Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzdüse für Brenn¬ kraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einer in einem Düsenkörper geführten und entgegen einer Federkraft öffnenden als Hohlnadel ausgebildeten Ventilnadel und einem im Inneren der Hohlnadel geführten Steuerkolben, wobei die Hohlnadel mit wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt und der Steuerkolben bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes zusätzliche Einspritzöffnungen freigibt.

Eine derartige bekannte Einspritzdüse weist eine Hohlnadel auf, welche nach Abheben über einen vorbestimmten Hub radiale Bohrungen eines im Inneren der Hohlnadel geführten Kolbens freigibt und nach Freigeben dieser radialen Bohrungen ein Einspritzen über zusätzliche Einspritzöffnungen ermöglicht. Der innere Kolben ist hiebei mittels einer Feder gegen die Hohlnadel abgestützt, wobei nach einer anderen Ausführungs- for nach Abheben der Hohlnadel der innenliegende Kolben entgegen der Kraft der derartigen Feder angehoben wird und auf diese Weise die zusätzlichen Spritzöffnungen freigibt. Bei einer derartigen Ausbildung erfolgt die Freigabe zusätz¬ licher Spritzöffnungen in Abhängigkeit von einem vorbestimm¬ ten Weg der Hohlnadel und im Falle der Anhebung des inneren Steuerkolbens durch den Kraftstoffdruck entgegen der Kraft einer Feder. Die Freigabe zusätzlicher Spritzlöcher für Vollast ist im wesentlichen dadurch begründet, daß bei niedrigen Drehzahlen zur Erzielung einer guten Zerstäubung kleine Spritzlöcher angeordnet sein müssen. Derartige kleine Spritzlöcher würden bei Vollast zu einem entsprechend hohen Einspritzdruck und entsprechend verlängerter Spritzdauer führen, so daß insbesondere für hohe Drehzahlen schon viele Vorschläge gemacht wurden, verschiedene Spritzlochreihen nacheinander zu öffnen bzw. eine zweite Spritzlochreihe hinzuzuschalten. Um auch bei Vollast und hoher Drehzahl noch eine wirksame Zuschaltung der zweiten Stufe sicherzustellen.

darf diese üblicherweise erst bei etwa dem halben maximalen Einspritzdruck öffnen und die Höhe dieses Einspritzdruckes muß durch eine entsprechende Federkraft bestimmt sein. Dies würde bei den bekannten Ausbildungen zu Federausmaßen führen, die im Düsenkörper nicht mehr ohne weiteres unterzubringen sind, und im übrigen zu einem starken Verschleiß durch starken Nadelschlag führen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Ausbildung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die zusätz¬ lichen Spritzlöcher erst bei relativ hohem Einspritzdruck freigegeben werden und die Freigabe der zusätzlichen Spritz- löcher mit geringer Trägheit reproduzierbar an einstellbaren Zeitpunkten möglich wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Einspritzdüse im wesentlichen darin, daß die Hohlnadel radiale Durchbrechungen aufweist, welche bei an ihren Sitz abgesenkter Hohlnadel in den Arbeitsraum des Steuerkolbens münden, daß der Arbeitsraum des Steuerkolbens mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist und daß die Zufuhr von Kraftstoff zum Arbeitsraum des Steuerkolbens vor Erreichen des maximalen Einspritzdruckes abschaltbar ist. Die Zuleitung von Kraftstoff in den Arbeitsraum des Steuerkolbens erfolgt dadurch, daß die Hohlnadel radiale Durchbrechungen aufweist, welche bei an ihren Sitz abgesenkter Hohlnadel in den Arbeitsraum des Steuerkolbens münden. Dadurch, daß der Arbeitsraum des Steuerkolbens mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist, wird es möglich, auf die Verwendung von die Trägheit negativ beeinflussenden Federn zu verzichten und dadurch, daß die Zufuhr von Kraftstoff zum Arbeitsraum des Steuerkolbens vor Erreichen des maximalen Einspritzdruckes abschaltbar ist, wird eine exakte Definition des Zeitpunktes ermöglicht, zu welchem die zusätzlichen Spritzlöcher durch Aufdrücken des Steuerkolbens freigegeben werden. Die Abschal¬ tung der Zufuhr von Kraftstoff zum Arbeitsraum des Steuer- kolbens kann zu beliebigen Zeitpunkten gewählt werden und es kann auf diese Weise erreicht werden, daß die zusätzlichen

