Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere Pumpedüse, mit einer im Schließsinne federbe- lasteten Düsennadel, wobei die Düsennadel an ihrem den Spritzöffnungen abgewandten Ende in einen mit Kraftstoff füllbaren Dämpfungsraum eintaucht und einen Druckzapfen aufweist, der von einem einen Anschlag für eine Schulter der Düsennadel bildenden raumfesten Absatz umgeben ist, und wobei die raumfeste Wand des Dämpfungsraumes mit dem Druckzapfen bei der Hubbewegung der Düsennadel eine Drosselöffnung begrenzt, welche in einen Ablauf und/oder einen anderen Raum mündet.

In der EP-A 267 177 und in der EP-A 277 939 sind Kraftstoff¬ einspritzdüsen beschrieben, welche die Unterteilung des Einspritzvorganges in eine Vor- und Haupteinspritzung durch Verwendung eines Ausweichkolbens ermöglichen. Das sehr diffizile Problem der Gewährleistung eines günstigen Ein- spritzverlaufes bei verschiedenen Betriebsbedingungen ist dort durch die Dämpfung der Bewegung des Ausweichkolbens im Prinzip gelöst, doch bestehen noch einige Unzukömmlichkeiten.

Bei einer Pumpedüse nach dem Stand der Technik werden relativ häufig Störungen des Einspritzverlaufes beobachtet. Manchmal öffnet der Ausweichkolben zu spät, manchmal beginnt die

Voreinspritzung zu spät und liefert eine zu geringe Menge, manchmal bleibt sie ganz aus. Es wird angenommen, daß diese

_S_t_öxϊingen .durch .statistische Schwankungen des Verlaufes des Fδrderdruckes der Pumpe und des dynamischen Öffnungsdruckes der Ventilnadel entstehen, z.B. wenn die Ventilnadel bei

Erreichen des dynamischen Öffnungsdruckes des Ausweichkolbens noch nicht geöffnet hat. Eine Erhöhung .dieses Öffnungsdruckes würde Abhilfe schaffen, ist aber nicht möglich, weil die Voreinspritzung dann zu lange dauern würde. Dem wäre nur durch eine schwächere Dämpfung des Ausweichkolbens zu

begegnen, dadurch aber würde die Voreinspritz enge bei niederer Drehzahl wieder zu gering oder bei hoher Drehzahl zu groß sein. Das letztere ist aus verbrennungsdynamischen Gründen unerwünscht und tritt auch schon ohne Erhöhung des dynamischen Öffnungsdruckes des Ausweichkolbens auf» Bei hoher Drehzahl und Vollast geht dort die Voreinspritzung ohne Einspritzpause in die Haupteinspritzung über.

Da beim Abheben der Düsennadel das Volumen des Druckraumes plötzlich zunimmt, sinkt bei niedriger Drehzahl zunächst der Einspritzdruck ab, so daß bei dem aus den weiter oben er¬ wähnten Gründen niedrigen, dynamischen Öffnungsdruck des Ausweichkolbens die Voreinspritzung zu gering ist.

Zur Optimierung des Verbrennungsverlaufes ist es jedoch wünschenswert, daß die Voreinspritzmengen bei allen Dreh¬ zahlen und Lastzuständen näherungsweise gleich und die Dauer der Voreinspritzung und die Eihspritzpause in °KW bei allen Drehzahlen näherungsweise gleich sind.

Diese Idealverhältnisse sinu als Verbrennungsverfahren in der DE-OS 37 35 169 beschrieben, jedoch ohne jeglichen Hinweis auf dessen Realisierung.

