DE2438014A1

DE2438014A1 - FUEL INJECTOR

Info

Publication number: DE2438014A1
Application number: DE2438014A
Authority: DE
Inventors: Donald B Butterfield; Albert A Marchetti
Original assignee: Ambac Industries Inc
Current assignee: Ambac Industries Inc
Priority date: 1973-09-10
Filing date: 1974-08-07
Publication date: 1975-03-20
Also published as: FR2243346B3; US3836080A; FR2243346A1; GB1477676A; JPS60550B2; IT1019046B; JPS5054725A; CA1020030A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Oipl.-lng H. BERKENrELD, Patentanwälte, KölnDr.-lng. E. BERKENFELD · Oipl.-lng H. BERKENrELD, patent attorneys, Cologne

AMBAC INDUSTRIES,INC.AMBAC INDUSTRIES, INC.

Anlage Aktenzeichen Attachment file number

zur Eingabe vom 5. AugUSt 1974 Πψ. Name d. Anm. for entry from August 5, 1974 Πψ. Name d. Note

A 68/15A 68/15

Fuel injector

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzdüse zur Abgabe von zerstäubten Brennstoff in die Zylinder eines Dieselmotors, Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine verbesserte Brennstoffeinspritzdüse mit einem geschlossenen nach einwärts gerichteten Ende von solcher Konstruktion, dass der Anteil unverbrannter Gase und von Ruß in den Abgasen ein Minimum wird, dass die Düse insgesamt leichter herstellbar ist und dass das Durchflussvermögen des Ventilsitzes hoch liegt.The invention relates to a fuel injector for Dispensing atomized fuel into the cylinders of a diesel engine. In particular, the invention relates to an improved Fuel injector with a closed inward directional end of such construction that the proportion of unburned gases and soot in the exhaust gases is a minimum the nozzle is overall easier to manufacture and that the flow capacity of the valve seat is high.

Bei Brennstoffeinspritzdüsen dieser Art ragt die Düsenspitze in die Brennkammer hinein. Damit kann der zerstäubte Brennstoff nach einem, vorgegebenen Muster unmittelbar aus den Dlisenöffnungen in die Brennkammer eintreten. Bei einer typischen Düse erstrecken sich die Sprühöffnungen von einer unmittelbar unterhalb des DUsenventiles gelegenen und als Düsensack bezeichneten Kammer nach aussen. Bei üblichen Düsen dieser Bauart ergibt sich eine Schwierigkeit dadurch, dass der in dem Düsensack enthaltene Brennstoffrest während der Verbrennung des in den Zylinder eingesprühten Brennstoffes kocht. Aus dem Düsensack tritt verdampfter Brennstoff über die Düsenöffnungen in die Brennkammer ein. Dort kommt er aber zu spät an und statt zusammen mit der üblichen Zylinderfüllung zu verbrennen, wird er mit den Abgasen ausgetrieben und erhöht damit den Anteil unverbrannter Gase und sichtbaren Rauches. Nur eine sehr geringe Menge Brennstoff entweicht auf diese Weise unverbrannt. Für das Auge ist er jedoch sofort erkennbar, insbesondere in den Abgasen von Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel über!andtransportern. Bei der sich erhöhenden Bedeutung der Abgaskontrolle bei Kraftfahrzeugen stellt die' vorliegende Erfindung einen zeitgerechten und wichtigen Vorteil bei der Verminderung des Emissionspegels von Dieselmotoren dar.In fuel injectors of this type, the nozzle tip protrudes into into the combustion chamber. In this way, the atomized fuel can flow directly out of the port openings in accordance with a predetermined pattern enter the combustion chamber. In a typical nozzle, the spray orifices extend from one immediately below the nozzle valve located and referred to as the nozzle bag chamber to the outside. A difficulty arises with conventional nozzles of this type in that the fuel residue contained in the nozzle bag during the combustion of the fuel injected into the cylinder cooks. Evaporated fuel enters the combustion chamber from the nozzle bag via the nozzle openings. But there it comes to to burn late on and instead of together with the usual cylinder charge, it is expelled with the exhaust gases and thus increases the proportion of unburned gases and visible smoke. Just a very In this way, a small amount of fuel escapes unburned. However, it is immediately recognizable to the eye, especially in the Exhaust gases from motor vehicles, such as overhead trucks. With the increasing importance of emission control in motor vehicles the present invention provides a timely and important advantage in reducing the level of emissions of diesel engines.

