DE2949393A1

DE2949393A1 - Einspritzduese fuer fluessigen kraftstoff

Info

Publication number: DE2949393A1
Application number: DE19792949393
Authority: DE
Inventors: Alec Harry Seilly
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-12-09
Filing date: 1979-12-07
Publication date: 1980-06-12
Also published as: US4269361A; JPS5581260A; IT7927513A0; FR2443587B1; IT1125845B; ES485831A1; FR2443587A1

Description

Beschreib u η gseinleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzdüse zum Einspritzen von flüssigem iCraftstoff in eine Brennkraf tmasch inn mit innerer Verbrennung, die der Brennkraftmaschine baulich zuzuordnen ist und die einen Düsenkörper mit einen Ventilsitz sowie ein zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz bestimmtes Ventilglied aufweist, wobei das Ventilglied von einer Feder auf dem Ventilsitz in Anlage gehalten ist, wenn das Abströmen des von einem Einlaß kommenden Kraftstoffes durch einen Kraftstoff auslaß verhindert werden soll, wobei weiter ein elektromagnetisches Stellglied vorgesehen ist, das im erregten Zustand die von der Feder auf den Düsenkörper ausgeübte Kraft reduziert, so daß sich das Ventilglied unter der Wirkung des Kraftstoffdruckes vom Sitz abheben kann, um einen Kraftstoff-Fluß vom Einlaß zum Auslaß zu ermöglichen.

Bei einer solchen Einspritzdüse enthält das elektromagnetische Stellglied eine Armatur, die zum Zusammenwirken mit einem Bauteil bestimmt ist, über das die Federkraft auf das Ventilglied übertragen wird. Ist bei dieser Lösung die elektromagnetische Vorrichtung entregt, so kehrt die Armatur unter der Wirkung der Feder in ihre Ausgangsstellung zurück, wobei die Armatur eine beträchtliche Massenträgheit gev/innt. Um beim Auftreffen des Ventilgliedes auf den Ventilsitz die

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ßtoßbnlastung zu verringern, ist vorgesehen, die Armatur ihre Bewegung fortsetzen zu lassen, nachdem das Ventilglied zum Aufsitzen auf dem Ventilsitz gebracht worden ist. r.s ist jedoch notwendig, die Armatur anzuhalten, was mit einer Feder geschehen kann. Die Feder wird jedoch einen Teil der beim Verstellen der Armatur auftretenden Energie in der sich bewegenden Armatur speichern und die Bewegung der Armatur umkehren, die dann mit dem vorerwähnten Bauteil zusammenwirkt. Die beim Zusammenwirken auftretende Kraft mag zum Abheben des Ventilgliedes vom Ventilsitz ausreichend sein, was zu einem weiteren Abströmen von Kraftstoff durch den Kraftstoffauslaß führt, was jedoch verständlicherweise unerwünscht ist.

/aufgäbe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düse der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß dieser ilachteil in einfacher und zweckmäßiger Weise verhindert ist.

Gemäß der Erfindung weist eine Düse der eingangs genannten Gattung ein Widerlager auf, das mit dem Ventilglied zusammenwirkt und durch das die Kraft der Feder auf das Ventilglied wirkt; dabei bildet eine Armatur einen Teil der elektromagnetischen Vorrichtung und schließt einen Abschnitt ein, der gegen das Widerlager auf der Seite wirkt, die dem Ventilglied zugekehrt ist; bei erregter elektromagnetischer Vorrichtung wirkt der erwihnte Abschnitt der Armatur mit dom

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'Widerlager zusammen, u-n die Kraft zu verringern, die von der Feder auf das Ventilglied ausgeübt wird; bei entregter elektromagnetischer Wicklung kann der erwähnte Abschnitt der Armatur von dem Wioerlaaer freikommen; schließlich wirkt ein Reibmittel während des ^Preikommens des Armaturabschnittes von den Widerlager, um energie zu absorbieren, die die Armatur während ihrer Ceweauna unter der Wirkung der Feder gewinnt.

Gerviß einem v/eiteren "rfindungsinerkmal wirkt äas Reibmittel zwischen der Armatur und dem Widerlager.

