DE823236C

DE823236C - Fuel injector for internal combustion engines

Info

Publication number: DE823236C
Application number: DEP19032A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Benz; Wolfgang Houben; Dr-Ing Kurt Ziesche
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1948-10-21
Filing date: 1948-10-21
Publication date: 1951-12-03

Description

Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein federbelastetes Brennstoffeinspritzrückschlagventil für Brennkraftmaschinen, das in Strömungsrichtung des Brennstoffes hinter seinem Sitz eine Ringfläche aufweist, die nach dem Anheben des Ventils vom Brennstoffdruck beaufschlagt wird und bei dem die Ringfläche gebildet wird durch einen Kragen, der in eine Ausnehmung des Ventilkörpers eingreift, die, in Strömungsrichtung des Brennstoffes gesehen, mit ihrem Ende und dem Kragen eine Drosselstelle bildet.Fuel injector for internal combustion engines The invention relates to a spring-loaded fuel injection check valve for internal combustion engines, which has an annular surface behind its seat in the direction of flow of the fuel, which is acted upon by the fuel pressure after the valve is lifted and in which the annular surface is formed by a collar which is inserted into a recess in the valve body engages which, seen in the direction of flow of the fuel, with its end and the collar forms a throttle point.

Durch die Ringfläche wird dem Brennstoffdruck in der Einspritzleitung, nachdem er das Ventil von seinem Sitz abgehoben hat, eine Angriffsfläche dargeboten, die je nach dem Durchmesser des Kragens ein Vielfaches der Fläche beträgt, die das Ventil dem Brennstoffdruck vor dem Öffnen darbietet. Zum endgültigen Öffnen und Offenhalten des Ventils ist deshalb nur ein Bruchteil des zum Anheben des Ventils erforderlichen Brennstoffdruckes notwendig, so daB die Differenz dieser Drücke der Zerstäubung des Brennstoffes zugute kommt. Die Erfindung besteht nunmehr darin, daß die Sitzfläche des Ventils und die Mantelfläche des Kragens kugelig sind und so liegen, daB die kugeligen Flächen Teile der Oberfläche einer Kugel darstellen. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, sowohl die Sitzfläche des Ventils als auch die Mantelfläche des Kragens in einfacher Weise zu bearbeiten.The fuel pressure in the injection line, after he has lifted the valve from his seat, presented a surface to attack, which, depending on the diameter of the collar, is a multiple of the area that the Valve presents fuel pressure before opening. For final opening and Keeping the valve open is therefore only a fraction of the time it takes to lift the valve required fuel pressure, so that the difference between these pressures of the Atomization of the fuel is beneficial. The invention now consists in that the seat of the valve and the lateral surface of the collar are spherical and so lie that the spherical surfaces represent parts of the surface of a sphere. The invention makes it possible to use both the seat surface of the valve and edit the outer surface of the collar in a simple manner.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Die Abb. r bis 4 zeigen die eine und die Abb. 5 bis 8 zeigen die andere Ausführungsform. Abb. i zeigt im senkrechten Längsschnitt ein Brennstoffeinspritzrückschlagventil für Brennkraftmaschinen in vergrößertem Maßstab; Abb. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie a-b der Abb. i ; Abb. 3 zeigt eine Einzelheit des Ventils nach Abb. i in sehr großem Maßstab; Abb. 4 zeigt das Ventil nach Abb. i in Ansicht, und zwar in natürlicher Größe; Abb. 5 zeigt im senkrechten Längsschnitt ein als Zapfendüse wirkendes Brennstoffeinspritzrückschlagventil für Brennkraftmaschinen in vergrößertem Maßstab; Abb. 6 zeigt einen Schnitt nach der Linie a-b der Abb. 5 ; Abb. 7 zeigt eine Einzelheit des Ventils nach Abb. 5 in sehr großem Maßstab; Abb. 8 zeigt das Ventil nach Abb. 5 in Ansicht, und zwar in natürlicher Größe.In the drawings, two embodiments of the invention are for example shown. Figs. R to 4 show one and Figs. 5 to 8 show the other Embodiment. Fig. I shows a fuel injection check valve in a vertical longitudinal section for internal combustion engines on a larger scale; Fig. 2 shows a section the line a-b of Fig. i; Fig. 3 shows a detail of the valve according to Fig. I on a very large scale; Fig. 4 shows the valve according to Fig. I in view, namely natural size; Fig. 5 shows a vertical longitudinal section as a spigot nozzle acting fuel injection check valve for internal combustion engines in an enlarged Scale; Fig. 6 shows a section along the line a-b of Fig. 5; Fig. 7 shows a detail of the valve of Fig. 5 on a very large scale; Fig. 8 shows this Valve according to Fig. 5 in view, in natural size.

