DE2110004C3 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

f toffdruck _auf ^_0n Schieber durch diesen vor dem ρ chen des Einspritzdruckes verschlossen wird, trdurch wird in einfacher Weise erreicht, daß dayj^e . Jj₁Q (jer Schieber schon bei einer kleinen Erhö-¹^I des Kraftstoffdruckes die Querbohrung ver-

hTeßt und damit die Zirkulation unterbricht, der erfrderliche Druck für die Einspritzung ohne Störung iu^feebaut werden kann.

Γηε Ausführungsform der Erfindung wird nachsteh nd an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es 2eigi

pjg ι einen axialen Schnitt durch den einspritzseiti-„enTeil eines Kraftstoffeinspritzventils,

cig 2 in größerer Darstellung einen axialen Schnitt - _bes0ndere durch das in F i g. I gezeigte Auslaßventil,

. dem die Krafvstoffzirkulation unterbrechenden Schieber sowie einem mit diesem zusammenarbeitenden Rückschlagventil, und

Fi ".3 einen Querschnitt längs der geknickten Linie

ⁱ Das auf der Zeichnung veranschaulichte Kraftstoffeinspritzventil, das generell mil I bezeichnet ist, hat ein "ußeres Gehäuse 2, das an seinem einsprit/seitigen Ende in der inwändigen. d. h. dem Motorzylindei zugekehrten Wand 3 eines nicht näher gezeigten Zylinderdeckels befestigt ist. Das rückwärtige Ende dieses Gehäuses 2 ist mit einem Spielraum durch eine Öffnung in der nicht dargestellten äußeren Wand des Zylinderdekkels hindurchgeführt, wobei mit Hilfe von Dichtungsorganen zwischen der Deckelwand und dem Gehäuse das Austreten von Kühlflüssigkeit aus dem Hohlraum 5 des Zylinderdeckel verhindert wird.

Ein durchgehendes Futter 6 erstreckt sich mit kleinem Spielraum auf der Innenseite des Gehäuses 2 entlang und am hinteren Ende des Gehäuses aus diesem hinaus. Das vordere Ende des Futters 6 ist konisch und liegt dicht gegen eine entsprechende konische Fläche im Boden des Gehäuses 2 an. In einer zylindrischen Bohrung im vorderen Ende des Futters 6 ist der Zerstäuber 7 des Ventils mit dichter Passung montiert. Der Zerstäuber 7 ragt durch das vordere Ende des Gehäuses2 hindurch und ist mit einer oder mehreren Austrittsbohrungen 8 zum Einspritzen von Kraftstoff in die durch die Wand 3 des Zylinderdeckels begrenzte Brennkammer 9 versehen. An seinem hinteren Ende is« der Zerstäuber 7 zu einem Kragen erweitert, der eine konische Anlagefläche aufweist, die dicht gegen eine gegenüberliegende Anlagefläche auf der Innenseite des Bodens des Futters 6 anliegt, und ein im Futter befestigter Zapfen 10, der in eine in Längsrichtung verlaufende Nut im Kragen des Zerstäubers 7 eingreift, verhindert, daß sich der Zerstäuber 7 dreht.

Die Rückseite des Kragens des Zerstäubers 7 hat eine zentrale sphärische Anlagefläche, in welcher der in Längsrichtung verlaufende Kraftstoffkanal ti des Zerstäubers 7 mündet und gegen die eine konkave konisehe Anlagefläche am Ende eines Führungsteiles 12 für die Ventilnadel 13 durch eine Federkraft, die auch die nachfolgend noch erwähnten Kraftstofführungsteile dichtend aneinanderdrückt, zur Anlage gebracht wird. Das Führungsteil 12 erstreckt sich im Futter 6 mit kleinem Spielraum ein Stück in Richtung nach hinten und ist an seinem rückwärtigen Ende in bezug auf das Futter zentriert. Die Ventilnadel «3 ist im Inneren des Führungsteiles 12 mil dichter t'.issung axial verschiebbar, und das vordere Ende der Ventilnadel 13 ist mit einem konischen Zapfen 14 ausgebildet, der dichtend in einem konischen Ventilsitz 15 auf der Innenseite des Bodens des Führungsteiles 12 sitzt. Ein zentraler Kraftstoffkanal 16 im Boden des Führungsteiles 12 verbindet den Ventilsitz 15 mit dem Krafistoffkanal 11 im Zerstäuber?.

