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Brennstoffeinspritzventil Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil
mit einem kraftschlüssig betätigten, gleitend in einem Ventilkörper angeordneten
und zur Steuerung des -unter Hochdruck stehenden Brennstoffs dienenden Nadelventilschaft,
wobei das Ventil von einer Schwinge-betätigt und der Brennstoffdruck an der Ventilspitze
durch einen in entgegengesetzter Richtung auf den Ventilschaft wirkenden Brennstoffdruck
ausgeglichen wird.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Einspritzventilen . der behandelten
Art eine Schwinge etwa in der Mitte des Ventilschaftes vorzusehen, wobei mit Hilfe
eines Kreuzkopfes die Geradführung des Vgntilschaftes erreicht wurde. Bei dieser
Anordnung war am Ende des Ventilschaftes ein Druckausgleich vorgesehen. Der Nachteil
dieser Anordnung gegenüber dem Erfindungsgegenstand besteht einerseits in der durch
die Verwendung eines Kreuzkopfes bedingten umständlichen Ausführung und anderseits
darin, daß die Schmierung der aufeinandergleitenden Teile schwierig ist. Bei der
Gleitbewegung des Kreuzkopfes auf dem Ventilschaft handelt es sich um Bewegungen
kleiner Amplitude, bei denen es an sich schwierig ist, das 01 auf die aufeinandergleitenden
Flächen zu bringen. Hierzu kommt, -daß stets eine gewisse Brennstoffmenge an dem
Ventilschaft vorbei entweichen wird, die auf die gleitenden Flächen gelangt und
eine Verdünnung des Oles und damit Verschlechterung der Schmierwirkung desselben
herbeiführt.
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Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, die Schwinge am Ende des
Ventilschaftes anzuordnen, doch war auch in diesem Fall eine Kreuzkopfführung zwischen
der Schwinge und dem Ventilschaft erforderlich, so daß ebenfalls der Nachteil einer
umständlichen Bauart vorhanden ist. Ein Druckausgleich war bei diesem Vorschlag
nicht vorgesehen und würde auch schwer durchführbar sein, da der an dem Ventilschaft
vorbeigelangende Brennstoff ebenfalls die Gleitflächen des Kreuzkopfes erreicht.
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Die Erfindung beseitigt die obigen Nachteile. Sie besteht darin, daß
die Schwinge ohne zusätzliche Führungen nur mit Hilfe von Befestigungsgliedern am
Außenende des Ventilschaftes angeordnet ist und daß der Ventilschaft nach außen
hin abgesetzt ist und so eine Schulter bildet, auf die der unter Hochdruck stehende
Brennstoff zum Druckausgleich des Ventils wirken kann. Durch diese Anordnung wird
einerseits erreicht, daß ein vollkommener Druckausgleich möglich ist, ohne daß eine
Beeinträchtigung der Schmierung
aufeinandergleitender Flächen erfolgt,
während anderseits eine besonders einfache Ausbildung des Einspritzventils und eine
möglichst gedrungene Bauart desselben er.-zielt wird.
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Zur Verbindung der Schwinge mit dem Ventilschaft dient gemäß der Erfindung
eine mit Außen- und Innengewinde verschiedener Ganghöhe versehene Mutter; die es
ermöglicht, die Einstellung der Schwinge zu den Nockenscheiben in einfacher und
sicherer Weise vorzunehmen. Eind derartige Mutter ist zwar für Einspritzventile
schon vorgeschlagen worden, doch handelte es sich in diesem Fall um die Verstellung
des Ventilschaftes gegenüber dem Ventilsitz und nicht um die Verstellung der Schwinge
im Vtrhältnis zu den Nockenscheiben.
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Um eine letzte Abfilterung etwaiger im Brennstoff noch vorhandener
Verunreinigungen zu erzielen, ist gemäß der Erfindung am Eintrittsende des Filterspaltes
-der Diisenkörper mit einer abwärtsgeneigten Schaberkante versehen, welche die Schmutzteilchen
vom Ventilschaft entfernt und vom Filterspalt in einen Sammelkanal überführt, welcher
außerhalb des Brennstoffflusses liegt. Die Brennstoffzuführung erfolgt durch mit
der axialen Bohrung des Ventilschaftes in Verbindung stehenden seitlichen Bohrungen,
die in eine Ringnut de§ Nadelschaftes. münden, wobei die Ringnut bei der Bewegung
des Ventils an der Schaberkante des Filters vorbeigeht.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, zwecks Filterung des Brennstoffes
zwischen Ventilschaft und Gehäuse eine schmale Durchtrittsöffnung vorzusehen, welche
die etwaigen Verunreinigungen zurückhält, doch stauen sich in diesem Fall die Verunreinigungen
vor der Durchtrittgöffnung an, so daß all-' mählich eine Verstopfung derselben erfolgt.
