DE2558790A1 - Kraftstoffeinspritzduese fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

15.12.1975 Su/Ml .

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsrausterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7000 Stuttgart Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer durch eine in einem Federraum angeordneten Schliessfeder belasteten, nach innen öffnenden Ventilnadel und einem auf der der Ventilnadel abgelegenen Seite in den Federraum ragenden und dichtend geführten, axial verschiebbaren, sowie mindestens zeitweise auf die Ventilnadel wirkenden Zwischenkolben.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzdüse wirkt der Zwischenkolben während des gesamten Einspritzvorgangs auf die Ventil-.nadel und beeinflußt dadurch den gesamten Einspritzverlauf. Der Zwischenkolben ist dabei auf der der Ventilnadel abgewandten

709828/0045

Seite von einem Kraftstoffdruck beaufschlagt, der sich entsprechend dem Druck des der Düse zur Einspritzung zugeführten Kraftstoffs ändert. Hierdurch nimmt gegen Ende der Einspritzung, wenn der Zuförderdruck abnimmt, auch der Druck auf diesen Zwischenkolben ab und damit seine in Schliessrichtung auf die Ventilnadel wirkende Kraft, was eine Verschleppung des Spritzendes zur Folge hat mit einer entsprechenden Verschlechterung der Abgaswerte.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs genannten Art zu entwikkeln, bei der eine Verschleppung des Spritzendes vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Einspritzende die am Zwischenkolben in Schliessrichtung der Ventilnadel wirkenden Kräfte gesteuert vergrößerbar sind. Hierdurch wird zudem erreicht, daß bei Motoren mit hohen Verdichtungsdrücken, wie z.B. aufgeladene Motoren, kein oder nur geringfügig Brenngase aus dem Motorzylinder in die Einspritzdüse gelangen.

Bei einem Zwischenkolben, der wie bei der bekannten Kraftstoffeinspritzdüse stets auf die Ventilnadel wirkt, handelt es sich um eine zusätzlich zur mechanischen Schliessfeder auf die Ventilnadel wirkende hydraulische Feder, deren Kraft sich allerdings während des Einspritzvorgangs ändert. Da die Summe dieser Schliesskräfte im Verhältnis zum Einspritzdruck ein bestimmtes Maß nicht überschreiten darf, hingegen der Schliessdruck nach Ende der Einspritzung so groß wie möglich sein soll, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen Ventilnadel und Zwischenkolben ein Spiel von mindestens der Größe des Öffnungshubes des Ventils vorgesehen, so daß während des Öffnungshubes im wesentlichen nur die Schliessfeder in Schliessrichtung auf die Ventilnadel wirkt.

Mehrere Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es

709828/0045

zeigen:

Fig. 1 ein System mit einer Pumpe für die Einspritzung und einer zweiten Pumpe für die Schliesskrafterhöhung,

Fig. 2, 3a 4 und 5 Einspritzdüsen mit einem Speicher

zur Aufnahme des höchsten Förderdruckes und

Fig. 6 und 7 die Anwendung der Erfindung an einer Pumpendüse.

In Fig. 1 ist ein Einspritzsystem mit zwei Pumpen dargestellt, die sechs Einspritzdüsen mit Kraftstoff versorgen, von denen jedoch nur eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 dargestellt ist. Eine in dem nicht näher dargestellten Gehäuse dichtend geführte Ventilnadel 2 wird durch eine Schliessfeder 3 belastet. Sie steuert die Verbindung von einem Druckraum 4 zu Spritzöffnungen 5· Der Kraftstoff wird von einer Einspritzpumpe 6 über eine Druckleitung 7 dem Druckraum 4 zugeführt, wobei bei ausreichendem Druck die Ventilnadel 2 entgegen der Feder 3 verschoben wird, so daß die Einspritzung über die öffnungen 5 stattfinden kann. Die Einspritzpumpe 6 hat einen Regler 8, mittels dem in üblicher Weise die einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt wird.

Die Einspritzpumpe 6 wird über eine Kupplung 9 von der Brennkraftmaschine angetrieben und treibt wiederum die Einspritzpumpe 10 an, deren Druckausläße über Leitungen 11 je mit einer Einspritzdüse 1 verbunden sind. Der über die Leitung 11 zugeführte Kraftstoff gelangt in einen in der Einspritzdüse 1 angeordneten Zylinderraum 12 vor einen Zwischenkolben 14. Bei ausreichendem Druck wird dieser Zwischenkolben 14 entgegen einer Rückstellfeder 15 verschoben und stößt nach Zurücklegung eines bestimmten Weges mit einem Dorn 16 auf die Ventil nadel 2. Die Federn 3 und 15 stützen sich an einem gehäusefesten Bund 17 im Federraum 18 ab.