Prinzipiell wurde weiters eine Unterteilung des Einspritzvor¬ ganges in eine Vor- und Haupteinspritzung bereits mit Düsen verwirklicht, deren Düsennadel über ihren Hub mit zwei unterschiedlichen Federn zusammenwirkt. Nachteilig bei solchen sogenannten Zweifeder-Düsennadelhaltern ist. ter Umstand, daß die bewegten Massen größer werden und zwei Federn mit unterschiedlicher Federcharakteristik ein schwin¬ gungsfähiges System ergeben. Der Einstellungsaufwand für derartige Einrichtungen ist daher relativ hoch und die Trennung in Vor- und Haupteinspritzung ist über den Drehzahl- verlauf nicht immer reproduzierbar.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ^ine exakte Trennung in Vor- und Haupteinspritzung mit einer einfachen Ausbildung der Einspritzdüse zu ermöglichen und insbesondere über den gesamten Drehzahlbereich durch geringen Hub und geringe bewegte Massen ein hohes Maß an Präzision und Reproduzier¬ barkeit aufrechtzuerhalten. Insgesamt zielt somit die Erfin¬ dung darauf ab, eine einfache Einspritzdüse zu schaffen, welche eine optimalen Zeitverlauf der Einspritzung erzielen läßt. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs genannten Art im wesent¬ lichen darin, daß der Querschnitt der Drosselöffnung bei Hubbeginn am größten ist. Durch die Drosselöffnung zwischen Düsennadelfederkammerwand und Druckzapfen wird der bei niederer Drehzahl besonders starke Abfall des Einspritz- druckes durch das öffnen der Düsennadel vermindert, was zu einer Erhöhung der Einspritzmenge in der ersten Phase der Voreinspritzung führt. Dadurch, daß der Querschnitt der Drosselδffnung bei Hubbeginn am größten ist, wird eine rasche Öffnungsbewegung und im Gegenzug eine rasche ^■ Schließbewegung der Düsennadel erzielt, wodurch sich auch bei hohen Dreh¬ zahlen eine exakte Trennung von Voreinspritzung und Haupt¬ einspritzung erzielen läßt. Der Einspritzverlauf kann einem wählbaren Zeitgesetz angepaßt werden und Justierungsarbeiten werden auf ein Minimum reduziert, da der Einspritzverlauf konstruktionsbedingt durch die Gestaltung des Querschnittes der Drosselöffnung festgelegt wird. Der Querschnitt der Drosselδffnung zwischen Druckzapfen und raumfester Wand des Dämpfungsraumes kann hiebei bei zunehmendem Hub der Düsen¬ nadel kontinuierlich oder in mehreren Stufen abnehmen, ^wie dies einer bevorzugten Ausführungsform entspricht, wodurch sich eine Anpassung an die jeweils geforderten Zeitgesetze erzielen läßt.

In herstellungstechnisch besonders einfacher Weise kann die Ausbildung so getroffen werden, daß der Druckzapfen eine An- fasung oder Ausnehmung aufweist, • welche über die Länge des

Hubes er Düsennadel eine Drosselöffnung unterschiedlichen Querschnittes mit der raumfesten Wand des Dämpfungsraumes begrenzt. Auf diese Weise läßt sich unter geringem her¬ stellungstechnischen Aufwand ein hohes Maß an Präzision erzielen. Die gewünschte variable Drosselöffnung läßt sich in besonders einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß die Ausnehmung dreieck- oder trapezförmigen Querschnitt aufweist, und daß die zur Längsachse der Düsennadel geneigten Flächen der Ausnehmung mit der Längsachse einen unterschiedlichen Winkel einschließen, wobei es im Sinne der Aufgabenstellung besonders vorteilhaft ist, wenn die raumfeste Wand des Dämpfungsraums eine schmale Drossellippe bzw. eine von zwei spitzwinkelig zueinander verlaufenden Seitenflächen begrenzte Drosselkante aufweist. In all diesen Fällen wird ein Quer- schnittsverlauf der Drosselδffnung sichergestellt, bei welchem die geringste Dämpfung am Anfang des Nadelhubes auftritt. Die Hubbewegung der Düsennadel wird somit erst nach einem ersten Hubbereich in der Phase der Voreinspritzung verzögert, worauf ein entsprechend rascher und kurzer Schließhub an die Voreinspritzung angeschlossen werden kann. Die asymmetrische Gestaltung einer derartigen Drossel oder des Druckzapfens fördert die gewünschte progressive Drossel¬ wirkung.

