DE1286805B - Brennstoffeinspritzduese mit einem Nadelventil - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzdüse mit einem Nadelventil, das in einem in der Bohrung des Düsenhalters eingesetzten Führungsstück gleitend geführt ist.
• Bei einer bekannten Brennstoffeinspritzdüse dieser Art besteht der Düsenhalter aus mehreren rohrförmigen, miteinander verschraubten gleichachsigen Teilen. Die Schraubgewinde gewährleisten aber keine genaue gleichachsige Ausrichtung. Aus diesem Grunde kann es geschehen, daß das Führungsstück dem Ventilsitz gegenüber nicht ganz genau ausgerichtet ist. Das führt aber wegen des geringen Spiels der im Führungsstück mit Gleitsitz eingepaßten Nadel dazu, daß diese zum Klemmen neigt.
• Nun ist es bekannt, Führungs- oder Lagerbüchsen in der Bohrung eines Trägers dadurch genau auszurichten, daß man einen allseitigen Spielraum vorsieht und diesen Spielraum um die Führungs- oder Lagerbüchse herum mit einer erstarrenden Kunstharzmasse ausfüllt, beispielsweise mit einem Epoxidharz. Auf das in die Bohrung des Düsenhalters einer Brennstoffeinspritzdüse eingesetzte Führungsstück läßt sich diese bekannte Maßnahme nicht ohne weiteres anwenden. Bei einer Brennstoffeinspritzdüse muß nämlich das Führungsstück für das Nadelventil nicht nur genau ausgerichtet, sondern auch ringsherum gegen den sehr hohen Einspritzdruck abgedichtet werden, der sich der Größenordnung nach auf etwa 200 at belaufen kann. Diese Abdichtung zu erzielen stellt ein keineswegs einfaches Problem dar. Denn eine dünne Kunstharzschicht, die nur der genauen Ausrichtung des Führungsstücks im Düsenhalter dienen würde, würde den schroffen Temperaturwechseln nicht standhalten, die im Betrieb von Brennstoffeinspritzdüsen auftreten. Diese Temperaturwechsel würden leicht zur Bildung von Rissen in dieser Schicht führen, weil die Kunstharzschicht unter Zugspannung gesetzt wird, wenn sich der Düsenhalter bei plötzlicher Erwärmung schneller ausdehnt als das Führungsstück, zumal die Kunstharzschicht durch die hohen Drücke und durch die im Betrieb auftretenden Schwingungen hoch belastet ist.
• Der Erfindung hegt nun die Aufgabe zugrunde, die Brennstoffeinspritzdüse mit einem Nadelventil, das in einem in der Bohrung des Düsenhalters eingesetzten Führungsstück gleitbar geführt ist, so auszugestalten, daß sowohl eine genaue gleichachsige Ausrichtung des Führungsstückes gegenüber dem Ventilsitz des Nadelventils als auch eine zuverlässige Abdichtung gegen den hohen Einspritzdruck gewährleistet ist, und zwar auch dann, wenn das Führungsstück ohne zylindrische Passung nur durch Gewinde mit dem den Ventilsitz bildenden Düseneinsatz verbunden ist.
• Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Führungsstück in der Düsenhalterbohrung in einer bei Lagerbüchsen bekannten Weise mit allseitigem Spielraum angeordnet und dieser Spielraum durch eine erstarrende Kunstharzmasse, z. B. Epoxidharz, ausgefüllt ist, welche das Führungsstück starr mit dem Düsenhalter verbindet, und daß eine hochdruckfeste Abdichtung des Spielraums in axialer Richtung durch einen Kunstharzüberschuß erzielt ist, der beim Einschrauben des Führungsstücks in den Düsenhalter verdrängt wird und in eine Ringnut fließt, die im Umfang des Führungsstücks vorgesehen ist und deren Füllung einen Dichtungsring von erheblichem Querschnitt zwischen der Innenwand der Ringnut und der Wandung des Düsenhalters bildet.
• Sorgt man dafür, daß sich beim Zusammenbau der Brennstoffeinspritzdüse die das Führungsstück tragende Nadel satt auf den Ventilsitz aufsetzt, bevor die Masse erstarrt, dann nimmt das Führungsstück in dem Düsenhalter mit großer Genauigkeit seine Sollstellung ein und wird dann in dieser durch das Erstarren der Masse endgültig festgelegt. Infolgedessen ist eine genaue reibungsfreie Führung der Nadel gewährleistet, ohne daß hierzu eine besonders verwickelte Bauart mit zahlreichen zylindrischen Paßflächen der einzelnen Teile erforderlich würde und ohne daß der Zusammenbau erschwert ist.