709828/0045

-W-

Die Einspritzpumpen 6 und 10 sind derart miteinander gekoppelt, daß die Förderung der Pumpe 10 erst beginnt, wenn die Pumpe .6 den Förderhub nahezu oder schon ganz beendet hat. Hierdurch beginnt der Zwischenkolben 14 erst dann auf die Ventilnadel 2 zu wirken, wenn sich diese in Schliessrichtung oder bereits in Schliessstellung befindet. Da sich die Förderdrücke der Einspritzpumpe 6 mit der Drehzahl bekanntlich ändern, wodurch sich auch das dynamsiche Verhalten des öffnens und Schliessens der Ventilnadel 2 ändert, ist zur entsprechenden Anpassung der Schliesskraft-UnterStützung durch den Kolben 14 im Antrieb der Pumpe 10 zwischen Pumpe 6 und 10 ein Spritzzeitpunktversteller 19 angeordnet.

Dieses in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel erfordert jedoch zwei unabhängige Leitungen 7 und 11 allein für Einspritzung und Schliesskrafterhöhung.

Bei dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich die Schliessfeder 3 einerseits an der Ventilnadel 2 und andererseits am Zwischenkolben 14 ab. Eine Bewegung des Zwischenkolbens l4 in Richtung Ventilnadel hat bereits eine Erhöhung der Kraft der Schliessfeder 3 zur Folge, bevor dann über den Dorn 16 der Zwischenkolben 14 unmittelbar auf die Ventilnadel 2 wirkt. Der Antrieb des Zwischenkolbens 14 wird bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß ein Speicherraum 20, in den der Zwischenkolben 14 mit seiner der Schliessfeder 3 abgewandten Stirnseite taucht, von der Druckleitung 7 her über eine Leitung· 21 mit Kraftstoff versorgt wird. In der Leitung 21 ist ein Drosselventil oder ein Gleichdruckventil 22 angeordnet..Die in Richtung Ventilnadel wirkende Fläche am Zwischenkolben 14 ist kleiner als oder gleich groß wie die in Öffnungsrichtung wirkende Fläche an der Ventilnadel 2 in deren geschlossenem Zustand. Diese in Öffnungsrichtung wirkende Fläche wird nach Abheben der Ventilnadel 2 von ihrem Sitz um den Sitzquerschnitt vergrößert. Das heißt also, daß in geöffnetem Zustand die Ventilnadel aufgrund der größeren Fläche ihres Flächenverhältnisses auch dann nicht durch den Zwischenkolben 14 auf ihren Sitz geschoben wird, wenn

70.9828/0045

in Druckraum 4 und Speicherraum 20 der gleiche Druck herrscht. Anders ist es allerdings, wenn die Einspritzdüse geschlossen ist. Dann würde bei der obengenannten Flächengleichheit die Ventilnadel 2 nicht von ihrem Sitz abheben. Selbst wenn die Wirkfläche am Kolben Ik kleiner ist als die betrachtete Fläche an der Ventilnadel 2, würde der öffnungsVorgang durch den Kolben 14 möglicherweise nachteilig beeinflußt werden. Aus diesem Grund ist in der Leitung 21 das Ventil 22 angeordnet, über das sich entsprechend gedrosselt erst gegen Spritzende der in der Leitung 7 herrschende Druck auch im Speicher 20 einstellt. Sobald dann zur Beendigung der Einspritzung der Druck in der Leitung 7 und damit im Druckraum U sinkt, verzögert das Ventil den schnellen Druckabbau im Speicher 20, so daß der Kolben lH entsprechend auf die Ventilnadel 2 wirken kann. Da mit zunehmender Drehzahl bekanntlich der Druck in der Druckleitung 7 ansteigt, steigt vorteilhafterweise entsprechend auch der Druck im Speicher 20. über einen Stellschieber 23 kann jedoch der Querschnitt des Ventils 22 in Anpassung an den Druck im Speicherraum 20 geändert werden.