Das Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach den Abb. i bis 4 ist ein federbelastetes Rückschlagventil. DerSchaft i des Ventils ragt ohne Führung durch die dem Ventilsitz 2 in Strömungsrichtung des Brennstoffes vorgelagerte Bohrung 3 hindurch. Der Schaft i ist von einer Spiralfeder 4 umgeben, die sich gegen einen Absatz 5 der Bohrung 3 und gegen einen am freien Ende des Schaftes beweglich angeordneten Federteller 6 abstützt und dadurch das Ventil in der Schließlage hält. Das Ventil weist in Strömungsrichtung des Brennstoffes hinter seinem Sitz 2 eine Ringfläche 7 auf, die nach dem Anheben des Ventils vom Brennstoffdruck beaufschlagt wird. Die Ringfläche 7 wird gebildet durch einen Kragen 8, der in eine Ausnehmung 9 des Ventilkörpers mit kleinem Spiel von etwa o,oi mm eingreift. Der Ventilkörper besteht aus den Teilen io und i i. Er ist zusammen mit einem Filter 12 und einer Düsenplatte 13 mit einer zentralen Düsenbohrung 14 in das Ventilgehäuse 15 eingebaut. Die Teile werden im Ventilgehäuse durch eine Druckschraube 16 mit einem Anschluß 17 für "die Einspritzleitung gehalten. Die Ausnehmung 9 hat, in Strömungsrichtung des Brennstoffes gesehen, ein scharfkantiges Ende 18. Dieses Ende 18 bildet zusammen mit dem in Strömungsrichtung des Brennstoffes gesehenen scharfkantigen Anfang i9 des Kragens 8 eine Drosselstelle für den Brennstoff, die jedoch bei geöffnetem Ventil einen Querschnitt freigibt, der größer ist als der Durchtrittsquerschnitt am Ventilsitz z. Bei dem Ventil sind die Sitzfläche 2 und die Mantelfläche 20 des Kragens 8 kugelig ausgebildet. Die kugeligen Flächen 2 und 20 sind dabei so angeordnet, daß sie Teile der Oberfläche einer Kugel darstellen. Der Mittelpunkt dieser Kugel ist so gewählt, daß der Durchmesser des Kragens 8, in Strömungsrichtung des Brennstoffes gesehen, kleiner wird. Durch die kugelige Ausbildung der Flächen 2 und 2o wird die Herstellung des Ventils sehr vereinfacht. Die kugeligen Flächen 2 und 2o können in einem Arbeitsgang fertig geschliffen werden.The fuel injector for internal combustion engines according to Fig. i to 4 is a spring-loaded check valve. The shaft i of the valve protrudes without Guide through the valve seat 2 upstream in the direction of flow of the fuel Hole 3 through it. The shaft i is surrounded by a spiral spring 4 which opposes a paragraph 5 of the bore 3 and movable against one at the free end of the shaft arranged spring plate 6 is supported and thereby holds the valve in the closed position. The valve has a seat 2 behind its seat 2 in the direction of flow of the fuel Annular surface 7, which is acted upon by fuel pressure after lifting the valve will. The ring surface 7 is formed by a collar 8 which is inserted into a recess 9 of the valve body engages with a small clearance of about 0.0 mm. The valve body consists of the parts io and i i. It is along with a filter 12 and one Nozzle plate 13 built into the valve housing 15 with a central nozzle bore 14. The parts are in the valve housing by a pressure screw 16 with a connection 17 held for "the injection line. The recess 9 has, in the direction of flow seen of the fuel, a sharp-edged end 18. This end 18 forms together with the sharp-edged beginning i9 seen in the direction of flow of the fuel of the collar 8 a throttle point for the fuel, which, however, when the valve is open releases a cross section which is larger than the passage cross section on the valve seat z. In the case of the valve, the seat surface 2 and the jacket surface 20 of the collar 8 are spherical educated. The spherical surfaces 2 and 20 are arranged so that they are parts represent the surface of a sphere. The center of this sphere is chosen so that the diameter of the collar 8, seen in the direction of flow of the fuel, gets smaller. Due to the spherical design of the surfaces 2 and 2o, the production of the valve is very simplified. The spherical surfaces 2 and 2o can in one operation be finished.

