DE3843235A1

DE3843235A1 - FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DE3843235A1
Application number: DE19883843235
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Hofmann; Rolf-Juergen Dipl Ing Giersch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-06-28
Also published as: GB8926524D0; GB2226362B; JPH02196159A; GB2226362A

Abstract

The valve needle tip 64 adjoining the seat 60 of the needle is conical with same cone angle as the conical wall region 56 of the nozzle body 10, and is dimensioned such that the width of the annular gap 72, produced in the closed position of the needle between the needle tip and the conical wall region lies in the range from 0.01 to 0.05 mm. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Einspritzdüsen dieser Gat tung liegt die Ausmündung des Spritzlochs innerhalb der konischen Ventilsitzfläche des Düsenkörpers, wobei der Dichtkegel der Ventil nadel in deren Schließlage die Ausmündung voll überdeckt und die Verbindung zwischen Spritzloch und Sackloch unterbricht. Durch diese Entkoppelung des Spritzlochs vom Sacklochvolumen wird ein vollkom mener Abschluß der einzelnen Einspritzungen erreicht und dadurch der Bildung von schädlichen Rückständen entgegengewirkt. Andererseits kann es bei dieser Ausführung durch die unvermeidlichen Rundlaufto leranzen der Bauteile und das Führungsspiel der Ventilnadel vorkom men, daß der Dichtkegel der Ventilnadel beim Öffnungshub einen un terschiedlichen Abstand zu den Mündungsbereichen der einzelnen Spritzlöcher einnimmt und dadurch die Einspritzmengen in einem das Motorverhalten nachteilig beeinflussenden Maße von den vorgegebenen Werten abweichen. Bei Einspritzdüsen mit einer zum Zweck einer Vor einspritzung vorgesehenen Nadelhubsteuerung, die beispielsweise durch eine Anordnung mit zwei Schließfedern oder eines Ausweichkol bens realisiert werden kann, beeinflußt die Strahlausbildung an al len Spritzlöchern einer Düse in einem funktionell der Vorein spritzung entsprechenden Vorhubbereich, der zwischen 0,01 und 0,06 mm betragen kann, verstärkt das Motorverhalten im Leerlauf und bei Teillast. In diesem Vorhubbereich kann es bei ungünstigem Zusam mentreffen von Fertigungstoleranzen dazu kommen, daß die Ventilnadel den Mündungsbereich eines Spritzloches abdeckt und ein Ausspritzen von Kraftstoff durch dieses Spritzloch weitgehend verhindert.The invention relates to a fuel injector according to the Genus of the main claim. In known injection nozzles this Gat tion, the mouth of the spray hole lies within the conical Valve seat surface of the nozzle body, the sealing cone of the valve needle in its closed position fully covers the mouth and the Connection between spray hole and blind hole is interrupted. Through this Decoupling the spray hole from the blind hole volume is a complete Mener completion of the individual injections and thereby the Counteracted formation of harmful residues. On the other hand it can be in this version due to the inevitable concentricity leranzen of the components and the guide play of the valve needle occurs men that the sealing cone of the valve needle during opening stroke a un different distance from the mouth areas of the individual Occupies spray holes and thereby the injection quantities in one that Engine behavior adversely influencing dimensions from the given Values differ. In the case of injectors with a for the purpose of a pre injection provided needle stroke control, for example through an arrangement with two closing springs or an alternative piston bens can be realized, influences the beam formation on al len spray holes in a nozzle in a functional way injection corresponding pre-stroke range, which is between 0.01 and Can be 0.06 mm, reinforces the engine behavior at idle and at partial load. In this pre-stroke area, it can be an unfavorable situation meet manufacturing tolerances that the valve needle covers the mouth area of a spray hole and spraying largely prevented from fuel through this spray hole.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß im gesamten Hubbe reich der Ventilnadel eine volle Strahlausbildung an allen Spritz löchern der Einspritzdüse gewährleistet ist und daß sich im Vorhub bereich ein definierter Zumeßquerschnitt ergibt. Die Durchmesserstu fe am Übergang vom Dichtkegel zur Kuppe der Ventilnadel läßt sich exakt und mit geringen Abweichungen von Exemplar zu Exemplar durch Formschleifen mit einer entsprechend abgezogenen Schleifscheibe her stellen.The arrangement according to the invention with the characterizing features of Main claim has the advantage that in the entire Hubbe gives the valve needle a full jet formation on all sprays holes in the injector is ensured and that in the preliminary stroke area results in a defined metering cross-section. The diameter step Fe at the transition from the sealing cone to the tip of the valve needle can be exact and with slight deviations from copy to copy Shape grinding with a correspondingly removed grinding wheel put.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteil hafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.The features listed in the subclaims are advantageous liable further developments of the arrangement according to the main claim possible.

