DE3839637A1

DE3839637A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3839637A1
Application number: DE3839637A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1990-06-07
Also published as: DE58903190D1; WO1990005843A1; EP0445126A1; JP2974707B2; JPH04501899A; EP0445126B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Eine solche Einspritzdüse mit Zwischenscheibe und Zwischenbuchse hat den Vorteil, daß der in engen Grenzen zu haltende Toleranzbereich des Vorhubs der Ventilnadel allein durch die Fertigungstoleranzen am Düsenkörper und an der Düsennadel bestimmt wird. Der Vorhub kann daher genau gemessen und durch Anschleifen des Anschlags an der Ventilnadel, der im allgemeinen von dem freien Ende der Ventilnadel gebildet wird, eingestellt werden. Meßtoleranzen und/oder im Betrieb bzw. bei der Montage auftretende Veränderungen wirken sich danach nicht mehr auf die Größe des Vorhubs aus.

Bei einer bekannten Kraftstoff-Einspritzdüse der eingangs genannten Art (DE 35 41 131 A1) ist die als Axialbohrung im Düsenhalter ausgebildete Federkammer stufig ausgeführt, und die zweite Schließfeder, die den Druckstift koaxial umgibt, stützt sich über eine Scheibe an der zwischen den Bohrungsabschnitten gebildeten Ringschulter ab. Der Druckstift ragt durch eine koaxiale Öffnung in der Scheibe hindurch und wird stirnseitig von der ersten Schließfeder beaufschlagt. Während des Vorhubs der Ventilnadel ist lediglich die erste Schließfeder wirksam, wohingegen während des Resthubs beide Schließfedern wirksam sind. Diese konstruktive Bauweise erzwingt wegen der erforderlichen Abstimmung der Federcharakteristiken der Schließfedern eine relativ lange Federanordnung und damit einen langen Düsenhalter.

Aus der CH-PS 3 29 505 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen bekannt, bei welcher die erste Schließfeder ebenfalls allein während des Vorhubs wirksam ist, aber nach Durchlaufen des Vorhubs ausgeschaltet wird, so daß während des Resthubs ausschließlich die zweite Schließfeder in Tätigkeit tritt. Hierzu ist in dem unteren, dem Düsenkörper naheliegenden Teil der Federkammer ein die erste Schließfeder koaxial umgebendes hülsenförmiges Distanzstück eingesetzt, das sich an seiner der Ventilnadel zugekehrten Stirnseite an einer gehäusefesten Radialschulter in der Federkammer abstützt. Auf der anderen Stirnseite des Distanzstücks liegt ein mit einem Schaft versehener Teller auf, an dem die an der Federkammer abgestützte, den Schaft konzentrisch umgebende zweite Schließfeder angreift. Der Schaft steht in der Schließlage der Ventilnadel mit einem den Resthub der Ventilnadel entsprechenden Abstand vor einem seine Bewegung hindernden Queranschlag in der Federkammer, an dem sich auch die zweite Schließfeder abstützt. Die Ventilnadel ragt koaxial in die Federkammer hinein und endet in Schließlage der Ventilnadel mit einem dem Vorhub der Ventilnadel entsprechenden Abstand vor dem Teller. Die erste Schließfeder umgibt die Ventilnadel koaxial und stützt sich an dem Teller und an einem mit der Ventilnadel fest verbundenen Ringflansch ab.

Bei dieser konstruktiven Ausbildung der Einspritzdüse wird der Toleranzbereich des Vorhubs durch Fertigungstoleranzen an der Ventilnadel, an dem Distanzstück sowie an der Anschlagschulter für das Distanzstück in der Federkammer bestimmt. Bedingt durch die Vielzahl der Fertigungstoleranzen und durch Verformung bei der Montage kann die Vorhub-Toleranz jedoch nur in einem relativ großen Bereich eingehalten werden, der für manche Anwendungsfälle zu groß ist. Dies ist insbesondere bei Einspritzdüsen für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen ein erhebliches Problem.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß bei sehr kleinem Toleranzbereich des Vorhubs der Ventilnadel die Länge des Düsenhalters wegen kürzerer Federanordnung kleiner gemacht werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Druckstücks und die Lagerung der Federteller werden bei unverändert günstiger Vorhubmessung und -einstellung getrennt wirkende Federwege für den Vor- und Resthub erzielt. Die erste Schließfeder macht nur den Weg des Vorhubs und bleibt danach abgeschaltet. Die zweite Schließfeder macht allein den Resthub. Dadurch ist es möglich, der ersten Schließfeder eine kleine, sehr kurze Bauform zu geben und damit die Länge der Federanordnung und des Düsenhalters insgesamt zu reduzieren.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einspritzdüse möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt einer Kraftstoff-Einspritzdüse für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Einspritzdüse besitzt einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer stirnseitig anliegenden Zwischenscheibe 11 durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter 13 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 14 axial verschieblich gelagert, die mit einem nach innen gekehrten Ventilsitz im Düsenkörper 10 zusammenarbeitet und mehrere, dem Ventilsitz vorgelagerte Spritzöffnungen 15 steuert. Wie nicht weiter dargestellt ist, ist die Führungsbohrung 16 der Ventilnadel 14 im Düsenkörper 10 wie üblich an einer Stelle zu einem Druckraum erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadel 14 eine Druckschulter hat. Der Druckraum ist über einen Kanal 17 mit einem Stutzen 18 am Düsenhalter 13 zum Anschließen einer zu einer Kraftstoff-Einspritzpumpe führenden Kraftstoff-Förderleitung verbunden. Der an der Druckschulter der Ventilnadel 14 anstehende Kraftstoffdruck schiebt die Ventilnadel 14 entgegen dem abgestuften Kraftverlauf einer im folgenden beschriebenen Schließfederanordnung aus zwei Schraubendruckfedern nach oben, wobei die Ventilnadel 14 in einer Voreinspritzphase einen Vorhub und in einer Haupteinspritzphase einen Resthub ausführt, in welchen Kraftstoff über die Spritzöffnungen 15 ausgespritzt wird.

