(19)
(11) EP 0 126 947 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
05.12.1984  Patentblatt  1984/49

(21) Anmeldenummer: 84104321.9

(22) Anmeldetag:  17.04.1984
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)3F02M 61/08, F02M 61/20
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE FR GB IT

(30) Priorität: 25.05.1983 DE 3318887

(71) Anmelder: ROBERT BOSCH GMBH
70442 Stuttgart (DE)

(72) Erfinder:
  • Trachte, Dietrich, Dipl.-Ing.
    D-7250 Leonberg (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen


    (57) Kraftstoff-Einspritzdüse mit einer nach außen öffnenden Ventilnadel (26), die mit einem Kolben (46) verbunden ist, auf dem eine Kappe (48) aufgesteckt ist. Diese umschließt einen Dämpfungsraum (55), der über das Spiel zwischen Kolben (46) und Kappe (48) gedrosselt mit dem Strömungsweg des Kraftstoffs verbunden ist. Der Kappe (48) ist eine gehäusefeste Sperrschulter (18) zugeordnet, welche die Kappe (48) nach einem ungedämpften Vorhub (hv) gegenüber der sich weiterbewegenden Ventilnadel (26) zurückhält, wobei deren Weiterbewegung gedämpft wird. Eine Feder (62) wirkt über einen Distanzkörper (56) auf die Kappe (48), welcher die Kappe (48) in Schließlage der Ventilnadel um eine den Vorhub (hv) entsprechende Distanz von der Sperrschulter (18) entfernt hält. Dadurch kann der vorgeschriebene Sollwert des Vorhubs (hv) sehr genau eingehalten werden.




    Beschreibung

    Stand der Technik



    [0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei diesen Einspritzdüsen wird die Öffnungsbewegung der Ventilnadel nach dem ungedämpften Vorhub dadurch verzögert bzw. gedämpft, daß der Kraftstoff nur gedrosselt in den sich dabei vergrößernden Dämpfungsraum nachströmen kann. Beim Schließhub der Ventilnadel ist dafür gesorgt, daß die Ventilnadel ohne Behinderung durch die Dämpfungsmittel rasch in ihre Schließstellung zurückkehren kann. Der ungedämpfte Vorhub wird dadurch erzielt, daß die den Dämpfungsraum umschließende Kappe in der Schließstellung der Ventilnadel auf der Stirnseite des kolbenartigen Ansatzes der Ventilnadel aufliegt und die Länge des Ansatzes so bemessen ist, daß die Kappe um eine dem ungedämpften Vorhub entsprechende Distanz von der ihr zugeordneten gehäusefesten Sperrschulter entfernt ist. Beim Öffnungshub der Ventilnadel kann die Kappe der Ventilnadel zunächst ungehindert folgen, bis sie an der Sperrschulter anschlägt. Diese Anordnung ist sehr einfach und kommt gegebenenfalls auch ohne zusätzliche Teile aus. Jedoch wird der Abstand der Kappe von der gehäusefesten Sperrschulter in der Schließlage der Ventilnadel von einer Vielzahl von Maßtoleranzen beeinflußt, so daß eine exakte Einhaltung des Sollwertes des ungedämpften Vorhubs eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeitmehrerer Teile oder zusätzliche Einstellmaßnahmen bedingt.

    Vorteile der Erfindung



    [0002] Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mit einfachen und bereits beim Zusammenbauen der Einspritzdüse anbringbaren Mitteln die gewünschte Länge des ungedämpften Vorhubs genau eingehalten werden kann. Die tatsächliche Länge des Vorhubs wird nur noch durch die Maßtoleranzen zwischen den Stützschultern am Distanzkörper und zwischen Gegenschulter und Stirnrandschulter der Kappe bestimmt.

    [0003] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

    [0004] Ein einfacher und wenig Material beanspruchender Distanzkörper ergibt sich, wenn der Distanzkörper als Ring mit zwei unterschiedlich großen Durchmesserabschnitten ausgebildet ist, an deren Übergang die der Gegenschulter der Kappe zugeordnete Stützschulter gebildet ist. Der größere Durchmesserabschnitt des Ringes kann vorteilhaft einen Randflansch der Kappe übergreifen und mit mehreren Randausklinkungen versehen sein, zwischen denen einzelne Stützlappen gebildet sind.

    [0005] Die Kappe kann ohne Randflansch oder eine sonstige Umfangsschulter ausgebildet werden, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Distanzkörper eine mit einem Boden versehene Hülse ist, deren Tiefe um den ungedämpften Vorhub größer als die Länge der Kappe ist.

