DE2926382A1

DE2926382A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer einspritzduese

Info

Publication number: DE2926382A1
Application number: DE19792926382
Authority: DE
Inventors: Stuart David Lunn
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-07-01
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1980-01-10
Also published as: JPS5510094A; IT1121979B; ES480129A1; IT7924018A0; FR2429900A1

Description

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Einspritzdüse, wie sie zum Einspritzen von flüssigem Kraftstoff in die Brennräume bzw. Brennkammern von Brennkraftmaschinen, insbesondere von selbstzündenden Brennkraftmaschinen üblicherweise verwendet wird. Solche Kraftstoffeinspritzvorrichtungen weisen einen Düsenkopf auf, der seinerseits wieder einen gestuften Zylinderkörper aufweist, dessen Teil mit größerem Querschnitt an seinem Ende eine Dichtungsfläche bildet, die zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden Dichtungsfläche am einen Ende eines Düsenkörpers bestimmt ist. Die Dichtungsflächen werden durch eine Haltemutter zusammengehalten, die sich auf einer Stufe des Zylinderkörpers abstützt und ein Gewinde aufweist, mit dem sie auf den Düsenkörper aufschraubbar ist. Der Zylinderkörper weist eine Bohrung auf, an deren den Dichtflächen abgekehrtem Ende ein Ventilsitz und ein Kraftstoffauslaß gebildet sind. In dieser Bohrung ist ein Ventilglied verstellbar, das zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz bestimmt und ausgebildet ist und dabei den Kraftstoffaustritt verhindert, wenn es auf dem Ventilsitz aufsitzt. In der Bohrungswand ist eine ümfangsnut gebildet, zu der sich von den Dichtflächen zumindest eine Kraftstoff-Führung erstreckt und

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zwischen der und dem Ventilsitz ein Ringraum zwischen der Bohrungswand und dem Ventilglied besteht. Dabei ist ein Federelement vorgesehen, um das Ventilglied am Ventilsitz in Anlage zu halten, das vom Druck des Kraftstoffes vom Ventilsitz abgehoben wird, der durch die Kraftstoff-Führung einer hierfür bestimmten Fläche des Ventilgliedes zugeführt wird, um nach dem Abheben des Ventilgliedes vom Ventilsitz durch die Kraftstoffauslasse auszutreten.

Solche Kraftstoffeinspritzvorrichtungen bzw. Kraftstoffdüsen sind an sich bekannt und werden seit vielen Jahren in großem Umfang benutzt. Es hat sich gezeigt, daß bei solchen Vorrichtungen bei besonders hohen Kraftstoffdrücken von z.B. 21 kg/mm Materialermüdungserscheinungen, sogenanntes Ermüdungscracken auftreten können. Ein solches Cracken kann insbesondere im dünnen Wandbereich des Zylinderkörpers zwischen dem Kraftstoff einlaßkanal und der Zylinderbohrung, die das Ventilglied aufnimmt, auftreten, wobei das Cracken an dem Ende bzw. in dem Bereich des Zylinderkörpers seinen Anfang nimmt, in dem sich die Umfangsnut befindet und durch den Zylinderkörper bis zu seiner Dichtfläche fortschreitet. Die Gefahr dieses Crackens kann dadurch verringert werden, daß die Kraftstoff-Führung nach außen gerückt wird, was jedoch bedingt, daß die umfangsnut tiefer ausgeführt wird, was wiederum vom fertigungstechnischen Gesichtspunkt aus auf Probleme stößt. Untersuchungen

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haben aber gezeigt, daß auch bei Inkaufnahme der fertigungstechnischen Probleme durch das Nach-Außen-Rücken der Kraftstoff-Führung das geschilderte Cracken nicht mit ausreichender Sicherheit vermieden wird, bzw. an die Stelle des geschilderten Crackens in Längsrichtung ein Cracken radial nach außen treten kann, das an der Umfangsnut anfängt und bis in den Bereich sich erstreckt, wo die Kraftstoff-Führung in die umfangsnut mündet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Düsenanordnung der

eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Gefahr

des erwähnten Crackens in einfacher Weise zuverlässig ausgeschaltet ist.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, um den Zylinderkörper einen Ring zu legen, der nach dem Aufbringen auf den Zylinderkörper infolge seiner Vorspannung eine radial gerichtete Druckkraft erzeugt, so daß die Dehnungskräfte, denen der Werkstoff des Zylinderkörpers im Bereich der umfangsnut beim Zuführen von Kraftstoff unterworfen ist, verringert werden.

Mit der Erfindung ist also eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit einem einfachen Bauteil so ausgestaltet, daß auch bei extrem hohen Kraftstoffdrücken ein Ermüden

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des Materials, dessen schließlichen Reißen, also das geschilderte Cracken, nicht eintreten können.

Wesentliche Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstände der Patentansprüche.

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Figurenbeschreibung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine an sich bekannte Kraftstoffeinspritzdüse als Mittellängsschnitt,

Fig. 2 einen erfindungsgemäß veränderten Teil der Anordnung gemäß Fig. 1 als eine erfindungsgemäße Ausführungsform und

Fig. 3 einen erfindungsgemäß veränderten Teil der Anordnung gemäß Fig. 1 als eine zweite erfindungsgemäße Ausführung sform.

