DE967935C

DE967935C - Fuel injector

Info

Publication number: DE967935C
Application number: DEK20501A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sonntag; Dr-Ing Kurt Ziesche
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1953-12-13
Filing date: 1953-12-13
Publication date: 1957-12-27

Description

Brennstoffeinspritzventil Gegenstand der Erfindung ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Schließkörper, der durch eine in Strömungsrichtung des Brennstoffes vor dem Schließkörper liegende Ventilschließfeder belastet ist.Fuel injector The invention relates to a fuel injector with a closing body, which is in front of a in the flow direction of the fuel the closing body lying valve closing spring is loaded.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Brennstoffeinspritzventil mit geringstem Verschleiß der Ventildichtflächen, mit gleichmäßig guter Zerstäubung während des Anlassens wie auch bei hoher Drehzahl und mit gleichmäßiger Verteilung des Brennstoffes im gesamten Brennraum zu schaffen.It is an object of the invention to provide a fuel injector with the least Wear of the valve sealing surfaces, with evenly good atomization during the Starting as well as at high speed and with even distribution of the fuel to create in the entire combustion chamber.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) der Schließkörper ist kugelig ausgebildet und pendelnd an dem Federteller für die Ventilschließfeder aufgehängt; b) der Schließkörper trägt brennraumseitig einen sich zum Brennraum hin konisch erweiternden Zapfen; c) der sich konisch erweiternde Zapfen ist mit geringem Abstand von einer zylindrischen, unmittelbar in den Brennraum mündenden Bohrung umgeben, aus der er während der Einspritzung zumindest bei größeren Hüben ün Bereich seines größten Querschnittes austritt.According to the invention, this object is achieved by the combination of the following features: a) the closing body is spherical and suspended in a pendulous manner on the spring plate for the valve closing spring; b) the closing body carries on the combustion chamber side a pin which widens conically towards the combustion chamber; c) the conically widening pin is surrounded at a small distance by a cylindrical bore opening directly into the combustion chamber, from which it emerges during the injection at least in the case of larger strokes in the region of its largest cross section.

Die Erfindung ist nur dann erfüllt, wenn alle drei Merkmale vollständig vorhanden sind.The invention is only fulfilled when all three features are complete available.

Da sich bei Brennstoffeinspritzventilen mit pendelnd aufgehängtem Schließkörper letzterer in Öffnungsstellung in dem ihn umströmenden Kraftstoff zentriert, sofern sein Aufhängepunkt in Schließstellung senkrecht über dem Mittelpunkt der durch den Dichtkreis begrenzten Fläche liegt, zentriert sich bei dem erfindungsgemäßen Ventil auch der vom Schließkörper getragene Zapfen in der ihn umschließenden engen Bohrung. Führt der Schließkörper nur kleine Hübe aus, so gibt der Zapfen auch nur kleine Ringspalte frei, während bei größer werdenden Hüben infolge der kegeligen Form des Zapfens immer größere Ringspalte freigegeben werden. Dies bedeutet, daß beim Starten der Brennkraftraaschine und bei niedriger Drehzahl der Brennstoff während der Einspritzung ebensogut zerstäubt wird wie bei hoher Drehzahl.Since fuel injectors have a pendulum suspension Closing body of the latter centered in the open position in the fuel flowing around it, provided its suspension point is in the closed position vertically above the The center of the area bounded by the sealing circle is centered at the valve according to the invention also the pin carried by the closing body in the narrow hole surrounding it. If the closing body only performs small strokes, see above the pin only releases small annular gaps, while with increasing strokes Due to the conical shape of the pin, larger and larger annular gaps are released. This means that when starting the internal combustion engine and at low speed the fuel is atomized just as well during injection as at high speed.

Die kegelige Ausbildung des vom Schließkörper getragenen Zapfens bewirkt außerdem eine Veränderung des Strahlwinkels während des Einspritzvorganges. Es entsteht nämlich zu Anfang des Einspritzvorganges bei nur wenig geöffnetem Ventil ein ziemlich scharfer Strahl mit kleinem Spritzwinkel, der in den Brennraum weit eindringt und eine Initialzündung herbeiführt. Bei weiterem Öffnen des Ventils wird der Spritzwinkel größer. Es werden also alle Teile des Brennraumes gleichmäßig mit Brennstoff beschickt. Die Gleichmäßigkeit der Brennstoffverteilung im Brennraum in Umfangsrichtung der Ventilachse ist durch die genaue Zentrierung des am Ventilschließkörper angebrachten Zapfens im Brennstoffstrahl gewährleistet. Die rein axiale Bewegung des Schließkörpers bei seiner Öffnungs- und Schließbewegung, die ein Gleiten der Dichtflächen aufeinander vermeidet, verringert den Verschleiß dieser Dichtflächen sehr wirksam.The conical design of the pin carried by the closing body causes also a change in the jet angle during the injection process. It arises namely at the beginning of the injection process when the valve is only slightly open a fairly large sharp jet with a small spray angle that penetrates far into the combustion chamber and creates an initial spark. If the valve is opened further, the spray angle becomes greater. So all parts of the combustion chamber are evenly charged with fuel. The uniformity of the fuel distribution in the combustion chamber in the circumferential direction of the The valve axis is due to the exact centering of the attached to the valve closing body Guaranteed pin in the fuel jet. The purely axial movement of the closing body during its opening and closing movement, the sliding of the sealing surfaces on each other avoids, very effectively reduces the wear and tear on these sealing surfaces.

