CH329505A - Verfahren zum Steuern des Durchflussquerschnittes von Einspritzdüsen für Brennkraftmaschinen und Einspritzdüse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zum Steuern des     Durchflussquerschnittes    von     Einspritzdüsen     für     Brennkraftmaschinen    und Einspritzdüse     zur        Durchführung    des Verfahrens    Gegenstand vorliegender Erfindung bildet  ein Verfahren zum Steuern des     Durchflu.ss-          quersehnittes    von Einspritzdüsen von     Brenn-          kraftmasehinen    in Abhängigkeit von dem auf  das Steuerorgan der     Düse    einwirkenden  Brennstoffdruck, gemäss welchem sich das  Steuerorgan bei stetig sich erhöhendem  Brennstoffdruck unstetig bewegt,

   so dass es       riaeh    einem ersten Hubweg, in welchem ein       Durchflussquerschnitt    für eine     Vorein-          spritzung    freigegeben wird, während eines  zweiten     Brennstoffdnzekbereiches    bei kon  stant bleibendem     Durehfh-issquersehnitt    still  steht und darauf einen weiteren Hubweg aus  führt, in welchem der     Durclhflussquerschnitt     auf den zur Haupteinspritzung notwendigen  Querschnitt vergrössert wird.  



  Die     Erfindung    bezieht sich ferner auf eine  Einspritzdüse für     Brennkraftmaschinen        zur          Durchführung    des .erfindungsgemässen Ver  fahrens, mit. einem Steuerorgan, welches  unter der Wirkung des     Brennstoffdruckes          gegen    Federkräfte verschoben wird und dabei  den     Du.rchflussquerschnitt    für den einzu  spritzenden Brennstoff progressiv freigibt.

    Diese Einspritzdüse zeichnet sich dadurch  aus,     da.ss    das .Steuerorgan in seiner Schliess  lage und während eines ersten Hubweges  durch eine Federkraft beeinflusst wird, die  30 bis<B>700/a</B> der Federkraft ist, welche wäh  rend eines zweiten Hubweges auf dasselbe  wirkt, damit     ztt        Beginn    der     Einspritzung    bei    kleinem Hubweg des Steuerorgans zunächst  nur eine     kleine        Brennstoffmenge    bei niedri  gem Druck .aus der Düse austritt und erst  nach einer wesentlichen Steigerung des  Brennstoffdruckes das Steuerorgan weiter  verschoben wird.  



  In der nachfolgenden Beschreibung     wird     an Hand der Zeichnung das erfindungs  gemässe     Verfahren        und    Ausführungsformen  von Einspritzdüsen beispielsweise beschrie  ben.  



       Fig.    1 ist ein Diagramm, auf welchem die       Einspritzmenge,    bezogen auf den Kurbelwin  kel, dargestellt ist.  



       Fig.    2 zeigt ein Diagramm, in welchem die  Beziehung zwischen Brennstoffdruck und       Durchlassguerschnitt    veranschaulicht ist.  



  Die     Fig.    3-6 zeigen verschiedene Ausfüh  rungsbeispiele von Einspritzdüsen.  



  In     Fig.    1 ist der     Einspritzmengenverlauf     (3), bezogen auf die     Kurbelwiakelgrade          (W),    bei einem     Steuerverfahren    bekannter  Art. und beim     erfindungsgemässen        Verfahren     durch die beiden     Kurven    40 und 41 veran  schaulicht, wobei die Kurve 40 die Verhält  nisse bei dem bekannten und die Kurve 41 die  Verhältnisse bei dem erfindungsgemässen  Verfahren zeigen.

   Wie aus dem Diagramm  hervorgeht, arbeitet das erfindungsgemässe  Verfahren mit einer eigentlichen     Vorein-          spritzung,    welche durch die Strecke     a-d-e     dargestellt ist und sich über den Kurbel-           winkel        a    bis i erstreckt. Die     Voreinspritzung     fängt bei     a    an.     Bei.   <I>d.</I> ist der zur     Vorein-          spritzung    benötigte Querschnitt voll auf  gesteuert.

   Er kann nicht überschritten wer  den bis Punkt     e.    Die Haupteinspritzung be  ginnt im Punkt     e,    wobei f dem Punkt der  vollen     Aufsteuerung    des zur Hauptein  spritzung benötigten Querschnittes entspricht.  Bei     g    setzt der     Schliessvorgang        durch    das  Steuerorgan ,ein, -und bei     h    ist der Einspritz  vorgang beendet..  



