EP0470348B1 - Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0470348B1
EP0470348B1 EP91110219A EP91110219A EP0470348B1 EP 0470348 B1 EP0470348 B1 EP 0470348B1 EP 91110219 A EP91110219 A EP 91110219A EP 91110219 A EP91110219 A EP 91110219A EP 0470348 B1 EP0470348 B1 EP 0470348B1
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valve
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases for large diesel engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection nozzle for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • an injection nozzle of this type which has become known, for example, from DE-OS 27 40 880
  • the valve seats for the valve needles and the sealing seat for the separating sleeve are each formed separately from one another and partly arranged on the nozzle body and partly on the separating sleeve, which requires complex machining of the nozzle body and the nozzle needles.
  • the independently machined valve seats result in sealing difficulties due to their exact coaxial position, which is difficult to control.
  • the injection nozzle according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the manufacturing effort for the common valve seat of the two valve needles and the sealing seat for the separating sleeve in the nozzle body is low and that the centricity for these parts is easy to control.
  • FIG. 1 shows an injection nozzle in longitudinal section
  • FIG. 2 shows a detail II of the injection nozzle according to FIG. 1 on an enlarged scale
  • FIG. 3 shows a cross section of the injection nozzle in plane III-III of FIG. 2.
  • a nozzle body 10 which can be fixedly connected to a nozzle holder (not shown), has in a dome 11 on the combustion chamber side injection holes 12 and 13 directed into the combustion chamber of an internal combustion engine in two axially offset hole circles for pre-injection and main injection.
  • two coaxial valve needles 15, 16 loaded by closing springs 17, 18 are displaceable, one of which 15, which controls the upper bolt circle, is designed as a hollow needle and the other, which controls the lower bolt circle, is designed as an inner needle.
  • the hollow valve needle 15 is slidably mounted with its inlet-side guide section 20 in the upper part of the nozzle body 10, is reduced in diameter via a pressure shoulder 21 in the area of a pressure chamber 22 in the nozzle body 10 and has a conical sealing surface 23 at its end.
  • the other valve needle 16 is included its inlet-side guide section 25 is slidably mounted in an axial bore 14 in the nozzle needle 15, is offset twice in diameter via a pressure shoulder 26 and a shoulder 27 and has a conical sealing surface 28 at its end.
  • the sealing surfaces 23 and 28 of the two valve needles 15, 16 interact with seat surfaces of a common conical valve seat 29 in the dome 11 of the nozzle body 10.
  • the angle of inclination of the conical valve seat 29 is constant.
  • the sealing surface of the hollow valve needle 15, which controls the main injection sits upstream of the openings of the spray holes 12 of the upper hole circle and the sealing surface 28 of the inner valve needle 16 sits upstream of the openings of the spray holes 13 of the lower hole circle on the common valve seat 29.
  • a cylindrical separating sleeve 30 is arranged in the annular gap between the shoulder 27 and the sealing surface 28 of the inner valve needle 16.
  • This separating sleeve 30 slidably abuts the wall of the axial bore 14 of the hollow valve needle 15 and is supported by a compression spring 31, which is supported by a ring 32 with transverse grooves 33 on the shoulder 27 of the inner valve needle 16, with an edge of a conical sealing surface 34 pressed against the valve seat 29 in the nozzle body 10 in the area between the two circles of holes with the spray holes 12 and 13. Since the separating sleeve 30 is acted upon by the injection pressure, a plurality of radially inwardly directed ribs 35 are arranged on its valve-side end section in order to exclude the risk of compression. The play between the ribs 35 and the inner valve needle 16 is slightly greater than the play between the outside of the separating sleeve 30 and the axial bore 14 of the hollow valve needle 15.
  • a first inlet bore 37 in the nozzle body 10 which is connected to a first injection pump for the main injection, leads to the pressure chamber 22, from which an annular gap 38 runs downstream between the nozzle body 10 and the hollow valve needle 15.
  • a second inlet bore 39 leads to an eccentric pressure chamber 40 in the nozzle body 10, in the area of which an annular groove 41 is arranged in the guide section 20 of the hollow valve needle 15.
  • Oblique bores 42 in the valve needle 15 connect the annular groove 41 to an annular gap 43 between the hollow valve needle 15 and the inner valve needle 16 downstream of the pressure shoulder 26.
