DE1068948B

DE1068948B - FUEL INJECTION NOZZLE FOR COMBUSTION MACHINERY AND THE PROCESS FOR THEIR PRODUCTION

Info

Publication number: DE1068948B
Application number: DE1956L0025762
Authority: DE
Inventors: Budapest Dipl.-Ing. Artur Kravits
Original assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Current assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Priority date: 1955-09-19
Filing date: 1956-09-17
Publication date: 1959-11-12

Description

Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kraftstoffeinspritzdüse.Fuel injectors for internal combustion engines and methods for their Production The invention relates to a fuel injection nozzle for internal combustion engines, in particular diesel engines, as well as a method for producing such a fuel injection nozzle.

Die Erfindung betrifft speziell eine Kraftstoffcinspritzdüse einem entgegen der Strömungsrichtung öffnenden Nadelventil, dessen Führungskörper in einen im wesentlichen hohlzylindrischen Haltekörper passend eingeschoben und unter Zwischenlegen einer Düsenscheibe gegen eine Schulter des Haltekörpers festgespannt ist, wobei zur Einspritzung dienender Kraftstoff durch einen den Kraftstoffaustritt umgebenden, zur Kühlung der brennraumseitigen Stirnfläche der Einspritzdüse dienenden Raum und von diesem aus in Nadelöffnungsrichtung in den den N-adelsitz enthaltenden Kraftstoffraum geleitet wird, Bei einer bekannten Düse dieser Art liegt die Düsenscheibe mit ihrem Außenrand an der Schulter des als Überwurfmutter ausgebildeten Haltekörpers an, Der Kühlraum in, der Düsenscheibe hat die Form einer Spirale, und der Sitz für das Nadelventil ist im Führungskörper selbst angeordnet. Diese Bauweise ist herstellungstechnisch teuer.The invention particularly relates to a fuel injection nozzle against the direction of flow opening needle valve, the guide body in a substantially hollow-cylindrical holding body inserted appropriately and placed in between a nozzle disk is clamped against a shoulder of the holding body, wherein fuel used for injection through a surrounding the fuel outlet, for cooling the end face of the injection nozzle on the combustion chamber side and from this in the needle opening direction into the fuel chamber containing the N needle seat is directed, In a known nozzle of this type, the nozzle disc lies with her Outer edge on the shoulder of the retaining body designed as a union nut, The cooling space in, the nozzle disk is in the shape of a spiral, and the seat for that The needle valve is arranged in the guide body itself. This construction is manufacturing technology expensive.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil; sie besteht darin, daß bei einer Einspritzdüse der zuvor genannten bekannten Art die Düsenscheibe mit einer am inneren Umfang ihrer dein Brennraum zugewandten Stirnseite angeordneten Ringschulter auf der Schulter des Haltekörpers aufliegt und der Kühlr?,um als diese Auflagefläche umgebende ringförtnige .Ausgehmung ausgebildet ist, während als Nadelsitz, in an sich bekannter Weise die jener Auflageseite abgewandte Stirnseite der Scheibe dient, während die Scheibe in an sich bekannter Weise mit einer nahe ihrem ä ,ußeren Umfang angordneten kreisringförmigen Stirnfläche an dem Nadelführungskörper anliegt.The invention avoids this disadvantage; It consists in the fact that in an injection nozzle of the aforementioned known type, the nozzle disc rests on the shoulder of the holding body with an annular shoulder arranged on the inner circumference of its end face facing your combustion chamber, and the cooling pipe is designed as an annular .Ausgung surrounding this bearing surface, while that the bearing face serves as a needle hub, in known manner facing away from front side of the disc while the disc is present in a known manner with a angordneten near its ä, OUTER peripheral annular end surface on the needle guide body.

