Bei Leerlauf und niederem Kompressionsdruck ist die Einspritzmenge klein und der Zündverzug lange. Während des Zündverzuges soll möglichst we- nig Brennstoff möglichst langsam, und doch gut zerstäubt, eingespritzt

werden. Bei Vollast und hoher Drehzahl hingegen ist die Einspritzmenge groß-bei aufgeladenen Hochleistungsmotoren sogar besonders groß-und die Einspritzdauer soll möglichst kurz sein, da für die Einspritzung ja nur ein begrenzter Kurbelwinkel zur Verfügung steht. Insgesamt erfordert die Verbrennungsoptimierung hinsichtlich Verbrauch und Emissionen eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes im Brennraum und eine definier- te Zerstäubung.

Je gober die Mengen-und Drehzahldifferenzen, desto schwieriger ist die Verbrennungsoptimierung mit konstanten Düsenquerschnitten. Aus der EP 470 348 Al und der DE 44 32 686 C2 ist es zwar bekannt, in Pumpedüsen, bei denen Pumpenorgan und Schließorgan getrennt sind, mehrere Reihen von Spritzbohrungen und zwei konzentrische Kolbennadeln vorzusehen, um auf diese Weise den Düsenquerschnitt dem Betriebszustand anpassen zu können ; doch betreffen diese Lösungen nur die Ventilfunktion und sind somit nicht auf die gattungsgemäßen offenen Einspritzdüsen übertragbar.

Durch deren bauliche Besonderheit besteht zwischen Düsenquerschnitt und Einspritzdruck ein anderer Zusammenhang.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch bei gattungsgemäßen Pumpedüsen den Düsenquerschnitt und die Förderrate dem jeweiligen Be- triebszustand anpassen zu können. Dabei ist unter Anpassen sowohl die Steuerung während des Betriebes als auch die Auslegung zu verstehen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß a) die Düsenkuppe (3) eine erste (60) und eine zweite (61) Gruppe von Spritzbohrungen (60,61) aufweist, wovon die erste Gruppe (60) dem

Einspritzkolben (15) zugeordnet und die zweite Gruppe (61) getrennt von der ersten abschließbar ist, b) der Einspritzkolben (15) eine Achsialbohrung (30) aufweist, in der ei- ne Kolbennadel (31) geführt ist, deren Nadelteil mit einer im Inneren der Düsenkuppe (3) gebildeten Sitzfläche (21 ; 62 ; 72) zusammenwirkt, wobei der Kolbennadel (31) die zweite Gruppe von Spritzbohrungen (61) zugeordnet ist, c) die Kolbennadel (31) einen Kolbenteil (32) aufweist, auf den abwärts eine Druckfeder (35) wirkt und der in der Achsialbohrung (30) eine Steuerkammer (50) begrenzt, d) der Steuerkammer (50) ein Steuermedium zuführbar ist, das die Kol- bennadel (31) gegen die Kraft der Druckfeder (35) bezüglich des Ein- spritzkolbens (15) anhebt, sodaß sie dessen Bewegung folgt.

Die beiden Gruppen von Spritzbohrungen sind getrennt abschließbar, die erste vom Einspritzkolben, die zweite von der Kolbennadel, die bei be- stimmten Lastzuständen auch als Einspritzkolben wirkt. Bei diesen wird nicht nur der Düsenquerschnitt, sondern auch die Pumpencharakteristik verändert. Das ist nur möglich, weil beide Schließelemente Pumpelemente sind.

Bei Leerlauf und Kleinlast bleibt die Kolbennadel geschlossen. Dadurch ist in diesem Betriebszustand zunächst das Volumen des Förderraumes klein.