• An sich ist es nicht mehr neu, in einer Brennstoffeinspritzdüse Räume vorzusehen, die durch eine Masse ausgefüllt sind. Denn es ist bekannt, alle in der Nachbarschaft des Düsenvorraumes befindlichen Toträume, in welchen sich Luft- oder Gasbläschen ansammeln könnten, mit einer plastischen, in dem verwendeten Brennstoff unlöslichen Masse auszufüllen. Diese dient aber nicht dazu, das die Nadel gleitend führende Stück im Düsenhalter in genau gleichachsiger Lage zum Ventilsitz festzulegen.
• Ferner ist es bekannt, das Führungsstück für die Nadel fortzulassen, so daß diese nur mit dem Ventilsitz in metallische Berührung gelangt. Dabei ist der Raum zwischen der Nadel und der Innenwand des rohrförmigen Düsenhalters mit einer Gummibüchse ausgefüllt, die als Ventilfeder dient. Dabei tritt die Aufgabe also nicht auf, ein Führungsstück für die Nadel innerhalb des Düsenhalters gegenüber dem Ventilsitz genau gleichachsig auszurichten.
• Vorzugsweise ist in an sich bekannter Weise nahe dem Ventilsitz ein Führungsabschnitt für die Nadel angeordnet.
• Die Erfindung sei nunmehr an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt der Brennstoffeinspritzvorrichtung und F i g. 2 einen Teil der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung.
• Die Brennstoffeinspritzvorrichtung weist einen rohrförmigen Düsenhalter 10 auf, dessen eines Ende von einer Düsenspitze 12 gebildet wird. In der Mitte ist an dem rohrförmigen Düsenhalter 10 eine den Brennstoff zuführende Armatur 16 angebracht.
• Die Bohrung 22, 23, 25 des rohrförmigen Düsenhalters 10 ist mehrfach abgestuft In ihren vorderen Abschnitt 23 ist der rohrförmige Düseneinsatz 30 dicht eingepagt, der die Spitze 12 bildet, die bei 27 kugelförmig gestaltet ist und eine oder mehrere Auslaßdüsenbohrungen 28 hat.
• Das Düsenventil besteht aus einem im Düseneinsatz 30 dicht an der Spitze 12 angeordneten kegeligen Sitz 35 und aus einem Abschlußkörper in Gestalt einer Nadel 33 mit einem kegehgen Ende 34, das durch eine Feder auf den Ventilsitz gedrückt wird, sich aber unter dem Druck des zugeführten Brennstoffs von diesem abhebt. Der Durchmesser der Nadel 33 ist kleiner als die lichte Weite des Abschnitts 22 der Bohrung des Düsenhalters und auch kleiner als die lichte Weite des Düseneinsatzes 30, so daß der Brennstoff längs der Nadel zur Spitze 12 fließen kann. Der Abschnitt 36 der Nadel bildet einen Kolben, der in einem oberen büchsenförmigen Führungsstück 38 mit einem geläppten Gleitsitz geführt ist, durch den nur geringfügige Mengen des Brennstoffs hindurchsickern können. An ihrem oberen Ende 40 ist die Nadel 33 über einen Federteller 41 auf einer Feder 43 abgestützt.
• Die Bohrung des Düseneinsatzes 12, 30 hat unten einen Abschnitt 60 von verringerter lichter Weite. In diesem Abschnitt 60 ist das Ende 62 der Nadel mit Gleitsitz geführt. In dem Düsenhalter 10 ist die Nadel 33 also sowohl unten bei 60, 62 als auch oben bei 36, 38 geführt. Damit der Brennstoff an der unteren Gleitsitzpassung vorbeifließen kann, ist der Abschnitt 62 der Nadel 33 mit einem Kranz von Abflachungen 65 versehen, die mit der Wandung des Bohrungsabschnittes 60 des Düseneinsatzes Brennstoffkanäle bilden, die den Abschnitt 23 der Gehäusebohrung mit dem Raum unmittelbar über dem Ventilsitz 35 in Verbindung setzen.
