FI106739B

FI106739B - Fuel injection valve for percussion internal combustion engine

Info

Publication number: FI106739B
Application number: FI940718A
Authority: FI
Inventors: Klaus Heim; Ulrich Staiger
Original assignee: Waertsilae Nsd Schweiz Ag
Priority date: 1993-02-17
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 2001-03-30
Also published as: KR100323937B1; FI940718A; DE59306670D1; KR940019986A; EP0611885B1; EP0611885A1; CN1050877C; CN1092504A; FI940718A0; DK0611885T3; JPH06317235A

Description

106739106739

Iskumäntäpolttomoottorikoneen polttoaineen ruiskutusventtiiliFuel injection valve for percussion internal combustion engine

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista polttoaineen ruiskutussuutinta iskumäntäpolttomoottoria varten.The invention relates to a fuel injection nozzle for a percussion internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

5 Julkaisussa DE-A-15 26 717 kuvataan ruiskutussuutin polttomoottori- koneita varten. Suutin sisältää neulapesäri, venttiilineulan, jossa on palotilan-puoleinen venttiilikartio, suutinrungon, jossa on suojus ja suutinaukkoja, jotka on järjestetty suojukseen, ja venttiili-istukkaholkin, joka on sovitettu suutinrunkoon. Venttiilikartion alapuolelle on jäljestetty suojus, joka on tarkoitettu venttiilineulan 10 ohjaamiseksi suojuksen sisälle. Suojuksen sisälle on järjestetty rengaskanava. Venttiilineulan pää muodostaa lattakartion neulan alle jäävän polttoaineen työntämiseksi sylinterimäisen johteen rengasraon läpi.DE-A-15 26 717 discloses an injection nozzle for internal combustion engine machines. The nozzle includes a needle holder, a valve needle having a combustion-side valve cone, a nozzle body having a cap and nozzle openings arranged in the cover, and a valve seat sleeve fitted to the nozzle body. Underneath the valve cone is a guard designed to guide the valve needle 10 inside the guard. An annular duct is arranged inside the cover. The end of the valve needle forms a flat cone for pushing the fuel remaining under the needle through the annular gap of the cylindrical guide.

Tällä suuttimella on se haittapuoli, että venttiilineulan sulkemisen jälkeen venttiili-istukan palotilan puolella on polttoainemäärä, joka kaasuvirtauksen 15 vaikutuksesta tulee puhalletuksi palotilaan ja johtaa karstaantumiseen, ja että neulan iskunpituus on hyvin pieni vähentämään venttiili-istukan, neulan ja vasteen rasitusta.This nozzle has the disadvantage that, after closing the valve needle, there is a quantity of fuel on the combustion chamber side of the valve seat which is blown into the combustion chamber by gas flow 15 and that the needle stroke length is very small to reduce valve seat, needle and response strain.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on parantaa iskumäntäpoltto-moottorin polttoaineen ruiskutusventtiiliä.An object of the present invention is to improve the fuel injection valve of a percussion piston engine.

20 Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan tunnusmerkeillä. Näin syntyy mahdollisuus muuttaa muodostuvan suihkun poikkileikkauksen suuruutta sulkukappaleen iskunpituudesta riippuvaisesti, jolloin iskunpituus säädetään ruiskutuspaineen tai sulkukappaleen säätölaitteen avulla.This problem is solved by the features of the characterizing part of claim 1. Thus, it is possible to change the size of the resulting jet in cross-section depending on the stroke length of the shutter, whereby the stroke length is controlled by the injection pressure or by the regulator of the shutter.

Eräs keksinnön mukaisen ruiskutusventtiilin lisäetu on siinä, että sul- *: 25 kukappaleen iskunpituus voidaan nyt mitoittaa suuremmaksi.A further advantage of the injection valve of the invention is that the stroke length of the closure: 25 pieces can now be scaled up.

Jos venttiilikartio varustetaan ulokkeella, joka ulottuu suutinkanavaan, voidaan polttoainesuihkun ulostulopoikkileikkausta muuttaa. Näin voidaan saavuttaa suurin virtausnopeus suutinkanavan ulostulossa.If the valve cone is provided with a projection extending into the nozzle channel, the fuel jet outlet cross-section may be modified. In this way, the maximum flow rate at the outlet of the nozzle channel can be achieved.