Weiters ist die wirksame Fläche des Einspritzkolbens nur die eines Kreis-

ringes und daher kleiner, was insbesondere bei hydrostatischer Drucküber- tragung vom Pumpenantrieb auf den Einspritzkolben einen relativ höheren Einspritzdruck bedeutet. Schließlich ist der Düsenquerschnitt nur die Sum- me der Querschnitte der einen Reihe Spritzbohrungen. Die Spritzbohrungen können relativ klein sein, um eine lange Einspritzdauer zu erreichen. Da- durch wird der Einspritzdruck hoch, was die Zerstäubung des Brennstoffes verbessert.

Bei höherer Teillast bzw. Vollast und hoher Drehzahl wird die Kolbenna- del in den Einspritzkolben eingezogen. Dadurch sind auch die Spritzboh- rungen der weiteren Reihe offen, wodurch der zur Verfügung stehende Querschnitt der Spritzbohrungen steigt. Ausserdem ist das Volumen des Förderraumes und die Kolbenfläche-jetzt bestehend aus der Fläche des Einspritzkolbens und der Nadel-größer. Das bedeutet, daß bei gleicher Motordrehzahl auch eine wesentlich größere Menge pro Zeiteinheit geför- dert wird. Die Wirkung ist also eine dreifache.

All das wird mit relativ geringem technischen Mehraufwand erreicht. Zu- dem ist auch die Steuerung nicht anspruchsvoll, da sie mit zwei Stellungen der Kolbennadel auskommt. Es ist also keine genaue Positionierung eines Stellgliedes erforderlich. Dem Motorregler muß nur ein Schwellenwert bzw. eine Kurve im Kennfeld gegeben sein, an dem bzw. der von einem Modus auf den anderen umgeschaltet wird. Insgesamt ist es so möglich, sowohl die Förderrate als auch die wirksamen Düsenquerschnitte zu verstel- len, sogar unabhängig voneinander.

In einer vorteilhaften konstruktiven Ausbildung erfolgt die Zufuhr des Steuermediums zur Steuerkammer durch eine Zufuhrbohrung im Düsenkör- per und eine Stichbohrung im Einspritzkolben, wobei eine Längsnut im Dü- senkörper oder im Einspritzkolben vorgesehen ist (Anspruch 2). Damit ist das Problem, den Druck in der sich mit dem Einspritzkolben bewegenden Steuerkammer kontinuierlich zu variieren, elegant gelöst.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn der Einspritzkolben einen die oberste Stellung der Kolbennadel fixierenden Anschlag aufweist (Anspruch 3). Dadurch werden Schwingungen der Kolbennadel vermieden und der Steuerdruck braucht nicht genau eingehalten zu werden. Dadurch ist die Pumpedüse unempfindlich gegen Druckverluste bei Verschleiß.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Einspritzkolben an seiner Aussenwand einen Ringraum auf, der bei geschlossenem Einspritzkolben die Brennstoffzufuhr mit einem Rückfluß verbindet (Anspruch 4). Dadurch kann nach vollzogener Einspritzung der Überdruck in der Treibstoffzulei- tung abgebaut und gleichzeitig gespült und gekühlt werden, ohne mit der Zufuhr von Steuermedium zu kollidieren.

Um das gesamte Motorkennfeld optimal abdecken und die Grenze zwischen den beiden Bereichen optimal wählen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Verhältnis der Durchmesser von Einspritzkolben und Nadel- teil der Kolbennadel in dem Bereich zwischen 1 : 2 und 1 : 3 (Anspruch 5), den Durchmesser der ersten Gruppe von Spritzbohrungen kleiner als den der zweiten Gruppe von Spritzbohrungen (Anspruch 6), und das Verhältnis des Querschnittes aller Spritzbohrungen der ersten Gruppe zu dem aller Spritzbohrungen der zweiten Gruppe größer als das Verhältnis der wirksa-

men Querschnitte von Einspritzkolben und Kolbennadel (Anspruch 7) zu wählen.

