CH622588A5

CH622588A5 -

Info

Publication number: CH622588A5
Application number: CH1065377A
Authority: CH
Inventors: Peter Fuchs
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1977-09-01
Publication date: 1981-04-15
Also published as: DK368578A; DK147267B; GB2003549A; DE2740879A1; IT1098731B; ATA671977A; NL184803C; NL7808403A; SE441951B; SE7809054L; IT7827193A0; GB2003549B; JPS5447029A; DE2740879C2; DK147267C; FR2402078A1; JPS5845596B2; FR2402078B1; NL184803B; AT355876B

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil an einer Hubkol-benbrennkraftmaschine, mit einem in den Brennraum des Zylinders ragenden Ventilkörper, der in seinem Innern eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilnadel und über seinen Umfang verteilt mehrere Düsenbohrungen aufweist, über die der Brennstoff taktweise unter Abheben der Ventilnadel von dem Ventilsitz in den Brennraum austritt. The invention relates to an injection valve on a reciprocating internal combustion engine, with a valve body protruding into the combustion chamber of the cylinder, which inside has a valve needle interacting with a valve seat and has a plurality of nozzle bores distributed over its circumference, through which the fuel is intermittently released by lifting the valve needle from the valve seat emerges into the combustion chamber.

Einspritzventile werden im allgemeinen so dimensioniert, dass bei Vollast der Maschine eine gute Brennstoffstrahlbildung und damit eine gute, rauchlose Verbrennung im Brennraum des Zylinders stattfindet. Bei der Dimensionierung ergibt sich entweder eine Reihe von Düsenbohrungen mit relativ grossem Durchmesser oder die Düsenbohrungen werden in zwei Reihen angeordnet, wobei der Bohrungsdurchmesser entsprechend kleiner gewählt wird. Wird die Brennkraftmaschine mit Teillast gefahren, so bestehen bezüglich Strahlbildung und Verbrennung keine optimalen Bedingungen mehr, was man bisher in Kauf genommen hat. Injectors are generally dimensioned such that good fuel jet formation and therefore good, smokeless combustion take place in the combustion chamber of the cylinder when the engine is at full load. When dimensioning, there is either a row of nozzle bores with a relatively large diameter or the nozzle bores are arranged in two rows, the bore diameter being chosen to be correspondingly smaller. If the internal combustion engine is operated at partial load, there are no longer optimal conditions with regard to jet formation and combustion, which has previously been accepted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das gestattet, mit bei allen Lasten gleichbleibender Anzahl von Düsenbohrungen zu fahren, ohne dass bei Teillast die Strahlbildung und die Verbrennung des Brennstoffs wesentlich beeinträchtigt werden. The invention has for its object to provide an injection valve of the type mentioned, which allows to drive with the same number of nozzle bores at all loads without the jet formation and the combustion of the fuel are significantly impaired at part load.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Einspritzventil mit einer von der Ventilnadel getrennten bei Teillast der Maschine einen Teil des Querschnitts jeder Düsenbohrung freigebenden und bei Vollast den ganzen Querschnitt jeder Düsenbohrung freigebenden Vorrichtung versehen ist. This object is achieved according to the invention in that the injection valve is provided with a device which releases part of the cross section of each nozzle bore at part load of the machine and releases the entire cross section of each nozzle bore at full load.

Mit dieser Vorrichtung wird es auf einfache Weise möglich, bei Teillastbetrieb der Maschine den Querschnitt aller Düsenbohrungen so zu verkleinern, dass eine gute Strahlbildung und damit eine gute Verbrennung des Brennstoffs erhalten bleibt. Bei Vollast der Maschine wird die Vorrichtung dann so betätigt, dass der volle Querschnitt der Düsenbohrungen freigegeben ist. With this device, it is possible in a simple manner to reduce the cross-section of all nozzle bores during part-load operation of the machine in such a way that good jet formation and thus good combustion of the fuel are retained. When the machine is at full load, the device is actuated so that the full cross section of the nozzle bores is released.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Two embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Einspritzventil nach der Erfindung, 1 is an axial section through an injection valve according to the invention,

