EP0118816A1 - Fuel injection nozzle for internal-combustion engines - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a fuel injection nozzle according to the preamble of the main claim.
- the damping effect can be limited in a pressure-dependent manner by appropriately adjusting the support spring in relation to the damping coefficient. In some cases this is desirable in the high speed range of the internal combustion engine if the return spring can return the cap or the part acted upon by it to the starting position by the beginning of the next injection process.
- the cap and the support spring are caught in a cage which is guided displaceably between two stops fixed to the housing and is pressed as a whole by the return spring against one of these stops. This version makes assembly easier, but requires the cage as an additional part.
- the arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim is simpler than the known arrangement because a cage for the support spring and the cap is omitted.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through the exemplary embodiment
- FIG. 2 shows a variant of the embodiment according to FIG. 1.
- the injection nozzle has an nozzle body 10, which is clamped to a nozzle holder 14 by a union nut 12.
- a sleeve 16 Arranged between the nozzle body 10 and the nozzle holder 14 is a sleeve 16 which has an inwardly directed collar 18 which divides a chamber 20 from a chamber 22 in the interior of the injection nozzle.
- a valve seat 24 is formed in the nozzle body 10 and a valve needle 26 is displaceably mounted, the sealing cone 27 of which is pressed against the valve seat 24 by a closing spring 28.
- the closing spring 28 is supported on the nozzle body 10 and engages via a flange part 30 on a support disk 32, which in turn is supported on a shoulder 34 of the valve needle 26.
- the nozzle holder 14 contains an inlet bore 36 which opens into the chamber 20, which is connected to the chamber 22 via an opening 38 surrounded by the collar 18 is. From this, a bore 40 in the nozzle body 10 leads into an annular space 42, which is formed between the central bore wall of the nozzle body 10 and the circumferential circumference of a section 44 of the valve needle 26 with a reduced diameter and extends directly up to the valve seat 24. Between the flange part 30 and the nozzle body 10 there is a distance h g in the closed position shown, which corresponds to the total stroke of the valve needle 26. The valve needle 26 is displaced outward in the opening direction by the fuel pressure against the closing spring 28 until the flange part 30 strikes the nozzle body 10. When the valve closes, the closing spring 28 returns the valve needle 26 inward to the closed position shown.
- a piston-shaped extension 46 adjoins the shoulder 34 of the valve needle 26, which extends through the opening 38 and projects into the chamber 20.
- the diameter of the piston-shaped projection 46 corresponds to the guide diameter of the valve needle 26.
- a cap 48 with a predetermined radial clearance is placed on the projection 46, which has a through bore 50 and a flange edge 52.
- a support spring 54 engages this, which is supported on the collar 18 and presses the cap 48 against shoulders 56 on the nozzle holder 14.
- the end section 58 of the cap 48 facing away from the flange edge 52 has an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the collar 18.
- a closing body 60 which is provided with an annular collar 62, also plunges into the bore 50 of the cap 48 with a predetermined radial play.
- a return spring 64 engages this, which is supported on an annular shoulder 66 of the nozzle holder 14.
- a fuel-filled damping space 68 is formed, which is throttled via the radial clearance surrounding the extension 46 in the bore 50 and connected to the flow path of the fuel. This leads from the inlet bore 36 via the chamber 20 and the opening 38 into the chamber 22, from where the fuel reaches the valve seat 24 via the bore 40 in the nozzle body 10 and the annular space 42.
- the pressure difference between the chamber 20 and the damping chamber 68 increases to such an extent that the pretensioning force of the support spring 54 is overcome. This is followed by the compression of the support spring 54, the cap 48 of the valve needle 26, whereby the damping effect is no longer amplified.
- the damping effect can be limited to a desired level depending on the pressure.
- the shoulder 46 presses the closing body 60 upward via the fuel cushion enclosed in the damping space 68, with the return spring 64 being further compressed.
- the return spring 64 is dimensioned such that on the one hand the valve needle 26 can carry out its remaining closing stroke without any appreciable hindrance and that on the other hand the fuel quantity flowing into the damping chamber 68 is pushed out of the damping chamber 68 until the start of the next opening stroke of the valve needle 26 except for the residual volume shown .
