DE1601414C3

DE1601414C3 - Fuel injector for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1601414C3
Application number: DE1601414A
Authority: DE
Inventors: Inc. 06095 Windsor Conn. Stanadyne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-01-13
Filing date: 1968-01-12
Publication date: 1981-09-17
Also published as: ES349200A1; US3876152A; FR1552396A; GB1217727A; JPS5021605B1; DE1601414A1; SE337508B; DE1601414B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a fuel injection nozzle for internal combustion engines according to the preamble of Claim.

Bei derartigen Kraftstoffeinspritzdüsen (DE-AS 12 30 612) erfolgt ein weitgehend ungehinderter Druckabbau am Ende der Einspritzung bis in die den Sitz der Ventilnadel aufnehmende Druckkammer hinein. Durch die Pumpwirkung der Nadel, die diese infolge der Kraftstoffvolumenverdrängung beim Schließvorgang der Ventilnadel in Richtung auf den Ventilsitz hin verursacht, wird zwar eine gewisse Drucksteigerung hervorgerufen. Diese Drucksteigerung in der sich einspritzseitig an die Längsbohrung anschließenden Druckkammer ist jedoch gering, da der hierbei verdrängte Kraftstoff nur ungenügend behindert über den Ringspalt entweichen kann. Bei der bekannten Konstruktion ist deshalb nicht zu verhindern, daß aufgrund des nur ungenügend hohen Restdrucks in der Druckkammer ein Teil der Verbrennungsprodukte des Kraftstoffs in die Düse getrieben wird und dadurch eine Verkokung der Einspritzdüse bewirkt.In such fuel injection nozzles (DE-AS 12 30 612) there is a largely unhindered pressure reduction at the end of the injection into the pressure chamber that accommodates the seat of the valve needle. By the pumping action of the needle, which is caused by the displacement of the fuel volume during the closing process caused by the valve needle in the direction of the valve seat, a certain increase in pressure is indeed evoked. This increase in pressure in the one adjoining the longitudinal bore on the injection side The pressure chamber is small, however, since the fuel displaced in this way is only insufficiently obstructed the annular gap can escape. In the known construction is therefore not to be prevented that part of the combustion products of the due to the insufficiently high residual pressure in the pressure chamber Fuel is driven into the nozzle and thereby causes coking of the injection nozzle.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei der bekannten Kraftstoffeinspritzdüse diesen Nachteil zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of the known fuel injection nozzle Avoid disadvantage.

Diese Aufgabe wird in vorteilhafter Weise gemäß den im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved in an advantageous manner in accordance with what is indicated in the characterizing part of the patent claim Features solved.

Da die Kraftstoffeinspritzdüse den Kraftstoff entsprechend der Förderbewegung der Kraftstoffpumpe pulsierend abgibt, fällt der Druck in der Kraftstoffzuführleitung aufgrund des plötzlich durch die nicht eingeschnürte Leitung zur Pumpe stattfindenden Rückflusses ab. Da jedoch nach diesem Druckabfall in der Kraftstoffzuführleitung der in der Druckkammer am einspritzseitigen Ende der Längsbohrung befindliche Kraftstoff durch den zwischen der Ventilnadel und der Längsbohrung vorhandenen Ringspalt strömen muß, wird dieser Rückfluß aufgrund der gewählten geringen Spaltweite stark gehemmt. Somit wird aufgrund eines verbleibenden erhöhten Drucks in der Druckkammer ein Rückschlagen des Verbrennungsdrucks aus dem zugehörigen Motorzylinder in das sich schließende Ventil so stark abgeschwächt, daß eine Verkokung der Einspritzdüse weitgehend vermieden wird.Because the fuel injector delivers fuel according to the delivery movement of the fuel pump emits pulsating, the pressure in the fuel supply line drops suddenly due to the failure constricted line to the pump taking place backflow. However, since after this pressure drop in of the fuel supply line that is located in the pressure chamber at the end of the longitudinal bore on the injection side Fuel must flow through the annular gap between the valve needle and the longitudinal bore, this reflux is strongly inhibited due to the selected small gap width. Thus, due to a remaining increased pressure in the pressure chamber a flashback of the combustion pressure from the associated engine cylinder in the closing valve so much weakened that coking of the Injection nozzle is largely avoided.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher ι ο erläutert In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing ι ο explained in the drawing shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse,F i g. 1 shows a longitudinal section through a fuel injection nozzle according to the invention,

Fig.2 einen Düsenquerschnitt längs der Linie 2-2 in Fig.l,Fig. 2 is a nozzle cross-section along line 2-2 in Fig.l,

is Fig.3 einen Düsenquerschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 1 undFig. 3 is a cross section of a nozzle taken along line 3-3 in F i g. 1 and

Fig.4 einen Düsenquerschnitt längs der Linie 4-4 in Fig.l.Figure 4 is a nozzle cross-section along line 4-4 in Fig.l.