Eine Erhöhung der in Schliessrichtung an der Ventilnadel 2 angreifenden Kraft kann auch, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, dadurch erreicht werden, daß die Druckleitung 7 über einen Kanal 25, der von der Ventilnadel 2 gesteuert wird, mit dem Speicherraum 20 verbunden wird. Die Steuerung erfolgt durch einander gegenüberliegende Ringnuten 26, die auf der Ventilnadel 2 und in den die Ventilnadel 2 aufnehmenden Zylinder angeordnet sind und deren Verbindung durch mindestens teilweise Überdeckung der Ringnuten hergestellt wird, sobald die Ventilnadel 2 nahezu ihren Öffnungshub beendet hat. Der Druck aus der Leitung 7 wird also erst dann im Speicherraum 20 wirksam, wenn die Ventilnadel 2 bereits von ihrem Sitz abgehoben hat und auch die Sitzquerschnittsfläche in Öffnungsrichtung wirkt. Außerdem kommt die Verbindung der Ringnuten 26 erst zur Wirkung, wenn die Ventilnadel 2 ihren Öffnungshub vollendet hat infolge der durch die bewegten Massen fortgesetzten Bewegung der Ventilnadel 2. Sobald der Druck in der Leitung 7

^: 709828/0045 "⁶~

zur Spritzbeendigung abnimmt, wird sofort die Ventilnadel 2 verschoben, wodurch die Ringnuten 26 voneinander getrennt werden und der im Speicherraum 20 aufgebaute Druck eingeschlossen bleibt. Dieser Druck baut sich in den Spritzpausen durch Leckagen in der Zwischenkolbenführung soweit ab, daß der Öffnungsvorgang der Ventilnadel 2 nicht gehindert wird.. Um diese Leckage steuern zu können, sind auf der Mantelfläche des Zwischenkolbens Ik sowie in der Zylinderfläche des den Zwischenkolben 14 aufnehmenden Zylinders Längsnuten 27 angeordnet, welche erst bei geschlossener Ventilnadel 2 und Verschieben des Zwischenkolbens 14 an die Ventilnadel miteinander zur überdeckung gelangen.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie das Ventil 22 gestaltet sein kann. Ein Ventilkolben 28 enthält eine Drosselbohrung 29, über die die Verbindung von der Leitung 21 zum Speicherraum 20 hergestellt wird. Diese Drosselbohrung 29 zweigt von einer Ringnut 30 des Schiebers 28.ab und mündet auf der Stirnseite des Schiebers. Die Ringnut 30 wiederum korrespondiert mit einer Mündung 31 der Leitung 21, in dem diesen Schieber 28 aufnehmenden Zylinder. Sobald ein vorgegebener Druck im Speicherraum 20 überschritten wird, wird der Kolben 28 entgegen der Feder 32 verschoben. Hierdurch wird durch die Begrenzung der Ringnut 30 der Querschnitt der Mündung 31 der Leitung 21 verkleinert, d.h. daß mit zunehmendem Druck im Speicherraum 20 die Zufluß- bzw. Abflußdrossel 29, 31 verkleinert wird. Ein zusätzlicher Einfluß auf diese Drosselsteuerung kann dadurch erfolgen, daß der Raum 33» in dem die Feder 32 angeordnet ist, ebenfalls mit der Leitung 7 verbunden ist. Dies hätte zur Folge, daß die Mündung 31 nur dann gedrosselt oder sogar geschlossen wird, wenn der Druck in der Leitung 7 gegen Spritzende abnimmt.

In Fig. H ist ein erfindungsgemäßes System dargestellt, bei dem die Schließdruckerhöhung durch einen Federspeicher bewirkt " wird. Zusätzlich ist dargestellt, wie mit einfachen Mitteln auch eine Öffnungsdrucksteuerung über die Entlastungsleitung erfolgen kann. Einspritzpumpe und Drucksteuerung sind hierbei

709828/0045

lediglich symbolisch dargestellt.

Eine Kraftstoffeinspritzpumpe 35 wird durch eine Förderpumpe 36 aus einem Kraftstoffbehälter 37 mit Kraftstoff versorgt unter einem durch ein Druckregelventil 38 bestimmten Druck. Mit der Einspritzpumpe 35 ist ein Einspritzmengenregler 39 verbunden, dem die Motorkenngrößen Drehzahl und Last entnehmbar sind. Die Last wird durch die Stellung des Gaspedals 40 und die Drehzahl durch die Antriebswelle 4l dem" Regler 39 eingegeben. Drehzahl und Last werden dann in einem Wandler

42 in eine Stellgröße verwandelt, die einem Drucksteuerventil

43 eingegeben wird, so daß der vom Drucksteuerventil 43 bestimmte Druck sich in Abhängigkeit von Drehzahl und Last ändert. Der Wandler 42 kann im Regler 39 angeordnet sein, beispielsweise in Form des Reglers selbst, so daß die Stellgröße für das Drucksteuerventil 43 die Stellgröße der Regelstange für die Kraftstoffzumessung der Einspritzpumpe ist. Insofern ist auch denkbar, daß das Drucksteuerventil 43 innerhalb des Einspritzpumpenreglerkomplexes 35, 39 untergebracht ist.

