DE3139170A1

DE3139170A1 - Fuel injection nozzle for internal combustion engines

Info

Publication number: DE3139170A1
Application number: DE19813139170
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. 7032 Sindelfingen Füßner; Karl 7148 Remseck Hofmann; Iwan 8400 Regensburg Komaroff; Kurt 7300 Esslingen Seifert; Dietrich Dipl.-Ing. 7014 Kornwestheim Trachte; Wilhelm Dipl.-Ing. Dr. 7000 Stuttgart Vogel; Hans-Jörg Dipl.-Ing. 7145 Markgröningen Vogtmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1983-04-21
Also published as: JPS5867972U

Abstract

A fuel injection nozzle for internal combustion engines is proposed, which has a nozzle body (10) with a valve seat (20) and a valve needle (30), which is pressed by a closing spring (36, 72) against the valve seat (20). The closing spring (36, 72) is integrally connected to the valve needle (30) and formed by a hollow shaft shoulder (36) of the valve needle (30) being shaped by means of a helically running recess (70) into a helical spring element with spring coils (72). Between the spring coils (72) an element (74) of soft elastic material is advantageously inserted so that it can adhere for the purpose of lift damping. The arrangement according to the invention is characterised by an especially low mass of the moving parts and by a reliable connection of the spring coils (72) producing the closing force to the other part of the valve needle (30). <IMAGE>

Description

Kraftstoff-Einspritzdüse für BrennkraftmaschinenFuel injector for internal combustion engines

Stand dcr Technik Die Erfindung geht aus von einer Eraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs, Bei einer bekannten Einspritzdüse dieser Gattung (GB-PS 886 258) mit nach außen öffnender Ventilnadel (A-Düse) ist das Schraubenfederelement eine als Einzelteil ausgebildete Schraubenzugfeder, deren Enden auf entsprechend geformte Gewindeabschnitte am Ventilnadelschaft und an einem Stützkörper aufgedreht sind.PRIOR ART The invention is based on a fuel injection nozzle according to the preamble of the main claim, In a known injection nozzle of this type (GB-PS 886 258) with an outwardly opening valve needle (A nozzle) is the helical spring element a tension spring designed as a single part, the ends of which point accordingly Screwed shaped threaded sections on the valve needle shaft and on a support body are.

Diese Ausführung erscheint nachteilig, weil die Schraubenzugfeder wegen des geringen Wicklungsdurchmessers quer zu ihrer Längsachse verhältnismäßig steif und daher der Reibungsschluß zwischen den Endwindungen der Feder und den Gewindeabschnitten an Ventilnadel und Stützkörper in hohem Naße toleranzempfindlich ist. Bei Festlegung der Schließkraft der Ventil nadel und der Schließfedercharakteristik muß daher auch Rücksicht auf die Forderungen genommen werden, die bezüglich der Verbindung mit den benachbarten Teilen an die Schraubenzugfeder gestellt sind. Das kann zu Kompromissen zwingen, die sich nachteilig auf die Funktion der Einspritzdüse auswirken. Wenn ein ungewolltes Lösen der Ventilnadel von der Schraubenzugfeder über eine längere Betriebszeit hinweg mit Sicherheit vermieden werden soll, erscheint es unerläßlich, durch zusätzliche Mittel eie Relativdrehung zwischen Ventilnadel und Schraubenzugfeder zu verhindern.This design appears disadvantageous because of the helical tension spring relatively transverse to its longitudinal axis due to the small winding diameter stiff and therefore the frictional engagement between the end turns of the spring and the threaded sections on the valve needle and support body is very sensitive to tolerances. When setting the closing force of the valve needle and the closing spring characteristic must therefore also Consideration must be given to the requirements relating to the connection with the neighboring Parts are placed on the tension coil spring. This can force compromises that have a detrimental effect on the function of the injector impact. If the valve needle is accidentally loosened from the tension coil spring should definitely be avoided over a longer period of operation appears it is indispensable, by additional means, a relative rotation between the valve needle and tension coil spring to prevent.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Nerkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Schraubenfederelement unlösbar mit der Ventilnadel verbunden ist und daher die die Federkraft und -charakteristik bestimmenden Parameter des Schraubenfederelenents allein nach den Forderungen bemessen werden können, die ein angestrebter Einspritzverlauf an die Feder stellt.Advantages of the invention The arrangement according to the invention with the characterizing Nerkmalen of the main claim has the advantage that the helical spring element is inextricably linked to the valve needle and therefore the spring force and characteristics determining parameters of the helical spring element are measured solely according to the requirements can be, which provides a desired course of injection to the spring.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments of the arrangement specified in the main claim are possible.

