DE1212352B

DE1212352B - Fuel injection valve with fuel-controlled valve needle

Info

Publication number: DE1212352B
Application number: DEO7249A
Authority: DE
Inventors: Albert Nack; Walter Eckstein
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 1960-02-20
Filing date: 1960-02-20
Publication date: 1966-03-10

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.Fuel injector with fuel-controlled valve needle Die The invention relates to fuel injection valves for internal combustion engines controlled by the fuel, opening against its direction of flow Valve needle. In the case of the known injection valves of this type, little has hitherto been found made sure that in the inlet from the fuel line to the one in front of the needle seat located annulus no tear-off edges of the flow should arise. as well one has also with the outflow from the valve seat to the spray hole bores of the nozzle, through which the fuel is fed into the combustion chamber, little consideration taken on the avoidance of tear-off edges or vortex formation there. In the seat area of the valve needle, angle shapes were preferably chosen that run more or less flat on the opposite surface of the needle seat. One went there from the view that the seat surface or the seat line in diameter because of their influence on the opening pressure of the nozzle in the course of the operating time and the deformations in the seat caused by this should not change or should change as little as possible. This requirement can, apart from a certain approximation in the case of their cylindrical Needle design above the seat with elastic materials not realized will. There are elastic changes in shape that occur depending on the height of the Stress on the materials used to permanent shape changes in the area lead of the seat, so that there the occurrence of tear-off edges in the flow is possible is.

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.In the known injection valves, the fuel also flows from the seat surface of the needle valve after the combustion chamber in the form of a cone, in such a way that that the flow threads coming from the valve seat in or near the tip of the Flow cone, depending on its angle, collide at larger or smaller angles and there generate eddies which interfere with the outflow in the direction of the combustion chamber and increase the flow resistance.

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.The invention accordingly relates to a fuel injection valve for internal combustion engines with fuel controlled, against the direction of flow of the fuel-opening valve needle, the part of the needle that is the seat part contains and the corresponding opposite wall of the housing, which the fuel flow lead from the injection valve antechamber to the nozzle antechamber, in a known manner Taper in accordance with deviating surface lines.

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.The object of the invention is to prevent the occurrence of tear-off edges and the to prevent associated inconveniences by the fact that the needle seat is designed in this way is so that the stress in the materials in the area of the needle seat is distributed is that no steep voltage increases occur, so that even with lasting Changes in shape no trip hazards for currents arise. A vortex formation by collision of the flow threads in front of the outflow opening to the combustion chamber can also be avoided.

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.These objects are achieved according to the invention in that the whole, over the guide part protruding part of the needle including a fuel flow from the seat section in the longitudinal direction into the nozzle antechamber conducting approach as well the corresponding opposing walls of the injector antechamber and the Nozzle antechamber form two bodies of revolution, the generatrix of which consists of curvatures consist of continuously merging lines.

. 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.. It is already known in a fuel injection valve whose Valve - in contrast to the subject of the invention - in the direction of flow of the fuel opens, on the valve body the fuel flow in the longitudinal direction into the nozzle antechamber guiding approach and these as well as the corresponding opposite To design the walls of the nozzle antechamber each as a body of revolution, their generators consist of lines that continuously merge with one another with curvatures. The fuel flow however, enters this area from the guide hole for the valve body and is thereby created by two co-operating sharp edges on the valve body or disturbed at the guide hole. An eddy-free flow of the fuel cannot come about with this facility. The cooperating In the subject matter of the invention, surfaces in the nozzle needle and nozzle seat are designed in such a way that that a completely eddy-free passage of the flowing medium is possible. The den Opposite nozzle openings. The attachment of the needle is expediently the shape of a truncated cone or curved - `mantle lines that extend into the blunted .. or rounded end, run out =, with the inclination of the surface lines is steeper than that of the surface lines on the needle seat :. Zür "'further improvement the flow can open the nozzle prechamber with one opposite the needle end Strämungsansatz are equipped, the central between the junctions of the injection openings protrudes inward from the bottom of the nozzle antechamber and `` vozteilhäft '' through a; -groove-shaped = Recess from the injection openings. , .is separated, to which he is the threads of electricity feeds. It should be noted that the needle cone and the counter cone with their blunt tips have a sufficient distance from one another so that they when Not being able to knock in the seat surface.

