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 h
g 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 h
v 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.
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.