Die bewegliche Anordnung des Federtellers 6 am freien Ende des Schaftes i ist derart, daß sich der Schaft i mit einer an seinem freien Ende vorhandenen kugeligen Fläche 21 gegen eine entsprechende Gegenfläche des Federtellers 6 anlegt. Der Federteller 6 ist außen in der Bohrung 3 geführt. Seine Mantelfläche 22 ist kugelig. Der Mittelpunkt der kugeligen Fläche 21, mit der sich das freie Ende des Schaftes i gegen den Federteller 6 anlegt, fällt mit dem Mittelpunkt der kugeligen Mantelfläche 22 des Federtellers 6 zusammen. Dadurch wird , erreicht, daß das freie Ende des Schaftes i immer in der Mittelachse des Ventils gehalten wird. Es ist noch darauf Rücksicht genommen, daß die kugelige Fläche 21, mit der sich das freie Ende des Schaftes i gegen den Federteller 6 anlegt, oberhalb ihres Mittelpunktes liegt, der ja mit dem Mittelpunkt der kugeligen Mantelfläche 22 des Federtellers 6 eins ist. Dadurch ist es möglich, auch die kugeligen Flächen des Federtellers 6 in einem Arbeitsgang zu schleifen. Die kugelige Fläche 21 am freien Ende des Schaftes i ist die untere Fläche eines auf das freie Ende des Schaftes i aufgesetzten Ringes 23, der durch einen Bund 24 des Schaftes i in seiner Lage gehalten wird.The movable arrangement of the spring plate 6 at the free end of the shaft i is such that the shaft i is connected to an existing one at its free end spherical surface 21 rests against a corresponding mating surface of the spring plate 6. The spring plate 6 is guided in the bore 3 on the outside. Its jacket surface 22 is spherical. The center of the spherical surface 21 with which the free end of the Shank i rests against the spring plate 6, coincides with the center of the spherical Jacket surface 22 of the spring plate 6 together. It is thereby achieved that the free The end of the stem i is always held in the central axis of the valve. It is still taken into account that the spherical surface 21 with which the free end of the shaft i rests against the spring plate 6, lies above its center point, which is one with the center of the spherical outer surface 22 of the spring plate 6 is. This makes it possible to also use the spherical surfaces of the spring plate 6 in one Grinding operation. The spherical surface 21 at the free end of the shaft i is the lower surface of a ring 23 placed on the free end of the shaft i, which is held in position by a collar 24 of the shaft i.

Die besondere Ausbildung des Ventils in bezug auf die Sitzfläche 2 und die Mantelfläche 2o des Kragens 8 bringt es mit sich, daß das Ventil im Bereich seines Absperrkörpers mit dem Ventilkörper nur eine kreisförmige Linienberührung haben kann. Dies ist sowohl bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Ventil der Fall. Bei geschlossenem Ventil hat die kugelige Sitzfläche 2 eine kreisförmige Linienberührung mit dem Ventilkörper, und bei geöffnetem Ventil hat der Kragen 2o eine kreisförmige Linienberührung mit dem Ventilkörper, jedoch nur dann, wenn der Absperrkörper des Ventils aus irgendeinem Grund aus der Mittelachse des Ventils verschoben wird. Normalerweise wird der Absperrkörper bei geöffnetem Ventil durch den ihn umströmenden Brennstoff in der Mittelachse des Ventils gehalten, so daß der Absperrkörper frei schwebt. Die besondere Ausbildung des Ventils in bezug auf die Sitzfläche 2 und die Mantelfläche 20 des Kragens 8 hat jedoch im Zusammenhang mit der besonderen Ausbildung des Ventiltellers 6 die vorteilhafte Wirkung, daß das Ventil unempfindlich gegen Wärmebeanspruchungen ist. Das Ventil wird niemals,hängenbleiben, weil es sich nicht verklemmen kann, auch dann nicht, wenn sich Teile desselben infolge zu hoher Wärme verziehen sollten. Damit eine Führung desAbsperrkörpers desVentils auch bei ganz geöffnetem Ventil mit Sicherheit gewährleistet ist, weist der Ventilkörper hinter der Ausnehmung 9 für den Kragen 8 eine Führung für denselben auf. Diese wird gebildet durch eine Verlängerung der Bohrung 25 der Ausnehmung 8 mit eingearbeiteten Längsnuten 26, zwischen denen noch Teile der Bohrung 25 vorhanden sind.The special design of the valve in relation to the seat surface 2 and the jacket surface 2o of the collar 8 means that the valve is in the area its shut-off body with the valve body only a circular line contact may have. This is the case both with the valve closed and with the valve open Case. When the valve is closed, the spherical seat 2 has a circular line contact with the valve body, and when the valve is open, the collar 2o has a circular shape Line contact with the valve body, but only if the shut-off body of the The valve is shifted off the center axis of the valve for any reason. Normally the shut-off body is caused by the fuel flowing around it when the valve is open held in the central axis of the valve so that the shut-off body floats freely. The special design of the valve in relation to the seat surface 2 and the lateral surface 20 of the collar 8 has, however, in connection with the special design of the valve disk 6 the advantageous effect that the valve is insensitive to thermal stresses is. The valve will never get stuck because it can't get jammed not even if parts of it should warp as a result of excessive heat. This means that the shut-off body of the valve is guided even when the valve is fully open is guaranteed with certainty, the valve body points behind the recess 9 for the collar 8 a guide for the same. This is formed by a Extension of the bore 25 of the recess 8 with machined longitudinal grooves 26, between which parts of the bore 25 are still present.