       Fig.    2     zeigt    die     Beziehung    zwischen dem  zur     Aufsteuerung    benötigten     Brennstoff-          druck    (P) und dem     Durchlassquerschnitt    (Q),  und zwar entspricht die Strecke     1c    bis     d    dem       Durchlassquerschnitt,    der für einen optimalen       Ruhigla.uf    des Motors benötigt wird, während  die Strecke     k    bis<I>m</I> dem totalen     Durchlass-          querschnitt    entspricht.

   Punkt n entspricht  dem     Abspiitzdruck    (ersten     öffnungsdruck)     einer üblichen Nadeldüse. Durch die: Linie 44  ist die zur     Aufsteuerung    einer     hisher    üblichen       Einspritzdüse    benötigte     Druckdifferenz        (p     minus     7z)    dargestellt. Die Linie 45 veran  schaulicht den zur     Aiüsteuerung    notwendigen  Druckverlauf des erfindungsgemässen Ver  fahrens.

   Wie aus dem Diagramm hervorgeht,  ist. zur     Aufsteueraing    des für     die        Vorein-          spritzung    benötigten Querschnittes die Druck  differenz (o minus n) erforderlich. Während       dieses    ersten Druckbereiches vergrössert sich  somit der     Durchflussquerschnitt    der Ein  spritzdüse. Bevor die     Aufsteuerung    des       Hauptdurehlassquerschnittes    eingeleitet wird,  muss der Druck von o bis q ansteigen, wobei  während dieses zweiten     Druckbereiches    der       Durchflu,ssquerschnitt    konstant bleibt.

   Die  sehr geringe     Draekdifferenz        (r-    minus     q)    ge  nügt zur     Aufsteuerung    des     Hauptdurehlass-          querschnittes    während des dritten Druck  bereiches, während welchem sieh der Durch  flussqu.erschnitt wieder vergrössert und wäh  rend welchem der Hauptteil des Brennstoffes  unter hohem Druck .eingespritzt wird.  



  Beim Beispiel der Einspritzdüse nach       Fig.    3 weist der Düsenkörper 1 die als Feder  raum ausgebildete Bohrung 2 und die als       Führung    für die Nadel 3 dienende Bohrung         -1    auf. In der     Bohrung    2 sind die stark vor  gespannte Hauptfeder 5     und    die gegenüber  dieser weit schwächere Zusatzfeder 6 ange  ordnet, wobei die Feder 5 bestrebt ist, den  mit Schaft 7 versehenen Teller 8 gegen die  obere Stirnfläche der Büchse 9 zu pressen.  Die Büchse 9 umschliesst die Feder 6. Letztere  liegt einerseits gegen den Teller 8 an und  drückt anderseits mittels des Ringes 11 die  Nadel 3 auf ihren Sitz 13.

   Der Brennstoff  wird der     Ausnehmung    15 durch die     Bohrunä     16     zugeführt    und tritt durch die Spritzlöcher  14 aus.     Zwischen    der Nadel 3 und dem Teller  8     sowie    zwischen dem Schaft. 7 und der obern  Endwand der Bohrung 2 sind die Hubwege  X, und<I>X2</I> vorgesehen. Bohrung 50     ist.    die       Leckölleitung.     



  Die Einrichtung nach     Fig.    3 wirkt wie  folgt:  In der Zeichnung ist die Düse in Schliess  stellung dargestellt. Fliesst Brennstoff durch  die Leitung 16 in den Raum     1:5,    so wird die  Nadel 3 entgegen     dem    Druck der Feder 6,       deren        Federkraft        30=70%        der        Federkraft     der Feder 5 ist, von ihrem Sitz 13 abgehoben  und ganz wenig nach oben gedrückt, bis die  Nadel 3 nach Durchlaufen des Hubweges X 1  auf der Unterseite des Tellers 8 zum Anliegen  kommt.

   Bei dieseln ersten Teil der Ein  spritzung fliesst bei kleinem Hubweg des  Steuerorgans 3 nur eine kleine Brennstoff  menge bei niedrigem Druck aus den     Spritz-          löchern    14 aus. Zur     Überwindung    der grossen       Vorspannkraft    der starken Feder 5     mu,ss    der  Brennstoffdruck im Raum 15 so stark an  steigen,     da.ss    dadurch eine Zeitspanne ent  steht, wie sie zur Erzielung einer zeitlich  genügend langen     Voreinspritzung    erforder  lich ist. Nach     Überschreiten    dieses hohen  Brennstoffdruckes wird die Düsennadel 3  rasch nach oben verschoben.