509812/0288509812/0288

24380U24380U

Eiη verwandtes Problem liegt in dem chemischen Abbau des in dem Düsensack enthaltenen Restbrennstoffes unter der Einwirkung der aus der Brennkammer ausstrahlenden intensiven Hitze. Dies führt zu einet Verschmutzung der Sprühöffnungen und zur Ablagerung von Kohlenstoff an der Düsenspitze.A related problem lies in the chemical degradation of the in the Nozzle bag contained residual fuel under the action of the out intense heat radiating from the combustion chamber. This leads to contamination of the spray openings and to the deposition of carbon at the nozzle tip.

Gemäss der vorliegenden Erfindung ist das Volumen des Düsensackes im Vergleich zu dem bei üblichen Düsen wesentlich herabgesetzt. Damit sinkt die Menge des in dem Düsensack nach dem Einepritzvorgang verbleibenden Brennstoffes. Gleichzeitig sinkt die Menge unverbrannten Brennstoffes, der aus dieser Quelle in die Abgase entweicht. Es ist die neuartige Form des Ventiles, die diese Herabsetzung des Sackvolumens ermöglicht. Das Ventil ist so gestaltet, dass der Steuerpunkt minimaler Brennstoffströmung am Ventilelement statt an der Schnittstelle des Ventilsitzes und des Düsensackes gebildet wird, wie dies bei üblichen Düsen der Fall ist. Da er konvergierende Wände aufweisen kann, kann der Düsensack nun auch kleiner gestaltet werden. Eine Materialzugabe zum Feinschleifen des Ventilsitzes ist nicht mehr erforderlich. Ebensowenig braucht das Ventilelement bei offenem Ventil in den Düsensack hineinragen. Da sich das Durchflussvermögen des Düsensitzes durch Bearbeiten des Ventiles statt durch Bearbeiten der verhältnismässig unzugänglichen Schnittstelle zwischen Düsensack und Düsensitz beeinflussen lässt, lässt sich dieser Arbeitsvorgang sehr vereinfachen. Mit der verbesserten Form des Ventiles lässt sich weiter die Flexibilität bei der Herstellung der Düse verbessern, da sich bei gegebenem Ventilhub die Brennstoffströmungsfläche einfach durch Modifikation des Ventiles bei nur sehr geringer Erhöhung des Volumens des Ventilsackes erhöhen lässt. Da die verbesserte Ventilform bei jedem geges benen Ventilhub und jedem beliebigen Sitzwinkel am Sitz einen erhöhten Brennstoffdurchfluss ermöglicht, lässt sich der Ventilhub bei vielen Anwendungen herabsetzen. Unter Erhöhung der Lebensdauer folgt daraus die geringstmögliche Belastung von Ventilsitz und Ventilfeder.According to the present invention is the volume of the nozzle bag significantly reduced compared to that of conventional nozzles. This reduces the amount of the in the nozzle bag after the injection process remaining fuel. At the same time, the amount of unburned fuel that escapes from this source into the exhaust gases is reduced. It is the novel shape of the valve that enables this reduction in bag volume. The valve is designed so that the Minimum fuel flow control point on the valve element instead of on the interface of the valve seat and the nozzle bag is formed, as is the case with conventional nozzles. Since it can have converging walls, the nozzle bag can now also be made smaller. It is no longer necessary to add material for fine-grinding the valve seat. Neither does the valve element need to protrude into the nozzle bag when the valve is open. That I the flow capacity of the nozzle seat by machining the valve instead of machining the relatively inaccessible The interface between the nozzle bag and the nozzle seat can be influenced, this work process can be simplified very much. With the improved shape of the valve, the flexibility can be increased improve the manufacture of the nozzle, since for a given valve lift, the fuel flow area can be increased simply by modifying the Valve can increase with only a very small increase in the volume of the valve bag. Because the improved valve shape is one thing for every given valve lift and every seat angle on the seat allows increased fuel flow, the valve lift decrease in many applications. Increasing the service life this results in the lowest possible load on the valve seat and valve spring.

509812/0288509812/0288

-3- 24380H-3- 24380H

Damit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Brennstoffeinspritzdüse auszubilden, die den Anteil an unverbrannten Gasen und sichtbaren Rauch in den Auspuffgasen herabsetzt, und bei der die Verschmutzung durch Herabdrücken des Volumens des Düsensackes auf ein Minimum ebenfalls vermindert wird.The present invention is therefore based on the object of a to train improved fuel injector, the proportion of reduces unburned gases and visible smoke in the exhaust gases, and reduces pollution by reducing the volume of the nozzle bag is also reduced to a minimum.

Eine weitere Aufgabe liegt in der Ausbildung einer Brennstoffeinspritzdüse mit einer neuen Form des Ventilelementes, welches die Herstellung der Düse vereinfacht.Another object is to provide a fuel injector with a new shape of the valve element which the Production of the nozzle simplified.

