DE19802883A1

DE19802883A1 - Injection jet for diesel engine

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Publication number: DE19802883A1
Application number: DE1998102883
Authority: DE
Original assignee: BRAND WOLFGANG 92339 BEILNGRIES DE; KAISER THOMAS 80798 MUENCHEN DE
Current assignee: BRAND WOLFGANG 92339 BEILNGRIES DE; KAISER THOMAS 80798 MUENCHEN DE
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: DE19802883B4

Abstract

The injection jet has a jet needle (2) able to move axially in a jet body (1). The needle has a conical part acting with a conical valve seat (5) of the jet body so that the pressure cavity (3) of the injection jet can be sealed to at least one outlet aperture (11) coming out in a combustion cavity. There is also an annular channel (10) round the outlet aperture, the inner side wall (6) of which forms an angle in the region of +/- 10 deg with the conical valve seat.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einspritzdüse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention is based on an injection nozzle according to the preamble of Claim 1.

Bei der Verwendung herkömmlicher Einspritzdüsen (Einlochdüsen wie z. B. Zapfendüsen, Mehrlochdüsen), wie sie beispielsweise im Bosch, Automotive Handbook, 1. English Edition, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1976, Seite 294 of fenbart sind, wurde festgestellt, daß sich die Verbrennung nach gewisser Betriebs dauer des Motors immer mehr verschlechtert. Untersuchungen haben ergeben, daß sich um die Auslaßöffnungen der Einspritzdüsen Ablagerungen gebildet hat ten, die das Kraftstoffabstrahlbild der Düse in den Brennraum negativ beeinflus sen. Die Ablagerungen werden vom eingespritzten Kraftstoff getroffen, so daß die ser Teil des Kraftstoffes nicht verdampfen kann und von den Ablagerungen unzer stäubt in den Brennraum tropft. Dadurch wird bei der Verbrennung in erhöhten Maße Ruß erzeugt. An den Ablagerungen anhaftender Treibstoff wird bei der Ver brennung verkokt und baut damit die Ablagerungen weiter auf.When using conventional injection nozzles (single-hole nozzles such as Pin nozzles, multi-hole nozzles), such as those used in Bosch and automotive Handbook, 1st English Edition, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1976, page 294 of have been identified, it was found that the combustion after some operation engine life deteriorated more and more. Studies have shown that deposits have formed around the outlet openings of the injection nozzles that adversely affect the fuel emission pattern of the nozzle into the combustion chamber sen. The deposits are hit by the injected fuel, so that the This part of the fuel can not evaporate and from the deposits dust drips into the combustion chamber. This will increase in combustion Soot produced. Fuel adhering to the deposits is used in the Ver combustion cokes and thus further builds up the deposits.

Dieses Phänomen tritt bereits bei der Verwendung qualitativ hochwertiger Dieselöle, bei der Verwendung schlecht verdampfbarer Kraftstoffe (Schweröle, pflanzliche oder tierische Triglyceride oder deren Derivate) jedoch verstärkt auf.This phenomenon already occurs when using high quality Diesel oils, when using fuels that are difficult to evaporate (heavy oils, vegetable or animal triglycerides or their derivatives).

Es war deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Einspritzdüse so auszuge stalten, daß die Bildung solcher Ablagerungen verhindert, oder zumindest stark vermindert wird.It was therefore the object of the invention to design an injection nozzle in this way that prevent the formation of such deposits, or at least strongly is reduced.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Durch den Ringkanal wird die Fläche um die Auslaßöffnungen, an der sich Ablagerungen bilden können minimiert. Die Basis für mögliche Ablagerungen um die Auslaßöffnungen wird dadurch soweit reduziert, daß die Ablagerungen keine große Höhe mehr erreichen können, ohne vorher ab zureißen. Das bedeutet, daß die Ablagerungen nur noch ein sehr geringes Aus maß annehmen, bei der das Kraftstoffabstrahlbild praktisch nicht mehr beeinträch tigt wird.The problem is solved by an injection nozzle with the characteristic Features of the main claim. The area around the Outlet openings where deposits can form are minimized. The basis for possible deposits around the outlet openings are reduced to the extent that the deposits can no longer reach great heights without first tear. This means that the deposits are only a very small amount assume dimensions at which the fuel emission pattern practically no longer affects is done.

