DE1073239B

DE1073239B - Fuel injector for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1073239B
Application number: DENDAT1073239D
Authority: DE
Inventors: Koln-Dunnwald und Max Matzen Leverkusen-Schlebusch Dr Ing Kurt Ziesche
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Publication date: 1960-01-14

Description

Brennstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen, die durch ein federbelastetes Rückschlagventil gesteuert wird, welches mit seinem Schaft durch eine dem Ventilsitz in Strömungsrichtung vorgelagerte Bohrung frei hindurchragt und dessen Schließkörper sich hinter seinem größten Durchmesser in Strömungsrichtung wieder verjüngt, wobei der sich verjüngende Fortsatz mit geringem Abstand von der Wandung des sich ebenfalls in Strömungsrichtung verjüngenden Mündungsvorraumes umschlossen ist, dessen abströmseitiger ebener Boden mit dem abgestumpften Ende des Fortsatzes als Hubbegrenzung zusammenarbeitet, und wobei der Kegelwinkel des Fortsatzes am Ventilschließkörper größer ist als der Kegelwinkel des hinter dem Schließkörper befindlichen Mündungsvorraumes und die Kegelspitze des Fortsatzes des bis zum Anschlag geöffneten Ventilschließkörpers gegenüber der Kegelspitze dieses Raumes derart axial versetzt ist, daß die Größe des kreisringförmigen Strömungsquerschnittes von dem Ventilsitz bis # zu der Einmündung der Einspritzbohrung(en) sich möglichst wenig verändert, nach PatentanmeldungK308251a/46c2.Fuel injector for internal combustion engines The invention relates to a fuel injector for internal combustion engines driven by a spring-loaded Check valve is controlled, which with its shaft through a valve seat upstream bore protrudes freely in the direction of flow and its closing body tapers again behind its largest diameter in the direction of flow, whereby the tapering extension with a small distance from the wall of the itself as well Mouth antechamber which tapers in the direction of flow is enclosed, its downstream side level ground cooperates with the truncated end of the extension as a stroke limiter, and wherein the cone angle of the extension on the valve closing body is greater than that The cone angle of the mouth vestibule located behind the closing body and the Cone tip of the extension of the valve closing body, which is open as far as it will go relative to the cone tip of this space is axially offset in such a way that the size of the circular flow cross-section from the valve seat to # to the confluence the injection bore (s) changes as little as possible, according to patent application K308251a / 46c2.

Die Erfindung bezweckt, die Brennstoffeinspritzdüse weiter zu verbessern. Dies wird dadurch erreicht, daß der Ringspalt vom Ventilschaft bis zum Spritzquerschnitt in seinem Querschnittsverlauf so bemessen ist, daß der Brennstoff bei voll geöffnetem Ventil in seiner Strömungsgeschwindigkeit - möglichst gleichförmig beschleunigt wird. Durch die Erfindung werden die Strömungsverluste des Brennstoffes vom Ventilsitz zum Spritzquerschnitt auf ein Minimum verringert.The invention aims to further improve the fuel injector. This is achieved in that the annular gap is dimensioned from the valve stem to the spray cross-section in its cross-sectional profile so that the fuel fully open valve in its flow velocity - is accelerated as uniformly as possible. The invention reduces the flow losses of the fuel from the valve seat to the spray cross-section to a minimum.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll der Querschnitt des Ringspaltes am Übergang in die Spritzöffnung bzw. die Spritzöffnungen etwa dem dreifachen Querschnitt der Querschnittssumme der Spritzöffnungen entsprechen. Auf diese Weise wird aus der Endgeschwindigkeit des Brennstoffes kurz vor den Spritzöffnungen heraus durch Drosselung eine hohe Einspritzgeschwindigkeit erzeugt, die für eine gute Zerstäubung des Brennstoffes gewünscht wird.According to a further embodiment of the invention, the cross section should of the annular gap at the transition into the injection opening or the injection openings approximately the three times the cross-section correspond to the sum of the cross-sections of the injection openings. on this is the result of the final speed of the fuel shortly before the injection openings generated a high injection speed by throttling, which for a good atomization of the fuel is desired.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise an einem Rückschlagventil, welches pendelnd aufgehängt ist, also mit seinem Schaft ohne Führung durch eine den Ventilsitz in Strömungsrichtung des Brennstoffes vorgelagerte Bohrung hindurchragt, dargestellt. Es soll hier erwähnt werden, daß die Erfindung jedoch nicht auf pendelnd aufgehängte Brennstoffeinspritzventile der hier in Rede stehenden Art beschränkt ist. Die Erfindung gilt auch für Brennstoffeinspritzrückschlagventile, die an ihrem Schaft eine Führung in Richtung ihrer Längsmittelachse aufweisen. Bei solchen Ventilen ist die Erfindung in der gleichen Weise und mit allen ihren Vorteilen anwendbar.In the drawing, an embodiment of the invention is for example on a non-return valve, which is suspended in a pendulum fashion, i.e. with its shaft without guidance through a valve seat upstream in the direction of flow of the fuel Hole protrudes, shown. It should be mentioned here that the invention however, not to the pendulum suspended fuel injectors in question here standing type is restricted. The invention also applies to fuel injection check valves, which have a guide on their shaft in the direction of their longitudinal center axis. at such valves is the invention in the same way and with all its advantages applicable.

