DE3900763C2

DE3900763C2 - Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere Pumpedüse, für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3900763C2
Application number: DE19893900763
Authority: DE
Inventors: Maximilian Dipl Ing Kronberger
Original assignee: Robert Bosch AG
Current assignee: Robert Bosch AG
Priority date: 1989-01-12
Filing date: 1989-01-12
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2009-01-13
Also published as: DE3900763A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere Pumpedüse, für eine Brennkraftmaschine, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung.

Eine solche Kraftstoffeinspritzdüse ist beispielsweise in der EP 277 939 A2 beschrieben und ermöglicht die Unterteilung des Einspritzvorganges in eine Vor- und eine Haupteinspritzung. Das sehr diffizile Problem der Gewährleistung eines günstigen Einspritzverlaufes bei verschiedenen Betriebsbedingungen ist hier durch eine Dämpfung der Bewegung des Ausweichkolbens im Prinzip gelöst, doch bestehen noch einige Mängel.

Bei einer Pumpedüse nach dem Stand der Technik werden relativ häufig Störungen des Einspritzverlaufes beobachtet. Manchmal öffnet der Ausweichkolben zu spät, manchmal beginnt die Voreinspritzung zu spät und liefert eine zu geringe Menge, manchmal bleibt sie ganz aus. Es wird angenommen, daß diese Störungen durch statistische Schwankungen des Verlaufes des Förderdruckes der Pumpe und des dynamischen Öffnungsdruckes der Ventilnadel entstehen, z.B. wenn die Ventilnadel bei Erreichen des dynamischen Öffnungsdruckes des Ausweichkolbens noch nicht geöffnet hat. Eine Erhöhung dieses Öffnungsdruckes würde Abhilfe schaffen, ist aber nicht möglich, weil die Voreinspritzung dann zu lange dauern würde. Dem wäre nur durch eine schwächere Dämpfung des Ausweichkolbens zu begegnen, dadurch aber würde die Voreinspritzmenge bei niederer Drehzahl wieder zu gering und bei hoher Drehzahl zu groß sein. Das letztere ist aus verbrennungsdynamischen Gründen unerwünscht und tritt auch schon ohne Erhöhung des dynamischen Öffnungsdruckes des Ausweichkolbens auf. Bei hoher Drehzahl und Vollast geht dort die Voreinspritzung ohne Einspritzpause in die Haupteinspritzung über.

Da beim Abheben der Düsennadel das Volumen des Druckraumes plötzlich zunimmt, sinkt bei niedriger Drehzahl zunächst der Einspritzdruck ab, so daß bei dem aus den weiter oben erwähnten Gründen niedrigen dynamischen Öffnungsdruck des Ausweichkolbens die Voreinspritzmenge zu gering ist.