    Zeichnung



    [0006] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Einspritzdüse nach dem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, Figur 2 vergrößert mehrere Einzelteile der Figur 1, und Figur 3 das zweite Ausführungsbeispiel in einer der Figur 2 entsprechenden Darstellung.

    Beschreibung der Ausführungsbeispiele



    [0007] Die Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenkörper 10, der durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter 14 festgespannt ist. Zwischen dem Düsenkörper 10 und dem Düsenhalter 14 ist eine Hülse 16 angeordnet, welche einen nach innen gerichteten Kragen 18 hat, der eine Kammer 20 von einer im Durchmesser größeren Kammer 22 im Inneren der Einspritzdüse abteilt. Im Düsenkörper 10 ist ein Ventilsitz 24 gebildet und eine Ventilnadel 26 verschiebbar gelagert, deren Dichtkegel 27 von einer Schließfeder 28 gegen den Ventilsitz 24 gedrückt ist. Die Schließfeder 28 stützt sich am Düsenkörper 10 ab und greift über ein Flanschteil 30 an einer Stützscheibe 32 an, die sich ihrerseits an einer Schulter 34 der Ventilnadel 26 abstützt.

    [0008] Im Düsenhalter 14 ist eine Zulaufbohrung 36 gebildet, welche in die Kammer 20 einmündet, die über einen von dem Kragen 18 umgebenen Durchbruch 38 mit der Kammer 22 verbunden ist. Aus dieser führt eine Bohrung 40 im Düsenkörper 10 in einen Ringraum 42, der zwischen der zentralen Bohrungswand des Düsenkörpers 10 und dem Mantelumfang eines im Durchmesser verkleinerten Abschnitts 44 der Ventilnadel 26 gebildet ist und unmittelbar bis vor den Ventilsitz 24 reicht. Zwischen dem Flanschteil 30 und dem Düsenkörper 10 ist in der dargestellten Schließlage ein Abstand hg vorhanden, welcher dem Gesamthub der Ventilnadel 26 entspricht. Die Ventilnadel 26 wird vom Kraftstoffdruck entgegen der Schließfeder 28 nach außen in Öffnungsrichtung verschoben, bis der Flanschteil 30 am Düsenkörper 10 anschlägt. Beim Schließen des Ventils führt die Schließfeder 28 die Ventilnadel 26 nach innen in die dargestellte Schließlage zurück.

    [0009] An die Schulter 34 der Ventilnadel 26 schließt sich ein kolbenförmiger Ansatz 46 an, welcher durch den Durchbruch 38 hindurchtritt und in die Kammer 20 ragt. Der Durchmesser des Ansatzes 46 entspricht zweckmäßig dem Führungsdurchmesser der Ventilnadel 26. Auf den Ansatz 46 ist eine Kappe 48 aufgesetzt, welche einen Boden 50, ein Mantelteil 52 und einen mit mehreren radialen Schlitzen 53 (Fig. 2) versehenen Flanschrand 54 hat. Zwischen der Stirnseite des Ansatzes 46 und dem Boden 50 ist in der Kappe 48 ein Dämpfungsraum 55 gebildet, welcher über das Radialspiel zwischen dem Ansatz 46 und dem Mantelteil 52 der Kappe 48 gedrosselt mit dem Strömungsweg des Kraftstoffs verbunden ist.

    [0010] Auf den Mantelteil 52 ist ein Distanzring 56 aufgeschoben, der mit einem Ringflansch 58 versehen ist, an dessen Außenumfang gleichmäßig verteilt drei axial gerichtete, den Flanschrand 54 der Kappe 48 übergreifende Stützlappen 60 angeformt sind. Am Ringflansch 58 greift eine Rückführfeder 62 für die Kappe 48 an, welche den Distanzring 56 mit seinen Stützlappen 60 gegen den Kragen 18 der Hülse 16 drückt.

    [0011] Durch die beschriebene Ausbildung hat der Distanzring 56 zwei in Achsrichtung zueinander versetzte Stützschultern 64 und 66, von denen die eine, 64, durch die untere Seitenfläche des Ringflansches 58 und die andere, 66, durch die in einer gemeinsamen Ebene liegenden Stirnflächen der Stützlappen 60 gebildet ist. Die Stützschulter 64 ist einer Gegenschulter 68 an der Kappe 40 zugeordnet, welche durch die obere Ringfläche des Flanschrandes 54 gebildet ist. Die untere Seitenfläche des Flanschrandes 54 bildet eine Stirnrandschulter 70, welche dem als gehäusefeste Sperrschulter dienenden Kragen 18 zugeordnet ist. Der axiale Abstand der Stützschultern 64, 66 entspricht der Summe aus der Höhe des Flanschrandes 54 und der Länge eines ungedämpften Vorhubs h .