Um die Höhe der Ablagerungen möglichst gering zu halten, muß folglich die Basisfläche, an der sich die Ablagerungen bilden können, minimiert werden. Um ein Hineinwachsen der Ablagerungen in den Ringkanal und damit eine Erweiterung der Basisfläche durch das Einbeziehen der inneren Seitenwand das Ringkanals zu vermeiden, muß die Kante zwischen der ringförmigen Basisfläche und der inneren Seitenwand des Ringkanals möglichst scharf ausgebildet, also der Winkel, den diese beiden Flächen miteinander bilden, möglichst klein sein. Andererseits darf die Wandstärke zwischen dem Ringkanal und dem Druckraum eine Mindeststärke, die den vorherrschenden Drücken standhält, nicht unterschreiten. Diese Randbe dingungen werden am besten dann eingehalten, wenn der konische Ventilsitz und die innere Seitenwand des Ringkanals nur einen geringen Winkel einschließen. Ein Optimum kann erreicht werden, wenn diese Flächen parallel verlaufen.To keep the amount of deposits as low as possible, the Base area on which the deposits can form are minimized. Around a growth of the deposits into the ring channel and thus an expansion to the base surface by including the inner side wall of the ring channel must avoid the edge between the annular base surface and the inner Sidewall of the ring channel formed as sharp as possible, i.e. the angle that form these two surfaces together, be as small as possible. On the other hand, may the wall thickness between the ring channel and the pressure chamber is a minimum thickness, that withstands the prevailing pressures. This Randbe Conditions are best met if the conical valve seat and enclose the inner side wall of the ring channel only at a slight angle. A Optimum can be achieved if these surfaces run parallel.

Die Tiefe des Ringkanals muß so bemessen sein, daß sich eine Stufe er gibt, über die die Ablagerung nicht hinwegwachsen kann und somit nicht die Grundfläche des Kanals oder - bei einem V-förmigen Kanal - die äußere Seiten wand als Basisfläche einbeziehen kann. Bei der Verwendung von leicht verdampf baren Kraftstoffen und einem Winkel zwischen der ringförmigen Basisfläche und der inneren Seitenwand des Ringkanals von bis zu 135° ist diese Bedingung erfüllt, wenn die Tiefe des Kanals wenigstens 0,5 mm beträgt. Bei anderen Bedingungen sollte eine Kanaltiefe von wenigstens 1 mm gewählt werden.The depth of the ring channel must be such that it is one step that the deposit cannot grow over and therefore not the Base area of the channel or - for a V-shaped channel - the outer sides wall as a base area. When using easy vaporization edible fuels and an angle between the annular base surface and this condition is met on the inner side wall of the ring channel of up to 135 °, if the depth of the channel is at least 0.5 mm. In other conditions a channel depth of at least 1 mm should be selected.

Um ein Wachstum der Ablagerungen radial nach außen über den Ringkanal hinweg zu verhindern, darf die Breite der offenen Seite des Ringkanals nicht zu gering bemessen werden. Eine Breite von 2 mm hat sich als ausreichend heraus gestellt.In order for the deposits to grow radially outwards via the ring channel to prevent the width of the open side of the ring channel from increasing be small. A width of 2 mm has proven to be sufficient posed.

Um gleichmäßige Bedingungen für das Wachstum und das Abreißen der Ablagerungen zu schaffen, ist der Ringkanal konzentrisch zu dem Ventilsitz aus gebildet.To ensure even conditions for growth and tearing off To create deposits, the ring channel is concentric with the valve seat educated.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung eingehend erläutert.Further advantages of the invention emerge from the subclaims and are explained in detail using an exemplary embodiment in the drawing.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ein strahlzapfendüse. In dem rotationssymmetrischen Düsenkörper 1 ist der Druck raum 3 ausgeformt. Unterhalb dieses Druckraumes schließt sich der konische Ven tilsitz 5 an. Die Auslaßöffnung 11 ist durch die ringförmige Plateaufläche 7 umge ben. Konzentrisch zu dieser Plateaufläche ist der Ringkanal 10 ausgebildet, des sen innere Seitenwand 6 mit der Plateaufläche 7 einen Winkel α einschließt. Die äußere ringförmige Fläche 8 liegt auf der Höhe der Plateaufläche 7.The single figure shows a section through an inventive jet nozzle. In the rotationally symmetrical nozzle body 1 , the pressure chamber 3 is formed. Below this pressure chamber, the conical Ven valve seat 5 follows. The outlet opening 11 is through the annular plateau 7 ben. The annular channel 10 is formed concentrically with this plateau surface, the inner inner wall 6 of which forms an angle α with the plateau surface 7 . The outer annular surface 8 lies at the level of the plateau surface 7 .