Dieser Nachteil tritt offenbar bei der Brennstoffzuführung nach der Erfindung nicht
ein, da durch die Bewegung des Ventilschaftes eine Abstreichung der 'Verunreinigungen
an der S.chaberkante erreicht wird und diese Verunreinigungen dann außer den Bereich
des zufließenden Brennstoffes gebracht werden.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch den oberen Teil
einer Verbrennungskraftmaschine und das erfindungsgemäß ausgebildete zugehörige
Brennstoffventil, Abb. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i imd Abb.3 einen
senkrechten schematischen Schnitt des in Abb. z .dargestellten Brennstoffeinspritzventils
zur Veranschaulichung der Anordnung der verschiedenen Brennstoffkanäle im Ventil.
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Nach Maßgabe der Zeichnung umfaßt das Ventil ein zylindrisches Gehäuse
i, das in eine Ausnehmung 2 des Zylinderkopfes 3 der Kraftmaschine hineinreicht.
Ein Absatz .f des Gehäuses i liegt gegen einen entsprechenden Ansatz 5 des Zylinderkopfes
mit zwischengelegtem Dichtungsring 6 an. Der mittlere Teil des Gehäuses i ist mit
einem Gewinde 7 versehen, das in eine Mutter 8 eingeschraubt werden kann, die ihrerseits
auch ein Außengewinde trägt, um in die Ausnehmung 2 eingeschraubt werden zu können.
Das Innengewinde der Mutter 8 hat entweder entgegengesetzten Gang oder andere Ganghöhe
als das Außengewinde, so daß beim Herausschrauben der Mutter aus der genannten Ausnehmung
das Brennstoffventilgehäuse selbsttätig von seinem Sitz im Zylinderkopf auch dann
abgehoben, wird, wenn es infolge Kohleniederschlags festklebt. Umgekehrt wird beim
Einschrauben- der Mutter in die Ausnehmung das Ventilgehäuse auf seinen Sitz gepreßt.
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Das untere Ende des Gehäuses besitzt eine mit Innengewinde versehene
Ausnehmung 9, in die ein Brennstoffdüsenelementio, versehen mit Mündungen ii, geschraubt
wird, durch die hindurch der Brennstoff in den Maschinenzylinder gespritzt werden
kann. Ein kegelförmiger Sitz 12, ist auf dem Element io ausgebildet und nimmt normalerweise
das untere kegelförmige Ende 13 eines hohlen Nadelveniilschaftes 14 auf, das den
Zutritt des Brennstoffs zu den Mündungen i i verhindert. Der Ventilschaft 14 kann
in der zylindrischen Bohrung im Gehäuse i hin und her gehen, die dem Schaft als
Führung dient. Sowohl der Ventilschaft als auch die Bohrung haben zwei verschiedene
Durchmesser, von denen der größere des Ventilschafts bei 15 erkennbar ist. Der Ventilschaft
ist über dem Teil 15 verjüngt, um einen Absatz 16 zu bilden, der eine Ringfläche
zum Druckausgleich für den Ventilschaft in der noch zu beschreibenden Weise darstellt.
Eine Anschlaghülse 17 ist in das Gehäuse i um den oberen Teil des Ventilschafts
eingeschraubt und mit einer Ringnut 18 gegenüber @ einer Ringnut r9 im Ventilschaft
zu einem noch anzugebenden Zwecke versehen.
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Das obere Ende des Ventilschafts trägt bei 2o ein Gewinde, auf das
eine runde Mutter 21 geschraubt wird, die auch bei 2.2 mit einem Außengewinde versehen
ist und, damit in ein kugelförmiges Element 23 geschraubt werden kann. Dieses kugelförmige.Element
23 sitzt in einer Fassung 24 eines zweiarmigen Schwinghebels 25, dessen Arme nach
beiden Seiten oberhalb des Ventilschafts reichen,
wobei das Element
23 in der Fassung 24 mittels einer Ringmutter 26, gehalten wird, die in die Fassung
eingeschrabt und/oder eingelötet sein kann. Eine Drehung des Schwinghebels 25 um
das Element 23 um eine senkrechte Achse wird mittels des bei 25a angedeuteten Stifts
verhindert, der vom Schwinghebel getragen wird und in `einen in senkrechter Richtung
etwas länger ausgebildeten Schlitz 25b des genannten Elementes reicht, der nur eine
Schwingung des Schwinghebels um die waagerechte Achse des kugelförmigen Elements
z3 parallel zur Längsrichtung des Schwinghebels gestattet. Zwecks größerer Klarheit
sind die Teile 25a und 25b in der Zeichnung nicht im Schnitt, sondern in Ansicht
dargestellt. Das obere Ende der Mutter 21 ist wie bei einer Kronenmutter ausgebildet,
