DE19802883B4

DE19802883B4 - injection

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Publication number: DE19802883B4
Application number: DE1998102883
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: DE19802883A1

Abstract

Einspritzdüse für eine dieselmotorisch betriebene Brennkraftmaschine mit einer Düsennadel, die in einem Düsenkörper achsial beweglich gelagert ist, wobei die Düsennadel einen konisch geformten Teil aufweist, der mit einem ebenfalls konischen Ventilsitz des Düsenkörpers so zusammenwirkt, daß der Druckraum der Einspritzdüse gegenüber einer in einen Brennraum mündenden Auslaßöffnung abdichtbar ist und wobei die Düsennadel einen Zapfen aufweist, mit dem die Auslaßöffnung durchstoßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Düsenkörper um die Auslaßöffnung ein offener Ringkanal eingearbeitet ist, der eine die Auslaßöffnung umgebende Plateaufläche auf einen schmalen Ring begrenzt und dessen innere Seitenwand mit dem konischen Ventilsitz einen Winkel im Bereich von +/-10° bildet.Injection nozzle for a diesel engine operated internal combustion engine with a nozzle needle, the axial in a nozzle body is movably mounted, wherein the nozzle needle has a conically shaped Part having, which also has a conical valve seat of the Nozzle body like that cooperates that the Pressure chamber of the injection nozzle across from one opening into a combustion chamber Discharge opening sealable is and where the nozzle needle a pin with which the outlet opening is pierced, characterized in that in the nozzle body the outlet opening open annular channel is incorporated, which surrounds an outlet opening plateau surface limited to a narrow ring and the inner side wall with the conical valve seat forms an angle in the range of +/- 10 °.

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), wie sie beispielsweise im Bosch, Automotive Handbook, 1. English Edition, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1976, Seite 294, offenbart sind, wurde festgestellt, daß sich die Verbrennung nach gewisser Betriebsdauer des Motors immer mehr verschlechtert. Untersuchungen haben ergeben, daß sich um die Auslaßöffnungen der Einspritzdüsen Ablagerungen gebildet hatten, die das Kraftstoffabstrahlbild der Düse in den Brennraum negativ beeinflussen. Die Ablagerungen werden vom eingespritzten Kraftstoff getroffen, so daß dieser Teil des Kraftstoffes nicht verdampfen kann und von den Ablagerungen unzerstäubt in den Brennraum tropft. Dadurch wird bei der Verbrennung in erhöhtem Maße Ruß erzeugt. An den Ablagerungen anhaftender Treibstoff wird bei der Verbrennung verkokt und baut damit die Ablagerungen werter auf.at the use of conventional injectors (single-hole such as B. pintle nozzles), such as for example in the Bosch, Automotive Handbook, 1. English Edition, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1976, page 294, was disclosed found that yourself the combustion after a certain period of operation of the engine more and more deteriorated. Investigations have shown that to the outlet openings the injectors Deposits had formed that the Kraftstoffabstrahlbild the nozzle in the Negatively affect combustion chamber. The deposits are from the injected Fuel hit, so this one Part of the fuel can not evaporate and from the deposits unzerstäubt dripping into the combustion chamber. As a result, soot is generated to a greater extent during combustion. At the deposits adhering fuel is burned coked and thus builds up the deposits worth more.

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 the use of poorly volatile fuels (heavy oils, vegetable or animal triglycerides or their derivatives) but increasingly on.

Die WO 97/08453 A1 zeigt eine zapfenlose Nadeldüse, bei der die Einspritzöffnung durch eine, vor der Düsenöffnung angebrachte Spritzlochscheibe realisiert ist. Der Durchmesser des Spritzloches ist wesentlich geringer als der Durchmesser der eigentlichen Düsenöffnung, so daß sich zwischen der Düsennadel im geschlossenen Zustand und der Spritzlochscheibe ein Hohlraum bildet, der auch bei geschlossenem Zustand der Düse während der Flammphase nicht verdampften Kraftstoff enthält und damit stark verkokungsgefährdet ist.The WO 97/08453 A1 shows a pinless needle nozzle, in which the injection opening is realized by a, before the nozzle opening mounted spray orifice plate. The diameter of the injection hole is substantially smaller than the diameter of the actual nozzle opening, so that a cavity is formed between the nozzle needle in the closed state and the spray perforated disk, which contains not vaporized fuel even in the closed state of the nozzle during the flame phase and thus is very risk of coking.

