DE3110755A1 - Kraftstoffeinspritzdueseneinheit - Google Patents

Description

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Anmelden LUCAS INDUSTRIES LIMITED, Great King Street, Birmingham, B19 2XF, England

Bezeichnung

der Erfindung: Kraftstoffeinspritzdüseneinheit

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüseneinheit mit folgenden gattungsgemäßen Merkmalen. Sie dient der Zuführung von Kraftstoff zum Brennraum bzv/. zur Brennkammer von Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung. Sie weist einen hohlen Gehäuseteil auf mit einer Endwand, in der sich ein Auslaßkanal befindet, in dem ein Ventilsitz vorgesehen ist. Teil der Einheit ist ein Ventilglied mit einem Schaft und einem Kopf, wobei der Kopf zum Zusammenwirken mit dem Sitz bestimmt und demzufolge innerhalb des Auslaßkanales angeordnet ist. Der Ventilgliedschaft ragt in den hohlen Gehäuseteil hinein und auf ihn wirkt ein Federmittel ein, um den Ventilgliedkopf in Anlage am Ventilsitz zu halten. In den vom Gehäuseteil umschlossenen Innenraum führt ein Kraftstoffeinlaß, durch den beim Betrieb der Einheit flüssiger Kraftstoff in den Innenraum des Gehäuseteiles gefördert wird. Dabei wirkt der Kraftstoffdruck auf das Ventilglied, um dieses entgegen der Wirkung des Federmittels mit seinem Kopf von Ventilsitz

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abzuheben, wobei der Vontilglieclkopf sich in Richtung aus der Düseneinheit heraus bewegt. Ventilgliedkopf und Auslaßkanal bilden einen ringförmigen Strömungskanal, durch den flüssiger Kraftstoff aus dem Innenraum des Gehäuseteiles heraus gelangen kann und dessen Strömungsquerschnitt sich verändert, wenn sich der Ventilgliedkopf vom Ventilsitz entfernt.

Solche Düseneinheiten sind an sich bekannt. Ventilgliedkopf und Auslaßkanal sind dabei u.a. deswegen so ausgebildet, daß sich der Querschnitt des Strömungskanales ändert, weil die Förderrate des Kraftstoffes durch die Düseneinheit steuerbar sein soll, üblicherweise ist dabei vorgesehen, daß der Strömungsquerschnxtt anfangs klein ist und klein bleibt, bis der Ventilgliedkopf einen vorbestimmten Abstand vom Ventilsitz hat, worauf der Strömungsquerschnitt mit zunehmender weiterer Entfernung des Ventilgliedkopfes vom Ventilsitz entweder kontinuierlich oder stufenweise größer wird.

Im Betrieb wird der Düseneinheit Kraftstoff mittels einer von der zugehörigen Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpe zugeführt, die einen Nocken und einen Pumpenkolben aufweisen kann. Die Kraftstoff-Förderrate der Pumpe bei einer vorgegebenen Drehzahl der Brennkraftmaschine hängt von der

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Auslegung des Nockens, und die Rate des durch die Düse geförderten Kraftstoffes hängt außerdem zufolge der Auslegung des Nockens auch vom Querschnitt des Strömungskanales ab. Der Querschnitt des Strömungskanales wiederum hängt von der Stellung des Ventilgliedes ab.

Die Rate, insbesondere die Anfangsrate, der Kraftstoff-Förderung ist wiederum für bestimmte Typen von Dieselmotoren (mit Druck zündende Brennkraftmaschinen) von großer Bedeutung und, selbst wenn das Ventilglied und der Kraftstoffauslaß auf Grund ihrer gegenseitigen Abstimmung nur einen schmalen Bereich begrenzen und damit eine gedrosselte Kraftstoff strömung am Beginn der Kraftstoff-Förderung gegeben ist, kann es gelegentlich vorkommen, daß sich das Ventilglied zu rasch in seine volle Öffnungsstellung bewegt, was dazu führt, daß die Kraftstoff-Förderrate am Beginn der Kraftstoff-Förderung zu groß ist. Der Grund dafür, daß sich das Ventilglied in seine voll geöffnete Stellung bewegt, kann damit erklärt werden, daß der rasche Druckanstieg in dem von der Pumpe geförderten Kraftstoff das Ventilglied gegen die Wirkung seiner Feder nach der Art eines Kolbens verstellt, ehe genügend Zeit gegeben ist, den Kraftstoff mit verringerter Förderrate zu fördern.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düseneinheit der eingangs genannten Gattung im Hinblick auf diese Problemsteilung in einfacher uad zweckmäßiger Weise zu verbessern.