VJeitere r;rfindungsnerkmale ergeben sich aus den Patentansnrüchen.

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Figurenbeschreibung

Z'<;ei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Zeichnung erliutert, wobei jede Figur der Zeichnung das jeweilige Ausführungsbeispiel teilweise als Seitenansicht, teilweise als .'littellängsschnitt zeigt.

Gemäß Fig. 1 weist das Ventil zwei Gehäuseteile 10,11 auf. Der Gehäuseteil 10 schließt ein übliches Ventilglied ein, dessen äußeres Ende mit 12 bezeichnet ist. Das an sich bekannte Ventilglied ist stufenförmig ausgebildet und ist verstellbar in einer Bohrung angeordnet, die an ihrem einen Ende als Ventilsitz ausgebildet ist. Das Ventilglied ist zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz bestimmt, um einen Kraftstoff-Fluß durch die Auslaßöffnungen 13 vom Kraftstoffeinlaß 14 zu verhindern, wenn letzterer im Betrieb mit einer unter Druck stehenden Kraftstoffquelle verbunden ist. Das Ventilglied ist mit einer Fläche versehen, auf die der Kraftstoff mit dem am Kraftstoffeinlaß herrschenden Druck v/irkt, um das Ventilglied von seinem Sitz abzuheben. Beim Gebrauch ist der Gehäuseteil 10 in einer Bohrung des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine angeordnet, wobei die Auslässe 13 in dem Brennraum der Brennkraftmaschine sich befinden.

Der Gehäuseteil 11 sitzt auf einem Zapfen 15 des Gehäuseteiles 10 und bildet eine zylindrische Kammer, in der eine tassen-

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förmige Armatur 16 gleitend gelagert ist. Die Grundplatte der Armatur ist mit einer Ausnehmung versehen, durch die das ilnde 12 des Ventilgliedes sich erstreckt. Gegen VJinkelverstellungen in dem Gehäuseteil 11 ist die Armatur mittels eines Führungszapfens 18 gesichert.

'Auf der inneren Umfangsflache der Wand der Armatur ist eine zweigängige Schraubenwindung in der Form zweier Rippen 19 ausgebildet. In die Kammer ragt ein Stator 20 hinein, auf dessen Außenfläche zwei schraubenförmig gewundene lippen 21 angeordnet sind. Die beiden Nuten zwischen den Rippen 21 nehmen Wicklungen 22 auf, deren Anordnung so getroffen ist, daß die Richtung des Stromflusses in der einen Wicklung der Richtung des Stromflusses in der anderen Wicklung entgegengerichtet ist. Dadurch haben die Rippen 21 eine einander entgegengesetzte Polarität, wenn ein elektrischer Strom durch die Windungen der Wicklungen geschickt wird. Die Rippen 19 sind relativ zu den Nuten seitlich versetzt angeordnet, weshalb bei erregten Wicklungen die Armatur 16 so bewegt wird, daß die Reluktanz der magnetischen Kreise, wie sie durch die Rippen 19 und 21 definiert sind, reduziert ist. Im Ausführungsbeispiel bewegt sich die Armatur 16 nach oben.

Der Statorteil ist hohl und nimmt eine gewickelte Druckfeder 23 auf. Diese stützt sich an dem dem Ventilglied abgekehrten

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Ende an einem einstellbaren Widerlager 24 ab, während sie sich am anderen Ende an einem Widerlager 25 abstützt. Das Widerlager 25 ist an dem der Grundplatte 17 der Armatur zugekehrten Ende mit einer Eindrückung versehen, die der lokalisierenden Aufnahme des abgerundeten Endes des Ventilgliedes 12 dient.

Wenn zunächst die übrigen der in Fig. 1 dargestellten Komponenten außer Betrachtung gelassen werden, so reicht die von der Feder 23 ausgeübte Kraft aus, das Ventilglied in seiner Schließstellung zu halten, so daß kein Kraftstoff durch die Auslaßöffnungen 13 entweichen kann. Werden die Wicklungen 22 erregt, so wird die Armatur nach oben verstellt, und der Teil 17 der Armatur kommt zum Zusammenwirken mit dem Widerlager 25, um die von der Feder auf das Ventilglied ausgeübte Kraft zu reduzieren. Selbstverständlich ist das Ventilglied auch einer Kraft unterworfen, die von dem auf die vorerwähnte Fläche ausgeübten Kraftstoffdruck erzeugt v.'ird, und die auf eine Erregung der Windungen hin erfolgende Reduktion der von der Feder ausgeübten Kraft ist ausreichend, um dem Ventilglied ein Abheben vom Sitz zu erlauben und dadurch einen Kraftstoff-Fluß vom Kraftstoffeinlaß 14 zu den huslaßöffnungen 13 zu ermöglichen.

