DE4214646A1 - FUEL INJECTION NOZZLE FOR PRIME AND MAIN INJECTION - Google Patents
FUEL INJECTION NOZZLE FOR PRIME AND MAIN INJECTIONInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector according to the Genus of claim 1.
Bei einer solchen, beispielsweise aus der DE-OS 18 08 550 (Fig. 4) bekannten Einspritzdüse dient die mit dem ersten Ventilsitz zu sammenwirkende Hohlnadel zum Steuern der Voreinspritzung und die zentrale Ventilnadel mit dem Schließkopf, der mit dem Ventilsitz an der Hohlnadel zusammenwirkt und in Kraftstoffströmungsrichtung ab hebt, zum Steuern der Haupteinspritzung. Die Voreinspritzung erfolgt dabei durch Spritzlöcher in einen Stutzen am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers, in welchem Stutzen der Endabschnitt der Hohlnadel stromabwärts deren mit dem ersten Ventilsitz zusammenwirkenden konischen Ventilsitzfläche geführt ist. In diesem Endabschnitt ist auch der Ventilsitz für den nach außen öffnenden Schließkopf an geordnet, so daß die Spritzrichtungen der Voreinspritzstrahlen und die des Haupteinspritz-Schirmstrahls stark divergieren.In such an injection nozzle, known for example from DE-OS 18 08 550 ( FIG. 4), the hollow needle to be cooperated with the first valve seat serves to control the pilot injection and the central valve needle with the closing head, which cooperates with the valve seat on the hollow needle and takes off in the direction of fuel flow to control the main injection. The pre-injection takes place through spray holes in a nozzle at the end of the nozzle body on the combustion chamber side, in which nozzle the end section of the hollow needle is guided downstream of its conical valve seat surface interacting with the first valve seat. In this end section, the valve seat for the outwardly opening closing head is also arranged, so that the spray directions of the pre-injection jets and that of the main injection screen jet diverge greatly.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Steuerung der Haupteinspritzung mittels der Hohlnadel, welche die zentrale Ventilnadel für die Voreinspritzung aufnimmt, beim Abheben der Hohl nadel von ihrem Ventilsitz gleichzeitig Kraftstoff durch den Quer schnitt für Voreinspritzung und durch den Querschnitt für Hauptein spritzung in den Brennraum eingespritzt wird, so daß eine intensive Kraftstoffverteilung und -Aufbereitung in der verdichteten Luft im Brennraum erzielt wird.The fuel injector according to the invention with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that by the controller the main injection by means of the hollow needle, which is the central one Valve needle for the pre-injection picks up when lifting the hollow fuel from the valve seat at the same time through the cross cut for pre-injection and through the cross-section for main injection Injection is injected into the combustion chamber, so that an intense Fuel distribution and conditioning in the compressed air in the Combustion chamber is achieved.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzdüse möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial training and improvements in the main claim specified fuel injector possible.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den brennraumseitigen Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt und Fig. 2 eine Einzelheit A der Kraftstoffeinspritzdüse nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.An embodiment of the invention is Darge in the drawing and is explained in more detail below. In the drawings Fig. 1 shows the combustion chamber-side part of a fuel injection nozzle in longitudinal section and Fig. 2 shows a detail A of the fuel injector of FIG. 1 in an enlarged scale.