Spritzöffnungen erst bei beliebig hohem Einspritzdruck freigegeben werden, um auch bei Vollast und hoher Drehzahl so einzuspritzen, daß eine Betriebsweise unterhalb der Rauch¬ grenze sichergestellt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird so vorgegangen, daß der Arbeitsraum des Steuerkolbens und der Druckraum der Hohlnadel von einer gemeinsamen Druckmittel¬ quelle mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist, wodurch auf die Verwendung einer eigenen Druckmittelquelle zur Steuerung des Steuerkolbens verzichtet werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Ausbildung hiebei so getroffen, daß die radialen Durch- brechungen der Hohlnadel bei Anheben der Hohlnadel die Kraftstoffzufuhr zum Arbeitsraum drosseln oder verschließen. Bei dieser Ausbildung ermöglicht das Anheben der Hohlnadel das Absteuern der Kraftstoffzufuhr zum Arbeitsraum des Steuerkolbens. Ab dem Beginn der Drosselung der Kraftstoff- zufuhr zum Arbeitsraum des Steuerkolbens bzw. dem Ver¬ schließen der Kraftstoffzufuhr zu diesem Raum kann sich die gewünschte Druckdifferenz durch den weiter ansteigenden Kraftstoffdruck aufbauen, welche in der Folge die zusätz¬ lichen Spritzlöcher freigibt. Die Einstellung des gewünschten Differenzdruckes und damit des Zeitpunktes der Öffnung der zweiten Spritzöffnungen kann auch dadurch erzielt werden, daß in die Kraftstoffzuführungsleitung zum Arbeitsraum ein Druckbegrenzungsventil eingeschaltet ist, wie dies einer weiteren Ausführungsform entspricht.

Eine besonders vorteilhafte Regelung des Einspritzverlaufes in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, wie beispielsweise der Drehzahl, kann dadurch vorgenommen werden, daß in die Kraft- stoffzuführungsleitung zum Arbeitsraum ein in Abhängigkeit von einer Motorkenngröße, insbesondere der Motordrehzahl, steuerbares Drosselventil eingeschaltet ist. Das Drossel-

ventil kann hiebei in bevorzugter Weise als Steuerschieber ausgebildet sein, wobei der Steuerschieber in Abhängigkeit von einer Motorkenngröße, insbesondere der Drehzahl, mit Druck, vorzugsweise dem Vorpumpendruck, beaufschlagbar ist und einen veränderbaren Durchströmquerschnitt in der Zulauf¬ leitung zum Arbeitsraum freigibt.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausbildung für die Versorgung des Arbeitsraumes des Steuerkolbens mit Kraftstoff unter Druck und die Versorgung des Düselnadelrau es läßt sich dadurch verwirklichen, daß die Kraftstoffzuführungsleitung zum Arbeitsraum des Steuerkolbens in eine von der Kraftstoff¬ zuführung zur Hohlnadel getrennte ringförmige Ausnehmung im Düsenkörper mündet.

Das Verschließen der zusätzlichen Spritzöffnungen durch den Steuerkolben kann in einfacher Weise dadurch sichergestellt werden, daß der Steuerkolben mit einem im Bereich der Düsen¬ nadelspitze angeordneten Ventilschließglied, insbesondere einer Kugel, zusammenwirkt. In allen vorgenannten _^ Fällen werden die zusätzlichen Spritzöffnungen durch den Kraftstoff¬ druck selbst, ohne Zuhilfenahme von Federn geschlossen gehalten, und durch Wahl des Absteuerzeitpunktes für die Zufuhr oder Begrenzung des Druckes der zugeführten Kraft- stoffmenge in den Arbeitsraum des Steuerkolbens kann der Beginn der zusätzlichen Einspritzung beliebig auch in Rich¬ tung hoher Einspritzdrücke verschoben werden. Bei Verwendung von Kugeln als Schließglied ist die Herstellung wesentlich günstiger, da keine Doppelpassungen erforderlich sind. Mit Vorteil kann für den Hub des Steuerkolbens ein einstellbarer Anschlag vorgesehen sein, wofür vorzugsweise in der Hohlnadel an dem der Düsennadelspitze abgewandten Ende ein inbesondere verstellbarer Druckzapfen angeordnet ist.

