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(11) | EP 0 867 611 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine Fuel injection nozzle for an internal combustion engine Buse d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einer in einem Düsenkörper in einer Führung hubbeweglich gegen eine außermittig wirkende Schließfeder angeordnete Düsennadel mit einer Spitze, die mit einem im führungsfernen Endbereich einer die Düsennadel abschnittsweise mit Abstand umschließenden Kraftstoff-Zulaufbohrung angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt zur Steuerung von über den Umfang des Ventilsitzes verteilt angeordneten Spritzlöchern, über die eine Vor- und Haupteinspritzung mittels der entgegen der Kraftstoff-Strömungsrichtung gegen die Schließfederkraft betätigten Düsennadel bewirkt ist.
[0002] Eine derartige Kraftstoffeinspritzdüse ist beispielsweise aus der EP-A 0 637 686 bekannt, wobei für eine Voreinspritzung während eines mit geringstem Spiel geführten Vorhubes einer ersten Schließfeder eine begrenzte Voreinspritzmenge aus sämtlichen Spritzlöchern abgegeben ist. Dem Vorhub für die Voreinspritzung schließt sich unter Zuschaltung einer weiteren Schließfeder der Haupthub für eine Haupteinspritzung an.
[0003] Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß im Vorhub der volle Spritzlochquerschnitt aller Spritzlöcher freigegeben ist.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse derart auf einfache Weise weiterzubilden, daß im ersten Hubbereich bzw. Vorhub lediglich ein Teil der Spritzlöcher freigegeben ist.
[0005] Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, und zwar dadurch, daß die Führung der Düsennadel im Düsenkörper in Richtung der durch die Achse der Düsennadel und die Achse der außermittigen Schließfeder festgelegten Ebene jeweils mit einem solch großen Spiel gewählt ist, daß die Düsennadel mit beginnender Hubbewegung mit ihrer Spitze über die außermittig wirkende Federkraft seitlich versetzt in eine zumindest ein Spritzloch verschließende Anlage am Ventilsitz gesteuert ist.
[0006] Mit der Erfindung ist der Fertigungs- und Montageaufwand vorteilhaft reduziert für eine querschnittsgesteuerte Einspritzdüse, deren im Querschnitt z.B. auf die Vollast ausgelegte Spritzlöcher von geringer Anzahl bei Niedrig- bzw. Teillast vorteilhaft eine oder einige zeitlich länger abgedeckt sind mit dem weiteren Vorteil, daß der Kraftstoff über die offenen Spritzlöcher feinstzerstäubt ist aufgrund des auf wenige offene Einspritzlöcher wirkenden Einspritzdruckes.
[0007] In Ausgestaltung der Erfindung ist die gezielte Anlage der Düsennadel-Spitze am Ventilsitz vorteilhaft dadurch unterstützt, daß die Führung in der Ebene der Desaxierung der Düsennadel und der Schließfeder über diametral vergrößerte Führungsspiele einen Oval- oder Ellipsen-Querschnitt aufweist. Mit dieser Ausgestaltung wird die Düsennadel beim Vorhub für die Voreinspritzung unter der Wirkung der außermittig angreifenden Schließfederkraft gezielt versetzt oder gekippt.
[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Führung in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig und ventilsitzseitig jeweils einen Oval- oder Ellipsen-Querschnitt aufweist, wobei beide Querschnitte zur Erzielung geringer Leckagen über einen kurzen zylindrischen Abschnitt mit Verrundungen miteinander in Verbindung stehen.
[0009] Eine andere erfindungsgemäße Ausgestaltung zur Erzielung einer geringen Leckage sieht vor, daß die Führung in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig einen zylindrischen Querschnitt aufweist, der sich ventilsitzseitig zu einem Oval- oder Ellipsen-Querschnitt erweitert.
