DE2127460A1

DE2127460A1 - Rotationssymmetrisch aufgebaute brennstoffeinspritzduese

Info

Publication number: DE2127460A1
Application number: DE19712127460
Authority: DE
Inventors: Finn Q Dipl Ing Jensen; Hugo Dr Ing Scobel; Georg Seidemann
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1973-01-04
Also published as: GB1391330A; CH555474A; DE2127460C3; DE2127460B2; IT958119B

Description

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft 89 Augsburg, Stadtbachstraße 1

P. B. 2616 / 1032 Augsburg, den 1. Juni 1971

Rotationssymmetrisch aufgebaute Brennstoffeinspritzdüse

Die Erfindung betrifft eine im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaute Brennstoffeinspritzdüse für Kolbenbrennkraftmaschinen, mit einer in einer Führung beweglichen Düsennadel, die in Schließ« stellung auf einem Sitz des Düsenkörpers dichtend aufliegt und nach Abheben von diesem Dichtsitz den Zugang des unter Überdruck stehenden einzuspritzenden Brennstoffs zu den Düsenöffnungen freigibt und so die Einspritzung steuert und die eine achsparallele, nach oben offene Sackbohrung aufweist, in der eine Zuführhülse mit Schiebesitz gelagert ist, deren Innenraum mit der Zuleitung des einzuspritzenden Brennstoffs verbunden ist und durch welche die Zuführung des einzuspritzenden Brennstoffs in den unterhalb ihres Innenraums durch die Sackbohrung gebildeten Hohlraum vorgesehen ist, der am Umfang der Düsennadel vor deren den Zugang zu den Düsenöffnungen verschließenden Dichtsitz in einen Sammelraum mündende Austritts bohrungen aufweist, und mit an der Düsennadel vorgesehenen Auflageflächen für eine Schließfeder.

Eine derartige Einspritzdüse ist aus der deutschen Patentschrift 483 614 bekannt. Eine solche zentrale Zuführung des Brennstoffs führt zu keinen Störungen des an sich angestrebten rotationssymme -

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trischen Aufbaus einer Einspritzdüse und ermöglicht, abgesehen von einer radial gedrängten Bauweise, eine optimale Anordnung von Kühlkanälen und verhindert somit ein Auftreten schädlicher Wärmespannungen.

Bei der Anordnung nach der genannten deutschen Patentschrift 483 614 ist die Zuführhülse in ihrem den Düsenöffnungen abgewandten Bereich zu einem über die gesamte Höhe der Einspritzdüse reichenden hohlzylindrischen Körper aufgeweitet, in den die Rohrleitung zur Zuführung des Brennstoffs eingepaßt ist und durch Verschraubung beider Teile auf einen kegeligen Dichtsitz angepreßt wird. Die hier gezeigte Lösung einer zentralen Brennstoffzuführung ist somit äußerst aufwendig und vor allem herstellungstechnisch insbesondere im Hinblick auf die auftretenden Dichtprobleme kompliziert und schwierig.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und funktionssichere Anordnung zur zentralen Zuführung des einzuspritzenden Brennstoffs zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schließfeder sich an ihrem der Düsennadel abgewandten Ende gegen Anlageflächen der Zuführhülse abstützt, die wiederum mit ihrer der Sackbohrung abgewandten Stirnfläche fluchtend an der angrenzenden Stirnfläche eines fest im Düsenmantel angeordneten Zuführstutzens anliegt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist weiterhin darin zu sehen, daß die Zuführhülse zusammen mit den angrenzenden, zum Brennraum hin liegenden Teilen in brennraumseitiger Richtung leicht getrennt ausgebaut werden kann.