Auch bei der in der DD 11 464 A gezeigten Düse handelt es sich um eine X zapfenlose Nadeldüse, bei der die zum Brennraum hin offene Bohrung durch den immer vorhandenen flüssigen Kraftstoff stark zur Verkokung neigt.Also in the in the DD 11 464 A The nozzle shown is an X-cone-free needle nozzle, in which the hole open to the combustion chamber by the ever-present liquid fuel is highly prone to coking.

In der DE 29 39 280 A1 ist für eine Zapfendüse beschrieben, eine dünnwandige Hülse zu verwenden, die von dem Düsenkörper in den Brennraum absteht. Durch die thermische Ausdehnung der Stahlhülse sollen Ablagerungen in der Düsenbohrung verhindert werden.In the DE 29 39 280 A1 is described for a pin nozzle to use a thin-walled sleeve which protrudes from the nozzle body into the combustion chamber. Due to the thermal expansion of the steel sleeve deposits in the nozzle bore to be prevented.

Die DE 84 24 288 U1 zeigt eine Einspritzdüse einer Brennkraftmaschine. Die brennraumseitige Stirnfläche weist in ihrem äußeren Bereich eine Abstufung auf.The DE 84 24 288 U1 shows an injection nozzle of an internal combustion engine. The combustion chamber-side end face has a gradation in its outer region.

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

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einspritzdüse mit den 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 abzureißen. Das bedeutet, daß die Ablagerungen nur noch ein sehr geringes Ausmaß annehmen, bei der das Kraftstoffabstrahlbild praktisch nicht mehr beeinträchtigt wird.The Task is solved through an injection nozzle with the features of the main claim. Through the annular channel is the area around the outlet openings, at which deposits can form minimized. The base for possible deposits around the outlet openings is reduced so far that the deposits no longer high altitude reachable, without demolishing. This means that the Deposits accept only a very small extent, in which the fuel spray image practically no longer impaired becomes.

Der Winkel zwischen der inneren Seitenwand des Ringkanals und dem konischen Ventilsitz beträgt vorteilhaft zwischen +5° und -5°. Um ein Hineinwachsen der Ablagerungen in den Ringkanal und damit eine Erweiterung der Basisfläche durch das Einbeziehen der inneren Seitenwand des 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 Randbedingungen 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.Of the Angle between the inner side wall of the annular channel and the conical Valve seat amounts advantageous between + 5 ° and -5 °. Around a growing in of the deposits in the annular channel and thus one Extension of the base area by avoiding the inclusion of the inner sidewall of the annular channel, must the Edge between the annular footprint and the inner side wall of the annular channel formed as sharp as possible, So the angle that these two surfaces form with each other, if possible be small. On the other hand, the wall thickness between the annular channel and the pressure room a minimum thickness, the prevailing pressures withstands do not fall short. These boundary conditions are best then met, when the conical valve seat and the inner side wall of the annular channel enclose only a small angle. An optimum can be achieved be when these surfaces run parallel.

Die Tiefe des Ringkanals muß so bemessen sein, daß sich eine Stufe ergibt, über die die Ablagerung nicht hinwegwachsen kann und somit nicht die Grundfläche des Kanals oder – bei einem V-förmigen Kanal – die äußere Seitenwand als Basisfläche einbeziehen kann. Bei der Verwendung von leicht verdampfbaren 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 so be measured that a step over which can not grow away from the deposit and thus not the footprint of the Channel or - at a V-shaped channel - the outer side wall as a base area can involve. When using easily evaporable fuels and an angle between the annular base surface and the inner side wall of the annular channel of up to 135 ° is this Condition met if the depth of the channel is at least 0.5 mm. In other conditions If 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 herausgestellt.Around growth of the deposits radially outward over the annular channel away Prevent, the width of the open side of the ring channel must not too small to be measured. A width of 2 mm has been sufficient exposed.

Um gleichmäßige Bedingungen für das Wachstum und das Abreißen der Ablagerungen zu schaffen, ist der Ringkanal konzentrisch zu dem Ventilsitz ausgebildet.Around uniform conditions for growth and the tearing off To create the deposits, the annular channel is concentric to formed the valve seat.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung eingehend erläutert.Further Advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and are based on an embodiment explained in detail in the drawing.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einstrahlzapfendüse. In dem rotationssymetrischen Düsenkörper 1 ist der Druckraum 3 ausgeformt. Unterhalb dieses Druckraumes schließt sich der konische Ventilsitz 5 an. Die Auslaßöffnung 11 ist durch die ringförmige Plateaufläche 7 umgeben. Konzentrisch zu dieser Plateaufläche ist der Ringkanal 10 ausgebildet, dessen 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 Einstrahlzapfendüse. In the rotationally symmetrical nozzle body 1 is the pressure room 3 formed. Below this pressure chamber, the conical valve seat closes 5 at. The outlet opening 11 is through the annular plateau surface 7 surround. Concentric with this plateau surface is the annular channel 10 formed, the inner side wall 6 with the plateau surface 7 includes an angle α. The outer annular surface 8th is at the height of the plateau area 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 Druckraum 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 is an annular fuel channel 4 except, the not shown in this section holes with the pressure chamber 3 communicates. The nozzle needle 2 is conically formed in the amount of the pressure chamber in a known manner, in order to increase pressure in the pressure chamber 3 be lifted against the force of a spring, not shown here. Another conical section acts with the valve seat 5 together and seals in the position shown the pressure chamber 3 against the outlet opening 11 from. The pin 9 protrudes through the outlet opening with the nozzle closed 11 therethrough.