[0010] Gegenüber ventilsitzseitig in einer gemeinsamen Peripherie mündenden Spritzlöchern ist es nach einem weiteren Erfindungsmerkmal aber auch möglich, daß im Bereich der Anlage der Düsennadel am Ventilsitz ein oder mehrere Spritzlöcher in Düsennadel-Hubrichtung oder mehrere Spritzlöcher am Umfang ungleichmäßig verteilt angeordnet sind, womit die Voreinspritzung zeitlich gedehnt werden kann. Weiter ergibt die erfindungsgemäß gesteuerte Voreinspritzung eine weichere Verbrennung und eine damit vorteilhaft verringerte Geräuschentwicklung durch einen feinst verteilenden Einspritzstrahl.
[0011] Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt
- Figur 1
- eine lediglich abschnittsweise im Schnitt dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse mit einer außermittig beaufschlagten Düsennadel,
- Figur 2
- eine erste Düsennadel-Führung mit erfindungsgemäß unterschiedlich gestalteten Querschnitten,
- Figur 3
- eine weitere Düsennadel-Führung mit einem schließfederseitig vorgesehenen Kreisquerschnitt, dem sich unterschiedlich große Oval-Querschnitte anschließen,
- Figur 4
- die Düsennadel-Spitze im Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Figur 1 in erfindungsgemäßer Anlage bei Vorhubende an dem Ventilsitz, vergrößert
- Figur 5
- die Düsennadel-Spitze gemäß einer weiteren Spritzloch-Anordnung in Schließstellung, und
- Figur 6
- die durch die außermittig beaufschlagte Düsennadel während der Voreinspritzung seitlich versetzte Düsennadel-Spitze zum Verschluß vorbestimmter Spritzlöcher.
[0012] Eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine weist eine in einem Düsenkörper 2 über eine Führung 3 hubbeweglich gegen eine erste, außermittig wirkende Schließfeder 4 angeordnete Düsennadel 5 auf. Die Düsennadel 5 wirkt mit ihrer Spitze 6 mit einem im führungsfernen Endbereich 7 einer die Düsennadel 5 abschnittsweise mit Abstand umschließenden Kraftstoff-Zulaufbohrung 8 angeordneten Ventilsitz 9 zusammen zur Steuerung von über den Umfang des Ventilsitzes 9 verteilt angeordneten Spritzlöchern 10. Über die Spritzlöcher 10 ist eine Vor- und Haupteinspritzung mittels der entgegen der Kraftstoff-Strömungsrichtung gegen die Schließfederkraft betätigten Düsennadel 5 bewirkt.
[0013] Um aufgabengemäß den Spritzlochquerschnitt im Vorhub mit der außermittig beaufschlagten Düsennadel 5 vorteilhaft gering zu halten, ist die Führung 3 der Düsennadel 5 im Düsenkörper 2 erfindungsgemäß in Richtung der durch die Achse 5' der Düsennadel 5 und die Achse 4' der außermittigen Schließfeder 4 festgelegten Ebene jeweils mit einem solch großen Spiel gewählt, daß die Düsennadel 5 mit beginnender Hubbewegung mit ihrer Spitze 6 über die außermittig wirkende Schließfederkraft in eine vorbestimmte Anlage am Ventilsitz 9 gesteuert ist zum Verschluß mindestens eines Spritzloches 10. Damit ist der Kraftstoff über die offenen Spritzlöcher 10 feinst zerstäubt.
[0014] Das erfindungsgemäß gestaltete Spiel ist beispielsweise dadurch erreicht, daß die Führung in der Ebene der Desaxierung der Düsennadel 5 und der Schließfeder 4 über diametral vergrößerte Führungsspiele einen Oval-Querschnitt aufweist, wie er beispielsweise in den Figuren 2 und 3 abschnittsweise vorgesehen ist. Ein derartiger Oval-Querschnitt kann mittels Quetschung des Düsenkörpers 2 im Bereich einer zylindrischen Bohrung geformt sein.
[0015] Zur Reduzierung der Leckage weist die Führung 3 in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig und ventilsitzseitig jeweils einen Oval-Querschnitt 11, 11' auf, wobei die Oval-Querschnitte im Mittenbereich der Führung 3 über eine kurzen zylindrischen Abschnitt 12 mit Verrundungen miteinander in Verbindung stehen, Figur 2.
