DE3639546A1 - Duese zum einspritzen von kraftstoff in einen verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor mit einem Ventil, das einen Auslaßkörper mit einer in eine Auslaßöffnung mündenden Bohrung einschließt, mit einem Ventilbauteil mit einer Ventilspindel in der Bohrung, mit einem Ventil­ teller am Ende der Ventilspindel, wobei der Ventilteller in der Auslaßöffnung angeordnet und für ein Zusammenwir­ ken mit einem Ventilsitz ausgebildet ist, der am Eingang der Bohrung von der Auslaßöffnung her vorgesehen ist, wo­ bei eine elastische Vorrichtung auf den Ventilbauteil wirkt, um den Ventilteller in Kontakt mit dem Ventilsitz vorzuspannen, und mit einer Durchlaßbohrung für den Kraftstoff zu der Bohrung, wobei die Durchlaßbohrung mit einem Kraftstoffeinlaß verbunden ist, der bei Benutzung mit dem Auslaß einer Hochdruckkraftstoffzuführungsein­ richtung verbunden ist, wobei der Ventilbauteil die Strö­ mung von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlaß her durch die Auslaßöffnung hindurch steuert.

Bei herkömmlichen derartigen Düsen wird das Ventil inner­ halb eines Gehäuses getragen, welches einen Hohlraum oder eine Kammer umgrenzt, in welche der Kraftstoffeinlaß sich öffnet. Der Hohlraum nimmt eine Feder auf, die die ela­ stische Vorrichtung bildet. Das Ende der von dem Ventil­ teller entfernt gelegenen Ventilspindel liegt innerhalb des Hohlraumes frei. Als Folge davon wirkt, wenn der Kraftstoff unter Druck in den Hohlraum eingelassen wird, der Kraftstoffdruck auf die Fläche der Ventilspindel, um den Ventilteller von seinem Sitz zu heben. Der Kraft­ stoffdruck wirkt auch, wenn sich der Ventilteller etwas von seinem Sitz abgehoben hat, auf die zusätzliche ring­ förmige Fläche, die durch den Ventilteller gebildet wird, wobei es sich um diejenige Fläche handelt, die außerhalb der Berührungslinie zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz liegt. Die Tendenz besteht darin, daß sich der Ventilbauteil gegen die Wirkung der Feder rasch in Rich­ tung der völlig offenen Position hin bewegt, wodurch die Wirkung irgendeiner speziellen Formgebung des Ventil­ tellers und der Wand der Auslaßöffnung oder irgendeine besondere Mündungsanordnung, die sich von der Wand der Öffnung her erstreckt oder beides, und welche dazu be­ stimmt ist, eine graduelle Zunahme bei der Fläche des Kraftstoffströmungsweges vorzusehen, weitgehend verloren geht. Eine Möglichkeit, das Öffnen des Ventils zu steu­ ern, wäre, eine hochwertige Feder vorzusehen. jedoch bringt die Konstruktion einer solchen Feder, die hin­ sichtlich der körperlichen Abmessungen klein genug ist, praktische Schwierigkeiten mit sich.

In der Beschreibung der britischen Patentanmeldung 21 31 086 A sind fünf Beispiele von Einspritzdüsen erläutert, die eine Lösung des vorstehend aufgeführten Problems vor­ sehen. Insbesondere haben die in den Fig. 1 bis 3 der Beschreibung der vorgenannten Patentanmeldung dargestell­ ten Düsen einen Kraftstoffdurchlaß, der in ständiger Ver­ bindung mit dem Kraftstoffeinlaß steht. Der vorgenannte Hohlraum oder die Kammer ist anfänglich mit dem Kraft­ stoffeinlaß durch eine Ventilvorrichtung verbunden, die teilweise durch die Ventilspindel gebildet ist. Nach ei­ ner vorbestimmten Bewegung des Ventiltellers von seinem sitz weg wird die Ventilvorrichtung geschlossen, und der als Folge der weiteren Bewegung des Ventilbauteils in dem Hohlraum bzw. der Kammer sich einstellende geringere Druck, kombiniert mit der Tatsache, daß eine reduzierte Fläche des Ventilbauteiles dem Unterdruck stehenden Kraftstoff ausgesetzt ist, der zu der Einspritzdüse hin geliefert wird, bedeutet, daß eine reduzierte Kraft auf das Ventilbauteil wirkt, wenn es sich in Richtung der völlig geöffneten Stellung hin bewegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse der einleitend genannten Art in verbesserter Form vorzusehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Ventil eine Kammer gebildet ist, in die sich die Ven­ tilspindel erstreckt und in der sich die elastische Vor­ richtung in Form einer Feder befindet, daß zur Verbindung des Inneren der Kammer mit dem Kraftstoffeinlaß ein Durchlaß vorgesehen ist und daß zum Steuern der Kraft­ stoffströmung durch den Durchlaß hindurch in die Kammer hinein ein Ventil mit einem federbelasteten Ventilelement vorgesehen ist, wobei in der geschlossenen Stellung des Ventils der Ventilbauteil das Ventilelement von einem Sitz abhebt und nach Beendigung der Kraftstoffzufuhr das Ventilelement nach einer vorbestimmten Bewegung des Ven­ tilbauteils weg von seinem Sitz sich in Richtung auf sei­ nen Sitz bewegt.