Bei Einspritzdüsen, welche anstatt einer Düsenscheibe ein die Düsenaustrittsöffnung und den Nadelsitz tragendes Mundstück aufweisen, ist es bekannt, den Kühlraum als die Austrittsöffnung umgebenden Ringreum auszubilden, tmd den zur Einspritzung dienenden 1,Craftstoff durch diesen Ringraum und auschließend etwa in Öffnungsrichtung der Nadel in den-, den Nadelsitz enthaltenden Kraftstoffraum zu Sind jedoch bei diesen bekannten Einspritz-4,üsen der- Nadelsitz oder die Düsenöffnung schadhaft geworden, so muß das ganze Mundstück erneuert werden, während beim Gegenstand der Erfindung lediglich die verhältnismäßig einfach herzustellende Düsenscheibe ausgewechselt werden muß.In the case of injection nozzles which, instead of a nozzle disk, have a nozzle outlet opening and have the needle seat-bearing mouthpiece, it is known as the cooling chamber to form the ring space surrounding the outlet opening, tmd the one used for injection 1, plastic through this annulus and excluding approximately in the opening direction of the Needle in the fuel chamber containing the needle seat, however, are in these known injection 4, the needle seat or the nozzle opening become damaged, so the whole mouthpiece must be renewed while in the subject matter of the invention only the nozzle disk, which is relatively easy to manufacture, was replaced must become.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen. aus der na-chstehenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung hervor. Die Zeichnungen stellen einige beispielsweise angegebenen Ausführungsformen der Erfindung dar.Further details and advantages of the invention go below. from the following, description referring to the drawings. Make the drawings represent some exemplary given embodiments of the invention.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im zusammengebauten Zustand und Fig. 2 den Längsschnitt eines Bestandteiles des in Fig. 1 dargestellten Zerstäubers; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 und 5 zeigen einen Schnitt bzw. eine Draufsieht eines weiteren Bestandteiles des Zerstäubers in größerem Maßstab; Fig.6 zeigt die Seitenansicht des Nadelkolbens der Einspritzdüse; Fig, 7 zeigt die Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des in Fig. 2 dargestellten Bestandteiles; Fig. 8 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des in Fig. 5 dargestellten Bestandteiles, und Fig, 9 zeigt den Längsschnitt einer zur Herstellung der Einspritzdüse geeigneten, erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 shows the longitudinal section of an embodiment of the subject matter of the invention in the assembled state and FIG. 2 shows the longitudinal section of a component of the atomizer shown in FIG. 1; Fig. 3 shows a cross section along the line III-III of Fig. 2; Figures 4 and 5 show a section and a plan view, respectively, of a further component of the atomiser on a larger scale; Fig. 6 shows the side view of the needle piston of the injection nozzle; Fig. 7 shows a side view of another embodiment of the component shown in Fig. 2; FIG. 8 shows a modified embodiment of the component shown in FIG. 5 , and FIG. 9 shows the longitudinal section of a device according to the invention suitable for producing the injection nozzle.

Gemäß Fig. 1 bis 6 ist im äußeren,. dünnwandigen Haltekörper oder Zylinder 1 der innere, dickwandige Führungskörper 2 angeordnet, in welchem der Kolben 3 auf und ab bewegbar ist. Der Führungskörper 2 ist mit Rippen 4 versehen, deren äußere Flächen an der inneren Mantelfläche des Zylinders 1 aufliegen. Die Rippen 4 sind sowohl oben wie auch unten etwas kürzer als der Zylinder (Fig. 2.), wodurch am Rand dieses inneren Zylinders oben und unten ein Ringraum gebildet wird. 1 to 6 is in the outer ,. thin-walled holding body or cylinder 1 of the inner, thick-walled guide body 2 is arranged, in which the piston 3 can be moved up and down. The guide body 2 is provided with ribs 4, the outer surfaces of which rest on the inner circumferential surface of the cylinder 1. The ribs 4 are slightly shorter than the cylinder (FIG. 2) both at the top and at the bottom, as a result of which an annular space is formed at the edge of this inner cylinder at the top and bottom.

Unterhalb des Kolbens3 befindet sich die Düsenscheibe 5 mit an der Mantelfläche vorgesehenen Rippen 6, die ebenfalls bis zur Innenfläche des Zylinders 1 reichen.Below the piston 3 is the nozzle disk 5 with ribs 6 provided on the jacket surface, which likewise extend to the inner surface of the cylinder 1 .

Die Wirkungsweise der Einspritzdüse ist die folgende: Das Gasöl wird vorteilhaft durch eine nockengesteuerte Einspritzpumpe in die zwischen den Rippen 4 vorhandenen Kanäle gepreßt und gelangt aus diesem über den erwähnten kingraum in die zwischen den Rippen 6 vorhandenen kürzeren Kanäle. Nun strömt das Gasöl in den kingraum 7 unterhalb der Düsenscheibe 5, der durch je eine Ringnut in dieser Scheibe und im Boden des Zylinders 1 gebildet ist. Aus diesem Ringraum gelangt das Gasöl, nach aufwärts strömend, durch die Bohrungen 8 in einen weiteren Ringraum 9 unterhalb des Kolbens, der jetzt durch den Kraftstoffdruck angehoben wird, so daß der Kraftstoff wieder nach unten strömend durch die Düse 10 und durch die Mittelöffnungen 11 des Bodens des Zylinders 1 ausgespritzt wird.The mode of operation of the injection nozzle is as follows: The gas oil is advantageously pressed by a cam-controlled injection pump into the channels between the ribs 4 and passes from this via the mentioned king space into the shorter channels between the ribs 6. Now, the gas oil flows into the space 7 below the king nozzle disk 5, which is formed by one annular groove in said disk and in the bottom of the cylinder. 1 From this annular space, the gas oil flows upwards through the bores 8 into a further annular space 9 below the piston, which is now raised by the fuel pressure so that the fuel flows back down through the nozzle 10 and through the central openings 11 of the The bottom of the cylinder 1 is injected.