Gemäß der Erfindung weist eine Kraftstoffeinspritzääseneinheit der eingangs genannten Gattung einen dem Ventilglied zugeordneten Kolben auf, der mit der Innenwand des hohlen Gehäuseteiles zusammenwirkt und dessen Innenraum in zwei Kammern trennt, von denen die eine mit dem Auslaßkanal und die andere mit dem Kraftstoffeinlaß verbunden ist, wobei ein Anschlagmittel zur Begrenzung der Bewegung des Ventilgliedes gegen die Wirkung des Federmittels vorgesehen ist und ein Ventilmittel zu betätigen ist, um dem Kraftstoff einen übertritt von der mit dem Kraftstoffeinlaß verbundenen Kammer in die andere Kammer zu gestatten, wenn während der Kraftstoff-Förderung in die mit dem Einlaß verbundene Kammer die Bewegung des Ventilgliedes mit dem Anschlagmittel begrenzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzeinheit gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch die Düseneinheit und Fig. 2 eine Einzelheit der Anordnung gemäß Fig. 1 in entsprechender Darstellung jedoch größerem Maßstab.

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Figurenbeschreibung

Gemäß der Zeichnung weist die Düseneinheit einen Gehäuseteil 10 auf, dem als Bestandteil ein Schürzenabschnitt 11 zugeordnet ist. Der Gehäuseteil 10 ist mit einem /außengewinde versehen, mit dem eine Hutmutter 12 zusammenwirkt, die die in ihrer Gesamtheit mit 13 bezeichnete Düsenanordnung im Zusammenwirken mit dem Ende des Schürzenabschnittes 11 hält.

Der Schürzenabschnitt hat eine zylindrische Innenfläche, und mit der von dem Schürzenabschnitt umschlossenen Kammer ist ein Kraftstoffeinlaßkanal 14 verbunden, der während des Betriebes mit der Förderseite einer Einspritzpumpe verbunden ist, die in ihrer Gesamheit mit 15 bezeichnet ist. Im Kraftstoffeinlaß ist ein Spaltfilter 16 angeordnet.

Die Düsenanordnung schließt einen Teil 17 mit einem Flansch 17a ein, der zwischen dem Ende des Schürzenabschnittes 11 und der Hutmutter 12 eingespannt ist. Durch den Teil 17 erstreckt sich eine zylindrische Bohrung 18, die einen Auslaßkanal darstellt. In diesem Auslaßkanal ist ein Sitz 19 gebildet, mit dem der Kopf 20 eines Ventilgliedes zusammenwirkt, dessen Schaft 21 sich durch die Bohrung 18 erstreckt. Der Schaft ist mit einem gerippten Abschnitt 30 versehen.

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mit dem der Schaft in der Bohrung geführt ist. Außerdem ist der Schaft mit einem zylindrischen Führungsabschnitt 22, der ebenfalls sich innerhalb der Bohrung 18 befindet, versehen. Mit dem aus der Bohrung 18 herausragenden Teil trägt der Führungsabschnitt 22 ein Federwiderlager 23, das in seiner Stellung auf dem Führungsabschnitt bzw. dem Schaft 21 mittels einer Rückhalteplatte 24 gehalten ist, die ihrerseits auf einem im Querschnitt verkleinerten Teil des Schaftes angeordnet ist und mit einem scheibenförmigen Vorsprung an dem dem Kopf 20 abgekehrten Ende des Schaftes 21 zusammenwirkt. Das Widerlager 23 ist mit einem nach außen gerichteten Flansch versehen, mit dem eine gewickelte Druckfeder 26 an ihrem einen Ende zusammenwirkt, die mit ihrem anderen Ende mit dem Flansch des Teiles 17 zusammenwirkt.

Das Teil 17 ist mit einem Paar öffnungen 27 versehen, durch die hindurch Kraftstoff aus dem Inneren des Schürzenabschnittes in den Ringspalt zwischen dem Schaft 21 und dem Abschnitt der Bohrung 18 gelangen kann, der hinter dem mit Rippen versehenen Abschnitt 30 des Schaftes 21 liegt. Befindet sich das Ventil in seiner Öffnungsstellung, so gelangt Kraftstoff weiter durch den Ringraum zwischen dem Kopf des Ventilgliedes und dem Teil des Auslasses stromabwärts des Sitzes. Das Ausmaß der Bewegung des Ventilgliedes weg vom Ventilsitz ist durch das Anschlagen des

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Federwiderlagers 23 am Teil 17 begrenzt.