Mittels des Drucksteuerventils- 43 wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Druck im Federraum^g der Einspritzdüse 1 beeinflußt, indem in der Entlastungsleitung 45 des Federraums 3 das Drucksteuerventil 43 angeordnet ist. In der Einspritzdüse 1 zweigt von der zum Druckraum 4 der Einspritzdüse führenden Druckleitung 7 eine Leitung 46 ab, die durch ein Drosselventil 47 und einen Steuerschieber 48 gesteuert zu der Druckkammer oberhalb des Zwischenkolbens 14 führt. Das Drosselventil 47 hat je nach Strömungsrichtung des Kraftstoffes im Kanal 46 eine unterschiedliche Drosselwirkung. Hierfür ist es als Tellerventil ausgebildet. Wie in Fig. 5 dargestellt, hat der Teller 49 des Tellerventils 47 eine zentrale Drosselbohrung 50 und mehrere am Rande angeordnete Bohrungen oder Ausnehmungen 51· Dieser Teller 49 ist axial verschiebbar in einem Raum 52 angeordnet, dessen Stirnseite zum Teil als Ventilsitze dieses Drosselventils 47 dienen. Wenn der Kraftstoffstrom von der

709828/OCUS

Druckleitung 7 zum Steuerschieber 48 bzw. der Druckkammer 12 hin gerichtet ist, kann der Kraftstoff über die Bohrung 50 sowie die Ausnehmungen 51 strömen, in umgekehrter Richtung hingegen sind die Ausnehmungen 51 durch den Ventilsitz gesperrt, so daß lediglich die Drosselbohrung 50 durchströmt werden kann. In dieser Richtung ist also die Drosselwirkung wesentlich größer als in der entgegengesetzten Richtung. Der Steuerschieber 48 ist durch eine Speicherfeder 53 belastet, sein Weg ist durch einen Anschlag 54 begrenzt. Durch den Steuerschieber 48 wird die Leitung 46 in zwei Abschnitte 46' und 46" geteilt. Zur Steuerung der Verbindung ist in den Zylinder 55.* in dem der Steuerschieber 48 arbeitet, eine Ringnut 56 angeordnet, die durch das untere Stirnende 57 des Steuerschiebers nach Zurücklegung I eines Teiles des Speicherhubes aufgesteuert wird. Außerdem arbeitet die Ringnut 56 mit im Steuerschieber 48 angeordneten Bohrungen 58 zusammen, die zum Pederraum 59 des Speichers hin entlastet ist und die in der dargestellten Ruhelage des Steuerschiebers 48 mit der Ringnut 56 verbunden ist, jedoch nach Beginn des Speicherhubes von dieser getrennt wird.

Der Pederraum 18 der Kraftstoffeinspritzdüse 1, in der die Schliessfeder 3 der Ventilnadel 2 angeordnet _x ist, ist durch einen nicht dargestellten Kanal mit dem Pederraum 59 verbunden, d.h. daß in beiden Federräumen im wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Die Schliessfeder 3 der Ventilnadel 2 stützt sich auf ihrer Rückseite über einen Federteller 61 am Zwischenkolben 14 ab. Als Rückstellfeder des Zwischenkolbens 14 dient außerdem eine, im Federraum 18 angeordnete Feder 62, die sich auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Federraums 3 abstützt. Hierdurch ist die auf den Zwischenkolben.wirkende Federkraft wesentlich größer als die in Schliessrichtung an der Ventilnadel 2 angreifende Federkraft. Selbstverständlich sind zur Anpassung des Einspritzgesetzes auch andere Kombinationen denkbar, beispielsweise daß zwei Federn an der Ventilnadel 2 angreifen und nur eine am Zwischenkolben 14 oder daß lediglich nur eine Feder zwischen beiden Organen angeordnet ist. Ent-

709828/0045 - 9 -

sprechend der Stärke und Zahl bzw. Angriffsart der Federn und entsprechend der von Kraftstoff beaufschlagten Wirkflächen der Organe, d.h. deren Druchmesser, sind unterschiedliche Beeinflussungen des Einspritzgesetzes erreichbar. Im Zylinder des Zwischenkolbens 14 ist eine Ringnut 63 angeordnet, die mit der Druckleitung 7 verbunden ist und die mit im Zwischenkolben 14 angeordneten Bohrungen 64 zusammenarbeitet, welche in den Federraum l8 münden. Die Ringnut 63 wird mit den Bohrungen 64 dann verbunden, wenn der Zwischenkolben unmittelbar auf die Ventilnadel 2 wirkt und diese das Einspritzventil geschlossen hat.