Eine weitere Aufgabe liegt in der Ausbildung einer Brennstoffeinspritzdüse der beschriebenen Art, bei der sich die Brennstoffströmungscharakteristik mit einer Änderung in der Form des Ventilelementes beeinflussen lässt, wobei sich das Volumen des Düsensackes nur sehr geringfügig erhöht.A further object lies in the design of a fuel injection nozzle of the type described, in which the fuel flow characteristics can be influenced with a change in the shape of the valve element, the volume of the nozzle bag only changing increased very slightly.

Eine weitere Aufgabe liegt in der Ausbildung einer Brennstoffeinspritzdüse der beschriebenen Art mit einer neuen Form des Ventilelementes, das erstens eine erhöhte Brennstoffströmung ohne Änderung des Ventilsitzwinkels oder des Ventilhubes zulässt oder zweitens eine Herabsetzung der Beanspruchung von Düsensitz und Feder durch Herabsetzen des Ventilhubes unter Beibehaltung der bestehenden Brennstoffströmung.Another object is to provide a fuel injector of the type described with a new shape of the valve element, firstly an increased fuel flow without change the valve seat angle or the valve lift or, secondly, a reduction in the stress on the nozzle seat and spring Reduce the valve lift while maintaining the existing fuel flow.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäss der Erfindung eine Brennstoffeinspritzdüse vorgesehen, die sich wie folgt beschreiben lässt;To achieve this object, a fuel injection nozzle is provided according to the invention, which can be described as follows;

Bei einer Brennstoffeinspritzdüse mit nach innen gerichteter Öffnung und bei der das f federbelastete Ventil durch abgemssene Impulse von Hochdrucktreibstoff Λ der in zeitlicher Folge durch eine Einspritzpumpe angeliefert wird, geöffnet wird, liegt die Verbesserung in einem Ventil * das die Gäsemissiori und den Rauchanteil in den Auspuffgasen herabsetzt und damit ein verringertes Düsensackvolumeh zulässt. Die durch das Ventil durchtretende minimale Brennstoffströmung wird durch die Form d#s Ventilelementes statt durch den Schnittpunkt zwischen Ventilsitz und Düsensack wie bei den Ubliehen Düsen bestimmt* Die Vorliegende Düsenkonstruktion erleichtert die Herstellung und ermöglicht eine Änderung der Ventii-In a fuel injection nozzle with inwardly directed opening, and wherein the f spring-loaded valve is delivered by an injection pump through abgemssene pulses of high-pressure fuel Λ in time sequence, is opened, the improvement resides in a valve * which the Gäsemissiori and the smoke content in the exhaust gases and thus allows a reduced nozzle bag volume. The minimum fuel flow passing through the valve is determined by the shape of the valve element instead of the point of intersection between the valve seat and the nozzle bag as with the Ubliehen nozzles.

1018 12/02881018 12/0288

abgabecharakteristik durch eine Modifikation des Ventilelementes statt des weniger zugänglichen Ventilsitzes. Bei gegebenem Sitzwinkel und Ventilhub ermöglicht die vorliegende Erfindung eine erhöhte Veηtil sitz-Strömungskapazität.delivery characteristics through a modification of the valve element instead of the less accessible valve seat. For a given seat angle and valve lift, the present invention enables an increased Veηtil seat flow capacity.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:Using the example of the embodiment shown in the drawing, the Invention now further described. In the drawing is:

Figur 1: eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, durch die erfindungsgemässe Einspritzdüse,Figure 1: a side view, partially in section, through the injection nozzle according to the invention,

Figur 2: in der Vergrösserung ein Schnitt durch das untere Ende einer gemäss dem Stand der Technik ausgebildeten Einspritzdüse,FIG. 2: an enlarged section through the lower end an injection nozzle designed according to the state of the art,

Figur 3: in der Vergrösserung ein Schnitt durch das untere Ende der in Figur 1 gezeigten Düse bei geschlossenem Ventil,FIG. 3: in an enlarged view, a section through the lower end the nozzle shown in Figure 1 with the valve closed,

Figur 4: ein Schnitt ähnlich Figur 3 bei geöffnetem Ventil,FIG. 4: a section similar to FIG. 3 with the valve open, Figur 5: ein Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 in Figur 4,Figure 5: a section along the section line 5-5 in Figure 4, Figur 6: ein Schnitt entlang der Schnittlinie 6-6 in Figur 4 undFigure 6: a section along the section line 6-6 in Figure 4 and Figur 7: ein Schnitt entlang der Schnittlinie 7-7 in Figur 4.FIG. 7: a section along the section line 7-7 in FIG. 4.