   Die flache Cha  rakteristik der Feder 5 hat. zur Folge, dass       ein        geringer     genügt, bis der  Schaft 7 des Tellers 8 nach Durchlaufen des  Hubweges X2 zum Anliegen an die obere  Endwand der Bohrung 2 kommt. Durch die  ses grössere Anheben der Nadel 3 wird der       Durchlassquerschnitt    zur Haupteinspritzung      freigegeben, wobei diese infolge hohen Druck  gefälles rasch stattfindet.  



  Die Ausführung nach     Pig.    4     entsprieht    in  ihrem untern Teil derjenigen von     Fig.    3. In  der Bohrung 2 des     Düsenkörpers    1 sind die  Hauptfeder 5 und Zusatzfeder 6 vorgesehen,  welche sich hier gegen die Stirnflächen der  Bohrung 2 abstützen und auf den Teller 8  bzw. 20 wirken. Das Kräfteverhältnis der in       entgegengesetztem    Sinne auf die Nadel 3 wir  kenden Federn 5 und 6 ist derart,     da.ss    bei       Sehliesslage    die Teller 8 und 20 gegeneinan  der anliegen und die Nadel 3 auf ihren Sitz  <B>13</B> gedrückt. wird.

   Zwischen dem Teller 20  und der Stirnfläche der Büchse 21 sowie zwi  schen dem Schaft 7 und der     obern        Endwand     der     Bohrung    2 bestehen die Hubwege     X1          ttnd    X2.  



  Die Einspritzdüse nach     Fig.    4 wirkt ähn  lich wie die Düse nach     Fig.    3, wobei lediglich       die        Nadel    3     entgegen        der        30-70%        der        Fe-          derkraft    der Feder 5 betragenden Differenz  kraft, der Federn 5 und 6 von ihrem Sitz 13  abgehoben und wenig nach oben gedrückt  wird, bis der Teller 20 nach Durchlaufen des  Hubweges X, auf der Büchse 21 zum An  liegen kommt.

   Die weitere Wirkungsweise ist       -eich,    wie es in     bezug    auf     Fig.    3 beschrieben  worden ist.  



       Fig.    5 stellt eine Zapfendüse dar, bei wel  cher die Nadel 3     ausserhalb    des Sitzes 13 den  Zapfen 17 aufweist und der Brennstoff durch  die     Spritzlöcher    14 ausfliesst. Bei der gezeich  neten Schliesslage sind zwischen der Düsen  nadel. 3 und dein Teller 8 einerseits und zwi  schen dem Schaft 7 und der obern     Abschluss-          wa.nd    der Bohrung 2 die     Ilubwege    X, und     X2     vorhanden. Der erste Nadelhub     X1    ist etwas  kleiner gehalten als die Länge 1 des Zapfens  17; auch steht er in einem ganz bestimmten  Verhältnis     zum    Durchmesser des Nadel  schaftes 3.  



  Die     Wirkungsweise    ist. folgende: Fliesst  dem Raum 15 Brennstoff. zu, so wird die Na  del 3 angehoben, bis der Hubweg     X1    durch  laufen ist. Infolge des vorbestimmten Ver  hältnisses zwischen dem     Durchmesser    des Na,       delsehaftes    3 und dem ersten Hubweg     X1    der    Nadel weicht beim Durchlaufen dieses Hub  weges gleich viel Brennstoff aus. Der Druck  anstieg im Raum 15 und die     Aufsteuerung     des     Hauptdurchla.I3querschnittes    werden ent  sprechend verzögert. Da der Hubweg     X1    aber  etwas kleiner ist als die Länge 1 des Zapfens  17, wird die zum Druckanstieg notwendige  Drosselung erhalten.

   Nach     Überwindung    der  Kraft der stark vorgespannten Feder 5     wird     dann die Nadel 3 rasch nach oben verschoben,  bis Schaft 7 nach Durchlaufen des Hubweges  X2 zum Anliegen kommt, wobei durch das       vergrösserte    Anheben der Nadel 3 der Haupt  anteil des gespeicherten     Brennstoffes    unter  hohem     Druck    aus den Spritzlöchern 14 aus  tritt.  