[0016] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Führung 3 in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig einen zylindrischen Querschnitt 13 auf, der sich ventilsitzseitig zu Oval- oder Ellipsen-Querschnitten 14, 14' erweitert, Figur 3.
[0017] Die in Figur 5 zunächst sämtliche Spritzlöcher 10, 10' verschließende Spitze 6 der Düsennadel 5 erfährt während der Voreinspritzung durch die außermittig wirkende Kraft der Schließfeder 4 eine erfindungsgemäß seitliche Versetzung mit einer Anlage an dem Ventilsitz 9, wobei diese vorbestimmte Versetzung vorteilhaft zum gezielten Verschließen eines oder mehrerer Spritzlöcher 10 oder 10' während der Voreinspritzung gemäß den Figuren 4 und 6 für eine weichere Verbrennung dienen kann.
[0018] Wie aus Figur 6 weiter hervorgeht, münden sämtliche Spritzlöcher 10, 10' auf gleicher Höhe am Umfang des Ventilsitzes 9. Um die Dauer der Voreinspritzung mittels der Erfindung auf einfache Weise zusätzlich beeinflussen zu können, sind im Bereich der Anlage der Düsennadel 5 am Ventilsitz 9 ein oder mehrere, in Figur 6 strichliert dargestellte Spritzlöcher 10" in Düsennadel-Hubrichtung versetzt angeordnet.
[0019] Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Absteuerung bestimmter Spritzlöcher 10 bzw. 10' im Vorhub vorteilhafter dadurch erreicht, daß mehrere an der Peripherie auf gleicher Höhe vorgesehene Spritzlöcher 10 bzw. 10' am Umfang für eine gemeinsame Abdeckung durch die Spitze 6 eng benachbart angeordnet sind. Weiter verteilt sich der Einspritzdruck auf die verbleibenden offenen Spritzlöcher 10 gemäß den Figuren 4 und 6 mit der Folge eines jeweiligen, feinst zerstäubenden Einspritzstrahles.
- mit einer in einem Düsenkörper (2) in einer Führung (3) hubbeweglich gegen eine außermittig wirkende Schließfeder (4) angeordnete Düsennadel (5) mit einer Spitze (6), die
- mit einem im führungsfernen Endbereich (7) einer die Düsennadel (5) abschnittsweise mit Abstand umschließenden Kraftstoff-Zulaufbohrung (8) angeordneten Ventilsitz (9) zusammenwirkt zur Steuerung von über den Umfang des Ventilsitzes (9) verteilt angeordneten Spritzlöchern (10, 10', 10"), über die
- eine Vor- und Haupt-Einspritzung mittels der entgegen der Kraftstoff-Strömungsrichtung gegen die Schließfederkraft betätigten Düsennadel (5) bewirkt ist,
dadurch gekennzeichnet,- daß die Führung (3) der Düsennadel (5) im Düsenkörper (2) in Richtung der durch die Achse (5') der Düsennadel (5) und die Achse (4') der außermittigen Schließfeder (4) festgelegten Ebene jeweils mit einem solch großen Spiel gewählt ist,
- daß die Düsennadel (5) mit beginnender Hubbewegung mit ihrer Spitze (6) über die außermittig wirkende Schließfederkraft seitlich versetzt in eine zumindest ein Spritzloch (10, 10', 10") verschließende Anlage am Ventilsitz (9) gesteuert ist.
- daß die Führung (3) in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig und ventilsitzseitig jeweils einen Oval- oder Ellipsen-Querschnitt (11, 11') aufweist, die
- über einen kurzen zylindrischen Abschnitt (12) mit Verrundungen miteinander in Verbindung stehen.
- daß die Führung (3) in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig einen zylindrischen Querschnitt (13) aufweist, der
- sich ventilsitzseitig zu einem Oval- oder Ellipsen-Querschnitt (14, 14') erweitert.
