DE932209C

DE932209C - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE932209C
Application number: DEB19976A
Authority: DE
Inventors: Willy Dipl-Ing Voit; Werner Dipl-Ing Zeuch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1952-04-13
Filing date: 1952-04-13
Publication date: 1955-08-25

Description

Kraftstoffeinspritzventil Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffein.spritzventil für Brennkraftmaschinen mit flüssigkeitsgesteuerter, gegen -die Strömungsrichtung des Kraftstoffes, öffnender Ventilnadel und kegeligen, den Ventilsitz einschließenden Flächen im Ventilkörper und an, der Ventilnadel, wobei zwischen den Kegelwinkeln dieser Flächen Unterschiede bestehen.
Bei .den bekannten Einspritzventilen dieser Bauart, die zur Zeit in der Praxis fast ausschließlich verwendet wird, sitzt die Kadel im Neuzustand mit einer Sitzkante auf einer Kegelfläche im Ventilkörper auf, deren Spitzenwinkel in der Regel 6o° beträgt. Diese Sitzkante befindet sich dort, wo der zylindrische Nadelschaft und: eine Kegelfläche zusammentreffen, deren Spitzenwinkel um o,5 bis 1,5' größer ist als der Spitzenwinkel der erwähnten Kegelfläche im Ventilkörper. Dieser Winkelunterschied auf -der Kraftstoffabflußseite des Sitzes ist notwendig, um einen dichten Ventilsitz zu erhalten. Schon nach kurzer Betriebszeit entsteht hauptsächlich durch das Einhämmern- der Sitzkante in die Nadelfläche des Ventilkörpers eine schmale Sitzfläche zwischen beiden Teilen. Auf der Kraftstoffzuflußseite dies Sitzes beträgt der Unterschied der Spitzenwinkel,der an .den Sitz angrenzenden Flächen 6o°, da der zylindrische Nadelschaft als Kegelfläche mit einem Spitzenwinkel von o° aufzufassen ist.
Es. haben .sich bei diesen bekannten Einspritzventilen oft schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit Kav itationserscheinungen am zylindrischen Nadelschaft sowie an der Sitzfläche im.Ventilkö.rper ergeben, die zu Undichtheiten führten und dadurch das. Einspritzventil unbrauchbar machten. Die Anwendung anderer, insbesondere härterer Werkstoffe für die Nadel und den Körper führte nicht zur Beseitigung dieser Erscheinungen, die schließlich als unvermeidbar in Kauf genommen wurden.
Eine überraschende, Verbesserung ergab sich gemäß .der Erfindung durch Einführung einer Ventilsitzform, bei der die Unterschiede zwischen den Kegelwinkeln der den Ventilsitz einschließenden Flächen vor dem Ventilsitz, also auf der Kraftstoffzuflußseite des Sitzes, höchstens 2o°, vorzugsweise io° und hinter ,dem Ventilsitz, also auf der Kraftstoffab@flußseite ,des Sitzes mindestens o,5° und höchstens q.° betragen. Durch Anwendung, dieser Merkmale wurde schlagartig eine Erhöhung der Lebensdauer der Einspritzventile um ein Vielfaches erzielt.
Bei einem bekannten Einspritzventil besteht zwar auf der Kraftstoffzuflußseite des Sitzes zwischen den Kegelflächen an der Nadel und im Körper eine Winkeldifferenz, die in den angeführten Grenzen liegt. Diese Winkeldifferenz ist jedbch bedingt durch .die Venbiilbauart mit einer vorgesetzten Düsenplatte, .deren Lage im Führungsteil der Ventilnadel durch einen langen Zentrieransatz gesichert ist. Außerdem schließen sich 'bei diesem Ventil die kegeligen Sitzflächen unmittelbar an das Spritzloch in der Düsenplatte an, befinden sich also an der Spitze der Ventiilnadbl. Ein Unterschied der Kegelwinkel .auf der Kraftstoffabfußseite dies Sitzes ist nicht vorgesehen, wäre praktisch auch kaum .durchführbar. Diese schon vor langer Zeit vorgeschlagene Ventilbauart konnte sich wegen der sehr starken Sitzbeanspruchung praktisch nicht durchsetzen.
Bei anderen, !bekannten Einspritzventilen, deren Ventilnadel jedbch in Strömungsrichtung dies Kraftstoffes öffnet., sind die $'itzfläche der Nadel und die Mantelfläche eines an der Nadel vorgesehenen, im Durchmesser größeren Ansatzes Teile der Oberfläche einer Kugel. Dadurch wird! zwar auch bei diesen Einspritzventilen eine lineare Berührung der Sitzfläche an der Nadel mit der kegeligen Sitzfläche im Ventilkörper mindestens im Neuzustand erreicht. Die Kugelform wurde hierbei gewählt, um die bei diesen Ventilen mit in Strömungerichtung öffnender Ventilnadel @allgemei!n angewandten, sehr schmalen Sitzflächen leicht herstellen zu können. Die äußerst schmalen Sitzflächen machen es nämlich hier praktisch unmöglich, Kegelsitzflächen gemäß der Erfindung anzuwenden. Da der Durchmesser der Berührungsstelle zwischen der Sitzfläche der Ventilnadkel undl der Sitzfläche des Ventilkörpers ein für. die Funktion des Ventils wichtiges Maß ist, muß dieser Durchmesser georau einhaltbar und daher möglichst leicht meßbar sein. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, die diese Forderungen erfüllt, erhält man, wenn in Weiterbildung der Erfind'ung :diebeiderseits der Sitzzone anschließenden Kegelwinkel .der Ventilnadel verschieden groß, die entsprechenden Kegelwinkel im Ventilkörper aber gleich groß sind.