Zur weiteren Einengung der Toleranzen wird vorgeschlagen, daß der Kegelwinkel der Ventilnadelkuppe mit dem Dichtkegelwinkel bzw. dem Sitzwinkel der Ventilsitzfläche am Düsenkörper mindestens annähernd übereinstimmt.To further narrow the tolerances, it is proposed that the Cone angle of the valve needle tip with the sealing cone angle or Seat angle of the valve seat on the nozzle body at least approximately matches.

Der Effekt der Entkoppelung zwischen Spritzloch und Sacklochvolumen beim Schließen bzw. in Schließlage der Ventilnadel wird nicht merk lich beinträchtigt, wenn die Breite des in der Schließlage der Ven tilnadel sich ergebenden Ringspaltes zwischen der Ventilnadelkuppe und dem konischen Innenwandbereich des Düsenkörpers im Bereich von 0,01 bis 0,05 mm liegt.The effect of the decoupling between spray hole and blind hole volume when closing or in the closed position of the valve needle is not noticed Lich impaired if the width of the Ven resulting annular gap between the valve needle tip and the conical inner wall area of the nozzle body in the range of 0.01 to 0.05 mm.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Anordnung bei Ein spritzdüsen für Vor- und Haupteinspritzung mit Nadelhubsteuerung, weil bei diesen Einspritzdüsen - wie vorstehend bereits erwähnt - im Vorhubbereich das Freihalten eines Mindestspaltes vor allen Spritz lochmündungen besonders wichtig ist.The arrangement according to the invention is particularly advantageous in the case of injection nozzles for pre-injection and main injection with needle stroke control, because with these injection nozzles - as already mentioned above - keeping a minimum gap in front of all spray openings is particularly important in the pre-stroke area.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description. It demonstrate

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Einspritzdüse mit Na delhubsteuerung durch zwei Schließfedern, Fig. 2 vergrößert einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende der Einspritzdüse nach Fig. 1 und Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Vari ante der Einspritzdüse nach den Fig. 1 und 2. Fig. 1 a longitudinal section through an injection nozzle with Na delhubsteuerung by two closing springs, Fig. 2 is an enlarged a section through the combustion chamber-side end of the injector according to Fig. 1 and Fig. 3 a of Fig. 2 corresponding view of a Vari ante of the injector of Figures . 1 and 2.

Description of the embodiment

Eine Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch eine Überwurfmutter 14 an einem Düsenhalter 16 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 18 ver schiebbar gelagert, die mit einer nach innen gekehrten Ventilsitz fläche 19 im Düsenkörper 10 zuammenarbeitet, die mehreren Spritzöff nungen 20 vorgelagert ist. Die Führungsbohrung der Ventilnadel 18 ist wie üblich an einer Stelle zu einem Druckraum 21 erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadel 18 eine Druckschulter 22 hat und der über einen Kanal 23 mit einem Stutzen 24 am Düsenhalter 16 zum An schließen einer Kraftstoff-Förderleitung verbunden ist. Der an der Druckschulter 22 angreifende Kraftstoff schiebt die Ventilnadel 18 entgegen dem abgestuften Kraftverlauf einer im folgenden beschriebe nen Schließfederanordnung nach oben, wobei der Kraftstoff in einer Voreinspritzphase und einer Haupteinspritzphase durch die Spritzöff nungen 20 ausgespritzt wird.An injection nozzle has a nozzle body 10 which is clamped together with a washer 12 by a nut 14 to a nozzle holder sixteenth In the nozzle body 10 , a valve needle 18 is slidably mounted ver, which cooperates with an inward-facing valve seat surface 19 in the nozzle body 10 , the openings of a plurality of spray openings 20 being upstream. The guide bore of the valve needle 18 is, as usual, expanded at one point to a pressure chamber 21 , in the area of which the valve needle 18 has a pressure shoulder 22 and which is connected via a channel 23 to a nozzle 24 on the nozzle holder 16 for closing a fuel delivery line. The fuel acting on the pressure shoulder 22 pushes the valve needle 18 against the graduated force curve of a closing spring arrangement described in the following, the fuel being injected through the injection openings 20 in a pre-injection phase and a main injection phase.