Fig. 2 und 3 je einen Ausschnitt in grösserem Masstab als Fig. 1 im Bereich der Düsenbohrungen, 2 and 3 each a detail on a larger scale than Fig. 1 in the region of the nozzle bores,

Fig. 4 einen axialen Schnitt durch ein abgewandeltes Einspritzventil und Fig. 4 is an axial section through a modified injection valve and

Fig. 5 einen Ausschnitt in grösserem Masstab als in Fig. 4 im Bereich der Düsenbohrungen. 5 shows a section on a larger scale than in FIG. 4 in the region of the nozzle bores.

Gemäss Fig. 1 weist das Einspritzventil einen Ventilkörper 1 auf, der aus einem oberen Teil 2 und einem unteren Teil 3 besteht, die durch eine Überwurfmutter 4 zusammengehalten werden. Der Ventilkörper 1 ruht mit einem Flansch 5 auf dem Zylinderkopf 6, der den Brennraum 8 des Zylinders der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach oben abschliesst. Der Ventilkörper durchdringt den Zylinderkopf 6 und ragt mit dem unteren, mehrere Düsenbohrungen 7 aufweisenden Ende seines Teils 3 in den Brennraum 8. 1, the injection valve has a valve body 1, which consists of an upper part 2 and a lower part 3, which are held together by a union nut 4. The valve body 1 rests with a flange 5 on the cylinder head 6, which closes off the combustion chamber 8 of the cylinder of the reciprocating piston internal combustion engine. The valve body penetrates the cylinder head 6 and, with the lower end of its part 3, which has a plurality of nozzle bores 7, projects into the combustion chamber 8.

Für die Brennstoffzufuhr weist der Ventilkörper 1 einen Kanal 10 auf, der sich zunächst radial durch den Flansch 5 erstreckt und dann im wesentlichen in Längsrichtung des Ventilkörpers durch die Teile 2 und 3 geführt ist, bis in den Bereich des unteren Endes des Teiles 3. Der Kanal 10 endet dort in einem Ringraum 11. Im Zentrum des Ventilkörpers 1 ist eine axial verschiebbare Ventilnadel 12 vorgesehen, die sich mit ihrem oberen Ende über einen Federteller 13 an einer Druckfeder 14 abstützt. Am unteren Ende der Ventilnadel 12 weist diese eine kegelige Sitzfläche 15 auf, die mit einer entsprechend kegeligen Sitzfläche in einer Hülse 16 zusammenwirkt, die die Nadel 12 umgibt und in dem Teil 3 des Ventilkörpers 1 axial verschiebbar gelagert ist. For the fuel supply, the valve body 1 has a channel 10 which initially extends radially through the flange 5 and is then guided essentially in the longitudinal direction of the valve body through the parts 2 and 3, into the region of the lower end of the part 3. The Channel 10 ends there in an annular space 11. In the center of valve body 1, an axially displaceable valve needle 12 is provided, which is supported with its upper end via a spring plate 13 on a compression spring 14. At the lower end of the valve needle 12, this has a conical seat surface 15, which cooperates with a correspondingly conical seat surface in a sleeve 16 which surrounds the needle 12 and is axially displaceably mounted in part 3 of the valve body 1.