Bei der Kraftstoffeinspritzdüse nach EP 277 939 A2 nimmt die Voreinspritzmenge mit der Drehzahl zu, dementsprechend nimmt die Einspritzpause ab. Ab einer bestimmten Drehzahl geht die Voreinspritzung ohne Unterbrechung in die Haupteinspritzung über. Zudem sind in Verlauf und Menge der Voreinspritzung bei gegebener Drehzahl fallweise größere Unterschiede zu beobachten. Zur Optimierung des Verbrennungsverlaufes ist es jedoch wünschenswert, daß die Voreinspritzmengen bei allen Drehzahlen und Lastzuständen näherungsweise gleich sind. Die zu großen Unterschiede zwischen den Voreinspritzmengen entstehen wegen unterschiedlicher Hübe der Düsennadel während der Voreinspritzung und infolge der Charakteristik herkömmlicher Düsen, bei denen die pro Zeiteinheit ausfließende Kraftstoffmenge von Beginn des Öffnungshubs an stark zunimmt. Die Zunahme des Hubs mit steigender Drehzahl entsteht wegen der zunehmenden hydraulischen Kraft in Öffnungsrichtung und infolge des Fehlens gegengerichteter, entsprechend zunehmender Kräfte. Die unterschiedlichen Hübe bei gleicher Drehzahl entstehen erfahrungsgemäß bereits bei relativ geringen Unterschieden zwischen der von Exemplar zu Exemplar oder von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel des an der Nadel angreifenden resultierenden Öffnungskraftverlaufs. Die Unterschiede von Düse zu Düse werden unter anderem durch Ausnutzung herkömmlicher Fertigungstoleranzen verursacht. Die Unterschiede von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel entstehen meist infolge nicht näher feststellbarer stochastisch auftretender Einflußfaktoren. Die Bewegungsvorgänge von Ausweichkolben und Düsennadel sind im wesentlichen druck- und zeitabhängige Größen, während die Förderung von Kraftstoff in den Hochdruckraum der Einspritzdüse bzw. Pumpedüse praktisch nur vom Hub des Pumpenkolbens und damit vom Kurbelwinkel abhängt. Um die erwünschte Konstanz der Voreinspritzmenge und der Einspritzpause in Grad Kurbelwinkel einzuhalten, ist daher der optimale Zeitverlauf der Voreinspritzung auf die konstante Dauer der Voreinspritzung in Grad Kurbelwinkel, bei allen Drehzahlen, auszurichten.

Zur Optimierung des Verbrennungsverlaufes ist es wün schenswert, daß die Voreinspritzmenge bei allen Drehzahlen und Lastzuständen näherungsweise gleich und die Dauer der Voreinspritzung und die Einspritzpause in °KW bei allen Dreh zahlen näherungsweise gleich sind.

Diese Idealverhältnisse sind als Verbrennungsverfahren in der DE-OS 37 35 169 beschrieben, jedoch ohne jeglichen Hinweis auf dessen Realisierung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einspritzdüse zu schaffen, bei der unabhängig von Betriebszuständen oder Streuungen eine konstante Voreinspritzmenge erreichbar ist, die Zeitdauer der Voreinspritzung verkürzt wird, und die Dauer der Einspritzpause ungefähr gleichgehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zylindrische Führungsteil des Ausweichkolbens in Hinblick auf ein geringes Gewicht ein Verhältnis Höhe zu Durchmesser von 0,1 bis 0,4 aufweist, und daß der freibleibende Querschnitt beim Durchsetzen der Zwischenplatte durch den Druckzapfen an der Düsennadel als Drosselquerschnitt ausgebildet ist, der mit einem innerhalb der Zwischenplatte ausgebildeten, von dieser, der Anschlagschulter der Düsennadel und deren Druckzapfen begrenzten Kraftstoffraum in Verbindung steht.