In Figur 1 wird der untere Teil einer allgemein mit 10 bezeichneten Brennstoffeinspritzdüse dargestellt. Zum Einbau in einen Motor wird sie mit der teilweise dargestellten Schraubkappe 12 an einem nicht dargestellten Düsenhalter befestigt. Zur Düse 10 gehört ein Düsenkörper 14 mit einem unteren zylindrischen Abschnitt 16 und einem oberen konzentrischen Abschnitt 18 von grösserem Durchmesser. Dabei legt sich die Schraubkappe 12 an einer an der Schnittstelle der beiden Abschnitte 16 und 18 ausgebildeten Schulter 20 an.In Figure 1, the lower part of a generally designated 10 is Fuel injector shown. For installation in an engine it is attached to a nozzle holder, not shown, with the screw cap 12 shown in part. The nozzle 10 includes a nozzle body 14 with a lower cylindrical portion 16 and a upper concentric section 18 of larger diameter. Included the screw cap 12 rests against a shoulder 20 formed at the intersection of the two sections 16 and 18.

Das Ventilelement 22 sitzt in einer konzentrischen Bohrung 24 im Düsenkörper 14. Zum Ventilelement gehört ein zylindrischer oberer Abschnitt 22a und ein spitz zulaufender unterer Abschnitt 22b. AnThe valve element 22 sits in a concentric bore 24 in the Nozzle body 14. The valve element has a cylindrical upper one Section 22a and a tapered lower section 22b. At

509812/0288509812/0288

2438QH2438QH

seinem unteren Ende läuft das Ventil element in einer VentiIspitze 28 aus. Diese weist die noch zu beschreibende neu§ Form auf. Die Ventilspitze wirkt mit einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz 30 zusammen. Dieser ist in dem Düsenkörper ausgebildet und läuft von der Bohrung 24 koaxial nach unten. Eine kleinere Kammer 32, die unter dem Namen Düsensack bekannt ist, ist unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes angeordnet und steht mit diesem in Verbindung. Mehrere Sprühöffnungen 34 verlaufen im wesentlichen senkrecht zu den Wänden des Düsensackes durch den Ventilkörper nach aussen. Die Aussenwand des Düsenkörpers ist im Gebiet des Düsensackes nippelartig ausgebildet und ermöglicht damit selbst bei asymmetrischen Sprühöffnungen eine im wesentlichen seitliche Richtung der Brennstoff-Sprühstrahlen. At its lower end, the valve element runs in a valve tip 28 off. This has the new§ form to be described. the The valve tip cooperates with a frustoconical valve seat 30. This is formed in the nozzle body and runs off the bore 24 coaxially downwards. A smaller chamber 32, which is below the name of the nozzle bag is known, is arranged immediately below the valve seat and is in connection with this. Several Spray openings 34 run essentially perpendicular to the walls of the nozzle bag through the valve body to the outside. The outer wall of the nozzle body is designed like a nipple in the area of the nozzle bag and thus enables even with asymmetrical spray openings a substantially lateral direction of the fuel sprays.

Durch eine Feder wird das Ventilelement nach abwärts in die in Figur 1 gezeigte Schließstellung gedruckt. Von einer Brennstoffeinspritzpumpe strömt Brennstoff nach abwärts durch/einen Ringkanal 36 zwischen dem Ventilelement und der Wand der Bohrung und wirkt derart auf das Ventil element ein, dass sich dieses öffnet, sobald der Brennstoffdruck die Federkraft überwiegt. Hochdruckbrennstoff strömt in den Düsensack ein und wird versprüht, sobald er durch die Sprühöffnungen in die Brennkammer eintritt. Bei einem Abfall des Brennstoffdruckes schliesst das Ventil unter der Einwirkung der Feder und die Einspritzung wird beendet.By means of a spring, the valve element is moved downwards into the position shown in FIG 1 shown closed position printed. From a fuel injection pump fuel flows downwardly through an annular channel 36 between the valve element and the wall of the bore and acts on the valve element in such a way that it opens as soon as the fuel pressure outweighs the spring force. High pressure fuel flows into the nozzle bag and is sprayed as soon as it passes through the Spray orifices enters the combustion chamber. When the fuel pressure drops, the valve closes under the action of Spring and the injection is ended.