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■»erden die Wicklungen entreat, so stellt die volle Federkraft zur Verfiigunu, um das ^Vnt i IaI i ed auf seinem Sitz zur Auflage zu bringen, so daP. dm Krai t st.of faustritt durch die Auslaßöffnungen booendot wird. Auch bringt die Feder 23 die Armatur 16 in ihre Ausgangsstellung zurück, wobei die Armatur eine beträchtliche Energie erhält, !"ine Stoßkrafteinwirkung der Armatur nuf das Vcnt.i lgliod int jedoch verhindert, weil die Armatur ihre Bewegung fortsetzen l;ann, nachdem das Ventilnlied auf Feinem Sitz zur'. Mif setzen gekommen ist. Das Ausmaß einer solchen Hevegunn wird durch eine Beilage 26 best .i'nmt, die am Hoden der Kammer anliegt. Es ist jedoch wünschenswert., die Rowoguna der Armatur zu dämpfen, nachdem da;; Ventilglied in Kontakt mit seinem Gitz gekommen ist, und diese i)r>mpfunq wird (lurch ein 'oibrittel erreicht, das wirksam wo]-(]( η kann, sobald <ieh eine Tendenz der Arnatur einstellt, mit ihrer (".rund ρ 1 at t e 17 vom Widerlager 25 freizukommen, oder das reibmittel kann dann wirksam v/erden, nachdem sich die Teile um ein aeringes Ma 15 voneinander entfernt haben.

leriiäP I'iq. 1 bildet das T'oderwiderlagor 25 den einen Teil einer Fei bungsnaarung, v/ozu das Widerlager 25 tassenförmig ausqebildet ist. nie Außenseite der Scliürze des tassenförmigen Teiles verengt sich kegelförmig von dem dem Ventilglied zugeordneten Ende aus. Zum Zusammenwirken mit dieser !■'lache sind mehrere entsprechend kegelförmige Segmentstücke

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um den schiirzenförmigen Tgi L des /iderlagers 25 herum angeordnet. Diese Segmente sine! in einem bereich radial, versteLlbar, der zwischen der Innenfläche der GrundpLatte 17 der Armatur und einen nach innen gerichteten flansch 23 eines ringförmigen Einsatzes 29 sich befindet. Der tünsatz 29 ist innerhalb der Armatur angeordnet und außen mit einem Gewindeabschnitt versehen, um in die Armatur eingeschraubt zu v/erden. Zweckmäßigerweise ist der Einsatz 29 mit dem Stift 18 gegen unbeabsichtigtes Drehen gesichert. Die Sejmente 27 sind außen von einer 'iingfeder 30 umgeben, so daß die kegeligen Flächen der Segmente und des Federwiderlagers in Anlage aneinander gehalten sind. Der Flansch 28 int mit einer zentralen öffnung versehen, durch die die Feder 23 berührungsfrei hindurchgeführt sein kann.

Sobald im Betrieb das Federwiderlager 25 und die Gesamtheit der Segmentstäcke 27 sich voneinander zu entfernen beginnen, indem sie dem Zusammenwirken des Ventilgliedes mit seinem Sitz folgen, werden die vorerwähnten Kegelflächen zusammenwirken, um die Segmentstücke 27 entgegen der Wirkung der Ringfeder 30 nach außen zu drücken. Dabei bewegen sich die Kegelflächen relativ zueinander, was zu Reibungsverlusten führt. Außerdem treten Reibungsverluste zwischen den Segmenten und den Flanschflächen und dem Boden der Armatur auf. Die Reibungsverluste verzehren die Energie der Armatur, und

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während das VentL IgLLed noch d.ihei ist,- die Armatur zum StiLlstand zu bringen, wird die Belastung des Ventilsitze:;; • lurch das Ventilglied verringert.

