DE3938551A1

DE3938551A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3938551A1
Application number: DE19893938551
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Hofmann; Werner Dipl Ing Banzhaf; Werner Dipl Ing Wagner; Klaus Dahlmeier; Wilhelm Dipl Ing Christ; Bernhard Dipl Ing Lucas; Ernst Brocke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1991-05-23

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei den bekannten Einspritzdüsen dieser Gattung ist der vom Druckraum zum Ventilsitz führende Kraftstoffka nal üblicherweise durch den Ringspalt zwischen der Ventilnadel und der Wand der Bohrung des Düsenkörpers gebildet. Der Ringspalt wird so breit gemessen, daß der Kraftstoff ohne eine untragbar hohe Dros selung zum Ventilsitz gelangt. Je breiter jedoch der Ringspalt ist, desto schlechter ist der Wärmeübergang vom Düsenkörper auf die Ven tilnadel. Deshalb kann es insbeondere bei thermisch extrem hoch be lasteten Einspritzdüsen vorkommen, daß der Düsenkörper eine wesent lich höhere Temperatur als die Ventilnadel annimmt und sich stärker als diese ausdehnt. Dieser Umstand beeinflußt die Größe des Ventil nadelhubes, wenn dieser, wie es ebenfalls üblich ist, durch Schul tern an der Ventilnadel und am Düsenkörper bzw. an einem auf dem Dü senkörper aufliegenden Teil begrenzt ist. Eine unterschiedliche Er wärmung von Ventilnadel und Düsenkörper ist insbesondere bei Ein spritzdüsen nachteilig, deren Ventilnadel zum Zwecke einer Vorein spritzung einen durch Schultern an den Teilen begrenzten bzw. vorge gebenen Vorhub macht, der im Hundertstel-Millimeterbereich liegen kann. Bei einer bekannten Einspritzdüse der gattungsmäßigen Art (DE-OS 22 44 427) ist zum Zwecke einer besseren Wärmeabfuhr von der Einspritzdüse zur gekühlten Zylinderkopfwand der Düsenkörper mit ei nem im Durchmesser stark reduzierten Schaft versehen, dessen Länge mindestens 4 mal so groß wie sein Durchmesser ist. Jedoch muß auch bei dieser Ausführung der Ringspalt zwischen Ventilnadel und Düsen körperschaft für einen möglichst gering gedrosselten Durchgang des Kraftstoffs entsprechend breit gemessen werden, so daß sich trotz insgesamt erhöhter Wärmeabfuhr immer noch ein Apparatusgefälle er gibt, das den Anwendungsbereich der Einspritzdüse einengen kann. Au ßerdem erschwert eine besonders lange und schlanke Ausführung die Fertigung des Düsenkörpers, an die heute höchste Ansprüche bezüglich Maßhaltigkeit, Festigkeit und Oberflächengüte gestellt sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Wärmeübergang vom Düsenkör per auf die Ventilnadel gegenüber den bisher üblichen Ausführungen wesentlich verbessert ist und daß ein Düsenkörper herkömmlicher Bau art mit üblichen Schaftabmessungen verwendet werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen bzw. Einsatzmöglichkeiten der Einspritzdüse gemäß dem Hauptanspruch möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Vor- und Haupteins pritzung im Längsschnitt und Fig. 2 vergrößert den Düsenkörper und die Ventilnadel der Einspritzdüse nach Fig. 1 im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch eine Überwurfmutter 14 an einem Haltekörper 16 festgespannt ist. Der Düsenkörper 10 hat eine Längsbohrung 18 (Fig. 2), an deren brennraumseitiger Mündung ein konischer Ventil sitz 20 gebildet ist, aus welchem mehrere Spritzbohrungen 22 ausmün den. Der vom Ventilsitz abgekehrte Endabschnitt der Längsbohrung 18 ist als Führungsabschnitt 24 für eine als ganzes mit der Bezugszahl 26 bezeichnete Ventilnadel ausgebildet, die brennraumseitig mit ei nem konischen Dichtkegel 28 versehen ist. Der Führungsabschnitt 24 der Längsbohrung 18 mündet in einen die Ventilnadel 26 umgebenden Druckraum 30 ein, der über eine Kanalverbindung 32 mit einem An schlußstutzen 34 am Haltekörper 16 für eine Kraftstoff-Zuleitung verbunden ist.