Im Düsenhalter 13 ist eine Federkammer 19 koaxial zur Ventilnadel 14 angeordnet, die als axiale Sackbohrung ausgebildet und an ihrer offenen Stirnseite von der Zwischenscheibe 11 abgeschlossen ist. In der Federkammer 19 ist eine erste Schließfeder 21 und eine zweite Schließfeder 22 hintereinandergereiht angeordnet. Die dem Düsenkörper 10 naheliegende erste Schließfeder 21 wirkt über einen Druckstift 23 ständig auf die Ventilnadel 14 in deren Schließrichtung. Der Druckstift 23 ist in einer Zwischenbuchse 24 axial verschieblich geführt und liegt stirnseitig an dem freien Ende der Ventilnadel 14 an. Die Zwischenbuchse 24 ist koaxial zur Ventilnadel 14 in der Zwischenscheibe 11 axial verschieblich geführt und trägt einen Anschlag 25 und einen Gegenanschlag 26. Der von einer radialen Ringschulter gebildete Anschlag 25 wirkt mit einem von einer gleichen Schulter an der Zwischenscheibe 11 gebildeten Gegenanschlag 27 zur Begrenzung des Gesamthubs der Ventilnadel 14 zusammen. Der vom Boden einer zentralen Ausnehmung 29 in der Stirnseite der Zwischenbuchse 24 gebildete Gegenanschlag 26 wirkt mit einem von der Stirnseite der Ventilnadel 14 gebildeten Anschlag 28 zur Begrenzung des Vorhubs der Ventilnadel 14 zusammen.

Die erste Schließfeder 21 ist konzentrisch von einer kappen oder topfförmigen Verschiebehülse 30 umgeben, die in der Federkammer 19 axial verschieblich geführt ist, mit ihrem geschlossenen Bodenbereich den Druckstift 23 mit Spiel umgreift und über eine Scheibe 20 an der Stirnseite der Zwischenbuchse 24 anliegt. Auf der vom Bodenbereich abgekehrten ringförmigen Stirnwand der Verschiebehülse 30 liegt ein erster Federteller 31 auf, an welchem die zweite Schließfeder 22 angreift, die sich mit ihrem anderen Ende über eine Scheibe 33 am Grunde 32 der Federkammer 19 abstützt. Auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Federtellers 31 stützt sich auch das eine Ende der ersten Schließfeder 21 ab, die mit ihrem anderen Ende an einem zweiten Federteller 34 abgefangen ist, der in der Verschiebehülse 30 ein- und an der Stirnseite des Druckstifte 23 anliegt. Durch die Vorspannung der zweiten Schließfeder 22 wird über die Verschiebehülse 30 und die Scheibe 20 die Zwischenbuchse 24 stirnseitig an der Stirnseite des Düsenkörpers 10 abgestützt, während bei von Kraftstoff unbelasteter Ventilnadel 14 die erste Schließfeder 21 die Ventilnadel 14 in Schließlage hält. Die zweite Schließfeder 22 hat eine gegenüber der ersten Schließfeder 21 wesentlich größere Vorspannung. Die Federkammer 19 ist noch über einen Kanal 35 mit einem Anschlußnippel 36 für eine Leckölleitung verbunden.