• Das obere büchsenförmige Führungsstück 38 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem äußeren Gewinde versehen, das in ein in der Bohrung des Düsenhalters 10 befindliches Innengewinde eingreift, und zwar mit einem Spielraum, der am Teilkreis und in Achsenrichtung gemessen 0,20 bis 0,33 mm beträgt. Das obere Führungsstück läßt sich daher sehr locker in die Bohrung einsetzen. Die endgültige Festlegung des Führungsstücks am Düsenhalter 10 und damit die genaue Ausrichtung der Nadel 33, 36 gegenüber der unteren Führung 60, 62, wie sie zum genauen Passen des Ventilkegels 34 auf dem Sitz 35 erforderlich ist, wird nun in folgender Weise bewirkt: In den Spielraum zwischen den Gewinden wird in weichem Zustande ein härtbares Kunstharz, vorzugsweise ein Epoxidharz, eingebracht, und dann werden die Teile der Brennstoffeinspritzvorrichtung zusammengebaut. Das hat dann zur Folge, daß die Feder 33 den Ventilkegel 34 satt auf die Kegelfläche 35 drückt, ohne daß das Führungsstück 38 diese satte Auflage der Kegelflächen hindern könnte. Alsdann wird das Epoxidharz gehärtet. Es bildet dann eine harte Füllung, welche die Lage des Führungsstücks 38 in der Bohrung des Düsenhalters 10 endgültig starr festlegt. Gewünschtenfalls kann das Führungsstück oben mit einer Ringnut 67 versehen werden. Beim Einschrauben des Führungsstücks 38 in den Düsenhalter 10 kann der überschuß des Kunstharzes in die Ringnut 67 hineingequetscht werden und bildet dort nach dem Härten einen Dichtungsring. Die untere Führungsfläche 60 im Düseneinsatz 30 wird bei der Herstellung dieses Düseneinsatzes in ihrer Lage gegenüber dem kegeligen Ventilsitz 35 sehr genau hergestellt, was dadurch erleichtert ist, daß die beiden Flächen 35. und 60 an demselben Teil angeordnet sind. Wegen des verhältnismäßig großen Abstandes zwischen der unteren und der oberen Führung der Nadel im Verhältnis zum Abstand zwischen der unteren Führungsfläche 60 und dem Ventilsitz 35 ist nur eine sehr geringe Verschiebung des oberen Führungsstäcks 38 erforderlich, um eine genaue Passung des Kegels 34 auf den Sitz 35 und damit eine genaue Ausrichtung des Kolbens gegenüber dem Düsenhalter zu gestatten.
• Der Zusammenbau und die Herstellung der Brennstoffeinspritzvorrichtung erfordert eine richtige und genaue Bearbeitung sämtlicher Teile. Zunächst wird also an dem Düsenhalter 10 der Düseneinsatz 30 abdichtend angebracht, ebenso wie die Brennstoffzufuhrarmatur 53 usw. Dann wird das Führungsstück 38 auf seinem Gewinde mit dem zähflüssigen Epoxidharz bestrichen und in die Gewindebohrung des Düsenhalters bis zur gewünschten Tiefe eingeschraubt, wozu man ein besonderes Werkzeug verwenden kann, mit dessen Hilfe man die Lage des Führungsstücks 38 in der Längsrichtung des Düsenhalters 10 genau bestimmen kann. Wegen des Spielraums zwischen den ineinandergeschraubten Gewinden des Führungsstücks und des Düsenhalters wird dessen Lage im Düsenhalter durch das Andrücken des Kegels 34 an den Sitz 35 bestimmt, während das Epoxidharz noch zähflüssig ist. Dieses Andrücken des Kegels 34 auf den Sitz 35 kann dabei entweder durch die Feder 43 oder auch durch eine besondere bei der Montage verwendete Belastungsfeder eines besonderen Werkzeugs bewirkt werden. Unter diesem Federdruck nimmt die Nadel gegenüber der Sitzfläche 35 und der Führungsfläche 60 eine ganz bestimmte Lage ein, wobei die Nadel das Führungsstück 38 mitnimmt und in erforderlicher Weise seitlich innerhalb der Grenzen des Spielraums verschwenkt. Auf diese Weise gelangt das Führungsstück 38 in diejenige Lage, in der eine ganz genaue Passung zwischen dem Ventilkegel 34 und dem Ventilsitz 35 für das wiederholte öffnen und Schließen des Ventils gewährleistet ist. Während noch die Federkraft auf die Nadel 33, 36 einwirkt, wird das ganze Aggregat in einen Ofen eingebracht und auf die Härtetemperatur des Epoxidharzes erwärmt. Nach Härten des Epoxidharzes kann man dann das Werkzeug mit der Belastungsfeder herausnehmen und die Schließfeder samt Zubehör einbauen. Dann ist die Brennstoffeinspritzvorrichtung für ihre endgültige Einstellung und Prüfung fertiggestellt.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Brennstoffeinspritzdüse mit einem Nadelventil, das in einem in der Bohrung des Düsenhalters eingesetzten Führungsstück gleitbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (38) in der Düsenhalterbohrung in einer bei Lagerbüchsen bekannten Weise -mit allseitigem Spielraum angeordnet und dieser Spielraum durch eine erstarrende Kunstharzmasse, z. B. Epoxidharz, ausgefüllt ist, welche das Führungsstück (38) starr mit dem Düsenhalter (10) verbindet, und daß eine hochdruckfeste Abdichtung des Spielraums in axialer Richtung durch einen Kunstharzüberschuß erzielt ist, der beim Einschrauben des Führungsstücks (38) in den Düsenhalter (10) verdrängt wird und in eine Ringnut (67) fließt, die im Umfang des Führungsstücks (38) vorgesehen ist und deren Füllung einen Dichtungsring von erheblichem Querschnitt zwischen der Innenwand der Ringnut (67) und der Wandung des Düsenhalters (10) bildet. z. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise nahe dem Ventilsitz (35) ein Führungsabschnitt (62) für die Nadel (35) angeordnet ist.