Durch die Verwendung von Kraftstoff unter Druck oder eines in Abhängigkeit von der Drehzahl sich ändernden Vorpumpendruckes

im Falle der Verwendung eines Steuerschiebers kann die Zuschaltung der zusätzlichen Spritzöffnungen in Abhängigkeit vom Einspritzdruσk und Drehzahl gesteuert werden, wodurch sich eine bessere Zerstäubung im Übergangsbereich und ins- gesamt ein geringerer Einspritzdruck bei kürzerer Spritzdauer bei hoher Drehzahl erzielen läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Düsen¬ körper einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse mit einem Druckbegrenzungsventil; Fig. 2 einen vergrößerten Längs¬ schnitt des unteren Teiles der Fig. 1; Fig. 3 einen ver¬ größerten Längsschnitt des Druckbegrenzungsventiles der Fig. 1; Fig. 4 einen Längsschnitt analog Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse; Fig. 5 einen vergrößerten Längsschnitt des Düsenbodens; Fig. 6 einen Längsschnitt des unteren Teils analog Fig. 2 einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem drehzahlabhängig gesteuerten Drosselventil; Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VII der Fig. 6 mit herausgeklapptem Schnitt; Fig.

8 den Verlauf des Einspritzdruckes über Nockenwellendrehzahl für eine einstufige Einspritzdüse nach dem Stand der Technik und für eine erfindungsgemäße Einspritzdüse in der Ausführung gemäß Fig. 1, 2 und 3, und der Ausführung gemäß Fig. 6; Fig.

9 den Verlauf der Spritzdauer über Nockenwellendrehzahl für eine einstufige Einspritzdüse nach dem Stand der Technik und für eine erfindungsgemäße Einspritzdüse in der Ausführung gemäß Fig. 1, 2 und 3.

In Fig. 1 ist der Düsenkörper einer erfindungsgemäßen Ein¬ spritzdüse mit 1 bezeichnet. Über eine Bohrung 2 gelangt Kraftstoff in zwei getrennte Leitungen 3 und 4, wobei die Leitung 3 zum Arbeitsraum eines Steuerkolbens führt und über die Leitung 4 Kraftstoff in eine ringförmige Ausnehmung 5 des Düsenkörpers 1 und von dort zu Einspritzöffnungen 6 und 7 im

Bereich der Düsennadelspitze geführt wird. In die Leitung 3 ist ein Druckbegrenzungsventil 8 eingeschaltet, welches an Hand der Fig. 3 später detaillierter beschrieben wird. Mit 9 ist eine Hohlnadel bezeichnet, die durch die Kraft einer Feder 10 in SchließStellung beaufschlagt ist.

