DE1212352B - Brennstoff-Einspritzventil mit brennstoff-gesteuerter Ventilnadel - Google Patents

Description

• Brennstoff-Einspritzventil mit brennstoffgesteuerter Ventilnadel Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoff-Einspritzventile für Brennkraftmaschinen mit durch den Brennstoff gesteuerter, sich gegen dessen Strömungsrichtung öffnender Ventilnadel. Bei den bekannten Einspritzventilen dieser Bauart hat man bisher wenig darauf geachtet, daß in dem Zulauf von der Brennstoffleitung zu dem vor dem Nadelsitz befindlichen Ringraum keine Abreißkanten der Strömung entstehen sollten. Ebenso hat man auch bei dem Abfluß vom Ventilsitz zu den Spritzlochbohrungen der Düse, durch welche der Brennstoff in den Verbrennungsraum geführt wird, wenig Rücksicht auf die Vermeidung dort entstehender Abreißkanten oder Wirbelbildungen genommen. In der Sitzpartie der Ventilnadel wurden vorzugsweise Winkelformen gewählt, die mehr oder weniger flach auf der Gegenfläche des Nadelsitzes anlaufen. Man ging dabei von der Auffassung aus, daß die Sitzfläche oder die Sitzlinie im Durchmesser wegen ihres Einflusses auf den Öffnungsdruck der Düse im Laufe der Betriebszeit und der dadurch bedingten Deformationen im Sitz sich nicht oder möglichst wenig ändern sollten. Diese Forderung kann aber, abgesehen von einer gewissen Annnäherung bei deren zylindrischer Nadelgestaltung oberhalb des Sitzes mit elastischen Werkstoffen nicht verwirklicht werden. Es treten hierbei elastische Formänderungen auf, die je nach der Höhe der Beanspruchung der verwendeten Materialien zu bleibenden Formänderungen im Bereiche des Sitzes führen, so daß dort das Auftreten von Abreißkanten in der Strömung möglich ist.
• Bei den bekannten Einspritzventilen strömt ferner der Brennstoff von der Sitzfläche des Nadelventils nach dem Brennraum in Form eines Kegels ab, derart, daß die Strömungsfäden, die von dem Ventilsitz kommen, in oder nahe der Spitze des Strömungskegels je nach dessen Winkel unter größeren oder kleineren Winkeln aufeinanderprallen und dort Wirbel erzeugen, die das Abströmen in Richtung nach dem Brennraum stören und den Strömungswiderstand erhöhen.
• Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Kraftstoff-Einspritzventil für Brennkraftmaschinen mit vom Brennstoff gesteuerter, gegen die Strömungsrichtung des Brennstoffes öffnender Ventilnadel, wobei der Teil der Nadel, der die Sitzpartie enthält und die entsprechende Gegenwand des Gehäuses, welche den Brennstoffstrom aus der Einspritzventilvorkammer zur Düsenvorkammer leiten, sich in an sich bekannter Weise nach voneinander abweichenden Mantellinien verjüngen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, dem Auftreten von Abreißkanten und den damit verbundenen Unzuträglichkeiten dadurch vorzubeugen, daß der Nadelsitz so ausgebildet wird, daß die Spannung in den Materialien im Bereich des Nadelsitzes so verteilt wird, daß keine steilen Spannungsanstiege auftreten, so daß auch bei bleibenden Formänderungen keine Stolperschwellen für Strömungen entstehen. Eine Wirbelbildung durch Zusammenprallen der Strömungsfäden vor der Ausströmöffnung zum Brennraum soll ferner vermieden werden.
• Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der ganze, über den Führungsteil herausragende Teil der Nadel einschließlich eines den Brennstoffstrom aus der Sitzpartie in Längsrichtung in die Düsenvorkammer leitenden Ansatzes sowie die entsprechenden gegenüberliegenden Wände der Einspritzventilvorkammer und der Düsenvorkammer zwei Umdrehungskörper bilden, deren Erzeugende aus mit Krümmungen stetig ineinander übergehenden Linien bestehen.
• . Es ist bereits bekannt, bei einem Kraftstoff-Einspritzventil, dessen Ventil - im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand - in Strömungsrichtung des Brennstoffes öffnet, am Ventilkörper einen den Brennstoffstrom in Längsrichtung in die Düsenvorkammer leitenden Ansatz anzuordnen und diesen sowie die entsprechenden gegenüberliegenden Wände der Düsenvorkammer jeweils als Umdrehungskörper auszubilden, deren Erzeugende aus mit Krümmungen stetig ineinander übergehenden Linien bestehen. Der Brennstoffstrom tritt in diesen Bereich jedoch aus der Führungsbohrung für den Ventilkörper über und wird dabei durch zwei miteinander zusammenwirkende scharfe Kanten am Ventilkörper bzw. an der Führungsbohrung gestört. Ein wirbelfreier Durchfluß des Kraftstoffes kann bei dieser Einrichtung dadurch nicht zustandekommen. Die zusammenwirkenden Flächen in Düsennadel und Düsensitz sind beim Erfindungsgegenstand so gestaltet, daß ein völlig wirbelfreier Durchgang des strömenden Mittels möglich ist. Der den Düsenöffnungen gegenüberliegende .Ansatz der Nadel erhält hierbei zweckmäßig--' die Gestalt eines abgestumpften Kegels öder gekrümmte -`Mantellinien, die bis in das abgestumpfte..oder abgerundete Ende,aus= laufen, wobei die Neigung der Mantellinien steiler ist als jene der Mantellinien am Nadelsitz:. Zür"'weiteren Verbesserung der Strömung kann die Düsenvorkammer mit einem, dem Nadelende gegenüberliegenden Strämungsansatz ausgestattet werden, der zwischen- den Einmündungen der Einspritzöffnungenzentral vom Boden der Düsenvorkammer nach innen ragt und''vozteilhäft -durch eine;-rillentörmige =Vertiefung von den Einspritzöffnungen. ,.getrennt ist, denen er die Stromfäden zuleitet. Dabei ist zu beachten, -daß der Nadelkegel und der Gegenkegel mit ihren abgestumpften Spitzen genügend großen Abstand voneinander haben, damit sie beim Einschlagen der Sitzfläche nicht aufeinänderschlagen können.
• Der. Einlauf der Einspritzöffnungen wird zweckp3äßig_ strömungsgünstig gerundet.
• Das Wesen der Erfindung ist nachstehend an Hand praktischer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung iri viel- verschiedenen Formen wiedergegeben sind, noch etwas näher erläutert.
• In. allen Ausführungsbeispielen ist mit 1 der Ventilkörper bezeichnet, -mit 2 die Ventilnadel; 3 ist der Nadelsitz in der Führung; 4 die Spitze der Ventilnadel; 5 sind die Einspritzöffnungen nach dem Brennraum. Der Brennstoff wird in bekannter Weise -unter Druck durch einen Kanal 6 im Ventilkörper in die vor dem Nadelsitz befindliche ringförmige Einspritzventilvorkammer 7 eingeführt -und hebt die Nadel an, so daß er zwischen Nadelsitz und Nadelspitze nach .der Düsenvorkammer -8 strömen und durch die Einspritzöffnungen 5 austreten kann.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bildet der an dem Nadelsitz liegende Teil der Nadelspitze 4 einen Umdrehungskörper, dessen Erzeugende 9 von oben in- fortlaufender, aber entgegengesetzter Krümmung bis zum Nadelende 10 durchgeführt ist.-Eine ähnliche Gestaltung zeigt F i g. 2, bei der die Nadelkrümmung 12 vom Sitz aus unmittelbar in einen Kegelstumpf begrenzende gerade Linien 13 übergeht. Die Einmündungen 19 der Einspritzöffnungen 5 sind hier nach Art von Lavaldüsen gerundet, wodurch ein besonders strömungsgünstiger Einlauf erzielt wird.
• F i g. 3 zeigt den unteren Teil eines Einspritzventils ähnlicher Art, bei welchem die Düsenvorkammer 14 einen, dem Nadelende 17 gegenüberliegenden Strömungsleitansatz 15 aufweist, der zwischen den Einmündungen der Einspritzöffnungen 5 zentral vom Boden der Düsenvorkammer aufragt und durch eine rillenförmige Vertiefung 16 von den Einspritzöffnungen getrennt ist.
• In den F i g. 4 und 5 ist in axialem Teilschnitt und einem Querschnitt nach der Linie A-B ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die übergangskanten 20 der Mündungen der Zulaufbohrungen 6 in die Einspritzventilvorkammer 7 gebrochen sind, wodurch eine. weitere VeiUesserung der, Eiriseömüng -erzielt wird.