Keksinnön joitakin suoritusesimerkkejä valaistaan seuraavassa seli-30 tyksessä lähemmin piirustusten avulla.Some embodiments of the invention will be illustrated in greater detail by means of the drawings in the following description.

. Kuvio 1 esittää aksiaalileikkauksen keksinnön mukaisesta ruiskutus- venttiilistä, kuvio 2 esittää suurennettuna kuvion 1 ruiskutusventtiilin alapään, kuvio 3 esittää kuviosta 2 eroavan ruiskutusventtiilin alapään, 35 kuvio 4 esittää vielä yhden ruiskutusventtiilin alapään, ja kuvio 5 esittää näkymän kuvion 4 ruiskutusventtiilin alapäästä.. Figure 1 is an axial sectional view of the injection valve of the invention, Figure 2 is an enlarged view of the lower end of the injection valve of Figure 1, Figure 3 shows the lower end of an injection valve different from Figure 2;

« 2 106739«2 106739

Kuvion 1 ruiskutusventtiilissä on pesä 1, joka koostuu yläosasta 2 ja alaosasta 3, joita hattumutteri 4 pitää kiinni toisissaan. Pesä 1 lepää laipallaan 5 sylinterinkannella 6, joka ylhäältä reunustaa dieseltyyppisen iskumäntäpoltto-moottorikoneen esittämättä jätetyn sylinterin palotilaa 7. Pesä 1 tunkeutuu sy-5 linterinkannen 6 läpi, ja sen alaosan 3 läpimitaltaan porrastettu kohta 3' ulottuu paloillaan 7.The injection valve of Figure 1 has a housing 1 consisting of an upper part 2 and a lower part 3 held together by a hat nut 4. The housing 1 rests on its flange 5 with a cylinder head 6 which, at the top, bounds the combustion chamber 7 of a diesel-type piston combustion engine not shown, the housing 1 penetrates through the sy-5 cylinder head 6 and has a stepped diameter 3 'extending therethrough.

Pesässä 1 on polttoaineen syöttämiseksi ruiskutusventtiilille (nuoli A) kanava 10, joka ensin tulee laippaan 5 säteen suunnassa ja johtaa sitten pääosin pesän pituussuunnassa yläosan 2 läpi alaosaan 3, jossa se päättyy tilaan 10 11, joka sijaitsee pesän keskikohdan lähellä. Pesän 1 keskikohdalla on sulku- kappaleen 20 pituussuunnassa liikkuva tanko 12, ja sulkukappaleen alapäässä on lautasmainen venttiilin kartio 20' ja yläpää on kiinni jousen lautasessa 13, jonka alapuoli tukeutuu painejouseen 14. Yläosan 2 alapuoliskon ja koko alaosan 3 läpi kulkee tankoa 12 ohjaava reikä 9, jonka halkaisija on joka kohdalla 15 sama. Yläosan 2 yläpuoliskossa reiän 9 halkaisija suurenee, ja se muodostaa tangon 12 mukana pituussuunnassa liikkuvan jousen lautasen 13 ohjaimen. Laajentuneen reiän muodostaman tilan 15, joka vastaanottaa myös painejousen 14, sulkee ylhäältä ruuvi 16.The housing 1 has a conduit 10 for supplying fuel to the injection valve (arrow A), which first enters the flange 5 radially and then extends substantially lengthwise through the top portion 2 to the lower portion 3 where it terminates in a space 10 11 near the center of the housing. At the center of the housing 1 is a rod 12 movable in the longitudinal direction of the sealing member 20, and at the lower end of the sealing member is a disc valve cone 20 'and an upper end engaging in a spring disk 13 with its underside supported by pressure spring 14. with the same diameter at each point. In the upper half of the upper part 2, the diameter of the hole 9 increases and forms a guide for the spring plate 13 moving along the rod 12. The space 15 formed by the expanded bore, which also receives the compression spring 14, is closed from above by a screw 16.

Tangon 12 halkaisija pienenee tilan 11 yläpuolella, niin että näin muo-20 dostuneen ohuemman kohdan 12' ja reiän 9 väliin syntyy rengaskanava 17, joka ulottuu alaosan 3 porrastetun kohdan 3' alapäähän asti. Kohdan 3' päätypinta muodostuu kartiomaisesta, palotilaan 7 päin laajenevasta istuinpinnasta 18 (kuvio 2). Istuinpinta 18 toimii yhdessä vastaavasti kartiomaisen tiivistyspinnan 19 kanssa, joka muodostuu lautasmaisen venttiilin kartion 20' yläpinnalle.The diameter of the rod 12 decreases above the space 11 so that an annular channel 17 is formed between the thinner part 12 'formed in the formed part 20 and the hole 9, which extends to the lower end of the stepped part 3' of the lower part 3. The end face of step 3 'consists of a conical seat surface 18 extending towards the combustion chamber 7 (Fig. 2). The seat surface 18 cooperates with a correspondingly conical sealing surface 19 formed on the upper surface of the disc valve cone 20 '.