In Fig. 2 ist der untere Teil des Düsenkörpers 1 vergrößert dargestellt, wobei die Bezugszeichen beibehalten wurden. Wie in Fig. 2 deutlich zu erkennen, mündet auch die Leitung 3 in eine ringförmige Ausnehmung 11 im Düsenkörper 1. Im Bereich der Ausnehmung 11 weist die Hohlnadel 9 radiale Bohrungen 12 auf, die in den Arbeitsraum 13 eines Steuerkolbens 14 führen, der im Inneren der Hohlnadel 9 geführt ist und aus mehreren zylindrischen Einzelkolben mit abgestuftem Durchmesser, wie in Fig. 2 dargestellt, oder in einfacher Weise auch ohne Durchmesserabstufung ausgebildet sein kann. Die Hohlnadel 9 weist an dem der Düsennadelspitze abgewandten Ende einen insbesondere verstellbaren Druckzapfen 15 auf, der über einen zusätzlichen Kolben 16 den Hub des Steuerkolbens 14 begrenzt. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, wirkt die Hohlnadel 9 mit den Einspritzöffnungen 6 zusammen, während der Steuerkolben 14 über ein als Kugel ausgebildetes Ventilschließglied 17 mit den Einspritzöffnungen 7 zusammenwirkt. In den Leitungen 3 und 4 herrscht bei Beginn des Einspritzvorganges jeweils gleicher Druck und der Steuerkolben 14 wird durch den in den Arbeitsraum 13 gelangenden Kraftstoff in Schließlage ge¬ drückt. Bei überschreiten eines gewissen Einspritzdruckes hebt zuerst die Hohlnadel entgegen der Kraft der sie beauf¬ schlagenden Feder ab und gibt die Einspritzöffnungen 6 frei, während der Steuerkolben weiterhin die Einspritzöffnungen 7 abschließt. Vor Erreichen des maximalen Einspritzdruckes schließt das Druckbegrenzungsventil die weitere Kraftstoff¬ zufuhr in Leitung 3 zum Arbeitsraum 13 des Steuerkolbens 14, während der Druck in Leitung 4 weiter ansteigt, wodurch nach Ausbildung einer ausreichenden Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsraum 13 und der im Bereich der Düsennadelspitze

gelegenen Steuerkolbenfläche der Steuerkolben 14 von der mit Spiel geführten Kugel 17 abhebt und diese schlagartig ent¬ lastet. Durch ihre Elastizität und die hohe Strömungs¬ geschwindigkeit hebt nunmehr auch die Kugel 17 von ihrem Sitz ab und gibt dadurch die zusätzlichen Spritzlöcher 7 frei. Durch eine entsprechende Auslegung des Druckbegrenzungs- ventiles kann somit der Beginn der Öffnung der zusätzlichen Spritzlöcher exakt gesteuert werden, wobei durch die Beauf¬ schlagung des Arbeitsraumes 13 des Steuerkolbens 14 mit Kraftstoff unter Druck auf eine Feder zur Beaufschlagung des Steuerkolbens 14 verzichtet werden kann, wodurch neben kleineren Ausmaßen der Hohlnadel 9 auch ein sanfterer Nadel- schlag erzielt werden kann.

In Fig. 3 ist das Druckbegrenzungsventil 8 detailliert dargestellt, über die Bohrung 2 gelangt Kraftstoff unter Druck in die Leitungen 3 und 4. Über eine Einrichtung 18 gelangt Kraftstoff in einen Raum 19 und wirkt auf ein Stell¬ glied 20, welches durch die Kraft einer Feder 21 beaufschlagt ist. Bei steigendem Druck wird das Stellglied 20 in Richtung des Pfeiles 22 verschoben, worauf über einen Anschlag 23 das Ventilschließglied 24 die weitere Zufuhr von Kraftstoff in die Leitung 3 zum Arbeitsraum des Steuerkolbens unterbindet. Durch geeignete Dimensionierung des Ventiles 8 kann der Schließdruck des Ventiles entsprechend variiert werden.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungs¬ gemäßen Einspritzdüse dargestellt, wobei die Bezugszeichen beibehalten wurden. In dieser Ausbildung bildet die ring- förmige Ausnehmung 11 eine Steuerkante gegenüber den Bohrun¬ gen 12 der Hohlnadel 9, wodurch in dieser Variante auf ein Druckbegrenzungsventil in der Leitung 3 zum Arbeitsraum 13 des Steuerkolbens 14 verzichtet werden kann. In beiden Leitungen 3 und 4 liegt wiederum Einspritzdruck an und bei überschreiten eines gewissen Druckes hebt die Hohlnadel 9 von ihrem Sitz ab und gibt die Einspritzöffnungen 6 frei. Nach

Zurücklegen eines vorbestimmten Hubes überschleifen die Bohrungen 12 die Ausnehmung 11 zum Arbeitsraum, wodurch in diesem kein weiterer Druckaufbau erfolgt und nach Ausbildung einer Druckdifferenz hebt auch der Steuerkolben 14 von seinem Sitz ab und gibt dadurch die zusätzlichen Einspritzöffnungen 7 frei. In der in Fig. 4 gezeigten Darstellung ist die Hohlnadel 9 von ihrem Sitz abgehoben und es sind die Bohrun¬ gen 12 von der Ausnehmung 11 praktisch vollkommen überschlif¬ fen, während der Steuerkolben, der in dieser Ausführung aus einem Stück gefertigt ist und in die Düsennadelspitze einge¬ paßt ist, die Einspritzöffnungen 7 noch nicht freigegeben hat.

