EP0282480A1 - Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen. - Google Patents

Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen.

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EP0282480A1
EP0282480A1 EP86906291A EP86906291A EP0282480A1 EP 0282480 A1 EP0282480 A1 EP 0282480A1 EP 86906291 A EP86906291 A EP 86906291A EP 86906291 A EP86906291 A EP 86906291A EP 0282480 A1 EP0282480 A1 EP 0282480A1
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valve needle
stroke
shoulder
nozzle body
injection nozzle
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Ewald Eblen
Paul Fussner
Gunter Kapolke
Edgar Schneider
Klaus Wolf
Werner Wagner
Karl Hofmann
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/083—Having two or more closing springs acting on injection-valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8015—Provisions for assembly of fuel injection apparatus in a certain orientation, e.g. markings, notches or specially shaped sleeves other than a clip

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection nozzle according to the preamble of the main claim.
  • the shoulders limiting the forward stroke of the valve needle are formed on the pressure pin of the first closing spring and on the pressure piece of the second closing spring.
  • the tolerance range of the advance stroke is determined by manufacturing tolerances on the nozzle body and the valve needle, as well as on the pressure pin and the intermediate washer, so that it is necessary to adjust the advance stroke by adjusting the pressure pin. Due to the large number of individual manufacturing tolerances and deformation during assembly, the pre-stroke tolerance can, however, only be achieved in a relatively large range, e.g. B. 0.05 mm, which is too large for some applications. In the case of very small forward strokes, as are required for direct-injection engines, the tolerance range of the forward stroke must be significantly smaller than the fourth specified above, for example. Advantages of the invention
  • the arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the tolerance range of the advance stroke is determined solely by manufacturing tolerances on the nozzle body and the nozzle needle.
  • the forward stroke can therefore be measured precisely and adjusted by grinding the valve needle.
  • dimensional tolerances or changes in other parts that occur during operation or during assembly no longer affect the size of the forward stroke.
  • the total stroke of the valve needle can be easily adjusted if the intermediate disk is formed from two individual disks, of which the one lying against the nozzle body has a larger diameter 3 hole than the other, and if the shoulder formed on the intermediate disk to limit the total stroke of the valve needle that not covered by a single pane
  • the total stroke is determined by the wall thickness of the individual disc determined, so that only a single disc of appropriate wall thickness must be provided to obtain the desired total stroke.
  • the intermediate bushing can expediently be guided on a pressure socket of the valve needle, which also results in guidance of the pressure bolt of the first closing spring.
  • it can also be advantageous to design the valve needle without a pressure plug and to guide the intermediate bushing in the intermediate disk. With this arrangement, the end face of the valve needle can be machined particularly easily and, furthermore, pressure pin breaks on the valve needle are avoided.
  • the injection nozzle according to FIG. 1 has a nozzle body it, which, together with an intermediate disk 12, is clamped to a holding body 10 by a union nut 14.
  • a valve needle 1S is slidably mounted in the nozzle body 10 and cooperates with a valve seat in the nozzle body 10 which is turned inward and which is arranged in front of a plurality of spray openings 20.
  • the leading The bore of the valve needle 18 is, as usual, expanded at one point to a pressure chamber, in the area of which the valve needle 18 has a pressure shoulder and which is connected via a channel 22 to a connecting piece 24 on the holding body 16 for connecting a fuel delivery line.
  • the fuel engaging the pressure shoulder of the valve needle 18 pushes the valve needle 18 upward against the graduated force curve of a closing spring arrangement described below, the fuel being sprayed out through the injection openings 20 in a pre-injection phase and a main injection phase.
  • a first chamber 26 is formed for receiving a first closing spring 28, which is supported by a washer 30 on the bottom of the chamber 26 and acts continuously on the valve needle 18 via a pressure piece 32 and a pressure pin 34.
  • the chamber 26 merges at a housing shoulder 36 into a second chamber 38, in which a second closing spring 40 is arranged, which surrounds the pressure bolt 34.
  • the closing spring 40 is supported on the housing shoulder 36 by means of disks 42, 44 and engages on a pressure piece 46 which is slidably mounted on the pressure pin 34.
  • the pressure piece 46 is supported via an intermediate bushing 48, which is designed as a separate part, on an area 50 (FIG. 2) of the upper end face 52 of the nozzle body 10 which is not covered by the intermediate disk 12.