Die Fig. i bis q. zeigen je einen. Längsschnitt durch den. den Ventilsitz enthaltenden Teil eines Einspritzventils. Bei allen Beispielen, ist der Ventilkörper mit i und', die Ventilnadel mit a bezeichnet. Die Nadel ist in dem Ventilkörper in nichtdargestellter, aber allgemein bekannter Weise geführt. Der Kraftstoff fließt in dem Ringraum 3 zwischen Ventilkörper i und Nadele zu und wird bei geöffnetem Ventil durch Düsenöffnungen q. ausgespritzt. Ferner ist bei allen Beispielen der auf der Kraftstofffzuflußseite des Ventilsitzes angeordnete Kegelwinkel im Ventilkörper mit a und -der entsprechende Kegelwinkel der Ventilnadel mit ß bezeichnet. Die; Differenz dieser-beiden Winkel (a-ß) beträgt bei allen Beispielen etwa io°. Der Kegelwinkel auf der Kraftstoffabflußseite an der Nadel ist mit y und der entsprechende Winkel im Ventilkörper mit ö bezeichnet.
Bei dem Beispiel nach Feig. 2 ist im Ventilkörper außer den genannten Winkeln noch ein Kegel mit Winkel E vorgesehen, der den Kegelwinkel a im Abstand a von dem Nadelsitz schneidet. Der Abstand a ist mindestens 1/s mm groß. Der Winkel s ist etwa 3° größer als, der Wihkel a.
Die Nadelsitzfläche bei den Beispielen nach dien Fig. i und 3 ist geometrisch betrachtet nur eine Linie, die jedoch in Wirklichkeit infolge der hohen spezifischen Pressung und einer kleinen; bleibenden Formänderung an dieser Stelle zu einer sehr schmalen Ringfläche wird.
Bei den Beispielen nach den Fig. 2 und- q. ist die geometrische Sitzfläche eine schmale kegelige Ringfläche, .deren axiale Höhe h etwa o,2 bis o,3 mm beträgt. Die Winkeldifferenz (y-ö) beträgt :2 bis q.°, ist also etwas größer als bisher üblich. mit o,5 bis i,5° (Fig. i und 3).
Bei dem. Beispielen nach den Fig. i und 2 sind die Winkel a und ö gleich groß, während die Winkel ß und, y verschieden groß sihd. Bei den Beispielen nach den Fig. 3 und q. sind die Winkel a und 8 verschieden groß, während die Winkel ß und y gleich groß sindt Sämtliche Beispiele zeigen Einspritzventile, deren Spritzöffnungen .die Düsenlöcher q. sind. Die Merkmale der Erfindung können. jedoch auch mit gleichem Vorteil Anwendung finden bei anderen Einspritzventilen, z. B. solchen, deren Spritzöffnung ein Ringspalt ist, der .in bekannter Weise durch einen Spritzzapfen am Düsennadelende und eine Austrittsöffnung im. Ventilkörper gebildet wird, in die der Spritzzapfen eintaucht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kraftstoffeinspr?tziventil für Brennkraft maschinen mit flüssigkeitsgesteuerter, gegen; die Strömungsrichtung .des: Kraftstofffels öffnender Ventilnadel und lcegeligen, den Ventilsitz einschließenden Flächen im Ventilkörper und, an der Ventilnadel, wobei- zwischen den Kegelwinkeln dieser Flächen Unterschiede bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Unterschiede vor dem Ventilsitz, also auf der Kraftstoffzuflußseite des .Sitzes, höchstens. Zo°, vorzugsweise io° und hinten' dem Ventilsitz, also auf .der Kraftstoffabflußseite des Sitzes mindestens o,5° und höchstens 4° betragen.
2. Einsp.ritzventi'1 nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dlie am Sitz anschließendlen Kegelwinkel der Ventilnadel (2) auf der Kraftstoffzuflußseite (ß) und der Kraftstoffabflußseite (y) verschieden groß, während die entsprechenden. Kegelwinkel (a, d) im Ventilkörper (i) gleich groß sind.
3. Einspritzventil nach Anspruch i, da-d!urch gekennzeichnet, daß die am Sitz anschließenden Kegelwinkel der Ventilnadel (2) auf der Kraftstoffzuflußseite (ß) und auf .der Kraftstoffabflußseite (y) gleich groß, während d.ie entsprechenden Kegelwinkel (a, ö) im Ventilkörper (i) verschieden groß sind.
4. Einspritzventil nach. einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (i) vor :dein Sitz einen, Kegelwinkel (E) hat, der 3 bis, 5° größer ist als der am Sitz anschließende Kegelwinkel (a) und diesen mindestens i/2 mm, gemessen in dIer Kegelachse, vor dem Sitz schneidet.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, .daß als Sitzfläche eine schmale kegelige Ringfläche dient, deren axiale Höhe o,2 bis 0,3 mm beträgt, und die Differenz der Kegelwinkel. (7-ö) auf der Kraftstoffabflußseite 2 bis 4° beträgt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 395 610, 466 657, 478 898, 726 727 sowie die deutsche Patentanmeldung D i7941a/46c2 (Patent' 880 822) ; französische Patentschriften Nr. 779 909, 943 032, 995 313.