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Düsenbodens mit abgehobener Hohlnadel 9, wobei das als Kugel 17 ausgebildete Ventilschließglied durch den Steuerkolben 14 noch auf seinen Sitz gepreßt wird. Die Verwendung einer Kugel als Ventil¬ schließglied bringt fertigungstechnische Vorteile, da auf eine Doppelpassung des Ventilschließgliedes verzichtet werden kann.

In der in Fig. 6 dargestellten abgeänderten Ausführungsform ist in die Leitung 3 zum Arbeitsraum 13 des Steuerkolbens 14 ein Steuerschieber 25 eingeschaltet, der über eine Leitung 26 mit einem Steuerdruck, insbesondere dem Vorpumpendruck, beaufschlagbar ist. Der Steuerschieber weist eine ümfangsnut 27 auf, die als Steuerkante für die Leitung 3 ausgebildet ist, und in seinem Inneren ist eine Feder 28 angeordnet. Durch Beaufschlagen des Steuerschiebers 25 mit dem drehzahl- abhängigen Vorpumpendruck wird es möglich, die Zuschaltung der Einspritzöffnungen 7 in Abhängigkeit vom Einspritzdruck und Drehzahl zu steuern. Der Aufbau der Einspritzdüse ent¬ spricht bis auf die Verwendung des Steuerschiebers 25 an¬ stelle des Druckbegrenzungsventiles der in Fig. 2 dargestell- ten Ausführung.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Darstellung ist der Steuer¬ schieber wiederum mit 25 bezeichnet. Zusätzlich sind noch Zylinderstifte 29 zum Einpassen des Düsenkörpers 1 darge¬ stellt. Bei dem herausgeklappten Schnitt des Steuerschiebers ist die ümfangsnut 27, die als Steuerkante in der Leitung 3 ausgebildet ist, deutlich zu erkennen. Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführung überschleif der Steuerschieber 25 bei steigendem Vorpumpendruck die Leitung 3, wodurch kein weiterer Druckaufbau im Steuerraum 13 des Steuerkolbens 14 erfolgt und nach Ausbilden einer Druckdifferenz die Ein¬ spritzöffnungen 7 vom Steuerkolben 14 freigegeben werden.

In Fig. 8 ist der Verlauf des Einspritzdruckes über der Nockenwellendrehzahl dargestellt. Die Kurven a und b ent- sprechen hiebei einer einstufigen Einspritzdüse nach dem Stand der Technik bei kleinem (a) bzw. großem (b) Regel¬ stangenweg. Ein kleiner Regelstangenweg entspricht dem Teillastbereich und ein großer Regelstangenweg dem Vollast¬ bereich. Die strichlierten Kurven c und d werden mit einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse mit einem Druckbegrenzungs¬ ventil gemäß Fig. 1, 2 und 3 erreicht, während die Kurve e bei einer Ausbildung mit einem Steuerschieber gemäß Fig. 6 und 7 erhalten wird. Mit S ist der Schaltpunkt der Zuschal¬ tung der zusätzlichen Einspritzöffnungen bezeichnet. Es zeigt sich deutlich, daß bei einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse mit gesenkten Höchsteinspritzdrücken das Auslangen gefunden werden kann.

Aus der in Fig. 9 dargestellten Spritzdauer über der Nocken- wellendrehzahl, wobei die Kurven a - d jenen der Fig. 8 ent¬ sprechen, wird deutlich, daß mit einer erfindungsgemäßen Ein¬ spritzdüse auch eine kürzere Einspritzdauer erzielbar ist.