Die Kraftstoffeinspritzdüse weist einen stabförmigen Düsenkörper 10 auf, an dessen einem Ende eine Düsenspitze 12 starr befestigt ist, und über dessen ganze Länge sich eine zentrale Längsbohrung 14 erstreckt, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist. In der Längsbohrung 14 ist eine Ventilnadel 16 angeordnet, die mit einem in der mit Spritzbohrungen 12a versehenen Düsenspitze 12 befindlichen Ventilsitz 18 zusammenwirkt, um den Kraftstoffaustrag aus dem Düsenkörper 10 zu steuern. Eine Führungsbuchse 20, die in der Längsbohrung 14 des Düsenkörpers 10 an einer ventilfederseitigen Stelle fest angeordnet ist, führt die Ventilnadel 16 in einem Führungsabschnitt 16a und richtet sie so aus, daß sich die Ventilnadel in der Längsbohrung 14 unter der Wirkung des dort herrschenden Kraftstoffdrucks, der gegen die von der Feder 22 ausgeübte Kraft gerichtet ist, schnell hin- und herbewegen kann. Die Einspritzdüse ist mit einer seitlich herangeführten Kraftstoffzuführleitung 24 versehen, die mit der Längsbohrung 14 des Düsenkörpers 10 verbunden ist und von einer Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe Kraftstoff unter hohem Druck an eine Stelle in die Längsbohrung liefert, die der Führungsbuchse 20 benachbart ist. Mit 25 ist ein einstellbarer Ventilnadelhubanschlag bezeichnet.The fuel injection nozzle has a rod-shaped nozzle body 10, at one end of which a Nozzle tip 12 is rigidly attached, and over its entire length a central longitudinal bore 14 extends, such as from Fig. 1 can be seen. In the longitudinal bore 14, a valve needle 16 is arranged, which with one in the with Injection bores 12a provided nozzle tip 12 located valve seat 18 cooperates around the To control fuel discharge from the nozzle body 10. A guide bush 20, which is in the longitudinal bore 14 of the Nozzle body 10 is fixedly arranged at a point on the valve spring side, the valve needle 16 leads in one Guide section 16a and aligns it so that the valve needle in the longitudinal bore 14 under the Effect of the fuel pressure prevailing there, which is directed against the force exerted by the spring 22 can move back and forth quickly. The injection nozzle has a fuel supply line that is brought up to the side 24 provided which is connected to the longitudinal bore 14 of the nozzle body 10 and of a High pressure fuel injection pump delivers fuel under high pressure to a point in the longitudinal bore, which is adjacent to the guide bushing 20. An adjustable valve needle stroke stop is designated by 25.

Der Ventilsitz 18 ist in einer Druckkammer 14a angeordnet. Um den in der Druckkammer 14a herrschenden Druck mindestens auf derselben Höhe zu halten, wie sie dem bei dem Verbrennungsprozeß in dem zugehörigen Motorzylinder herrschenden Druck entspricht und dadurch ein Zurückblasen der Verbrennungsprodukte in die Düse zu verhindern, ist der Querschnitt des zwischen der Längsbohrung 14 und der Ventilnadel 16 vorhandenen Ringspaltes 14« so gewählt, daß er durch seine Drosselwirkung beim Rückfluß des Kraftstoffs aus der Druckkammer 14a während des Schließvorganges des Nadelventils in der Druckkammer einen Kraftstoffdruck aufrechterhält, der mindestens der Höhe des Verbrennungsdrucks im zugehörigen Motorzylinder entspricht. Dieser Ringspalt weist eine erhebliche axiale Länge auf, indem er von der Druckkammer 14a bis fast zur Kraftstoffzufuhrleitung 24 verläuft.The valve seat 18 is arranged in a pressure chamber 14a. To the in the pressure chamber 14a to keep the prevailing pressure at least at the same level as in the combustion process in corresponds to the prevailing pressure of the associated engine cylinder and thereby a blow-back of the combustion products To prevent in the nozzle, the cross section of the between the longitudinal bore 14 and the Valve needle 16 existing annular gap 14 "chosen so that it is due to its throttling effect during the return flow of the Fuel from the pressure chamber 14a during the closing process of the needle valve in the pressure chamber maintains a fuel pressure at least equal to the level of the combustion pressure in the associated Engine cylinder corresponds. This annular gap has a considerable axial length by being of the The pressure chamber 14a extends almost to the fuel supply line 24.

Ein Faktor, der zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Kraftstoffdrucks in der Druckkammer 14a mit beiträgt, ist im übrigen bereits im Zusammenhang mit der eingangs genannten bekannten Einspritzdüse angegebenen Tatsache zu sehen, daß die Ventilnadel bei ihrer Bewegung in Richtung auf den Ventilsitz hin einen immer größeren Raum in der Druckkammer 14a beansprucht. Beim Schließen des Nadelventils wird alsoA factor that contributes to maintaining the required fuel pressure in the pressure chamber 14a contributes, is moreover already in connection with the known injection nozzle mentioned at the beginning indicated fact to see that the valve needle as it moves in the direction of the valve seat takes up ever larger space in the pressure chamber 14a. When closing the needle valve is so

in der Druckkammer 14a eine zusätzliche Drucksteigerung erzeugt.an additional pressure increase is generated in the pressure chamber 14a.