Ein Düsenkörper 11, der mit einer Spannmutter 12 an einem Düsen halter 13 befestigt ist, hat in einer brennraumseitigen Kuppe 14 in zwei axial versetzten Lochkreisen in den Brennraum einer Brennkraft maschine gerichtete Spritzlöcher 15, 16 für Vor- und Hauptein spritzung. Stromauf jeder dieser Ebenen mit den Spritzlöchern 15, 16 sind im Düsenkörper 11 je ein konischer Ventilsitz 17, 18 ange ordnet, die voneinander durch eine Ringnut 19 getrennt sind. Die Spritzlöcher 15 für die Voreinspritzung gehen von dieser Ringnut 19 und die Spritzlöcher 15 weiter stromab von einer Sackbohrung 20 in der Kuppe 14 aus. Im Düsenkörper 11 sind zwei koaxiale Ventilnadeln verschiebbar angeordnet, von denen die eine als Hohlnadel 21 mit einer mit dem Ventilsitz 17 zusammenwirkenden, konischen Sitzfläche 22 ausgebildet ist. Die andere Ventilnadel 26, die koaxial in der Hohlnadel 21 mit einem zulaufseitigen Führungsabschnitt 23 gleitend geführt ist und mit einem im Durchmesser abgesetzten Folgeabschnitt 24 einen Zuführkanal 25 begrenzt, trägt an ihrem brennraumseitigen Ende einen Schließkopf 27 mit einer konischen, mit dem Ventilsitz 18 im Düsenkörper 11 zusammenwirkenden Sitzfläche 28 und einer von dieser dem Schaft zugewandten, konischen Sitzfläche 29, die mit einem radial inneren Ventilsitz 31 am brennraumseitigen Ende der Hohlnadel 21 zusammenwirkt, der etwa auf gleicher Höhe angeordnet ist, wie die radial außen angeordnete Sitzfläche 22.A nozzle body 11 , which is fastened to a nozzle holder 13 with a clamping nut 12 , has injection holes 15 , 16 for preliminary and main injection in a combustion chamber-side crest 14 in two axially offset hole circles in the combustion chamber of an internal combustion engine. Upstream of each of these levels with the spray holes 15 , 16 , a conical valve seat 17 , 18 is arranged in the nozzle body 11 , which are separated from one another by an annular groove 19 . The spray holes 15 for the pre-injection proceed from this annular groove 19 and the spray holes 15 further downstream from a blind bore 20 in the tip 14 . In the nozzle body 11 , two coaxial valve needles are slidably arranged, one of which is designed as a hollow needle 21 with a conical seat surface 22 which interacts with the valve seat 17 . The other valve needle 26 , which is slidably guided coaxially in the hollow needle 21 with an inlet-side guide section 23 and delimits a supply channel 25 with a diameter-reduced follow section 24 , has a closing head 27 at its combustion chamber end with a conical valve seat 18 in the nozzle body 11 cooperating seat surface 28 and a conical seat surface 29 facing the shaft, which cooperates with a radially inner valve seat 31 at the combustion chamber end of the hollow needle 21 , which is arranged approximately at the same height as the radially outer seat surface 22 .
Die Hohlnadel 21 ist mit ihrem zulaufseitigen Führungsabschnitt 33 im oberen Teil des Düsenkörpers 11 gleitend gelagert und über eine Druckschulter 34 im Bereich einer Druckkammer 35 im Düsenkörper 11 einen Ringspalt 36 bildend im Durchmesser abgesetzt. Die Druckkammer 35 ist über einen Zulaufkanal 41 im Düsenkörper 11 und im Düsen halter 13 sowie eine Zulaufleitung 42 mit einer Einspritzpumpe 43 für Haupteinspritzung verbunden. Der Zuführkanal 25 zwischen dem brennraumseitigen Abschnitt der Hohlnadel 21 und der Ventilnadel 26 ist durch radiale Durchbrüche 45 in der Hohlnadel 21, einem Zulauf kanal 46 im Düsenkörper 11 und im Düsenhalter 13 sowie eine Zulauf leitung 47 mit einer Einspritzpumpe 48 für Voreinspritzung verbunden.The hollow needle 21 is slidably mounted with its inlet-side guide section 33 in the upper part of the nozzle body 11 and is offset in diameter by means of a pressure shoulder 34 in the region of a pressure chamber 35 in the nozzle body 11, forming an annular gap 36 . The pressure chamber 35 is connected via an inlet channel 41 in the nozzle body 11 and in the nozzle holder 13 and an inlet line 42 to an injection pump 43 for main injection. The feed channel 25 between the combustion chamber-side section of the hollow needle 21 and the valve needle 26 is connected through radial openings 45 in the hollow needle 21 , an inlet channel 46 in the nozzle body 11 and the nozzle holder 13 and an inlet line 47 with an injection pump 48 for pre-injection.
