NL8001150A

NL8001150A - INJECTION VALVE FOR PISTON COMBUSTION ENGINE.

Info

Publication number: NL8001150A
Application number: NL8001150A
Authority: NL
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1980-09-03
Also published as: ATA107580A; FR2450358A1; AT367867B; JPS55117066A; JPS6153550B2; DE3002129A1; CH636409A5; DK148007C; DK76480A; FR2450358B1; DK148007B

Description

. ' ] N.O. 28.691. N.O. 28,691

Inspuitklep voor zuigerverbrandingsmotorInjection valve for piston combustion engine

De uitvinding heeft betrekking op een inspuitklep voor zui-gerverbrandingsmotoren met een in de verbrandingsruimte van de cilinder instekend verstuiverlichaam dat in zijn binnenste een met een klepzitting samenwerkende klepnaald en meerdere over zijn om-5 trek verdeelde verstuiverboringen vertoont, waardoorheen de brandstof cyclisch onder het lichten van de verstuivernaald van de zitting in de verbrandingsruimte uittreedt.The invention relates to an injection valve for piston combustion engines with an atomizing body inserted into the combustion space of the cylinder, which inside has a valve needle cooperating with a valve seat and a plurality of atomizing bores distributed over its circumference, through which the fuel is cyclically lifted of the nozzle needle from the seat emerges into the combustion chamber.

Inspuitkleppen worden in het algemeen zodanig gedimensioneerd dat bij vollast van de motor een goede vorming van de brandstof-10 straal en zodoende een goede rookvrije verbranding in de verbrandingsruimte van de cilinder plaats vindt. Bij de dimensionering ontstaat hetzij een rij van verstuiverboringen met relatief grote diameter of de verstuiverboringen worden in twee rijen aangebracht, waarbij de diameter van de boring dienovereenkomstig kleiner geko-15 zen wordt. Wordt de verbrandingsmotor echter bedreven op deellast, dan treden met betrekking tot de vorming van de straal en de verbranding geen optimale condities meer op, hetgeen men tot nu toe op de koop toe heeft genomen.Injection valves are generally dimensioned such that at full load of the engine good formation of the fuel jet and thus good smoke-free combustion takes place in the combustion space of the cylinder. Dimensioning results in either a row of relatively large diameter atomizing bores or the atomizing bores are arranged in two rows, the diameter of the bore being selected accordingly. However, if the combustion engine is operated at partial load, optimum conditions will no longer arise with regard to the formation of the jet and the combustion, which has hitherto been taken up for sale.

De uitvinding beoogt nu een inspuitklep van het in de aanhef 20 beschreven type te verschaffen dat het mogelijk maakt ook onder deellast een goede vorming van de straal en zodoende een goede verbranding van de brandstof te verkrijgen.The object of the invention is now to provide an injection valve of the type described in the preamble 20 which makes it possible to obtain a good jet formation and thus good combustion of the fuel even under partial load.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat de inspuitklep van een van de verstuivernaald gescheiden, bij 25 deellast van de motor een deel van de dwarsdoorsnede van ten minste een gedeelte van de verstuiverboringen vrijgevende en bij vollast de hele doorsnede van alle verstuiverboringen vrijgevende inrichting voorzien is.'This object is achieved according to the invention in that the injection valve of a nozzle separated from the injector needle releases part of the cross-section of at least a part of the injector bores at full load of the engine and at full load releases the entire section of all injector bores. is provided. "

Met deze inrichting wordt het op eenvoudige wijze mogelijk in 30 deellast bedrijf van de motor de dwarsdoorsnede van ten minste een gedeelte van de verstuiverboringen zodanig te verminderen, dat een goede straalvorming" en zodoende een goede verbranding van de brandstof behouden blijft. Bij vollast van de motor wordt de inrichting dan zodanig bediend, dat de volle doorsnede van alle verstuiver-35 boringen vrijgegeven is.With this device it becomes possible in a simple manner in partial load operation of the engine to reduce the cross-section of at least a part of the injector bores in such a way that a good jet formation and thus a good combustion of the fuel is maintained. The motor is then operated in such a way that the full cross-section of all the injector bores is released.