Abb. 1 zeigt, soweit es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist, einen senkrechten Längsschnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil in geschlossenem Zustand; Abb. 2 zeigt dasselbe Brennstoffeinspritzventil im geöffneten Zustand; Abb. 3 zeigt ein Diagramm über die Ausbildung der Strömungsquerschnitte, die der Brennstoff bei seinem Weg durch das Brennstoffeinspritzventil vom Schaft des Ventils aus bis zum Austritt aus dem Brennstoffeinspritzventil durchströmt.FIG. 1 shows, as far as it is necessary to explain the invention, a vertical longitudinal section through a fuel injector in the closed state; Fig. 2 shows the same fuel injector in the open state; Fig. 3 shows a diagram of the formation of the flow cross-sections through which the fuel flows on its way through the fuel injector from the stem of the valve to the exit from the fuel injector.

Abb. 4 zeigt ein Diagramm. über die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes auf dem gleichen Wege.Fig. 4 shows a diagram. via the flow rate of the fuel the same way.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Brennstoffeinspritzventil ist das Gehäuse mit 1 bezeichnet. Das Gehäuse 1 ist der Einfachheit halber schematisch einstückig dargestellt. In Wirklichkeit ist dasselbe an geeigneten Stellen für den Einbau des Rückschlagventils, dessen Feder und dessen Federteller geteilt. Das Rückschlagventil besteht aus einem Schaft 2, einem Schließkörper 3, einem an dem Schließkörper 3 in Strömungsrichtung desBrennstoffes anschließenden Kegel 4 und einer am anderen Ende des Schaftes vorgesehenen Verdickung 5, gegen die sich der Federteller 6 anlegt. 7 ist die Ventilfeder, die sich einerseits gegen den Ventilteller 6 und andererseits gegen einen Absatz 8 im Ventilgehäuse 1 abstützt. Das Rückschlagventil hat an seinem Schaft 2 keine Führung in Richtung seiner Längsmittelachse, sondern es ist durch eine dem Ventilsitz in Strömungsrichtung des Brennstoffes vorgelagerte Bohrung 9 mit Spiel hindurchgeführt, so daß also zwischen dem Schaft 2 und der Bohrung 9 ein Ringspalt 10 für den Durchtritt des Brennstoffes vorhanden ist. Der Schließkörper 3 des Rückschlagventils ist gegenüber der kegeligen Sitzfläche 11 des Ventilgehäuses 1 mit einem kugeligen Sitz 14 versehen. Da der Schaft 2 des Rückschlagventils auch mit Spiel durch den Federteller 6 hindurchgeführt und in diesem mit seiner Verdickung 5 beweglich aufgehängt ist, kann sich das Rückschlagventil frei pendelnd einstellen.In the case of the fuel injector shown in the drawing, the housing is denoted by 1. The housing 1 is shown schematically in one piece for the sake of simplicity. In reality, the same is divided at suitable points for the installation of the check valve, its spring and its spring plate. The check valve consists of a shaft 2, a closing body 3, a cone 4 adjoining the closing body 3 in the direction of flow of the fuel and a thickening 5 provided at the other end of the shaft against which the spring plate 6 rests. 7 is the valve spring, which is supported on the one hand against the valve disk 6 and on the other hand against a shoulder 8 in the valve housing 1 . The check valve has no guide on its shaft 2 in the direction of its longitudinal center axis, but it is passed through a hole 9 upstream of the valve seat in the flow direction of the fuel with play, so that an annular gap 10 between the shaft 2 and the hole 9 for the passage of the Fuel is available. The closing body 3 of the check valve is provided with a spherical seat 14 opposite the conical seat surface 11 of the valve housing 1. Since the shaft 2 of the check valve is also passed through the spring plate 6 with play and is suspended movably in this with its thickening 5 , the check valve can adjust freely to oscillate.

Der an den Schließkörper 3 des Rückschlagventils anschließende Kegel 4 ist vom Ventilgehäuse 1 mit Abstand umgeben, so daß zwischen diesem Kegel 4 und dem Ventilgehäuse 1 ein nach der Spritzöffnung zu in seinem mittleren Durchmesser kleiner werdender Ringspalt 12 gebildet wird. Als Spritzöffnung sind mehrere nach außen gerichtete Düsenbohrungen 13 vorgesehen.The cone 4 adjoining the closing body 3 of the check valve is surrounded by the valve housing 1 at a distance, so that an annular gap 12 is formed between this cone 4 and the valve housing 1, the mean diameter of which becomes smaller after the injection opening. A plurality of outwardly directed nozzle bores 13 are provided as the spray opening.