Eine Schließfeder 51 im Düsenhalter 13 drückt über ein Druckstück 52 die mit ihrem Führungsabschnitt 33 in der Führungsbohrung 32 im Düsenkörper 11 verschiebbare Hohlnadel 21 mit der Sitzfläche 22 gegen den Ventilsitz 17 im Düsenkörper 11. Eine zweite Schließfeder 53, die in miteinander ausgerichteten Sackbohrungen 54, 55 in der Hohlnadel 21 und in dem Druckstück 52 angeordnet ist und sich am Grund der Sackbohrung 54 in der Hohlnadel 21 abstützt, zieht an einem Kopf 56 am zulaufseitigen Ende der Ventilnadel 26 angreifend den Schließkopf 27 der Ventilnadel 26 gegen den inneren Ventilsitz 31 an der Hohlnadel 21.A closing spring 51 in the nozzle holder 13 presses the hollow needle 21 with the seat surface 22 against the valve seat 17 in the nozzle body 11 with its guide section 33 in the guide bore 32 in the nozzle body 11 via a pressure piece 52 . A second closing spring 53 , which is arranged in mutually aligned blind bores 54 , 55 in the hollow needle 21 and in the pressure piece 52 and is supported at the bottom of the blind bore 54 in the hollow needle 21 , pulls the head 56 on the inlet end of the valve needle 26 in an attacking manner Closing head 27 of valve needle 26 against inner valve seat 31 on hollow needle 21 .
Die oben beschriebene Kraftstoffeinspritzdüse wirkt wie folgt:The fuel injector described above works as follows:
Bei drucklosen Zulaufkanälen 41 und 46 drückt die Schließfeder 51 die Hohlnadel 21 mit deren Sitzfläche 22 auf den Ventilsitz 17 im Düsenkörper 11 und die Schließfeder 53 zieht die Ventilnadel 25 mit der Sitzfläche 29 des Schließkopfs 27 gegen den Ventilsitz 31 an der Hohlnadel 21, so daß die Verbindungen zu den Spritzlöchern 15, 16 unterbrochen und die brennraumseitige Sitzfläche 28 des Schließ kopfes 27 vom Ventilsitz 18 im Düsenkörper 11 abgehoben ist.In the case of pressure-free inlet channels 41 and 46 , the closing spring 51 presses the hollow needle 21 with its seat 22 onto the valve seat 17 in the nozzle body 11 and the closing spring 53 pulls the valve needle 25 with the seat 29 of the closing head 27 against the valve seat 31 on the hollow needle 21 , so that the connections to the spray holes 15 , 16 interrupted and the combustion chamber side seat 28 of the closing head 27 is lifted off the valve seat 18 in the nozzle body 11 .