  Bei der querschnittregulierenden Düse  nach     Fig.    6 sind in der Bohrung 2 des Düsen  körpers 1 die Büchsen 24 und 25 vorgesehen,       zwischen    welchen der Teller 26 angeordnet  ist. Dieser wird bei Schliesslage der Düse  durch die stark vorgespannte Feder 27 gegen  die untere Stirnfläche der Büchse 24 gehal  ten. Die Feder 28 stützt sich auf die Ober  seite des Tellers 26 ab. Sie ist bestrebt, unter  Vermittlung der Büchse 29 den kegelförmig  ausgebildeten, untern Teil 31 der Nadel 30  gegen den Sitz 32 zu halten. Die Nadel 30  weist in ihrem nach unten gerichteten Teil  die Nuten 33 auf.

   Bei Schliesslage der Düse  bestehen zwischen dem     Abstützteller    26 und  der Büchse 29 einerseits und zwischen dem  Teller 26 und der Büchse 25 anderseits die       Hubweges        X1    und X2. Der     Brennstoff    wird  der     Bohrung    2 durch die Leitung 34 zuge  führt.  



  Die in     Fig.    6 in Schliessstellung gezeich  nete Düse arbeitet wie folgt. Fliesst Brenn  stoff durch die Leitung 34 in den     Raum    2, so  wird nach     Überwindung    der kleinen Kraft  der Feder 28 die Nadel 30 nach unten ver  schoben, bis die Büchse 29 nach Durchlaufen  des Hubes     X1    zum Aufliegen auf den Teller  26 kommt. Bei dieseln Teil der     Einspritzung     fliesst, dem kleinen     Öffnungsquerschnitt    ent  sprechend, nur eine kleine Brennstoffmenge  den Nuten 33 entlang, bei niedrigem     Druck     aus der Düse.

   Durch die folgende,     wesentliche         Steigerung des Brennstoffdruckes im Raum 2  und in den Nuten 33 wird nach Überwindung  der Kraft der stark vorgespannten Feder 27  die Nadel 30 rasch nach unten verschoben,  bis der Teller 26 nach Durchlaufen des Hub  weges X2 zum Aufliegen auf die Büchse 25  kommt. Durch diese     Vergrösserung    des Aus  trittsquerschnittes wird der Hauptanteil des  gespeicherten Brennstoffes unter hohem  Druck ausgespritzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Steuern des Durchfluss- querschnittes von Einspritzdüsen von Brenn- kraftmaschinen in Abhängigkeit von dem auf das Steuerorgan der Düse einwirkenden Brennstoffdruck, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Steuerorgan bei stetig sich er höhendem Brennstoffdruck unstetig bewegt, so dass es nach einem ersten Hubweg, in wel ehem ein Durchflussquerschnitt für eine Vor- einspritzung freigegeben wird,

   während eines zweiten Brennstoffdruckbereiches bei konstant bleibendem Durehflussquerschnitt still steht und darauf einen weiteren Hubweg ausführt, in welchem der Durchflussquerschnitt auf den zur Haupteinspritzung notwendigen Quer schnitt vergrössert wird.

   II. Einspritzdüse für Brennkraftmasehi- nen zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einem Steuerorgail, welches unter Wirkung des Brennstoffdru.ekes gegen Federkräfte verschoben wird und da bei den Durchflussquerschnitt für den einzu spritzenden Brennstoff progressiv freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan in seiner Schliesslage und während eines ersten Hubweges durch eine Federkraft be einflusst wird,

   die 30 bis 701/9 der Feder kraft ist, welche während eines zweiten Hub weges auf dasselbe wirkt., damit zu Beginn der Einspritzung beim ersten Hubweg des Steuerorgans zunächst nur eine kleine Brenn stoffmenge bei niedrigem Druck aus der Düse austritt und erst nach einer wesentlichen Steigerung des Brennstoffdruckes das Steuer organ weiter verschoben wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einspritzdüse nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Zu satzfeder einerends gegen das Steuerorgan und anderends gegen einen Teller abstützt, welcher durch die Hauptfeder gegen einen Anschlag gedrückt wird, und dass das Steuer organ nach dem ersten Hubweg auf den durch die Hauptfeder beeinflussten Teller wirkt, so dass während des zweiten Hubweges nur die Hauptfeder zur Wirkung kommt.. 2.

   Einspritzdüse nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzfeder mittels ,eines losen Tellers auf das Steuer organ in entgegengesetztem Sinne wie die Hauptfeder einwirkt, und dass der lose Teller nach dem ersten Hubweg auf einen Anschlag gedrückt wird, so dass die Wirkung der Zu satzfeder beim zweiten Hubweg aufgehoben ist. 3. Einspritzdüse nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer organ am äussern Ende der Düsennadel einen Zapfen aufweist, und da.ss der erste Hubweg des Steuerorgans kleiner ist als die Länge dieses Zapfens.