DE3430444A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER 3^30444

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7O00 STUTTGART 1

A 46 281 b Anmelder: Lucas Industries p.l.c.

k - 176 Great King Street

16. August 1984 , Birmingham B19 2XF

Großbritannien

Kraftstoff-Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einem Grundkörper, in dem eine Bohrung vorgesehen ist, welche an ihrem einen Ende mit einer Auslaßöffnung des Grundkörpers in Verbindung steht, mit einem Ventilsitz an diesem einen Ende der 'Bohrung, mit einem in der Bohrung beweglich angeordneten Ventilelement, welches zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz ausgebildet ist und federnd gegen diesen vorgespannt ist, mit einem Kraftstoffeinlaßkanal, über den im Betrieb eine Fläche des Ventilelements mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagbar ist, um das Ventilelement von dem Ventilsitz abzuheben und damit die Auslaßöffnung für den Kraftstoff freizugeben, mit einem ringförmigen, das Ventilelement umgebenden Element, welches mindestens ein durch das Ventilelement erfassbares Teilstück aufweist und mit dem Kraftstoffdruck derart beaufschlagbar ist, daß durch dieses ringförmige Element eine das Abheben des Ventilelements von dem Ventilsitz unterstützende Kraft erzeugbar ist, und mit Anschlageinrichtungen zum Begrenzen des Hubs des ringförmigen Elements.

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Bei einer derartigen Kraftstoff-Einspritzdüse kann das ringförmige Element als Hülse ausgebildet werden, welches in der Bohrung des Grundkörpers gleitverschieblich ist, während das Ventilelement von der Innenwand der Bohrung bzw. Öffnung der Hülse geführt wird. Dabei muß zwischen der Innenfläche und der Außenfläche der Hülse und der Wandung der Bohrung des Grundkörpers einerseits sowie der Mantelfläche des Ventilelements andererseits jeweils ein Arbeitsspalt vorhanden sein, was dazu führt, daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in die Arbeitsspalte fließt. Theoretisch sollte der Kraftstoffdruck in den Arbeitsspalten längs der Hülse auf der Innenseite und der Außenseite derselben gleich sein, was in der Praxis jedoch nicht gewährleistet ist, da sich innerhalb der vorgegebenen Toleranzen Unterschiede in der Breite der Arbeitsspalte ergeben. Diese Unterschiede können zu Druckdifferenzen führen, die eine Verformung der Hülse zu Folge haben können, so daß diese an der Wand der Bohrung oder am Ventilelement hängen bleiben kann. Hierdurch werden aber die Betriebsbedingungen für die Düse beeinträchtigt.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß durch ein Verformen oder Verkanten des ringförmigen Elements keine Beeinträchtigungen der Ventilfunktion hervorgerufen werden und daß die Kraftstoff-Einspritzdüse dennoch preiswert herstellbar ist und zuverlässig arbeitet.

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Diese Aufgabe wird bei der Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das ringförmige Element als in der Bohrung des Grundkörpers gleitverschiebliche Hülse ausgebildet ist, die das Ventilelement gleitverschieblich umschließt, und daß die Hülse mit Durchlaßeinrichtungen versehen ist, über die ein Druckausgleich zwischen Arbeitsspalten auf der Innenseite und der Außenseite der Hülse herbeiführbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzdüse gemäß der Erfindung zeigt.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung eine Einspritzdüse mit einem abgestuften Grundkörper 10, in"dem eine Stufenbohrung 11 vorgesehen ist, deren verjüngtes Ende mit einer Auslaßöffnung 12 in Verbindung steht, die auf die Außenseite des Grundkörpers 10 führt, wobei am genannten Ende der Stufenbohrung 11 ein Ventilsitz 13 ausgebildet ist. Im weiteren Teil der Stufenbohrung 11 ist eine Hülse 14 in axialer Richtung beweglich angeordnet. Die Hülse 14 besitzt angrenzend an das von der Auslaßöffnung 12 abgewandte, in der Zeichnung obere Ende der Stufenbohrung 11 ein erweitertes Teilstück bzw. einen Kragen 15, welcher die Bewegung der Hülse in die Stufenbohrung 11 hinein begrenzt, wobei letztere mit einer entsprechenden Erweiterung für den Kragen versehen ist. An ihrem

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inneren Ende ist die Hülse 14 mit einer nach innen gerichteten Lippe 16 versehen, welche zum Zusammenwirken mit einer Stufe 17 eines Ventilelements 18 ausgebildet ist, welches in der Bohrung der Hülse 14 gleitverschieblich ist.