Durch die geringe Bauhöhe des Ausweichkolbens wird dessen träge Masse und damit dessen Öffnungsdauer herabgesetzt. Dadurch kann der dynamische Öffnungsdruck des Ausweichkolbens höher gewählt werden, wodurch die Voreinspritzmenge zwischen Öffnen der Ventilnadel und Öffnen des Ausweichkolbens weniger streuungsempfindlich und größer wird, ohne daß die gesamte Voreinspritzung dadurch länger dauert. Durch die Drosselöffnung zwischen Zwischenplatte und Druckzapfen wird die Hubbewegung der Düsennadel verzögert und verringert. Mit dem kleineren Hub wird einerseits die Dauer des Schließens der Düsennadel kürzer und andererseits wird weniger Kraftstoff durch die Verdrängungswirkung der schließenden Nadel in den Hochdruckraum zurückbefördert, was nach dem Erreichen des Schließdrucks zu einem stärkeren Druckabfall in der Phase 3 der Voreinspritzung (zwischen Öffnen des Ausweichkolbens und Schließen der Ventilnadel) führt (siehe auch Fig. 6). Die damit erzielte Reduktion der Einspritzmenge während der Phase 3 des Einspritzverlaufs wirkt in erwünschter Weise bei höheren Drehzahlen stärker als bei niederen Drehzahlen. Dies erlaubt wiederum eine Erhöhung der statisch eingestellten Öffnungsdrücke, von Einspritzdüse und Ausweichkolben (üblicherweise 120-160 bar; Ausweichkolben jeweils geringfügig höher), welche eine Vergrößerung der in der Phase 2 des Einspritzverlaufs (zwischen Öffnen der Ventilnadel und Öffnen des Ausweichskolbens) eingespritzten Menge bewirkt. Diese Maßnahme wirkt ebenfalls in erwünschter Weise bei niederen Drehzahlen stärker als bei höheren und zwar deshalb, weil die dynamischen Druckverläufe beim Öffnen infolge von Massen- und Dämpfungskräften über der Drehzahl erheblich ansteigen (bis 30%). Die Auswirkung der Erhöhung der statisch eingestellten Öffnungsdrücke hingegen bleibt über der Drehzahl etwa konstant. Es ergibt sich somit mit dem zunehmenden dynamischen Druckverlauf beim Öffnen eine immer geringere Steigerung der Einspritzmenge pro Zeiteinheit. Damit kann die auf den Ausweichkolben wirkende Dämpfung verringert werden, wodurch die Dauer der Voreinspritzung vor allem bei höherer Drehzahl vermindert wird, was zu einer im ganzen Drehzahlbereich der Voreinspritzung etwa gleich langen Einspritzpause in Grad Kurbelwinkel führt.

Die niedrige Bauweise des Ausweichkolbens schließlich verringert nicht nur dessen Masse, sondern auch die Bauhöhe der ganzen Düse bzw. Pumpedüse, was wegen der Einbauverhältnisse immer willkommen ist.

Aus der GB-PS 1 110 102 ist zwar eine mit einem Zapfen versehene Düsennadel bekanntgeworden, welche in eine Bohrung in einer mit der Pumpenkolbenbüchse verbundenen Platte eintaucht, wobei zwischen dem mit der Düsennadel verbundenen Zapfen und dieser Bohrung, durch welche der Zapfen hindurchtritt, ein begrenzter Zwischenraum verbleibt, welchem eine Drosselwirkung zugesprochen werden muß. Zwischen dieser mit der Pumpenkolbenbüchse verbundenen Platte und einer gegen den Zapfen abgestützten Platte besteht ein mit Kraftstoff gefüllter Raum, aus welchem beim Öffnen der Düsennadel Kraftstoff über den Drosselspalt in den Federraum gedrückt wird. Es sind daher zusätzliche Teile erforderlich, und es kann nur die Öffnungsbewegung der Düsennadel gedämpft werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

So kann die Anordnung auch so getroffen sein (Anspruch 2), daß an Stelle der aus dem die Bohrung in der Drosselplatte durchsetzenden Zapfen bestehenden Dämpfungsanordnung für den Ausweichkolben oder zusätzlich zu dieser Dämpfungsanordnung der Ausweichkolben auf seiner der Düsennadel abgewandten Seite ein Dämpfungsglied in Form eines in einer Bohrung in der Ausweichkolbenbüchse geführten Führungsfortsatzes aufweist, der umfangsseitig mit drosselnden Längsnuten versehen ist. Durch diesen Führungsfortsatz wird die Führung des Ausweichkolbens verbessert und gleichzeitig ohne zusätzlichen Aufwand eine Dämpfung der Ausweichkolbenbewegung erzielt, weil die Nuten ja Drosseldurchgänge bilden. Außerdem nimmt die Drosselwirkung mit dem Hub des Ausweichkolbens ab, was für den Einspritzverlauf günstig ist.

Ferner ist zweckmäßigerweise (Anspruch 3) der Durchmesser des Führungsfortsatzes kleiner als der Durchmesser der diesem zugewandten kleineren Kante des konischen Sitzes am Ausweichkolben. Hierdurch ergibt sich eine fertigungstechnisch einfache Konstruktion.