Enige uitvoeringsvoorbeelden worden in de onderstaande beschrijving aan de hand van de bijgevoegde tekeningen nader toege- lioht' 80 0 1 1 50 2 \ ·*Some exemplary embodiments are explained in more detail in the description below with reference to the annexed drawings. '80 0 1 1 50 2 \ *

Fig. 1 toont een axiale doorsnede door een inspuitklep volgens de uitvinding.Fig. 1 shows an axial section through an injection valve according to the invention.

Fig. 2a en 2b tonen elk een deel van een afwikkeling in het gebied van de verstuiverboringen van fig. 1 op grotere schaal.Fig. 2a and 2b each show part of an unwinding in the region of the atomizing bores of Fig. 1 on a larger scale.

5 Fig. 3a en 3b tonen elk een detail in de omgeving van de ver stuiverboringen van een gewijzigde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding.FIG. 3a and 3b each show a detail in the vicinity of the atomizing bores of a modified embodiment according to the invention.

Fig. 3° toont een doorsnede over de lijn III - III van fig. 3a.Fig. 3 ° shows a section along the line III - III of fig. 3a.

Fig. 4a en 4b tonen elk een detail uit de omgeving van de ver-stuiverhoringen van een andere alternatieve uitvoeringsvorm.Fig. 4a and 4b each show an environmental detail of the atomizing noise of another alternative embodiment.

De fig. 5a en 5b zomede fig. 6a en 6b tonen elk een detail van de verstuiverboringen en hun omgeving van twee volgende alternatieve uitvoeringsvormen.Figures 5a and 5b and Figures 6a and 6b each show a detail of the atomizing bores and their surroundings of two subsequent alternative embodiments.

Overeenkomstig fig. 1 bevat de inspuitklep een kleplichaam 1 15 dat uit een bovenste deel 2 en een onderste deel 3 bestaat welke door een wartelmoer 4 "bijeen gehouden worden. Het kleplichaam 1 rust op een flens 5 op de cilinderkop 6, welke cilinderkop de verbrandingsruimte 8 van de cilinder van de verbrandingsmotor aan diens bovenzijde afsluit. Het kleplichaam loopt door de cilinderkop 20 6 en steekt met zijn onderste van meerdere verstuiverboringen 7 voorzien einde van zijn deel 3 in de verbrandingsruimte 8.In accordance with Fig. 1, the injection valve comprises a valve body 1 consisting of an upper part 2 and a lower part 3 which are held together by a union nut 4 ". The valve body 1 rests on a flange 5 on the cylinder head 6, which cylinder head forms the combustion space 8 of the cylinder of the internal combustion engine closes on its top side.The valve body passes through the cylinder head 20 6 and with its lower end of its part 3, provided with several atomizing bores 7, protrudes into the combustion chamber 8.

Yoor de brandstoftoevoer bevat het kleplichaam 1 een kanaal 10 dat eerst radiaal door de flens 5 loopt en dan in hoofdzaak in ïangsrichting van het kleplichaam door de onderdelen 2 en 3 geleid 25 wordt tot in de omgeving van het benedenste einde van het deel 3·For the fuel supply, the valve body 1 comprises a channel 10 which first runs radially through the flange 5 and is then guided substantially in the direction of the valve body through the parts 2 and 3 into the vicinity of the lower end of the part 3

Het kanaal 10 eindigt aldaar in een ringruimte 11. In het hart van het kleplichaam 1 is een axiaal verschuifbare klep- of verstuiver-naald 12 aangebracht die met haar bovenste einde via een klepschotel 13 rust tegen een drukveer 14· Aan het onderste einde van de ver-30 stuivemaald 12 vertoont deze een kegelvormig zittingvlak 15 dat samenwerkt met een overeenkomstig kegelvormig zittingvlak in een huls 16 welke huls de naald 12 omgeeft en in het deel 3 van het kleplichaam 1 axiaal verschuifbaar gelagerd is,The channel 10 ends there in an annular space 11. In the heart of the valve body 1 an axially displaceable valve or atomizing needle 12 is arranged, which rests its upper end via a valve disc 13 against a compression spring 14 · At the lower end of the sputtered needle 12, it has a conical seat surface 15 which cooperates with a corresponding conical seat surface in a sleeve 16, which sleeve surrounds the needle 12 and is axially displaceably mounted in the part 3 of the valve body 1,