Infolge der Anwendung eines besonderen Außenzylinders 1 um den den Kolben führenden Innenzylinder 2 und durch die Bildung von Kanälen im Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern wird erreicht, daß der Kraftstoff vor der Zerstäubung gut vorgewärmt und die Wände der Einspritzdüse wirksam gekühlt werden. Durch die Maßnahme, daß zur Kühlung der einzuspritzende Kraftstoff selbst angewendet wird, wird erstens dieser Kraftstoff in solchem Maße vorgewärmt, daß seine Viskosität sich stark vermindert, wodurch eine bessere Zerstäubung erzielt wird, und zweitens ist die Kühlung derart wirksam, daß durch die niedrige Temperatur ein Kracken des Gasöls an allen Stellen vermieden wird, wodurch lokale Überhitzungen, ein Festbrennen oder andere Betriebsstörungen vermindert werden. Ein Festbrennen ist schon deswegen unmöglich, weil der innere Zylinder keine direkte Wärme vom Verbrennung#raum erhält und niemals wesentlich wärmer wird als das durchströmende Gasöl. Hierdurch ist -eine'enge Passung, also gute Führung des Kolbens 3 möglich, wodurch die Lebensdauer der Laufflächen und des Kolbensitzes erhöht und die Leckölmenge vermindert wird.As a result of the use of a special outer cylinder 1 around the inner cylinder 2 guiding the piston and the formation of channels in the space between the two cylinders, it is achieved that the fuel is well preheated before atomization and the walls of the injection nozzle are effectively cooled. The measure that the fuel to be injected itself is used for cooling, firstly, this fuel is preheated to such an extent that its viscosity is greatly reduced, whereby better atomization is achieved, and secondly, the cooling is so effective that the low temperature A cracking of the gas oil is avoided at all points, whereby local overheating, sticking or other malfunctions are reduced. Burning is impossible because the inner cylinder receives no direct heat from the combustion chamber and never becomes significantly warmer than the gas oil flowing through it. As a result, a tight fit, that is, good guidance of the piston 3 is possible, whereby the service life of the running surfaces and the piston seat is increased and the amount of leakage oil is reduced.

Die Kühlwirkung kann erfindungsgemäß noch dadurch erhöht werden, daß der innere Zylinder2 als Stabfilter ausgebildet wird. In diesem Falle kann nämlich der Kraftstoff aus den Einströmnuten 12 #(Fig.-7) nur entlang der inneren Mantelfläche des äußeren Zylinders in die Ausströmnuten 13 überfließen, wodurch der Wärmeaustausch verbessert wird. Durch diese Ausbildung der Rippen und der Nuten wird ferner erreicht, daß der Kraftstoff sehr wirksam und unmittelbar vor dem Zerstäuben gefiltert und der Zerstäuber überall durchgewaschen wird.According to the invention, the cooling effect can be further increased by designing the inner cylinder 2 as a rod filter. In this case, namely, the fuel can flow out of the inflow grooves 12 # (FIG. 7) into the outflow grooves 13 only along the inner circumferential surface of the outer cylinder, whereby the heat exchange is improved. This design of the ribs and the grooves also ensures that the fuel is filtered very effectively and immediately before atomization and the atomizer is washed through everywhere.

Im Unterteil des inneren Zylindes2 kann man vertikale Bohrungen 14 anwenden (in der Zeichnung sind zwei dargestellt), in welche entsprechende Mitnehmerstifte der Düsenscheibe5 ragen. Diese Stifte sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Diese Anordnung ermöglicht, daß man ohne ein Auseinander--nehmen die Düsenscheibe5 an die Sitzfläche des Außenzylinders zuschleifen kann, da man hierzu einfach nur den Zylinder 2 #drehen muß.In the lower part of the inner cylinder 2 vertical holes 14 apply (two are shown in the drawing), in which corresponding drive pins the nozzle disk 5 protrude. These pins are not shown in the drawing. These This arrangement allows you to take the nozzle disc5 without disassembling it the seat of the outer cylinder can be grinded, as you simply have to do this Cylinder 2 # must turn.