Es wurde bereits ausgeführt, dass die vorliegende Erfindung im wesentlichen die miteinander zusammenwirkenden Formen der'Ventilelementspitze, des Ventilsitzes und des Düseirsackes betrifft. Einzel-' heiten ergeben sich unmittelbar aus den Figuren^: 3 -' 7. Vor einer Betrachtung der in diesen Gebieten liegenden Erfihdungsei nzelh'e'iten wird iweckmässig die in Figur'2 gezeigte Ausführung einer'nach dem Stand der Technik aufgebauten"Düsehspitze beschrieben. ' "** "^:"'^:*It has already been stated that the present invention essentially relates to the interacting shapes of the valve element tip, the valve seat and the nozzle bag. The details result directly from the figures ^: 3 - 7. Before considering the inventions in these areas, the embodiment of a nozzle tip constructed according to the state of the art is described for the purpose shown in FIG . '"**" ^: "' ^: *

Diese in Figur 2 gezeigte bekannte Düse" 10 "enthält einen Düsen- ' körper 14' und ein in dessen Bohrung 24' angeordnetes Ventilelement 22'. Zum Vent'il körper 14' gehört'oi"n'^; Venti lsi tz 30' mit kegel^ stumpfförmi ger Gestalt, dessen s'ich gegenüberliegende Wände bei"' '"^; Blick auf den in Fi gur'2' dä'rge-Stell ten" Schnitt den· Winkel B¹ e'in""This known nozzle "10" shown in FIG. 2 contains a nozzle 'body 14' and a valve element 22 'arranged in its bore 24'. To the valve body 14 'belongs'oi "n'^; Venti lsi tz 30 'with a conical frustum-shaped shape, whose opposite walls at"""^; view of the in figure 2'dä'rge -Put "cut the angle B ¹ e'in""

5 0981270288 ^!-^: ' 5 0981270288 ^! - ^: '

■f-■ f-

schliessen. Die Ventilspitze 28' weist eine konische Fläche auf, die den Abschnitt 22b' des kegeligen Ventilelementes unter Bildung der kreisförmigen Kante 40 schneidet. Die sich h diametral gegenüberliegenden Flächen der konischen Ventilspitze 28' schliessen den Winkel V ein. Dieser ist etwas grosser als der Winkel B¹ des Ventilsitzes, so dass das Ventilelement in Schließstellung entlang der kreisförmigen Kante 40 am Ventilsitz anliegt. Der Düsensack 32' dieser bekannten Düse ist verhältnismässig gross und von zylinderförmiger Gestalt und weist aus noch zu erläuternden Gründen die Form einer Halbkugel auf. Die vom Düsensack 32' nach aussen abgehenden Sprühöffnungen 34' leiten den zerstäubten Brennstoff bei geöffnetem Düsenventil nach einem vorgegebenen Sprühmuster in den Zylinder.conclude. The valve tip 28 'has a conical surface which intersects the section 22b' of the conical valve element to form the circular edge 40. The diametrically opposed surfaces of the conical valve tip 28 'enclose the angle V. This is somewhat larger than the angle B ^{1 of} the valve seat, so that the valve element rests against the valve seat along the circular edge 40 in the closed position. The nozzle bag 32 'of this known nozzle is relatively large and of cylindrical shape and has the shape of a hemisphere for reasons to be explained below. The spray orifices 34 'extending outward from the nozzle bag 32' guide the atomized fuel into the cylinder according to a predetermined spray pattern when the nozzle valve is open.

Bei dieser bekannten Einspritzdüse liegt die minimale Brennstoffdurchtrittsfläche bei geöffnetem Ventil an der durch die Schnittstelle zwischen Ventilsitz und der zylinderförmigen Wand des Düsensackes gebildeten kreisförmigen Steuerkante 42 vor. Eine richtige Düse ist in Wirklichkeit viel kleiner als die gezeigte parsteljung. Die Sprühöffnungen sind mit dem unbewaffnetem Auge kaum sichtbar. Das Bearbeiten des Ventilsitzes und des Düsensackes, an die man vom Boden des Ventil körpers aus nur schwer herankommt, ist ein schwieriger und zeitraubender Vorgang. Bei eijier üblichen Düse wird der Ventilsitz 30¹ nach einer Wärmebehandlung fein geschliffen. Die Wände des Düsensackes müssen daher zylindrisch und konzentrisch sein, damit die Steuerkante 42 ihre Form beim Schleifen des Ventilsitzes beibehält. Auch muss ein ausreichendes Volumen für den Düsensack beibehalten werden, damit die Ventilspitze mit ihrer konischen Oberfläche 28' in die Sacköffnung hineinragen kann. ,Dieser hineinragende Abschnitt öffnet bei geöffnetem Ventil mit der Steuerkante 42 zusammen und steuert den. Brennstoffdurchfluss. Die gemäss dem Stand der Technik aufgebauten Düsen müssen daher einen Düsensack mit unerwünscht grossem Volumen aufweisen. . .-In this known injection nozzle, the minimum fuel passage area when the valve is open is at the circular control edge 42 formed by the interface between the valve seat and the cylindrical wall of the nozzle bag. A real nozzle is actually much smaller than the one shown in the picture. The spray openings are barely visible to the naked eye. The processing of the valve seat and the nozzle bag, which are difficult to access from the bottom of the valve body, is a difficult and time-consuming process. In the case of a conventional nozzle, the valve seat 30 ^{1 is} finely ground after a heat treatment. The walls of the nozzle bag must therefore be cylindrical and concentric so that the control edge 42 maintains its shape when the valve seat is ground. A sufficient volume for the nozzle bag must also be maintained so that the valve tip with its conical surface 28 'can protrude into the bag opening. This protruding section opens together with the control edge 42 when the valve is open and controls the. Fuel flow. The nozzles constructed according to the prior art must therefore have a nozzle bag with an undesirably large volume. . .-