Im Düsenhalter 16 ist eine erste Kammer 26 zur Aufnahme einer ersten Schließfeder 28 gebildet, die sich über eine Scheibe 30 am Boden der Kammer 26 abstützt und über ein Druckstück 32 und einen Druckbolzen 34 ständig auf die Ventilnadel 18 einwirkt. Die Kammer 26 geht an einer Gehäuseschulter 36 in eine zweite Kammer 38 über, in welcher eine zweite Schließfeder 40 angeordnet ist, die den Druckbolzen 34 umgibt. Die Schließfeder 40 stützt sich über Scheiben 42, 44 an der Gehäuseschulter 36 und über ein Druckstück 46 an der oberen Stirn seite der Zwischenscheibe 12 ab.In the nozzle holder 16 , a first chamber 26 is formed for receiving a first closing spring 28 , which is supported by a washer 30 on the bottom of the chamber 26 and constantly acts on the valve needle 18 via a pressure piece 32 and a pressure pin 34 . The chamber 26 merges at a housing shoulder 36 into a second chamber 38 , in which a second closing spring 40 is arranged, which surrounds the pressure bolt 34 . The closing spring 40 is supported by washers 42 , 44 on the housing shoulder 36 and by a pressure piece 46 on the upper end face of the washer 12 .

Das Druckstück 46 ist an der Wand der Kammer 38 mit dem erforder lichen Bewegungsspiel verschiebbar geführt. Das der Ventilnadel 18 zugekehrte Ende 48 des Druckbolzens 34 ist glatt ausgebildet und im Druckstück 46 verschiebbar geführt. Die Ventilnadel 18 ist mit einem in die Zwischenscheibe 12 hineinragenden Stirnzapfen 50 versehen, auf den der Druckbolzen 34 unmittelbar einwirkt. Der Stirnzapfen 50 ist so bemessen, daß er in Schließstellung der Ventilnadel 18 um das Maß des Vorhubes h _v unter der oberen Stirnseite der Zwischenschei be 12 liegt. Nach Zurücklegen des Vorhubes h _v stößt der Stirn zapfen 50 an das Druckstück 46 an, wonach beide Schließfedern 28, 40 auf die Ventilnadel 18 im Schließsinn einwirken. Der Gesamthub h _g der Ventilnadel wird wie bekannt durch die am Übergang zum Stirn zapfen 50 gebildete Ringschulter 52 der Ventilnadel 18 und die un tere Stirnseite der Zwischenscheibe 12 begrenzt. The pressure piece 46 is guided on the wall of the chamber 38 with the required movement play. The end 48 of the pressure pin 34 facing the valve needle 18 is smooth and is displaceably guided in the pressure piece 46 . The valve needle 18 is provided with an end pin 50 protruding into the intermediate disk 12 , on which the pressure pin 34 acts directly. The trunnion 50 is sized to h _v be in the closed position of the valve needle 18 to the extent of the forward stroke of the upper end side of the intermediate ticket 12 is located. After covering the forward stroke h _v , the forehead pin 50 abuts the pressure piece 46 , after which both closing springs 28 , 40 act on the valve needle 18 in the closing direction. The total stroke h _g of the valve needle as is known by the pins to the front at the transition 50 formed annular shoulder 52 of valve needle 18 and the un tere end face of the washer 12 is limited.

Der Ventilsitz 19 ist an einem den Druckraum 21 begrenzenden ko nischen Innenwandbereich 56 des Düsenkörpers 10 gebildet, der stu fen- bzw. kantenlos in die Wand eines Sacklochs 58 übergeht. Die Ventilnadel 18 hat einen Dichtkegel 60, der stromab an einer Stufen kante 62 in eine in das Sackloch 58 eintauchende Kuppe 64 übergeht. Die Spritzlöcher 20 münden unmittelbar unterhalb der mit dem Dicht kegel 60 zusammenarbeitenden Ventilsitzfläche 19 aus dem Düsenkörper 10 aus. In der Schließlage der Ventilnadel 18 ist der Abstand zwi schen der abgeflachten Kuppenspitze 66 der Ventilnadel 18 und dem Sacklochgrund 68 geringer als der Abstand zwischen dem Sacklochgrund 68 und den Spritzlöchern 20.The valve seat 19 is formed on a pressure space 21 delimiting ko African inner wall region 56 of the nozzle body 10 , which merges without steps or edges into the wall of a blind hole 58 . The valve needle 18 has a sealing cone 60 , the edge 62 passes downstream at a step in a dipping into the blind hole 58 dome 64 . The spray holes 20 open out immediately below the valve seat surface 19 cooperating with the sealing cone 60 from the nozzle body 10 . In the closed position of the valve needle 18 , the distance between the flattened dome tip 66 of the valve needle 18 and the blind hole bottom 68 is less than the distance between the blind hole bottom 68 and the spray holes 20th