Im Bereich des Ringraumes 11 weist die Hülse 16 mehrere Bohrungen 17 auf, die dem Übertritt des Brennstoffes vom Ringraum 11 in einen Ringraum 19 dienen, der zwischen der Hülse 16 und einem Abschnitt 18 der Ventilnadel 12 freigelassen ist. Der Ringraum 19 grenzt an seinem unteren Ende an die Sitzfläche 15. Unterhalb der Bohrungen 17 weist die Hülse 16 eine kegelige Ventilsitzfläche 20 auf, die mit einer entsprechenden Sitzfläche im Teil 3 des Ventilkörpers 1 zusammenwirkt. Unterhalb der Ventilsitzflächen 20 und 15 weist die Hülse 16 einen aussen zylindrischen Ansatz 21 auf, der an seinem unteren Ende eine Steuerkante 22 bildet, die mit den s In the area of the annular space 11, the sleeve 16 has a plurality of bores 17 which serve to transfer the fuel from the annular space 11 into an annular space 19 which is left free between the sleeve 16 and a section 18 of the valve needle 12. The annular space 19 adjoins the seat surface 15 at its lower end. Below the bores 17, the sleeve 16 has a conical valve seat surface 20 which interacts with a corresponding seat surface in part 3 of the valve body 1. Below the valve seat surfaces 20 and 15, the sleeve 16 has an outer cylindrical projection 21, which forms a control edge 22 at its lower end, which with the s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

SS SS

60 60

65 65

Düsenbohrungen 7 zusammenwirkt und abhängig von der Höhenlage der Steuerkante 22 den Querschnitt der Düsenbohrungen 7 verändert. Nozzle holes 7 cooperate and change the cross section of the nozzle holes 7 depending on the height of the control edge 22.

Die Hülse 16 stützt sich mit ihrem oberen Ende an einem kolbenartigen Zwischenstück 25 ab, das in einer Zylinderbohrung des Teils 2 des Ventilkörpers 1 gleitet und das mit seinem oberen Ende an einer weiteren Hülse 26 anliegt. Das kolbenartige Zwischenstück 25 wie auch die weitere Hülse 26 umgeben ebenfalls die Ventilnadel 12. Die Hülse 26 ihrerseits stützt sich über einen Federteller 27 an einer Druckfeder 28 ab, die mit ihrem oberen Ende an einem Federteller 29 anliegt, der im Ventilkörper 1 zwischen dem Federteller 13 der Druckfeder 14 angeordnet ist. Der Federteller 29 wird über eine Distanzhülse 30 und eine hohle Schraube 31, die in den Flansch 5 eingeschraubt ist, im Ventilkörper 1 fixiert. Die Hohlschraube 31 umgibt das obere Ende der Druckfeder 14, die an einer in die Hohlschraube eingeschraubten Schraube 32 anliegt. The sleeve 16 is supported with its upper end on a piston-like intermediate piece 25, which slides in a cylinder bore of part 2 of the valve body 1 and which bears with its upper end on a further sleeve 26. The piston-like intermediate piece 25 as well as the further sleeve 26 likewise surround the valve needle 12. The sleeve 26 in turn is supported via a spring plate 27 on a compression spring 28 which rests with its upper end on a spring plate 29 which is located in the valve body 1 between the spring plate 13 of the compression spring 14 is arranged. The spring plate 29 is fixed in the valve body 1 via a spacer sleeve 30 and a hollow screw 31 which is screwed into the flange 5. The hollow screw 31 surrounds the upper end of the compression spring 14, which rests against a screw 32 screwed into the hollow screw.

In dem das kolbenartige Zwischenstück 25 aufnehmenden Zylinderraum mündet ein Kanal 36, der sich im wesentlichen in Längsrichtung durch den Ventilkörper 1 erstreckt und an seinem oberen Ende radial im Flansch 5 beginnt. Der Kanal 36 steht mit einer nicht näher dargestellten Druckmittelquelle in Verbindung, die am Flansch 5 unter Zwischenschaltung eines Ventils angeschlossen ist. Die obere Begrenzungsfläche 35 des genannten Zylinderraumes bildet für die Bewegung des Zwischenstücks 25 einen Anschlag, der gewünschtenfalls verstellbar ausgebildet werden kann, wobei zum Verstellen mechanische oder auch hydraulische Mittel verwendet werden können. In the cylinder space receiving the piston-like intermediate piece 25, a channel 36 opens, which extends essentially in the longitudinal direction through the valve body 1 and begins radially in the flange 5 at its upper end. The channel 36 is connected to a pressure medium source, not shown, which is connected to the flange 5 with the interposition of a valve. The upper boundary surface 35 of the cylinder space mentioned forms a stop for the movement of the intermediate piece 25, which stop can, if desired, be made adjustable, wherein mechanical or hydraulic means can be used for the adjustment.