Die Form und Ausbildung der Verschlußorgane, sowie die Gruppierung und Anordnung der Spritzbohrungen kann im Rahmen der Erfindung sehr verschieden und den Erfordernissen der Pumpfunktion angepasst sein. Eine besonders vorteilhafte Lösung besteht darin, daß die Düsenkuppe innen eine konische Sitzfläche aufweist und die zweite Gruppe von Spritzbohrun- gen unter der ersten Gruppe von Spritzbohrungen angeordnet ist, wobei die Gruppen von Spritzbohrungen jeweils auf gleicher Höhe beginnen (An- spruch 8).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen eines bevorzug- ten Ausführungsbeispieles beschrieben und erläutert. Die Figuren zeigen : Fig. 1 : Die Pumpedüse in einer ersten Arbeitsstellung, Fig. 2 : Dieselbe, in einer zweiten Arbeitsstellung, Fig. 3 : Einen Querschnitt nach 111-111 in Fig. 2, Fig. 4 : Dieselbe, in einer dritten Arbeitsstellung, Fig. 5 : Einen Querschnitt nach V-V in Fig. 4, Fig. 6 : Einen Längsschnitt nach VI-VI in Fig. 4, Fig. 7 : Detail A in Fig. 1, vergrößert, und Fig. 8 : Eine Variante zu Detail A in Fig. l, vergrößert.

In Figur 1 ist der gesamte Düsenkörper summarisch mit 1 bezeichnet. Er kann aus einem oder mehreren Teilen zusammengesetzt sein, im vorliegen- den Beispiel ist er aus Fertigungsgründen längs seiner Radialfläche 2 ge-

teilt. Er geht unten in eine Düsenkuppe 3 über und enthält über seine ganze Länge einen von oben zugänglichen Achsialraum 4. Dieser beginnt oben mit einer Bohrung 5, die an einer schulterartigen Einschnürung 6 unterbro- chen ist und weiter unten eine erste Zylinderbohrung 8 und eine kleinere zweite Zylinderbohrung 9 bildet.

Im Inneren des Achsialraumes 4 ist ganz oben ein Antriebskolben dicht und beweglich geführt, er wird beispielsweise von einer nicht dargestellten Nockenwelle angetrieben. Auf diesen folgt ein Zwischenkolben 11, der ge- meinsam mit dem Antriebskolben einen Spritzverstellraum 12 bildet, der über eine Verbindungsbohrung 13 zu der nicht dargestellten Spritzverstell- steuerung fuhrt. Mit 14 ist ein nur angedeuteter Rückfluß bezeichnet, der den Achsialraum 4 mit dem Rückfluß des Einspritzsystemes verbindet.

Der Zwischenkolben 11 wirkt auf einen Einspritzkolben 15. Er hat oben einen Kragen 16, an dem eine als Druckfeder ausgebildete Rückholfeder 17 von unten angreift, deren unteres Ende sich an der Einschnürung 6 abstützt.

Der Einspritzkolben 15 wird somit von der Rückholfeder 17 aufwärts ge- drückt, wobei in Ruhe ein Anschlagwulst 18 an der Einschnürung 6 anliegt.

Weiter unten paßt der Einspritzkolben 15 in die erste Zylinderbohrung 8, die von einer Schulter 7 abwärts reicht, paßt dann weiter in die kleinere zweite Zylinderbohrung 9 und endet mit einem Endkonus 20. Der Endko- nus 20 liegt bei Ende der Einspritzung auf einem Sitzkonus 21 der Düsen- kuppe auf. Zwischen Einspritzkolben 15, der ersten Zylinderbohrung 8 und einer Druckschulter 19 des Einspritzkolbens 15 ist ein Dosierraum 22 ge- bildet und weiter unten zwischen der zweiten Zylinderbohrung 9, dem End- konus 20 und dem Sitzkonus 21 ein Druckraum 23. Bei 24 wird Brennstoff 5 mit dem Druck einer nicht dargestellten Förderpumpe in den Düsenkörper 1 eingeleitet und gelangt über eine Längsbohrung 25 und eine Zuführöffnung 26 in den Dosierraum 22. Von diesem strömt er während der Einspritzung durch eine enge Ringpassage 27 in den Druckraum 23 und von dort über Spritzbohrungen in den Verbrennungsraum des Motors. Im Düsenkörper 1 10 ist ein nach innen ragender Verdrehsicherungsstift 28 vorgesehen, der mit einer vertikalen Führungsnut 29 am Einspritzkolben 15 zusammenwirkt.