    [0012] In der dargestellten Schließlage der Ventilnadel 26 hat die Rückführfeder 62 den Distanzring 56 an den Kragen 18 angelegt und die Kappe 48 unter Verdrängung von Kraftstoff aus dem Dämpfungsraum 55 soweit gegen den Kragen 18 verschoben, daß zwischen der Stirnrandschulter 70 der Kappe 48 und dem Kragen 18 ein dem ungedämpften Vorhub h entsprechender Spalt verbleibt. Durch den ansteigenden Kraftstoffdruck am Beginn eines Einspritzvorganges werden zunächst die Ventilnadel 26 samt Ansatz 46 und Kappe 48 gemeinsam um den Vorhub h verschoben, wobei das Volumen des Dämfpungsraumes annähernd unverändert bleibt und die Ventilnadelbewegung praktisch ungedämpft erfolgt.

    [0013] Am Ende des Vorhubes hv kommt die Kappe 48 zur Anlage am Kragen 18, welcher die Kappe 48 an einer Weiterbewegung mit der Ventilnadel 26 hindert. Bei dieser Weiterbewegung fällt entweder der Druck im Dämpfungsraum 55 ab oder der Druckanstieg im Dämpfungsraum 55 erfolgt langsamer als in der Kammer 20, so daß die Bewegung der Ventilnadel 26 verzögert bzw. gedämpft wird, bis das Flanschteil 30 am Düsenkörper 10 anschlägt und den Öffnungshub beendet. Der Kraftstoff kann zwischen den Stützlappen 60 und durch die Schlitze 53 in der Kappe 48 praktisch ungedrosselt in den Durchbruch 38 und von dort wie beschrieben weiter zum Ventilsitz 24 gelangen.

    [0014] Beim gedämpften bzw. verzögerten Öffnungshub der Ventilnadel 26 wird Kraftstoff durch das Radialspiel zwischen dem Ansatz-46 und dem Mantelteil 52 der Kappe 48 in den Dämpfungsraum 55 eingedrückt. Bei der Schließbewegung der Ventilnadel 26 wird über das eingeströmte Kraftstoffpolster im Dämpfungsraum 55 die Kappe 48 mit nach oben genommen, wobei die Rückführfeder 62 der wesentlich stärkeren Schließfeder 28 nur einer verhältnismäßig geringen Widerstand entgegensetzt. Die Rückführfeder 62 ist so bemessen, daß die in den Dämpfungsraum 55 eingeströmte Kraftstoffmenge vom Beginn des Schließhubs der Ventilnadel 26 bis zum Beginn des nächsten Öffnungshubes bis auf ein Restvolumen aus dem Dämpfungsraum 55 herausgedrückt ist und der Distanzring 55 wieder zur Anlage an den Kragen 18 gekommen ist.

    [0015] Die Kappe 48 zentriert sich auf der Ventilnadel 26 und hat ein ausreichend großes radiales Spiel gegenüber dem Düsenhalter 14, so daß die Ventilnadel 26 klemmfrei arbeiten kann. Die Rückführfeder 62 für die Kappe 48 erstreckt sich zum Teil über die Kappe 48 hinweg, so daß bei dieser Ausführung die Mittel zum partiellen Dämpfen des Öffnungshubes der Ventilnadel 26 nur wenig Platz in Achsrichtung der Einspritzdüse benötigen.

    [0016] Mit der beschriebenen Anordnung läßt sich ein Vorstrahl formen, der praktisch vom Spritzbeginn an eine konstante Einspritzmenge liefert. Bei entsprechend hart ausgelegter Dämpfung läßt sich ein ausgeprägter Übergang von Vorstrahl zu Hauptstrahl erzielen. Die beschriebene Anordnung läßt sich auch bei solchen Einspritzdüsen sinnvoll einsetzen, bei denen die Dämpfung noch vor Beendigung des Ventilnadelhubes wieder aufgehoben und dadurch ein nach Menge und Intensität von einem Vorstrahl deutlich abgesetzter Hauptstrahl erzeugt wird. In diesem Fall kann ein ungedämpfter Vorhub der Ventilnadel zweckmäßig dafür vorgesehen sein, ein schleichendes Öffnen der Ventilnadel zu vermeiden. Der Vorhub wird nur durch die Zuordnung zweier Teile bestimmt und auch nicht bei geänderter Lage des Kragens 18 beeinflußt, die sich z.B. durch ein falsches Anzugsmoment der Überwurfmutter 12, plastisches oder elastisches Verformen des Düsenhalters 14 und der Hülse 16 oder durch andere Fertigungstoleranzen ergeben können.

