DE4303813C1 - Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzün­ dende Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einer beispielsweise aus der DE-OS 41 42 430 bekannten, sogenannten Sitzlochdüse dieser Art, bei der mehrere Spritzlöcher von der ko­ nischen Ventilsitzfläche im Düsenkörper auf dem Umfang verteilt aus­ gehen, hat der sich an den Führungsabschnitt der Ventilnadel an­ schließende und den Schließkegel an seiner Spitze tragende Folgeab­ schnitt, der die Sackbohrung bis zur Ventilsitzfläche frei durch­ setzt eine zylindrische Form. Bei neuerdings für eine bessere Kraftstoffaufbereitung angestrebten hohen Einspritzdrücken von 1000 bar und darüber hat es sich gezeigt, daß die Düsennadel beim Öff­ nungshub im Bereich ihres Folgeabschnittes in ihrer Eigenfrequenz schwingen kann. Dabei deckt der Schließkegel der Düsennadel immer wieder die Öffnung einzelner Spritzlöcher mehr oder weniger ab. Dies führt zu einer von der Idealform abweichenden Form der Spritz­ strahlen und deren Zerstäubung, so daß ein ungünstiges Motorverhal­ ten auftritt und die Bildung von Schadstoffen wie Ruß und NO_x im Abgas gefördert wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile weitgehend zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe entsprechend dem im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmal gelöst. Durch die Ver­ jüngung der Düsennadel im Bereich des frei schwingbaren Folgeab­ schnitts hat die Ventilnadel eine nunmehr erhöhte Eigenfrequenz, die weit über dem Frequenzbereich der anregenden Schwingungen liegt, so daß sich beim Hub der Ventilnadel deren Folgeabschnitt quer zur axialen Ausrichtung weitgehend starr verhält. Der Mantel des Schließkegels hat deshalb von der konischen Ventilsitzfläche und damit von den Einlauföffnungen der Spritzlöcher jeweils einen in etwa gleichen Abstand. Damit ist auf einfache Weise die Formung gleicher Spritzstrahlen gewährleistet.

Aus der DE-AS 15 76 614 ist zwar eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Düsenkörper und mit einer darin verschiebbaren Ventilnadel mit einem relativ langen Führungsabschnitt und einem relativ kurzen Folgeabschnitt bekannt, der jedoch nur zum Teil zum Nadelsitz hin sich konisch verjüngend ausgebildet ist. Dieser konische Teil der Düsennadel wirkt unter Bildung eines Ringspaltes mit einem im An­ schluß an die Druckkammer angeordneten zylindrischen Durchgangs­ bohrungsabschnitt für die Düsennadel zusammen, wobei die zur Druck­ kammer hin abnehmende Spaltbreite an ihrer engsten Stelle kleiner ist als der Durchmesser der Spritzbohrungen. Im Kraftstoff mitge­ führte Fremdkörper sollen auf diese Weise beim Auf- und Abbewegen der Ventilnadel von dem konischen Teil im Spalt zerkleinert werden. Somit dient der konische Teil der Düsennadel hier der Lösung einer gänzlich anderen Aufgabe. Da bei dieser Einspritzdüse die Spritz­ löcher von einer Sackbohrung am Ende des Düsenkörpers stromab der Ventilsitzfläche ausgehen und diese vom Schließkegel der Ventilnadel gar nicht abgedeckt werden, könnte außerdem eine Änderung der Eigenfrequenz der Ventilnadel, wie sie bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse angestrebt wird, überhaupt keinen Einfluß auf die Strahlausbildung haben.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteil­ hafte Weiterbildungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Kraft­ stoffeinspritzdüse möglich. Durch die Anordnung eines verdickten, den Schließkegel tragenden Kopfes am Ende eines sehr schlank aus­ laufenden Folgeabschnitts der Ventilnadel (Anspruch 4) werden dabei die Vorteile erzielt, daß der Schließkegel die Ventilsitzfläche voll abdeckt und daß strömungsgünstige Einlaufverhältnisse mit guter Dämpfung im Ventilsitzbereich herrschen. Bei einer aus der DE-OS 30 36 583 bekannten Kraftstoffeinspritzdüse mit in zwei Ebenen im Düsenkörper angeordneten Spritzlochgruppen, die von einer Hohl­ nadel und einer in dieser sich erstreckenden Vollnadel gesteuert werden, weist die Vollnadel an ihrem den Schließkegel tragenden freien Ende des Folgeabschnitts in bekannter Weise bereits eine solche kopfartige Verdickung auf.