In dem Einspritzkolben 15 ist nun eine Achsialbohrung 30, in der eine Kol- bennadel 31 in Längsrichtung geführt ist. Sie besteht aus einem oberen 15 Kolbenteil 32 und einem unteren Nadelteil 33. Auf dem Kolbenteil 32 liegt ein Druckplättchen 34 auf, auf das eine Druckfeder 35 abwärts wirkt. Deren oberes Ende stützt sich ab auf einen Stopfen 36, der in den Einspritzkolben 15 eingepreßt oder eingeschraubt ist. Der Stopfen 36 weist eine achsiale Druckausgleichsbohrung 37 auf und bildet einen Anschlag 38, wenn das 20 Druckplättchen 34-wie noch zu beschreiben-angehoben wird.

In Fig. 2 ist besser zu erkennen, daß zwischen dem Kolbenteil 32 und der Achsialbohrung 30 eine Steuerkammer 50 gebildet ist. Steuermedium wird dem Düsenkörper 1 über eine Öffnung 40 (siehe Figur 6) zugeführt und 25 gelangt über eine Zufuhrbohrung 41 im Düsenkörper 1 in den Zentralraum und von da direkt beziehungsweise-je nach Stellung des Einspritzkolbens- über eine Längsnut 42, die sowohl in den Einspritzkolben 15 als auch in die Innenwand des Düsenkörpers eingearbeitet sein kann, durch eine Stichboh- rung 43 in die Steuerkammer 50.

30

111? 1§11' 3 181 : 211 661111611, (13 (161'1118121 (0113611 15 111 611161'13681 : 11111111 : 611<BR> <BR> <BR> 1-16116 1111 (1111361- 6111611 1611 86111681111168 61116111&381111§ 3116181 :, (116<BR> <BR> <BR> einen Ringraum 52 bildet. Dieser stellt die Verbindung zwischen einer<BR> <BR> <BR> Spülbohrung 53 und einem Spülkanal 54 her, der in den Achsialraum 4<BR> <BR> <BR> führt. Dieser ist mit dem Rückfluß 14 verbunden.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>11 715515101321115<BR> <BR> <BR> eine :. 016861'181 : 11116111111< : 0116 1461'131111 (1611.<BR> <BR> <BR> bohrungen 61 auf, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet<BR> <BR> <BR> sind. Die Spritzbohrungen können im Rahmen der Erfindung hinsichtlich 015111111511151 511 <BR> <BR> Zwischen den Spritzbohrungen der beiden Reihen 60, 61 ist eine Sitzfläche<BR> <BR> <BR> 62511111116315111115 33512<BR> <BR> <BR> 2,11, 8011011 601181). 11, 12, 5011111118011401. 1) 0160111101, 1101160, 611810, 1110 81, 1211110110<BR> <BR> <BR> 1151011511 57120112111111 01 1211<BR> <BR> <BR> 11 2101120115 871111152111111 5111<BR> <BR> <BR> die 2111116§61 63 6'01 1361 61161'1111 : 6 64, (116 1361 §6811108861161'. 01-<BR> <BR> <BR> 11, etwa bei 65. In einer anderen Ausführungsform gemäß Figur 8<BR> <BR> <BR> sind :. 2111'8110111111§ (161'81'11 ; 21301111§111111118 661'131111§8§1111 (161 8111 (1<BR> <BR> <BR> meinsamen Sitzfläche 72 ausgehen.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>(116 16116 (168 811 : 21 (011118 21, 111 (16111 (116 8] 31'11 ; 2130111'1111§6111111111 (1611, 211111 (§6-<BR> <BR> <BR> 1 1 2111 15101110511111111<BR> 8111 (1 811 ; 2101'1§6130111'1 : 6 81'11 : 2130111111§611 70,71 118§6 ; 11'11'1 :, (116 011 611161'§6-<BR> <BR> 15115111512101215 151 011115 1<BR> <BR> <BR> 115 811525 15111 50111015111 11<BR> <BR> <BR> 10111 31515111512017115 1111111<BR> <BR> <BR> (11686111 sie wurde von der Druckfeder 35 trotz aufwärtsgehenden Ein-<BR> '0113611113 (161 31 311 (161-11131'1 ; 81366§1111§ (168 11181'11 : 21< : 01136118 1116111 : 1 : 611-<BR> §6110111111611,816 111' (16 011 (161-1) 1-111< : 1'6 (161' 35 101 : 2 311311 : 8§611611 (161 111-