Das beschriebene Einspritzventil arbeitet wie folgt: Bei Vollast der Brennkraftmaschine wird die Zufuhr von Druckmittel über den Kanal 36 abgesperrt, so dass die Hülse 16 nur unter dem Druck der Druckfeder 28 steht. Der taktweise und unter hohem Druck über den Kanal 10 zugeführte Brennstoff gelangt über die Bohrungen 17 in den Ringraum 19, wo zunächst die Ventilnadel 12 gegen den Druck der Feder 14 angehoben wird. Damit hebt die Ventilsitzfläche 15 von der entsprechenden Sitzfläche in der Hülse 16 ab und der Brennstoff gelangt in den Raum vor den Düsenbohrungen 7. Da auf die Hülse 16 nur der Druck der Feder 28 wirkt, wird durch den Druck des Brennstoffs auch die Hülse 16 nach oben verschoben, so dass deren Steuerkante 22 die Düsenbohrungen 7 freigibt und der Brennstoff über den vollen Querschnitt der Bohrungen 7 in den Brennraum 8 des Zylinders gelangt, ohne dabei von der Steuerkante 22 behindert zu werden (Fig. 3). Danach gehen wegen des abfallenden Brennstoffdruckes die Hülse 16 und die Ventilnadel 12 wieder in die in Fig. 1 gezeichnete Ausgangsstellung zurück. The injection valve described works as follows: When the internal combustion engine is at full load, the supply of pressure medium via the channel 36 is shut off, so that the sleeve 16 is only under the pressure of the compression spring 28. The fuel, which is supplied in cycles and under high pressure via the channel 10, passes through the bores 17 into the annular space 19, where the valve needle 12 is first raised against the pressure of the spring 14. The valve seat surface 15 thus lifts off the corresponding seat surface in the sleeve 16 and the fuel reaches the space in front of the nozzle bores 7. Since only the pressure of the spring 28 acts on the sleeve 16, the sleeve 16 is also replaced by the pressure of the fuel shifted upward, so that its control edge 22 releases the nozzle bores 7 and the fuel reaches the combustion chamber 8 of the cylinder over the full cross section of the bores 7 without being obstructed by the control edge 22 (FIG. 3). Thereafter, because of the falling fuel pressure, the sleeve 16 and the valve needle 12 return to the starting position shown in FIG. 1.

Soll die Brennkraftmaschine mit Teillast gefahren werden, so wird die Druckmittelzufuhr über den Kanal 36 eingeschaltet, so dass auf die Hülse 16 ausser dem Druck der Feder 28 auch der Druck des Druckmittels über das kolbenförmige Zwischenstück 25 wirkt und die Hülse 16 in ihrer unteren Stellung blockiert. Der über den Kanal 10 zugeführte Brennstoff gelangt wiederum in den Ringraum 11 und über die Bohrungen 17 in den Ringraum 19, wo er die Nadel 12 gegen If the internal combustion engine is to be operated at partial load, the pressure medium supply via the channel 36 is switched on, so that in addition to the pressure of the spring 28, the pressure of the pressure medium acts on the sleeve 16 via the piston-shaped intermediate piece 25 and blocks the sleeve 16 in its lower position . The fuel supplied via the channel 10 in turn passes into the annular space 11 and via the bores 17 into the annular space 19, where it counteracts the needle 12

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den Druck der Feder 14 nach oben verschiebt, so dass er in den Raum vor den Düsenbohrungen 7 weiterströmen kann. Von diesem Raum aus gelangt dann der Brennstoff über die Bohrungen 7 in den Brennraum 8 des Zylinders, wobei der Querschnitt aller Bohrungen 7 verkleinert ist, weil die Steuerkante 22 der Hülse 16 einen Teil des Eintrittsquerschnitts der Düsenbohrungen 7 überdeckt (Fig. 2). pushes the pressure of the spring 14 upwards so that it can continue to flow into the space in front of the nozzle bores 7. From this space, the fuel then reaches the combustion chamber 8 of the cylinder via the bores 7, the cross section of all the bores 7 being reduced because the control edge 22 of the sleeve 16 covers part of the inlet cross section of the nozzle bores 7 (FIG. 2).