Die Arbeitsweise dieses Einspritzventils ist folgende: sobald von der Einspritzpumpe 35 her über die Druckleitung 7 Kraftstoff zum Druckraum 4 der Einspritzdüse 1 gefördert wird, hebt die Ventilnadel 2 von ihrem Sitz ab entgegen der Kraft der Schliessfeder 3. Gleichzeitig strömt über den Leitungsabsehnitt 46' und das Drosselventil 47 bzw. dessen Ausnehmungen 51 bzw. Drosselbohrung 50 Kraftstoff unter den Steuerschieber 48, der dadurch entgegen der Speicherfeder 59 verschoben wird. Nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes wird durch die Stirnseite 57 des Steuerschiebers 48 die Ringnut 56 aufgesteuert, die den Leitungskanalabschnitt 46' mit dem Abschnitt 46" verbindet, so daß der Kraftstoffunterdruck in die Druckkammer 12 gelangen kann. Der Steuerschieber 48 wird weiter bis an einen Anschlag 54 verschoben. Sobald der Druck in der Druckleitung 7 zur Einspritzbeendung abnimmt, wird die Ventilnadel 2 durch die Feder 3 auf ihren Sitz geschoben, wobei gleichzeitig der Steuerschieber 48 durch die Speicherfeder 53 verschoben wird und den vor sich gelagerten Kraftstoff über den Kanalabschnitt 46" in die Druckkammer 12 fördert, so daß der Zwischenkolben 14 in Richtung Ventilnadel verschoben wird. Dies ist nun möglich, da die Ventilnadel nicht mehr auf den Zwischenkolben 14 wirkt. Sobald dann die Bohrungen 64 im Zwischenkolben 14 mit der Ringnut 63 in Überdeckung gelangen, wird der Druck

- 10 -

709828/0045

im Druckraum 4 der Einspritzdüse zum Federraum 18 hin entlastet, was die an der Ventilnadel 2 in Schliessrichtung wirkenden Kräfte unterstützt. Die durch den Steuerschieber 48 in Schliessrichtung wirkenden Kräfte wirken so lange, bis die Stirnseite 57 von der Ringnut 56 getrennt wird, was im wesentlichen durch den Querschnitt der Drosselbohrung 50 be-• stimmt wird. Kurz später wird dann der Leitungsabschnitt 46" über die Bohrungen 58 im Zumesskolben 48 zum Pederraum 59 hin entlastet.

Die Höhe des Druckes , auf den. entlastet wird, kann gegebenenfalls durch das Drucksteuerventil 43 der Entlastungsleitung bestimmt werden. Durch diese zusätzliche Drucksteuerung in der Druckkammer 12 sowie dem Pederraum 18 kann das Einspritzgesetz in gewünschter Weise beeinflußt werden, vorzugsweise allerdings in Form einer Gestaltung des Spritζverlaufes durch Steuerung des Öffnungshubes der Ventilnadel 2.

In Fig. 6 und 7 ist eine Pumpe düse 65 dargestellt, die von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 66 her mit Kraftstoff versorgt wird und die über eine Nockenwelle 67 angetrieben wird. Zur Vereinfachung des Verständnisses sind die Teile, die denen der vorbeschriebenen Einspritzdüsen entsprechen, mit den dort verwendeten Bezugszahlen versehen. Die in dem Federraum 18 angeordnete Schliessfeder 3 beaufschlagt gleichzeitig die Ventilnadel 2 sowie den Zwischenkolben 14. Der Druckraum 4 der Düse wird über eine Druckleitung 68 von einem Pumpraum 69 während des Druckhubs des Pumpkolbens 70 mit Kraftstoff versorgt. Der Pumpkolben 70 besteht aus einem unmittelbar angetriebenen Förderkolben 71 und einem Ausweichkolben 72. Zwischen Förderkolben und Ausweichkolben ist ein mit Kraftstoff gefüllter Raum 73 angeordnet, der als Teil des Pumpkolbene 70 ; angesehen werden kann.

Die einzuspritzende Menge wird durch die Einspritzpumpe $6 bestimmt, die diese Menge über eine ihrer Druckleitungen 7¹I,

709828/0045 -U-

in der ein Rückschlagventil 75 angeordnet ist, in den Pumpraum 69 vorlagert. Entsprechend der Vorlagermenge weicht der Ausweichkolben 72 in Richtung Förderkolben 71 aus. Dieses Ausweichen erfolgt während des "Saughubes" der Pumpe/V währenddem auch der Förderkolben 71 eine entsprechende Bewegung ausführt. In seiner oberen Ausgangslage wird dann durch die untere Stirnkante des Förderkolbens 71 eine Bohrung 76 aufgesteuert, die zu einem Raum niedereren Drucks führt, in unserem Fall über die Leitung 77 zum Saugraum der Einspritzpumpe 66. Bei Änderungen der in den Pumpraum 69 geförderten Vorlagermenge wird das Volumen des Raums 73 entsprechend geändert, d.h. es strömt über die Bohrung 76 Kraftstoff zu oder ab (dargestellte Lage).