Eine besonders vorteilhafte und an das gewünschte Einspritz¬ gesetz angepaßte Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn die Ausbildung so getroffen ist, daß die Querschnittsfläche der Drosselδffnung 1/25 bis 1/500, insbesondere 1/50 bis 1/200, der Ablauf mit dem Saugraum der Pumpe in Verbindung steht und der Dämpfungsraum in gedrosselter Verbindung mit dem Kraftstoff¬ druckraum vor dem Sitz der Düsennadel steht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen

Kraftstoffeinspritzdüse näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l einen Längsschnitt durch den Mittelteil einer erfin¬ dungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse; Fig.2 das Detail B der Fig.l in vergrößerter Darstellung; Fig.3 eine Variante des Details B, und Fig.4 Diagramme des Einspritzratenverlaufes bei unterschiedlichen Drehzahlen.

Bei der Anordnung nach Fig.l stellt 1 die Pumpenkolbenbüchse, 2 den Düsenkörper mit der Düsennadel 3, und 4 die Düsennadel- feder dar, welche in einem Federgehäuse 5 angeordnet ist. 6 ist ein Ausweichkolben zur Unterteilung des Einspritzver¬ laufes in eine Vor- und Haupteinspritzung.

Der Ausweichkolben 6 weist einen die Düsennadel 4 umgebenden Mantel 7 auf, der über eine Steuerδffnung 8 und gegebenen¬ falls eine Steuernut 9 verfügt, die mit einer Öffnung 10 des Federgehäuses 5 zusammenwirkt. Durch die besondere Gestalt des Ausweichkolbens ist dieser besonders leicht und seine Massenträgheit ist daher gering. Die Steuerδffnung 8 gibt die Öffnung 10 erst nach einem Anfangshub 11 des Ausweichkolbens frei. Bis dahin wirkt die volumetrische Elastizität der Flüssigkeit im Federraum 12 als Dämpfung.

In dem Federgehäuse 5 stellt die Düsennadelfeder 4 eine Kraftverbindung zwischen dem Ausweichkolben 6 und einem Federteller 21 her. Dieser stützt sich auf der Düsennadel 3 ab. Von dieser ist nur der obere Teil dargestellt, der aus einer Anschlagschulter 22 besteht, an die sich ein Druck- Dl s fr Druckzapfen 23 durchdringt eine Zwischenplatte 24, die unten einen raumfesten Absatz 26 und oben eine Drossellippe 25 aufweist. Der raumfeste Absatz 26 wirkt mit der Anschlagschulter 22 zusammen und die Drossel¬ lippe 25 mit einer Anfasung 27 des Druckzapfens 23, wie dies in Fig.2 und 3 noch näher dargestellt ist. Bei der Auf- wärtsbewegung der Düsennadel 3 wird der Kraftstoff aus dem Dämpfungsraum 28 zwischen Drossellippe 25 und Anfasung 27

hindurchgepreßt, wodurch die für die Lösung der Aufgabe wesentliche Drosselung entsteht.

In der Ausführung der Fig.l ist die Lage der Anfasung bzw. Ausnehmung 27 so gewählt, daß die Dämpfungswirkung in der gezeigten Stellung beim Beginn der Düsennadelbewegung am geringsten ist und dann zunimmt. Weiter unten werden zwei Varianten zur Ausbildung dieser Drosselstelle beschrieben.

Die Fig.3 zeigt eine Variante der Düsennadelhubdämpfung. Die Drossellippe 25' ist mit einem zylindrischen Innenrand und die Anfasung 27 des Druckzapfens 23 unsymmetrisch ausge¬ bildet. Der Übergang 30 bildet eine scharfe Kurve, während der Übergang 31 verlaufend ist. Dadurch ist die Drossel- Wirkung von der Bewegungsrichtung und vom tatsächlichen Hub der Düsennadel abhängig. Beim Schließen der Düsennadel ist die Dämpfung nicht erwünscht, wobei dies durch den zu Hub¬ beginn größten Querschnitt der Drosselδffnung sichergestellt wird. Wegen Kavitationsgefahr für den Raum 28 kann sie sogar schädlich sein.

In der Variante der Fig.2 wird derselbe Effekt auf anderem Weg erhalten. Die Anfasung 27 des Druckzapfens 23 ist im wesentlichen trapezförmig und es ist die Drossellippe 25" auf- einer Seite durch die Ebene 33 und auf der anderen durch die Kegelfläche 32 begrenzt.