Sind die Segmente das nichntemal frei, so v/erden dia Wicklungen erregt, weil, wenn zwischen dem Widerlager 25 und der Bodenplatte der Armatur 17 ein Spalt besteht, die auf -lie Armatur ausgeübte Kraft durch die Reibung zwischen den konisch sich verjungenden Flächen des Widerlagers und den erwähnten Segmenten auf das Widerlager übertragen wird.

Ce.näß Fig. 2 ist ein zusätzliches Bauteil in der Form einer Stange 31 vorgeseiien. Diese Stange ist dem Federwiderlager

24 zugeordnet und zum Zusammenwirken mit dem Federwiderlager

25 bestimmt. Während der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung besteht zwischen dem Ende der Stange 31 und dem Federwiderlager 25 ein schmaler Spalt. Die Stange 31 bewirkt eine Begrenzung der Bewegung des Federwiderlagers 25 nach oben und damit der nach oben gerichteten Bewegung des Ventilgliedes 12. Wenn nach dem Hrregen der Wicklungen die Grundplatte 17 der Armatur nicht in Berührung mit dem Widerlager 25 kommt, so wird das Widerlager 25 angehoben, es wird jedoch während dieser Bewegung durch das Zusammenwirken mit dem Ende der Stange 31 plötzlich zur Ruhe gebracht. Die durch das magnetische Feld erzeugte, weiterwirkende Kraft und die Masse

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der Armatur v/i rken unterstützend bei'i Frei !.o-imen der konischen Flächen des Federwider 1auors 2b und der Segment« 27. Bei diesem Beispiel ist- die iinch ohr?η gerichtete Bewegung der Armatur durch das Anschlagen des Teiles 17 der armatur am Federwiderlager 25 begrenzt.

''ei diesem Beispiel ist. die von der Feder 23 ausgeübte Kraί t mit Beilagscheiben 32 einzustellen, die zwischen der Feder und den Widerlager 24 eingelegt sind. Die Stellung des Vidrr lagers 24 ist zur Bestimmung des Spieles zv:i sehen den · nde ler Stange 31 und dem Federwi der 1 aqer 2^ci einstellbar. 1 ¹I Beispiel gemön Fig. 1 int. das Widei1aner 24 allein zu d^n ?,:-Htck einstellbar, die von der redc^r 23 nus<ieübte Kraft zu bestimmen.

!■ei beiden Beispielen tritt die Hinniuni del" Fev.'egung del' Armatur ein, sobald das Vent.i IuI i ed in Berührung mit dem Ventilsitz kommt. Fs ist eine 7'nordnung .,nglich, daß die D'imnfung der Bewegung der /rniatur nicht eher erfolgt, als bis das Ventilglied 12 in Kontakt, mit seine:¹! Sitz gekommen ist. Dies wird dadurch erzielt, daß die Finstellung eine.«; Spieles zwischen den Flansch 28 und den Segmenten 27 sichergestellt ist. Dieses Spiel ermöglicht eine fortgesetzte und ungehinderte Bewegung der Armatur, nachdem das Ventilglied mit seinem Sitz Kontakt erlangt hat. Darüber hinaus

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wird im Fall, daß das Ventilglied heftig von seinem Sitz gestoßen werden sollte, die fortgesetzte Bewegung der Armatur durch das Reibmittel die Feder 23 dabei unterstützen, das Ventilglied zur Rückkehr auf seinen Sitz zu veranlassen.