Das Ventil nach den Abb. 5 bis 8 unterscheidet sich von dem Ventil nach den Abb. i bis 4 dadurch, daß der Mittelpunkt der Kugel, von der die Sitzfläche des Ventils und die 'Mantelfläche des Kragens Teile der Oberfläche darstellen, so gewählt ist, daß der Durchmesser des Kragens, in Strömungsrichtung des Brennstoffes gesehen, größer wird. In Abb. 7 ist die Sitzfläche des Ventils mit 27 und die Mantelfläche des Kragens 28 mit 29 bezeichnet. Der Kragen 28, 29 ist in der Ausnehmung 30 so angeordnet, daß der Kragen 28 mit seiner Mantelfläche 29 und dem scharfkantigen Ende 31 der Ausnehmung 30-eine Drosselstelle bildet, die bei geöffnetem Ventil einen Querschnitt freigibt, der größer ist als der Durchtrittsquerschnitt am Ventilsitz 27. Das Ventil wirkt als Zapfendüse. Bei ihm tritt der Brennstoff unmittelbar aus der Drosselstelle in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Der Querschnitt der Drosselstelle verändert sich in Abhängigkeit von der Menge des eingespritzten Brennstoffes und von der Drehzahl der Brennkraft-Maschine- Die Drosselstelle gibt jeweils einen Querschnitt frei, der immer eine gute Zerstäubung des Brennstoffes gewährleistet. Es ist jedoch durchaus möglich, auch bei dem Ventil nach den Abb. 5 bis 7, wie bei dem Ventil nach den Abb. i bis 4, eine Düsenplatte mit einer oder mehreren Austrittsbohrungen für den Brennstoff anzuordnen. Wenn eine solche Düsenplatte, die gleichzeitig eine Hubbegrenzung für das Ventil bildet, nicht vorhanden ist, so ist es zweckmäßig, eine besondere Hubbegrenzung vorzusehen. Dies ist bei dem Ventil nach den Abb. 5 bis 7 geschehen. Die Hubbegrenzung des Ventils wird gebildet durch eine ringförmige Platte 32, die sich mit Vorsprüngen 33 ihrer Bohrung 34 hinter der Führung des Kragens 29 in den Weg des Ventils stellt., Die kugelige Ausbildung der Sitzfläche und der Mantelfläche -des Kragens der Ventile ist nicht beschränkt auf solche Ventile, deren Schaft ohne Führung durch die dem Ventilsitz in Strömungsrichtung des Brennstoffes vorgelagerte Bohrung hindurchragt und bei denen der Schaft von einer Spiralfeder umgeben ist, die sich gegen einen am freien Ende des Schaftes beweglich angeordneten Federteller abstützt. Die Vorteile, die sich durch die kugelige Ausbildung des Ventilsitzes und der Mantelfläche des Kragens in bezug auf die Herstellung ergeben, sind auch bei solchen Ventilen vorhanden, die mit ihrem Schaft in einer Bohrung schließend geführt sind.The valve according to Figs. 5 to 8 differs from the valve according to Figs. that the diameter of the collar, seen in the direction of flow of the fuel, is larger. In Fig. 7, the seat surface of the valve is denoted by 27 and the jacket surface of the collar 28 is denoted by 29. The collar 28, 29 is arranged in the recess 30 so that the collar 28 with its lateral surface 29 and the sharp-edged end 31 of the recess 30 forms a throttle point which, when the valve is open, releases a cross section that is larger than the passage cross section at the valve seat 27. The valve acts as a spigot nozzle. With it, the fuel passes directly from the throttle point into the combustion chamber of the internal combustion engine. The cross section of the throttle point changes depending on the amount of fuel injected and the speed of the internal combustion engine. The throttle point releases a cross section that always ensures good atomization of the fuel. However, it is entirely possible to arrange a nozzle plate with one or more outlet bores for the fuel in the valve according to FIGS. 5 to 7 as well as in the valve according to FIGS. 1 to 4. If such a nozzle plate, which at the same time forms a stroke limiter for the valve, is not present, it is advisable to provide a special stroke limiter. This has happened with the valve according to Figs. 5 to 7. The stroke limitation of the valve is formed by an annular plate 32 which, with projections 33 of its bore 34, is positioned behind the guide of the collar 29 in the path of the valve to those valves whose shaft protrudes through the bore upstream of the valve seat in the flow direction of the fuel and in which the shaft is surrounded by a spiral spring which is supported against a spring plate movably arranged at the free end of the shaft. The advantages that result from the spherical design of the valve seat and the lateral surface of the collar with regard to manufacture are also present in those valves which are guided with their shaft to close in a bore.