Eine wichtige Weiterbildung des an sich bekannten Grundgedanken's, den Körper der Einspritzdüse aus zwei ineinandergesteckten Zylindern zu gestalten, besteht darin, daß der innere Zylinder2 mit einer LängeH aus dem Außenzylinder herausragt. Dabei ist die Wand des äußeren Zylinders dünner als die des inneren Zylinders. Wenn nun dieser Zerstäuber in üblicher Weise am Rand20 in der Fassung befestigt wird, so wird der innere Zylinder in den äußeren gedrückt, bis die oberen Stirnflächen der beiden Zylinder in eine Ebene gelangen. Hierdurch wird im inneren Zylinder 2 eine Druckspannung und im äußeren eine Zugspannung hervorgerufen und die Paßflächen werden aneinandergepreßt, und zwar genügend stark, um auch während des Betriebes nicht locker zu werden.An important further development of the basic idea known per se, to design the body of the injector from two nested cylinders, consists in that the inner cylinder 2 protrudes from the outer cylinder by a length H. The wall of the outer cylinder is thinner than that of the inner cylinder. if this atomizer is now attached in the usual way to the rim20 in the socket, so the inner cylinder is pushed into the outer one until the upper end faces of the two cylinders come into one plane. As a result, the inner cylinder 2 a compressive stress and in the outside a tensile stress caused and the mating surfaces are pressed against each other, and sufficiently strong to also during operation not to loosen up.

Es ist besonders wichtig, daß die Entfernung H genügend klein ist, um zu erreichen, daß in den Bestandteilen auch im Betrieb nur elastische Formänderungen auftreten. Bei mittelgroßen Zerstäubern ist eine richtige Größe für die Entfernung H erfahrungsgemäß etwa 0,04 mm.It is particularly important that the distance H is sufficiently small in order to ensure that only elastic changes in shape in the components, even during operation appear. Medium sized atomizers are a correct size for removal Experience shows that H is about 0.04 mm.

Die Größe des herausragenden Teils H soll genügend sein, um ein einwandfreies Aufsitzen der zur Längsachse senkrechten Flächen zu erzielen, ohne jedoch Spannungen hervorzurufen, die der Streckgrenze nahekommen.The size of the protruding part H should be sufficient for a flawless To achieve seating of the surfaces perpendicular to the longitudinal axis, but without tension cause that come close to the yield point.

Zur Massenherstellung wird erfindungsgemäß nach dem Fertigstellen der beiden Zylinder 1 und 2 auf denBoden des letzteren, also an die Stelle der Düsenscheibe 5, eine Distanzscheibe 15 (Eichmaß) gelegt, deren Dicke E um den Wert H kleiner ist als die Dicke U der Düsenscheibe 5. Nun wird der innere Zylinder 2 eingesteckt und mit einer Schraube 16 und einer Mutter 18 festgehalten. Der Kopf der Schraube sitzt in einer zu diesem Zwecke vorgesehenen Vertiefung 17 des Zylinders 2.For mass production, according to the invention, after the two cylinders 1 and 2 have been completed, a spacer 15 (standard) is placed on the bottom of the latter, i.e. at the location of the nozzle disk 5, the thickness E of which is smaller by the value H than the thickness U of the nozzle disk 5 . Now is inserted, the inner cylinder 2 and with a screw 16 and a nut 18 being held. The head of the screw is seated in a recess 17 in the cylinder 2 provided for this purpose.

Wenn die Teile auf diese Weise zusammengestellt sind, so ist oben entweder der Zylinder 1 etwas länger als der Zylinder 2, oder umgekehrt, wenn man aber die beiden oberen Stirnflächen abschleift, um diese in eine Ebene zu bringen, sodann die Teile zerlegt, die Distanzscheibe 15 entfernt und die Teile der Düsenscheibe 5 montiert, so entsteht oben die gewünschte Entfernung H.When the parts are put together in this way, either cylinder 1 is slightly longer at the top than cylinder 2, or vice versa, but if you grind the two upper end faces to bring them into one plane, then dismantle the parts, the spacer 15 removed and the parts of the nozzle disk 5 mounted, the desired distance H is created at the top.