Die an den Dichtkegel 60 mit einer Stufenkante 62 anschließende Kup pe 64 der Ventilnadel 18 ist ebenfalls kegelig ausgebildet. Der Ke gelwinkel der Kuppe 64 entspricht dem Kegelwinkel des Innenwandbe reiches 56 bzw. der Ventilsitzfläche 19 des Düsenkörpers 10, so daß sich in Schließlage der Ventilnadel 18 zwischen dem Sacklochrestvo lumen 70 und den Spritzlöchern 20 ein durchgehend gleich breiter Ringspalt 72 ergibt. Die Spaltbreite kann zwischen 0,01 und 0,05 mm betragen, wobei sich diese Werte durch Formschleifen der Ventilnadel 18 exakt einhalten lassen.The adjoining the sealing cone 60 with a step edge 62 Kup pe 64 of the valve needle 18 is also conical. The Ke gelwinkel of the top 64 corresponds to the cone angle of the inner wall area 56 and the valve seat surface 19 of the nozzle body 10 , so that in the closed position of the valve needle 18 between the Sacklochrestvo lumen 70 and the spray holes 20 there is an annular gap 72 which is of the same width throughout. The gap width can be between 0.01 and 0.05 mm, and these values can be exactly maintained by grinding the valve needle 18 .

In der dargestellten Schließlage der Ventilnadel 18 wird durch den engen Ringspalt 72 ein gewisser Entkoppelungseffekt zwischen dem Sacklochrestvolumen 70 und den Spritzlöchern 20 aufrechterhalten und dadurch der Bildung von schädlichen Rückständen entgegengewirkt. Bei sich öffnender Ventilnadel 18 sorgt der Ringspalt 72 dafür, daß die Ventilnadel 18 bei eventuell auftretendem Mittenversatz keines der Spritzlöcher 20 abdecken kann, sodaß insbesondere auch im Vorhubbe reich ein Ausspritzen aus allen Spritzlöchern 20 gewährleistet ist. In the illustrated closed position of the valve needle 18 , a certain decoupling effect is maintained between the remaining blind hole volume 70 and the spray holes 20 by the narrow annular gap 72 and thereby counteracts the formation of harmful residues. When the valve needle 18 opens, the annular gap 72 ensures that the valve needle 18 can not cover any of the spray holes 20 in the event of a center offset, so that in particular in the Vorhubbe spraying out of all the spray holes 20 is ensured.

Die Variante nach Fig. 3 unterscheidet sich von der vorgeschriebe nen Ausführung lediglich dadurch, daß der konische Innenwandbereich 56 des Düsenkörpers 10 a an einer Ringkante 74 in ein zylindrisches Sackloch 58 a übergeht.The variant according to Fig. 3 differs from the mandatory Financial embodiment only in that the conical inner wall region 56 a merges at annular edge 74 in a cylindrical blind hole 58 a of the nozzle body 10.

Claims

1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines, with a nozzle body, in which a valve needle provided with a sealing cone and an adjoining cap is slidably mounted and a fuel pressure chamber surrounding the valve needle is formed, on which a conical, downstream wall is formed a blind hole transitioning inner wall region of the nozzle body connects, on which a valve seat cooperating with the sealing cone of the valve seat surface is formed and at least one spray hole opens out at a point which is further away from the blind hole base than the tip of the valve needle when it is in the closed position , characterized in that the spray hole ( 20 ) opens downstream of the valve seat ( 19 ) on the conical inner wall region ( 56 ) of the nozzle body ( 10 ), and that the valve needle tip ( 64 ) adjoining the sealing cone ( 60 ) of the valve needle ( 18 ) with a diameter step ( 62 ) on the sealing cone ( 60 ) connects and is designed as a cone or truncated cone.

2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the Ke gelwinkel the valve needle tip ( 64 ) with the sealing cone angle of the valve needle ( 18 ) or the seat angle of the valve seat surface ( 19 ) of the nozzle body ( 10 ) at least approximately.

3. Injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the width of the in the closed position of the valve needle ( 18 ) result in the annular gap ( 72 ) between the valve needle tip ( 64 ) and the inner wall area ( 56 ) of the nozzle body ( 10 ) is in the range of 0.01 to 0.05 mm.

4. Injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized by means for needle stroke control, preferably by a closing spring arrangement with two opening stroke for different lengths or times at different times on the valve needle ( 18 ) act on the springs ( 28 , 40 ).