In de omgeving van de ringruimte 11 bevat de huls 16 meerdere 35 boringen 17 welke dienen voor het overstromen van de brandstof vanuit de ringruimte 11 in een ringruimte 19 welke tussen de huls 16 en een gedeelte 18 van de verstui vemaald 12 vrijgehouden is. De ringruimte 19 grenst met zijn onderkant aan het zittingvlak 15· Onder de boringen 17 vertoont de huls 16 een kegelvormig klepzitting-40 vlak 20 dat met een overeenkomstig zittingvlak in het deel 3 van het 80 0 1 1 50 3 s % kleplichaam 1 samenwerkt. Onder de klepzittingvlakken 20 en 15 vertoont de huls 16 een aan de buitenkant cilindrische verlenging 21 van welke het onderste einde als besturingsrand 22 uitgevoerd is, welke met de verstuiverhoringen 7 samenwerkt en afhankelijk van de 5 hoogte-positie van de huls 16 de doorsnede van een gedeelte van de verstuiverboringen 7 wijzigt, hetgeen in de fig. 2a en 2b beter te zien is.In the vicinity of the annular space 11, the sleeve 16 contains a plurality of bores 17 which serve to overflow the fuel from the annular space 11 into an annular space 19 which is kept free between the sleeve 16 and a part 18 of the atomized needle 12. The annular space 19 adjoins with its bottom side the seat surface 15 · Under the bores 17, the sleeve 16 has a conical valve seat-40 surface 20 which cooperates with a corresponding seat surface in the part 3 of the valve body 1. Below the valve seat surfaces 20 and 15, the sleeve 16 has an externally cylindrical extension 21, the lower end of which is designed as a control edge 22, which co-acts with the atomizing hearings 7 and, depending on the height position of the sleeve 16, the cross-section of a part of the injector bores 7 changes, which is better seen in Figs. 2a and 2b.

De ten opzichte van het deel 3 tegen verdraaiing geborgde huls 16 rust met haar boveneinde tegen een zuigervormig tussenstuk 25 dat in een cilindrische boring van het deel 2 van het kleplichaam 1 glijden kan en dat met zijn boveneinde tegen een volgende huls 26 rust. Het zuigervormige tussenstuk 25 alsmede ook de tweede huls 26 omgeven eveneens de verstuivemaald 12. De huls 26 op haar beurt steunt via een veerschotel 27 tegen een drukveer 28 die met haar 15 boveneinde op een veerschotel 29 ligt welke in het kleplichaam 1 onder de klepschotel 13 van de drukveer 14 geplaatst is. De veerschotel 29 wordt via een afstandbus 30 en een holle bout 31 die in de flens 5 ingeschroefd is, in het kleplichaam 1 vastgezet. De holle bout 31 omgeeft het boveneinde van de drukveer 14» welke tegen 20 een in de holle bout geschroefde bout 32 rust.The sleeve 16, locked relative to the part 3, rests with its top end against a piston-shaped intermediate piece 25 which can slide into a cylindrical bore of the part 2 of the valve body 1 and which rests with its top end against a next sleeve 26. The piston-shaped intermediate piece 25 as well as the second sleeve 26 also surround the atomizing needle 12. The sleeve 26, in turn, rests via a spring disc 27 against a compression spring 28 which rests with its upper end on a spring disc 29 which is located in the valve body 1 under the valve disc 13. of the compression spring 14. The spring disc 29 is fixed in the valve body 1 via a spacer sleeve 30 and a hollow bolt 31 screwed into the flange 5. The hollow bolt 31 surrounds the upper end of the compression spring 14, which rests against a bolt 32 screwed into the hollow bolt.