während das äußerste obere Ende des Ventilschafts zur Aufnahme eines Vorstekkers
27 (Abb. 2) zwecks Sicherung der Mutter auf dem Ventilschaft in der gewünschten
Lage geschlitzt ist. Eine Ventilfeder 29 drückt auf das obere Ende des Ventilschafts
und liegt herbei gegen einen Steg 29 an, der am Zylinderkopf in beliebiger geeigneter
Weise angeordnet sein kann. Jeder Arm des Schwinghebels 25 ist mit einer gebogenen
Fläche 30 versehen, die konzentrisch zu der Achse einer von zwei Nockenwellen
31 ausgebildet ist. Eine schwingende Nockenscheibe 32 auf jeder der beiden Nockenwellen
hebt im Zusammenwirken mit der anderen Nockenscheibe den Schwinghebel und Ventilschaft
gegen den Druck der Feder 28 unter Vermittlung einer verhältnismäßig kleinen Rolle
33 an, die zwischen der jeweiligen gebogenen Fläche 30 und der' benachbarten
Nockenscheibe 32 angeordnet ist. Die richtige Einstellung der gebogenen Fläche 3o
auf ihrer Rolle 32 in seitlicher Richtung wird durch den in senkrechter Richtung--etwas
. länger ausgebildeten Schlitz 25b ermöglicht. Das Nockengetriebe zur Betätigung
des Ventils bildet nicht den Gegenstand der Erfindung und soll daher hier nicht
ausführlich beschrieben werden. Es genügt die Angabe, daß beide Nockenscheiben in
der wirksamen Stellung in bezug auf die Rolle 33 sein müssen, damit das Ende 13
der Ventilstange von seinem Sitz 12 abgehoben wird. Abb. z und 3 zeigen den Ventilschaft
in seiner angehobenen Stellung. Wenn eine der Nockenscheiben sich außer wirksamem
Eingriff mit der zugehörigen Rolle 33 bewegt, kehrt der Ventilschaft in seine Aufsitzstellung
zurück, wobei der Schwinghebel 25 eine leicht um den Stift 25a geneigte Stellung
einnimmt.
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Der Brennstoff wird aus der vorgeschalteten Hochdruckleitung durch
ein Bohr 34 (Abb. 3) zum Ringraum 16,1 über denn Ansatz 15 des Ventilschafts und
dann durch einen seitlichen-Kanal 3,5 im Ventilschaft zu einem senk- . rechten Kanal
36 in letzterem geführt, der bis dicht an das untere Ende des Ventilschafts führt.
Das untere Ende des Kanals 36 steht mit dem oberen Ende der Ausnehmung 9 mittels
der kleinen seitlichen Kanäle 37 in Verbindung,.mit denen der Ventilschaft versehen
ist; der zylindrische Teil des letzteren, der in die Bohrung der Düse io hineinreicht,
hat einen etwas geringeren Durchmesser als diese Bohrung, beispielsweise um o,o75
mm geringer, so daß der in das obere Ende der Ausnehmung 9- fließende Brennstoff
zwischen den Ventilschaft und die Wand der Ausnehmung in der Düse gelangt und das
kegelförmige-Ende 13 des- Ventilschafts umgibt. Die Mündungen i i haben einen etwas
größeren Durchmesser als das Spiel zwischen dem Ventilschaft und der Ausnehmung
in der Düse io, beispielsweise im angegebenen Beispiel etwa 0,125 mm Durchmesser.
Die obere Fläche ioa des Düsenkörpers io ist als schräge gegen den Ventilschaft
gerichtete Abstreifkante, wie in der Zeichnung ersichtlich, ausgebildet.
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Bei dieser Anordnung wird jedes Schmutzteilchen, das durch den Kanal
37 im Ventilschaft geht, durch die Abstreifkante ioa der Düse abgekratzt und am,
oberen Ende der Ausnehmung 9 zurückgehalten, wenn aber andererseits die Schmutzteilchen;
so klein sind, daß sie durch den Filterungsraüm zwischen dem unteren Ende des Ventilschafts
und -der Bohrung der Düse io durchgehen können, -so sind sie auch so klein,
daß sie keine Verstopfung der Mündungen i i bewirken können; hiermit ist ein mechanisch
wirkender Filter für den Brennstoff in unmittelbarer Nähe der Brennstoffdüse vorhanden.-Es
ist zu erkennen, daß wegen des hohen Drucks des Brennstoffs in der Hochdruckleitung
eine verhältnismäßig große Kraft auf -das untere Ende des Ventilschafts ausgeübt
wird, die den Ventilschaft nach oben zu drängen sucht, die aber durch den Druck
des Brennstoffs aufgehoben wird, der auf die Ringfläche 16a des Absatzes 16 des
Ventilschafts nach unten: wirkt; womit sich die Anwendung einer verhältnismäßig
starken Ventilfeder 28 erübrigt.
