EP1471249B1 - Einrichtung zum Dämpfen der Schliessbewegung eines Ventilnadels eines Einspritzventils - Google Patents

Einrichtung zum Dämpfen der Schliessbewegung eines Ventilnadels eines Einspritzventils Download PDF

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EP1471249B1
EP1471249B1 EP04008827A EP04008827A EP1471249B1 EP 1471249 B1 EP1471249 B1 EP 1471249B1 EP 04008827 A EP04008827 A EP 04008827A EP 04008827 A EP04008827 A EP 04008827A EP 1471249 B1 EP1471249 B1 EP 1471249B1
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damping
nozzle needle
section
housing
collar
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EP04008827A
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MAN B&W Diesel GmbH
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MAN B&W Diesel GmbH
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    • 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
    • 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
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means

Definitions

  • the invention relates to a device for reducing the re-injection of an injection valve with a guided in a housing nozzle needle.
  • Injection of an injection valve occurs in that the nozzle needle hits its seat for closing at high speed and then rebounds.
  • fuel reaches the combustion chamber of an engine in an undefined quantity and at low injection pressure. This results in adverse effects on the combustion process of the engine and its operating values.
  • DE 34 10 476 A1 shows a fuel injection nozzle with an outwardly opening valve needle and with means for damping the opening movement of the valve needle.
  • the valve needle is designed with a damping element, which dips into a damping fluid acted upon by the damping chamber towards the end of the closing movement.
  • the invention is based on the object with simple means, the rebound of the nozzle needle after completion of the regular injection process and thereby reduce or completely prevent after-spraying.
  • nozzle needle is provided with a damping collar and the housing is provided with a damping fluid acted upon damping chamber into which the Dampfungsbund dipped at the end of the closing process.
  • the device Due to the beginning of the closing movement of the nozzle needle attenuation damping, the speed of the nozzle needle is immediate reduced before sitting on their seat and thus reduces the risk of rebounding or completely excluded.
  • the device is very simple in construction, since it requires only slight changes in shape of existing parts and requires no additional moving parts.
  • the damping fluid is the fuel of a self-ignition reciprocating internal combustion engine.
  • the use of a special damping fluid is avoided.
  • a free inflow cross section is provided for the passage of a quantity of leaking fuel to the damping chamber.
  • the damping chamber can be supplied with the damping fluid in a very simple manner.
  • This inflow cross section can be achieved within the framework of the already provided processing of the outer surface of the nozzle needle and the inner surface of the housing.
  • a free outflow cross-section is provided between the damping collar and the wall of the damping chamber for the escape of damping fluid from this space.
  • This outflow cross section can also be produced in the course of processing the nozzle needle and the housing.
  • FIGURE of the drawing shows in a vertical section the essential parts of the invention of the injection valve of a self-ignition reciprocating internal combustion engine.
  • nozzle needle 1 and a nozzle needle leading housing 2 are designated.
  • the housing 2 sits an outer housing. 3
  • the nozzle needle 1 has a round damping collar 4, which can dip into a damping chamber 5.
  • the damping chamber 5 is formed by a recess in the housing 2. Above the damping chamber 5 located in the outer housing 3 is connected to a return line, not shown, to a fuel reservoir return flow chamber 6, whose diameter is greater than the diameter of the damping chamber 5 sized.
  • the outer diameter of the nozzle needle 1 and the inner diameter of the housing 2 are dimensioned such that a free inflow cross section 7 results between these parts for the flow of a quantity of leaking fuel as damping fluid to the damping chamber 5. Furthermore, the outer diameter of the Dämpfungsbundes 4 and the inner diameter of the damping chamber 5 are coordinated so that there is an annular Abströmquerites 8 for escape of damping fluid from the damping chamber 5 between these two parts when immersing the Dämpfungsbundes in the damping chamber 5. By entering the damping collar 4 in the damping chamber 5, the time of the beginning of the damping and the dimensioning of the outflow cross section 8, the intensity of the damping is determined.
  • the damping collar 4 is arranged on the nozzle needle 1, that the volume of the damping chamber 5 is 2 to 4 times the volume that the damping collar 4 displaces when immersed in the damping chamber 5. Furthermore, the area of the outflow cross section 8 is approximately 1.5-3 times the area of the inflow cross section 7. For manufacturing reasons, it is expedient here to form the inflow cross section 7 and the outflow cross section 8 annularly. However, these cross sections may also be formed by groove-like depressions in the parts.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Reduzieren des Nachspritzens eines Einspritzventils mit einer in einem Gehäuse geführten Düsennadel.