Bei der erfindungsgemässe,n und in den Figuren 3 - 7 in vergrössertem Maßstab dargestellten Düse weist die .Venti .Is pitze 28 eine kegelstumpfförmige Oberfläche 44 mit sich diametral gegenüberliegenden,Flächen auf, die zwischen sich den in Figur 3 eingezeichnetenIn the nozzle according to the invention and shown on an enlarged scale in FIGS

509812/0288509812/0288

24380U24380U

Winkel V einschliessen. Diese kegelstumpfförmige Fläche 44 schneidet die Fläche 22b des kegeligen Ventilelementes an der kreisförmigen Kante 46. Die Ventilspitze läuft in einer konischen Fläche 48 aus, deren sich diametral gegenüberliegende Seiten den in Figur 3 gezeigten Winkel A einschliessen. Die konische Oberfläche 48 schneidet die kegelstumpfförmige Fläche 44 unter Bildung der kreisförmigen Steuerkante 50, deren Durchmesser D in Figur 3 eingezeichnet ist. Die in Figur 3 ebenfalls eingezeichneten und sich diametral gegenüberliegenden Wände des Ventilsitzes 30 sch'liessen den/Winkel B ein, der ein wenig kleiner als der von der Fläche 44 des Ventilsitzes eingeschlossene Winkel V ist. In der in Figur 3 gezeigten Schließstellung berührt das Ventilelement damit den Sitz entlang der Kante 46. Die Seitenwände des Düsensackes # 32 haben eine kegelstumpfförmi ge Gestalt. Ihre sich diametral gegenüberliegenden Flächen schliessen den Winkel C ein. Der Winkel C ist kleiner als der Winkel B des Ventilsitzes. An der Schnittstelle des Düsensackes mit dem Ventilsitz befindet sich die kreisförmige Kante 52.Include angle V. This frustoconical surface 44 intersects the surface 22b of the conical valve element at the circular edge 46. The valve tip runs in a conical surface 48 from whose diametrically opposite sides the in Figure 3 Include angle A shown. The conical surface 48 intersects the frustoconical surface 44 to form the circular control edge 50, the diameter D of which is shown in FIG is. The in Figure 3 also drawn and diametrically opposite walls of the valve seat 30 close the / angle B a, which is a little smaller than the angle V enclosed by the surface 44 of the valve seat. In the one shown in FIG In the closed position, the valve element thus touches the seat along the edge 46. The side walls of the nozzle bag # 32 are frustoconical in shape. Your diametrically opposed Surfaces enclose the angle C. The angle C is smaller than the angle B of the valve seat. At the interface of the nozzle bag with the valve seat is the circular edge 52.