Im Bereich des Druckraums 30 ist die Ventilnadel 26 mit einer Druck schulter 36 versehen, an welcher der zugeführte Kraftstoff im Öff nungssinn an der Ventilnadel 26 angreift. Ferner wirken zwei Schließfedern 38 und 40 in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise im Schließsinn auf die Ventilnadel 26 ein. In Schließstellung liegt der Dichtkegel 28 dicht am Ventilsitz 20 des Düsenhalters 10 auf und schließt die Spritzbohrungen 22 nach außen ab. In dieser Stellung ist die obere Stirnseite 41 der Ventilnadel 26 um ein einen Vorhub entsprechendes Maß h_v von der oberen Stirnseite 42 des Dü senkörpers 10 entfernt. Das Maß h_v kann vorzugsweise zwischen 0,03 und 0,06 mm betragen.

Im Haltekörper 16 ist eine erste Kammer 43 zur Aufnahme der Schließ feder 38 gebildet, die sich über eine Scheibe 44 am Boden der Kammer 42 abstützt und über ein Druckstück 46 und einen Druckbolzen 48 ständig auf die Ventilnadel 26 einwirkt. Die Kammer 43 geht an einer Gehäuseschulter 50 in eine zweite Kammer 52 über, in welcher die Schließfeder 40 angeordnet ist, die den Druckbolzen 48 umgibt. Die Schließfeder 40 stützt sich über eine Scheibe 54 an der Gehäuse schulter 50 ab und greift an einem Druckstück 56 an, welches auf dem Druckbolzen 48 verschiebbar gelagert ist. Das Druckstück 56 stützt sich über eine als getrenntes Teil ausgeführte Zwischenbuchse 58 an einem von der Zwischenscheibe 12 nicht überdeckten Bereich 60 der oberen Stirnseite 42 des Düsenkörpers 10 ab. Die Kammern 43 und 52 sind über einen Kanal 64 mit einer Gewindebohrung 66 für einen An schlußnippel einer Leckölleitung verbunden.

Beim Einspritzvorgang führt die Ventilnadel 26 zunächst den Vorhub h_v aus, bei welchem nur die erste Schließfeder 38 als Gegenkraft wirksam ist. Dabei wird eine begrenzte Voreinspritzmenge in den Brennerraum der Maschine eingespritzt. Der Vorhub h_v ist beendet, wenn die obere Stirnseite 41 der Ventilnadel 26 an der unteren Stirnseite der Zwischenbuchse 58 zur Anlage kommt. In dieser Stel lung verharrt die Ventilnadel 26, bis der weiter ansteigende Kraft stoffdruck die Gegenkräfte beider Schließfedern 38 und 40 überwin det. Danach wird die Ventilnadel 26 samt Zwischenbuchse 58 um die Strecke h_g in Öffnungsrichtung weiterbewegt, bis sie ihren Gesamt hub zurückgelegt hat. Dieser ist begrenzt und bestimmt durch in der Zeichnung nicht näher bezeichnete Ringschultern an der Zwischenbuchse 58 und der Zwischenscheibe 12.

Die Längsbohrung 18 im Düsenkörper 10 hat einen vom Druckraum 30 zum Ventilsitz 20 führenden Abschnitt 70, dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser des Führungsabschnittes 24 der Längsbohrung 18 ent spricht. Die Ventilnadel 26 ist stromauf des Dichtkegels 28 mit ei nem Schaftteil 74 versehen, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß sich zwischen ihm und der Wand des Bohrungsabschnittes 70 ein enger Ringspalt 76 ergibt, dessen Spaltbreite s höchstens 0,1 mm beträgt. An den Schaftteil 74 schließt sich ein im Durchmesser verengter Halsteil 78 an, der über die Druckschulter 36 in einen Führungsab schnitt 80 der Ventilnadel 26 übergeht. Der Durchmesser des Hals teils 78 entspricht etwa dem größten Durchmesser des Ventilsitzes 20.

