DE4006488C2 - Kraftstoffeinspritzdüse für luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der DE-PS 4 35 334 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse mit ei­ ner in einer Führungsbohrung im Düsenkörper geführten Düsenna­ del bekannt, welche in Strömungsrichtung gegen die Kraft einer an dem der Einspritzseite abgewandten Ende der Düsennadel an­ greifenden Feder mit ihrem Sitzkegel von einem entsprechend als kegelförmige Sitzfläche im Düsenkörper ausgebildeten Ventilsitz abhebt, sowie stromab des Ventilsitzes mit einem am Nadelschaft vorhandenen kolbenähnlichen Bund versehen ist, der, an den Sitzkegel der Düsennadel angrenzend und in einer zylindrischen Erweiterung der Führungsbohrung im Düsenkörper abdichtend ge­ führt, mehrere parallel zur Längsachse der Düsennadel am Umfang des Bundes verteilt angeordnete und zu diesem hin offene, als Spritzöffnungen dienende schlitzförmige Ausnehmungen aufweist. Sobald sich bei dieser Kraftstoffeinspritzdüse die Düsennadel mit ihrem Sitzkegel von der kegelförmigen Sitzfläche im Düsen­ körper abhebt, wird der Kraftstoff über die stromab des Ven­ tilsitzes angeordneten schlitzförmigen Ausnehmungen, die ge­ meinsam mit der zylindrischen Erweiterung im Düsenkörper unab­ hängig vom Öffnungshub der Düsennadel konstante Öffnungsquer­ schnitte bilden, abgespritzt. Bei dieser Ausführung ist bei kleinen Einspritzmengen und kleinen Einspritzdrücken eine zu­ friedenstellende Zerstäubungsgüte somit nicht erreichbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mittels bau­ aufwandarmer Maßnahmen an einer Kraftstoffeinspritzdüse eine weitgehend gleichbleibende Zerstäubungsgüte über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich der Brennkraftmaschine zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse ergibt sich eine nadelhubabhängige Steuerung der ventilsitzseitig angeord­ neten Öffnungsquerschnitte mit dem Vorteil, daß sich auch bei kleinen Durchfluß- bzw. Einspritzmengen kompakte Einzelstrahlen mit großer Reichweite erzielen lassen, was eine verbesserte Leistungsausbeute bei gleichzeitig besseren Emissionswerten der Brennkraftmaschine bewirkt. Der bauliche Aufwand, um dies zu erreichen, ist dabei äußerst gering.

Aus der US-PS 2 035 203 ist zwar eine in Strömungsrichtung des Kraftstoffs öffnende Einspritzdüse bekannt mit unmittelbar stromauf des Ventilsitzes angeordneten schlitzförmigen Ausnehmungen, die als Spritzlöcher dienen und deren Öffnungs­ querschnitte beim Nadelhub gesteuert querschnittsabhängige Ab­ spritzmengen ermöglichen. Die angeführten Düsenvarianten sind jedoch recht bauaufwendig entweder durch eine innerhalb der Nadel ausgebildete Kraftstoffzuführung, die kurz vor dem Na­ delsitz in eine oder mehrere schlitzförmige Ausnehmungen in­ nerhalb eines in einer an den Nadelsitz angrenzenden Nut im Nadelschaft angeordneten Ringeinsatzes mündet, oder durch eine gebaute Düsennadel, die aus einer innerhalb des Düsenkörpers längsverschiebbar angeordneten Hülse besteht, die auf einen Nadelschaft aufgeschraubt ist, der an einem einspritzseitigen Nadelkopf den mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Sitzkegel trägt. Die Hülse weist dabei an ihrer brennraumseitigen Stirn­ fläche die schräg verlaufenden Ausnehmungen auf und liegt au­ ßerdem mit der Hülsenstirnfläche an einer rückwärtigen Verlän­ gerung des Sitzkegels an, auf diese Weise die Spritzöffnungen bildend. Außer der aufwendigen Bauweise tritt hier noch der Nachteil ein, daß sich die im Düsenkörper längsverschiebbar geführte Hülse bei Kraftstoffdruckbeaufschlagung weiten und dadurch ein Klemmen der Hülse im Düsenkörper auftreten kann.

In den Unteransprüchen sind förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt und im folgenden näher beschrieben.

Eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 für eine luftverdichtende di­ rekteinspritzende Brennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus einem Düsenkörper 2 und einer in Kraftstoffströmungsrich­ tung gegen die Kraft einer Feder 3 öffnenden Düsennadel 4, die mit ihrem dünnen zylindrischen Nadelschaft 5 in einer Füh­ rungsbohrung 6 im Düsenkörper 2 längsverschiebbar geführt ist.

Die Düsennadel 4 weist am einspritzseitigen Ende des Nadel­ schaftes 5 einen als Kolben wirkenden Bund 7 auf, der in einer zylindrischen Erweiterung 8 der Führungsbohrung 6 abdichtend angeordnet ist.

An die zylindrische Erweiterung 8 schließt sich einspritzseitig ein als kegelförmige Sitzfläche 9 im Düsenkörper 2 ausgebil­ deter und bis zum Düsenkörperende 10 reichender Ventilsitz an. Unmittelbar an den kolbenähnlichen Bund 7 anschließend ist die Düsennadel 4, tellerförmig ausgebildet, mit einem Sitzkegel 11 versehen, der der kegelförmigen Sitzfläche 9 im Düsenkörper 2 angepaßt ist.

