DK147267B

DK147267B - INJECTION VALVE FOR SLAMP PISTON COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DK147267B
Application number: DK368578AA
Authority: DK
Inventors: Peter Fuchs
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1978-08-21
Publication date: 1984-05-28
Also published as: IT7827193A0; NL184803B; DE2740879A1; CH622588A5; NL184803C; ATA671977A; SE7809054L; NL7808403A; FR2402078A1; AT355876B; JPS5447029A; IT1098731B; DK147267C; DE2740879C2; GB2003549A; JPS5845596B2; DK368578A; GB2003549B; FR2402078B1; SE441951B

Description

i 147267 5 Opfindelsen angår en indsprøjtningsventil til slagstempelforbrændingsmotorer og af den i krav l's indledning angivne art.This invention relates to an injection valve for impact piston combustion engines and of the kind specified in the preamble of claim 1.

Sådanne indsprøjtningsventiler dimensioneres i alminde-10 lighed således, at der ved fuld belastning af motoren opnås en god brændstofforstøvning og dermed en god, røgløs forbrænding i cylinderens forbrændingsrum. Ved dimensioneringen vælges der enten en række dyseboringer med forholdsvis stor diameter, eller dyseboringer-15 ne anbringes i to rækker, idet boringernes diameter så vælges tilsvarende mindre. Hvis forbrændingsmotoren går med delbelastning, består der ikke mere optimale betingelser med hensyn til forstøvning og den efterfølgende forbrænding, hvilket ikke er særlig 20 hensigtsmæssigt.Such injection valves are generally dimensioned such that, at full load of the engine, good fuel atomization is achieved and thus a good, smokeless combustion in the combustion chamber of the cylinder. In the design, either a series of relatively large diameter nozzle bores are selected, or the nozzle bores are placed in two rows, the diameter of the bores being then chosen correspondingly smaller. If the internal combustion engine runs at partial load, no more optimum conditions exist with regard to atomization and the subsequent combustion, which is not very convenient.

Fra dansk fremlæggelsesskrift nr. 143.043 kendes en indsprøjtningsventil af den i krav l's indledning angivne art, men hvor der er anbragt mindst to rækker 25 dyseboringer rundtgående og over hinanden. Når motoren skal gå på dellast, sprøjtes der kun brændstof ud gennem den nederste række dyseboringer, medens der åbnes for samtlige boringer ved fuld belastning. Herved fås der kun mulighed for optimale driftsforhold ved forud 3Q fastsatte belastningsforhold.From Danish Patent Specification No. 143,043 an injection valve of the kind specified in the preamble of claim 1 is known, but where at least two rows of 25 nozzle bores are arranged circumferentially and above each other. When the engine is to run at partial load, only fuel is sprayed out through the bottom row of nozzle bores while opening for all bores at full load. This only allows for optimum operating conditions under pre-determined load conditions.

Fra tysk patentskrift nr. 382.346 kendes en anden konstruktion, hvor man også kan ændre på brændstofindsprøjtningen. Et bevægeligt stempel er fast forbundet 2 147267 1 med ventilnålen, og i stemplet er anbragt brændstofkanaler, således at brændstoffet taktisk og periodisk udsprøjtes i forskellige retninger. Man kan imidlertid ikke anvende stemplet til brændstofmængderegulering, 5 fx ved nedsat belastning.'From German Patent Specification No. 382,346 another construction is known in which the injection of fuel can also be changed. A movable piston is firmly connected to the valve needle, and fuel channels are arranged in the piston so that the fuel is tactically and periodically ejected in different directions. However, the plunger cannot be used for fuel flow control, eg for reduced loads. '

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at angive en indsprøjtningsventil af den omhandlede art, der gør det muligt at køre med samme antal dyseboringer ved 10 enhver belastning, uden at forstøvningen og forbrændingen af brændstoffet forringes.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to provide an injection valve of the kind in question which allows the same number of nozzle bores to be operated at any load without impairing the atomization and combustion of the fuel.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at indsprøjtningsventilen er udformet som angivet i krav 1’s kendeteg-15 nende del.This is achieved according to the invention in that the injection valve is designed as defined in the characterizing part of claim 1.

Ved denne udformning bliver det på enkel måde muligt at formindske tværsnittet af alle dyseboringer ved delbelastningsdrift af motoren, så der opretholdes en god 20 og uændret forstøvning og dermed en god forbrænding af brændstoffet. Ved fuld belastning af motoren bliver ventilen betjent således, at dyseboringernes fulde tværsnit er frigivet.In this design, it becomes easy to reduce the cross-section of all nozzle bores during partial load operation of the engine, so that a good 20 and unchanged atomization is maintained and thus a good combustion of the fuel. At full load of the engine, the valve is operated so that the full cross section of the nozzle bores is released.