*: 25 Pesän kohdan 3' päälle on ruuvattu kierrekansi 8, jonka palotilassa 7 oleva alapää peittää venttiilin kartion 20'. Kannessa 8 on istuinpinnan 18 kohdalla venttiilin pituusakseliin nähden poikittain kulkevia suutinkanavia 21, jotka auttavat muodostamaan polttoainesuihkuja. Kuvion 2 vasemmassa reunassa näkyy, että kanavien 21 poikkileikkaus on ympyrän muotoinen. Kannen 8 keski-30 kohdalla sen sisäpinnalla on kohollaan oleva rajoitin 8', jota vasten sulkukappale 20 täysin avatussa asennossa on. Kuviosta 2 näkyy edelleen, että kierrekannen 8 sisäpinnalle muodostuu istuinpinnan 18 alapuolelle sylinteripinta 8", joka toimii tiivistyspinnan 19 alapuolella samoin sylinterimäisen sulkukappaleen 20 ohjaus-pintana. Suutinkanavan 21 yläreuna on siirtynyt etäisyyden X verran palotilaan 7 35 päin istuinpintaan 18 nähden, minkä johdosta ruiskutusventtiili suorittaa ilman aukeamista tapahtuvan esi-iskun.*: 25 A threaded cover 8 is screwed over the housing 3 ', the lower end of which in the combustion chamber 7 covers the valve cone 20'. The lid 8 has nozzle channels 21 transverse to the longitudinal axis of the valve at the seat surface 18, which help to form fuel jets. The left side of Fig. 2 shows that the channels 21 have a circular cross-section. At the middle 30 of the lid 8, on its inner surface there is a raised stop 8 ', against which the closure 20 is in the fully opened position. Figure 2 further shows that a cylindrical surface 8 "is formed on the inner surface of the threaded cover 8 below the seat surface 18, which also serves as a guiding surface of the cylindrical barrier member 20 below the sealing surface 19. The upper edge of the nozzle channel 21 has pre-stroke without opening.

3 1067393, 106739

Kuvioiden 1 ja 2 mukainen ruiskutusventtiili toimii seuraavasti: Venttiili on normaalisti suljetussa asennossa eli sulkukappaleen 20 tiivistyspinta 19 on tiukasti istuinpintaa 18 vasten, minkä aiheuttaa painejousi 14. Kanava 10 ja ren-gaskanava 17 ovat täynnä polttoainettä, jonka paine on alle 100 baria. Polttoai-5 neen ruiskutus palotilaan 7 riippuu esittämättä jätetyn, kanavaan 10 liittyvän ruiskutuspumpun nesteen siirtopaineesta. Hetkellä, jolloin polttoaineen paineen aiheuttama, venttiilin kartioon 20' vaikuttava avausvoima ylittää painejousen 14 sulkuvoiman, sulkukappale työntyy alaspäin, niin että polttoaine pääsee virtaamaan rengaskanavasta 17 kanaviin 21. Polttoaineen virratessa kanavien 21 läpi 10 muodostuu polttoainesuihkuja, jotka palotilaan 7 tullessaan hajoavat ja sekoittuvat kokoonpuristettuun ilmaan, jolloin polttoaine syttyy ja palaa. Koska kanavien 21 yläreuna on eri kohdassa kuin istuinpinta 18, kanavien 21 läpivirtaus alkaa hieman myöhemmin kuin venttiilin kartion nostaminen istuinpinnalta 18. Kun ruiskutuspumpun siirtopaine pienenee, painejousi 14 painaa venttiilin kartion 20' 15 taas takaisin sulkuasentoon ja ruiskutus loppuu. Sulkukappaleen kulloinenkin isku riippuu ruiskutuspumpun siirtopaineesta ja samalla moottorin kuormasta. Täydellä kuormalla sulkukappale avautuu rajoittimeen 8' asti.The injection valve according to Figures 1 and 2 operates as follows: The valve is normally closed, i.e. the sealing surface 19 of the closure 20 is tight against the seat surface 18 caused by the pressure spring 14. The channel 10 and the ring channel 17 are filled with fuel below 100 bar. Injection of the fuel 5 into the combustion chamber 7 depends on the fluid transfer pressure of the uncharted injection pump associated with the channel 10. At the moment when the opening force exerted by the fuel pressure acting on the valve cone 20 'exceeds the closing force of the pressure spring 14, the closing member is pushed down so that the fuel can flow from the annular channel 17 to the channels 21. , whereupon the fuel ignites and burns. Because the upper edge of the passageways 21 is at a different position from the seat surface 18, the flow through the passageways 21 begins slightly later than lifting the valve cone from the seat surface 18. As the transfer pressure on the injection pump decreases The actual impact of the shut-off member depends on the displacement pressure of the injection pump and at the same time the motor load. At full load, the closure opens up to the stop 8 '.

Kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa suutinkanavien 31 poikkileikkaus on jotakuinkin suorakulmainen ja istuinpinta 18 on siirtynyt palotilaan 7 20 päin suutinkanavien 31 yläreunaan nähden. Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesta ruis-kutusventtiilistä poiketen ruiskutus alkaa siis heti venttiilin kartion 20' noustessa istuinpinnalta 18.In the embodiment of Figure 3, the nozzle ducts 31 are approximately rectangular in cross-section and the seat surface 18 has moved into the combustion chamber 7 20 relative to the upper edge of the nozzle ducts 31. Thus, unlike the injection valve shown in Figures 1 and 2, injection begins as soon as the valve cone 20 'rises from the seat surface 18.

Kuvioiden 4 ja 5 suoritusesimerkissä sulkukappaleen 40 tangon kohdassa 12' on taas tiivistyspinnan 42 käsittävä lautasmainen venttiilin kartio 40', ·; 25 joka vaikuttaa pesän kohdan 3' alapään istuinpinnan 18 kanssa. Venttiilin kar tiota 40' ympäröi kierrekansi 48, joka on sulkukappaleen rajoittimen ja sylinteri-mäisen ohjauspinnan suhteen samanlainen kuin kierrekansi 8. Siitä poikkeavaa on sitä vastoin se, että korkeat suorakulmaiset kanavat 41 ovat suurempia kuin kuvion 3 kierrekannessa 8, ja että kanaviin 41 ulottuu kuhunkin luistilevy 45, joka 30 on kiinnitetty sulkukappaleeseen 40 tiivistyspinnan 42 alapuolelle. Luistilevyjen 45 kuvioissa 4 ja 5 yläpinnat 45' reunustavat siis suihkua muodostavan suutin-kanavan poikkileikkausta alaspäin. Luistilevyn 45 pituusakselin suuntaiset reunat ovat tiivistäväsi! kanavan 41 reunoja vasten. Kierrekannen 48 yläosassa on kanavien 41 kehäsuunnassa mitattua leveyttä vastaavat raot. Kuhunkin rakoon 35 ulottuu haara 43 pesän kohtaa 3' ympäröivästä renkaasta 44, jonka yläreunalla kierrekansi 48 lepää, jonka kanssa sitä voidaan kiertää. Kunkin haaran 43 kuvi- • < 4 106739 oissa 4 ja 5 alareuna 43' reunustaa siis suihkua muodostavan suutinkanavan 41 poikkileikkausta ylöspäin.In the embodiment of Figures 4 and 5, a disc valve 40 ', ·; 25 which acts on the seat surface 18 of the lower end of the body 3 '. The valve cone 40 'is surrounded by a threaded lid 48, which is similar to the threaded lid 8 with respect to the stop member and the cylindrical guide surface, by contrast, the high rectangular ducts 41 are larger than the threaded lid 8 in FIG. a slide plate 45, which 30 is secured to the sealing member 40 below the sealing surface 42. Thus, in Figures 4 and 5 of the skid plates 45, the upper surfaces 45 'border the downward cross-section of the jet-forming nozzle channel. The longitudinal edges of the skate plate 45 are sealing! against the edges of the channel 41. The upper part of the threaded cover 48 has gaps corresponding to the width measured in the circumferential direction of the channels 41. Each of the slots 35 extends a leg 43 from a ring 44 surrounding the body 3 ', at the top of which a screw cap 48 rests, with which it can be rotated. Thus, in Figures 4 and 5 of each leg 43, the lower edge 43 'of the legs 43 is bordered upwardly by the spray-forming nozzle channel 41.