  • the injection nozzle described above which is primarily suitable for large diesel engines, works as follows: First, fuel is supplied from the second injection pump via the second inlet bore 39 into the pressure chamber 40 and through the bores 42 into the annular gap 43, the inner valve needle 16 lifting off from the valve seat 29 when pressure builds up, so that fuel flows through the spray holes 13 of the lower, the tip of the tip 11 near bolt circle is injected. After the pre-injection, fuel is conveyed from the first injection pump through the first inlet bore 37 into the pressure chamber 22 and the annular gap 38, the hollow valve needle 15 lifting off with its sealing surface 23 from the valve seat 29 when the pressure builds up, so that fuel passes through the spray holes 12 of the Tip of the tip 11 distant bolt circle is injected. During the opening movement of the two valve needles 15, 16, the separating sleeve 30 remains seated with its sealing surface 34 on the valve seat 29, so that the pre-injection and main injection are not impaired.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einer beispielsweise durch die DE-OS 27 40 880 bekannt gewordenen Einspritzdüse dieser Art sind die Ventilsitze für die Ventilnadeln und der Dichtsitz für die Trennhülse jeweils voneinander getrennt ausgebildet und teils am Düsenkörper und teils an der Trennhülse angeordnet, was eine aufwendige Bearbeitung des Düsenkörpers und der Düsennadeln voraussetzt. Ferner ergeben sich durch die unabhängig voneinander bearbeiteten Ventilsitze Dichtschwierigkeiten aufgrund ihrer schwierig zu beherrschenden genauen koaxialen Lage zueinander.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Fertigungsaufwand für den gemeinsamen Ventilsitz der beiden Ventilnadeln und den Dichtsitz für die Trennhülse im Düsenkörper gering ist und daß die Zentrizität für diese Teile gut zu beherrschen ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff-Einspritzdüse möglich.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine Einspritzdüse im Längsschnitt, Figur 2 eine Einzelheit II der Einspritzdüse nach Figur 1 in vergrößertem Maßstab und Figur 3 einen Querschnitt der Einspritzdüse in der Ebene III-III der Figur 2.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Ein Düsenkörper 10, der mit einem nicht dargestellten Düsenhalter fest verbindbar ist, hat in einer brennraumseitigen Kuppe 11 in zwei voneinander axial versetzten Lochkreisen in den Brennraum einer Brennkraftmaschine gerichtete Spritzlöcher 12 und 13 für Vor- und Haupteinspritzung. Im Düsenkörper 10 sind zwei koaxiale, von Schließfedern 17, 18 belastete Ventilnadeln 15, 16 verschiebbar, von denen die eine 15, die den oberen Lochkreis steuert, als Hohlnadel und die andere, die den unteren Lochkreis steuert, als Innennadel ausgebildet ist. Die hohle Ventilnadel 15 ist mit ihrem zulaufseitigen Führungsabschnitt 20 im oberen Teil des Düsenkörpers 10 gleitbar gelagert, über eine Druckschulter 21 im Bereich einer Druckkammer 22 im Düsenkörper 10 im Durchmesser abgesetzt und hat an ihrem Ende eine konische Dichtfläche 23. Die andere Ventilnadel 16 ist mit ihrem zulaufseitigen Führungsabschnitt 25 in einer Axialbohrung 14 in der Düsennadel 15 gleitbar gelagert, über eine Druckschulter 26 und eine Schulter 27 zweimal im Durchmesser abgesetzt und hat an ihrem Ende eine kegelige Dichtfläche 28.
  • Die Dichtflächen 23 und 28 der beiden Ventilnadeln 15, 16 wirken mit Sitzflächen eines gemeinsamen konischen Ventilsitzes 29 in der Kuppe 11 des Düsenkörpers 10 zusammen. Der Steigungswinkel des konischen Ventilsitzes 29 ist konstant. Die Dichtfläche der Hohl-Ventilnadel 15, welche die Haupteinspritzung steuert, sitzt stromauf der Öffnungen der Spritzlöcher 12 des oberen Lochkreises und die Dichtfläche 28 der Innen-Ventilnadel 16 sitzt stromauf der Öffnungen der Spritzlöcher 13 des unteren Lochkreises auf dem gemeinsamen Ventilsitz 29 auf. In dem Ringspalt zwischen der Schulter 27 und der Dichtfläche 28 der Innen-Ventilnadel 16 ist eine zylindrische Trennhülse 30 angeordnet. Diese Trennhülse 30 liegt gleitbar an der Wand der Axialbohrung 14 der Hohl-Ventilnadel 15 an und wird von einer Druckfeder 31, die sich über einen Ring 32 mit Quernuten 33 an der Schulter 27 der Innen-Ventilnadel 16 abstützt, mit einer Kante einer konischen Dichtfläche 34 gegen den Ventilsitz 29 im Düsenkörper 10 im Bereich zwischen den beiden Lochkreisen mit den Spritzlöchern 12 und 13 gedrückt. Da die Trennhülse 30 vom Einspritzdruck beaufschlagt ist, sind, um die Gefahr eines Zusammendrückens auszuschließen, an ihrem ventilseitigen Endabschnitt mehrere radial nach innen gerichtete Rippen 35 angeordnet. Das Spiel zwischen den Rippen 35 und der Innen-Ventilnadel 16 ist geringfügig größer als das Spiel zwischen der Außenseite der Trennhülse 30 und der Axialbohrung 14 der Hohl-Ventilnadel 15.