Zur Erzielung einer rein axialen Bewegung des Ventilschließkörpers ohne Führung des Ventilschaftes ist so an sich bekannt, den Ventilschließkörper kugelig auszubilden und ihn an seinem Federteller pendelnd, d. h. kardanisch beweglich aufzuhängen. Bei dieser Ausbildung setzt sich der Ventilschließkörper bei seiner Schließbewegung sofort mit seinem gesamten Umfang auf den Ventilsitz auf, ohne noch bei der Zentrierung mit punktförmiger Berührungsfläche eine Gleitbewegung auf den Ventilsitz auszuführen, während derer noch Brennstoff durch den verbleibenden Umfangsspalt hindurchfließt. Die Zentrierung des Schließkörpers erfolgt vielmehr schon bei geöffnetem Ventil durch den mit hoher Geschwindigkeit um den Schließkörper herumfließenden Brennstoff.In order to achieve a purely axial movement of the valve closing body without guiding the valve stem, it is known per se to make the valve closing body spherical and to swing it on its spring plate, ie. H. gimbal to hang up movably. With this design, the valve closing body immediately rests on the valve seat with its entire circumference when it closes, without performing a sliding movement on the valve seat during centering with a punctiform contact surface, during which fuel still flows through the remaining circumferential gap. Rather, the closing body is centered when the valve is open by the fuel flowing around the closing body at high speed.

Die Erzielung eines im Verlauf der Einspritzung sich verändernden Strahlwinkels durch konische Zapfen, die am Ventilschließkörper angebracht sind und mit einer zylindiischen Bohrung der Düsenplatte zusammenarbeiten, ist ebenfalls bekannt, jedoch nur bei Einspritzventilen, deren Schließkörperschaft entweder geführt oder an dem Federteller starr befestigt ist. Die geringste Fertigungsungenauigkeit bei der Herstellung solcher Düsen, eine Abnutzung der Führungsflächen oder eine exzentrische Kraftwirkung der Ventilschließfeder ruft eine Exzentrizität des Zapfens in seiner Bohrung und ein einseitiges Abspritzen des Ventils hervor.The achievement of one that changes in the course of the injection Jet angle through conical pins that are attached to the valve closing body and cooperate with a cylindrical bore of the nozzle plate is also known, but only with injection valves whose closing body is either guided or is rigidly attached to the spring plate. The slightest manufacturing inaccuracy in the manufacture of such nozzles, wear of the guide surfaces or a The eccentric force of the valve closing spring causes the pin to become eccentric in its bore and a unilateral spraying of the valve.

Beim Gegenstand der Erfindung werden die Vorteile der an sich bekannten pendelnden Aufhängung des Ventilschheßkörpers erst voll ausgenutzt, indem davon Gebrauch gemacht wird, daß auch ein am Schließkörper angebrachter Drosselzapfen sich bei solcher Ausbildung des gesamten Ventils genau in seiner Bohrung zentriert und einen hohen Grad der gleichmäßigen Abspritzung gewährleistet.In the subject matter of the invention, the advantages of those known per se pendulum suspension of the valve spool is only fully exploited by it Use is made that also a throttle pin attached to the closing body centered exactly in its bore with such a design of the entire valve and ensures a high degree of even spraying.

Man kann in an sich bekannter Weise den Schließkörper des Ventils so ausbilden, daß er sich zum Brennraum hin kegelig verjüngt. Die auf diese Art entstandene kegelige Fläche kann auch in üblicher Weise mit Drallnuten versehen werden. Hierdurch wird dem Brennstoff hinter dem Schließkörper eine Drallbewegung erteilt, in deren Auswirkung aus dem vom Zapfen freigegebenen Ringspalt ein breit zerstäubter Brennstoffstrahl austritt. Einen spitzen, schlanken Strahl erhält man, wenn man die Nuten auf der Kegelfläche des Schließkörpers längs einer Kegelmantellinie verlaufend anordnet.The closing body of the valve can be used in a manner known per se train so that it tapers conically towards the combustion chamber. That way The resulting conical surface can also be provided with twist grooves in the usual way will. This causes the fuel to swirl behind the closing body granted, in the effect of which from the annular gap released by the pin a wide atomized fuel jet emerges. A sharp, slender beam is obtained if the grooves on the conical surface of the closing body along a cone surface line arranges running.