Die vorgeschlagene Ausbildung der Ventilnadel bzw. des Schraubenfederelementes wirkt sich insbesondere bei solchen Einspritzdüsen vorteilhaft auf den Gesamtaufbau aus, bei denen sich die Ventilnadel bei ihrem Öffnungshub in Strömungsrichtung des Kraftstoffs bewegt (A-Düse).The proposed design of the valve needle or the helical spring element has an advantageous effect on the overall structure, particularly in the case of such injection nozzles from, in which the valve needle is in its opening stroke in the flow direction of the Fuel moves (A nozzle).

Bei einer solchen Einspritzdüse wird vorgeschlagen, daß der das Schraubenfederelement bildende Schaftansatz der Ventilnadel an seinem freien Ende ohne schraubenlinienförmige Aussparung ist und eine Ringschulter zum Abstützen an einer Gegenschulter des Düsenkörpers hat. Dadurch ist erreicht, daß ein auf die Windungen des Schraubenfederelementes abgestimmtes, besonders geformtes Stützteil entfällt und zur Abstützung bzw. zum Toleranzausgleich durch ebene Flächen begrenzte, scheibenförmige Teile verwendet werden können.In such an injection nozzle it is proposed that the coil spring element forming the stem approach of the valve needle at its free end without a helical shape There is a recess and an annular shoulder for support on a counter shoulder of the nozzle body Has. This achieves that one on the turns of the helical spring element Matched, specially shaped support part is omitted and for support or for Disc-shaped parts limited by flat surfaces are used to compensate for tolerances can be.

Zum Einführen solcher Teile zwischen die SchuLtern an Ventilnadel und Düsenkörper wird vorgeschlagen, daß der Schaftansatz der Ventilnadel am freien Ende mit einer Nontageschulter oder dgl. für ein Werkzeug zum Längen des das Schraubenfederelement bildenden Schaftansatzes der Ventilnadel versehen ist.For inserting such parts between the shoulders on the valve needle and nozzle body it is proposed that the stem attachment of the valve needle at the free End with a mounting shoulder or the like. For a tool for lengthening the helical spring element forming the stem approach of the valve needle is provided.

Eine einwandfreie Führung der Ventilnadel und eine verlustarme Führung des Kraftstoffs läßt sich durch die in den Ansprüchen 4 bis 7 enthaltenen Merkmale erzielen.Perfect guidance of the valve needle and low-loss guidance of the fuel can be characterized by the features contained in claims 4 to 7 achieve.

Um die beim plötzlichen Öffnen des Ventils möglicherweise auftretenden Rubschwingungen zu beruhigen, bzw. um den Offnungshub der Ventilnadel zum Zweck der Verringerung des Motorgeräusches zu verzögern, wird gemäß der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß die schraubenlinienförmige Aussparung im verlängerten Ventilnadelsohaft mit einem Körper aus weichelastischem Stoff ausgefüllt ist.To avoid the possible occurrences of sudden opening of the valve To calm rub vibrations, or the opening stroke of the valve needle for the purpose Delaying the reduction in engine noise is further in accordance with the invention suggested that the helical recess in the extended valve needle shaft is filled with a body made of soft elastic material.