25 Underkravene angiver nærmere konstruktive enkeltheder ved indsprøjtningsventilen ifølge opfindelsen.The subclaims specify the structural details of the injection valve according to the invention.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken 30 fig. 1 viser et aksialt snit gennem en udførelsesform for indsprøjtningsventilen ifølge opfindelsen, fig. 2 og 3 viser hver et udsnit i større målestok 147267 3 1 end i fig,. 1 i området for dyseborin gerne, fig. 4 viser et aksialsnit gennem en anden udførelsesform for indsprøjtningsven-5 tilen, og fig. 5 viser et udsnit i større målestok end i fig. 1 i området for dyseboringerne.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which FIG. 1 shows an axial section through an embodiment of the injection valve according to the invention; FIG. 2 and 3 each show a section on a larger scale than in FIG. 1 in the region of nozzle boron, FIG. 4 shows an axial section through another embodiment of the injection valve; and FIG. 5 shows a section on a larger scale than in FIG. 1 in the region of the nozzle bores.

Ifølge fig. 1 har indsprøjtningsventilen et ventil-10 legeme 1, der består af en øverste del 2 og en ne-derste del 3, der holdes sammen ved hjælp af en omløbermøtrik 4. Ventillegemet 1 hviler med en flange 5 på et topstykke 6, der tillukker et forbrændingsrum 8 i en cylinder i slagstempelforbrændings-15 motoren opefter. Ventillegemet når ned gennem topstykket 6 og rager med sin nederste ende af delen 3» der har flere dyseboringer 7, ind i forbrændingsrummet 8.According to FIG. 1, the injection valve has a valve body 1 consisting of an upper portion 2 and a lower portion 3 held together by a bypass nut 4. The valve body 1 rests with a flange 5 on a cylinder head 6 which closes a combustion chamber 8 in a cylinder of the stroke piston combustion engine upwards. The valve body reaches down through the cylinder head 6 and projects with its lower end of the portion 3 having several nozzle bores 7 into the combustion chamber 8.

Til brændstoftilførsel har ventillegemet 1 en kanal 20 10, der strækker sig først radialt gennem flangen 5 og derefter i det væsentlige er ført i ventillegemets længderetning gennem delene 2 og 3 ned til området for den nederste ende af delen 3. Kanalen 10 ender dér i et ringrum 11. I centrum for ventil-25 legemet 1 er der anbragt en aksial forskydelig ventilnål 12, der med sin øverste ende over en fjedertallerken 13 støtter sig mod en trykfjeder 14. Ved den nederste ende af ventilnålen 12 har denne nål en kegleformet sædeflade 15» der samvirker med en 30 tilsvarende kegleformet sædeflade i et hylster 16, som omgiver nålen 12 og er lejret aksialt forskydeligt i delen 3 i ventillegemet 1.For fuel delivery, the valve body 1 has a channel 20 10 which extends first radially through the flange 5 and then is substantially extended longitudinally of the valve body through the portions 2 and 3 down to the region of the lower end of the portion 3. The channel 10 terminates therein. annulus 11. At the center of the valve body 1 is arranged an axially displaceable valve needle 12 which, with its upper end over a spring plate 13, supports a compression spring 14. At the lower end of the valve needle 12, this needle has a cone-shaped seat surface 15 'Which cooperates with a corresponding cone-shaped seat surface in a casing 16 which surrounds the needle 12 and is mounted axially displaceable in the portion 3 of the valve body 1.

147267 4 1 I området for ringrummet 11 har hylstret 16 flere boringer 17, der tjener til overstrømning af brændstof fra ringrummet 11 til et ringrum 19, der er lagt fri mellem hylstret 16 og et afsnit 18 på ven-5 tilnålen 12. Ringrummet 19 grænser ved sin neder-ste ende til sædefladen 15. Neden under boringerne 17 har hylstret 16 en kegleformet ventilsædeflade 20, der samvirker med en tilsvarende sædeflade i delen 3 af ventillegemet 1. Neden under ventil-10 sædefladerne 20 og 25 har hylstret 16 en udvendig cylindrisk ansats 21, der ved sin nederste ende danner en styrekant 22, der samvirker med dyseboringerne 7 og afhængigt af højdestillingen af styrekanten 22 ændrer tværsnittet af disse dyse-15 boringer.In the region of the annulus 11, the casing 16 has multiple bores 17 which serve to overflow fuel from the annulus 11 into an annulus 19 which is released between the casing 16 and a portion 18 of the venous needle 12. The annulus 19 borders at its lower end to the seat surface 15. Below the bores 17, the casing 16 has a cone-shaped valve seat surface 20 which cooperates with a corresponding seat surface in the part 3 of the valve body 1. Below the valve 10 the seat faces 20 and 25 the casing 16 has an outer cylindrical abutment 21 forming at its lower end a guide edge 22 which cooperates with the nozzle bores 7 and, depending on the height of the guide edge 22, changes the cross-section of these nozzle bores.