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Claims

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Anmelder: LUCAS INDUSTRIES LIMITED, Great King Street, Birmingham, B19 2XF, Großbritannien

Titel: Einspritzdüse für flüssigen Kraftstoff P a tentansprüche

Einspritzdüse für flüssigen Kraftstoff, die einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung zuzuordnen ist und durch die Kraftstoff der Brennkraftmaschine zuzuführen ist, wobei die Düse ein Gehäuse aufweist, in dem der Ventilsitz vorgesehen ist, wobei die Düse weiter ein Ventilglied aufweist, das zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz bestimmt ist, wobei weiter eine Feder auf das Ventilglied einv/irkt, um dieses in Anlage auf dem Ventilsitz zu halten, um die Kraftstoff strömung von einem Kraftstoffeinlaß zu einem Kraftstoffauslaß zu verhindern, wobei weiter eine elektromagnetische Vorrichtung vorgesehen ist, die im erregten Zustand die von der Feder auf das Ventilglied ausgeübte Kraft verringert, so daß das Ventilglied unter der Wirkung des Kraftstoffdruckes vom Ventilsitz abheben kann und dabei den Kraftstoff-Fluß vom Kraftstoffeinlaß zum Kraftstoffauslaß ermöglicht, gekennzeichnet durch ein Federwiderlager (25) , das mit dem Ventilglied (12) zusammenwirkt und durch das die

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von der Feder (23) ausgeübte Kraft auf das Ventilglied einwirkt, wobei eine Armatur (16) Teil der elektromagnetischen Vorrichtung ist und einen Teil (17) einschließt, der gegen das Widerlager auf der dem Ventilglied zugekehrten Seite wirkt, wobei bei erregter elektromagnetischer Wicklung dieser Teil der Armatur mit dem Widerlager zusammenwirkt, um die von der Feder auf das Ventilglied ausgeübte Kraft zu verringern, während bei entregter elektromagnetischer Wicklung der erwähnte Teil der Armatur von Widerlager freikommen kann und wobei weiter ein Reibmittel (25,27) während des Freikommens des erwähnten Teiles der Armatur vom Widerlager wirksam ist, um Energie der Armatur während deren Bewegung unter dem Einfluß der Feder zu verzehren.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmittel (25,27) zwischen der Armatur (16) und dem Widerlager (25) wirkt.

3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmittel (25,27) eine Anzahl von Reibelementen (27) aufweist, die der Armatur zugeordnet sind und von denen jedes eine zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden Fläche des Widerlagers (25) zusammenwirkende Fläche

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aufweist, wobei eine Feder (30) die entsprechenden Flächen der Reibelemente und des Widerlagers zusammenhalt und wobei diese Flächen so angeordnet sind, daß während Relativbewegungen zwischen Armatur und Widerlager die Flächen der Reibelemente einerseits und des Widerlagers andererseits sich gegeneinander bewegen und dabei Reibungsverluste erzeugen.

4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (25) eine rotationssymmetrische kegelige Außenfläche aufweist, entsprechend der die Gesamtheit der Gegenflächen der Reibelemente (27) ausgebildet sind.

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibelemente (27) die Form von Segmenten haben, die das Widerlager (25) umgeben und daß die die Segmente zusammenhaltende Feder eine die Segmente umgebende Ringfeder (30) ist.

6. Düse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur (16) tassenförmig ist und ihre Grundplatte (17) der gegen das Widerlager (25) anliegende Teil ist, wobei in der Armatur ein Einsatz (29) eingesetzt ist, der einen nach innen gerichteten Endflansch (28) aufweist, zwischen dem und der Grundplatte der Armatur die

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Segmente (27) so angeordnet sind, daß Radialbewegungen der Segmente während der Relativbewegungen zwischen Armatur und Widerlager stattfinden.

7. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Grundplatte (17) der Armatur (16) mit einem
Durchbruch versehen ist, durch den ein Teil des
Ventilgliedes (12) hindurchgesteckt ist, der mit dem Anschlag (25) zusammenwirkt.

8. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Flansch (28) und der Grundplatte (17) größer als die axiale Länge der Segmente (27) ist, wobei das Reibmittel (25,27) wirkungslos ist, bis das Ventilglied auf dem Ventilsitz aufgesetzt hat.

9. Düse nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Anschlag zur Begrenzung der Bewegung der Armatur (16)
infolge der Erregung der elektromagnetischen Vorrichtung,

10. Düse nach Anspruch 9, dadurcli gekennzeichnet, daß der Anschlag Flächen der Armatur und eines Bauteiles aufweist, das Teil der elektromagnetischen Vorrichtung ist.

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11. Düse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag ein mit dem Widerlager (25) zusammenwirkendes Anschlagelement aufweist.

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