Dasjenige Teilstück des Ventilelements 18, welches von der Hülse 14 in Richtung auf den Sitz 13 vorsteht, besitzt einen kleineren Durchmesser als der verjüngte Teil der Stufenbohrung 11, so daß sich ein Ringspalt 19 ergibt, über den Kraftstoff aus einer Kammer 20 fließen kann, die in dem Teilstück größeren Durchmessers der Bohrung 11 vorgesehen und unterhalb der Hülse 14 angeordnet ist. Die Kammer 20 steht mit einem Kraftstoffeinlaßkanal 21 in Verbindung, welcher im Betrieb mit dem Auslaß einer Kraftstoff-Einspritzpumpe verbunden ist. Das von der Stufe 17 abgewandte dünnere Ende des Ventilelements 18 ist so ausgebildet, daß es einerseits mit dem Sitz 13 zusammenwirken kann und besitzt andererseits einen Ansatz 22, welcher die Auslaßöffnung 12 mit Spiel durchgreift. Der Ansatz. 22 wird gelegentlich auch als Düsenzapfen (pintle) bezeichnet. Zwischen dem Ansatz 22 und der Wand der Auslaßöffnung 12 besteht ein Ringspalt, durch den der unter Druck stehende Kraftstoff fließen kann, wenn das Ventilelement 18 von seinem Ventilsitz 13 abgehoben wird, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

Das vom Ventilsitz 13 abgewandte Ende des Ventilelements 18 ist mit einer Verlängerung 23 versehen, an der ein

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Widerlager 24 für das eine.Ende einer Schraubendruckfeder 25 montiert ist. Im Betrieb ist der Grundkörper 10 an einem Ende einer Halterung 26 montiert, deren Stirnfläche 27 einen Anschlag bildet, welcher die Aufwärtsbewegung der Hülse 14 begrenzt und außerdem die Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers 18. Man sieht jedoch, daß der Hub des.Ventilelements 18 aus seiner in der

ι Zeichnung gezeigten Schließstellung in die angegebene Anschlagstellung größer ist als der mögliche Hub der Hülse 14.

Wenn im Betrieb der unter Druck stehende Kraftstoff dem Kraftstoff-Einlaßkanal 21 zugeführt wird, dann wirkt der Kraftstoffdruck auf die Endfläche der Hülse 14 und außerdem auf die Differenzfläche des Ventilelements 18, ■ wodurch eine Kraft entsteht, die versucht, das Ventilelement 18 entgegen der Wirkung der Feder 25 anzuheben. Wenn diese Kraft ausreichend hoch ist, hebt das Ventilelement 18 von seinem Sitz 13 ab, so daß Kraftstoff durch den Ringspalt zwischen dem Ansatz 22 und der Wand der Auslaßöffnung 12 fließen kann. Das Ventilelement wird so lange weiter angehoben, bis das äußere bzw. obere Ende der Hülse 17 an der Stirnfläche 27 der Halterung 26 anliegt. Danach findet keine weitere Aufwärtsbewegung der Hülse 14 statt, und eine weitere Aufwärtsbewegung des Ventilelements 18 findet nur dann statt, wenn ein weiterer Anstieg des Kraftstoffdruckes erfolgt. Die Aufwärtsbewegung des Ventilelements 18 wird ebenfalls durch die Stirnfläche 27 begrenzt, wobei sich

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die Lippe 16 der Hülse 14 bei einer weiteren Aufwärtsbewegung des Ventilelements 18 von dessen Stufe 17 löst. Für das Ventilelement 18 ergeben sich somit zwei Hubstufen/ wodurch gewährleistet ist, daß der Ansatz 22
den Kraftstofffluß durch die öffnung 12 in der gewünschten Weise steuern kann.