Außerdem ist es vorteilhaft (Anspruch 4), die Ausbildung so zu treffen, daß der Drosselquerschnitt zwischen dem Zapfen am Ausweichkolben und der Bohrung in der Drosselplatte mit dem Hub des Ausweichkolbens variiert, und gemäß Anspruch 5 durch eine Ausnehmung mit im axialen Verlauf variabler Tiefe derart gebildet ist, daß sich ein engster Drosselquerschnitt zu Beginn des Ausweichkolbenhubes aus der Ruhelage des Kolbens heraus einstellt. Wenn die Drosselung nur am Beginn des Ausweichkolbenhubes stark ist und dann schwach, erzielt man in der zweiten Phase der Voreinspritzung einen fülligeren Einspritzverlauf ohne Verlängerung der Voreinspritzdauer.

Schließlich ist es noch möglich (Anspruch 6), daß der Drosselquerschnitt zwischen dem Druckzapfen an der Düsennadel und der Bohrung in der Zwischenplatte mit dem Hub der Düsennadel variiert, wobei (Anspruch 7) die vom Druckzapfen durchsetzte Bohrung derart gestuft sein kann, daß sich schließfederseitig eine Drossellippe geringer axialer Erstreckung ergibt, die mit einer einseitigen oder drehsymmetrisch ausgebildeten Ausnehmung im Druckzapfen zur Bildung des Drosselquerschnittes zusammenwirkt. Man kann hierbei den Querschnittsverlauf des Druckzapfens so wählen, daß die stärkste Dämpfung nur ganz am Anfang des Nadelhubes auftritt. Dabei wird die Hubbewegung der Düsennadel nur in der ersten Phase der Voreinspritzung verzögert, bei der Haupteinspritzung jedoch fast nicht mehr, was sich auf den Verlauf der letzteren günstig auswirkt. Durch entsprechende Gestaltung der Drossellippe oder des Druckzapfens kann die Drosselwirkung sogar richtungsabhängig gemacht werden. Das bedeutet, daß die Düsennadel nach der Voreinspritzung schnell schließt, was zu einer langen Einspritzpause führt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 Längsschnitt durch den Mittelteil einer erfindungsgemäßen Pumpedüse,

Fig. 2 Detail A der Fig. 1 vergrößert und um 90° verdreht,

Fig. 3 Draufsicht zu Fig. 2,

Fig. 4 Detail B in Fig. 1 vergrößert,

Fig. 5 Variante des Details B,

Fig. 6 Druck- und Mengenschaubilder bei niederer, mittlerer und bei hoher Drehzahl.

Bei der einen Teil einer Pumpedüse zeigenden Anordnung nach Fig. 1 stellt 1 eine Pumpenkolbenbüchse für einen Pumpenkolben 13, 2 einen Düsenkörper (teilweise aufgerissen) mit einer Düsennadel 3, und 4 eine Schließfeder für die Düsennadel dar, welche in einem Federgehäuse 5 angeordnet ist, welches eine Ablauföffnung 5′ aufweist. 6 ist ein Ausweichkolben und 29 eine Ausweichkolbenbüchse.

