Flüssigkeitsgesteuertes Einspritzventil. Die Erfindung bezieht sieh auf ein flüssig keitsgesteuertes Einspritzventil für Brenn- kraftmasehinen, mit einer in der Strömungs- riehtung des Kraftstoffes, entgegen dem Druck einer Schliessfeder öffnenden Ventil nadel, die mit ihrer an der zuflussseitigen Na delstirn befindlichen, nur einen Teil derselben bildenden, also schmalen Sitzfläche, in der Schliessstellung die Zuflussbohrung abschliesst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein den Kraftstoff gut zerstäubendes Einspritzventil zu erhalten. Diese Aufgabe ist bei Einspritzventilen der genannten Bauart dadurch schon gelöst worden, dass hinter der Nadelstirn am Nadelsehaft ein Tauchkolben vorgesehen ist, dessen den Mündungsquer- schnitt der Zulaufbohrung übersteigender Querschnitt sofort nach Abheben der Nadel von ihrem Sitz dem Kraftstoff so lange eine zusätzliehe Angriffsfläehe darbietet,
als der Tauehkolben seine Führung beim Hubspiel noch nicht verlassen hat. Diese Lösung erfor dert jedoch eine genaue Passung und Bemes- sinig des Tauehkolbens und ist, deshalb teuer.
lein ebenfalls gut zerstäubendes, jedoch in der Herstellung einfacheres und damit billigeres Einspritzventil erhält man, wenn gemäss der Erfindung zwischen dem die Sitzfläche um gebenden Teil der Nadelstirn und seiner Ge- genfläelie ein so kleiner Drosselspalt vorgese hen ist, dass der den Drosselspalt nach Ab lieben der Nadel vom Sitz durchströmende Kraftstoff auf den die Sitzfläche umgebenden Teil der Stirnfläche infolge der Drosselwir kung eine die öffnungsbewegung der Nadel beschleunigende, zusätzliche Kraft ausübt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführiuigs- beispiele des Erfindungsgegenstandes dar gestellt.
Fig.l zeigt das erste Beispiel im Längs schnitt.
Fig. 2 stellt einen Ausschnitt aus Fig. 1 in stark vergrössertem Massstab dar und Fig. 3 den entsprechenden Ausschnitt für das zweite Beispiel.
In einem Ventilkörper 1 gleitet eine Ven tilnadel 2, die in der gezeichneten Stellung durch eine Schliessfeder 3 gegen einen Nippel 4 gedrückt wird. Dabei liegt die Nadel 2 mit ihrer Sitzfläche 5 (Fig. 2) an der am Nippel 4 vorgesehenen Gegensitzfläche 6 in einer radia len Breite s an und schliesst die durch den Nippel führende Zulaufbohrung 7 an ihrer Mündung mit Durchmesser d, ab. Die Gegen fläche 6 ist eben und senkrecht zur Nadelachse angeordnet. Der die Sitzfläche 6 umgebende Teil der Nadelstirn, die Fläche 8, bildet mit der Gegenfläche 6 einen im Querschnitt keil förmigen Drosselspalt 9 mit Keilwinkel a.
An die Stirnfläche schliesst ein im Durchmesser abgesetzter Nadelteil 10 mit Durchmesser d2 an, der eine Querbohrung 11 enthält. Diese führt zu einer axialen Bohrung 12, die in eine die Schliessfeder 3 aufnehmende, ebenfalls axiale Bohrung 13 der Ventilnadel mündet. Die Ventilnadel gleitet in einer Bohrung 14 des Ventilkörpers 1, die um den Nadelhub lt länger ist als die Ventilnadel. Von der Boh rung 14 führt ein Kanal 15 zu Spritz- löchern 16.
Der durch die nicht dargestellte Einspritz pumpe geförderte Kraftstoff drückt auf einen Kreisausschnitt mit. Durchmesser dl der Na delstirn und hebt die Nadel von der Gegen fläche 6 zunächst um einen kleinen Hubteil ab. Da die Einspritzpumpe genügend rasch Kraftstoff nachfördert, entsteht beim Durch fliessen des Kraftstoffes durch den Drossel spalt 9 nur ein geringer, nach aussen zuneh mender Druckabfall, so dass nun die im öff- nungssinn an der Nadel angreifende Kraft infolge der erheblich grösseren, dem Kraftstoff gebotenen Angriffsfläche mit Durchmesser<I>d2</I> wesentlich grösser ist.