Es versteht sich, daß zwischen der Wand der Stufenbohrung 11 und der Mantelfläche der Hülse 14 sowie zwischen der Mantelfläche des Ventilelements 18 und der Innenfläche der Hülse 14 jeweils ein Arbeitsspalt vorhanden sein muß. Da diese Arbeitsspalte an ihrem einen Ende
dem Ln der Kammer herrschenden Kraftstoffdruck ausgesetzt sind, ergeben sich längs der Arbeitsspalte Leckströme, welche Ablaßeinrichtungen zugeführt werden. Vorausgesetzt, daß die Arbeitsspalte exakt dieselbe Größe haben, dann ist der Druckabfall längs der Arbeitsspalte im wesentlichen gleich, was bedeutet, daß längs der Hülse 14
keine Druckdifferenz zwischen den Kräftstoffdrücken in den Arbeitsspalten auftritt. Wenn jedoch die Arbeitsspalte nicht dieselben radialen Abmessungen haben, was in der Praxis sehr wahrscheinlich ist, dann sind die
Kraftstoffdrücke nicht gleich, so daß zwischen der Innenfläche und der Außenfläche der Hülse eine Druckdifferenz besteht. Eine derartige Druckdifferenz könnte eine Verformung der Hülse 14 bewirken und zur Folge haben, daß diese in der Bohrung 11 hängen bleibt, so daß sie die
Anfangsbewegung des Ventilelements nicht fördern kann. Die Hülse 14 kann aber auch am Ventilelement 18 hängen

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bleiben, wodurch die zweite Hubphase des Ventilelements 18 behindert werden kann, nachdem die Auf war tsbewegung der Hülse 14 durch die Stirnfläche 27 gestoppt wurde. Zum Ausgleich der Kraftstoffdrücke in den Arbeitsspalten kann nunmehr die Hülse 14 mit mehreren radialen Öffnungen versehen werden, über die die Innenfläche und die Außenfläche der Hülse 14 miteinander in Verbindung stehen. In der Zeichnung sind nur zwei derartige Öffnungen 28 gezeigt; es können jedoch in ümfangsrichtung und in axialer Richtung der Hülse mehrere solche öffnungen vorgesehen sein. Es ist ferner eine äquivalente Lösungsmöglichkeit, die Hülse 14 aus einem gesinterten Material herzustellen, welches eine ausreichende Porosität besitzt, so daß zwischen den Arbeitsspalten ein Druckausgleich stattfinden kann, wodurch Druckunterschiede in den Arbeitsspalten auf ein Minimum reduziert werden.

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Claims (3)

HOEGER1 STELLRECHT & PARTNER 343Q444 ] PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1 A 46 281 b Anmelder: Lucas Industries p.I.e. k - 176 Great King Street 16. August 1984 Birmingham B19 2XF Großbritannien Patentansprüche

1.) Kraftstoff-Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einem Grundkörper, in.dem eine Bohrung vorgesehen ist, welche an ihrem einen Ende mit einer Auslaßöffnung des Grundkörpers in Verbindung steht, mit einem Ventilsitz an diesem einen Ende der Bohrung, mit einem in der Bohrung beweglich angeordneten Ventilelement, welches zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz ausgebildet ist und federnd gegen diesen vorgespannt ist, mit einem Kraftstoffeinlaßkanal , über den im Betrieb eine Fläche des Ventilelements mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagbar ist, um das Ventilelement von dem Ventilsitz abzuheben und damit die Auslaßöffnung für den Kraftstoff freizugeben, mit einem ringförmigen, das Ventilelement umgebenden Element, welches mindestens ein durch das Ventilelement erfassbares Teilstück aufweist und mit dem Kraftstoffdruck derart beaufschlagbar ist, daß durch dieses ringförmige Element eine das Abheben des Ventilelements von dem Ventilsitz unterstützende Kraft erzeugbar ist, und mit Anschlageinrichtungen zum Begrenzen des Hubs des ringförmigen Elements,
dadurch gekennzeichnet,

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daß das ringförmige Element als in der Bohrung (11) des Grundkörpers (10) gleitverschiebliche Hülse (14) ausgebildet ist, die das Ventilelement (18) gleitverschieblich umschließt, und daß die' Hülse (14) mit Durchlaßeinrichtungen (28) versehen ist, über die ein Druckausgleich zwischen Arbeitsspalten auf der Innenseite und der Außenseite der Hülse (14) herbeiführbar ist..

2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) aus einem porösen gesinterten Material besteht.

3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) mit radial durchgehenden Öffnungen (28) versehen ist.

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