In bekannter Weise wird durch die Einspritzpumpe, die über den Kraftstoffkanal 4 und die nicht gezeigten Bohrungen mit dem Druckraum 3 in Verbindung 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 Auslaßöffnung 11 in den Brennraum gesprüht. Ist der Druck im Druckraum 3 entsprechend abgesunken wird die Düsennadel 2 wiederum in ihre Schließstellung gedrückt und der Vorgang beginnt von neuem.In a known manner by the injection pump, via the fuel channel 4 and the holes not shown with the pressure chamber 3 is in communication, fed to the pressure chamber fuel and a high pressure built up. When reaching a certain pressure level, the nozzle needle 2 pressed against the force of the closing spring so far that the valve is opened. The one in the pressure room 3 Pending fuel is now very fast through the exhaust port 11 sprayed into the combustion chamber. Is the pressure in the pressure chamber 3 the nozzle needle sinks accordingly 2 again pressed into its closed position and the process begins again.

Beispielsweise bei zu niedriger Temperatur im Brennraum kann es zu Verkokungen 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 unverdampfter Kraftstoff hängen, so daß die Ablagerungen wachsen.For example, if the temperature in the combustion chamber is too low, droplets of coking may form, possibly on the plateau surface 7 stuck in the injection process. As soon as a deposit has formed here, more and more unsupported fuel will remain suspended during the following 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 is the plateau area 7 limited to a narrow ring that can form the basis for deposits. Since the base is directly related to the achievable height of the deposits, the deposits here can not reach a great height.

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 Plateaufläche 7 über die gesamte Kanaltiefe erhalten.The angle α is chosen so that the inner side wall 6 as parallel as possible to the valve seat 5 runs. As a result, the absolutely necessary wall thickness remains between the inner side wall 6 and valve seat 5 with the smallest possible plateau surface 7 received 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 Ablagerung 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.Reach the deposit on the plateau surface 7 a certain height. So reach the forces acting on the deposit (eg by the constantly piercing the outlet pin 9 ) a size that lead to the demolition of the deposit. It is possible that thereby the deposit completely from its base, the Plateaufläche 7 dissolves or tears off only part of the deposit, so that the remaining small part has only one size, in which the absorbed forces can no longer lead to a detachment from the base.

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 Ausdehnung der Ablagerung bis zur äußeren Ringfläche 8 unmöglich macht.In the embodiment shown, the deposit as an 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 sidewall 6 is so sharp that an overgrowth on this surface is excluded, further the channel has a depth which prevents further growth of the deposit on the base of the channel and finally the channel has a width which is an extension of the deposit to the outer ring surface 8th 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 at the plateau surface 7 Adhesive deposits thus always retain a size that does not interfere with the fuel spray behavior of the nozzle.

Claims

Injection nozzle for a diesel engine operated internal combustion engine having a nozzle needle, which is mounted axially movable in a nozzle body, wherein the nozzle needle has 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 opening into a combustion chamber The outlet opening is sealable and wherein the nozzle needle has a pin with which the outlet opening is pierced, characterized in that in the nozzle body to the outlet opening an open annular channel is incorporated, which limits an outlet opening surrounding the plateau on a narrow ring and the inner side wall with the conical valve seat forms an angle in the range of +/- 10 °.

Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the angle between the inner side wall of the annular channel and the conical Ven tilsitz between + 5 ° and -5 °.

injection according to one or more of the preceding claims, characterized in that the inner Side wall of the annular channel and the conical valve seat run parallel.

injection according to one or more of the preceding claims, characterized in that the annular channel at least 0.5 mm deep.

injection according to one or more of the preceding claims, characterized in that the annular channel at least 1 mm deep.

injection according to one or more of the preceding claims, characterized in that the annular channel at its open side has a width of at least 2 mm.

injection according to one or more of the preceding claims, characterized in that the annular channel is formed concentrically to the valve seat.