Hylstret 16 støtter sig med sin øverste ende på et stempelagtigt mellemstykke 25, der glider i en cylinderboring i ventillegemet l's del 2, og som med 20 sin øverste ende ligger an mod et yderligere hylster 26. Såvel det stempelagtige mellemstykke 25 som også det yderligere hylster 26 omgiver ligeledes ventilnålen 12. Hylstret 26 støtter sig på sin side over en fjedertallerken 27 på en trykfjeder 28, 25 der med sin øverste ende ligger an mod en fjedertallerken 29, der er anbragt i ventillegemet 1 mellem fjedertallerkenen 13 for trykfjederen 14 og trykfjederen 28. Fjedertallerkenen 29 fastholdes i ventillegemet 1 over en afstandsbøsning 30 og en 30 hul skrue 31, der er indskruet i flangen 5· Den hule skrue 31 omgiver den øverste ende af trykfjederen 14, der ligger an mod en skrue 32, som er indskruet i den hule skrue.The sleeve 16 rests with its upper end on a piston-like intermediate 25 which slides into a cylinder bore in the portion 2 of the valve body 1 and which with its upper end abuts an additional casing 26. Both the piston-like intermediate 25 as well as the further casing 26 also surrounds the valve needle 12. The sleeve 26, in turn, rests over a spring plate 27 on a compression spring 28, 25 which, with its upper end, abuts on a spring plate 29, which is placed in the valve body 1 between the spring plate 13 for the compression spring 14 and the compression spring 28. The spring plate 29 is held in the valve body 1 over a spacer sleeve 30 and a hollow screw 31 screwed into the flange 5 · The hollow screw 31 surrounds the upper end of the compression spring 14 which abuts on a screw 32 which is screwed into it. hollow screw.

5 147267 1 I det cylinderrum, der optager det stempelagtige mellemstykke 25, udmunder en kanal 36, der i det væsentlige strækker sig i længderetning gennem ventillegemet 1 og ved sin øverste ende begynder radi-5 alt i flangen 5. Kanalen 36 står i forbindelse med en ikke nærmere vist trykmediumkilde, der er tilsluttet til flangen 5 under mellemindskydelse af en ventil. En øverste begrænsningsflade 35 på det nævnte cylinderrum danner et anslag for bevægelsen 10 af mellemstykket 25, hvilket anslag, hvis det ønskes, kan være indstillelig, idet der til indstillingen kan anvendes mekaniske eller hydrauliske midler.In the cylinder compartment which accommodates the piston-like intermediate 25, a channel 36 which extends substantially longitudinally through the valve body 1 and at its upper end radiates 5 all in the flange 5. The channel 36 communicates with a pressure medium source not shown, which is connected to the flange 5 during intermediate insertion of a valve. An upper restriction surface 35 of said cylinder compartment forms a stop for the movement 10 of the adapter 25, which stop, if desired, can be adjustable, since mechanical or hydraulic means can be used for the adjustment.

15 Den beskrevne indsprøjtningsventil arbejder som følger:The injection valve described works as follows:

Ved fuld belastning af forbrændingsmotoren bliver tilførslen af trykmedium over kanalen 36 afspærret, 20 så at hylstret 16 kun står under tryk fra trykfjederen 28. Brændstof, der tilføres i takt og under højt tryk over kanalen 10, når gennem boringerne 17 ind i ringrummet 19,-hvor først ventilnålen 12 bliver løftet mod trykket fra fjederen 14. Dermed 25 løfter ventilsædefladen sig op fra den tilsvarende sædeflade i hylstret 16, og brændstof når ind i rummet foran dyseboringerne 7· Da der på hylstret 16 kun virker trykket fra fjederen 28, bliver på grund af trykket fra brændstoffet også hylstret 16 30 forskudt opefter, så at hylstrets styrekant 22 frigiver dyseboringerne 7, og brændstof over det fulde tværsnit af boringerne 7 når ind i forbrændingsrummet 8 i cylinderen 8, uden at det hindres heri af 6 147267 1 styrekanten 22, fig. 3· Derefter går hylstret 16 og ventilnålen 12 på grund af faldende brændstoftryk atter tilbage til den i fig. 1 viste udgangsstilling.At full load of the internal combustion engine, the supply of pressure medium over the duct 36 is blocked, 20 so that the casing 16 is only pressurized from the compression spring 28. Fuel supplied in tact and under high pressure over the duct 10 reaches through the bores 17 into the annulus 19. -where first the valve needle 12 is lifted against the pressure of the spring 14. Thus, the valve seat surface rises from the corresponding seat surface in the casing 16, and fuel reaches into the space in front of the nozzle bores 7 · As the casing 16 only acts from the spring 28, due to the pressure of the fuel, the casing 16 30 is also displaced upwardly so that the guide edge 22 of the casing releases the nozzle bores 7 and fuel over the full cross-section of the bores 7 reaches into the combustion chamber 8 of the cylinder 8 without being hindered therein by the guide edge. 22, FIG. 3 · Then, due to decreasing fuel pressure, the casing 16 and the valve needle 12 return to the one shown in FIG. 1.