Der Kopf 20 des Ventilgliedes hat, insbesondere gemäß der Darstellung in größerem Maßstab der Fig. 2 in einem Abschnitt 2OA die Form eines Kegelstumpfes und in einem Abschnitt 20B die Form eines Zylinders. Der -Vuslaß stromabwärts des Sitzes 19 hat die Form eines Zylinders. Entfernt sich der Ventilkopf von seinem Sitz, so wird der Ströiaungskanalbereich, durch den Kraftstoff strömen kann, zwischen dem zylindrischen Abschnitt 20B und dem Auslaß gebildet, erstreckt sich jedoch der zylindrische Abschnitt 20B über den Teil 17 hinaus, so beginnt der Bereich des otrömungskanales größer zu werden.

Der bisher beschriebene Aufbau der Düse ist an sich bekannter Stand der Technik. Wird Kraftstoff von der Einspritzpumpe unter Druck gefördert, so wirkt der Kraftstoffdruck als Kraft auf das Ventilglied, um dieses gegen die Wirkung der Feder 26 zu verstellen. Danach gelangt Kraftstoff durch die öffnungen 27 und durch den Ringraum zwischen dem Ventilkopf und dem stromabwärts des Sitzes befindlichen Auslaßbereich. Die anfängliche Kraftstoffströmungsrate ist zumindest theoretisch verringert, weil der Querschnitt des Stromungsbereiciies klein ist. Hebt das Ventilglied jedoch zunehmend vom Ventilsitz ab, so wird der Querschnitt des Strömungsbereiches größer.

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und entsprechend steigt die KraftstoffStrömungsrate an.

Wie bereits erläutert, wirkt in einigen Fällen das Ventilglied als Kolben, und es bewegt sich sehr rasch in die volle Offnungsstellung, die durch das Zusammenwirken des Federwiderlagers 23 mit dem Teil 17 bestimmt ist, so daß die Kraftstoff-Förderung bei verringerter Förderungsrate sehr klein ist.

Um dieses Problem zu überwinden, ist das Ventilglied mit einem Kolben versehen, der die Form eines Ringes 28 hat, der an der Unterseite der Rückhalteplatte 24 angeordnet ist. Der Ring 28 und die Rückhalteplatte 24 haben Flächen, die zusammenwirken und eine Kraftstoffdichtung darstellen. Desweiteren bildet der Umfang des Ringes 28 eine Dichtung mit der Innenfläche des Schürzenabschnittes 11, wie es auch die zusammenwirkenden Flächen der Rückhalteplatte 24 und des Federwiderlagers 23 tun. Der Ring 28 wird mit einer als gewickelte Druckfeder 29 ausgebildeten Feder an der Rückhalteplatte 24 in Anlage gehalten. Der von dem Ring 28 gebildete Kolben und die Rückhalteplatte 24 teilen den von dem Schürzenabschnitt 11 umschlossenen Zwischenraum in zwei Kammern, deren eine mit dem Auslaß und deren andere mit dem Einlaß in Verbindung steht. Wird Kraftstoff durch den Einlaßkanal 14 zugeführt, so wirkt der Kraftstoff mit Druck

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auf die eine Seite des Kolbens, um dessen Bewegung zu veranlassen. Durch diese Bewegung wird der Kraftstoff in der einen Kammer ebenfalls unter Druck gesetzt, und Kraftstoff wird durch die öffnungen 27 und den Auslaß verdrängt, während der Kolben und das Ventilglied verstellt werden. Zumindest die anfängliche Kraftstoffströmung erfolgt mit einer verringerten Kraftstoff-Strömungsrate, weil der Kraftstoff durch den verringerten Strömungsquerschnitt gelangen muß, der vom Ventilkopf und dem Auslaß begrenzt wird. Das Ventilglied setzt seine Bewegung fort, und wenn der Abschnitt 2OB des Ventilkopfes aus dem Bereich des Auslasses gelangt, kann die Strömungsrate ansteigen. Die Bewegung des Ventilgliedes wird, wie bisher, durch das Zusammenwirken des Widerlagers 23 mit dem Teil 17 angehalten und, wenn dies geschieht, veranlaßt der auf den Ring 28 wirkende Kraftstoffdruck, daß sich der Ring von der Rückhalteplatte 24 entgegen der Wirkung der Feder 29 abhebt und eine Kraftstoffströmung zwischen den beiden Kammern ermöglicht. Der Ring 28 und die Rückhalteplatte arbeiten so als Ventilmittel. Endet die Kraftstoffströmung, so kehren die Teile in die in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung zurück, wobei der Ring 28 von der Rücknalteplatte 24 durch die Kraftstoffströmung entfernt genalten wird, bis der Ventilkopf auf dem Ventilsitz aufsitzt. Dabei ergibt sich keine wesentliche Verringerung der Schließrate des Ventilgliedes.