Während des Förderhubs der Pumpendüse 65 wird durch den Nocken 67 und den Kipphebel 79 der Förderkolben 71 in Richtung Ausweichkolben 72 bewegt, wobei aus dem Raum 73 solange Kraftstoff über die Bohrung 76 abströmt, bis die Bohrung 76 geschlossen ist. Danach wird über das eingeschlossene Volumen im Raum 73 der Ausweichkolben 72 verschoben und verdrängt aus dem Pumpraum 69 und die Druckleitung 68 den einzuspritzenden Kraftstoff in den Druckraum 4 der Düse, aus dem dann nach Abheben der Ventilnadel 2 der Kraftstoff über die Spritzöffnungen 5 in den Motor gelangt. Das Spritzende wird dadurch erzeugt, daß die untere Stirnseite 80 des Ausweichkolbens die Druckleitung 68 absteuert. Der beim weiteren Förderhub des Pumpkolbens 70 aus dem Pumparbeitsraum 69 verdrängte Kraftstoff wirkt auf den Zwischenkolben Ik und schiebt diesen entgegen der Kraft der Schliessfeder 3 auf die Ventilnadel 2. Hierdurch wird erreicht, daß ein außerordentlich hoher Schliessdruck erzeugt wird. Mit dem Absteuern der Druckleitung 68 durch den Ausweichkolben 72 wird durch diese mittels Ringnuten und Bohrungen 82 die Druckleitung 68 mit einer Entlastungsleitung 83 verbunden. Hierdurch wird der Druck im Druckraum 4 der Düse entsprechend abgebaut, um ein scharfes Schliessende zu erhalten. Zur Beendigung des Förderhubs des Ausweichkolbens 72 steuert dieser mit seiner oberen Stirnkante

709828/0045 -.-12 -

84 eine Bohrung 85 auf, die mit der Leitung 77 verbunden ist. Der Förderkolben 71 kann also seinen Förderhub fortsetzen, wobei aus dem Raum 73 Kraftstoff über die Bohrung 85 abströmt, während der Ausweichkolben 72 in dieser Absteuerstellung verharrt. Erst wenn über den Nocken 67 der Pumpkolben 70 seinen Rückhub beginnt, kann auch der Zwischenkolben 14 in seiner Ausgangslage zurückgleiten. Dieser Zeitpunkt wird jedoch stets so gewählt werden, daß ein" Aufdrücken der Ventilnadel 2 vom Motorraum oder vom Druckraum k her nicht möglich ist.

Um eine möglicherweise erforderliche Spritzzeitpunktverstellung zu erreichen, ist die untere Stirnkante 86 am Förderkolben 71 schräg ausgebildet und es ist der Förderkolben 71 über eine Vorrichtung beispielsweise eine Zahnstange 87 verdrehbar. Hierdurch wird erreicht, daß die Bohrung 76 je nach Drehlage des Förderkolbens 71 unterschiedlich zugesteuert wird, so daß der Antrieb des Ausweichkolbens 72 jeweils zu einem entsprechend anderen Zeitpunkt erfolgt. Die Verstellung der Vorrichtung 87 kann durch einen Stellmotor 88 erfolgen, der von einem elektronischen Steuergerät 89 angesteuert wird, wobei das Steuergerät 89 gleichzeitig zur Regelung der Kraftstoffeinspritzpumpe 66 dienen kann oder sogar deren Regler darstellt. Die Last würde somit über das Gaspedal 90 in dieses Steuergerät 89 eingegeben werden, während die Drehzahl über die Kupplung 91 der Einspritzpumpe 66 unmittelbar in diese eingegeben wird. Eine zusätzliche Beeinflussung des Einspritzgesetzes kann über ein Rückhalteventil 93 erfolgen, das in der Entlastungsleitung 83 angeordnet ist und über das der Druck im Federraum l8 und damit der Öffnungshub der Ventilnadel 2 beeinflußbar ist. Das Drucksteuerventil 93 kann ebenfalls von dem Steuergerät 89 angesteuert werden.

