DE2710217A1 - FUEL INJECTOR - Google Patents

FUEL INJECTOR

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Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Kraftstoffeinspritzdüscn dieser Art wird beim Schließen der Ventilnadel aus dem Sackloch am Ventilsitz vorbei zum Druckraum hin Kraftstoff verdrängt, so daß die nach Aufliegen der Ventilnadel auf dem Ventilsitz im Sackloch verbleibende Restmenge eine Art elastisches Polstor bildet. Obwohl angestrebt ist, das Restsacklochvolumen so klein wie möglich zu halten, ist fertigungstechnisch eine sacklochfreie Düse nahezu nicht herstellbar. Dies hängt damit zusammen, daß Dichtkegel der Ventilnadel und Ventilsitzfläche fein bearbeitet werden müssen und dazu eine Begrenzung der konischen bzw. kegeligen Fläche erforderlich ist. Bei anderen bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen beginnen die Spritzöffnungen im Sackloch, was jedoch den Nachteil hat, daß sich das Sacklochvolumen unmittelbar als schädlicher Raum auswirkt, der eine Verschlechterung des Abgases bezüglich der Kohlenwasserstoffe zur Folge hat. Um ein richtiges Schließen der Vciitilnadel bei den zuerst genannten bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen, bei denen die Spritzöffnung in der Sitzfläche beginnt, zu erreichen, muß vom Sackloch zur Spritzöffnung hin eine gewisse Restverbindung bestehen. Der schädliche HC-Anteil im Abgas ist zwar im Verhältnis zu den als zweites genannten bekannten Kraftstoff einspritzdüsen verringert, jedoch nicht in dem erforderlichen bzw. gewünschten Maße.The invention is based on a fuel injection nozzle according to the genre of the main claim. In known fuel injection nozzles When the valve needle is closed, this type of valve moves from the blind hole past the valve seat to the pressure chamber displaced towards fuel, so that the residual amount remaining in the blind hole after the valve needle rests on the valve seat forms a kind of elastic pile gate. Although the aim is to keep the remaining blind hole volume as small as possible, In terms of production technology, a nozzle-free nozzle is almost not manufacturable. This is due to the fact that the sealing cone of the valve needle and valve seat surface must be finely machined and for this purpose a limitation of the conical or conical surface is necessary. In other known fuel injectors the injection openings begin in the blind hole, but what has the disadvantage that the blind hole volume acts directly as a harmful space that deteriorates of the exhaust gas with respect to the hydrocarbons. To properly close the vciitil needle with the first known fuel injectors mentioned, in which the Injection opening in the seat begins to reach, there must be a certain residual connection from the blind hole to the injection opening exist. The harmful HC content in the exhaust gas is in relation to the known fuel mentioned as the second injectors reduced, but not to the required or desired extent.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß nach Schließen der Ventilnadol keinerlei Restmengeη von Kraftstoff in den Brennraum gelangen können, so daß eine erhebliche Verringerung der im Abgas befindlichen schädlichen Kohlenwasserstoffe erreichbar ist.The fuel injection nozzle according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that after closing the valve needle no residual amount of fuel can get into the combustion chamber, so that a considerable reduction in the harmful emissions in the exhaust gas Hydrocarbons is achievable.

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809837/0223809837/0223

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzdüse möglich.The measures listed in the subclaims are an advantageous further development and improvement of the main claim specified fuel injector possible.

Zeichnungdrawing

In den Figuren 1 bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung im Längsschnitt dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.In the figures 1 to 3 three embodiments of the subject matter of the invention are shown in longitudinal section and explained in more detail in the following description.