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Die bei verringerter Förderrate geförderte Kraftstoffrrtenge hängt von der Bewegung des Kolbens und des Ventilgliedes, ehe der Teil 2OB des Ventilkopfes den Auslaß verläßt, ab sowie von dem Kraftstoffvolumen, das während dieser Bewegung von iem Kolben verdrängt wird. Auf diese Weise kann durch Änderung der axialen Länge des Teiles 2OB die Menge dos bei verringerter Förderrate geförderten Kraftstoffes verändert werden. Eine entsprechende Veränderung kann auch durch Veränderung der Fläche des Kolbens relativ zur Fläche des Ventilgliedes erreicht werden.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. J Kraftstoffeinspritzdüseneinheit zur Zuführung von Kraftstoff zur Brennkammer einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung roit einem hohlen Gehäuseteil (10), das in einer Endwand einen Auslaßkanal aufweist, wobei ein Ventilglied einen Schaft (21) und einen Kopf (20) aufweist, wovon der Kopf zum Zusammenwirken mit einem Ventilsitz (19) des Auslaßkanales bestimmt ist, in dem das Ventilglied mit seinem Kopf angeordnet ist, während das Ventilglied mit seinem Schaft in das hohle Ventilgehäuse hineinragt und unter der Wirkung eines Federmittels (26) steht, das den Kopf des Ventilgliedes in Anlage am Ventilsitz zu halten sucht, wobei weiter ein Kraftstof feinlaß in den Innenraum des Gehäuseteiles führt, durch den während des Betriebes flüssiger Kraftstoff dem Innenraum des Gehäuseteiles zugeführt wird, dessen Druck auf das Ventilglied einwirkt, um das Ventilglied entgegen der Wirkung des Federmittels mit seinem Kopf

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in einer Richtung aus der Düseneinheit heraus vom Ventilsitz abzuheben, wobei weiter der Ventilgliedkopf und der Auslaßkanal einen ringförmigen Kräftstoffauslaßkanal bilden, durch den flüssiger Kraftstoff aus dem Innenraura des Gehäuseteiles herausgelangen kann und dessen Strömungsquerschnitt sich beim Entfernen des Ventilgliedkopfes vom Ventilsitz verändert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilglied ein Kolben (28) zugeordnet ist, der mit der Innenfläche des hohlen Gehäuseteiles (10) zusammenwirkt und dabei den Innenraum des Gehäuseteiles in ein Paar Kammern unterteilt, von denen, die eine Kammer mit dem Auslaßkanal und die andere Kammer mit dem Kraftstoffeinlaß (14) in Verbindung steht, wobei ein Anschlagmittel die Bewegung des. Ventilgliedes entgegen der Wirkung des Federmittels begrenzt und Ventilmittel (24,28) zu betätigen sind, um den Kraftstoffübertritt von der anderen Kamute?: in die zuerst genannte Kammer zu ermöglichen, wenn während der Kraftstoff-Förderung in die andere Kammer die Bewegung des Ventilgliedes durch das Anschlagmittel begrenzt wird.

2. Düseneinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) den Schaft (21) des Ventilgliedes umschließt und mit einem von dem Schaft des Ventil-

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gliedes getragenen Bauteil (24) zusammenwirkt, um das Ventilmittel (24_r28) zu bilden, wobei auf den Kolben ein Federmittel (29) einwirkt, um den Kolben in Anlage an dem vom Schaft des Ventilgliedes getragenen Bauteil zu halten.

3. Düseneinheit nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, daß das vom Schaft (21) des Ventilgliedes (20,21) getragene Bauteil eine Rückhalteplatte (24) für ein dem Ventilgliedschaft zugeordnetes Federwiderlager ist.

4. Düseneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel eine Wickelfeder ist, die zwischen dem Kolben (28) und einem Flansch des Federwiderlagers angeordnet ist.

5. Düseneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein Ring (28) ist.

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