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Der Ventilschaft. ist mit einer Anzahl als Labyrinth wirkenden Umfangsrillen
38 versehen, die dazu beitragen, das Durchkriechen des Brennstoffs .zwischen dem
Ventilschaft: und dem Gehäuse i zu verhindern, damit aber die Notwendigkeit besonders
feiner Passungen des Ventilschafts und der Bohrung des Gehäuses i beseitigt wird,
beispielsweise in der anfangs genannten Größenordnung, muß dafür.. gesorgt werden,
daß der etwa doch am Ventilschaft vorbei durchgetriebene Brennstoff
gesammelt
wird. Daher sammelt sich der nach oben am Schaft vorbei durchgetriebene Brennstoff
aus dem Ringraum 16a in den Rillen 1.8, ig, aus denen er durch die Kanäle 39, 40,
41 in die Ausnehmung 2 und von da durch einen Kanal 42 zurück in den Brennstoffbehälter
oder einen anderen Behälter fließt. Der Brennstoff, der nach oben am Ventilschaft
entlang aus der Ausnehmung g oder nach unten aus dem Ringraum 16a entweicht, wird
in einem Ringraum 43 des Gehäuses i unter dem stärkerenTeil 15 des Ventilschafts
.gesammelt und durch den vorgenannten Kanal 41 in die Ausnehmung 2 geleitet. - .
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Bekanntlich ist die Schaffung eines vollkommen genauen Sitzes für
ein Brennstoffnadelventil am Boden der Bohrung des Ventilgehäuses eine außergewöhnlich
schwierige Aufgabe; erfindungsgemäß wird aber diese Schwierigkeit dadurch beseitigt,
daß dieses Sitz im Element io getrennt vom Gehäuse i ausgebildet wird und das Gewinde
an der Düse io gegenüber dem Gewinde der Ausnehmung g ein vorbestimmtes Spiel. aufweist
und daß ferner die Gewinde verzinnt werden, damit beim Einschrauben der Düse in
die Ausnehmung g und beim Pressen des Ventils oder eines Blindkegels gegen den Sitz
unter gleichzeitiger Erhitzung der Düse oder des Gehäuses i oder beider zugleich
die Verzinnung am Gewinde schmilzt und die Düse sich so verschieben kann, daß der
Sitz 12 sich einwandfrei in bezug auf den Kegel 13 des Ventilschafts ausrichtet
und nach Erstarrung der Verzinnung die Düse in dieser genau ausgerichteten Stellung
verbleibt, weil die Verzinnung den freien Raum zwischen dem Düsengewinde und demjenigen
des Gehäuses des Einspritzventils ausfüllt.
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Außerdem bietet die Herstellung der Düse, getrennt von derjenigen
des Gehäuses i, des Einspritzventils den Vorteil, daß bei der etwaigen Härtung der,
verschiedenen Teile durch Stickstoff dieser Härtungsvorgang sich vereinfacht, weil
er, vorgenommen an den Wänden der Düsenmündungen mit 0,1.25 mm Durchmesser auf eine
Tiefe von 0,10o mm, etwa 6 Stunden beansprucht, wenn der Stickstoff unter geringem
Druck durch die Löcher während der Härtung getrieben wird, während die Schaffung
eitler Härteschicht gleicher Tiefe auf dem .Gehäuse des Einspritzventils etwa 40
Stunden an Behandlungsdauer erfordert. Es versteht sich aber, daß die Härtung der
verschiedenenTeile auch in einer beliebigen anderen Weise erfolgen kann.
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Damit die Einstellung des zweiarmigen-Schwinghebels 25 mit dem erforderlichen
Spiel zwischen diesem und den Rollen 33 auf äußerst einfachem Wege bewirkt werden
kann, hat das Innengewinde und das Außengewinde der Mutter, 21 eine um ein geringes
verschiedene Ganghöhe, so daß bei der Stellung der Nockenscheiben 32 und der Rollen
33 nach Abb. i die gewölbten Flächen 3o.des Schwinghebelarms zum festen Anliegen
gegen die Rollen 33 auf den Nockenscheiben 32 durch Drehung der Mutter 21, beispielsweise
im Sinne des Uhrzeigers, gebracht werden können. Wenn dann die Mutter um ein bestimmtes
Maß im entgegengesetzten Sinn gedreht wird, beispielsweise um eine volle Umdrehung,
so wird das erforderliche, früher angegebene Spiel, beispielsweise o; i mm, selbsttätig
erzielt, wonach die.Mutter in bezug auf den Schwinghebel und den Ventilschaft -mittels
des erwähnten Vorsteckers 27 gesichert wird. .
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Die vorstehend beschriebene Ausbildung des Brennstoffeinspritzventils
macht die Einstellung und Entfernung desselben außerordentlich bequem und gewährt
alle vorstehend gekennzeichneten Vorteile.