Beschreibung der ErfindungsbeispieleDescription of the examples of the invention

Die Figuren 1 bis 3 zeigen je einen Längsschnitt durch den Ventilsitz enthaltenden Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse. Bei allen drei Beispielen ist in einem Düsenkörper 1 ein Ventilsitz 2 angeordnet, auf dem der Schließkegel 3 einer Ventilnadcl. k aufliegt. Von einer nicht dargestellten Kraftstoff einspritzpumpe gelangt Kraftstoff unter Druck in einen nur teilweise dargestellten zwischen Düsenkörper 1 und Ventilnadcl 4 angeordnetdl Druckraum 5 und beauf schlagt dort in Öffnungsrichtung wirkende an der Ventilnadel 4 angeordnete nur teilweise dargestellte Druck3chultern 6. Bei ausreichendem Druck im Druckraum 5 wird dann die Ventilnadel 4 entgegen einer Schließkraft, meist einer Schließfeder, verschoben, so daß der Kraftstoff aus dem Druckraum 5 über Spritzöffnungen 7 in den nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen kann. Die Spritzüffnungen 7 beginnen im Ventilsitz 2 und werden bei geschlossener Ventilnadol durch den Schließkegel 3 abgedichtet. Der konische Ventilsitz 2 geht mit seinem Ende kleineren Durchmessers in ein Sackloch 8 über. Sackloch 8 und Druckraum 5 sind über einen Entlastungskanal. 9 miteinander verbunden, welcher in der Düsennadel 4 verläuft. Hierdurch kann beim Schließen der Ventilnadel im Sackraum 8 befindlicher Kraftstoff über den Kanal 9 in den Druckraum 5 gelangen, so daß ein durch ein Kraftstoffpolster bewirkendes Aufsteuern der Spritzöffnungen 7 durch Verschieben der Ventilnadel nach Spritzende vermieden wird.FIGS. 1 to 3 each show a longitudinal section through the part of a fuel injection nozzle containing the valve seat. In all three examples, a valve seat 2 is arranged in a nozzle body 1, on which the closing cone 3 of a valve needle. k rests. From a fuel injection pump (not shown), fuel arrives under pressure in a pressure chamber 5, which is only partially shown between the nozzle body 1 and valve needle 4, and acts there in the opening direction, only partially shown pressure shoulders 6 arranged on the valve needle 4 the valve needle 4 is displaced against a closing force, usually a closing spring, so that the fuel can pass from the pressure chamber 5 via injection openings 7 into the combustion chamber, not shown, of the internal combustion engine. The injection openings 7 begin in the valve seat 2 and are sealed by the closing cone 3 when the valve needle is closed. The conical valve seat 2 merges with its smaller diameter end into a blind hole 8. Blind hole 8 and pressure chamber 5 are via a relief channel. 9 connected to one another, which runs in the nozzle needle 4. As a result, when the valve needle is closed, fuel in the bag chamber 8 can pass through the channel 9 into the pressure chamber 5, so that the injection openings 7 caused by a fuel cushion are avoided by moving the valve needle after the end of the injection.

-k--k-

80983 7/022380983 7/0223

Eine Verbindung zwischen Druckraum 5 und Sackloch 8 erfordert jedoch auch eine gute Dichtung zwischen Dicbtkegel und Ventilsitz von der Seite des Sacklochs 8 zu den Spritzöffnungen 7 hin, damit aus dem Druckraum 5 über den Kanal 9 und das Sackloch 8 kein Kraftstoff bei geschlossenem Ventil in den Brennraum gelangen kann. Dies hätte wie oben ausgeführt eine wesentliche Verschlechterung des Abgases zur Folge. However, a connection between the pressure chamber 5 and the blind hole 8 also requires a good seal between the cone and the valve seat from the side of the blind hole 8 to the injection openings 7, so that no fuel from the pressure chamber 5 via the channel 9 and the blind hole 8 into the valve when the valve is closed Can reach the combustion chamber. As stated above, this would result in a significant deterioration in the exhaust gas.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz 2 als Konus mit geradlinigen Mantellinien ausgebildet. Der Dichtkegel 3 hingegen im Übergangsbereich zum Schaft der Ventilnadel 4 hin kugelig ausgebildet. Der bei geschlossener Düse nicht zur Auflage gelangende kugelig ausgebildete Abschnitt 10 dient als ein Teil der Druckschulter 6 der Ventilnadel k. Die üeradlinigkeit des anschließenden Dichtkegels ist aus technischen Gründen gewählt, um im Dereich der SpritzÖffnungen 7 eine gute Dichtheit zwischen Dichtkegel 3 und Ventilsitz 2 zu gewährleisten. Bekanntlich nimmt bei derartigen Kegelsitzen der Schwierigkeitsgrad beim Einschleifen der einander gegenüberliegenden Flächen mit abnehmendem Durchmesser des Kegels zu. Wie bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 gezeigt, beginnen die Spritzöffnungen 7 meist in einem Bereich des Kegelsitzcs, der einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist. Dies hängt konstruktiv damit zusammen, daß die Spri.tzöffnungen möglichst weit unten am Düsenkörper 1 angeordnet sind, um zu erreichen, daß die Kraftstoffeinspritzdüse möglichst wenig in den Brennraum ragt. Durch die kugelige Ausbildung 10 wird der eigentliche Dichtbcrcich des Kegels 3 in einen Bereich kleineren Durchmessers, nämlich gegenüber den Spritzöffnungen 7 verlegt. Hinzu kommt der Vorteil einer strömungsgiiiistigcn Ausbildung.In the embodiment shown in Figure 1, the valve seat 2 is designed as a cone with straight surface lines. The sealing cone 3, on the other hand, has a spherical design in the transition area to the shaft of the valve needle 4. The spherical section 10, which does not come to rest when the nozzle is closed, serves as part of the pressure shoulder 6 of the valve needle k. The straightness of the adjoining sealing cone is chosen for technical reasons in order to ensure good tightness between the sealing cone 3 and the valve seat 2 in the area of the injection openings 7. It is known that in such conical seats the degree of difficulty in grinding in the opposing surfaces increases with the decreasing diameter of the cone. As shown in the exemplary embodiment in FIG. 1, the injection openings 7 mostly begin in a region of the conical seat which has a relatively small diameter. This is structurally related to the fact that the spray openings are arranged as far down as possible on the nozzle body 1 in order to ensure that the fuel injection nozzle protrudes as little as possible into the combustion chamber. Due to the spherical design 10, the actual sealing area of the cone 3 is relocated to an area of smaller diameter, namely opposite the injection openings 7. In addition, there is the advantage of a streamlined design.