Der Hub des Schließkörpers kann, wie es bei ähnlichen Ventilen schon bekannt ist, durch eine kegelige Gehäusefläche begrenzt sein, die parallel zu der brennraumseitigen, mit Nuten versehenen Kegelfläche des Schließkörpers verläuft.The stroke of the closing body can, as is the case with similar valves is known to be limited by a conical housing surface parallel to the On the combustion chamber side, grooved conical surface of the closing body runs.

Im Interesse einer möglichst geringen Behinderung der Zentrierung des Ventils ist es vorteilhaft, den Hub des Schheßkörpers durch eine senkrecht zur Längsachse des Ventils liegende Ringfläche im Gehäuse zu begrenzen; diese Maßnahme ist bei Ventilen mit geführtem oder am Federteller starr befestigtem Schaft bereits bekannt. Zur Beeinflussung der Form des Brennstoffstrahls können dann die Schließkörper am Umfang mit gerade oder drallförmig verlaufenden, in der mit der Hubbegr(#nzungsfläche im Gehäuse- zusammenarbeitenden Ringfläche des Schließkörpers ausmündenden Nuten versehen sein, die im Bereich der Ausmündung so tief sind, daß der Brennstofffluß zur Einspritzöffnung bei Aufsetzen des Schließkörpers nicht unterbrochen wird. Des weiteren empfiehlt es sich, den Schließkörper bei diesem Ausführungsbeispiel so auszubilden, daß er sich zum Brennraum hin von dem durch die Nuten berührten Kreisquerschnitt in der Aufsitzebene aus kegelig verjüngt und vorzugsweise im ganzen Bereich dieser Kegelfläche von einer parallel liegenden Gehäusefläche mit Abstand umgeben ist.In the interest of the least possible hindrance to centering of the valve, it is advantageous to the stroke of the Schheßkörpers by a perpendicular to To limit the longitudinal axis of the valve lying annular surface in the housing; This measure is already included in valves with a guided stem or stem that is rigidly attached to the spring plate known. The closing bodies can then be used to influence the shape of the fuel jet on the circumference with straight or twist-shaped, in the with the stroke limit (# nzungsfläche Grooves opening out in the housing cooperating annular surface of the closing body be provided, which are so deep in the area of the mouth that the fuel flow to the injection opening is not interrupted when the closing body is placed. Of It is also recommended that the closing body in this embodiment is so train that it extends towards the combustion chamber from the circular cross-section touched by the grooves conically tapered in the seating plane and preferably in the entire area of this Conical surface is surrounded by a parallel housing surface at a distance.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Abb, i zeigt ein Ventil mit kegeliger Hubbegrenzung; Abb. 2 zeigt ein Ventil mit senkrecht zur Ventillängsachse liegender Begrenzungsfläche.Fig, i shows a valve with a conical stroke limitation; Fig. 2 shows a valve with a boundary surface perpendicular to the longitudinal axis of the valve.

Das in der Abb.. i dargestellte Einspritzventil besteht aus dem Schließkörper i, der an einem Schaft 2 in einem Federteller 3 pendelnd aufgehängt ist. Unter diesen Federteller 3 greift eine sich gegen das Gehäuse 4 des Brennstoffeinspritzventils abstützende, den Körper i in Schließstellung haltende Feder 5. Der Körper i trägt einen zum Brennraum hin sich konisch erweiternden Zapfen 6, der sich während des Einspritzvorganges in einer ilm mit geringem Abstand umschließenden zylindn'schen Bohrung 7 bewegt. Der Zapfen 6 ist so angeordnet, daß er im Bereich seines größten Durchmessers zumindest bei größeren Hüben aus der Bohrung 7 austritt. Er gibt infolge seiner konischen Form je nach Ventilhub einen mehr oder weniger großen Einspritzspalt frei, und zwar werden bei kleineren Hüben kleine Spalte und bei größeren Hüben größere Spalte freigegeben. Hierdurch ist die Gewähr gegeben, daß auch beim Starten der Brennkraftmaschine und bei niedriger Drehzahl der Brennstoff gut zerstäubt in den Brennraum eintritt. Bei dem dargestellten Ventil tritt der Brennstoff breit zerstäubt in den Brennraum ein, da sich der Schließkörper i zum Zapfen 6 hin kegelig verjüngt und die hierdurch gebildete Mantelfläche Drallnuten 8 aufweist. Als Hubbegrenzung dient dem Einspritzventil die kegelige Mantelfläche g.The injection valve i shown in Fig .. consists of the closing element i, which is suspended in pendulum in a spring plate 3 to a shank. 2 Among these spring plate 3 is a braced against the housing 4 of the fuel injection valve, the body i in the closed position retaining spring engages 5. The body i carries a toward the combustion chamber conically widening pin 6, the enclosing during the injection process in a ilm a small distance cylindrical bore 7 moved. The pin 6 is arranged in such a way that it emerges from the bore 7 in the region of its largest diameter, at least in the case of larger strokes. Due to its conical shape, depending on the valve stroke, it releases a more or less large injection gap, namely small gaps are released with smaller strokes and larger gaps with larger strokes. This ensures that the fuel enters the combustion chamber in a well-atomized form even when the internal combustion engine is started and at low speed. In the case of the valve shown, the fuel enters the combustion chamber in a widely atomized form, since the closing body i tapers conically towards the pin 6 and the circumferential surface formed as a result has swirl grooves 8 . The conical surface g of the injector serves as a stroke limiter.