- comprising a nozzle needle (5) disposed in a nozzle member (2) in a guide (3) and movable in a stroke against an eccentrically acting closing spring (4), the needle having a tip (6) which
- co-operates with a valve seat (9) in the end region (7), remote from the guide, of a fuel supply bore (8) spaced apart from and surrounding portions of the nozzle needle (5) in order to control injection holes (10, 10', 10") distributed around the periphery of the valve seat (8) and through which
- pre-injection and main injection is effected by the nozzle needle (5) actuated against the force of the closing spring and in the opposite direction to the flow of fuel,
characterised in that- the guide (3) of the nozzle needle (5) in the nozzle member (2) in the direction of the plane defined by the axis (5') of the nozzle needle (5) and the axis (4') of the eccentric closing spring (4) is chosen with a clearance such that
- at the beginning of the stroke, the tip (6) of the nozzle needle (5) is laterally offset by the force of the eccentrically acting closing spring and steered into abutment against the valve seat (9) so as to close at least one injection hole (10, 10', 10").
- in the direction of stroke of the nozzle needle, the guide (3) has an oval or elliptical cross-section (11, 11') at the end towards the closing spring and at the end towards the valve seat, the
- cross-sections being joined together via a short cylindrical radiused portion (12).
- in the direction of stroke of the nozzle needle, the guide (3) at the end towards the closing spring, has a cylindrical cross-section (13) which
- widens to an oval or elliptical cross-section (14, 14') at the end near the valve seat.
- une aiguille d'injecteur (5) avec une pointe (6), mobile en translation dans un guide (3) du corps d'injecteur (2) agit de manière excentrée, contre un ressort d'obturation (4) ;
- la pointe coopère avec un siège de soupape (9) dans la zone d'extrémité (7) éloignée du guidage de l'aiguille (5), montée avec un jeu en section radiale dans un perçage de carburant (8) pour commander l'injection par des orifices d'éjection (10, 10', 10") répartis à la périphérie du siège de soupape (9), et
- par ses orifices, l'aiguille (5) actionnée contre la force du ressort d'obturation dans la direction opposée à la direction de circulation du carburant, réalise, une pré-injection et une injection principale,
caractérisée en ce que- le guidage (3) de l'aiguille (5) dans le corps (2) de l'injecteur est choisi dans la direction du plan passant par l'axe (5') de l'aiguille (5) et l'axe (4') du ressort d'obturation (4), excentré, avec un jeu chaque fois suffisamment grand pour que,
- au début de la course de l'aiguille (5), sa pointe (6) soit commandée de manière décalée latéralement par la force exercée de façon décentrée par le ressort d'obturation pour venir en appui contre le siège de soupape (9) en fermant au moins un orifice d'éjection (10, 10', 10").
caractérisée en ce que
le guide (3) présente dans le plan des axes décalés de l'aiguille (5) et d'un ressort d'obturation (4), un jeu de guidage diamétralement augmenté par une section en ovale ou une section elliptique (11).
caractérisée en ce que
- le guidage (3) présente dans la direction de déplacement de l'aiguille buse, du côté du ressort d'obturation et du côté du siège de soupape, chaque fois une section en ovale ou une section elliptique (11, 11'),
- ces sections étant reliées l'une à l'autre par une courte section cylindrique (12) avec des arrondis.
caractérisée en ce que
- le guidage (3) présente dans la direction de déplacement de l'aiguille buse, du côté du ressort d'obturation, une section cylindrique (13),
- cette section va en s'élargissant vers le siège de soupape par une section en ovale ou une section elliptique (14, 14').
caractérisée en ce que
dans la zone d'appui de l'aiguille (5) contre le siège de soupape (9), un ou plusieurs orifices d'éjection (10', 10") sont répartis irrégulièrement dans la direction de déplacement de l'aiguille ou plusieurs orifices d'éjection (10) sont répartis irrégulièrement à la périphérie.
caractérisée en ce que
la section en ovale ou en ellipse (11) est obtenue par écrasement du corps d'injecteur (2).