Die Ventilnadel 13 weist eine koaxial verlaufende, am vorderen Ende geschlossene Bohrung 34 auf, die aus vier Abschnitten 17,18, 19, 20 mit in dieser Reihenfolge abnehmenden Durchmessern besteht. Vom einspritzseitig gelegenen Abschnitt 20 der Ventilnadelbohrung 34 gehen zwei schräge Kraftstoffkanäle 21 aus, welche die Ventilnadelbohrung 34 mit einer Ringkammer 22 verbinden, die sich am Boden des Führungsteiles 12 hinter dem Ventilsitz 15 befindet. Der Körper eines Rückschlagventils 23 in Form einer zylindrischen Scheibe, deren zwei sich gegenüberliegende Seiten plan abgeschnitten sind, ist im Abschnitt 18 der Ventilnadelbohrung 34 verschiebbar angeordnet und steht unter dem Einfluß einer relativ kräftigen Druckfeder 24, die sich im Abschnitt 19 der Ventilnadelbohrung 34 befindet. Die Feder 24 hält den nach hinten zeigenden Ventilsitz des Rückschlagventilkörpers 23 in Anlage gegen einen planen Ventiisitz an einem Schieber 25, der im Abschnitt 17 der Ventilnadelbohrung 34 verschiebbar geführt ist. Der Schieber wird außerdem mit einer Innenbohrung 28 auf einem vorspringenden zentralen Zapfen 26a eines Kraftstofführungsteils 26 geführt, der im rückwärtigen Ende des Führungsteiles 12 für die Ventilnadel 13 zentriert ist und einen Flansch 26b aufweist, welcher von der die Kraftstofführungsteile dichtend aneinanderdrückenden Federkraft in Anlage gegen die Stirnfläche des Führungsteiles 12 für die Ventilnadel 13 gehalten wird. Der Kraftstofführungsteil 26 ist mit einem zentralen Kraftstoffkanal 27 versehen, der durch den Zapfen 26a in die zwischen dem Zapfen 26a und dem Boden 57 des Schieber 25 befindliche Innenbohrung 28 einmündet, welche eine Schraubenfeder 29 enthält. Eine Kraftstoffdurchgangsbohrung 30 im Boden 57 des Schiebers 25 verbindet die Innenbohrung 28 des Schiebers 25 mit dem Ventilsitz zwischen dem Schieber 25 und dem Rückschlagventil 23. Im Zapfen 26a ist eine quer verlaufende Bohrung 31 vorhanden, welche während des Einspritzvorganges vom Schieber 25 verschlossen gehalten wird.

In der Miite der rückwärtigen Stirnfläche des Kraftstofführungsteiles 26 ist um den Kraftstoffkanal 27 herum eine konkave konische Anlagefläche vorgesehen, die mit einer gegenüberliegenden konvexen, sphärischen Anlagefläche am Ende eines als Druckrohr ausgebildeten Kraftstofrtihrungsteils zusammenwirkt, das sich durch das Futter 6 hindurch nach hinten erstreckend mit einer nicht gezeigten Kraftstoffdruckleitung einer Kraftstoffpumpe in Verbindung steht und einen zentralen Kraftstoffkanal 33 enthält. Der Innenraum 35 des Futters 6 ist an eine nicht gezeigte Kraftstoffrückführleitung zum Tank oder zur Vorpumpe des Kraftstoffsystems angeschlossen.

Eine gesondert angeordnete Druckfeder 47 für die Ventilriadel umgibt den vorderen Teil des Druckrohres 32 und ist zwischen einem rückwärtigen Federteller 48, der gegen eine Schulter am Druckrohr 32 anliegt, und einem weiteren, ventilnadelseitig angeordneten FedertcMcr 36 eingespannt, der gegen die Stirnfläche einer Druckbuchse 49 anliegt, deren vorderes Ende wiederum gegen die hintere Stirnfläche der Ventilnadel drückt. Wie sich am besten aus F i g. 3 ersehen laßt, ist die Buchse 49 an ihrem vorderen Ende mit vier in Längsrichtung verlaufenden Einschnitten versehen, so daß vier Schenkel 49,-i gebildet werden, und der Flansch 266 des Kraftstofführungsteiles 26 ist auf entsprechen-

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de Weise mil vier Einschnitten versehen, die jeweils mit einem kleinen Spielraum einen der Schenkel 49a aufnehmen. Der Flansch 26b liegt somit nur mit den zwischen den Einschnitten befindlichen Schenkeln 26c an der Rückseite des Führungstciles 12 für die Vcntilnadel 13 an, und dementsprechend drückt die Buchse 49 nur mit ihren vier Schenkeln 49a gegen die Ventilnadel 13.