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Die Anpressung einer Zuführhülse an einen Zuführstutzen durch die Spannkraft der Schließfeder ist zwar aus der amerikanischen Patentschrift 3 387 790, insbesondere den Figuren 6 und 7, bekannt. Hirr jedoch ist der Zuführstutzen mit Schiebesitz im Düsenkörper gelagert und stützt sich seinerseits über die Schließfeder gegen den Düsenkörper ab. Damit werden bei jedem Hub der Düsennadel auch die Zuführhülse und der Zufuhr stutzen samt einem zwischen ihnen angeordneten Zwischenstück mitbewegt, so daß bei jeder öffnungs- und Schließbewegung relativ große Massen beschleunigt und wieder verzögert werden müssen, was sich unter anderem negativ auf die exakte Dosierbarkeit des einzuspritzenden Brennstoffs auswirkt. Zudem können die beiden Dichtsitze zwischen Zuführhülse und Zwischenstück einerseits und Zwischenstück und Zuführstutzen andererseits durch die auftretenden großen Trägheitskräfte entlastet werden, so daß neben hohem Verschleiß starke Leckverluste auftreten.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die Zuführhülse am Zuführstutzen in einer ebenen, senkrecht zur Achse der Zuführhülse liegenden kreisringförmigen Dichtfläche an. Damit wird auch gegenüber dem genannten Stand der Technik insofern ein entscheidender Vorteil erreicht, als mit einfachen Mitteln wirksam verhindert wird, daß vom oberen Teil der Einspritzdüse Querkräfte auf die Zuführhülse und somit die Düsennadel ausgeübt werden, beispielsweise durch Fluchtungsfehler bei der Fertigung. Solche Querkräfte können, abgesehen von erhöhtem Verschleiß, ein Klemmen der Düsennadel hervorrufen. Mit Vorteil ist eine solche Dichtfläche derart bemessen, daß der durch die Vorspannung der Schließfeder erzeugte Flächendruck an der Dichtfläche den Druck des Brennstoffs ständig sicher übersteigt.

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Eine zusätzliche Anpreßkraft zwischen Zuführhülse und Zuführstutzen kann auch dabei dadurch erreicht werden, daß die dem durch die Sackbohrung gebildeten Hohlraum zugewandte kreisringförmige Stirnfläche der Zuführhülse einen größeren dem Brennstoff ausgesetzten Querschnitt aufweist als die als Dichtfläche gegenüber dem Zufuhrstutzen wirkende Stirnfläche der Zuführhülse.

Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung der zur zentralen Brennstoffzuführung dienenden Teile der Zuführ stutzen über einen axial großen Bereich hinweg nicht unmittelbar im Düsenmantel gelagert sein muß, ist das Vorsehen eines radialen Hohlraums um den Zuführstutzen herum ermöglicht, der nach außen durch einen allseitig geschlossenen Mantel begrenzt ist. Durch die damit bewerkstelligte thermische Isolierung des Zuführ Stutzens wird verhindert, daß der in aller Regel aufgeheizte Brennstoff bei seinem Weg durch kühlere, dem Brennraum abgewandte Bereiche im Oberteil der Einspritzdüse merklich an Wärme verliert. Somit wird auch dieses bei einer zentralen Zuführung des Brennstoffs auftretende Problem mit den erfindungsgemäßen Mitteln einer einfachen Lösung zugeführt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung aines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse dargestellt. Eine Einspritzdüse 1 ist mit ihrem Düsenhalter 2 in einem konischen Sitz in der Wand 4 eines Brennraums 5 gelagert und wird dort durch nicht näher dargestellte, am Düsenmantel 6 und der Wand 4 des Brennraums

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angreifende Spannschrauben in ihrer Lage gesichert. In dem Düsenhalter Z ist an dessen brennraum seitigem Ende ein Düsenöffnungen aufweisender Düsenträger 8 eingesetzt, an dessen Innenseite ein Düsenkörper 9 vom Düsenmantel 6 dichtend derart angedrückt wird, daß eine zentrale, mit den Düsenöffnungen 7 verbundene Abschlußbohrung 10 im Düsenträger 8 mit einer Verbindungsbohrung 11 im unteren Ende des Düsenkörpers 9 fluchtet. Der Düsenkörper 9 läßt in seinem unteren, dem Brennraum zugewandten Bereich an seiner zum Düsenhalter 2 hingewandten Außenfläche Kühlkanäle 12 zur Aufnahme eines Kühlmittels 3 und weist eine zentrische, achsparallele Führung 13 zur Aufnahme einer Düsennadel 14 auf. In die Düsennadel 14 wiederum ist eine achsparallele und nach oben hin offene Sackbohrung 15 eingearbeitet, in welcher eine hohlzylindrische Zuführhülse 16 mit Schiebesitz gelagert ist. Die Zuführhülse 16 ragt aus der Sackbohrung 15 der Düsennadel 14 so weit heraus, daß zwischen Anschlagflächen der Düsennadel 14 und der Zuführhülse 16 eine Schließfeder 17 vorgesehen werden kann, welche einerseits die Düsennadel 14 auf einen Dichtsitz 18 am oberen Ende der Verbindungsbohrung 11 im Düsenkörper 9 andrückt und andererseits das Oberteil der Zuführhülse 16 gegen eine senkrecht zur Achse der Zuführhülse 16 liegende kreis ringförmige Dichtfläche eines mit dem Düsenmantel 6 verbundenen Zuführ Stutzens 19 anpreßt.