Der ausfüllende Stoff soll temperatur- und kraftstoffbeständig sein und vorteilhaft die Dehnunge und Dämpfungseigenschaften von Weichgummi haben. Als besonders zweckmäßig haben sich die Verwendung der in den Ansprüchen 9 und 10 vorgeschlagenen Stoffe herausgestellt.The filling material should be temperature and fuel resistant and advantageously have the elongation and damping properties of soft rubber. as The use of those proposed in claims 9 and 10 have proven particularly expedient Fabrics exposed.

Die das Schraubenfederelement formende schraubenlinienförmige Aussparung im Schaftansatz der Ventilnadel kann nachträglich durch Einfräsen oder Einschleifen hergestellt sein. Der dadurch gebildete rechteckige Querschnitt der Federwindungen ergibt ein optimales Verhältnis von Federkraft zu .icklungsdurchmesser bei sonst vorgegebenen Federdaten. Die Steigung der schraubenlinienförmigen Aussparung kann ggf. auch ungleichmäßig ausgeführt sein, so daß sich eine nichtlineare Federkennlinie ergibt. Diese kann, kombiniert mit einer dem Ventilsitz vor- oder nachgeschalteten, hubabhängig gesteuerten Drosselstelle, dazu ausgenutzt werden, um einen deutlichen Sprung der Einspritzmenge und des Einspritzdruckes am Ende eines ersten Teilbubes der Ventilnadel zu erzielen.The helical recess that forms the helical spring element in the stem attachment of the valve needle can subsequently be milled or grinded be made. The rectangular cross-section of the spring coils formed as a result results an optimal ratio of spring force to winding diameter with otherwise specified Spring data. The slope of the helical recess can possibly also be uneven be designed so that there is a non-linear spring characteristic. This can combined with a stroke-dependent control upstream or downstream of the valve seat Throttle point, used to make a significant jump in the injection quantity and to achieve the injection pressure at the end of a first partial stroke of the valve needle.

Die erfindungsgemäße Einspritzdüse zeichnet sich gegenüber den auf den Markt befindlichen herkömmlichen Düsen durch eine besonders geringe bewegte Masse aus. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Ventilnadelschaftes kann mit Vorteil auch bei Einspritzdüsen mit nach innen öffnender Ventilnadel (I-Düse) vorgesehen werden, wobei das Schraubenfederelement wie eine Schraubendruckfeder wirkt.The injection nozzle according to the invention is distinguished from the Conventional nozzles on the market due to a particularly low level of movement Mass off. The inventive design of the valve needle shaft can be advantageous Also provided for injection nozzles with inwardly opening valve needles (I-nozzles) the helical spring element acts like a helical compression spring.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Kraftstoff-Einspritzdüse für eine Dieselbrennkraftmaschine.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The only figure shows a longitudinal section through a fuel injection nozzle for a diesel internal combustion engine.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der durch ein Schraubteil 12 an einem Düsenhalter 14 festgespannt ist.Description of the Embodiment The injection nozzle has a Nozzle body 10, which is clamped to a nozzle holder 14 by a screw part 12 is.

Im Düsenkörper 10 ist eine Längsbohrung 16 gebildet, die am brennraumseitigen Endabschnitt über einen im Durchmesser größeren Bohrungsabschnitt 18 in einen konischen Ventilsitz 20 übergeht. An den Ventilsitz 20 schließt sich stromab ein erweiterter Bohrungsabschnitt 22 an, der an der benachbarten Stirnfläche 24 des Düsenkörpers 10 ausmündet. Die Längsbohrung 16 ist durch den ganzen Düsenkörper 10 bis zu dessen zulaufseitiger Stirnfläche 26 hindurchgeführt, welche am Düsenhalter 14 anliegt.In the nozzle body 10, a longitudinal bore 16 is formed, which is located on the combustion chamber side End section via a larger diameter bore section 18 into a conical one Valve seat 20 passes. A widened valve seat closes downstream of the valve seat 20 Bore section 22 on the adjacent end face 24 of the nozzle body 10 empties. The longitudinal bore 16 is through the whole nozzle body 10 passed through to its inlet-side end face 26, which on the nozzle holder 14 is present.