- a piston-shaped shoulder 46 'of the valve needle has a frustoconical front shoulder 70, on which the closing body 60 is seated in the closed position of the valve needle.
- the collar 62 of the closing body 60 is at a distance h from the upper end face of the cap 48, which corresponds to an undamped advance stroke.
- the closing body 60 follows the valve needle or the shoulder 46 ', the movement of the valve needle taking place without damping. It is thereby achieved that at the beginning of each injection process, a pilot jet is injected with a sufficiently large amount of fuel. After the closing body 60 has been placed on the cap 48, the further movement of the valve needle is damped in the manner described.
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Abstract
Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer nach außen öffnenden Ventilnadel (26), die mit einem Kolben (46) verbunden ist, der einen mit Kraftstoff gefüllten Dämpfungsraum (68) begrenzt, welcher beim Öffnungshub der Ventilnadel (26) nur über einen Drosselkanal mit dem Strömungsweg des Kraftstoffs verbunden ist. Der Dämpfungsraum (68) ist in einer Kappe (48) gebildet, die auf den Kolben (46) aufgesteckt ist und sich am Kolben (46) zentriert. Die Kappe (48) ist zur Seite der Spritzöffnung hin über eine vorgespannte Stützfeder (54) am Düsengehäuse abgestützt und Kappe (48) sowie Stützfeder (54) sind zwischen gehäusefesten Anschlägen (18, 56) gefangen. Dadurch ergibt sich eine einfache Anordnung, bei welcher die Dämpfung druck- bzw. geschwindigkeitsabhhängig begrenzt werden kann.Fuel injection nozzle for internal combustion engines, with an outwardly opening valve needle (26), which is connected to a piston (46) which delimits a damping space (68) filled with fuel, which, during the opening stroke of the valve needle (26), only has a throttle channel the flow path of the fuel is connected. The damping chamber (68) is formed in a cap (48) which is attached to the piston (46) and is centered on the piston (46). The cap (48) is supported to the side of the spray opening via a prestressed support spring (54) on the nozzle housing, and the cap (48) and support spring (54) are caught between stops (18, 56) fixed to the housing. This results in a simple arrangement in which the damping can be limited as a function of pressure or speed.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei diesen Einspritzdüsen kann durch entsprechende Abstimmung der Stützfeder gegenüber dem Dämpfungsbeiwert die Dämpfungswirkung druckabhängig begrenzt werden. Das ist in manchen Fällen im hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine erwünscht, wenn die Rückführfeder die Kappe bzw. das von ihr beaufschlagte Teil bis zu Beginn des nächsten Einspritzvorganges in die Ausgangsstellung zurückführen kann. Bei den bekannten Einspritzdüsen der eingangs genannten Gattung sind die Kappe und die Stützfeder in einem Käfig gefangen, welcher zwischen zwei gehäusefesten Anschlägen verschiebbar geführt und von der Rückführfeder als ganzes gegen den einen dieser Anschläge gedrückt ist. Diese Ausführung erleichert den Zusammenbau, benötigt jedoch den Käfig als zusätzliches Teil.The invention relates to a fuel injection nozzle according to the preamble of the main claim. With these injection nozzles, the damping effect can be limited in a pressure-dependent manner by appropriately adjusting the support spring in relation to the damping coefficient. In some cases this is desirable in the high speed range of the internal combustion engine if the return spring can return the cap or the part acted upon by it to the starting position by the beginning of the next injection process. In the known injection nozzles of the type mentioned at the outset, the cap and the support spring are caught in a cage which is guided displaceably between two stops fixed to the housing and is pressed as a whole by the return spring against one of these stops. This version makes assembly easier, but requires the cage as an additional part.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ist einfacher als die bekannte Anordnung, weil ein Käfig für die Stützfeder und die Kappe entfällt.The arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim is simpler than the known arrangement because a cage for the support spring and the cap is omitted.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel und in Figur 2 ist eine Variante der Ausführung nach Figur 1 dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a longitudinal section through the exemplary embodiment and FIG. 2 shows a variant of the embodiment according to FIG. 1.