55

Skal forbrændingsmotoren køre med delbelastning, indskydes trykmediumtilførsel over kanalen 363 så at der på hylstret 16 foruden trykket fra fjederen 8 også virker et tryk fra trykmediet over det stem-10 pelformede mellemstykke 25, og hylstret 16 bliver blokeret i sin nederste stilling. Brændstof, der er tilført over kanalen 10, når atter ind i ringrummet 11 og over boringerne 17 ind i ringrummet 19, hvor brændstoffet forskyder nålen 12 mod trykket 15 fra fjederen 14 og opefter, så at brændstoffet kan strømme videre ind i rummet foran dyseboringerne 7·If the internal combustion engine is to be operated at partial load, the pressure medium supply is channeled over the channel 363 so that, in addition to the pressure from the spring 8, a pressure from the pressure medium acts over the piston-shaped intermediate 25 and the casing 16 is blocked in its lower position. Fuel supplied over the duct 10 re-enters the annulus 11 and over the bores 17 into the annulus 19, where the fuel displaces the needle 12 against the pressure 15 of the spring 14 and up, so that the fuel can flow further into the space in front of the nozzle bores 7 ·

Fra dette rum når brændstof så over boringerne 7 ind i cylinderens forbrændingsrum 8, idet tværsnittet af alle boringer 7 er gjort mindre, fordi styre-20 kanten 22 på hylstret 16 overdækker en del af ind-strømningstværsnittet til hver af dyseboringerne 7, fig. 2.From this space, fuel then reaches over the bores 7 into the combustion chamber 8, the cross-section of all bores 7 being reduced because the guide edge 22 of the casing 16 covers part of the inflow cross section to each of the nozzle bores 7. 2nd

Når - som allerede nævnt - anslagsfladen 35 er ind-25 stillelig, kan man opnå, at der ved en indsprøjtning af brændstoffet også kan indtages mellemstillinger af styrekanten 22, så at ændringen af tværsnittet af dyseboringerne kan være noget mindre stor end vist i fig. 2.When - as already mentioned - the impact surface 35 is adjustable, it can be achieved that by injecting the fuel intermediate positions of the guide edge 22 can also be taken, so that the change in the cross-section of the nozzle bores may be somewhat less than shown in FIG. 2nd

3030

Ifølge fig. 4 og 5 er ventilnålen udformet som en hul nål 52, og funktionen af det hylster 16 i fig.According to FIG. 4 and 5, the valve needle is formed as a hollow needle 52, and the function of the sleeve 16 in FIG.

1, der ændrer tværsnittet af dyseboringerne, er her overtaget af en stang 56, der er lejret i den hule 7 147267 1 nål 52. Denne nål er ved sin nederste ende forsynet med en kegleformet sædeflade 55, der samvirker med en tilsvarende kegleflade i den nederste del 3. Den hule nål 52 bliver, ligesom hylstret 16 i fig. 1, 5 af en fjeder 14 trykket nedefter mod sædefladen. Brændstofkanalen 10 udmunder atter i et ringrum 11, der dog omgiver den hule nål 52 direkte.1, which changes the cross-section of the nozzle bores, is here taken over by a rod 56 housed in the hollow needle 52. This needle is provided at its lower end with a cone-shaped seat surface 55 which cooperates with a corresponding cone surface within it. lower portion 3. The hollow needle 52 becomes, like the sleeve 16 of FIG. 1, 5 of a spring 14 pressed downwardly against the seat surface. The fuel channel 10 again opens into an annulus 11, which however surrounds the hollow needle 52 directly.