Anstelle des trapezförmigen Verlaufes der Ausnehmung bzw. Anfasung 27 kann auch eine dreieckfδrmige Ausbildung gewählt werden, wobei die gewünschten variablen Drosselquerschnitte durch unterschiedlich geneigte Flächen neben den gezeigten Ausbildungen der- Drossellippe 25' und 25" sichergestellt werden. Die Querschnittsflächen der Drosselstellen betragen dabei maximal 1/25 und mindestens 1/500 der Fläche der Schulter 22.

Bei der Gestaltung der Drosselstellen besteht im Rahmen der Erfindung große Freiheit, durch handwerklich geläufige Maßnahmen das Drosselverhalten einzustellen und in der gewünschten Weise vom Hub bzw. von der Bewegungsrichtung abhängig zu machen. Es ist natürlich auch möglich, den Druckzapfen 23 unter Verzicht auf die Anfasung 27 dreh¬ symmetrisch zu profilieren.

Im folgenden wird anhand von Diagrammen der Fig.4 über die Einspritzmengenverläufe bei Leerlauf und bei höherer Dreh¬ zahl, eine Pumpedüse nach dem Stand der Technik (strichliert) und eine erfindungsgemäße Pumpedüse gegenübergestellt. Der Einspritzverlauf ist in mehrere Phasen eingeteilt:

Beginn des Pumphubes bis Erreichen des dynamischen Öffnungsdruckes der Düsennadel, keine Förderung, Ende Phase 1 bis Erreichen des dynamischen öff ungs- druckes des Ausweichkolbens,

Ende Phase 2 bis zum Schließen der Düsennadel, Einspritzpause, bis der dynamische Öffnungsdruck der Düsennadel wieder erreicht ist, die darauf folgende Haupteinspritzung.

Bei niederer Drehzahl besteht der Hauptunterschied zwischen dem Stand der Technik und dem Erfindungsgegenstand in der Phase 3. Es ist zu erkennen, daß bei ähnlicher Form des Druckverlaufs der Mengenabfall durch die durch die variable Dämpfung der Düsennadel erzielbare hohe Schließgeschwindig¬ keit früher und steiler erfolgt, was die Voreinspritzmenge geringfügig reduzieren würde.

Bei hoher Drehzahl besteht der Unterschied ebenfalls in Phase 3. Wegen des steileren Druckabbaus ist der Abfall der Ein¬ spritzmenge steiler, womit eine erhebliche Verringerung der Voreinspritzmenge erzielt wird. Die verbesserte Schlie߬ charakteristik der Düsennadel 3 führt zu einer kurzen

Voreinspritzung und einer darauffolgenden, ausgeprägten Einspritzpause. Dieser Effekt wird durch die über den Hub veränderliche Dämpfung, bei welcher die zu Hubbeginn der Düsennadel große Drosselδffnung zu einem raschen und be- grenzten öffnen der Düsennadel während der Voreinspritzung führt, wodurch sich ein geringer Schließweg ergibt, erzielt.

Zur Erzielung des gewünschten Einspritzverlaufes kann der Querschnitt der Drosselδffnung zwischen dem Druckzapfen 23 und der raumfesten Wand des Dämpfungsraumes 28 bei zunehmen¬ dem Hub der Düsennadel 3 kontinuierlich oder stufenweise geändert werden. Diese unterschiedlichen Möglichkeiten ergeben sich dabei durch das Zusammenwirken der beispiels¬ weise in den Fig.2 und 3 dargestellten Ausnehmungen bzw. Anfasungen 27 des Druckzapfens 23 sowie die stufenförmig oder keilförmig verlaufenden Drossellippen 25' und 25". Durch die unterschiedliche Ausbildung der Neigungen der die Ausnehmung bzw. Anfasung 27 oder die Drosselkanten erzeugenden Zylinder bzw. Kegelflächen ergibt sich je nach Neigung der Erzeugenden durch die sich mehr oder weniger stark ablösende Strömung auch eine Veränderung der Drosselwirkung in Abhängigkeit von der Strδmungsrichtung. Durch geeignete Wahl der Neigungen läßt sich somit ein rasches öffnen der Düsennadel 3 zu Hubbeginn und ein nahezu ungedämpftes Schließen der Düsen- nadel 3 für eine exakte Beendigung der Einspritzphase er¬ zielen.