In den Schaftteil 74 der Ventilnadel 26 sind zwei sich diametral ge genüberliegende Längsnuten 82 eingearbeitet, über welche der Kraft stoff vom Druckraum 30 zum Ventilsitz 20 gelangt. Durch den sehr engen Spalt 76 zwischen dem Schaftteil 74 und der Wand des Bohrungs abschnittes 70 wird ein guter Wärmeübergang vom Düsenkörper 10 auf die Ventilnadel 26 erreicht, so daß auch bei höheren thermischen Belastungen der vorgegebene Vorhub h_v eingehalten wird. Für besonders hohe Ansprüche kann der Spalt 76 auch bis auf einen Wert verkleinert werden, der einem reinen Führungsspiel (etwa 0,003 bis 0,005 mm) entspricht.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Dü senkörper, der eine Längsbohrung hat, an deren brennraumseitiger Mündung ein Ventilsitz gebildet ist und deren vom Ventilsitz abge kehrter Endabschnitt als Führungsabschnitt für eine vom Ventilsitz entgegen Federkraft nach innen abhebende Ventilnadel ausgebildet ist, welcher Führungsabschnitt in einen die Ventilnadel umgebenden, mit einem Kraftstoff-Zulaufkanal verbundenen Druckraum mündet, in dessen Bereich die Ventilnadel eine Druckschulter hat und von wel chem ein zwischen Ventilnadel und Bohrungswand gebildeter Kraft stoffkanal weiter zum Ventilsitz führt, gekennzeichnet durch folgen de Merkmale:

a) der zwischen Druckraum (30) und Ventilsitz (20) vorhandene Ringspalt (76) zwischen der Ventilnadel (26) und der Wand der Bohrung (18) ist bis auf eine einen guten Wärmeübergang vom Dü senkörper (10) auf die Ventilnadel (26) ermöglichende Spalt breite (s) von höchstens 0,1 mm verengt, und
b) der zwischen dem Druckraum (30) und dem Ventilsitz (20) sich erstreckende Schaftteil (74) der Ventilnadel (26) ist an seinem Umfang mit mindestens einer Längsnut (82) zum Durchtritt des Kraftstoffs zum Ventilsitz (20) versehen.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Druckraum (30) und Ventilnadel (20) vorhandene Ringspalt (76) zwischen Ventilnadel (26) und der Wand der Bohrung (18) bis auf eine Spaltbreite (s) von 0,02 bis 0,1 mm verengt ist.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Druckraum (30) und Ventilsitz (20) vorhandene Ringspalt (76) bis auf ein Führungsspiel von ca. 0,003 bis 0,005 mm verengt ist.

4. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der sich zwischen dem Druckraum (30) und dem Ventilsitz (20) erstreckende Abschnitt (70) der Längsbohrung (18) hat minde stens annähernd den gleichen Durchmesser wie der Führungsab schnitt (24) der Längsbohrung (18), und
b) die Druckschulter (36) an der Ventilnadel (26) ist gebildet am Übergang ihres Führungsabschnittes (80) in einen Halsteil (78), welcher den Führungsabschnitt (80) mit dem Schaftteil (74) der Ventilnadel (26) verbindet und dessen Durchmesser dem größten Ventilsitzdurchmesser entspricht.

5. Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zwischen Druckraum (30) und Ventilsitz (20) erstreckende Ab schnitt (70) der Längsbohrung (18) im Übergangsbereich zum Ventil sitz (20) mit einer Hinterschneidung (72) versehen ist.

6. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der auf die Ventilnadel (26) ein wirkenden Schließkraft über dem Nadelhub einen eine Voreinspritzung von einer Haupteinspritzung absetzenden Stufensprung aufweist.

7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schließfedern (38, 40) vorgesehen sind, die in unterschiedlichen Hubstellungen bzw. Hubbereichen zur Einwirkung auf die Ventilnadel (26) kommen.

8. Einspritzdüse nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Lochdüse, insbesondere Sitzlochdüse, deren Vorhub vorzugsweise im Bereich von 0,03 bis 0,06 mm liegt.