  • the chambers 26 and 38 are connected via a channel 56 to a connection nipple 58 for a leak oil line.
  • the valve needle 18 guides one during the injection process
  • Valve needle 18 together with intermediate bush 48 moved in the opening direction until it has completed its entire stroke. This is limited and determined by annular shoulders 64, 66 on the intermediate bush 48 and the intermediate disk 12. On the annular shoulder 6h, a section 68 of the intermediate bush 48 with a larger diameter merges into a section 70 with a smaller diameter, which is guided in the intermediate disk 12 and in turn leads the central pressure pin 34.
  • the preliminary stroke h v can easily be measured. This is only the valve needle
  • the desired amount of the preliminary stroke h v can also be produced very precisely. No changes in the preliminary stroke h v occur during assembly and operation of the injection nozzle.
  • a pressure pin 72 is formed on the valve needle 18 ', on which the intermediate bush 48 is guided and via ien the force of the first closing spring 28 on the valve needle 18 'is transmitted.
  • the intermediate disc 12 ' is formed from two individual discs 74, 76, of which the lower one has a larger inner diameter than the upper one.
  • the shoulder for limiting the total stroke of the valve needle 18 ' is formed by the area 66' of the upper individual disk 76 which is not covered by the lower individual disk 74.
  • the overall stroke can also be easily adjusted to the desired value by appropriate selection of the wall thickness of the individual disk 74 become.

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Description

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Einspritzdüsen dieser Gattung sind die den Vorhub der Ventilnadel begrenzenden Schultern am Druckbolzen der ersten Schließfeder und am Druckstück der zweiten Schließfeder gebildet. Bei dieser Ausführung wird der Tolerantbereich des Vorhubs durch Fertigungstoleranzen am Düsenkörper und der Ventilnadel, sowie auch am Druckbolzen und der Zwischenscheibe bestimmt, so daß es notwendig ist, den Vorhub durch Anpassen des Druckbolzens einzustellen. Bedingt durch die Vielzahl der einzelnen Fertigungstoleranzen und durch Verformung bei der Montage kann die Vorhub-Toleranz jedoch nur in einem verhältnismäßig großen Bereich von z. B. 0,05 mm eingehalten werden, der für manche Anwendungsfälle zu groß ist. Bei sehr kleinen Vorhüben, wie sie für direkt einspritzende Motoren erforderlich sind, muß der Toleranzbereich des Vorhubes deutlich kleiner als der vorstehend beispielsweise angegebene Viert sein. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Toleranzbereich des Vorhubs allein durch Fertigungstoleranzen am Düsenkörper und der Düsennadel bestimmt wird. Der Vorhub kann daher genau gemessen und durch Anschleifen der Ventilnadel eingestellt werden. Außerdem wirken sich Maßtoleranzen oder im Betrieb bzw. bei der Montage auftretende Veränderungen anderer Teile auf die Größe des Vorhubes nicht mehr aus.
Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Haupt anspruch möglich.
Eine besonders einfache und fertigungsgerechte Ausführung ergibt sich, wenn die den Vorhub begrenzende Schulter an der Zwischenbuchse gebildet ist an deren dem Düsenkörper zugekehrten, ebenen Stirnseite, die unter der Einwirkung der zweiten Schließfeder gegen einen von der Zwischenscheibe nicht überdeckten Bereich der oberen, ebenfalls ebenen Stirnseite des Düsenkörpers gedrückt ist.
Der Gesamthub der Ventilnadel läßt sich einfach einstellen, wenn die Zwischenscheibe aus zwei Einzelschei- ben gebildet ist, von denen die am Düsenkörper anliegende einen größeren 3ohrungsdurchmes ser als die andere hat, und wenn die an der Zwischenscheibe gebildete Schulter zur Begrenzung des Gesamthubes der Ventilnadel an der von der einen Einzelscheibe nicht überdeckten
Bereich der Stirnseite der anderen Einzelscheibe gebildet ist. Bei dieser Ausführung wird der Gesamthub durch die Wandstärke der am Düsenkörper anliegenden Einzel- scheibe bestimmt, so daß nur eine Einzelscheibe passender Wandstärke vorgesehen werden muß, um den gewünschten Gesamthub zu erhalten.