Bei dem in Figur 2 dargestellten zicritnn Ausf ührungsbei spi el ist der Herej eh 12 des Di chlkoi>,nl s 3ider den fipri tzöf f nullten l i ej',t , kugelig ausgebildet. Kntsprechend ist aurli derIn the case of the embodiment example shown in FIG is the Herej eh 12 of the Di chlkoi>, nl s 3ider den fipri tzöf f zeroth l i ej ', t, spherical. Correspondingly, aurli is the one

-5--5-

8098 3 7/02238098 3 7/0223

Ventilsitz 2 im Bereich 13 der Spritzöffnungen 7 mit einer Ausnehmung versehen, so daß bei geschlossenem Ventil die kugeligen Abschnitte 12 und 13 dichtend aufeinander liegen. Der Mittelpunkt M, dieser Kugelzone ist vorteilhafterweise durch den Schnittpunkt der Achsen der Spritzöffnungen 7 sowie der Vcntilnadelachse gebildet. Hierdurch ist der Dichtbereich vorteilhaf terweise auf ein relativ schmalen Kegelstumpf mit kugeliger Mantelfläche beschränkt.Valve seat 2 in the area 13 of the injection openings 7 with a Provided recess, so that when the valve is closed, the spherical sections 12 and 13 lie sealingly on one another. The center M, this spherical zone is advantageously through the intersection of the axes of the injection openings 7 and the Valve needle axis formed. As a result, the sealing area is advantageously based on a relatively narrow truncated cone spherical outer surface limited.

Bei dem in Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist zur weiteren Verkleinerung des bei geschlossenem Ventil im Bereich der Spritzöffnungen 7 dichtenden Kegels auf dem Dichtkegel 3 eine Ringnut 14 angeordnet. Die Kegelbereiche 15 und 16 beiderseits der Ringnut Ik übernehmen die Abdichtung zwischen Kegel 3 und Ventilsitz 2. Aufgrund der Ringnut 14 nimmt zwar in engen Grenzen das schädliche Volumen zu, es verringert sich aber die zur Dichtung dienende Auflagefläche und damit der relative Dichtungsdruck. Außerdem ist es einfacher, die Dichtflächen einzuschleifen.In the third exemplary embodiment shown in FIG. 3, an annular groove 14 is arranged on the sealing cone 3 to further reduce the size of the cone, which seals in the area of the spray openings 7 when the valve is closed. The cone areas 15 and 16 on both sides of the annular groove Ik take on the sealing between cone 3 and valve seat 2. Due to the annular groove 14, the harmful volume increases within narrow limits, but the contact surface used for sealing and thus the relative sealing pressure is reduced. It is also easier to grind in the sealing surfaces.

