusammenwirken, um ihrerseits Kraftstoff zu den Düsen zu fördern. Die Geschwindigkeit der Kraftstoffördeg₀ rung und insbesondere die Geschwindigkeit des Druckanstieges während des Verlaufs der Kraftstofförderung kann vor allem bei einer Verteilerpumpe sehr hoch sein; dies führt in der Praxis zu einem sehr schnellen Abheben des Ventil teils, dessen Verlängerung somit sehr schnell aus
der öffnung des Auslasses zurückgezogen wird. Daher ist die Verlängeg₅ rung nicht geeignet, eine beabsichtigte Steuerung oder Formgebung des Kraftstoffstrahls zu bewirken.

Gemäß Figur 2 ist das Ventil teil 17 innerhalb einer Hülse 23, die ihrerseits im Düsengehäuse untergebracht ist, verschieb!ich, wobei die Hülse 23 bis zur Erweiterung 14 reicht. Die Hülse ist mit Pre3sitz im Düsengehäuse eingefügt, um zu gewährleisten, daß sie sich nach einmaligern Einsetzen beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse nicht mehr bewegt. Der Ausgang der Pumpe 16 ist an die Längsnut 24 in der Außenfläche der Hülse angeschlossen, die mit einer öffnung 25 in der Bohrungswandung der Hülse endigt. Mit achsialem Abstand von der öffnung 25 in Richtung auf den Ventilsitz ist eine weitere öffnung 26 vorhanden, die über eine weitere Längsnut 27 in der Außenfläche der Hülse mit der Erweiterung 14 in Verbindung steht.

Das Ventilteil 17 besitzt eine Umfangsnut 28, die in der Schließstellung des Ventilteils, wie Figur 2 zeigt, eine gedrosselte Verbindung

IQ zwischen den öffnungen 25 und 26 zuläßt. Die öffnung 26 und die Nut 27 bilden einen ersten Strömungsweg, während ein zweiter Strömungsweg von der öffnung 29 gebildet ist, die sich in der Bohrungswandung der Hülse befindet, und die mit der Erweiterung 14 über eine weitere Längsnut 30 in der Außenfläche und Stirnfläche der Hülse verbunden ist. Die öffnung 29 ist so gelegen, daß die Nut 28 in der Schließstellung des Ventilteils nicht mehr auf sie ausgerichtet ist. Die öffnung 29 und Nut 30 bilden einen zweiten Strömungsweg.

Wenn während des Betriebes unter Druck stehender Kraftstoff mittels der Einspritzpumpe gefördert wird, fließt der unter Druck stehende Kraftstoff über die Nut 24 und die öffnung 25 in die Nut 28 und von dort über den ersten Strömungsweg, der von der öffnung 26 und der Nut 27 gebildet ist, in die Erweiterung 14. Der Druck in der Erweiterung steigt demgemäß an,und dann, wenn die von der Feder ausgeübte Kraft überwunden ₃Q wird, hebt das Ventil teil von seinem Ventilsitz ab. Wenn das Ventilteil sich von seinem Sitz abhebt, um eine Kraftstoffströmung zu ermöglichen, wird die wirksame Größe der öffnung 26 verringert, so daß sie eine zunehmende Drosselung der Kraftstoffströmung zur Folge hat. Der Druckanstieg in der Erweiterung 14 erfährt auf diesem Wege eine Steuerung, so daß sich das Ventilteil nicht plötzlich öffnen kann. Da der Druck des in der Kraftstoffpumpe gelieferten Kraftstoffes ansteigt, nimmt die

wirksame Größe der öffnung 26 ab, jedoch kommt es vor Schließung dazu, daß die Nut 28 zur öffnung 29 hin frei wird, mit anderen Worten, dazu, daß der zweite Strömungsweg geöffnet wird, so daß der Druck in der Erweiterung allmählich ansteigt und das Ventilteil in gesteuerter Weise von seinem Sitz abgehoben wird. Wenn sich das Ventilteil weiterhin von seinem Sitz abhebt, kommt die Kraftstoffströmung über den ersten Strömungsweg zum Stillstand, während der zweite Strömungsweg den Kraftstoff über die öffnung 25 und die Nut 28 zum Auslaß hin fördert. Wenn sich das Ventil teil weiterhin von seinem Sitz abhebt, nimmt das Ausmaß der

O Drosselung durch die öffnung 29 ab, da ihre wirksame Größe dann zunimmt, so daß sich das Ventil teil schnell bis zu seiner vollständigen Öffnungslage anhebt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Iy Kraftstoffe!nspritzdüse _; mit einer Einsetzöffnung und einem Düsengehäuse, in welchem eine abgestufte Bohrung mit ihrem Absatz einen Ventilsitz bildet, während in der Bohrung ein Ventilteil verschieblich ist, dessen eines Ende für den Eingriff mit dem Ventilsitz gestaltet ist, und das elastisch im Eingriff mit dem Ventil teil gehalten ist, wobei das Düsengehäuse mit einem Kraftstoffeini aß ausgeführt ist, und das Ventilteil eine Fläche aufweist, bei deren Beaufschlagung mittels unter Druck stehendem, über den Kraftstoffeini aß zugeführtem Kraftstoff das Ventil teil von seinem Sitz abgehoben wird und Kraftstoff durch einen Auslaß strömen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff vom Einlaß über einen ersten und einen zweiten Strömungsweg zur Fläche des Ventilteils (17) und zum Auslaß (13) gelangt, indem der erste Strömungsweg eine Drossel aufweist, deren Drosselungsgrad mit dem Abheben des Ventil teils von seinem Sitz (12) ansteigt, und indem der zweite Strömungsweg beim Eingriff des Ventil teils (17) mit dem Ventilsitz (12) geschlossen und beim Abheben des Ventil teils (17) vom Ventilsitz (12) um ein vorgegebenes Maß derart geöffnet ist, daß sich bei weiterem Abheben des Ventilteils (17) von seinem Sitz (12) eine zunehmende Drosselung des Strömungsweges des Kraftstoffes ergibt.
2. Kraftstoffe!nspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (17) eine mit dem Einlaß kommunizierende Nut (28) aufweist, und daß die Wandung der Bohrung (11) eine erste öffnung (26) ,

für eine in der Schließstellung des Ventil teils (17) gedrosselte Verbindung mit der Nut (28) derart besitzt, daß die Nut (28) und die 'Öffnung (26) den ersten Strömungsweg bilden, und daß die Wandung der Bohrung (17) eine zweite öffnung (29) aufweist, die mit der Nut (28) den zweiten Strömungsweg bildet.
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Wandung der Bohrung (11) eine dritte öffnung (25) befindet, die in dauernder Verbindung mit der Nut (28) steht und mit dem Einlaß kommuniziert.
4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen und die öffnungen in einer in das Düsengehäuse (10) mit Preßsitz eingesetzten Hülse (23) vorgesehen sind, die an ihrer Außenfläche Längsnuten (24, 27, 30) besitzt, welche mit den entsprechenden öffnungen (25, 26, 29) kommunizieren.