Auf diese Weise gelangt man zu einer Düse der vorstehend genannten Art, die gegenüber der bekannten Düse eine ver­ besserte Form aufweist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Düse so ausgebildet sein, daß zur Bildung der Kammer ein Einsatz mit einer Hülse vorgesehen ist, die gegen einen Flansch des Auslaßkörpers anliegt, wobei in dem Einsatz der Durchlaß angebracht ist.

Des weiteren empfiehlt es sich, die Anordnung so zu tref­ fen, daß das Ventilelement in dem Durchlaß angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform etwas abgewandelte Ausführung der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Düse weist ein Ventil 10 auf, das einen mit einem Flansch 15 versehenen Auslaßkörper 11 einschließt, der eine Auslaßöffnung 12 bildet, in welche sich eine Bohrung 13 hinein erstreckt. Die Wand der Öff­ nung 12 ist zylindrisch. Am Eingang der Bohrung 13 in die Öffnung 12 ist ein kegelstumpfförmiger Ventilsitz 14 vor­ gesehen.

Der Flansch 15 des Auslaßkörpers 11 ist mit einer Durch­ laßbohrung 16 für den Kraftstoff versehen, die sich in die Bohrung 13 hineinerstreckt. Der Flansch 15 liegt ge­ gen die Endwand 17 eines becherförmigen Gehäuses 18 an, wobei die Endwand 17 mit einer Bohrung versehen ist, durch die sich der Austrittskörper 11 erstreckt. Das Ge­ häuseteil 18 ist mit Außengewinde versehen, so daß die Düse in eine komplementäre Bohrung mit Innengewinde in den Zylinderkopf eines Motors geschraubt werden kann, wo­ bei sich der Auslaßkörper 11 durch ein reduziertes Teil­ stück der Bohrung in eine Verbrennungskammer des Motors hineinerstreckt. Darüber hinaus besitzt das Gehäuse 18 ein mit Innengewinde versehenes Teilstück, mit dem ein Ein­ satz zusammenwirkt, der eine Hülse 20 besitzt, die gegen den Flansch 15 zur Bildung einer Kraftstoffabdichtung liegt. Das offene Ende des Gehäuses 18 ist durch einen Stopfen 21 geschlossen, der einen Kraftstoffeinlaß 22 bildet, wobei letzterer durch einen Durchlaß mit einer Übertragungsnut 23 verbunden ist, die an dem der Hülse 20 gegenüberliegenden Ende des Einsatzes 19 vorgesehen ist. Ferner steht die Übertragungsnut 23 mittels einer Längs­ nut 24, die am Außenumfang der Hülse 20 gebildet ist, mit der Durchlaßbohrung 16 für den Kraftstoff in Verbindung.

Der Einlaß 19 ist mit einem abgestuften Durchlaß verse­ hen, der einen Sitz bildet, gegen den ein federbelastetes Ventilelement 26 anliegen kann. Der Durchlaß steht mit dem Innern einer Kammer 27 in Verbindung, die durch die Wand des Einsatzes 19 und dessen Hülse 20 sowie durch den Auslaßkörper 11 des Ventils begrenzt ist.

Das Ventil schließt auch einen Ventilbauteil mit einer Ventilspindel 28 ein, die einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 13 hat, außer für ein ausgekehltes Teilstück 29 und ein glattes, zylindrisches Teilstück 30. Diese zwei Teilstücke wirken mit der Wand 12 der Bohrung 13 zu­ sammen, um die Bewegung des Ventilbauteils zu führen. Das Teilstück 30 erstreckt sich über die Bohrung 13 hinaus und ist an ein Federauflager 31 gekoppelt, das relativ zu der Ventilspindel mittels einer Halterung 32 zurückgehal­ ten wird. Die Feder 33 liegt mit ihrem einen Ende gegen das Federauflager 31 und mit ihrem anderen Ende gegen den Flansch 15 an.