Beim Einspritzvorgang führt die Ventilnadel 14 einen Vorhub h _v aus, bei welchem nur die erste Schließfeder 21 als Gegenkraft wirksam ist. Bei diesem Vorhub wird eine begrenzte Voreinspritzmenge aus den Spritzöffnungen 15 ausgespritzt. Der Vorhub h _v ist beendet, wenn der Anschlag 28 an der Ventilnadel 14 an dem Gegenanschlag 26 der Zwischenbuchse 24 zur Anlage kommt. In dieser Stellung verharrt die Ventilnadel 14, bis der weiter ansteigende Kraftstoffdruck die Gegenkraft der zweiten Schließfeder 22 überwindet. Danach wird über den Anschlag 28 und den Gegenanschlag 26 die Zwischenbuchse 24 um die Strecke h _h in Öffnungsrichtung der Ventilnadel 14 weiterbewegt und über die Scheibe 20, die Verschiebehülse 30 und den Federteller 31 die zweite Schließfeder 22 zusammengedrückt. Die Ventilnadel 14 hat ihren Gesamthub beendet, wenn die Zwischenbuchse 24 den Hubweg h _h ausgeführt hat und der Anschlag 25 an der Zwischenscheibe 11 an dem Gegenanschlag 27 an der Zwischenscheibe 11 anliegt. Während dieses Resthubes h _h ist allein die zweite Schließfeder 22 wirksam und die erste Schließfeder 21 bleibt ausgeschaltet. Dadurch kann die erste Schließfeder 21 mit sehr kurzer Baulänge ausgeführt werden, was sich vorteilhaft auf gewünschte Reduzierung der Gesamtlänge der Einspritzdüse auswirkt.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Zwischenscheibe 11 aus zwei Einzelscheiben gebildet werden, von denen die untere einen größeren Innendurchmesser als die obere hat. Der Gegenanschlag 27 zur Begrenzung des Gesamthubs der Ventilnadel 14 wird durch den von der unteren Einzelscheibe nicht bedeckten Bereich in der oberen Einzelscheibe gebildet. Der Gegenanschlag 26 zur Begrenzung des Vorhubs wird von der Scheibenfläche der unteren Einzelscheibe gebildet, die plan auf der Stirnfläche des Düsenkörpers 10 aufliegt. Bei dieser Ausführung der Zwischenscheibe 11 kann auch der Gesamthub der Ventilnadel 14 durch entsprechende Wahl der Scheibendicke der unteren Einzelscheibe leicht auf den gewünschten Wert eingestellt werden.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem eine Ventilnadel axial verschieblich aufnehmenden Düsenkörper mit von der Ventilnadel gesteuerten Düsenöffnungen, der über eine Zwischenscheibe an einem Düsenhalter befestigt ist, mit einer in der Zwischenscheibe axial verschieblichen Zwischenbuchse, die einen mit einem Anschlag an der Ventilnadel zusammenwirkenden Gegenanschlag zur Begrenzung eines Vorhubs der Ventilnadel und einen mit einem Gegenanschlag an der Zwischenscheibe zusammenwirkenden Anschlag zur Begrenzung des Gesamthubs der Ventilnadel aufweist, und mit zwei als Schraubendruckfedern in einer Federkammer im Düsenhalter hintereinandergereiht angeordneten Schließfedern, von denen die erste Schließfeder über einen in der Zwischenbuchse geführten, zur Ventilnadel koaxialen Druckstift ständig auf die Ventilnadel und die zweite Schließfeder über ein Druckstück auf die Zwischenbuchse wirkt und diese in Schließlage der Ventilnadel an dem Düsenkörper abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück als Verschiebehülse (30) ausgebildet ist, welche die erste Schließfeder (21) konzentrisch umgibt, in der Federkammer (19) axial verschieblich geführt ist und sich an der Zwischenbuchse (24) abstützt, das auf der von der Zwischenbuchse (24) abgekehrten ringförmigen Stirnwand der Verschiebehülse (30) ein erster Federteller (31) aufliegt, an welchem die an einer gehäusefesten Schulter (32) in der Federkammer (19) abgestützte, eine größere Vorspannung als die erste Schließfeder (21) aufweisende zweite Schließfeder (22) angreift, daß mit dem Druckstift (23) ein in der Verschiebehülse (30) einliegender zweiter Federteller (34) verbunden ist und daß die erste Schließfeder (21) sich zwischen dem ersten und zweiten Federteller (31,34) abstützt.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebehülse (30) kappen- oder topfförmig ausgebildet ist und mit ihrem geschlossenen Bodenbereich den Druckstift (23) mit Spiel umgreifend an der Stirnseite der Zwischenbuchse (24) anliegt.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Schulter zur Abstützung der zweiten Schließfeder von dem Grund (32) der als axiale Sackbohrung ausgeführten Federkammer (19) ausgebildet ist.

4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (28) an der Ventilnadel (14) zur Begrenzung des Vorhubs von deren von den Düsenöffnungen (15) abgekehrten freien Stirnende gebildet ist.

5. Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenanschlag (26) an der Zwischenbuchse (24) zur Begrenzung des Vorhubs von deren am Düsenkörper (10) abgefangenen Stirnseite oder vom Grund einer in der Zwischenbuchse (24) stirnseitig angeordneten Ausnehmung (29) mit gegenüber der Ventilnadel (14) größerem Durchmesser gebildet ist.