Im oberen Teil des Düsenkörpers 1 ist ein ringförmiger Kraftstoffkanal 4 ausgenommen, der über in diesem Schnitt nicht gezeigte Bohrungen mit dem Druckraum 3 in Verbindung steht. Die Düsennadel 2 ist in Höhe des Druckraumes in bekannter Weise konisch ausgebildet, um bei ansteigendem Druck im Druck raum 3 gegen die Kraft einer hier nicht gezeigten Feder angehoben werden zu können. Ein weiterer konischer Abschnitt wirkt mit dem Ventilsitz 5 zusammen und dichtet in der gezeigten Stellung den Druckraum 3 gegen die Auslaßöffnung 11 ab. Der Zapfen 9 ragt bei geschlossener Düse durch die Auslaßöffnung 11 hindurch. In the upper part of the nozzle body 1 there is an annular fuel channel 4 , which is connected to the pressure chamber 3 via bores (not shown in this section ) . The nozzle needle 2 is conical at the level of the pressure chamber in a known manner in order to be able to be raised against the force of a spring (not shown ) in the pressure chamber 3 with increasing pressure. Another conical section interacts with the valve seat 5 and seals the pressure chamber 3 against the outlet opening 11 in the position shown. When the nozzle is closed, the pin 9 projects through the outlet opening 11 .

In bekannter Weise wird durch die Einspritzpumpe, die über den Kraft stoffkanal 4 und die nicht gezeigten Bohrungen mit dem Druckraum 3 in Verbin dung steht, dem Druckraum Kraftstoff zugeführt und ein hoher Druck aufgebaut. Bei Erreichen einer bestimmten Druckhöhe wird die Düsennadel 2 gegen die Kraft der Schließfeder so weit nach oben gedrückt, daß das Ventil geöffnet wird. Der in dem Druckraum 3 anstehende Kraftstoff wird nun sehr schnell durch die Auslaß öffnung 11 in den Brennraum gesprüht. Ist der Druck im Druckraum 3 entspre chend abgesunken wird die Düsennadel 2 wiederum in ihre Schließstellung ge drückt und der Vorgang beginnt von neuem.In a known manner, fuel is supplied to the pressure chamber and a high pressure is built up by the injection pump, which is connected to the pressure chamber 3 via the fuel channel 4 and the bores (not shown). When a certain pressure level is reached, the nozzle needle 2 is pressed upwards against the force of the closing spring until the valve is opened. The fuel in the pressure chamber 3 is now sprayed very quickly through the outlet opening 11 into the combustion chamber. If the pressure in the pressure chamber 3 has dropped accordingly, the nozzle needle 2 is again pressed into its closed position and the process begins again.

Beispielsweise bei zu niedriger Temperatur im Brennraum kann es zu Ver kokungen von Tröpfchen kommen, die unter Umständen an der Plateaufläche 7 beim Einspritzvorgang hängengeblieben sind. Sobald sich hier eine Ablagerung gebildet hat, bleibt bei den folgenden Einspritzvorgängen immer mehr unver dampfter Kraftstoff hängen, so daß die Ablagerungen wachsen.For example, if the temperature in the combustion chamber is too low, coking of droplets may occur, which may get stuck on the plateau surface 7 during the injection process. As soon as a deposit has formed here, more and more undevaporated fuel remains in the subsequent injection processes, so that the deposits grow.

Durch den Ringkanal 10 ist die Plateaufläche 7 auf einen schmalen Ring begrenzt der die Basis für Ablagerungen bilden kann. Da die Basis direkt mit der erreichbaren Höhe der Ablagerungen zusammen hängt, können die Ablagerungen hier keine große Höhe erreichen.Through the ring channel 10 , the plateau surface 7 is limited to a narrow ring which can form the basis for deposits. Since the base is directly related to the achievable height of the deposits, the deposits cannot reach a great height here.