Man erkennt aus den in den Figuren 5-7 dargestellten Schnitten dass die Fläche minimaler Brennstoffdurchströmung bei geöffnetem Ventil zwischen der Steuerkante 50 (Figur 6) des Ventilelementes und dem Ventilsitz liegt. Der Winkel A der konischen Fläche 48 ist so gewählt, dass bei jeder Stellung des Ventilelementes unterhalb der Steuerkante 50 eine vergrösserte Durchströmungsfläche gewährleistet wird.One recognizes from the sections shown in Figures 5-7 that the area of minimum fuel flow when the Valve is located between the control edge 50 (Figure 6) of the valve element and the valve seat. The angle A of the conical surface 48 is chosen so that in every position of the valve element below the control edge 50 is guaranteed an enlarged flow area.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Düse ergibt sich am besten aus Figur 4, in der das Ventilelement in seiner Öffnungsstellung gezeigt wird. Wie sich aus den die Strömung anzeigenden Pfeilen ergibt, tritt der Hochdruckbrennstoff aus dem Ringkanal 36 zwischen dem Ventilsitz und den Venti1elementf1ächen 24 und 48 in den Düsensack 32 ein. Die Grosse der Strömung ergibt sich aus der minimalen Brennstoffdurchströmungsfläche an der Steuerkante 50* deren Durchmesser D die Durchflusskapazität der Düse bestimmt.Aus dem Düsensack 32 gelangt der Brennstoff in die Sprühöffnungen 34 und tritt dann in Form von zerstäubten Strahlen 54 in die Brennkammern ein.The mode of operation of the nozzle according to the invention results best from Figure 4, in which the valve element in its open position will be shown. As can be seen from the arrows indicating the flow, the high-pressure fuel emerges from the annular channel 36 between the valve seat and the valve element surfaces 24 and 48 into the nozzle bag 32. The size of the flow results from the minimum Fuel flow area at the control edge 50 * whose diameter D determines the flow capacity of the nozzle. From the nozzle bag 32, the fuel reaches the spray openings 34 and emerges then in the form of atomized jets 54 into the combustion chambers.

Infolge der Beeinflussung der minimalen Brennstoffdurchströmung amAs a result of the influence on the minimum fuel flow on the

5098 1.2/02 8 85098 1.2 / 02 8 8

24380Η24380Η

Ventilsitz an der Steuerkante 50 lässt sich das Einspritzverhalten der Düse durch bearbeiten der Fläche 48 bei Beibehaltung des Winkels A beeinflussen. Hierbei wird der Durchmesser D der Steuerkante 50 unter Vergrösserung der Brennstoffdurchtrittsfläche erhöht. Das Düsensackvolumen vergrössert sich dabei nur sehr geringfügig.The valve seat on the control edge 50 can be used to control the injection behavior influence the nozzle by machining the surface 48 while maintaining the angle A. Here, the diameter D of the control edge becomes 50 increased with enlargement of the fuel passage area. The nozzle bag volume increases only very slightly.

Da damit der Beeinflussungspunkt für minimale Brennstoffdurchströmung von seinem üblichen Ort an der Schnittstelle des Düsensackes und der Sitzwände verschoben wird, kann der Düsensack zur Verringerung seines Volumens kegel stumpfförmige Wände erhalten. Der Düsensackwinkel I C sollte jedoch kleiner als der Sitzwinkel B sein. Damit verbleibt Material zum Schleifen des Sitzes. Die Sacktiefe lässt sich jedoch beträchtlich herabsetzen, da für die/Steuerung der durch den Sitz erfolgenden Strömung ein zylindrischer Düsensack nicht mehr erforderlich ist. Bei der vorliegenden Konstruktion erstreckt sich auch die Spitze des Venti1elementes nur noch sehr wenig in den Düamsack hinein. Wegen dieser zahlreichen Gründe lässt sich das Volumen des Düsensackes bei der vorliegenden Konstruktion im Vergleich mit Düsenkonstruktionen gemäss dem Stand der Technik wesentlich herabsetzen. Dies verringert den Anteil unverbrannter Gase und sichtbaren Rauches in den Auspuffgasen. In mindestens einem Fall wurde festgestellt, dass das Sackvolumen bei einer erfindungsgemässen Düse nur 11% des sonst notwendigen Betrages ausmachen muss. Diese Herabsetzung des Sackvolumens verbunden mit der stark vereinfechten Herstellung und der vergrösserten Durchflusskapazität am Sitz führt damit zu einem verbesserten Düsenverhalten sowohl vom Standpunkt der Emissionskontrolle wie auch vom Standpunkt erhöhter Wirtschaftlichkeit und vereinfachter Fertigung.Since the point of influence for minimal fuel flow is shifted from its usual location at the interface of the nozzle bag and the seat walls, the nozzle bag can have frustoconical walls to reduce its volume. The nozzle sack angle I C should, however, be smaller than the seat angle B. This leaves material for sanding the seat. The sack depth can, however, be reduced considerably, since a cylindrical nozzle sack is no longer required for the / control of the flow taking place through the seat. In the case of the present construction, the tip of the valve element also only extends very slightly into the duffle bag. Because of these numerous reasons, the volume of the nozzle bag can be significantly reduced in the present construction in comparison with nozzle constructions according to the prior art. This reduces the amount of unburned gases and visible smoke in the exhaust gases. In at least one case it was found that the bag volume in a nozzle according to the invention only has to be 11% of the amount otherwise necessary. This reduction in the bag volume combined with the greatly simplified manufacture and the increased flow capacity at the seat thus leads to an improved nozzle behavior both from the point of view of emission control and from the point of view of increased economy and simplified production.