Fig. 7 zeigt eine Variante des Antriebs des Zwischenkolbens Der Zwischenkolben 14 wird hier nicht unmittelbar von dem im Pumparbeitsraum 69 herrschenden Druck beaufschlagt, sondern erst nach einer entsprechenden Steuerung durch den Ausweichkolben 72. Sobald der Ausweichkolben 72 mit seiner Stirnkante

709828/0045

- 13 -

8O die Druckleitung 68 zur Beendigung der Einspritzung gesperrt hat, wird über Kanäle 95 eine Leitung 96 aufgesteuert, die in eine Druckkammer 97 des Zwischenkolbens 14 führt. Erst nach dieser Aufsteuerung des Kanals 96 wird also der Zwischenkolben Ik in Richtung Düsennadel verschoben. Hierdurch wird erreicht, daß der Zwischenkolben vor Beendigung der Einspritzung nicht vom Druck im Pumparbeitsraum 69 beaufschlagt wird. Die Entlastung der Druckkammer 97 erfolgt über ein Rückschlagventil 98 oder entsprechende Kanalsteuerungen mittels des Ausweichkolbens 72. Der Kerngedanke der Erfindung, eine Sehliessdruckerhöhung mittels eines Zwischenkolbens zu erlangen, der nach Spritzende mit erhöhtem Druck auf die Ventilnadel wirkt, kann natürlich auch an einer Pumpe düse verwirklicht werden, die keinen Ausweichkolben aufweist, sondern unmittelbar mittels eines festen Pumpkolbens fördert oder bei einer Pumpdüse, bei der der Pumpkolben durch einen Servokolben größeren Durchmessers angetrieben wird, über dem die Druckstufe erzeugt wird. Erfindungsgemäß kann der Zwischenkolben auch der Gestaltung des Einspritzgesetzes während des Öffnungshubes dienen. Entscheidend für die Erfindung ist, daß nach Spritzende die genannte Sehliessdruckerhöhung erfolgt.

709828/0045

Leerseite

Claims (1)

1. l) Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer durch eine in einem Pederraum angeordneten Schliessfeder belasteten, nach innen öffnenden Ventilnadel und einem auf der der Ventilnadel abgelegenen Seite in den Pederraum ragenden und dichtend geführten, axial verschiebbaren, sowie mindestens zeitweise auf die Ventilnadel wirkenden Zwischenkolben, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einspritzende die am Zwischenkolben (1*0 in Schliessrichtung der Ventilnadel wirkenden Kräfte gesteuert vergrößerbar sind.

   2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilnadel (2) und Zwischen-^Xolben (1*1) ein Spiel von mindestens der Größe des Öffnungshubes der Ventilnadel (2) vorgesehen ist.

   3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schliessfeder (3) auf ihre der Ventilnadel (2) abgewandten Seite am Zwischenkolben (14) abstützt.

   4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch·!, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß im Federraum (18) zwei Federn (3> 15 ₃ 62) angeordnet sind, die sich einerseits an Zwischenkolben (14) oder Stirnwand des Federraums (18) und andererseits an Ventilnadel (2) oder anderer Stirnwand des Federraums (18) abstützen.

   709828/0045

   5. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Federraum (18) in Abhängigkeit von Motorkenngrößen wie Last und Drehzahl, änderbar ist.

   6. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenko'lben mechanisch, hydraulisch oder magnetisch betätigbar ist.

   ¹J. Kraftstoff einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Federraum (18) abgewandte Seite des Zwischenkolbens (14) mit einer Druckkammer (12, 20, 69» 97) hydraulisch verbunden ist, welche mit einer Leitung (7, 7*0 verbindbar ist, über die von einer Pumpe (35, 66) der Düse (1, 65) Kraftstoff zugeführt wird.

   8.. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) von zwei synchron arbeitenden Pumpen (6, 10) mit Kraftstoff versorgt wird, von denen eine (6) die zur Einspritzung gelangende Menge und die andere (10) gegen Einspritzende in die Druckkammer (12) fördert.

   9· Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pumpen (6j 10) ein die Synchronisation verstellender Spritzzeitpunktversteller (19) angeordnet ist.

   10. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Druckkammer (12, 69, 97) zur Lei-

   709.828/0045

   . 3.

   tung (7j 7¹O steuerbar ist.

   11. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerung ein Drosselventil oder Gleichdruckventil (22) in der Verbindung (21) dient, dessen Querschnitt änderbar ist.

   12. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (22) in Richtung zur Druckkammer (20) hin weniger stark drosselt als in entgegengesetzter Richtung.

   13. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt (29, 31) des Ventils (22) in Abhängigkeit von dem in der Druckkammer (20) herrschenden Druck änderbar ist.