Zum Einleiten und Durchführen der Voreinspritzung fördert die Ein spritzpumpe 48 eine kleine Menge Kraftstoff durch den Zulaufkanal 46 und die Durchbrüche 45 in den Zuführkanal 55, so daß der auf den Schließkopf 27 wirkende Druck die Ventilnadel 26 entgegen der Kraft der Schließfeder 53 verschiebt, wobei die zulaufseitige Sitzfläche 29 vom Ventilsitz 31 an der Hohlnadel 21 abhebt und nach einem relativ kleinen Hub an der brennraumseitigen Sitzfläche 28 am Ven tilsitz 18 im Düsenkörper 11 dichtend anliegt. Durch den Ventilspalt zwischen dem Ventilsitz 31 und der Sitzfläche 29 sowie durch die Ringnut 19 strömender Kraftstoff dringt durch die engen Spritzlöcher 15, die von der Ringnut 19 ausgehen, und wird als Strahlen in den Brennraum gespritzt. Bei nachlassendem Druck schließt der Schließ kopf 27 die Verbindung zur Pumpe 48 wieder; die Voreinspritzung ist beendet. To initiate and perform the pre-injection, the injection pump 48 promotes a small amount of fuel through the inlet channel 46 and the openings 45 in the feed channel 55 , so that the pressure acting on the closing head 27 pushes the valve needle 26 against the force of the closing spring 53 , the inlet-side seat 29 lifts off the valve seat 31 on the hollow needle 21 and, after a relatively small stroke on the combustion-chamber-side seat 28 on the valve seat 18 in the nozzle body 11, bears sealingly. Fuel flowing through the valve gap between the valve seat 31 and the seat surface 29 and through the annular groove 19 penetrates through the narrow spray holes 15 which start from the annular groove 19 and is sprayed into the combustion chamber as jets. When the pressure drops, the closing head 27 closes the connection to the pump 48 again; the pre-injection has ended.
Danach oder nach einer bestimmten Pause, wenn die Zündung im Brenn raum einsetzt, fördert die Haupteinspritzpumpe 43 Kraftstoff durch den Zulaufkanal 41 in den Druckraum 35. Der ansteigende Druck hebt die Hohlnadel 21 mit ihrer Sitzfläche 22 vom Ventilsitz 17 im Düsen körper 11 ab, wobei die mit ihrem Schließkopf 27 den Zuführkanal 25 abdichtende Ventilnadel 26 mitgenommen wird. Durch die Ventilspalte zwischen dem Ventilsitz 17 und der Sitzfläche 22 der Hohlnadel 21 sowie zwischen dem Ventilsitz 18 und der Sitzfläche 28 am Schließ kopf 27 strömender Kraftstoff wird sowohl durch die stromabwärts des Ventilsitzes 17 als auch die stromabwärts des Ventilsitzes 18 liegenden Spritzlöcher 15 und 16 in den Brennraum unter weiter Ver teilung in die zur Zündung bestens vorbereitete, verdichtete Luft gespritzt.After that or after a certain pause, when the ignition starts in the combustion chamber, the main injection pump 43 delivers fuel through the inlet channel 41 into the pressure chamber 35 . The increasing pressure lifts the hollow needle 21 with its seat 22 from the valve seat 17 in the nozzle body 11 , the valve needle 26 sealing the supply channel 25 with its closing head 27 being carried along. Through the valve gaps between the valve seat 17 and the seat surface 22 of the hollow needle 21 and between the valve seat 18 and the seat surface 28 at the closing head 27 fuel flowing through both the downstream of the valve seat 17 and the downstream of the valve seat 18 spray holes 15 and 16 in the combustion chamber is sprayed into the compressed air, which is optimally prepared for ignition.
Ergänzend wird bemerkt, daß insbesondere das Ventil mit dem Ventil sitz 18 im Düsenkörper 11 und der Sitzfläche 28 am Schließkopf 27 das bei der Voreinspritzung die Verbindung zu den weiter stromab wärts liegenden Haupteinspritzlöcher 16 sperrt, auch als Flachsitz ventil ausgebildet sein kann. Ferner kann der von den Hauptein spritzlöchern 16 gebildete Spritzquerschnitt auch durch einen Ring spalt zwischen einem Drosselzapfen am Schließkopf 27 und einem diesen umgebenden Stutzen am Düsenkörper geformt sein.In addition, it is noted that in particular the valve with the valve seat 18 in the nozzle body 11 and the seat 28 on the closing head 27 which blocks the connection to the further downstream main injection holes 16 during the pre-injection, can also be designed as a flat seat valve. Furthermore, the injection cross section formed by the main injection holes 16 can also be formed by an annular gap between a throttle pin on the closing head 27 and a socket surrounding it on the nozzle body.
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