Der Ventilbauteil schließt auch einen Teller 34 ein, der im Durchmesser im allgemeinen größer als die Bohrung 13 ist. Der Teller 34 schließt ein erstes kegelstumpfförmi­ ges Teilstück 35 ein. Die Kegelstumpfform des ersten Teilstückes 35 weist einen Kegelwinkel auf, der etwas größer ist als der Winkel des Sitzes 14. Das erste Teil­ stück 35 geht in ein weiteres kegelstumpfförmiges Teil­ stück 36 über, wobei der Kegelwinkel des Kegelstumpfes beträchtlich kleiner ist als der Kegelwinkel des Teil­ stückes 35. Das Teilstück 36 geht in ein zylindrisches Teilstück 37 über, das einen kleinen ringförmigen Zwi­ schenraum mit der Wand der Auslaßöffnung 12 bildet.

In der in der Zeichnung dargestellten geschlossenen Stel­ lung des Ventilbauteils wirkt ein verlängertes Teilstück 38 der Ventilspindel 28 so mit dem Plattenventilelement 26 zusammen, daß es frei von seinem Sitz gehalten ist.

Im Betrieb strömt, wenn Kraftstoff unter Druck in den Kraftstoffeinlaß 22 hin geliefert wird, der unter Druck gesetzte Kraftstoff entlang der Übertragungsnut 23 und der Längsnut 24 in die Durchlaßbohrung 16 für den Kraft­ stoff. Darüber hinaus strömt Kraftstoff auch an dem Plat­ tenventil 26 vorbei in die Kammer 27. Als Folge davon wirkt der Kraftstoffdruck auf die volle Endfläche der Spindel, die der Fläche der Bohrung 13 entspricht, und infolge der unterschiedlichen Winkel des Sitzes 14 und des Teilstückes 35 des Ventiltellers auf eine erste ring­ förmige Fläche, die außerhalb der auf das Teilstück 35 projizierten Fläche der Bohrung 13 liegt und innerhalb der Berührungslinie zwischen dem Teller und dem Sitz. Die auf den Ventilbauteil ausgeübte Kraft bewegt den Ventil­ bauteil gegen die Wirkung der Feder 33, wodurch sofort eine zusätzliche ringförmige Fläche des Ventiltellers dem unter Druck stehenden Kraftstoff ausgesetzt ist.

Kraftstoff strömt daher durch den ringförmigen Zwischen­ raum hindurch, der zwischen der Wand der Öffnung 12 und dem zylindrischen Teilstück 37 des Ventiltellers vorgese­ hen ist. Dieser Kraftstoff tritt als eine Sprühung in die Verbrennungskammer des zugehörigen Motors. jedoch bewegt sich, wenn der Ventilbauteil sich gegen die Wirkung der Feder 33 bewegt, das Plattenventilelement 26 in Richtung auf seinen Sitz, wodurch die Kammer 27 von dem Kraft­ stoffeinlaß abgeschnitten wird. Die erste Wirkung davon besteht darin, daß eine reduzierte Fläche des Ventilbau­ teils für den unter Druck stehenden Kraftstoff zur Verfü­ gung steht, um weiterhin den Ventilteller von seinem Sitz zu heben. Darüber hinaus aber bedeutet die Tatsache, daß die Kammer nunmehr von der Zufuhr von Kraftstoff abge­ schnitten ist, daß sich der Druck in der Kammer 27 ver­ mindert, da sich das Volumen der Kammer 27 vergrößert. Dieser verminderte Druck, der an dem Ende des Ventilbau­ teils wirksam ist, schwenkt die Bewegung des selben weiter ein. Die Einschränkung der Bewegung des Ventilbau­ teils ist derart, daß die Formgebung des abgestumpften Teilstückes 36 in bezug auf die Wand der Öffnung dadurch die gewünschte Wirkung haben kann, daß die Fläche der Öffnung, durch die Kraftstoff in den Motor strömt, vari­ iert wird.

Wenn die Zufuhr von Kraftstoff durch den Kraftstoffeinlaß 22 aufhört, wird der Ventilbauteil durch die Wirkung sei­ ner Feder 33 zu der geschlossenen Stellung hin bewegt. Eine derartige Bewegung reduziert das effektive Volumen der Kammer 27, wodurch eine entsprechende Druckerhöhung bewirkt wird. Wenn während des Vorganges der Kraftstoff­ einspritzung genügend Kraftstoff entlang des zwischen dem Ventilbauteil und der Wand der Bohrung 13 gebildeten Be­ triebsspiels bzw. der Zwischenräume in die Kammer 37 ge­ langt ist, wird das Plattenventilelement 26 durch den er­ höhten Druck von seinem Sitz abgehoben, bevor es von sei­ nem Sitz durch Anstoßen des verlängerten Teils 38 der Ventilspindel angehoben wird.