In der Längsbohrung 16 ist eine als Ganzes mit der Bezugszahl 30 bezeichnete Ventilnadel angeordnet, die aus einem Kopf 32, einem Schaft 34 und einem Schaftansatz 36 besteht, welcher einen geringeren Außendurchmesser als der Schaft 34 hat. Am Kopf 32 ist ein mit dem Ventilsitz 20 zusammenarbeitender Dichtkegel 38 gebildet, an den sich ein leicht konischer Abschnitt 40 und ein Strahlformungsbund 42 anschließt. Der Schaft 34 ist passend in der Längsbohrung 16 geführt und mit Längsnuten 44 versehen, welche einen zwischen Schaftansatz 36 und Längsbohrung 16 gebildeten Ringraum 46 mit dem zwischen Schaft 34 und erweitertem Bohrungsabschnitt 18 gebildeten Ringraum 48 verbinden.In the longitudinal bore 16 is designated as a whole by the reference number 30 Valve needle arranged, which consists of a head 32, a shaft 34 and a shaft attachment 36 is made, which has a smaller outer diameter than the shaft 34. At the Head 32, a sealing cone 38 cooperating with the valve seat 20 is formed, which is followed by a slightly conical section 40 and a beam shaping collar 42. The shaft 34 is suitably guided in the longitudinal bore 16 and provided with longitudinal grooves 44, which has an annular space 46 formed between the shaft attachment 36 and the longitudinal bore 16 with the annular space formed between the shaft 34 and the enlarged bore section 18 48 connect.

Der Schaftansatz 36 erstreckt sich durch die Längsbohrung 16 hindurch in eine zwischen dem Düsenkörper 10 und dem Düsenhalter 14 gebildete und von diesen Teilen umschlossene Kammer 50 hinein, die über eine Bohrung 52 mit einem Kraftstoffanschluß 54 am Düsenhalter 14 verbunden ist. In den Schaftansatz 36 ist eine zentrale Bohrung 56 eingearbeitet, die von dem in der Kammer 50 liegenden Stirnende 58 des Schaftansatzes 36 ausgeht und etwa bis zu dessen Übergang in den im Durchmesser größeren Schaft 34 reicht. Dort ist die zentrale Bohrung 56 über mindestens eine euerbohrung-60 mit den Ringraum 46 in der Längsbohrung 16 des Düsenkörpers verbunden. Das Stirnende 58 des Schaftansatzes 36 hat einen etwas größeren Außendurchmesser als dessen übriger Teil, wodurch eine Ringschulter 62 gebildet ist, unter welcher ein Federteller 64 und eine Ausgleichsscheibe 66 liegt. Der Federteller 64 hat einen seitlichen Schlitz 68 zum seitlichen Aufschieben auf den Schaftansatz 36, sowie auf der oberen Stirnseite eine dem Außendurchmesser des Stirnendes 58 angepaßte Vertiefung, in welche das Stirnende 58 eingreift.The shaft extension 36 extends through the longitudinal bore 16 in one formed between the nozzle body 10 and the nozzle holder 14 and from these Divide enclosed chamber 50 into it, which has a bore 52 with a fuel connection 54 is connected to the nozzle holder 14. In the shaft extension 36 is a central bore 56 incorporated, that of the end 58 of the shaft attachment located in the chamber 50 36 goes out and approximately up to its transition into the shaft with a larger diameter 34 is enough. There is the central bore 56 via at least one euerbohrung-60 connected to the annular space 46 in the longitudinal bore 16 of the nozzle body. The forehead 58 of the shaft attachment 36 has a slightly larger outer diameter than the rest of it Part, whereby an annular shoulder 62 is formed, under which a spring plate 64 and a shim 66 is located. The spring plate 64 has a side slot 68 to slide laterally onto the shaft attachment 36, as well as on the upper end face a recess adapted to the outer diameter of the end face 58, into which the Front end 58 engages.