Der. Einlauf der Einspritzöffnungen wird zweckp3äßig_ strömungsgünstig gerundet.Of the. The inlet of the injection openings is expediently favorable in terms of flow rounded.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend an Hand praktischer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung iri viel- verschiedenen Formen wiedergegeben sind, noch etwas näher erläutert.The essence of the invention is shown below on the basis of practical embodiments, which are reproduced in many different forms in the drawing, something else explained in more detail.

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.In. In all the exemplary embodiments, the valve body is denoted by 1, -with 2 the valve needle; 3 is the needle seat in the guide; 4 the tip of the valve needle; 5 are the injection openings after the combustion chamber. The fuel is known in Way -under pressure through a channel 6 in the valve body in the front of the needle seat located annular injection valve prechamber 7 is introduced -and lifts the needle so that it flows between the needle seat and the needle tip to the nozzle antechamber -8 and can exit through the injection openings 5.

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.In the embodiment according to FIG. 1 forms the one on the needle seat lying part of the needle tip 4 a body of revolution, the generating line 9 of carried out at the top with a continuous but opposite curvature up to the needle end 10 is.-A similar design is shown in FIG. 2, with the needle curvature 12 from the seat from straight lines 13 bounding directly into a truncated cone. the Junctions 19 of the injection openings 5 are rounded here in the manner of Laval nozzles, whereby a particularly streamlined inlet is achieved.

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.F i g. 3 shows the lower part of an injection valve of a similar type, in which the nozzle prechamber 14 has a flow guide attachment opposite the needle end 17 15 has, which between the junctions of the injection openings 5 centrally from The bottom of the nozzle antechamber rises up and through a groove-shaped recess 16 of the injection ports is separated.

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.In the F i g. 4 and 5, an embodiment example is shown in axial partial section and a cross section along the line AB, in which the transition edges 20 of the mouths of the inlet bores 6 into the injection valve antechamber 7 are broken, whereby a. further improvement of the "Eiriseömüng" is achieved.

Claims

Claims: - 1.. Fuel injection valve ._for. Internal combustion machines with fuel-controlled, against the direction of flow of the fuel opening valve needle, whereby the part of the needle that contains the seat area and the corresponding opposite wall of the housing, which the fuel flow from the injection valve chamber lead to the nozzle antechamber, taper according to deviating surface lines, ° d a-d-u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the whole, about the guide part protruding part of the needle (2) including the fuel flow from the Seat part in the longitudinal direction in the nozzle antechamber (8) conductive approach (10) as well the corresponding opposite walls of the injection valve antechamber (7) and the nozzle antechamber form two bodies of revolution, the generatrix of which consists of curvatures consistently merging lines. z. Fuel injector according to Claim 1; characterized in that the projection (10) has the shape of a truncated Cone (13) or the curved surface lines run out to the truncated end. ' 3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that- the end of the approach (17) is rounded (Fig. 3). . 4. Fuel injector according to addresses 1 to 3, characterized in that the nozzle antechamber (14) has a flow guide extension (15) opposite the needle end (17), which between the junctions of the injection openings centrally from the bottom of the nozzle antechamber rises up and through a groove-shaped recess (16). from the injection ports (5) is separated. 5. Fuel injection valve according to claims 1 to 4, thereby characterized in that the inlet bores opening into the injection valve antechamber (7) (6) for the fuel with its outer surface line steadily in the surface line of the Pass over the body of revolution of the prechamber (7). -6. Fuel injector according to claims 1 to 5, characterized in that the transition edges (20) 'the Openings of the inlet bores (6) in the antechamber (7) are broken (Fig. 4, 5). Publications considered: German Patent Specifications Nos. 489 509, 579 211, 932 209; U.S. Patent Nos. 2,243,995, 2,338,584; Journal »Research in the field of engineering ”, 1932, No. 5, p. 231. Considered older patents: German Patent No. 1102 482.