Kuvioiden 4 ja 5 ruiskutusventtiilin toimintatapa on periaatteessa sama kuin kuvioissa 1 ja 2, eli kun ruiskutuspumpun siirtopaine ylittää painejousen 5 sulkuvoiman, sulkukappale 40 työntyy palotilaan 7 päin, jolloin polttoaine pääsee virtaamaan rengaskanavasta 17 kanaviin 41. Suutinkanavien 41 suihkua muodostavan osan virtauspoikkipinta määräytyy tällöin pintojen 43' ja 45' välisen etäisyyden perusteella.The operation of the injection valve of Figures 4 and 5 is essentially the same as that of Figures 1 and 2, that is, when the transfer pressure of the injection pump exceeds the closing force of the compression spring 5 'to 45'.

Suutinkanavien lukumäärä sovitetaan kaikissa kuvatuissa esimerkeis-10 sä ruiskutusventtiilin käyttötapaan. Jos ruiskutusventtiiliä käytetään nelitahtises-sa dieselmoottorissa, se sijaitsee yleensä palotilan keskellä ja suutinkanavat on sijoitettu tasaisesti ruiskutusventtiilin ympärille. Kaksitahti-dieselissä, jossa palo-tilan keskellä on pakoventtiili, sijoitetaan yleensä useita ruiskutusventtiilejä keskustan ympärille. Yksi tai useampia suutinkanavia ruiskutusventtiiliä kohti voi-15 daan tällöin sijoittaa siten, että niistä tulevat polttoainesuihkut jakautuvat palotilaan mahdollisimman edullisesti palamisen suhteen.The number of nozzle channels in each of the examples illustrated is adapted to the manner in which the injection valve is operated. If the injection valve is used in a four-stroke diesel engine, it is usually located in the middle of the combustion chamber and the nozzle ducts are evenly spaced around the injection valve. In a two-stroke diesel, with an exhaust valve in the middle of the combustion chamber, several injection valves are usually located around the center. One or more nozzle channels per injection valve can then be positioned so that the fuel jets from them are distributed as favorably as possible in the combustion chamber.

Kuvatuista suoritusesimerkeistä poiketen voidaan kannessa 8 tai 48 käyttää kierreliitoksen sijasta kiristysliitosta.Contrary to the illustrated embodiments, the cover 8 or 48 may use a clamping joint instead of a threaded joint.

«· 1«· 1

Claims

1. A fuel injection valve in a combustion engine with a piston with a valve housing (1) extending into a combustion chamber (7) of the engine and having its end facing the combustion chamber having a seat surface 5 (18) and a movable shutter piece (20). , 40) which extends through the valve body and which at its end faces the combustion chamber has a disc-shaped cone (20 ', 40') which projects out of the valve body and comprises a sealing surface (18) which cooperates with the seat surface, and which opens in the flow direction of the fuel flowing through the valve body, whereby fuel is injected into the combustion chamber (7) under high pressure, a cover (8, 48) covering the disc piece plate-shaped cone provided in the valve housing (1) and 48) adjacent to the seat surface (18), at least one nozzle channel (21, 41) forming a fuel jet, characterized by the sealing surface (19, 42) of the valve cone, protrudes into a cylindrical surface on its outer periphery. and that the edge between the sealing surface and the cylindrical surface controls the size of the inlet opening of the nozzle channel (21, 41).

Valve according to claim 1, characterized in that the plate-shaped valve cone (20 ', 40') of the shutter-piece (20 ', 40') is sealed against the inner surface of the cover (8, 48).

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle channel (21) of the nozzle channel (21) away from the combustion chamber (7) away from the combustion chamber connects to the seat surface (18) of the valve housing (1).

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that:; from the combustion chamber away from the combustion chamber away from the combustion chamber (31) has been displaced against the combustion chamber in the retaining chamber of the seat surface (18) of the valve housing (1).

Valve according to any of claims 1-4, characterized in that at least one projection (45) is provided in the valve cone (40), which extends into the nozzle channel (41).

Valve according to any of claims 1-5, characterized in that the cover (8, 48) is removably screwed into the valve body (3, 3 ').

Valve according to any one of claims 1-6, characterized in that a stop surface (8 ') is formed on the inside of the cover (8, 48) which determines the stroke of the shutter piece (20, 40).