In der Abb. 2 ist das Brennstoffeinspritzventil in geöffnetem Zustand dargestellt. Auf diese Weise sind die Durchtrittsquerschnitte für den Brennstoff in dem Ringspalt vom Ventilschaft aus bis zu den Spritzöffnungen 13 zu erkennen. Diese Durchtrittsquerschnitte für den Ringspalt sind nunmehr so gewählt, daß bei,vollgeöffnetem Ventil der Brennstoff vom Ventilschaft 2 aus nicht verzögert, sondern beschleunigt wird. In Abb. 3 sind in waagerechter Richtung Über der Linie a-b die hierfür gewählten Werte F für die Querschnitte aufgetragen. Die sich dadurch ergebenden Strömungsgeschwindigkeiten entsprechendenWerten V, die in Abb. 4 in waagerechter Richtung Über der Linie c-d aufgetragen sind. Aus dem Diagramm aus Abb. 4 ist zu erkennen, daß im Bereich des Schaftes 2 der Brennstoff eine gleichbleibende Geschwindigkeit von bestimmter Größe hat; aus dieser Geschwindigkeit heraus wird der Brennstoff bis zum Beginn der Spritzöffnungen 13 gleichförmig beschleunigt, um dann beim Eintritt in die Spritzöffnungen 13 durch deren Drosselwirkung eine hohe Zerstäubungsgeschwindigkeit anzunehmen, mit der der Brennstoff in den Brennratim der Brennkraftmasdhine eingespritzt wird.In Fig. 2, the fuel injector is shown in the open state. In this way, the passage cross-sections for the fuel in the annular gap from the valve stem to the injection openings 13 can be seen. These passage cross-sections for the annular gap are now selected so that, when the valve is fully open, the fuel from the valve stem 2 is not delayed, but accelerated. In Fig. 3 , the values F selected for the cross-sections are plotted in the horizontal direction above the line from. The resulting flow velocities correspond to values V, which are plotted in Fig. 4 in the horizontal direction above the line cd. From the diagram in Fig. 4 it can be seen that in the area of the shaft 2 the fuel has a constant speed of a certain size; From this speed, the fuel is accelerated uniformly up to the beginning of the injection openings 13 , in order to then assume a high atomization speed when entering the injection openings 13 due to their throttling effect, with which the fuel is injected into the combustion rate in the internal combustion engine.

Durch den in der Abb. 4 dargestellten Verlauf der Strömungsgeschwindigkeit ergeben sich günstige Verhältnisse für die Strömung des Brennstoffes. Ein wichtiger Vorteil entsteht dadurch, daß durch die Vergrößerung des sehr kleinen Inhalts des Ringraumes 12 bei der Schließbewegung des Rückschlagventils eine so starke Druckentlastung eintritt, daß der im Ringraum 12 befindliche Brennstoff nicht mehr dazu neigt, nachzutropfen.By the course of the flow velocity shown in Fig. 4 there are favorable conditions for the flow of the fuel. An important The advantage arises from the fact that by enlarging the very small content of the Annular space 12 such a strong pressure relief during the closing movement of the check valve occurs that the fuel located in the annular space 12 no longer tends to drip.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines, which is controlled by a spring-loaded check valve, which protrudes with its shaft freely through a hole in front of the valve seat in the direction of flow and whose closing body tapers again behind its largest diameter in the direction of flow, the tapering extension with little Distance from the wall of the mouth vestibule, which also tapers in the direction of flow, is enclosed, the downstream flat bottom of which cooperates with the truncated end of the extension as a stroke limitation, and the cone angle of the extension ain valve closing body is greater than the cone angle of the mouth vestibule located behind the closing body and di # The cone tip of the extension of the valve-closing body, which is open to the stop, is axially offset from the cone tip of this space in such a way that the size of the annular flow cross-section of the ven tilsitz up to the opening of the injection hole (s) little to possible changes, according PatentanmeldungK308251a / 46C2, characterized in that the annular gap is dimensioned from the valve stem to the spray cross-section in its cross-sectional profile so 'that the fuel with a fully open valve in its flow velocity as uniformly as possible is accelerated.

2. Nozzle according to claim 1, characterized in that the cross section of the annular gap at the transition into the spray opening or the spray openings corresponds approximately to three times the cross section of the cross section sum of the spray openings. Documents considered: German Patent No. 829 683; French Patent Specification No. 1,120,933. U.S. Patent No. 2,410,946.