Der Brennstoff gelangt durch eine mit dem Innenraum 20 der Zuführhülse 16 fluchtende Bohrung 21 des Zuführstutzens 19 in die Zuführhülse 16 und tritt an deren unterem Ende in einen Hohlraum 22 ein, der durch das brennraumseitige Ende der Sackbohrung 15 in der Düsennadel 14 gebildet wird. Der Hohlraum 22 wiederum ist durch Austrittsbohrungen 23 für den Brennstoff mit einem Sammelraum 24

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verbunden, welcher den Dichtsitz 18 der Düsennadel 14 im Düsenkörper 9 umgibt, und dessen obere Begrenzung durch die Düsennadel 14 gebildet wird.

Ein steigender Brennbtoffdruck im Sammelraum 24 erzeugt eine ansteigende und in Öffnungsrichtung weisende Kraft auf die Düsennadel Übersteigt diese Kraft die Vorspannung der Schließfeder 17, so wird die Düsennadel 14 aus ihrem Dichtsitz 18 im Düsenkörper 9 gehoben und der Brennstoff gelangt über die Verbindungsbohrung 11 in die Abschlußbohrung 10 des Düsenträgers 8_} von wo er durch die Düsenöffnungen 7 in den Brennraum 5 einspritzte Der Hub der Düsennadel 14 wird durch eine ringförmige Schulter 25 des Düsenmantels 6 begrenzt.

Mit der vorliegenden Anordnung einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse ist somit ein weitgehend ungestört rotationssymmetrischer Aufbau ermöglicht, womit auch eine optimale Führung der Kühlkanäle 12 und insbesondere der Zu- und Ablaufkanäle für das Kühlmittel verwirklicht werden kann. Durch den rotationssymmetrischen Grundaufbau erfolgen die radialen Wärmedehnungen aller Teile weitgehend gleichmäßig, so daß die kreis ringförmigen Querschnitte dieser Teile erhalten bleiben. Damit und durch die verbesserte Kühlung ist die Gefahr eines Klemmens der Düsennadel 14 durch ungleichmäßige Verformung stark vermindert. Dem Zweck, ein Klemmen der Düsennadel 14 zu vermeiden, dient weiterhin auch das Vorsehen eines deutlichen Spiels der Düsennadel 14 gegenüber dem Düsenkörper 9 zwischen der Führung 13 und dem Sammelraum 24. Durch die Anordnung einer senkrecht zur Achse der Einspritzdüse 1 liegenden kreisringförmigen Dichtfläche 26 zwischen dem Oberteil der Zuführhülse 16 und dem

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Zuführstutzen 19 wird zudem eine Übertragung von gefährlichen Seitenkräften auf die Düsennadel 14 ausreichend vermieden. Die Abdichtung des unter hohem Druck stehenden Brennstoffs wirft bei der Anwendung der Erfindung keine Probleme auf, wenn beachtet wird, daß die Größe der kreisringförmigen Dichtfläche 26 zwischen dem Oberteil der Zuführhülse 16 und dem Zuführstutzen 19 so bemessen ist, daß der durch die Vorspannung der Schließfeder 17 erzeugte Flächendruck an der Dichtfläche 26 den Druck des Brennfetoffs ständig sicher übersteigt. Eine zusätzliche Anpreßkraft der Zuführhülse 16 an den Zuführstutzen 19 kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß die dem Brennstoff ausgesetzte Stirnfläche 27 der Zuführhülse 16 im Bereich des Hohlraums 22 größer ausgeführt ist als die die Dichtfläche 26 bildende Stirnfläche der Zuführ hülse 16.

Eine zu starke Abkühlung des häufig vorgewärmten Brennstoffs beim Durchlaufen der kühleren Teile der Einspritzdüse wird in einfacher Weise dadurch vermieden, daß der Zuführstutzen 19 von einem Hohl«

radial

raum 28 umgeben ist, der nach außen durch einen/allseitig geschlossenen Mantel 29 begrenzt wird und so einen übermäßigen Wärmeabfluß von dem in der Bohrung 21 des Zuführ Stutzens 19 befindlichen Brennstoff in die umgebenden Teile des kühleren Düsenmantels verhindert wird.