  • Eine erste Zulaufbohrung 37 im Düsenkörper 10, die mit einer ersten Einspritzpumpe für die Haupteinspritzung verbunden ist, führt zu der Druckkammer 22, von der stromab ein Ringspalt 38 zwischen dem Düsenkörper 10 und der Hohl-Ventilnadel 15 verläuft. Eine zweite Zulaufbohrung 39 führt zu einer exzentrischen Druckkammer 40 im Düsenkörper 10, in deren Bereich eine Ringnut 41 im Führungsabschnitt 20 der Hohl-Ventilnadel 15 angeordnet ist. Schrägbohrungen 42 in der Ventilnadel 15 verbinden die Ringnut 41 mit einem Ringspalt 43 zwischen der Hohl-Ventilnadel 15 und der Innen-Ventilnadel 16 stromab der Druckschulter 26.
  • Die oben beschriebene Einspritzdüse, die vorwiegend für Großdieselmotoren geeignet ist, arbeitet wie folgt:
    Zunächst wird von der zweiten Einspritzpumpe Kraftstoff über die zweite Zulaufbohrung 39 in die Druckkammer 40 und durch die Bohrungen 42 in den Ringspalt 43 zugeführt, wobei die Innen-Ventilnadel 16 bei Druckaufbau vom Ventilsitz 29 abhebt, so daß Kraftstoff durch die Spritzlöcher 13 des unteren, der Spitze der Kuppe 11 nahen Lochkreises gespritzt wird. Nach der Voreinspritzung wird von der ersten Einspritzpumpe Kraftstoff durch die erste Zulaufbohrung 37 in die Druckkammer 22 und den Ringspalt 38 gefördert, wobei bei Druckaufbau die Hohl-Ventilnadel 15 mit ihrer Dichtfläche 23 vom Ventilsitz 29 abhebt, so daß Kraftstoff durch die Spritzlöcher 12 des der Spitze der Kuppe 11 fernen Lochkreises gespritzt wird. Während der Öffnungsbewegung der beiden Ventilnadeln 15, 16 bleibt die Trennhülse 30 mit ihrer Dichtfläche 34 auf dem Ventilsitz 29 dichtend sitzen, so daß die Vor- und Haupteinspritzung nicht beeinträchtigt werden.

Claims (4)

  1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem in den Brennraum ragenden Düsenkörper, der an seinem brennraumseitigen Ende zwei Reihen von über den Umfang verteilten Spritzlöchern aufweist, mit zwei koaxialen federbelasteten Ventilnadeln, die im Düsenkörper mit Ventilsitzen zum getrennten Zuführen von Kraftstoff zu jeder Spritzlochreihe zusammenwirken und mit einer zwischen der äußeren und der inneren Ventilnadel angeordneten, federbelasteten Trennhülse, deren konische Stirnseite an einem Dichtsitz im Düsenkörper anliegend die beiden Spritzlochreihen voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz für die Trennhülse (30) und die Dichtsitze für die beiden Ventilnadeln (15, 16) an einem einzigen konischen Ventilsitz (29) im Düsenkörper (10) angeordnet sind, wobei der Dichtsitz der Trennhülse (30) zwischen den beiden Dichtsitzen der Ventilnadeln (15, 16) liegt.
  2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des konischen Ventilsitzes (29) konstant ist.
  3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennhülse (30), die in einer Axialbohrung (14) der Hohl-Ventilnadel (16) gleitend gelagert und zum Außemumfang der Innen-Ventilnadel (15) einen Ringspalt belassend beabstandet ist, im ventilsitznahen Ringabschnitt auf ihrer Innenseite gegen die Innen-Nadel (16) vorstehende Stützrippen (35) aufweist.
  4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennhülse (30) von einer sich an einer Schulter (27) an der Innen-Ventilnadel (16) abstützenden Druckfeder (31) gegen den Ventilsitz (29) gedrückt wird.
EP91110219A 1990-07-21 1991-06-21 Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0470348B1 (de)

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