Die Kraft einer nicht dargestellten Feder drückt die Verbundflächen zwischen den die zentral durchgehenden Kraftstoffkanalabschnitte 27, 33 aufnehmenden Kraftstofführungsteilen 26, 32 mit einer geeigneten, dem maximalen Kraflstoffeinspritzdruck angepaßten Kraft gegeneinander, und die gleiche Kraft gewährleistet Dichtigkeit zwischen dem Führungsteil 12 für die Ventilnadel 13 und dem Zerstäuber?. Derjenige Teil der Kraft, der der Belastung durch die Ventilnadelfcder 47 entspricht, wird durch den Zapfen 14 der Ventilnadel 13 und durch den Ventilsitz 15 übertragen, und diese Kraft ist auf den berechneten Öffnungsdruck des Ventils abgestimmt, bei dessen Erreichen Kraftstoff in die Brennkammer eingespritzt werden soll.

Die obenerwähnte, nicht gezeigte Kraftstoffpumpe, welche die jeweils einzuspritzende Kraftstoffmenge dosiert und abmißt, ist normalerweise an eine von einem gesonderten Motor, z. B. einem Elektromotor, angetriebenen Vorpumpe angeschlossen, die auch bei stillstehender Kraftstoffpumpe, wenn diese auf Nullfüllung gestellt ist, einen gewissen Druck in der Kraftstoffpumpe und im daran angeschlossenen Einspritzventil aufrechterhält. Wenn dieser Druck im zentralen Kraftstoffkanal 27. 33 herrscht und wenn der Schieber 25 sich in der in F i g. 2 gezeigten Stellung befindet, in welcher er die Querbohrung 31 bloßlegt, kann der Kraftstoff durch den zentralen Kraftsloffkanal in die Querbohrung 31 bis in den Innenraum 35 des Futters 6 gelangen, von wo aus er durch die Kraftstoffrückführleitung zum Tank zurückströmt. Hierdurch kann z. B. nach der Montage eines ausgewechselten oder reparierten Einspritzventils sichergestellt werden, daß im Inneren des Ventils befindliche Luft entfernt wird, da die Luft vom zirkulierenden Kraftstoff mitgerissen wird.

Bei Vorpumpendruck wird die Anlage zwischen den Sitzen des Schiebers 25 und des Rückschlagventils 23 aufrechterhalten, welches Rückschlagventil daher von seiner Feder 24 geschlossen gehalten wird. Die Feder 24 ist so ausgelegt, daß sich das Rückschlagventil 23 bei einem etwas höheren Druck öffnet, z. B. beim doppelten des Vorpumpendruckes, und wenn dieser Druck zu Beginn des Arbeitshubes der angeschlossenen Kraftstoffpumpe herrscht, strömt Kraftstoff zur Vorderseite des Schiebers 25, der dadurch gegen die Kraft der Feder 29 verschoben wird und die Querbohrung 31 ver-

iS schließt, wodurch die Zirkulation des Kraftstoffs unterbrochen wird. Durch die Kraftstoffdurchgangsbohrung 30 im Boden 57 des Schiebers 25 strömt der Kraftstoff nun weiter längs der obenerwähnten Flächen am Rückschlagventil 23 und durch die Abschnitte, 19, 20 der

^ao Vcntilnadelbohrung sowie die Kraftstoffkanälc 21 in die Ringkammer 22 hinein. Wenn der Druck während des Arbeitshubes des Pumpcnkolbens hier so groß geworden ist, daß er die von der Ventilnadelfeder 47 ausgeübte Kraft überwinden kann, wird letztere zusam-

^a5 mcngcdrückt, wodurch die Vcntilnadel 13 von ihrem Sitz 15 abgehoben und der Kraftstoff nunmehr durch die Düsenöffnungen 8 in die Brennkammer 9 eingespritzt wird. Während des Einspritzvorganges drückt der Kraftstoff druck die Nadel 13 fest gegen eine Stirnfläche am Kraftstofführungstei! 26 und verhindert somit, daß an dieser Stelle eine Undichtigkeit auftritt.