Die Konstruktion der vorstehend beschriebenen Düse ist einfacher als die Konstruktion der Düsen, die in der ein­ leitend genannten britischen Patentschrift beschrieben sind, da es bei der erfindungsgemäßen Düse nicht mehr notwendig ist, die Ventilspindel maschinell zu bearbei­ ten, um die Ventilvorrichtung vorzusehen, welche die Strömung von Kraftstoff bei hohem Druck in die Kammer 27 hinein abschneidet. Es wird von dem Rückschlagventil Ge­ brauch gemacht, welches in den Düsen vorzusehen ist, die in der Beschreibung der vorgenannten britischen Patent­ schrift beschrieben sind, um ein rasches Schließen des Ventilbauteils zu gestatten. Das Ausmaß der Bewegung des Ventilbauteils, bevor die hemmende Wirkung stattfindet, wird durch den Abstand zwischen dem Plattenventilelement 26 und seinem Sitz in der geschlossenen Position des Ven­ tilbauteils bestimmt.

Die in Fig. 2 dargestellte Einspritzdüse ist mit der in Fig. 1 veranschaulichten Düse im wesentlichen identisch, wobei der Unterschied in der Konstruktion des Ventils liegt, welches die Strömung von Hochdruckkraftstoff in die Kammer hineinsteuert. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 hat das Ventilelement 39 seinen eigenen Ansatz für das Zusammenwirken mit der Ventilspindel und hat einen koni­ schen Sitz. Darüber hinaus ist die Düse mit Auslaßöffnun­ gen 44 versehen, die in das Ende des Auslaßkörpers 11 gebohrt sind. Ferner besitzt das zylindrische Teilstück 43 des Ventiltellers eine satte Anlage in der Wand der Öffnung, und wenn sich das Ventilbauteil nach der offenen Position hin bewegt, sind die Öffnungen 44 fortschreitend nicht abgedeckt. Dadurch wird eine durchdringende Sprü­ hung hervorgerufen. Da es wichtig ist, die Öffnungen beim Zusammenbau der Düse an den zugehörigen Motor positionie­ ren zu können, ist ein Stift 46 vorgesehen, der durch den Flansch des Ventils getragen ist und der sich in einem Schlitz in dem Gehäuse befindet. Ferner besitzt das Ge­ häuse keine Schraubengewinde auf seiner äußeren Oberflä­ che und wird daher in der Bohrung in dem Zylinderkopf mittels einer Klammer in der gewünschten Position gehal­ ten.

Claims (3)

1. Düse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbren­ nungsmotor mit einem Ventil, das einen Auslaßkörper mit einer in eine Auslaßöffnung mündenden Bohrung ein­ schließt, mit einem Ventilbauteil mit einer Ventil­ spindel in der Bohrung, mit einem Ventilteller am Ende der Ventilspindel, wobei der Ventilteller in der Aus­ laßöffnung angeordnet und für ein Zusammenwirken mit einem Ventilsitz ausgebildet ist, der am Eingang der Bohrung von der Auslaßöffnung her vorgesehen ist, wo­ bei eine elastische Vorrichtung auf den Ventilbauteil wirkt, um den Ventilteller in Kontakt mit dem Ventil­ sitz vorzuspannen, und mit einer Durchlaßbohrung für den Kraftstoff zu der Bohrung, wobei die Durchlaß­ bohrung mit einem Kraftstoffeinlaß verbunden ist, der bei Benutzung mit dem Auslaß einer Hochdruckkraft­ stoffzuführungseinrichtung verbunden ist, wobei der Ventilbauteil die Strömung von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlaß her durch die Auslaßöffnung hindurch steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventil (10) eine Kammer (27) gebildet ist, in die sich die Ventilspindel (28) erstreckt und in der sich die elastische Vorrichtung in Form einer Fe­ der (33) befindet, daß zur Verbindung des Inneren der Kammer (27) mit dem Kraftstoffeinlaß (22) ein Durchlaß vorgesehen ist und daß zum Steuern der Kraftstoffströ­ mung durch den Durchlaß hindurch in die Kammer (27) hinein ein Ventil mit einem federbelasteten Ventilele­ ment (26) vorgesehen ist, wobei in der geschlossenen Stellung des Ventils (10) der Ventilbauteil das Ven­ tilelement (26) von einem Sitz abhebt und nach Been­ digung der Kraftstoffzufuhr das Ventilelement (26) nach einer vorbestimmten Bewegung des Ventilbauteils weg von seinem Sitz sich in Richtung auf seinen Sitz bewegt.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Kammer (27) ein Einsatz (19) mit einer Hülse (20) vorgesehen ist, die gegen einen Flansch (15) des Auslaßkörpers (11) anliegt, wobei in dem Ein­ satz (19) der Durchlaß angebracht ist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (26) in dem Durchlaß angeordnet ist.