Claims (1)

1. Patentansprüche: - 1. . Brennstoff--Eihspritzventil ._für. Brennkraft maschinen mit brennstoffgesteuerter, gegen die Strömungsrichtung des Brennstoffes öffnender Ventilnadel, wobei der Teil der Nadel, der die Sitzpartie enthält und die entsprechende Gegenwand des Gehäuses, welche den Brennstoffstrom aus der Einspritzventilkammer zur Düsenvorkammer leiten, sich nach voneinander abweichenden Mantellinien verjüngen, °d a-d-u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der ganze, über den Führungsteil herausragende Teil der Nadel (2) einschließlich eines den Brennstoffstrom aus der Sitzpartie in Längsrichtung in die-Düsenvorkammer (8) leitenden Ansatzes (10) sowie die entsprechenden gegenüberliegenden Wände der Einspritzventilvorkammer (7) und der Düsenvorkammer zwei Umdrehungskörper bilden, deren Erzeugende aus mit Krümmungen stetig ineinander -übergehenden Linien bestehen. z. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (10) die Gestalt eines abgestumpften Kegels (13) hat oder die gekrümmten Mantellinien bis in das abgestumpfte Ende auslaufen.' 3. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch- gekennzeichnet, daß- das Ende des Ansatzes (17) abgerundet ist (F i g. 3). . 4. Brennstoff-Einspritzventil nach den An= sprächen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, däß die Düsenvorkammer (14) einen dem Nadelende (17) gegenüberliegenden Strömungsleitansatz (15) aufweist, der zwischen den Einmündungen der Einspritzöffnungen zentral vom Boden der Düsenvorkammer aufragt und durch eine rillenförmige Vertiefung (16). von den Einspritzöffnungen (5) getrennt ist. 5. Brennstoff-Einspritzventil nach den Ansprächen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Einspritzventilvorkammer (7) mündenden Zulaufbohrungen (6) für den Brennstoff mit ihrer äußeren Mantellinie stetig in die Mantellinie des Umdrehungskörpers der Vorkammer (7) übergehen. -6. Brennstoff-Einspritzventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die übergangskanten (20) 'der Mündungen der Zulaufbohrungen (6) in die Vorkammer (7) gebrocheri sind (F i g. 4, 5). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 489 509, 579 211, 932 209; USA.-Patentschriften Nr. 2 243 995, 2 338 584; Zeitschrift »Forschung auf dem Gebiet des Ingenieurwesens«, 1932, Heft 5, S. 231. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1102 482.