Es versteht sich, daß die kritische Periode, während der der erhöhte Kraftstoffdruck in der Druckkammer 14a aufrechterhalten werden soll, extrem kurz ist, und daß die durch den Ringspalt 14' erzeugte Drosselwirkung so beschaffen ist, daß sie die Kraftstoffströmung aus der Kraftstoffzuführleitung 24 in Richtung auf den Ventilsitz 18 nicht zu stark einschnürt. Es sind einige Faktoren zu beachten, die zu einer Erhöhung des hydraulischen Drucks der Kraftstoffeinspritzpumpe führen. Zunächst arbeitet die Kraftstoffeinspritzpumpe notwendigerweise mit einem Druck, der erheblich höher liegt als irgendein Druck, der in der Druckkammer 14a oder dem zugehörigen Motorzylinder verlangt wird. Des weiteren wird im Betriebszustand der Einspritzdüse der in der Längsbohrung 14 die Ventilnadel umgebende Ringspalt mit Kraftstoff gefüllt gehalten, und bei jedem Einspritzhub tritt nur eine sehr · kleine Kraftstoffmenge in die Bohrung ein. Demzufolge hat der Ringspalt 14' auf die Strömung in Richtung von der Kraftstoffzuführleitung 24 zum Ventilsitz hin nur eine kleine Wirkung, die jedoch für die kurze Zeitspanne im letzten Stadium des Ventilnadelhubes aufrechterhalten bleibt. It goes without saying that the critical period during which the increased fuel pressure is to be maintained in the pressure chamber 14a is extremely short, and that the throttling effect generated by the annular gap 14 ' is such that the fuel flow from the fuel supply line 24 in the direction does not constrict too much on the valve seat 18. There are some factors to consider that will increase the hydraulic pressure of the fuel injection pump. First, the fuel injection pump necessarily operates at a pressure which is significantly higher than any pressure required in the pressure chamber 14a or the associated engine cylinder. Furthermore, in the operating state of the injection nozzle, the annular gap surrounding the valve needle in the longitudinal bore 14 is kept filled with fuel, and only a very small amount of fuel enters the bore with each injection stroke. As a result, the annular gap 14 'has only a small effect on the flow in the direction from the fuel supply line 24 to the valve seat, which, however, is maintained for the short period of time in the last stage of the valve needle stroke.

Die Abmessungen des Ringspaltes 14' können so variiert werden, daß praktisch jeder gewünschte Druck während der erforderlichen außerordentlich kurzen Zeitspanne in der Druckkammer 14a auftritt. Eine praxisbezogene Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. folgende Abmessungen aufweisen:The dimensions of the annular gap 14 'can be varied so that practically any desired pressure occurs in the pressure chamber 14a during the extremely short period of time required. A practical embodiment of the fuel injector can e.g. B. have the following dimensions:

Durchmesser des Führungsteils 16a der Ventilnadel 3,19 mmDiameter of the guide part 16a of the valve needle 3.19 mm

Durchmesser des Ventilnadelabschnitts 16έ> 2,03 mm Durchmesser der Längsbohrung 14 2,67 mm Durchmesser des Ventilsitzes 18 1,52 mm Ungefähre Länge des einheitlich verengten Durchtritts zwischen der Längsbohrung 14 und dem
Ventilnadelabschnitt 166(F i g. 3) 63,5 mm Federkraft 122 NDiameter of the valve needle section 16έ> 2.03 mm diameter of the longitudinal bore 14 2.67 mm diameter of the valve seat 18 1.52 mm Approximate length of the uniformly narrowed passage between the longitudinal bore 14 and the
Valve needle section 166 (Fig. 3) 63.5 mm spring force 122 N

Mit einer diese Abmessungen aufweisenden Einspritzdüse konnte versuchsmäßig belegt werden, daß keine Verbrennungsgase in die Einspritzdüse eindringen und somit eine mögliche Ablagerung von teerähnlichen, kohlenstoffhaltigen Verbrennungsprodukten der Gase innerhalb der Einspritzdüse verhindert werden kann.With an injection nozzle having these dimensions, it was possible to prove in tests that no combustion gases penetrate the injection nozzle and thus a possible deposit of tar-like, carbonaceous combustion products of the gases inside the injector can be prevented.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen For this purpose, 1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Fuel injection nozzle for internal combustion engines with a rod-shaped nozzle body and a Valve needle, which, received in a longitudinal bore formed in the nozzle body, against the Direction of flow and against the force of a spring due to the periodically acting fuel injection pressure from its pressure chamber adjoining the longitudinal bore on the injection side arranged valve seat lifts, and the connected on the spring side to a fuel supply line End of the longitudinal bore with a guide section in a guide bush in the nozzle body is guided, characterized in that the cross section of the pressure chamber (14a,} to close to the connection of the fuel supply line (24) reaching between the longitudinal bore ^ H) and Valve needle (16) existing annular gap (14 ') is chosen so that the gap through its throttling effect when the fuel flows back from the pressure chamber during the closing process of the Needle valve in the pressure chamber (14a,) maintains a fuel pressure that is at least the Corresponds to the amount of combustion pressure in the associated engine cylinder.