Bezüglich des Rückschlagventils 23 sei noch erwähnt, daß hierdurch ein Nachtropfen vom Zerstäuber 7 sowie das Eindringen von Gasen aus dem Zylinder in das Kraftsioffsystcm für den Fall verhindert werden soll, daß ein Auslaßventil undicht ist. Ferner läßt sich daöurch verhindern, daß ein Zylinder bei stillstehendem Motor und gleichzeitiger Zirkulation von Kraftstoff mit Kraftstoff gefüllt \v<rd. falls eine Ventilnadel hängt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kraftstoffeinspritzventii für Brennkraftmaschinen mit einem innerhalb des Einspritzventilgehäuses verlaufenden, aus Bohrungsabschnitten in mehreren hintereinander angeordneten und durch Federkraft dichtend aneinandergedrückten Kraftstofführungsteilen sich zusammensetzenden Kraftstoffkanal und einer im Ventilgehäuse angeordneten, in einem Führungsteil geführten und entgegen der Kraft-Stoffströmungsrichtung gegen Federkraft öffnenden Ventilnadel, die eine koaxial zur Achse des Einspritzventils verlaufende, mit dem Kraftstoffkanal verbundene und über den Ventilsitz mit Düsenöffnungen in Verbindung stehende Bohrung au^fweist. dadurch gekennzeichnet, daß das kraftstoffzuströmseitige Ende der Ventilnadel (13) ein Ventilglied aufnimmt, das als rohrförmiger, an seinem kraftstoffabströmseitigen Ende einen mit einer Kraftstoffdurchgangsbohrung (30) versehenen Boden (57) aufweisender Schieber (25) ausgebildet ist. der einerseits in einem kraftstoffzuströmseitig erweiterten Abschnitt (17) der Ventilnadelbohrung und zum anderen mit seiner Innenbohrung (28) auf einem rohrförmigen Zapfen (26a) des unmittelbar oberhalb der Ventilnadel (13) angeordneten und sich auf dem Führungsteil (12) für die Ventilnadel (J3) abstützenden Kraftstofführungsteils (26) gleitbewegiich geführt ist, welches im Zapfen (26a) eine den Kraftstoffkanal (27, 33) mit einer Kraftstoffrückführleitung verbindende und vom Schieber (25) gegen die Kraft einer sich zwischen dem den Zapfen (26a) tragenden Kraftstofführungsteil (26) und dem Schieber (25) abstützenden Schraubenfeder (29) verschließbare Querbohrung (31) aufweist, wobei die Kraft dieser Feder ^29) so gewählt ist. daß die Querbohrung (31) beim geringen Druck einer Kraftstofförderpumpe offen ist, jedoch bei Einwirkung eines gegenüber diesem Druck etwas erhöhten Kraftstoffdruck auf den Schieber (25) durch diesen vor dem Erreichen des Einspritzdrucks verschlossen wird.

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   Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventii für Brennkraftmaschinen mit einem innerhalb des Einspritzventilgehäuses verlaufenden, aus Bohrungsab-Schnitten in mehreren hintereinander angeordneten und durch Federkraft dichtend aneinandergedrückten Kraftstofführungsteiien sich zusammensetzenden Kraftstoffkanal und einer im Ventilgehäuse angeordneten, in einem Führungsteil geführten und entgegen der Kraftsloffströmungsrichtung gegen Federkraft öffnenden Ventilnadel, die eine koaxial zur Achse des Einspritzventils verlaufende, mit dem Kraftstoffkanal verbundene und über den Ventilsitz mit Düsenöffnungen in Verbindung stehende Bohrung aufweist.

   Bei diesem aus der USA.-Patentschrift 3 387 790 bekannten Kraftstoffeinspritzveniil ist die Möglichkeit einer Kraftstoffzirkulation zum Zweck der Entlüftung oder bei Verwendung schwerer Kraftstoffe zum Zweck der Aufrechterhaltung einer geeigneten Betriebstemperatur während einer Stillstandsperiode der Brennkraftmaschine mit Hilfe vorgewärmten Kraftstoffs nicht gegeben.