Der Ausweichkolben 6 besteht, wie dies in Fig. 2 größer dargestellt ist, aus einem zylindrischen Führungsteil 7, einem konischen Sitz 6′ und in einer bevorzugter Ausführungsform, aus einem Führungsfortsatz 10 mit Längsnuten 11 und einer Stirnfläche 12, die dem Druckraum 14 zugewandt ist, der außerdem vom gegenüberliegenden Pumpenkolben 13 begrenzt wird. Beim Öffnen des Ausweichkolbens 6 wird durch diesen ein Speicherraum 34 freigegeben. Der Ausweichkolben 6 baut durch die geringe Höhe des zylindrischen Führungsteiles 7 sehr leicht, was durch Auswahl eines leichten Werkstoffes noch weiter getrieben werden kann. Seine Massenträgheit ist daher gering. Der Führungsfortsatz 10 kann als hydraulisches Dämpfungsglied und als zusätzliche Führung vorgesehen sein. Als ersteres wirkt er dadurch, daß der Treibstoff bei steigendem Druck im Druckraum 14 durch die Nuten 11 hindurch auf die Kante 9 am Ausweichkolben 6 wirkt. Sobald sich der Ausweichkolben 6 abwärts in Bewegung setzt, muß Kraftstoff durch die Nuten 11, die dann als Drosseln wirken, strömen. Da die Drosselwirkung von der wirksamen Länge der Nuten 11 abhängt, nimmt diese mit absinkendem Ausweichkolben 6 ab, wie dies in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt ist.

In vielen Anwendungsfällen reicht die Dämpfung durch den Führungsfortsatz 10 des Ausweichkolbens 6 aus. Wenn nicht, kann die im nächsten Absatz beschriebene Dämpfung mit einer Drosselplatte 19 an ihre Stelle treten oder zusätzlich verwendet werden.

Die schließfederseitige Bodenfläche 15 des Ausweichkolbens 6 wirkt in eine Dämpfungskammer 16, die von der Ausweichkolbenbüchse 29 und der Drosselplatte 19 begrenzt. Die Drosselplatte 19 weist eine Bohrung 19′ auf, die von einem Zapfen 17 mit einer Anfasung 18, der Teil des Ausweichkolbens 6 ist, durchdrungen wird. Die Anfasung 18 und die Bohrung der Drosselplatte 19 begrenzen einen Drosselquerschnitt 19′′, der die Abwärtsbewegung des Ausweichkolbens 6 dämpft. Auf die besondere Gestaltung der Anfasung 17 wird später eingegangen.

In dem Federgehäuse 5 in Fig. 1 stellt die Schließfeder 4 der Düsennadel 3 eine Kraftverbindung zwischen dem oberen und unteren Federteller 20, 21 her. Der untere Federteller 21 stützt sich auf der Düsennadel 3 ab. Von dieser ist nur der obere Teil dargestellt, der aus einer Anschlagschulter 22 besteht, an die sich oben ein Druckzapfen 23 anschließt. Dieser Druckzapfen 23 durchdringt eine Bohrung 24′ in einer Zwischenplatte 24, die unten eine raumfeste Gegenschulter 26 und oben eine Drossellippe 25 aufweist. Die raumfeste Gegenschulter 26 wirkt mit der Anschlagschulter 22 an der Düsennadel 3 und die Drossellippe 25 mit einer Anfasung 27 am Druckzapfen 23 zusammen, hierbei einen Drosselquerschnitt 24′′ bildend. Bei der Aufwärtsbewegung der Düsennadel 3 wird der Kraftstoff aus einem Kraftstoffraum 28 oberhalb der Anschlagschulter 22 zwischen Drossellippe 25 und Anfasung 27 hindurchgepreßt, wodurch die erforderliche Dämpfungswirkung entsteht. In der angehobenen Stellung ist der Druckzapfen 23 in Fig. 4 mit strichpunktierten Linien dargestellt und mit 23′ bezeichnet.

In der Ausführung der Fig. 1 ist die Lage der Anfasung 27 so gewählt, daß die Dämpfungswirkung in der gezeigten Stellung beim Beginn der Düsennadelbewegung am größten ist und dann nachläßt. Weiter unten werden in Fig. 4 und 5 zwei Varianten zur Ausbildung dieser Drosselstelle beschrieben.

In Fig. 2 ist der Ausweichkolben 6 vergrößert dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Gestaltung des Führungsfortsatzes 10 mit kleinerem Durchmesser als der Durchmesser der dem Führungsfortsatz 10 zugewendeten kleineren Kante 9 des konischen Sitzes 6′ des Ausweichkolbens 6 fertigungstechnisch günstig ist und Freiheit bei der Wahl des Durchmessers des Führungsfortsatzes 10 gibt.