Gemäß Fig. 1 ist ein Düsenkörper 10 vorgesehen, an dem mittels einer Hutmutter 11 ein Düsenkopf mit einem gestuften Zylinderkörper 12, der eine Längsbohrung 13 aufweist, gehalten ist. In der Längsbohrung 13 ist ein gestuftes Ventilglied 14 verstellbar.

Der engere Abschnitt des Ventilgliedes 14 ist zum Zusammenwirken mit einem Ventilsitz 20 bestimmt und ausgebildet.

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Dieser Ventilsitz 20 ist an dem dem Düsenkörper 10 entfernten Ende der Bohrung 13 angeordnet, die stromabwärts des Ventilsitzes 20 mit Kraftstoffauslaßöffnungen 21 in Verbindung steht. Beim Betrieb gelangt durch die Kraftstoff auslaßöffnungen 21 hindurch flüssiger Kraftstoff in die Brennkammer der Brennkraftmaschine, der die Vorrichtung zugeordnet ist.

An den einander zugekehrten Enden bilden der Düsenkörper TO und der Zylinderkörper 12 miteinander zusammenwirkende Dichtflächen. In der Dichtfläche des Zylinderkörpers 12 ist eine Ringnut 22 vorgesehen, die mit dem Kraftstoffeinlaßkanal 23 des Düsenkörpers 10 in Verbindung steht.

Zwischen ihren beiden Enden bildet die Längsbohrung 13 eine ümfangsnut 24, die über einen Kanal 25 mit der Ringnut in Verbindung steht. Während im Ausführungsbeispiel nur ein Kanal 25 vorgesehen ist, können in der Praxis vorzugsweise drei solcher Kanäle vorgesehen sein. Die Hutmutter 11 wirkt mit einer Stufe am ansonsten zylindrischen Außenumfang des Zylinderkörpers 12 zusammen, die im Bereich der Ümfangsnut 24 angeordnet ist.

Das Ventilglied 14 hat einen Abschnitt mit geringerem Querschnitt, mit dem es in das eine Ende einer Kammer 17 im

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Düsenkörper 10 hineinragt. Dieser Abschnitt trägt ein Federwiderlager 17a, auf dem eine gewickelte Druckfeder mit ihrem einen Ende abgestützt ist. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Druckfeder 16 auf einem weiteren Federwiderlager 18 am äußeren Ende der Kammer 17 ab. Das Federwiderlager 18 ist mit einer Längsbohrung 19 versehen, die mit einem nicht gezeichneten Auslaß für Leckkraftstoff in Verbindung steht.

Zwischen dem Ventilglied 14 und der Bohrungswand in dem Bereich der Längsbohrung 13 zwischen der Umfangsnut 24 und dem Ventilsitz 20 befindet sich ein Ringspalt, und beim Betrieb der Vorrichtung wird der umfangsnut 24 Kraftstoff unter Druck zugeführt, dessen Druck auf das Ventilglied wirkt, um dieses entgegen der Wirkung der Feder 16 vom Sitz 20 abzuheben, so daß Kraftstoff durch die Kraftstoffauslaßöffnungen 21 austreten kann.

Wie bereits erwähnt, kann bei extrem hohem Druck des zuzuführenden Kraftstoffes nachweislich ein Ermüdungscracken im Material des Zylinderkörpers 12 zwischen der Längsbohrung 13 und dem Kanal 25 eintreten, wobei das Cracken an dem Ende des Zylinderkörpers 12 seinen Ausgang nehmen kann, in dem die umfangsnut 24 gebildet ist. Das Cracken kann sich bis hin zur Dichtungsfläche erstrecken. Darüber

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hinaus ergeben Analysen, daß das Cracken auch in radialer Richtung erfolgen kann, und zwar im Bereich der Umfangsnut 24, wobei das Cracken dort seinen Anfang nimmt, wo der Kanal 25 in die umfangsnut 24 einmündet.

Um diese Gefahr des Crackens zu verhindern bzw. extrem gering zu halten, wird vorgeschlagen, den Zylinderkörper 12 im Bereich der Umfangsnut 24 einem radial nach innen gerichteten Druck zu unterwerfen, wie es gemäß Fig. 2,3 mit einem im Einbauzustand unter Spannung stehenden Ring geschehen kann. Gemäß Fig. 2 hat der Ring 26 rechteckigen Querschnitt, und er ist im Bereich der Umfangsnut 24 gegen axiale Verschiebung gesichert. Hierzu ist die Stufe des Zylinderkörpers 12, an der der Ring 26 anliegt, weiter zurück gegen die Umfangsnut und in Richtung auf die Dichtungsflächen zwischen dem ZyIInderkörper und dem Düsenkörper 10 versetzt. Der Ring 26 kann auf den Zylinderkörper 12 aufgeschrumpft sein, oder er kann mit entsprechendem Preßsitz auf dem Zylinderkörper sitzen und mit einer entsprechenden Axialkraft an der Stufe des Zylinderkörpers in Anlage gebracht sein. Im Einbauzustand kann die Hutmutter 11 auf den Ring 26 drücken.