Die Einspritzdüse hat eine-n Düsenkörper 10, der durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter 14 festgespannt ist. Zwischen dem Düsenkörper 10 und dem Düsenhalter 14 ist eine Hülse 16 angeordnet, welche einen nach innen gerichteten Kragen 18 hat, der eine Kammer 20 von einer Kammer 22 im Inneren der Einspritzdüse abteilt. Im Düsenkörper 10 ist ein Ventilsitz 24 gebildet und eine Ventilnadel 26 verschiebbar gelagert, deren Dichtkegel 27 von einer Schließfeder 28 gegen den Ventilsitz 24 gedrückt ist. Die Schließfeder 28 stützt sich am Düsenkörper 10 ab und greift über ein Flanschteil 30 an einer Stützscheibe 32 an, die sich ihrerseits an einer Schulter 34 der Ventilnadel 26 abstützt.The injection nozzle has an
Der Düsenhalter 14 enthält eine Zulaufbohrung 36 welche in die Kammer 20 einmündet, die über einen von dem Kragen 18 umgebenen Durchbruch 38 mit der Kammer 22 verbunden ist. Aus dieser führt eine Bohrung 40 im Düsenkörper 10 in einen Ringraum 42, der zwischen der zentralen Bohrungswand des Düsenkörpers 10 und dem Mantelumfang eines im Durchmesser verkleinerten Abschnittes 44 der Ventilnadel 26 gebildet ist und unmittelbar bis vor den Ventilsitz 24 reicht. Zwischen dem Flanschteil 30 und dem Düsenkörer 10 ist in der dargestellten Schließlage ein Abstand hg vorhanden, welcher dem Gesamthub der Ventilnadel 26 entspricht. Die Ventilnadel 26 wird vom Kraftstoffdruck entgegen der Schließfeder 28 nach außen in Öffnungsrichtung verschoben, bis der Flanschteil 30 am Düsenkörper 10 anschlägt. Beim Schließen des Ventils führt die Schließfeder 28 die Ventilnadel 26 nach innen in die dargestellte Schließlage zurück.The
An die Schulter 34 der Ventilnadel 26 schließt sich ein kolbenförmiger Ansatz 46 an, welcher durch den Durchbruch 38 hindurchtritt und in die Kammer 20 ragt. Der Durchmesser des kolbenförmigen Ansatzes 46 entspricht dem Führungsdurchmesser der Ventilnadel 26. Auf den Ansatz 46 ist eine Kappe 48 mit vorgegebenem Radialspiel aufgesetzt, welche eine durchgehende Bohrung 50 und einen Flanschrand 52 hat. An diesem greift eine Stützfeder 54 an, welche sich auf dem Kragen 18 abstützt und die Kappe 48 gegen Schultern 56 am Düsenhalter 14 drückt. Der vom Flanschrand 52 abgekehrte Endabschnitt 58 der Kappe 48 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Kragens 18 ist.A piston-
In die Bohrung 50 der Kappe 48 taucht ferner mit vorgegebenem Radialspiel ein Schließkörper 60 ein, der mit einem Ringbund 62 versehen ist. An diesem greift eine Rückführfeder 64 an, die sich an einer Ringschulter 66 des Düsenhalters 14 abstützt. Zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten des kolbenförmigen Ansatzes L6 und des Schließkörpers 60 ist ein mit Kraftstoff gefüllter Dämpfungsraum 68 gebildet, welcher über das den Ansatz 46 umgebende Radialspiel in der Bohrung 50 gedrosselt mit dem Strömungsweg des Kraftstoffs verbunden ist. Dieser führt von der Zulaufbohrung 36 über die Kammer 20 und den Durchbruch 38 in die Kammer 22, von wo der Kraftstoff über die Bohrung 40 im Düsenkörper 10 und den Ringraum 42 zum Ventilsitz 24 gelangt.A
Die Einspritzdüse arbeitet wie folgt:
- Am Beginn eines Einspritzvorganges nehmen die Teile die gezeigte Lage ein, in welcher die
Kappe 48 an dieSchultern 56 desDüsenhalters 14 angedrückt ist und der Ringbund 62 desSchließkörpers 60 auf der oberen Stirnseite derKappe 48 aufliegt. In dieser Stellung hat derDämpfungsraum 68 sein kleinstes Volumen. Bei ansteigendem Kraftstoffdruck entsteht eine Druckdifferenz zwischen demDämpfungsraum 68 und derKammer 20, weil dieKappe 48 wegen der Einwirkung derStützfeder 54 der Bewegung derVentilnadel 26 zunächst nicht folgen kann und der Kraftstoff über das Radialspiel um denAnsatz 46 und gegebenenfalls denSchließkörper 60 herum nur verzögert in denDämpfungsraum 68 gelangt. DieStützfeder 54 ist so ausgelegt, daß im Leerlauf und im mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine die Druckdifferenz die Vorspannung derStützfeder 64 nicht zu überwinden vermag, so daß die Dämpfung über den gesamten Nadelhub wirksam ist.