Obwohl ein Hauptvorteil der erfindungsgemässen Düse in der zulässigen Herabsetzung des Düsensackvolumens liegt, lässt sich die erfi ndungsgemässe Ventilkonstruktion selbstverständlich auch bei üblichen Formen von Düsensäcken verwenden und trotzdem werden viele der beschriebenen funktionellen Vorteile erreicht, wie erhöhte Durtfchströmungskapazität, vereinfachte Fertigung und längere Lebensdauer.Although a main advantage of the nozzle according to the invention lies in the permissible reduction in the nozzle bag volume, the valve construction according to the invention can of course also be used with conventional nozzle bag shapes and yet there will be many achieved the functional advantages described, such as increased cross-flow capacity, simplified manufacture and longer service life.

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

509812/0288509812/0288

Claims

PATENT CLAIMS

_S, arranged 1./Brennstoffeinspritzdüse with a nozzle body, a bore in the nozzle body in the bore and movable between an open and a closed position reciprocating Venti 1 el ement, a frusto for mi gen valve seat aiii lower end of the bore, wherein the valve element with its lower end to close the passage can lay against the valve seat, with a nozzle bag arranged below the valve seat and connected to it, with spray openings going out from the nozzle bag through the valve body and with devices to feed fuel under pressure initiate above the valve seat in the bore, dadurchgeke η η is characterized in that a circular control edge (50) is provided at the lower end of the valve element (22), which in the open position of the valve element together with the valve seat the area of minimal fuel flow between the valve element and the Valve seat determined "

2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the control edge (50) is formed at the interface of two surfaces of revolution of the valve element (22). .

3. Injection nozzle according to claim 2, characterized in that one of the surface of revolution is a conical surface.

4. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the Side walls of the nozzle bag (32) have a frustoconical shape

to have. -: '

5. Injection nozzle according to claim 4, characterized in that the larger angles enclosed by the frustoconical valve seat than the angle enclosed by the walls of the nozzle bag.

509812/0288

6. Einspritzdüse nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Venti IeI ementes (22) an der Ventilspitze (28) die Form einer konischen Fläche aufweist, eine kegelstumpfförmige Fläche neben der konischen Fläche angeordnet ist, und dass an der Schnittstelle zwischen der konischen und der kegelstumpfförmigen Fläche eine kreisförmige Steuerkante (50) ausgebildet ist, die in der Öffnungsstellung des Ventilelementes (22) mit dem Ventilsitz (30) unter Bildung der Fläche minimaler Brennstoffdurchströmung zwischen Ventilelement (22) und Ventilsitz (30) zusammenwirkt.6. Injection nozzle according to claims 1-5, characterized in that the lower end of the valve element (22) at the valve tip (28) has the shape of a conical surface, a frustoconical one Surface is arranged next to the conical surface, and that at the interface between the conical and the frustoconical Surface a circular control edge (50) is formed, which in the open position of the valve element (22) with the valve seat (30) interacts to form the area of minimal fuel flow between valve element (22) and valve seat (30).

7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der kegelstumpfförmigen Flächeft des Ventilelementes eingeschlossene Winkel grosser als der vom Ventilsitz eingeschlossene Winkel ist.7. Injection nozzle according to claim 6, characterized in that the The angle enclosed by the frustoconical surface of the valve element is greater than the angle enclosed by the valve seat is.

8. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der konischen Fläche des Ventilelementes (22) eingeschlossene Winkel grosser als der von der kegelstumpfförmigen Fläche des Ventilelementes eingeschlossene Winkel ist, so dass die Brennstoffdurchströmungsfläche in jeder Stellung des Ventilelementes (22) unterhalb der Steuerkante (50) grosser als die an der Steuerkante ist.8. Injection nozzle according to claim 6, characterized in that the The angle enclosed by the conical surface of the valve element (22) is greater than the angle enclosed by the frustoconical surface of the valve element, so that the fuel flow surface in every position of the valve element (22) below the control edge (50) is larger than that on the control edge.

9. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände des Düsensackes 32 kegelstumpfförmige Gestalt aufweiset.9. Injection nozzle according to claim 6, characterized in that the Side walls of the nozzle bag 32 has a frustoconical shape.

10. Einspritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem kegelstumpfförmigen Ventilsitz (30) eingeschlossene Winkel grosser als der von den Wänden des Düsensackes (32) eingeschlossene Winkel ist.10. Injection nozzle according to claim 9, characterized in that the angles enclosed by the frustoconical valve seat (30) larger than that enclosed by the walls of the nozzle bag (32) Angle is.

509812/0288509812/0288