Bei der etwas veränderten Lösung gemäß Fig. 3 ist der Ring 27 innen konisch ausgeführt, und der Zylinderkörper 12 hat

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eine entsprechend konische Außenkontur. Durch das axiale Aufschieben des Ringes 27 werden von diesem radiale Spannungskräfte auf den Zylinderkörper 12 im Bereich der Umfangsnut 24 aufgebracht. Wie bei der Lösung gemäß Fig. 2 wirkt auch bei der Lösung gemäß Fig. 3 die Hutmutter 11 auf den Ring 27 ein. Beim Aufschrauben der Hutmutter 11 auf den Zylinderkörper 12 wird der Ring 27 axial verstellt, und mit zunehmendem Aufschieben des Ringes mit seiner konischen Innenfläche auf die konische Außenfläche des Zylinderkörpers 12 wird von dem Ring auf den Zylinderkörper eine zunehmende Radialspannung als nach innen gerichtete Druckspannung aufgebracht. Die Axialbewegung des Ringes 27 auf dem Zylinderkörper 12 unter dem Einfluß der Hutmutter 11 wird durch eine Schulter 28 des Zylinderkörpers 12 begrenzt, wie sie ähnlich auch bei der Lösung nach Fig. 2 vorgesehen ist.

Beim Einsetzen der Düsenanordnung in die Brennkraftmaschine ist es üblich, die Düsenanordnung mit Spannmitteln gegenüber der Brennkraftmaschine zu verspannen, die gegen den Düsenkörper 10 wirken und die die äußere Stirnfläche der Hutmutter zur Anlage an einer Schulter der Bohrung bringen, in die die Düsenanordnung eingesetzt wird. Dadurch wird bei beiden Lösungen der Ring 26 bzw. 27 einer axialen Spannung unterworfen. Gleichzeitig wird jedoch von dem Ring 26 bzw. 27 auf den Zylinderkörper 12 im Bereich der Umfangsnut 24 ein radial wirkender Druck ausgeübt.

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Claims

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Anmelder: LUCAS INDUSTRIES LIMITED, Great King Street, Birmingham B19 2XF, England

Titel: Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer

Einspritzdüse

Patentansprüche

Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Einbringung von flüssigem Kraftstoff in die Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei entsprechendem Druck selbstzündender Brennkraftmaschinen, wobei ein Düsenkopf von einem gestuften Zylinderkörper gebildet wird, dessen Ende mit größerem Querschnitt eine Dichtfläche bildet, die mit einer entsprechenden Dichtfläche am einen Ende eines Düsenkörpers zusammenwirkt, wobei die beiden Dichtflächen mit einer Mutter zusammengehalten werden, die auf eine Stufe des Zylinderkörpers drückt, wenn sie mit einem Gewindeende auf den Düsenkörper aufgeschraubt wird, wobei weiter der Zylinderkörper mit einer Längsbohrung versehen ist, nahe deren einem, den Dichtflächen entferntem Ende ein Ventilsitz und der Kraftstoffauslaß angeordnet sind, in der ein mit dem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied verstellbar ist, das beim Aufsitzen auf dem Ventilsitz den Kraftstoffaustritt verschließt und der eine Umfangsnut zugeordnet

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ist, zu der zumindest eine Verbindung vom Kraftstoffeinlaß im Bereich der Dichtflächen führt und zwischen der und dem Ventilsitz sich ein Ringraum zwischen Ventilglied und Bohrungswand erstreckt, durch den der Kraftstoff vom Ringraum zum vom Ventilsitz gesteuerten Kraftstoffauslaß gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß um den Zylinderkörper (12) ein Ring (26 bzw. 27) gelegt ist, der infolge seiner Vorspannung auf den Zylinderkörper eine radial nach innen gerichtete Druckspannung aufbringt, um die Dehnung zu verringern, der der Werkstoff des Zylinderkörpers im Bereich der Umfangsnut (24) unterworfen ist, wenn Kraftstoff unter Druck durch die Kraftstoff-Führung (22,25) in die Umfangsnut gelangt.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (26 bzw. 27) in einer zur Längsachse der Vorrichtung senkrechten Querebene angeordnet ist, in der die Umfangsnut (24) sich befindet, und zwar zwischen der Stufe des Zylinderkörpers (12) und der den Zylinderkörper und den Düsenkörper (10) zusammenhaltenden Mutter (11).

. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (26 bzw. 27) einen rechteckigen Querschnitt hat.

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4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (12) einen außen konischen Abschnitt aufweist, und der Ring (27) innen entsprechend konisch ist und das Maß des von dem Ring ausgeübten Radialdruckes von dem Maß abhängig ist, um das der Ring mit der Mutter (11) auf den konischen Abschnitt des Zylinderkörpers aufgeschoben wird.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschieben des Ringes (27) auf den konischen Abschnitt des Zylinderkörpers (12) von einer Ringschulter (28) des Zylinderkörpers begrenzt wird.

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