Neden under dy s e.b oringerne 7 danner stangen'56 en 10 flange 57, hvis øverste begrænsning danner en styrekant 22 til ændring af tværsnittet af alle dyseboringer. Over en ansats 58 støtter stangen sig mod bunden på dyselegemet 1. Stangen 56 har oven over flangen 57 et afsnit 56* med mindre diameter, 15 hvilket afsnit over sin hele længde er forsynet med aksiale noter 53,*r ved den øverste ende løber ud i en ringnot 54 i stangen 56. Lige som ved ventilnålen 12 i fig. 1 støtter der sig på den øverste ende af stangen 56 over en fjedertallerken 13 en 20 trykfjeder 28, hvis øverste ende ligger an mod skruen 32. Gennem denne skrue 32 er der ført en anden skrue 60, der med sin nederste ende ligger an mod fjedertallerkenen 13, og med hvilken bevægelsen af stangen 56 bliver begrænset, 25 I den i fig. 4 viste stilling af stangen 56 løber motoren med fuld belastning, idet skruen 60 trykker stangen 56 ned i den laveste stilling, i hvilken styrekanten 22 på flangen 57 frigiver hele tvær-30 snittet af alle dyseboringerne 7. Skal motoren køre med delbelastning, bliver skruen 60 drejet noget opefter, så at der mellem skruen 60 og fjedertallerkenen 13 opstår en bestemt afstand, der svarer til den ønskede bevægelse af stangen 56. Efter 8 147267 1 hver afløftning af den hule ventilnål 52 fra sædefladen strømmer brændstof over noterne 53 ind i det rum i den hule nål 52, der omgiver ringnoten 5^j hvorved stangen 56 som følge af det brændstoftryk, 5 der virker på det ovenfra afsnittet 56’ værende afsnit med større diameter af stangen 56, vil blive løftet indtil anslag mod skruen 60. Styrekanten 22 på flangen 57 formindsker derved tværsnittet for alle dyseboringer 7, som det er vist i 10 fig. 5.Below the dies 7, the rod 56 forms a flange 57, the upper limit of which forms a guide edge 22 for changing the cross-section of all nozzle bores. Above an abutment 58, the bar abuts against the bottom of the nozzle body 1. The bar 56 has above the flange 57 a section 56 * of smaller diameter, which section is provided with axial grooves 53, * r at its upper end over its entire length. in a ring groove 54 in the rod 56. As with the valve needle 12 in FIG. 1, on the upper end of the rod 56 above a spring plate 13, a compression spring 28, the upper end of which abuts against the screw 32, is supported by this screw 32, another screw 60, which with its lower end abuts the spring plate 13, and with which the movement of the rod 56 is restricted, 25 In the embodiment of FIG. 4, the motor 56 runs at full load, the screw 60 pushing the rod 56 down to the lowest position in which the guide edge 22 of the flange 57 releases the entire cross-section of all the nozzle bores 7. Should the motor run at partial load, the screw becomes 60 is turned slightly upwardly so that a certain distance corresponding to the desired movement of the rod 56 is created between the screw 60 and the spring plate 13. After each lifting of the hollow valve needle 52 from the seat surface, fuel flows over the grooves 53 into it. space in the hollow needle 52 surrounding the annular groove 5j whereby the rod 56 due to the fuel pressure 5 acting on the upper diameter section 56 'of the larger diameter of the rod 56 will be lifted until it hits the screw 60. The guide edge 22 on the flange 57 thereby reduces the cross section of all nozzle bores 7, as shown in FIG. 5th

Claims

147267

1. Injection valve for impact piston combustion engines, with a nozzle body (1) projecting into the combustion chamber (8) of the cylinder and having a valve needle (12, 52) cooperating with a valve seat and several nozzle bores distributed over the circumference ( 7) through which fuel flows temporarily during lifting of the valve needle (12, 52) from the valve seat (20) into the combustion chamber, and an adjustment slider, which is movable with the nozzle body, characterized in that the slider (16, 56) is adjustable independently of the valve needle. (12, 52), and it is provided with a guide edge (22) at the nozzle bores so that it can be set at partial load of the motor to release only part of the cross section of all nozzle bores (7) and at full load releases the entire cross section of all nozzle bores.

1 PATENT REQUIREMENT

Valve according to claim 1, characterized in that the slider (16, 56) is arranged axially displaceable in the nozzle body (1) and with the guide edge (22) the cross section of the nozzle bores (7) changes on their inflow side.

Valve according to claim 2, characterized in that the slider (16, 56) is formed as a sleeve (16) which surrounds the valve needle (12) and is axially displaceable relative to this needle. 30

Valve according to claim 3, characterized in that the casing (16) is formed internally with a valve seat (15) cooperating with the valve needle (12) and in the flow direction above this valve seat is