  • Ein Nachspritzen eines Einspritzventils tritt dadurch auf, dass die Düsennadel zum Schließen mit hoher Geschwindigkeit auf ihren Sitz auftrifft und dann zurückprallt. Dadurch gelangt nach dem vorgesehenen Ende der Einspritzung Kraftstoff in undefinierter Menge und mit geringem Einspritzdruck in den Brennraum eines Motors. Hierdurch ergeben sich nachteilige Einflüsse auf den Brennverlauf des Motors und seine Betriebswerte.
  • Es sind bereits dämpfende Maßnahmen an Kraftstoffeinspritzventilen während der Ventilöffnungsphase bekannt. So zeigt beispielsweise die DE 34 10 476 A1 eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einer nach außen öffnenden Ventilnadel und mit Mitteln zum Dämpfen der Öffnungsbewegung der Ventilnadel. Die Ventilnadel ist mit einem Dämpfungselement ausgeführt, das in einen mit Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagbaren Dämpfungsraum gegen Ende der Schließbewegung eintaucht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln das Rückprallen der Düsennadel nach Beendigung des regulären Einspritzvorganges und dadurch ein Nachspritzen zu reduzieren oder vollständig zu verhindern.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einer Einrichtung der oben genannten Gattung dadurch erreicht, dass die Düsennadel mit einem Dämpfungsbund versehen ist und im Gehäuse ein mit Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagbarer Dämpfungsraum vorgesehen ist, in den der Dampfungsbund am Ende des Schließvorganges eintaucht.
  • Durch die gegen Ende der Schließbewegung der Düsennadel einsetzende Dämpfung wird die Geschwindigkeit der Düsennadel unmittelbar vor Aufsitzen auf ihren Sitz vermindert und damit die Gefahr eines Rückprallens reduziert bzw. völlig ausgeschlossen. Dabei ist die Einrichtung sehr einfach aufgebaut, da sie lediglich geringe Formänderungen an bestehenden Teilen benötigt und keine zusätzlichen bewegten Teile erfordert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Dämpfungsflüssigkeit der Kraftstoff einer mit Selbstzündung arbeitenden Hubkolbenbrennkraftmaschine. Hierdurch wird der Einsatz einer besonderen Dämpfungsflüssigkeit vermieden.
  • Vorzugsweise ist zwischen der Düsennadel und dem Gehäuse ein freier Zuströmquerschnitt zum Durchtritt einer Leckkraftstoffmenge zum Dämpfungsraum vorgesehen. Hierdurch kann in sehr einfacher Weise der Dämpfungsraum mit der Dämpfungsflüssigkeit versorgt werden. Dieser Zuströmquerschnitt kann im Rahmen der ohnehin vorgesehenen Bearbeitung der Außenfläche der Düsennadel und der Innenfläche des Gehäuses erreicht werden.
  • Vorteilhaft ist zwischen dem Dämpfungsbund und der Wandung des Dämpfungsraumes ein freier Abströmquerschnitt zum Austritt von Dämpfungsflüssigkeit aus diesem Raum vorgesehen. Dieser Abströmquerschnitt lässt sich ebenfalls im Rahmen der Bearbeitung der Düsennadel und des Gehäuses herstellen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in einem senkrechten Schnitt die für die Erfindung wesentlichen Teile des Einspritzventils einer mit Selbstzündung arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine.
  • Auf der Zeichnung sind die Düsennadel mit 1 und ein die Düsennadel führendes Gehäuse mit 2 bezeichnet. Das Gehäuse 2 sitzt einem Außengehäuse 3.
  • Die Düsennadel 1 weist einen runden Dämpfungsbund 4 auf, der in einen Dämpfungsraum 5 eintauchen kann. Der Dämpfungsraum 5 ist durch eine Ausdrehung im Gehäuse 2 gebildet. Oberhalb des Dämpfungsraumes 5 befindest sich im Außengehäuse 3 ein an eine nicht dargestellte Rückströmleitung zu einem Kraftstoff-Vorratsbehälter angeschlossener Rückströmraum 6, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Dämpfungsraumes 5 bemessen ist.
  • Der Außendurchmesser der Düsennadel 1 und der Innendurchmesser des Gehäuses 2 sind so bemessen, dass sich zwischen diesen Teilen ein freier Zuströmquerschnitt 7 zum Durchfluss einer Leckkraftstoffmenge als Dämpfungsflüssigkeit zum Dämpfungsraum 5 ergibt. Weiterhin sind der Außendurchmesser des Dämpfungsbundes 4 und der Innendurchmesser des Dämpfungsraumes 5 so aufeinander abgestimmt, dass sich zwischen diesen beiden Teilen beim Eintauchen des Dämpfungsbundes in den Dämpfungsraum 5 ein ringförmiger Abströmquerschnitt 8 zum Austritt von Dämpfungsflüssigkeit aus dem Dämpfungsraum 5 ergibt. Durch den Eintritt des Dämpfungsbundes 4 in den Dämpfungsraum 5 wird der Zeitpunkt des Beginns der Dämpfung und durch die Bemessung des Abströmquerschnittes 8 die Intensität der Dämpfung bestimmt. Dabei ist der Dämpfungsbund 4 derart an der Düsennadel 1 angeordnet, dass das Volumen des Dämpfungsraumes 5 das 2 - 4-fache des Volumens beträgt, den der Dämpfungsbund 4 beim Eintauchen in den Dämpfungsraum 5 verdrängt. Weiterhin beträgt die Fläche des Abströmquerschnittes 8 etwa das 1,5 - 3 -fache der Fläche des Zuströmquerschnittes 7. Aus Fertigungsgründen ist hier zweckmäßig, den Zuströmquerschnitt 7 und den Abströmquerschnitt 8 ringförmig auszubilden. Diese Querschnitte können jedoch auch durch nutartige Vertiefungen in den Teilen gebildet sein.
  • Bei der in Richtung des Pfeils a erfolgenden Schließbewegung der Düsennadel 1 tritt gegen Ende dieser Bewegung der Dämpfungsbund 4 in den Dämpfungsraum 5 ein. Damit verdrängt er Dämpfungsflüssigkeit aus dem Dämpfungsratun 5 durch den Abströmquerschnitt 8. Hierdurch wird die Geschwindigkeit, mit der die Düsennadel 1 sich in Richtung des Pfeils a bewegt vermindert. Durch die Reduzierung dieser Geschwindigkeit gegen Ende des Schließvorganges der Düsennadel 1 werden die nachteiligen Einflüsse des Nachspritzens sowohl auf den Brennverlauf des Motors und seine Betriebswerte als auch auf die Lebensdauer der Einspritzdüse reduziert.