Der Durchmesser d2 ist etwa dreimal so gross als der Durchmesser<B>dl,</B> die Sitzbreite s beträgt nur etwa 0,5 mm. Dies hat zur Folge, dass die Nadelbewegung sehr stark beschleunigt wird, wodurch der Durch flussquerschnitt am Nadelsitz rasch vergrössert wird, was zu einem Abfallen des hydraulischen Druckes auf den Schliessdruck und dadurch zum Schliessen des Ventils führt. Dieser Vor gang wiederholt sieh mehrere Male während des gesamten Einspritzvorganges und erzeugt ein hörbares Schnarren des Einspritzventils als Zeichen eines eine gute Zerstäubung her beiführenden Zerhaekens des Einspritzvor ganges.
Ein um so besseres Ergebnis wird erzielt, je kleiner der Spalt 9, also der Winkel a, ge macht wird. Befriedigende Ergebnisse erhält. man noch bei einem Spalt, dessen Winkel u = 3 ist. Die untere Grenze des Spaltwinkels ist. durch die wirtschaftlich noch tragbare Fer tigungsgenauigkeit gegeben und liegt etwa bei =0 10'.
Das zweite Beispiel (Fig. 3) unterscheidet sich vom ersten nur durch die Ausbildung des Drosselspaltes 9. Der die Sitzfläche 5 um gebende Teil der Nadelstirn ist hier gegenüber der Sitzfläche um das Mass a abgesetzt.. Auch in diesem Fall erhält man ein um so besseres Ergebnis, je kleiner das Mass a gemacht. wird. Die untere Grenze ist wie beim ersten Beispiel durch die wirtschaftlich noch tragbare Ferti gungsgenauigkeit gegeben und liegt etwa bei ca <I>=</I> 0,05 mm. Die obere Grenze, bei der noch ein befriedigendes Ergebnis erzielt. wird, ist eine Spaltbreite a = 0,2 mm.
In beiden Beispielen gelten die grossen Werte der Spaltbreite für grössere und die. kleineren Werte für kleinere radiale Spalt längen. Die Spaltbreite gleich Null, das heisst die Sitzbreite S = 1/2 (d2-dl) zu machen, würde unwirtschaftlich hohe Fertigungskosten mit. sieh bringen, weil eine vollständige Auf lage auf dieser grossen Sitzbreite notwendig wäre, um die beabsichtigte Wirkung einiger massen zu erreichen. Diese ergibt. sich aber nur dann, wenn die nach dem Abheben der Nadel wirksame Fläche grösser ist als vor dem Ab heben.
Aber selbst bei einer derart breiten Sitzfläche wird die beabsichtigte Wirkung nicht sicher erreicht, weil beim Schliessvorgang Kraftstoffspuren zwischen Nadelsitzfläche und Gegenfläche zurückbleiben und das dichte Aufsitzen verhindern. L7m die beabsichtigte Wirkung bei der beschriebenen Ventilbauart mit Sicherheit zu erreichen, ist es daher not wendig, einerseits die Sitzbreite nicht zu gross (höchstens 0,7 mm) zu machen und anderseits den anschliessenden Spalt eng genug zu gestal ten, dass sieh beim Durchquetschen des Kraft stoffes noch eine ausreichend grosse, im Öff nungssinn wirkende zusätzliche Kraft ergibt.
Liquid-controlled injection valve. The invention relates to a liquid-controlled injection valve for internal combustion engines, with a valve needle which opens in the direction of flow of the fuel against the pressure of a closing spring and which, with its needle face on the inflow side, forms only part of the same narrow seat, in the closed position the inflow hole closes.