   Bei einem weiteren, aus der deutschen Patentschrift 712 978 bekannten Krafistoffc'mspritzventil ist ein federbelasteter Ventilkörper vorhanden, der vom Kraftstoffdruck zum Zweck der Einspritzung von seinem Sitz abgehoben wird. Ferner ist eine Kraftstoffrückführleitung vorhanden, über die sich der Druck in der Einspritzleitung entspannen kann und im Kraftstoff mitgeführte Gasblascn und Verunreinigungen abgeführt werden können. Der Ventilkörper wird von einer Kugel gebildet, die außer mit dem vorstehend genannterTvcntilsitz als Auslaßventil noch mit einem weiteren Ventilsitz als Rücklaufventil für die Kraftstoffrückführlcitung zusammenwirkt. Bei einem verhältnismäßig kleinen Kraftstoffdruck in den Zuleitungskanalen halt die Ventilfeder das Auslaßventil geschlossen, und der Kraftstoff kann durch die hierbei geöffnete KraftstoffrückiüiiHeitung zirKulieren. Bei steigendem Kraftstoffdruck hebt sich die Kugel vom Ausiaßventilsitz ab und legt sich gegen den Rücklaufventilsitz an. Hierdurch wird einerseits die Kraftstoffrückführleitung abgesperrt und zum anderen dem einzuspritzenden Kraftstoff der Weg durch die Düsenöffnung freigegeben. Dadurch, daß^bci dieser Konstruktion der Ventilkörper von einem Ventilsitz zum anderen wechseln muß. ist nicht ausreichend gesichert, daß ?n einem frühen Zeitpunkt während des zeitlichen Aufbaues des erforderlichen Einspritzdruckes die Zirkulation über die Kraftstoffrückführleitung auch tatsächlich unterbrochen wird. Für den Fall, daß bei Verwendung von schwerem Kraftstoff, welcher oft wesentliche Mengen Unreinheiten enthält, während Stilistandsperioden eine Zirkulation von Kraftstoff durch das Ventil erfolgen soll, wäre es überdies erforderlich, zwischen der Ventilkugel und der Wand der Ventilkammer ein relativ großes Spiel vorzusehen. Ein solches Spiel hat aber die Wirkung, daß der Einspritzdruck nicht in dem erforderlichen Maß aufgebaut werden kann, weil der Kraftstoff weiterhin über das Spiel zur Rückflußpassage strömt, da kein genügend großer Widerstand gegen die fortgesetzte Zirkulationsströrnung entsteht. Die Ventilfeder wird deshalb nicht oder jedenfalls nur ungenügend zusammengedrückt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftstoffeinspritzventii für Brennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art eine Zirkulationsmöglichkeit für den Kraftstoff durch das Ventil zu schaffen, ohne den Druckaulbau für die Einspritzung zu stören.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das kraftstoff/'.uströmseiiige Ende der Ventilnadel ein Ventilglied aufnimmt, das als rohrförmiger, an seinem kraftstoffabströmseitigen Ende einen mit einer Kraftsioffdurchgangsbohrung versehenen Boden aufweisender Schieber ausgebildet ist, der einerseits in einem kraftstoffzuströmseitig erweiterten Abschnitt der Ventilnadelbohrung und zum anderen mit seiner Innenbohrung auf einem rohrförmigen Zapfen des unmittelbar oberhalb der Ventilnadel angeordneten und sich auf dem Führungsteil für die Ventilnadel abstützenden Kraftstofführungsteils gleitbeweglich geführt ist, welches im Zapfen eine den Kraflstoffkanal mit einer Kraflsioffrückführleitung verbindende und vom Schieber gegen die Kraft einer sich zwischen dem den Zapfen tragenden Kraftstofführungsteil und dem Schieber abstützenden Schraubenfeder verschließbare Querbohrung aufweist. wobei die Kraft dieser Feder so gewählt ist, daß die Querbohrung beim geringen Druck einer Kraftstofförderpumpe offen ist, jedoch bei Einwirkung eines gegenüber diesem Druck etwas erhöhten