In den Mantel des Schaftansatzes 36 ist ein Schlitz 70 eingefräst, dessen Tiefe bis in die zentrale Bohrung 56 hineinreicht und der sich entlang einer Schraubenlinie in einer Vielzahl von Windungen über die Länge L des Schaftansatzes 36 erstreckt. Durch den Schlitz 70 ist der Schaftansatz 36 zu einem Schraubenzugfederelement mit einzelnen Windungen 72 geformt, die einen rechteckigen Querschnitt haben. Der Abstand der Ringschulter 62 vom Dichtkegel 38 der Ventilnadel 30 ist so auf die Länge des Düsenkörpers 10 abgestimmt, daß der Schaftansatz 36 bereits in der Schließlage der-Ventilnadel 30 in einem der Schließkraft entsprechenden Maße vorgespannt ist.A slot 70 is milled into the jacket of the shaft attachment 36, the depth of which extends into the central bore 56 and which extends along a Helix in a multitude of turns over the length L of the shaft attachment 36 extends. Through the slot 70, the shaft extension 36 becomes a helical tension spring element formed with individual turns 72 which have a rectangular cross-section. Of the Distance of the annular shoulder 62 from the sealing cone 38 of the valve needle 30 is based on the Length of the nozzle body 10 matched that the shaft extension 36 is already in the closed position the valve needle 30 is biased to an extent corresponding to the closing force.

Das Stirnende 58 des Schaftansatzes 36 stützt sich dabei über den Federteller 64 und die Ausgleichsscheibe 66 auf der Stirnfläche 26 des Düsenkörpers 10 ab. Der Schaftansatz 36 übt so die Funktion der Schließfeder für die Ventilnadel 30 aus, so daß ein gesondertes Teil hierfür entfällt. Die zentrale Bohrung 56 im Schaftansatz 36 ist am Stirnende 58 mit einem Gewindeabschnitt 73 versehen, in welchen ein Werkzeug zum Längen des Schaftansatzes 36 beim Einschieben des Federtellers 64 eingedreht werden kann.The front end 58 of the shaft extension 36 is supported over the Spring plate 64 and the shim 66 on the end face 26 of the nozzle body 10 from. The shaft extension 36 thus exercises the function of the closing spring for the valve needle 30, so that a separate part is not required. The central hole 56 in the Shank attachment 36 is provided at the front end 58 with a threaded section 73 in which a tool for lengthening the shaft extension 36 when inserting the spring plate 64 can be screwed in.

Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Federwindungen 72 des Schaftansatzes 36 ist mit einem Körper 74. aus Polyamid ausgeschäumt, welcher an den Flanken der Federwindungen 72 haftet. Dadurch wird die Üffnungsbewegung der Ventilnadel 30 gedämpft bzw. verzögert, was sich insbesondere für das Leerlaufverhalten der Einspritzdüse günstig auswirkt. Anstelle des Polyamids kann auch ein anderer temperatur- und kraftstoffbeständiger Stoff mit weichelastischen Eigenschaften zwischen die Federwindungen 72 haftend eingebracht sein.The space between the individual spring coils 72 of the shaft attachment 36 is foamed with a body 74. made of polyamide, which on the flanks of the Spring coils 72 adheres. As a result, the opening movement of the valve needle 30 is dampened or delayed, which is particularly important for the idling behavior of the injection nozzle has a beneficial effect. Instead of the polyamide, another temperature and fuel-resistant one can also be used Fabric with soft elastic properties adhered between the spring coils 72 be brought in.