The invention is based on the object of obtaining an injection valve which atomizes the fuel well. This object has already been achieved in injection valves of the type mentioned in that a plunger is provided behind the needle face on the needle shaft, the cross section of which, which exceeds the opening cross section of the inlet bore, presents the fuel with an additional attack surface immediately after the needle is lifted from its seat,
when the rope piston has not yet left its lead during the lifting play. This solution, however, requires a precise fit and size of the rope piston and is therefore expensive.
An injection valve that also atomizes well, but is simpler to manufacture and therefore cheaper, is obtained if, according to the invention, such a small throttle gap is provided between the part of the needle face that surrounds the seat and its counter-surface that the throttle gap is loved by Ab The fuel flowing through the needle from the seat exerts an additional force which accelerates the opening movement of the needle on the part of the end face surrounding the seat surface as a result of the Drosselwir effect.
Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing.
Fig.l shows the first example in longitudinal section.
FIG. 2 shows a section from FIG. 1 on a greatly enlarged scale and FIG. 3 shows the corresponding section for the second example.
In a valve body 1 a Ven tilnadel 2 slides, which is pressed by a closing spring 3 against a nipple 4 in the position shown. The needle 2 lies with its seat 5 (Fig. 2) on the opposite seat 6 provided on the nipple 4 in a radia len width s and closes the inlet hole 7 leading through the nipple at its mouth with diameter d. The counter surface 6 is arranged flat and perpendicular to the needle axis. The part of the needle face surrounding the seat surface 6, the surface 8, forms with the counter surface 6 a throttle gap 9 with a wedge angle a which is wedge-shaped in cross section.
A needle part 10, which is offset in diameter, has a diameter d2 and contains a transverse bore 11, adjoins the end face. This leads to an axial bore 12 which opens into a likewise axial bore 13 of the valve needle which receives the closing spring 3. The valve needle slides in a bore 14 of the valve body 1, which is longer than the valve needle by the needle stroke lt. A channel 15 leads from the bore 14 to spray holes 16.
The fuel delivered by the injection pump, not shown, also presses on a section of a circle. Diameter dl of the Na delstirn and lifts the needle from the counter surface 6 initially by a small stroke. Since the injection pump delivers fuel quickly enough, when the fuel flows through the throttle gap 9, there is only a slight, outwardly increasing pressure drop, so that the force acting on the needle in the opening direction is now due to the considerably greater force offered by the fuel Attack surface with diameter <I> d2 </I> is much larger.
The diameter d2 is about three times as large as the diameter <B> dl, </B> the seat width s is only about 0.5 mm. This has the consequence that the needle movement is accelerated very strongly, as a result of which the flow cross-section at the needle seat is rapidly increased, which leads to a drop in the hydraulic pressure to the closing pressure and thus to the closing of the valve. This process is repeated several times during the entire injection process and generates an audible rattle of the injection valve as a sign that the injection process is hooked up, causing good atomization.
The smaller the gap 9, that is to say the angle α, the better the result is achieved. Receives satisfactory results. one still has a gap with an angle u = 3. The lower limit of the gap angle is. given by the economically viable manufacturing accuracy and is around = 0 10 '.
The second example (Fig. 3) differs from the first only in the formation of the throttle gap 9. The part of the needle face that gives the seat 5 is offset here from the seat by the amount a the smaller the dimension a, the better the result. becomes. As in the first example, the lower limit is given by the economically viable manufacturing accuracy and is around about 0.05 mm. The upper limit at which a satisfactory result is still achieved. is a gap width a = 0.2 mm.
In both examples, the large values of the gap width apply to the larger and the. smaller values for smaller radial gap lengths. Making the gap width equal to zero, that is, the seat width S = 1/2 (d2-dl), would result in uneconomically high production costs. See, because a full support on this large seat width would be necessary to achieve the intended effect of some masses. This results. but only if the effective area after lifting the needle is larger than before lifting.
However, even with such a wide seat surface, the intended effect is not reliably achieved because, during the closing process, traces of fuel remain between the needle seat surface and the counter surface and prevent the seat from being seated tightly. In order to achieve the intended effect with the valve design described with certainty, it is therefore necessary on the one hand not to make the seat width too large (at most 0.7 mm) and on the other hand to make the subsequent gap narrow enough that you can see when the Fuel still gives a sufficiently large additional force acting in the opening sense.