Zwei in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung, die in Fig. 1 und 2 jeweils den einspritzseitigen Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt in vergrößerter Darstellung zeigen, werden im folgenden näher beschrieben.

Ein Düsenkörper 10, der in an sich bekannter Weise an einem nicht dargestellten Federhalter befestigt ist, hat eine Sackbohrung 11, deren Grund in einer Kuppe 12 am einspritzseitigen Ende als konische Ventilsitzfläche 14 ausgebildet ist. Mit dieser Ventilsitzfläche 14, von der die Kuppe 12 durchsetzende und im Brennraum mündende Spritz­ löcher 15 ausgehen, wirkt ein entsprechend geformter Schließkegel 21 an der Spitze einer Ventilnadel 20 zusammen.

Die von einer Schließfeder 28 belastete Ventilnadel 20 hat einen im eingangsseitigen Bereich des Düsenkörpers 10 verschiebbar geführten Führungsabschnitt 22 sowie einen daran über eine Druckschulter 23 im Durchmesser abgesetzten Folgeabschnitt 24, an dessen freiem Ende der Schließkegel 21 angeformt ist. Der Folgeabschnitt 24 der Düsennadel 20 hat eine geringere Dicke als die Weite der umgebenden Sackbohrung 11, so daß ihn ein Ringspalt 25 umgibt, der in Höhe der Druck­ schulter 23 zu einer mit einer Zuführbohrung 26 verbundenen Druck­ kammer 27 erweitert ist.

Um die Eigenfrequenz der Düsennadel 20 gegenüber bekannten Düsen­ nadeln zu erhöhen, so daß der Folgeabschnitt beim Öffnungshub während des Betriebs der Brennkraftmaschine nicht in Schwingung ver­ setzt wird, wobei der dabei am weitesten ausschwingende Schließkegel 21 einen Teil der Spritzlöcher 15 wechselweise immer wieder abdecken würde, ist der Folgeabschnitt 24 der Düsennadel 20 sich zum Schließ­ kegel 21 hin konisch verjüngend ausgebildet. Beim Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 ist der Folgeabschnitt 24 als Kegelstumpf mit einem Neigungswinkel im Bereich von 0,5° bis 1,5°, vorzugsweise 0,9°, ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat der konische Folgeabschnitt 24 einen größeren Neigungswinkel, nämlich 3°, dafür ist der den Schließkegel 21 tragende Teil als verdickter Kopf 29 ausgebildet, so daß der Schließkegel 21 die Ventil­ sitzfläche 14 voll abdeckt. Der Kopf 29 schafft außerdem strömungs­ günstige Einlaufverhältnisse und eine gute Dämpfung im Sitzbereich.

Ergänzend wird noch darauf hingewiesen, daß sich alternativ zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Folgeabschnitt auch ohne Zwischenschaltung einer Druckschulter an den Führungsabschnitt der Ventilnadel anschließen kann, wenn die Weite der Sackbohrung und der Druckkammer dies zulassen. Die von der Ventilsitzfläche 14 im Düsen­ körper 10 ausgehenden Spritzlöcher sind auf dessen Umfang verteilt angeordnet. Ihr Durchmesser, ihre Anzahl und ihre Neigung ist dem Brennraum der Brennkraftmaschine angepaßt.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzündende Brennkraftmaschinen mit einem Düsenkörper, bei dem am einspritzsseitigen Ende einer Sackbohrung eine konische Ventilsitzfläche ausgebildet ist, von der Spritzlöcher ausgehen, und mit einer gegen eine Schließkraft ent­ gegen der Kraftstoffströmungsrichtung öffnenden Ventilnadel, die mit einem Führungsabschnitt im dem einspritzseitigen Ende abgewandten Eingangsbereich der Sackbohrung verschiebbar geführt ist und die am freien Ende eines daran im Bereich einer Druckkammer für die Kraft­ stoffzufuhr zur Ventilnadel anschließenden, sich über eine größere Länge erstreckenden, zusammen mit der Sackbohrung einen Ringspalt für die Kraftstoffzuleitung zu den Spritzlöchern bildenden Folge­ abschnitts einen Schließkegel aufweist, der mit der Ventilsitzfläche zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der an den Führungs­ abschnitt (22) anschließende Folgeabschnitt (24) zum Schließkegel (21) hin verjüngt.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Folgeabschnitt (24) kegelstumpfförmig verjüngt.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Neigungswinkel des sich kegelstumpfförmig ver­ jüngenden Folgeabschnitts (24) im Bereich von 0,5° bis 5° liegt.

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schließkegel (21) tragende freie Ende des Folgeabschnitts (24) kopfartig verdickt ist.