Der Kraftstoff gelangt durch die Bohrung 52 in Düsenhalter 14 in die Kammer 50 und von dort durch die zentrale Bohrung 56 in der Ventilnadel 30 und die Querbohrung 60 in den Ringraum 46. Aus diesem tritt der Kraftstoff über die Längsnuten 44 im Schaft 34 der Ventilnadel 30 in den Ringraum 48, der unmittelbar vor dem Ventildurchgang 20, 38 liegt. Beim Öffnungshub der Ventilnadel 30 wird durch die beschriebene Ausbildung des Nadelkopfes 32 sowie der Ausbildung des Düsenkörpers 10 im Bereich des Ventilsitzes 20 wie bekannt eine stufenförmige Einspritzcharakteristik erzielt.The fuel passes through the bore 52 in the nozzle holder 14 into the Chamber 50 and from there through the central bore 56 in the valve needle 30 and the transverse bore 60 in the annular space 46. From this, the fuel passes over the longitudinal grooves 44 in the shaft 34 of the valve needle 30 in the annular space 48, which is directly in front of the valve passage 20, 38. During the opening stroke of the valve needle 30 is through the described design of the needle head 32 and the design of the nozzle body 10 in the area of the valve seat 20, as is known, a step-shaped injection characteristic achieved.

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Claims

Claims 1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines, with a nozzle body in which a valve seat is formed in a longitudinal bore and a valve needle is arranged displaceably, which in the opening direction from Pressure of the fuel and acted upon in the closing direction by a helical spring element whose winding diameter corresponds approximately to the shaft diameter of the valve needle and which directly without the interposition of a spring plate or pressure piece acts on the valve needle, characterized in that the valve needle (30) has a has hollow shaft attachment (36), which through a helical recess (70) in its jacket to form an integral helical spring element connected to the valve needle (30) is shaped.

2. Injection nozzle according to claim 1, the valve needle of which during the opening stroke in the direction of flow of the fuel moving (A-nozzle), characterized in that that the shaft extension (36) of the valve needle (30) forming the helical spring element at its free end without a helical recess (70) and an annular shoulder (62) for support on a counter shoulder (26) of the nozzle body (10).

3. Injection nozzle according to claim 2, characterized in that the Shank attachment (36) at the free end with an assembly shoulder (73), in particular one Thread is provided.

4. Injection nozzle according to claim 1, the valve needle of which during the opening stroke moved in the direction of flow of the fuel (A nozzle), characterized in that the valve needle (30) between its valve sealing surface (38) and the adjacent one Beginning of the helical recess (70) in the longitudinal bore (16) of the Nozzle body (10) is performed.

5. Injection nozzle according to claim 4, characterized in that the The guide section (34) of the valve needle (30) is provided with at least one longitudinal groove (44) is, which an upstream of the guide section (34) lying with the Fuel connection (54) connected annular space (46) in the longitudinal bore (16) with the valve passage (20,38) connects.

6. Injection nozzle according to claim 5, characterized in that the Annular space (46) in the longitudinal bore (16) of the nozzle body (10) extends over the entire Length of the shaft attachment (36) of the valve needle that forms the helical spring element (30) extends.

7. injection nozzle according to claim 5 or 6, characterized in that the bore (56) in the shaft attachment (36) of the valve needle (30) up to its guide section (34) reaches and there via at least one transverse bore (60) with the annular space (46) is connected in the longitudinal bore (16).

8. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the helical recess (70) in the valve needle shaft with a body (74) is filled from soft elastic material, which is on the flanks of the recess (70) formed spring coils (72) adheres.

9. Injection nozzle according to claim 8, characterized in that the the helical recess (70) filling body (74) preferably polytetrafluoroethylene containing enclosed nitrogen bubbles.

10. Injection nozzle according to claim 8, characterized in that the Body (74) is formed from foamed polyamide.