DE932209C

DE932209C - Fuel injector

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.Fuel injection valve The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines with fluid-controlled, against -the direction of flow of the fuel, opening valve needle and conical, the valve seat enclosing Surfaces in the valve body and on, the valve needle, being between the cone angles there are differences in these areas.

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.In the case of the known injection valves of this type, which are currently in is used almost exclusively in practice, the needle sits with when it is new a seat edge on a conical surface in the valve body, the apex angle in is usually 6o °. This seat edge is where the cylindrical needle shaft and: a conical surface meet, the apex angle of which is 0.5 to 1.5 'larger is than the apex angle of the mentioned conical surface in the valve body. This difference in angle -The fuel outlet side of the seat is necessary to have a tight valve seat to obtain. Even after a short period of operation, hammering in the seat edge in the needle surface of the valve body a narrow seat between both parts. The difference is on the fuel supply side of this seat the tip angle of the surfaces adjoining the seat 6o °, since the cylindrical The needle shaft is to be understood as a conical surface with a point angle of o °.

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.It. have often already found themselves with these known injection valves relatively short operating time cavitation phenomena on the cylindrical needle shaft as well as on the seat in the valve body, which led to leaks and thereby the. Injector made unusable. The application of others, in particular harder Materials for the needle and the body did not lead to Eliminate these phenomena, which are ultimately accepted as inevitable became.

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.According to the invention, a surprising improvement resulted from Introduction of a valve seat shape in which the differences between the cone angles of the surfaces enclosing the valve seat in front of the valve seat, that is to say on the fuel inflow side of the seat, at most 20 °, preferably 10 ° and behind the valve seat, i.e. on the fuel outlet side of the seat must be at least 0.5 ° and at most q. °. By applying these features, there was a sudden increase in service life the injection valves achieved many times over.

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.In a known injection valve there is indeed on the fuel inflow side the seat between the conical surfaces on the needle and in the body an angular difference, which is within the stated limits. However, this angle difference is due to .the valve design with a nozzle plate in front,. its position in the guide part the valve needle is secured by a long centering attachment. Also close With this valve, the conical seat surfaces are directly adjacent to the spray hole in the nozzle plate, so they are at the tip of the valve needle. A difference the cone angle .on the fuel foot side of this seat is not provided, would also hardly be feasible in practice. This proposed a long time ago The valve design could practically not change due to the very high stress on the seat push through.

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.In other,! Known injection valves, the valve needle of which however in the direction of flow this fuel opens., are the center surface of the needle and the outer surface of a larger diameter attachment provided on the needle Parts of the surface of a sphere. This will! even with these injectors a linear contact of the seat on the needle with the tapered seat reached in the valve body at least when new. The spherical shape was chosen here, around the in these valves with valve needle opening in the direction of flow @general applied, very narrow seats to be able to produce easily. The extremely Narrow seats make it practically impossible to use conical seats to apply according to the invention. Because the diameter of the point of contact between the seat of the valve needle undl the seat of the valve body for. the The function of the valve is an important dimension, this diameter has to be kept georau and therefore be as easy as possible to measure. A particularly advantageous embodiment, which fulfills these requirements is obtained when in further development of the invention : the cone angle adjoining the seat zone on both sides. of the valve needle different large, but the corresponding cone angles in the valve body are the same.

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.Figs. I to q. show one each. Longitudinal section through the. the valve seat containing part of an injection valve. In all examples, the valve body is with i and ', the valve needle with a. The needle is in the valve body performed in a manner that is not shown but is generally known. The fuel flows in the annular space 3 between the valve body i and needle and is open when Valve through nozzle openings q. hosed out. Furthermore, in all examples the on the fuel inflow side of the valve seat arranged cone angles in the valve body with a and the corresponding cone angle of the valve needle with ß. The; The difference between these two angles (α-β) is approximately 10 ° in all examples. Of the The cone angle on the fuel outlet side on the needle is marked with y and the corresponding The angle in the valve body is designated with ö.

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.In Feig's example. 2 is in the valve body except for those mentioned Angle a cone with angle E is provided, which the cone angle a at a distance a cuts from the needle seat. The distance a is at least 1 / s mm. The angle s is about 3 ° larger than, the angle 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.The needle seat surface in the examples according to FIGS. 1 and 3 is geometrically only one line, but in reality because of the high specific pressure and a small; permanent change in shape at this point becomes a very narrow ring surface.

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).In the examples according to FIGS. 2 and q. is the geometric seat a narrow, conical ring surface, whose axial height h is about 0.2 to 0.3 mm. The angle difference (y-ö) is: 2 to q. °, so it is slightly larger than usual. with 0.5 to 1.5 ° (Fig. i and 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.In which. Examples according to FIGS. I and 2 are the angles α and δ the same size, while the angles ß and, y are of different sizes. In the examples according to FIGS. 3 and q. the angles a and 8 are of different sizes, while the angles ß and y are the same size. All examples show injection valves and their injection openings .the nozzle holes q. are. The features of the invention can. but also with the same Advantage are used in other injectors such. B. those whose injection opening is an annular gap that .in a known manner by a spray pin at the nozzle needle end and an outlet opening in the. Valve body is formed into which the spray pin immersed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fuel injection valve for internal combustion engines with liquid-controlled, against; the direction of flow of the valve needle that opens the fuel valve and of the surfaces enclosing the valve seat in the valve body and on the valve needle, with differences between the cone angles of these surfaces, characterized in that these differences are in front of the valve seat, i.e. on the fuel inflow side of the seat , at most. Zo °, preferably 10 ° and at the rear of the valve seat, i.e. on the fuel outlet side of the seat, be at least 0.5 ° and at most 4 °.

2. Einsp.ritzventi'1 after Claim i, characterized in that the cone angle adjoining the seat the valve needle (2) on the fuel inflow side (ß) and the fuel outflow side (y) different sizes, while the corresponding. Taper angle (a, d) in the valve body (i) are the same size.

3. Injection valve according to claim i, characterized by that the cone angle of the valve needle (2) adjoining the seat on the fuel inflow side (ß) and on .the fuel outlet side (y) the same size, while the corresponding The cone angle (a, ö) in the valve body (i) are of different sizes.

4. Injector after. one of claims i to 3, characterized in that the valve body (i) before: your seat has a taper angle (E) that is 3 to .5 ° greater than that taper angle adjoining the seat (a) and this at least i / 2 mm, measured in the cone axis, in front of the seat intersects.

5. Injection valve according to one of claims i to 4, characterized in that the seat surface is a narrow, conical ring surface, the axial height of which is 0.2 to 0.3 mm, and the difference in the cone angle. (7-ö) on the fuel outlet side is 2 to 4 °. Attached publications: German patent specifications No. 395 610, 466 657, 478 898, 726 727 as well as the German patent application D i7941a / 46c2 (patent ' 880 822); French patents nos. 779 909, 943 032, 995 313.