Von der Bodenfläche 15 ragt der Zapfen 17 mit der Anfasung 18 in die Bohrung 19′′ der Drosselplatte 19. In der in vollen Linien dargestellten Stellung befindet sich der Ausweichkolben 6 in der angehobenen geschlossenen Stellung. In dieser Stellung ist die Drosselwirkung bzw. Dämpfungswirkung am größten. In der strichpunktierten abgesenkten offenen Stellung gelangt die Anfasung 18 in die Stellung 18′ im Bereich der Bohrung 19′′, so daß die Drosselwirkung bzw. Dämpfungswirkung am geringsten ist. Der Zapfen 17 gelangt in die Stellung 17′ und das konische Teil bzw. der konische Sitz 6′ in die Stellung 8′.

Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Düsennadelhubdämpfung. Die Drossellippe 25′ ist mit zylindrischem Innenrand ausgebildet, die Anfasung 27 am Druckzapfen 23 aber unsymmetrisch zu einer Querachse der Düsennadel. Der Übergang 30 bildet eine scharfe Kante, der Übergang 31 am Druckzapfen 23 hingegen ist verlaufend. Dadurch ist die Drosselwirkung von der Bewegungsrichtung der Düsennadel abhängig. Beim Schließen der Düsennadel ist die Dämpfung nicht erwünscht, wegen Kavitationsgefahr für den Kraftstoffraum 28 kann sie sogar schädlich sein.

In der Variante der Fig. 5 wird derselbe Effekt auf umgekehrtem Weg erhalten. Die Anfasung 27 des Druckzapfens 23 ist symmetrisch, zu einer Querachse, jedoch ist die Dichtlippe 25′′ auf einer Seite durch die Ebene 33 und auf der anderen durch die Kegelfläche 32 begrenzt.

In den Fig. 4 und 5 ist der Druckzapfen 23 in vollen Linien bei geschlossener Stellung der Düsennadel 3 gezeichnet. In strichpunktierten Linien ist der Druckzapfen in der Stellung 23′ bei ganz geöffneter Düsennadel dargestellt. Die Anschlagschulter 22 liegt an der Gegenschulter 26′ der Zwischenplatte 24 an. Bei Schließbeginn strömt Kraftstoff vom Innenraum des Federgehäuses 5 in den Kraftstoffraum 28. In dieser Richtung ist die Abnahme des Strömungsquerschnittes über der Stromfadenlänge bis zum kleinsten Querschnitt erheblich geringer als in umgekehrter Richtung beim Öffnen der Düsennadel, d. h. der Querschnittsverlauf kurz vor und hinter dem engsten Querschnitt ist unsymmetrisch bezogen auf eine Achse in der Mitte des engsten Querschnittes senkrecht zur Strömungsrichtung. Dementsprechend ist der Drosselwiderstand beim Schließen etwas geringer als beim Öffnen, wodurch die Kavitationsgefahr im Raum 28 vermindert wird.

In Fig. 4 wird dies durch eine unsymmetrische Anfasung 27 im Druckzapfen 23 bezüglich der Achse in ihrer Mitte und senkrecht zur Strömungsrichtung erreicht. In Fig. 5 ist diese Anfasung symmetrisch. Der gewünschte unsymmetrische Querschnittsverlauf wird durch Kegelfläche 32 und Ebene 33 in der Zwischenplatte 24 erreicht.

Ein weiterer Unterschied zwischen den Fig. 4 und 5 besteht darin, daß in Fig. 4 kurz vor dem Erreichen der geschlossenen Stellung der Düsennadel der Strömungsquerschnitt auf die Ringfläche zwischen dem Durchmesser des Druckzapfens oberhalb der Fläche 30 und der Bohrung 24′ vermindert wird, was ein erwünschtes weiches Schließen der Düsennadel bei der Haupteinspritzung begünstigt, wodurch die mechanische Belastung des Ventilsitzes im Düsenkörper vermindert wird.