   Ik. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch die Düsennadel (2) steuerbar ist, welche bei Hubende, insbesondere über eine Steuerung von Ringnut (26) die Leitung (7) mit der Druckkammer (20) verbindet, wobei die resultierende, am Zwischenkolben (14) in Richtung VentiLnadel (2) wirkende Kraft kleiner ist als die resultierende, bei geöffnetem Ventil an der Ventilnadel (2) in öffnungsrichtung wirkende Kraft.

   15. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1O₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch einen Schieber (48, 72) Steuer-

   709828/0045

   M.

   bar ist, der im Verlauf seines Hubes die Leitung( mit der Druckkammer (12, 97) verbindet-

   16. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (48) durch den Kraftstoff gegen eine Rückstellkraft (53) verschiebbar ist. ·

   17. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung Druckkammer (12) stromauf des Steuerschiebers (48) ein in dieser Richtung stärker wirkendes Drosselventil (47) in der Verbindung (46', 46") angeordnet ist und daß der Steuerschieber (48) speicherartig durch den unter Druck zugeführten Kraftstoff während des Druckhubs der Einspritzpumpe (35) entgegen der Kraft einer Speicherfeder (53) auch noch nach Aufsteuern der Verbindung (46', 46") ausreicht, um dann nach Rückgang des Druckes in der Druckleitung (7) einen Teil des durch den Steuerschieber (48) gespeicherten Kraftstoffs zur Druckkammer (12) hin zu fördern.

   18. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Steuerschieber (48) in dessen Ausgangslage (Ruhelage) die Druckkammer (12) mit einem Raum niederen Drucks, z.B. Pederraum (18), verbindbar ist.

   19. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 15 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Zwischenkolben (14) gegen Ende seiner in Richtung Ventilnadel (2) gehenden Bewe-

   • gung die Druckleitung (7) mit einem Raum niederen Drucks verbindbar ist.

   709826/0045

   - 18 -

   20. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 10 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstofeinspritzdüse (1) Teil einer Pumpe düse (65) eines Einspritzsystems (65, 66, 89, 93) ist.

   21. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe düse (65) mit einem Pumpkolben (70) arbeitet, der mit dem Pumpzylinder einen Pumparbeitsraum ^ (69) begrenzt, welcher über ein Rückschlagventil (75) während der Spritzpausen auffüllbar ist, wobei von dem Pumparbeitsraum (69) zum Druckraum (4) der Einspritzdüse (1) ein Druckkanal (68) führt, der zur Beendigung der Einspritzung vom Pumpkolben (70) vor Erreichen seiner Endlage zusteuerbar ist.

   22. Kraftstofeinspritzdüse nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpenarbeitsraum (69) und Druckkammer ein Raum sind und daß durch die weitere Förderung des Pumpkolbens (70) über das Einspritzende hinaus der Zwischenkolben (72) in Richtung Ventilnadel (2) verschiebbar ist.

   23. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumparbeitsraum (69) mit der Druckkammer (97) durch eine Leitung (96) verbunden ist, welche durch den Pumpkolben (72) nach Einspritzende aufsteuerbar ist.

   2k. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß über Steuerkanäle (82) vom Pumpkolben (70) der Druckraum (4) der Einspritzdüse (1) nach

   709828/ÖÖAS

   Spritzende über die Druckleitung (68) mit einem Raum niederen Drucks, z.B. Pederraum (18) verbindbar ist.

   25. Kraftstofeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpkolben (70) mechanisch, insbesondere durch Nocken (67), antreibbar ist und aus zwei festen Abschnitten (71, 72) besteht, die einen hydraulischen Abschnitt (73) änderbarer Länge einschliessen, wobei die Lage des dem Pumparbeitsraum (69) zugewandten Abschnitts (72) als Ausweichkolben durch die in den Pumparbeitsraum (69) geförderte Vorlager- oder Einspritzmenge bestimmbar ist, hingegen der zeitliche Beginn der Einspritzung durch Sperren einer den hydraulischen Abschnitt (73) mit Kraftstoff niederen Drucks auffüllenden Bohrung (76) durch den dem Pumpkolbenantrieb zugewandten, als Förderkolben dienenden Abschnitt (71) bestimmt wird.

   26. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 25 ₃ dadurch gekennzeichnet, daß an der dem hydraulischen Abschnitt (73) zugewandten Seite des als Förderkolben dienenden Abschnitts (71) eine die Bohrung (76) steuernde Schrägkante (86) angeordnet ist, wodurch bei Verdrehen des Abschnitts (7D' der Einspritzförderbeginn änderbar ist.

   709828/0045