Claims (3)

  1. Einrichtung zum Reduzieren des Nachspritzens eines Einspritzventils mit einer in einem Gehäuse geführten Düsennadel, wobei die Düsennadel (1) mit einem Dämpfungsbund (4) versehen ist und im Gehäuse (2) ein mit Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagbarer Dämpfungsraum (5) vorgesehen Ist, in den der Dämpfungsbund (4) gegen Ende der Schließbewegung eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Düsennadel (1) und dem Gehäuse (2) ein freier Zuströmquerschnitt (7) zum Durchtritt einer Leckkraftstoffmenge zum Dämpfungsraum (5) vorgesehen ist, zwischen dem Dämpfungsbund (4) und der inneren Wandung des Dämpfüngsraumes (5) ein freier Abströmquerschnitt (8) zum Austritt von Dämpfungsflüssigkeit vorgesehen ist, der Dämpfungsbund (4) derart an der Düsennadel (1) angeordnet ist, dass das Volumen des Dämpfungsraumes (5) das 2- bis 4-fache des Volumens beträgt, das der Dämpfungsbund (4) gegen Ende der Schließbewegung der Düsennadel (1) verdrängt und die Fläche des Abströmquerschnitts (8) zwischen dem Dämpfungsbund (4) und dem Dämpfungsraum (5) das 1,5 bis 3-fache der Fläche des Zuströmquerschnittes (7) zwischen der Düsennadel (1) und dem Gehäuse (2) beträgt.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsflüssigkeit ein selbstzündender Kraftstoff ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zu- und der Abströmquerschnitt (7, 8) ringförmig ausgebildet sind.
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