Wenn - wie schon erwähnt - die Anschlagfläche 35 verstellbar ist, lässt sich erreichen, dass beim Einspritzen des Brennstoffes auch Zwischenstellungen der Steuerkante 22 eingenommen werden, so dass die Änderung des Querschnitts der Düsenbohrungen etwas weniger gross, als in Fig. 2 gezeichnet, sein können. If - as already mentioned - the stop surface 35 is adjustable, it can be achieved that intermediate positions of the control edge 22 are also assumed when the fuel is injected, so that the change in the cross section of the nozzle bores can be somewhat less than that shown in FIG. 2 .

Gemäss Fig. 4 und 5 ist die Ventilnadel als hohle Nadel 52 ausgebildet und die Funktion der den Querschnitt der Düsenbohrungen verändernden Hülse 16 in Fig. 1 wird von einer in der hohlen Nadel 52 gelagerten Stange 56 übernommen. Die hohle Nadel 52 ist an ihrem unteren Ende mit einer kegeligen Sitzfläche 55 versehen, die mit einer entsprechenden Kegelfläche im unteren Teil 3 zusammenwirkt. Die hohle Nadel 52 wird, wie die Hülse 16 in Fig. 1, von einer Feder 14 nach unten gegen die Sitzfläche gedrückt. Der Brennstoffkanal 10 mündet wiederum in einen Ringraum 11, der jedoch direkt die hohle Nadel 52 umgibt. 4 and 5, the valve needle is designed as a hollow needle 52 and the function of the sleeve 16 in FIG. 1, which changes the cross section of the nozzle bores, is performed by a rod 56 mounted in the hollow needle 52. The hollow needle 52 is provided at its lower end with a conical seat surface 55 which cooperates with a corresponding conical surface in the lower part 3. The hollow needle 52, like the sleeve 16 in FIG. 1, is pressed downwards against the seat surface by a spring 14. The fuel channel 10 in turn opens into an annular space 11, which, however, directly surrounds the hollow needle 52.

Unterhalb der Düsenbohrungen 7 bildet die Stange 56 einen Flansch 57, dessen obere Begrenzung die Steuerkante 22 zum Verändern des Querschnitts aller Düsenbohrungen bildet. Below the nozzle bores 7, the rod 56 forms a flange 57, the upper limit of which forms the control edge 22 for changing the cross section of all the nozzle bores.

Über einen Ansatz 58 stützt sich die Stange am Boden des Düsenkörpers 1 ab. Die Stange 56 weist oberhalb des Flansches 57 einen im Durchmesser kleineren Abschnitt 56' auf, der über seine ganze Länge mit axialen Nuten 53 versehen ist, die am oberen Ende in eine Ringnut 54 der Stange 56 auslaufen. Ähnlich wie bei der Ventilnadel 12 in Fig. 1, stützt sich am oberen Ende der Stange 56 über einen Federteller 13 eine Druckfeder 28 ab, deren oberes Ende an der Schraube 32 anliegt. Diese Schraube 32 wird von einer Schraube 60 durchdrungen, die mit ihrem unteren Ende am Federteller 13 anliegt und mit der der Hub der Stange 56 begrenzt wird. The rod is supported on the base of the nozzle body 1 by means of an extension 58. The rod 56 has, above the flange 57, a section 56 ′ with a smaller diameter, which is provided over its entire length with axial grooves 53 which run into an annular groove 54 in the rod 56 at the upper end. Similar to the valve needle 12 in FIG. 1, a compression spring 28 is supported at the upper end of the rod 56 via a spring plate 13, the upper end of which rests on the screw 32. This screw 32 is penetrated by a screw 60 which abuts the spring plate 13 with its lower end and with which the stroke of the rod 56 is limited.