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse besitzt der Kolben 3 an seinem Unterteil keinen Zapfen, der in die mittlere Bohrung der Düsenscheibe 5 dringen würde wie bei den meisten bekannten Konstruktionen. Dieser auf der Scheibe 5 mit einer ebenen Fläche aufliegende Kolben kann billig und einfach hergestellt werden. Um die Zerstäubung noch besser zu gestalten, werden erfindungsgemäß an der oberen Auflagefläche der Scheibe 5 schräg verlaufende Rillen 19 (Fig. 8) angewendet, um zu ermöglichen, daß ein Teil des Kraftstoffes nach Verlassen der Rippen4 -unmittelbar in den Ringraum 9 eindringen kann, und zwar derart, daß eine Drehbewegung, also ein Drall, erzeugt wird.In the case of the injection nozzle according to the invention, the piston 3 does not have a pin on its lower part which would penetrate into the central bore of the nozzle disk 5 , as in most known constructions. This piston, which rests on the disk 5 with a flat surface, can be manufactured cheaply and easily. In order to make the atomization even better, according to the invention, inclined grooves 19 (FIG. 8) are used on the upper bearing surface of the disk 5 in order to allow some of the fuel to penetrate immediately into the annular space 9 after leaving the ribs 4, in such a way that a rotary movement, that is to say a twist, is generated.

Die Rillen 19 können anstatt in der Platte 5 auch im Unterteil des Zylinders 2 angeordnet werden.The grooves 19 can also be arranged in the lower part of the cylinder 2 instead of in the plate 5.

Die Anzahl und die Größe der Rillen 19 wird vorteilhaft derart gewählt, daß die Menge des durch den Ringraum 7 strömenden Kraftstoffs noch genügend ist, um die Scheibe 5 von unten ausreichend zu küh- len, und die durch die Rillen 19 strömende Menge genügend ist, um die ganze ausgespritzte Menge in eine Drehbewegung zu versetzen.The number and size of the grooves 19 is advantageously chosen such that the amount of fuel flowing through the annular space 7 is still sufficient to cool the disk 5 sufficiently from below, and the amount flowing through the grooves 19 is sufficient. to make the whole amount of spurted out in a rotating motion.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines, with a needle valve that opens against the direction of flow, the guide body of which is inserted into an essentially hollow-cylindrical holding body and clamped against a shoulder of the holding body with a nozzle disk in between, whereby the fuel used for injection is passed through a surrounding fuel outlet. for cooling the end face of the injection nozzle on the combustion chamber side and from there in the needle opening direction into the fuel chamber containing the needle seat, characterized in that the nozzle disc (5) has an annular shoulder on the shoulder on the inner circumference of its end face facing the combustion chamber of the holding body (1) rests and the cooling space is designed as an annular recess (7) surrounding this support surface, while the end face of the disc (5) facing away from that support face is used as a needle seat in a manner known per se ) serves, while the disk (5) rests in a known manner with an annular end face arranged near its outer circumference on the needle guide body (2).

2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that for the fuel supply the guide body (2) has on its outer circumferential surface in a manner known per se by ribs (4) limited axial grooves, which are preferably as a per se known gap filter open alternately after the inflow and after the outflow are. 3. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the axial length and the radial thickness of the holding body (1) on the one hand and the guide body (2) and the nozzle disc (5) on the other hand are dimensioned such that the in the untensioned state by a certain protrusion (H) flush out of the holding body (1) outstanding guide body after the Zusammerispannen with the holding end of the body, wherein the deformation is absorbed by the elasticity of the holding body (1) in per se known manner. 4. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that a recess (17) for receiving the head of a screw (16) which holds the parts together during grinding is provided at the end of the guide body (2) on the inflow side. 5. A method for producing an injection nozzle according to claim 3 or 4, characterized in that a spacer (15) is placed on the shoulder of the holding body (1) , the thickness of which is the thickness (U) of the nozzle disc (U) reduced by the protrusion (H). 5) corresponds, whereupon the parts are clamped together with the screw (16) and the outer end faces of the holding body (1) and guide body (2) are ground flat together. Considered publications: German Patent Nos. 669 166, 843 189; German patent application 01153Ia / 46e2 (published July 15, 1954); Patent No. 8483 of the Office for Inventions and Patents in the Soviet Occupation Zone of Germany; Austrian Patent No. 118948; Swiss Patent No. 212 705; French Patent No. 1006 552; U.S. Patent No. 2,172,383.