Der Winkel α ist so gewählt, daß die innere Seitenwand 6 möglichst parallel zum Ventilsitz 5 verläuft. Dadurch bleibt die unbedingt notwendige Wandstärke zwischen innerer Seitenwand 6 und Ventilsitz 5 bei kleinstmöglicher Plateauflä che 7 über die gesamte Kanaltiefe erhalten.The angle α is chosen so that the inner side wall 6 runs as parallel as possible to the valve seat 5 . As a result, the absolutely necessary wall thickness between the inner side wall 6 and valve seat 5 with the smallest possible plateaus surface 7 is maintained over the entire channel depth.

Erreicht die Ablagerung auf der Plateaufläche 7 eine bestimmte Höhe. So erreichen die Kräfte, die auf die Ablagerung wirken (z. B. durch den ständig die Auslaßöffnung durchstoßenden Zapfen 9) eine Größe, die zum Abreißen der Abla gerung führen. Es ist möglich, daß sich dabei die Ablagerung ganz von ihrer Basis, der Plateaufläche 7 löst oder nur ein Teil der Ablagerung abreißt, so daß der ver bleibende kleine Teil nur noch eine Größe aufweist, bei der die aufgenommenen Kräfte nicht mehr zu einer Ablösung von der Basis führen können.The deposit on the plateau surface 7 reaches a certain height. Thus, the forces acting on the deposit (z. B. by the continuously piercing the outlet opening pin 9 ) reach a size that lead to tearing of the deposit. It is possible that the deposit completely detaches from its base, the plateau surface 7 or only part of the deposit, so that the remaining small part only has a size at which the forces absorbed no longer lead to a detachment from the base can lead.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel steht der Ablagerung als Haftbasis nur die kleine Ringfläche der Plateaufläche 7 zur Verfügung, da zum einen die Kante zwischen der Plateaufläche 7 und der inneren Seitenwand 6 so scharf ist, daß ein Überwachsen auf diese Fläche ausgeschlossen ist, desweiteren der Kanal eine Tiefe aufweist, die ein Weiterwachsen der Ablagerung auf der Grundfläche des Kanals verhindert und schließlich der Kanal eine Breite aufweist, die eine Aus dehnung der Ablagerung bis zur äußeren Ringfläche 8 unmöglich macht.In the exemplary embodiment shown, the deposit as the adhesive base is only the small annular surface of the plateau surface 7 available, because on the one hand the edge between the plateau surface 7 and the inner side wall 6 is so sharp that an overgrowth on this surface is excluded, furthermore the channel Depth that prevents a further growth of the deposit on the base of the channel and finally the channel has a width that makes an expansion of the deposit to the outer ring surface 8 impossible.

Die sich an der Plateaufläche 7 anhaftenden Ablagerungen behalten damit immer eine Größe die sich nicht störend auf das Kraftstoffabstrahlverhalten der Düse auswirkt.The deposits adhering to the plateau surface 7 thus always have a size which does not have a disruptive effect on the fuel emission behavior of the nozzle.

Claims

1. Injection nozzle for a diesel engine operated internal combustion engine with egg ner nozzle needle, which is axially movably mounted in a nozzle body, the nozzle needle having a conically shaped part which cooperates with a likewise conical valve seat of the nozzle body so that the pressure chamber of the injection nozzle relative to at least one in a combustion chamber opening outlet opening is sealable, characterized in that in the nozzle body around the at least one outlet opening a Ringka channel is incorporated, the inner side wall of which forms an angle with the conical valve seat in the range of +/- 10 °.

2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the angle between the inner side wall of the ring channel and the conical valve fit between + 5 ° and -5 °.

3. Injection nozzle according to one or more of the preceding claims, since characterized in that the inner side wall of the ring channel and the tapered valve seat run parallel.

4. Injection nozzle according to one or more of the preceding claims, because characterized in that the ring channel is at least 0.5 mm deep.

5. Injection nozzle according to one or more of the preceding claims, since characterized in that the ring channel is at least 1 mm deep.

6. Injection nozzle according to one or more of the preceding claims, since characterized in that the channel has a width of has at least 2 mm.

7. Injection nozzle according to one or more of the preceding claims, since characterized in that the ring channel concentric with the valve seat is shaped.