Die Führung und die kugelige Ausbildung der Mantelfläche des Federtellers sowie die besondere Anordnung der kugeligen Fläche, mit der sich das freie Ende des Schaftes gegen den Federteller anlegt, haben auch Bedeutung für solche federbelasteten Brennstoffeinspritzrückschlagventile, bei denen der Schaft ohne Führung durch die dem Ventilsitz in Strömungsrichtung des Brennstoffes vorgelagerte Bohrung hindurchragt, die einen einfachen Schließkörper ohne einen hinter der Sitzfläche vom Brennstoffdruck beaufschlagten Ringfläche aufweisen.The leadership and the spherical design of the lateral surface of the spring plate as well as the special arrangement of the spherical surface with which the free end is located of the shaft against the spring plate are also important for those spring-loaded Fuel injection check valves in which the shaft is guided through the the hole upstream of the valve seat protrudes in the direction of flow of the fuel, which have a simple closing body without any fuel pressure behind the seat have acted upon annular surface.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Spring-loaded fuel injection check valve for internal combustion engines, which is behind his in the direction of flow of the fuel Seat has an annular surface that, after the valve is lifted from the fuel pressure is acted upon and in which the annular surface is formed by a collar which engages in a recess of the valve body which, in the direction of flow of the fuel seen, forms a throttle point with its end and the collar, characterized in that, that the seat surface of the valve (2, 27) and the lateral surface (20, 29) of the collar (8, 28) are spherical and lie in such a way that the spherical surfaces are part of the surface represent a sphere.

2. Valve according to claim i, 'in the case of the collar, in the direction of flow seen of the fuel, has a sharp edge at its beginning, which with a sharp-edged end of the recess forms the throttle point, characterized in that that the center of the ball, of the .die seat (2) of the valve and the outer surface (2o) of the collar (8) represent parts of the surface, is chosen so that the diameter of the collar (8), seen in the direction of flow of the fuel, becomes smaller (Fig. 3).

3. Valve according to claim i, in which the collar with its lateral surface opposite a sharp-edged end of the recess forms the throttle point, characterized in that that the center of the ball from which the seat surface (27) of the valve and the lateral surface (29) of the collar represent parts of the surface, is chosen so that the diameter of the collar (28), seen in the direction of flow of the fuel, becomes larger (Fig. 7).

4. Valve according to claims i to 3, the shaft of which is guided by the the hole upstream of the valve seat protrudes in the direction of flow of the fuel, wherein the shaft is surrounded by a spiral spring which extends against a shoulder movably arranged in the bore and against one at the free end of the shaft Supports the spring plate and thereby holds the valve in the closed position, characterized in that that the valve body 'behind the recess (7) for the collar. (8) a guide (25) for the collar (8) by extending the bore of the recess (9) with incorporated longitudinal grooves (26), between which parts of the bore are still present are formed.

5. Valve according to claims i to 4, in which the shaft with a spherical surface at its free end against a corresponding one The opposite surface of the spring plate applies, characterized in that the spring plate (6) out and its outer surface is spherical and that .the center of the spherical surface with which the free end of the shaft (i) is against the spring plate (6), coincides with the center point of the spherical outer surface of the spring plate.

6. Valve according to claims i to 5, characterized in that the spherical Surface (2 i) with which the free end of the shaft (i) against the spring plate (6) applies, is above its center point.

7. Valve after the Claims i, to 6, in which, the fuel directly from .the throttle point in the combustion chamber enters, characterized in that a stroke limitation of the valve is formed by an annular plate (32) with projections (33) its bore (34) behind the guide (3o) of the collar (28) in the path of the valve represents.