Bei der Gestaltung der Drosselstellen, insbesondere Details A und B, besteht im Rahmen der Erfindung große Freiheit, durch handwerklich geläufige Maßnahmen das Drosselverhalten einzustellen und in der gewünschten Weise vom Hub bzw. von der Bewegungsrichtung abhängig zu machen. Es ist natürlich auch möglich, den Druckzapfen 23 unter Verzicht auf die Anfasung 27 drehsymmetrisch zu profilieren.

Im folgenden werden anhand von Diagrammen gemäß Fig. 6 die Einspritzmengenverläufe bei Leerlauf, bei höherer Drehzahl und Teillast und bei hoher Drehzahl und Vollast einer Pumpedüse nach dem Stand der Technik (strichliert) und einer erfindungsgemäßen Pumpedüse (in vollen Linien) gegenübergestellt. Der Einspritzverlauf ist in mehrere Phasen eingeteilt:

Phase 1: Beginn des Pumphubes bei Erreichen des dynamischen Öffnungsdruckes der Düsennadel, keine Förderung,
Phase 2: Ende Phase 1 bis Erreichen des dynamischen Öffnungsdruckes des Ausweichkolbens,
Phase 3: Ende Phase 2 bis zum Schließen der Düsennadel,
Phase 4: Einspritzpause, bis der dynamische Öffnungsdruck der Düsennadel wieder erreicht ist,
Phase 5: die darauf folgende Haupteinspritzung.

Bei niederer Drehzahl besteht der Hauptunterschied zwischen dem Stand der Technik und dem Erfindungsgegenstand in der Phase 3. Es ist zu erkennen, daß bei ähnlicher Form des Druckverlaufs der Mengenabfall früher und steiler erfolgt, was die Voreinspritzmenge geringfügig reduzieren würde. Der nun mögliche höhere dynamische Öffnungsdruck des leichteren Ausweichkolbens erhöht die Menge auf das ursprüngliche Maß und verringert außerdem die zyklischen Streuungen des Voreinspritzverlaufs.

Bei höherer Drehzahl und bei Teillast besteht der Unterschied ebenfalls in Phase 3. Wegen des steileren Druckabbaus ist der Abfall der Einspritzmenge steiler, womit eine erhebliche Verrringerung der Voreinspritzmenge erzielt wird. Die Kombination mit der geringeren Masse des Ausweichkolbens und dessen dadurch möglichen höheren dynamischen Öffnungsdruck führt, unterstützt durch eine Verringerung der Ausweichkolbendämpfung (die beim Stand der Technik ja nur erforderlich war, um eine ausreichende Voreinspritzmenge bei niederer Drehzahl sicherzustellen) zu einer kurzen Voreinspritzung und einer darauffolgenden, ausgeprägten Einspritzpause. Dieser Effekt wird durch über den Hub veränderliche Dämpfung noch verstärkt.