spritzkolbens 15 geschlossen gehalten. Wird der Einspritzkolben 15 nun abwärts bis in die in Figur 2 gezeigte Stellung bewegt, so wird der Brenn- stoff von der Druckschulter 19 aus dem Dosierraum 22 durch die Ringpas- sage 27 in den Druckraum 23 und von dort nur vom Endkonus 20 des Ein- spritzkolbens durch die Spritzbohrungen 60 der oberen Reihe in den Brenn- raum des Motors eingespritzt. Wenn die Steuerkammer 50 weiterhin drucklos bleibt, wird der Einspritzkolben alleine, unter Zurücklassung der Kolbennadel 31 in geschlossener Stellung, wieder aufwärts bewegt, zurück in die Stellung der Figur 1.

Wird jedoch über die Zuleitung 40,41 Steuerdruck angelegt, so gelangt die- ser über die Bohrungen 41,43, wegen der Längsnut 42 in jeder Stellung des Einspritzkolbens 15, in die Steuerkammer 50. Das übt eine aufwärts gerich- tete Kraft auf den Kolbenteil 32 der Kolbennadel 31 aus. Wird der Ein- spritzkolben 15 nun aufwärts bewegt, so überwindet der Druck des Steuer- mediums in der Steuerkammer 50 die Kraft der Druckfeder 35 und die Kol- bennadel 31 geht mit dem Einspritzkolben 15 aufwärts. Diese Stellung ist in Figur 3 gezeigt. Da nun auch die Kolbennadel eingezogen ist, ist das Volu- men des Druckraumes 23 größer, ebenso wie die gemeinsame Fläche von Einspritzkolben und Kolbennadel. Werden beide (die Kolbenfläche ist somit größer) nun abwärts bewegt, so erfolgt die Einspritzung durch die Spritzbohrungen 60,61 beider Reihen. Dabei kann auch die Menge größer sein, soferne die Mengensteuerung das will.

Durch Abstimmung der wirksamen Flächen von Einspritzkolben und Kol- bennadel-ein Verhältnis im in Anspruch 5 angegebenen Bereich ist vor- teilhaft-und der Querschnittflächen der Spritzbohrungen 60,61 der beiden

Reihen laßt sich Strahlbild und Verbrennungsverlauf optimieren. Bei Kleinlast wird nur durch die Spritzbohrungen 60 der oberen Reihe einge- spritzt, weshalb deren Durchmesser kleiner als der der unteren 61 sein kann.

Zur optimalen Abstimmung kann weiters das Verhältnis des Querschnittes aller Spritzbohrungen (60) der oberen Reihe zu dem aller Spritzbohrungen der unteren Reihe (61) größer als das Verhältnis der wirksamen Querschnit- te von Einspritzkolben (15) und Kolbennadel sein.