Der Bund 7 begrenzt mit seiner als Druckschulter dienenden Ringfläche 7a einen Druckraum 12, in den ein im Düsenkörper 2 verlaufender Kraftstoffzuführkanal 13 einmündet. Der Bund 7 an der Düsennadel 4 ist umfangsseitig mit vom Druckraum 12 bis zur einlaßseitigen kegelförmigen Sitzfläche 9 hin sich erstrecken­ den und als Spritzlöcher wirkenden schlitzförmigen Ausnehmungen 14 versehen, die mit ihrem jeweiligen Boden 14a vom Druckraum 12 ausgehend parallel zur Düsenachse "a" verlaufen und in tan­ gierender Weise in die Ebene des Sitzkegels 11 der Düsennadel 4 ausmünden. Die sitzkegelseitigen Öffnungsquerschnitte der schlitzförmigen Ausnehmungen 14 sind von einer durch die ke­ gelförmige Sitzfläche 9 und die Umfangswand der zylindrischen Erweiterung 8 der Führungsbohrung 6 im Düsenkörper 2 gebildete Steuerkante 17 nadelhubabhängig steuerbar. Der Boden 14a jeder Ausnehmung 14 reicht bis an die in den Bund 7 hineingedachte Verlängerung des Nadelschaftes 5 heran.

Der Öffnungshub der Düsennadel 4 ist durch einen mit dem Na­ delschaft 5 fest verbundenen und zugleich als Federabstützung dienenden Anschlagteller 15 begrenzt, der nach einem zurückge­ legten Weg "h" an eine sich am Düsenkörper 2 abstützende Füh­ rungshülse 16 anschlägt, die ihrerseits als Abstützung für das andere Ende der Feder 3 dient.

Bei Förderbeginn gelangt eine von der nicht dargestellten Ein­ spritzpumpe erzeugte Druckwelle über den Kraftstoffzuführkanal 13 in den ringförmigen Druckraum 12. Der Druck erzeugt auf der Ringfläche 7a des Bundes 7 eine Kraft, die mit der düsennadelrückseitigen Federkraft im Gleichgewicht sein muß. Sobald der Öffnungsdruck erreicht ist, hebt die Düsennadel 4 von dem Ventilsitz 9 nach unten ab. Gleichzeitig tauchen die schlitzförmigen Ausnehmungen 14 aus und geben einen hubproportionalen rechteckigen Öffnungsquerschnitt frei. Die Kraftstoffstrahlen spritzen als Einzelstrahlen mit großer Reichweite durch den geöffneten Durchlaßquerschnitt ungehindert in den Brennraum der Brennkraftmaschine.

Wegen der symmetrischen Spritzlochausführung, in diesem Fall sind es vier Spritzlöcher bzw. schlitzförmige Ausnehmungen 14, ist die Kraftstoffeinspritzdüse besonders für Kolbenböden mit konzentrisch zur Düse liegender Brennkammermulde geeignet.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzdüse für luftverdichtende Einspritz­ brennkraftmaschinen, mit einem Kraftstoffzuführkanal und einer in einer Führungsbohrung im Düsenkörper geführten Düsennadel, welche in Strömungsrichtung gegen die Kraft einer an dem der Einspritzseite abgewandten Ende der Düsennadel angreifenden Feder mit ihrem Sitzkegel von einem entsprechend als kegelför­ mige Sitzfläche im Düsenkörper ausgebildeten Ventilsitz abhebt, sowie mit einem am Nadelschaft vorhandenen kolbenähnlichen Bund versehen ist, der, an den Sitzkegel der Düsennadel angrenzend und in einer zylindrischen Erweiterung der Führungsbohrung im Düsenkörper abdichtend geführt, mehrere parallel zur Längsachse der Düsennadel am Umfang des Bundes verteilt angeordnete und zu diesem hin offene, als Spritzöffnungen dienende schlitzförmige Ausnehmungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der kolbenähnliche Bund (7) stromauf des Sitzkegels (11) der Düsennadel (4) derart an den Sitzkegel (11) angrenzt, daß die sitzkegelseitigen Öffnungsquerschnitte der schlitzförmigen Ausnehmungen (14) von einer durch die kegelförmige Sitzfläche (9) und die Umfangswand der zylindrischen Erweiterung (8) der Führungsbohrung (6) im Düsenkörper (2) gebildeten Steuerkante (17) nadelhubabhängig steuerbar sind, und daß der Kraftstoff­ zuführkanal (13) in einen federseitig von dem Bund (7) sowie der zylindrischen Erweiterung im Düsenkörper (2) begrenzten ringförmigen Druckraum (12) mündet.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Ausnehmungen (14), ausgehend vom ring­ förmigen Druckraum (12), mit ihrem jeweiligen Boden (14a) in tangierender Weise in die Ebene des Sitzkegels (11) der Düsen­ nadel (4) ausmünden.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14a) jeder Ausnehmung (14) bis an die in den Bund (7) hineingedachte Verlängerung des Nadelschaftes (5) heranreicht.