In der in Fig. 4 gezeichneten Stellung der Stange 56 wird die Maschine mit Vollast gefahren, denn die Schraube 60 drückt die Stange 56 in ihre tiefste Stellung, in der die Steuerkante 22 des Flansches 57 den gesamten Querschnitt aller Düsenbohrungen 7 freigibt. Soll Teillast gefahren werden, so wird die Schraube 60 etwas nach oben herausgedreht, so dass zwischen der Schraube 60 und dem Federteller 13 ein bestimmter Abstand entsteht, der dem gewünschten Hub der Stange 56 entspricht. Nach jedem Abheben der hohlen Ventilnadel 52 von der Sitzfläche strömt Brennstoff über die Nuten 53 in den die Ringnut 54 umgebenden Raum in der hohlen Nadel 52, wodurch infolge des Brennstoffdrucks, der auf den oberhalb des Abschnitts 56' befindlichen Abschnitt mit grösserem Durchmesser der Stange 56 wirkt, diese bis zum Anschlag an die Schraube 60 angehoben wird. Die Steuerkante 22 des Flansches 57 verkleinert dadurch den Querschnitt aller Düsenbohrungen 7, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. In the position of the rod 56 shown in FIG. 4, the machine is operated at full load because the screw 60 presses the rod 56 into its lowest position, in which the control edge 22 of the flange 57 releases the entire cross section of all nozzle bores 7. If part load is to be driven, the screw 60 is unscrewed slightly upward, so that a certain distance is created between the screw 60 and the spring plate 13, which corresponds to the desired stroke of the rod 56. After each lifting of the hollow valve needle 52 from the seat surface, fuel flows via the grooves 53 into the space in the hollow needle 52 surrounding the annular groove 54, as a result of the fuel pressure, which acts on the section of larger diameter of the rod 56 located above the section 56 ′ acts, this is raised up to the stop on the screw 60. The control edge 22 of the flange 57 thereby reduces the cross section of all nozzle bores 7, as shown in FIG. 5.

3 3rd

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1.Injection valve on a reciprocating piston internal combustion engine, with a valve body projecting into the combustion chamber of the cylinder, which inside has a valve needle interacting with a valve seat and has a plurality of nozzle bores distributed over its circumference, through which the fuel is intermittently lifted off the valve needle from the valve seat into the Combustion chamber emerges, characterized in that the injection valve is provided with a device (16) which is separate from the valve needle (12, 52) and which releases part of the cross section of each nozzle bore (7) at part load of the machine and the entire cross section of each nozzle bore (7) at full load , 56) is provided.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the device (16, 56) in the valve body (1) is arranged axially displaceable and with a control edge (22) changes the cross section of each nozzle bore (7) on its inlet side.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Valve according to claim 2, characterized in that the device is designed as a surrounding the valve needle (12) and relative to this axially displaceable sleeve (16).

4. Valve according to claim 3, characterized in that the sleeve (16) has the inside with the valve needle (12) cooperating valve seat and is provided upstream of this valve seat with passage openings (17) for the fuel, which open into an annular space (19) which is formed between the sleeve (16) and a reduced diameter section (18) of the valve needle (12).

5. Valve according to claim 4, characterized in that the sleeve (16) is provided on the outside with a conical sealing surface (20) which cooperates with a corresponding seat in the valve body (1) upstream of the nozzle bores (7).

6. Valve according to claim 5, characterized in that a compression spring (28) is provided which presses the sleeve (16) with its outer sealing surface (20) against the seat surface in the valve body (1).

7. Ventü according to claim 6, characterized in that means (25) are provided which in addition to the compression spring (28) press the sleeve against the seat in the valve body (1).

8. Valve according to claim 7, characterized in that the means consist of a piston (25) attached to the sleeve (16) and movable in the valve body (1) and a pressure medium supply (36) which can be activated and deactivated on the piston.

9. Valve according to one of claims 2 to 8, characterized in that the axial movement of the device (16, 56) is limited by a preferably load-dependent adjustable stop (35, 60).