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Claims

j.a 9 ».jr.fut h.t

trat w*i*fttÜca*a rttt»U«tt§iinv:in*tritcU aufgebaute Brenn-•toiitiniijriteda·· far KolUeabrenfcfcraflr^icfcaaeB, tr.it ei tier Ie einer Ftthr»*g beweglichen Dä«»nn*d«i. dl* in Sc fall· Stellung **£ eiaea» Sit« d·· Däeenkdrper· dlciitend aufliegt und B*cli Abh«U«B von <ü***m DicktiiU d·· Zu|«nj 4#« tmt«r l'lwrdruck »Ulwnden «ittiiiMi^irit»««ii«n Bfiem&tMi ** α·η Da*»eoffeuei«· freigibt Md »β 4U £lneprtt»»Rf •t«tt«rt «öd dU *ia« ici»*|>»r*iUl·* ttmch ob«n oH«m« S«ckbohifeiii *«ifw*Ut> im <i*r «In« JLmführhttl·· mit gviftfirt Ut, 4«r«ft Jn*«iir*uus mit d«!· 2«l«ity i«Mli#f tt*«nd«n Dreiinatufi« -rerbandee Ut tüftd derch welch« tli» £«filirtttti dti «Uftttiprits#*i«il Br«wiat«U· tu den latir

raum verge »»!»«η 1*1* Φ$τ mm lintf*ag umt Da«e«iui4«l vor deren dee Zvfuig ** d«o Dat*»öffeoafta v«rscfcU*JI*»ci«a Uicliltitft i» «inea 5»mmelr*«nt n>ani«ad« A«i*trlttsb6hr«m* gea ütftflüiiit« itod thit *» dir JDNiiitiiit&dlii «ergeeeiMxi«n Ami»

far «it« ScblivAivder« 4*dmr ch g«k««ns«i<:lui«t₍ di· 5chii#flfeier (If) elcU m i^rr.i, ier Dttteonedel (14) .^oit gitgcet Mlftg«ilfc:i«n tier Zufotirhttl·· (16) l, die wieierem mil Ihrer <l«r Seckbohrmng (iS) *bgew»n-it*D Stirnfläche flvchteud an U«t- &Kgr*Qt*ci4in Stire· fliehe «itic« lest im Dugearrtntel (fc) ».ngebrdiieten ZufttHr« «tutzeft* (19) »nllegt.

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SAD ORIGINAL
2. Bntanstofieiospritadfts* nach Anspruch 1, 4*4«veh gekso*- nlchnet, daß di· ZufnhrhOl·· (U) am ZuführetuUen (19) in einer efeeaea, senkrecht sur .Achse der ZufahrhQlse (14) liegenden kreis *tail£rm igen Dichtfläche (i6) »nli#|t.
3. Br*Hn«tof/*iB«_;!rlt*ytil·· n*ch ^neproch Ϊ odar 2, 2«k«a«s*iciia«t, 4*ΰ Ui* DicktflAcH· (2t) /l#r*Tt

ist, dafl 4«r durch 4i* Vorapaaaoag d*r Schll*Jf«tl*r (1?) • r*«ugt· rilch«fidruck *o U«r Dichtillch* (26) d*n Druck Bf*a«stoff· «taudig sicher ab*rst«igt.

I. Br*»r.ito£f«iu*pritadfl·· aacH einem d*r /atprich* I bis 3,

dadurch g«k»«tta<*icifua«t, dal dis am it. durch die Saekbohruog . · ί .' · · (15) gebildeten Hohlraum (22) sugewattdt* kr*isringlürmig* ritirnillche (27) der ZufQhrUalse (U) einen gröieran devt> Breanatoll auag*setate& Querschnitt aulweist als die als DichtülcHe (26) g*g«nUber d#n: Zulnhrstutten (19) wirkende Stirnfläche der Zufnhrhälse (U).

3. Brenastoffeiacpritadüe« nach elaem der Ansprache 1 bis 4,

gekennxeickaet durch eiaea 4e» Zuiahrstutsen (H) umgebende» radialen Hohlraun> (2·) der «ach auäea durch elaea^auseitig jeschlosssfjMi Maatel (29) vegremst ist.

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SAD

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