Die Zwischenbuchse kann zweckmäßig auf einem Drucksapfan der Ventilnadel geführt sein, wodurch sich auch eine Führung des Druckbolzens der ersten Schließfeder ergibt In manchen Fällen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, die Ventilnadel ohne Druckzapfen auszuführen und die Zwischenbuchse in der Zwischenscheibe zu führen. Bei dieser Anordnung läßt sich die Stirnseite der Ventilnadel besonders einfach bearbeiten und außerdem werden Druckzapfenbrüche an der Ventilnadel vermieden.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher e rl äut ert . E s z e i gen Fi gur 1 e i ne Kr aft st o f f -E i n spritzdüse im Längsschnitt und Figur 2, linke Hälfte, vergrößert Teile der Einspritzdüse nach Figur 1. In der rechten Hälfte der Figur 2 ist eine Variante zur Ausführung nach Figur 1 dargestellt.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Die Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenkörper it, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch eine Überwurfmutter 14 an einem Haltekörper 1o festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 1S verschiebbar gelagert, die mit einem nach innen gekehrten Ventilsitz im Düsenkörper 10 zusammenarbeitet, der mehreren Spritzöffnungen 20 vorgelagert ist. Die Füh- rungsbohrung der Ventilnadel 18 ist wie üblich an einer Stelle zu einem Druckraum erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadel 18 eine Druckschulter hat und der über einen Kanal 22 mit einem Stutzen 24 am Haltekörper 16 zum Anschließen einer Kraftstoff-Förderleitung verbunden ist. Der an der Druckschulter der Ventilnadel 18 angreifende Kraftstoff schiebt die Ventilnadel 18 entgegen dem abgestuften Kraftverlauf einer im folgenden beschriebenen Schließfederanordnung nach oben, wobei der Kraftstoff in einer Voreinspritzphase und einer Haupteinspritzphase durch die Spritzöffnungen 20 ausgespritzt wird.
Im Haltekörper 16 ist eine erste Kammer 26 zur Aufnahme einer ersten Schließfeder 28 gebildet, die sich über eine Scheibe 30 am Boden der Kammer, 26 abstützt und über ein Druckstück 32 und einen Druckbolzen 34 ständig auf die Ventilnadel 18 einwirkt. Die Kammer 26 geht an einer Gehäuseschulter 36 in eine zweite Kammer 38 über, in welcher eine zweite Schließfeder 40 angeordnet ist, die den Druckbolzen 34 umgibt. Die Schließfeder 40 stützt sich über Scheiben 42, 44 an der Gehäuseschulter 36 ab und greift an einem Druckstück 46 an, welches auf dem Druckbolzen 34 verschiebbar gelagert ist. Das Druckstück 46 stützt sich über eine als getrenntes Teil ausgeführte Zwischenbuchse 48 an einem von der Zwischenscheibe 12 nicht überdeckten Bereich 50 (Figur 2) der oberen Stirnseite 52 des Düsenkörpers 10 ab. Die Kammern 26 und 38 sind über einen Kanal 56 mit einem Anschlußnippel 58 für eine Leckölleitung verbunden. Beim Einspritzvorgang führt die Ventilnadel 18 einen
Vorhub hv aus, bei welchem nur die erste Schließfeder
28 als Gegenkraft wirksam ist. Dabei wird ein begrenzte Voreinspritzmenge in den Brennraum der Maschine eingespritzt. Der Vorhub hv ist beendet, wenn die obere
Stirnseite 60 der Ventilnadel 18 an der unteren Stirnseite 62 der Zwischenbuchse 48 zur Anlage kommt. In dieser Stellung verharrt die Ventilnadel 18, bis der weiter ansteigende Kraft stoffdruck die Gegenkräfte beider Schließfedern 28 und 40 überwindet. Danach wird die
/um die Strecke hg
Ventilnadel 18 samt Zwischenbuchse 48 in Öffnungsrichtung weiterbewegt, bis sie ihren Gesamthub zurückgelegt hat. Dieser ist begrenzt und bestimmt durch Ringschultern 64 , 66 an der Zwischenbuchse 48 und der Zwischenscheibe 12. An der Ringschulter 6h geht ein im Durchmesser größerer Abschnitt 68 der Zwischenbuchse 48 in einen im Durchmesser kleineren Abschnitt 70 über, welcher in der Zwischenscheibe 12 geführt ist und seinerseits den zentralen Druckbolzen 34 führt.
Bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse kann der Vorhub hv leicht gemessen werden. Dazu ist nur die Ventilnadel
18 bis zur Anlage am Ventilsitz in den Düsenkörper 10 einzustecken und die Höhendifferenz zwischen der oberen
Stirnseite 52 des Düsenkörpers 10 und der Stirnseite
60 der Ventilnadel 18 zu ermitteln. Durch Anschleifen der Stirnseite 60 der Ventilnadel 18 kann ferner das gewünschte Maß des Vorhubes hv sehr genau hergestellt werden. Bei der Montage und im Betrieb der Einspritzdüse treten keine Veränderungen des Vorhubes hv auf.
Bei der Variante gemäß Figur 2, rechte zeichnungshälfte, ist an die Ventilnadel 18' ein Druckzapfen 72 angeformt, auf dem die Zwischenbuchse 48 geführt ist und über ien die Kraft der ersten Schließfeder 28 auf die Ventilnadel 18' übertragen wird. Die Zwischenscheibe 12' ist aus zwei Einzelscheiben 74, 76 gebildet, von denen die untere einen größeren Innendurchmesser als die obere hat. Der Schulter zur Begrenzung des Gesamthubes der Ventilnadel 18' ist gebildet durch den von der unteren Einzelscheibe 74 nicht bedeckten Bereich 66' der oberen Einzelscheibe 76. Bei dieser Ausführung kann auch der Gesamthub durch entsprechende Wahl der Wandstärke der Einzelscheibe 74 leicht auf den gewünschten Wert eingestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem eine Ventilnadel verschiebbar gelagert ist und welcher über eine Zwischenscheibe an einem Düseshalter festgespannt ist, in welchem eine Kammer zur Aufnahme von zwei Schließfedern gebildet ist, von denen die erste über einen zentralen Druckbolzen ständig auf die Ventilnadel einwirkt, wogegen die zweite Schließfeder an einem Druckstück angreift, welches in Schließlage der Ventilnadel an einer gehäusefesten Schulter abgefangen ist und an welchem die Ventilnadel bzw. ein mit ihr bewegtes Teil nach Zurücklegen eines Vorhubes zur Anlage kommt, und ferner mit einer Schulter an der Zwischenscheibe, welche im Zusammenwirken mit einer Gegenschulter, die sich spätestens nach Zurücklegung des Vorhubes mit der Ventilnadel bewegt, den Gesamthub der Ventilnadel begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (46) der zweiten Schließfeder ( 40 ) auf eine vorzugsweise als ein vom Druckstück (46) getrenntes Bauteil ausgeführte Zwischenbuchse (48) einwirkt, welche die Zwischenscheibe (12) durchsetzt und in Schließlage der Ventilnadel (18) an einer Schulter (50) des Düsenkörpers (10) abgefangen ist, und ferner daß der Yorhub (hv) der Ventilnadel (18) durch ein erstes Schulterpaar (60, 62) an der Ventilnadel (18) und der Zwischenbuchse (48), und der Gesamthub der Ventilnadel (18) durch ein zweites Schulterpaar ( 64 , 66 ) an der Zwischenbuchse (48) und der Zwischenscheibe (12) begrenzt ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vorhub (hv) begrenzende Schulter an der Zwischenbuchse ( 48 ) gebildet ist an deren dem Düsenkörper (10) zugekehrten, ebenen Stirnseite (60), die unter der Einwirkung der zweiten Schließfeder (40) gegen einen von der Zwischenscheibe (12) nicht überdeckten Bereich (50) der oberen, ebenfalls ebenen Stirnseite (52) des Düsenkörpers (10) gedrückt ist.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (12', Figur 2, rechts) aus zwei Einzelscheiben ( 74 , 76 ) gebildet ist, von denen die am Düsenkörper (10) anliegende erste (74) einen größeren Bohrungsdurchmesser als die zweite (76) hat und daß die an der Zwischenscheibe (12') gebildete Schulter (66') zur Begrenzung des Gesamthubes an dem von der ersten Einzelscheibe (74) nicht bedeckten Bereich der zweiten Einzelscheibe (76) gebildet ist.
k . Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbuchse ( 48 ) auf einem Druckzapfen (72) der Ventilnadel (18') verschiebbar geführt ist.
EP86906291A 1985-11-21 1986-11-07 Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0282480B1 (de)

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