Bei hoher Drehzahl (4000 min-1) und bei Vollast bleibt bei der erfindungsgemäßen Ausbildung die Einspritzpause zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung voll erhalten. Bei einer Einspritzpumpe bzw. Pumpedüse nach der EP 277 939 A2 hingegen verlängert sich die Voreinspritzung bei hohen Drehzahlen sogar derart, daß sie ohne Einspritzpause direkt in die Haupteinspritzung übergeht.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere Pumpedüse, für eine Brennkraftmaschine mit einer im Schließsinne von einer Schließfeder (4) beaufschlagten, entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung öffnenden und mit einem Führungsschaft in einer entsprechenden Bohrung in einem Düsenkörper (2) geführtenDüsennadel (3), welche an ihrem der Einspritzseite abgewandten Ende einen von der Schließfeder (4) beaufschlagten Druckzapfen (23) und am Übergang desselben zum im Durchmesser größeren Führungsschaft hin eine Abschlagschulter (22) aufweist, die beim Öffnungshub der Düsennadel (3) mit einer entsprechenden Gegenschulter (26, 26′) an einer dem Düsenkörper (2) anliegenden, vom Druckzapfen (23) innerhalb einer Bohrung (24′) durchsetzten Zwischenplatte (24) zusammenwirkt, und mit einem an der der Einspritzseite der Schließfeder (4) abgewandten Seite angeordneten, bei Druckbeaufschlagung durch den Druck des Einspritzkraftstoffs auf seinem Weg zur Düsennadel (3) in Schließrichtung derselben mit einem konischen Sitz (6′) von einer entsprechend konischen Sitzfläche gegen Federkraft abhebenden und dabei einen Speicherraum (34) freigebenden Ausweichkolben (6), der mit einem zylindrischen Führungsteil (7) in einer entsprechenden Führungsbohrung in einer Ausweichkolbenbüchse (29) geführt ist und zwecks Ausbildung einer Dämpfungsanordnung einspritzseitig einen Zapfen (17) aufweist, welcher eine vom zylindrischen Führungsteil (7) einerseits und einer an der Ausweichkolbenbüchse (29) anliegenden Drosselplatte (19) andererseits begrenzte Dämpfungskammer (16) sowie unter Bildung eines Drosselquerschnitts (19′′) eine Bohrung (19′) in der Drosselplatte (19) selbst durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Führungsteil (7) des Ausweichkolbens (6) im Hinblick auf ein geringes Gewicht ein Verhältnis Höhe zu Durchmesser von 0,1 bis 0,4 aufweist, und daß der freibleibende Querschnitt beim Durchsetzen der Zwischenplatte (24) durch den Druckzapfen (23) an der Düsennadel (3) als Drosselquerschnitt (24′′) ausgebildet ist, der mit einem innerhalb der Zwischenplatte (24) ausgebildeten, von dieser, der Anschlagschulter (22) der Düsennadel (13) und deren Druckzapfen (23) begrenzten Kraftstoffraum (28) in Verbindung steht.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der aus dem die Bohrung (19′) in der Drosselplatte (19) durchsetzenden Zapfen (17) bestehenden Dämpfungsanordnung oder zusätzlich zu dieser Dämpfungsanordnung der Ausweichkolben (6) auf seiner der Düsennadel (3) abgewandten Seite ein Dämpfungsglied in Form eines in einer Bohrung in der Ausweichkolbenbüchse (29) geführten Führungsfortsatzes (10) aufweist, der umfangsseitig mit drosselnden Längsnuten (11) versehen ist.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Führungsfortsatzes (10) kleiner ist als der Durchmesser der diesem zugewandten kleineren Kante (9) des konischen Sitzes (6′) am Ausweichkolben (6)

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt (19′′) zwischen dem Zapfen (17) am Ausweichkolben (6) und der Bohrung (19′) in der Drosselplatte (19) mit dem Hub des Ausweichkolbens (6) varriert.

5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Drosselquerschnitt (19′′) durch eine Ausnehmung mit im axialen Verlauf variabler Tiefe derart gebildet ist, daß sich ein engster Drosselquerschnitt zu Beginn des Ausweichkolbenhubes aus der Ruhelage des Kolbens (6) heraus einstellt.

6. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt (24′′) zwischen dem Druckzapfen (23) an der Düsennadel (3) und der Bohrung (24′) in der Zwischenplatte (24) mit dem Hub der Düsennadel (3) variiert.

7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzapfen durchsetzte Bohrung (24′) derart gestuft ist, daß sich schließfederseitig eine Drossellippe (25, 25′, 25′′) geringer axialer Erstreckung ergibt, die mit einer einseitigen oder drehsymmetrisch ausgebildeten Ausnehmung (27) im Druckzapfen (23) zur Bildung des Drosselquerschnitts (24′′) zusammenwirkt.