- At the beginning of an injection process, the parts assume the position shown, in which the
cap 48 is pressed onto theshoulders 56 of thenozzle holder 14 and theannular collar 62 of theclosing body 60 rests on the upper end face of thecap 48. In this position, thedamping space 68 has its smallest volume. With increasing fuel pressure, a pressure difference arises between thedamping chamber 68 and thechamber 20, because thecap 48 cannot initially follow the movement of thevalve needle 26 due to the action of thesupport spring 54 and the fuel via the radial play around theshoulder 46 and possibly theclosing body 60 arrives in thedamping chamber 68 only with a delay. Thesupport spring 54 is designed so that in idle and in the medium speed range of the internal combustion engine, the pressure difference cannot overcome the bias of thesupport spring 64, so that the damping is effective over the entire needle stroke.
Im oberen Drehzahlbereich steigt die Druckdifferenz zwischen der Kammer 20 und dem Dämpfungsraum 68 soweit an, daß die Vorspannkraft der Stützfeder 54 überwunden wird. Darauf folgt unter Zusammendrücken der Stützfeder 54 die Kappe 48 der Ventilnadel 26, wodurch die Dämpfungswirkung nicht mehr weiter verstärkt wird. Durch entsprechende Wahl bzw. Einstellung der Stützfeder 54 kann so die Dämpfungswirkung auf ein gewünschtes Maß druckabhängig begrenzt werden. Beim Schließhub der Ventilnadel 26 weicht zunächst die Kappe 48 und der Schließkörper 60 unter Entspannung der Stützfeder 54 und Spannung der Rückführfeder 64 nach oben aus, bis die Kappe 48 zur Anlage an den Schultern 56 kommt. Während des nun folgenden restlichen Schließhubes der Ventilnadel 26 drückt der Ansatz 46-über das im Dämpfungsraum 68 eingeschlossene Kraftstoffpolster den Schließkörper 60 unter weiterem Zusammendrücken der Rückführfeder 64 nach oben weg. Die Rückführfeder 64 ist so bemessen, daß einerseits die Ventilnadel 26 ihren restlichen Schließhub ohne nennenswerte Behinderung ausführen kann und daß andererseits die in den Dämpfungsraum 68 eingeströmte Kraftstoffmenge bis zum Beginn des nächsten Öffnungshubes der Ventilnadel 26 bis auf das dargestellte Restvolumen aus dem Dämpfungsraum 68 herausgedrückt ist.In the upper speed range, the pressure difference between the
Bei der Variante nach Figur 2 hat ein kolbenförmiger Ansatz 46' der Ventilnadel einen kegelstumpfförmigen Stirnansatz 70, auf welchen der Schließkörper 60 in der Schließstellung der Ventilnadel aufsitzt. In dieser Stellung hat der Ringbund 62 des Schließkörpers 60 zur oberen Stirnseite der Kappe 48 einen Abstand h , der einem ungedämpften Vorhub entspricht.In the variant according to FIG. 2, a piston-
Während dieses Vorhubs hv folgt der Schließkörper 60 der Ventilnadel bzw. dem Ansatz 46', wobei die Bewegung der Ventilnadel ungedämpft erfolgt. Dadurch ist erreicht, daß zu Beginn eines jeden Einspritzvorgangs ein Vorstrahl mit einer ausreichend großen Kraftstoffmenge ausgespritzt wird. Nach dem Aufsetzen des Schließkörpers 60 auf die Kappe 48 wird die weitere Bewegung der Ventilnadel in der beschriebenen Weise gedämpft.During this forward stroke h v , the
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