Das in Abb. 2 teilweise im Schnitt dargestellte Brennstoffeinspritzventil setzt sich am Ende seiner Öffnungsbewegung mit einem Kragen io des Schließkörpers ii auf eine senkrecht zur Ventillängsachse liegende Ringfläche 12 im Ventilgehäuse 13 auf. Am Umfang des Schließkörpers sind Nuten 14 vorhanden, die so tief eingearbeitet sind, daß sie bei Aufsetzen des Schließkörpers auf die Fläche 12 dem Brennstoff noch die Möglichkeit bieten, nach Umströmen des halbkugelförmigeri'Schließkgrpers in einen kegeligen Ringspalt 15 überzutreten, der von einem kegeligen Aufsatz 16 und dem Gehäuse 13 begrenzt wird und in die Bohrung 17 übergeht. Die senkrechte Lage der Anschlagfläche 12 zur Ventillängsachse hat den Vorteil, daß das Ventil beim Aufsetzen nicht seitlich abgedrückt wird, eine Gefahr, die bei Benutzung einer kegeligen Aufsitzfläche infolge der bei der Herstellung kaum zu vermeidenden geringen Ungenauigkeiten immerhin besteht.At the end of its opening movement, the fuel injector shown partially in section in FIG. 2 is seated with a collar io of the closing body ii on an annular surface 12 in the valve housing 13 that is perpendicular to the longitudinal axis of the valve. On the circumference of the closing body there are grooves 14 which are worked so deep that, when the closing body is placed on the surface 12, the fuel still has the opportunity to pass into a conical annular gap 15 after flowing around the hemispherical closing body, which is formed by a conical attachment 16 and the housing 13 is limited and merges into the bore 17. The perpendicular position of the stop surface 12 to the longitudinal axis of the valve has the advantage that the valve is not pushed off laterally when it is placed, a risk that exists when using a conical seating surface due to the inaccuracies that can hardly be avoided during manufacture.

Claims

PATENT CLAIMS.- i. Fuel injection valve, the closing body of which is loaded by a valve closing spring located in front of the closing body in the flow direction of the fuel, characterized by the following, some individually known features: a) The closing body (i, ii) is spherical and pendulum on the spring plate (3) for the Valve closing spring (5) suspended; b) the closing body carries on the combustion chamber side a pin (6, 18) which widens conically towards the combustion chamber; c) the conically widening pin is surrounded at a small distance by a cylindrical bore (7, 17) which opens directly into the combustion chamber and from which it emerges during injection at least in the case of larger strokes in the region of its largest cross section.

2. Fuel injector according to claim i, characterized in that the closing body (i, ii) tapers conically towards the combustion chamber in a manner known per se and swirl grooves are incorporated in the conical surface formed in this way in a likewise known manner. 3. Fuel injector according to claim i, characterized in that the stroke of the closing body is limited in a manner known per se by an annular surface (12) in the housing (13) perpendicular to the longitudinal axis of the valve. 4. The fuel injector according to claim 3, characterized in that the closing body (ii) is provided on the circumference with straight or swirl-shaped extending in der- with the stroke limiting surface in the housing cooperating annular surface (12) of the closing body opening out grooves (14), which in the The area of the outlet is so deep that the flow of fuel to the injection opening is not interrupted when the closing body is placed. 5. The fuel injector according to claim 4, characterized in that the closing body (ii) tapers conically towards the combustion chamber from the circular cross-section touched by the grooves (14) in the seating plane and preferably in the entire area of this conical surface from a parallel housing wall at a distance is surrounded. Considered publications: German Patent Nos. 499 937, 726 727; French Patent Nos. 866 597, 1,032,162 ; U.S. Patent No. 2,192,803.