    [0017] Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist eine Ventilnadel 26' mit einem im Durchmesser geschwächten kolbenartigen Ansatz 46' versehen, auf welchen eine Kappe 48' . aufgesteckt ist, die ein glattzylindrisches Mantelteil 52' hat. Der Distanzkörper ist hier eine auf die Kappe 48' aufgesteckte Hülse 56', deren Boden 80 die eine Stützschulter 64' bildet, welche mit dem als Gegenschulter 68' wirkenden Boden 50' der Kappe 48' zusammenarbeitet. Die Hülse 56' hat einen Flanschrand 82, an dem die Rückführfeder 62' angreift und der die zweite Stützschulter 66' bildet, welche dem gehäusefesten Kragen 18' zugeordnet ist. Dieser ist mit mehreren über den Umfang verteilten örtlichen Aussparungen 84 versehen, durch die der Kraftstoff ungehindert zum Ventilsitz 24 gelangen kann.

    [0018] In der dargestellten Schließlage der Ventilnadel 26' hat der zwischen Kappe 48' und Ansatz 46' gebildete Dämpfungsraum 55' sein kleinstes Volumen und die dem Kragen 18' zugekehrte Stirnrandschulter 70' der Kappe 48' ist um das Maß h vom Kragen 18' entfernt. Bei der Öffnungsbewegung der Ventilnadel 26' kommt die Kappe 48' nach dem ungedämpften Vorhub h zur Anlage am Kragen 18', wonach die weitere Öffnungsbewegung der Ventilnadel 26' wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel gedämpft erfolgt.


    Ansprüche

    1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer von einer Schließfeder belasteten und in Strömungsrichtung des Kraftstoffs öffnenden Ventilnadel, die mit einem Kolben verbunden ist, dessen stromauf liegendes Stirnende einen mit Kraftstoff gefüllten Dämpfungsraum begrenzt, welcher beim Öffnungshub der Ventilnadel nur über einen Drosselkanal mit dem Strömungsweg des Kraftstoffs verbunden und in einer auf den Kolben aufgesteckten Kappe gebildet ist, die von einer Rückführfeder in Öffnungsrichtung der Ventilnadel beaufschlagt ist, nach einem ungedämpften Vorhub des Kolbens mit einer Stirnrandschulter an einer Sperrschulter des Gehäuses zur Anlage kommt und danach gegenüber dem sich veiterbevegenden Kolben unter Vergrößerung des Dämpfungsraumes zurückbleibt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 32 20 398.5), dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführfeder (62) an einem auf die Kappe (48) aufgesteckten Distanzkörper (56) angreift, welcher mit zwei axial zueinander versetzen Stützschultern (64, 66) versehen ist, von denen die eine einer Gegenschulter (68) an der Kappe (48) und die andere der Sperrschulter (18) des Gehäuses zugeordnet ist und die einen axialen Abstand zueinander haben, welcher um die Länge (h ) des ungedämpften Vorhubes größer als der axiale Abstand der Gegenschulter 68 der Kappe (48) von deren Stirnrandschulter (70) ist.
     
    2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzkörper ein Ring (56, Figur 1 und 2) mit zwei unterschiedlich großen Durchmesserabschnitten ist, an deren Übergang die der Gegenschulter (68) der Kappe (48) zugeordnete Stützschulter (64) gebildet ist.
     
    3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Durchmesserabschnitt des Ringes (56) einen Randflansch (54) der Kappe (48) übergreift.
     
    4. Einspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Durchmesserabschnitt des Ringes (56) mit Randausklinkungen versehen ist, zwischen denen einzelne Stützlappen (60) gebildet sind.
     
    5. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzkörper eine mit einem Boden (80) versehene Hülse (56', Figur 3) ist, deren Tiefe um den umgedämpften Vorhub (hv) größer als die Länge der Kappe (48') ist.
     
    6. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzkörper (56) auf der Kappe (48) verschiebbar geführt ist.
     




    Zeichnung