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809837/0223809837/0223

Claims (1)

AnsprücheExpectations [I.) Kraftstoff einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer einen Dichtkegel aufweisenden Spritzöffnungen steuernden und entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffes sowie einer Schließkraft öffnenden Ventilnadel und mit einem die Ventilnadel aufnehmenden, mit dieser einen Druckraum sowie ein Sackloch begrenzenden Düsenkörper, in dem ein mit dem Dichtkegel zusammenwirkender, Druckraum und Sackloch trennender, konischer Ventilsitz angeordnet ist, in welchem die im Düsenkörper angeordneten, durch den Dichtkegel überdeckten und zum Druckraum hin abdichtbaren Spritzöffnungen beginne/, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzöffnungen (7) durch den Dichtkegel (3) auch zum Sackloch (8) hin abdichtbar sind und daß in der Ventilnadel (Ί) ein Sackloch (8) und Druckraum (5) verbindender Entlastungskanal (9) angeordnet ist.[I.) Fuel injector for internal combustion engines with a a sealing cone having spray orifices controlling and counter to the flow direction of the fuel as well a valve needle which opens the closing force and a valve needle which receives the valve needle and which also forms a pressure chamber a nozzle body delimiting a blind hole, in which a pressure chamber and a blind hole interacting with the sealing cone separating, conical valve seat is arranged, in which the arranged in the nozzle body, covered by the sealing cone and injection openings that can be sealed off towards the pressure chamber /, characterized in that the injection openings (7) can be sealed by the sealing cone (3) also towards the blind hole (8) and that a blind hole in the valve needle (Ί) (8) and pressure chamber (5) connecting relief channel (9) is arranged. 2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskahal (9) als Drosselkanal mit engem Durchgangsquerschnitt ausgebildet ist.2. Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that that the relief channel (9) as a throttle channel is designed with a narrow passage cross-section. 3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sackloch (8) ein fertigungstechnisch minimiertes Volumen aufweist.3. Fuel injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the blind hole (8) has a manufacturing technology minimized volume. -7--7- 809837/0223809837/0223 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 271021?271021? k. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadadurch gekennzeichnet, daß die Steigung von Dichtkegel (3) und Ventilsitzkonus (2) gleich ist. k. Fuel injection nozzle according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the pitch of the sealing cone (3) and the valve seat cone (2) is the same. insbesonderein particular 5. Kraftstoffeinspritzdüse/nach einem der Ansprüche 1 bis 3,5. Fuel injection nozzle / according to one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkegel (3) im Bereich (12) der Spritzöffnungen (7) leicht nach außen gewölbt ist.characterized in that the sealing cone (3) in the area (12) of the spray openings (7) is slightly curved outwards. 6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelwölbung im durch die Ventilachse gehenden Querschnitt kreissegmentförmig ist und der Mittelpunkt (M) des Kreises durch den Schnittpunkt zwischen den Achsen der Spritzöffnungen (7) sowie der Ventilnadel (4) gebildet wird.6. Fuel injection nozzle according to claim 5 »characterized in that that the curvature of the cone in the cross section passing through the valve axis is in the shape of a segment of a circle and the center point (M) of the circle through the intersection between the axes of the injection openings (7) and the valve needle (4) is formed. 7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (2) eine der Kegelwölbung (12) entsprechende gewölbte Ausnehmung (13) aufweist.7. Fuel injection nozzle according to claim 5 or 6, characterized characterized in that the valve seat (2) has an arched recess (13) corresponding to the conical arch (12). 8. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (10) zwischen Dichtkegel (3) und Nadelschaft kugelig ist und daß die Spritzöffnungen (7) dem weitgehend ungewölbten Kegelabschnitt gegenüber beginnen.8. Fuel injection nozzle according to one of claims 1 to k, characterized in that the transition (10) between the sealing cone (3) and needle shaft is spherical and that the injection openings (7) begin opposite the largely curved cone section. -8--8th- 809837/0223809837/0223 .. insbesondere
üse/nach ex .. in particular
üse / after ex «. - ^ ^ ^ . .A ... insbesondere Λ «. - ^ ^ ^. . A ... especially Λ 9· Kraftstoffeinspritzdüse/nach exnem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dichtkegel (3) den Spritzöffnungen (7) unmittelbar gegenüber Ausnehmungen angeordnet sind. 9. Fuel injection nozzle according to the preceding claims, characterized in that recesses are arranged in the sealing cone (3) directly opposite the injection openings (7). 10. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen durch eine Ringnut (Ik) gebildet werden.10. Fuel injection nozzle according to claim 9 »characterized in that the recesses are formed by an annular groove (Ik) . 809837/0223809837/0223
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