In de het zuigervormige tussenstuk 25 opnemende cilindrische ruimte mondt een kanaal 36 nit dat in hoofdzaak in langsrichting zich uitstrekt door het kleplichaam 1 en aan zijn boveneinde radiaal in de flens 5 begint. Het kanaal 36 staat met een niet nader 25 weergegeven drukbron voor het medium in verbinding, welke aan de flens 5 via een klep aangesloten is. Het bovenste begrenzingsvlak 35 van de genoemde cilinderruimte vormt voor de beweging van het tussenstuk 25 een aanslag welke naar wens verstelbaar uitgevoerd kan worden, waarbij voor het verstellen mechanischeof ook hydrau-30 lische middelen toegepast kunnen worden.In the cylindrical space receiving the piston-shaped intermediate piece 25, a channel 36 nit mouths which extends substantially in the longitudinal direction through the valve body 1 and starts radially at its top end in the flange 5. Channel 36 communicates with a medium pressure source (not shown in more detail) which is connected to flange 5 via a valve. The upper boundary surface 35 of the said cylinder space forms a stop for the movement of the intermediate piece 25, which can be adjusted as desired, whereby mechanical or hydraulic means can also be used for adjusting.

De beschreven inspuitklep werkt als volgt: bij vollast van de motor wordt de toevoer van medium onder druk via het kanaal 36 afgesloten, zodat de huls 16 alleen, nog maar onder de druk van de drukveer 28 staat. De cyclische en onder hoge druk via het kanaal 35 10 toegevoerde brandstof komt via de boring 17 in de ringruimte 19 alwaar allereerst de verstuivemaald 12 tegen de druk van de veer 14 geheven wordt. Zodoende wordt het klepzittingvlak 15 afgeheven van het ermee samenwerkende zittingvlak in de huls 16 en de brandstof stroomt naar de ruimte voor de verstuiverboringen 7· Aangezien 40 op de huls 16 slechts de druk van de veer 28 inwerkt, wordt door de 800 1 1 50 *The described injection valve works as follows: at full load of the engine, the supply of medium under pressure is shut off via the channel 36, so that the sleeve 16 is only under the pressure of the compression spring 28. The cyclic fuel supplied under high pressure via the channel 35 enters the annular space 19 via the bore 17, where the atomizing needle 12 is first of all lifted against the pressure of the spring 14. Thus, the valve seat surface 15 is lifted from the co-operating seat surface in the sleeve 16 and the fuel flows to the space for the injector bores 7 · Since 40 on the sleeve 16 acts only on the pressure of the spring 28, the 800 1 1 50 *

JJ

« druk van de brandstof ook de huls 16 naar boven verschoven, zodat diens besturingsrand 22 alle verstuiverboringen 7 vrijgeeft en de brandstof via de volledige doorsnede van de boring 7 in de verbrandingsruimte van de cilinder komt zonder daarbij door de bestu-5 ringskant 22 gehinderd te worgden (fig. 2b). Vervolgens gaan vanwege de afnemende brandstof druk de huls 16 en de verstuivemaald 12 weer terug naar de in fig. 1 getekende uitgangspositie.The pressure of the fuel also shifts the sleeve 16 upwards, so that its control edge 22 releases all the injector bores 7 and the fuel enters the combustion space of the cylinder through the entire cross-section of the bore 7 without being obstructed by the control side 22. worg (fig.2b). Subsequently, due to the decreasing fuel pressure, the sleeve 16 and the atomizing needle 12 return to the starting position shown in Fig. 1.

Moet de verbrandingsmotor onder deellast bedreven worden, dan wordt de toevoer van het medium onder druk via het kanaal 36 inge-10 schakeld, zodat op de huls 16 behalve de druk van veer 28 ook de druk van het drukmedium via het zuigervormige tussenstuk 25 inwerkt en de huls 16 in haar onderste stand geblokkeerd wordt. De via het kanaal 10 toegevoerde brandstof bereikt wederom de ringruim-te 11 en via de boringen 17 de ringruimte 19 alwaar hij de naald 12 15 tegen de druk van veer 14 naar boven toe verschuift, zodat de brandstof in de ruimte voor de verstuiverboringen 7 binnen kan stromen. Vanuit deze ruimte bereikt de vloeistof dan via elke tweede boring 7 de verbrandingsruimte 8 van de cilinder waarbij de dwarsdoorsnede door van alle boringen 7 gesduceerd is, omdat/de besturingskant 22 van 20 de huls 16 een gedeelte van de intrede-dwarsdoorsnede van elke tweede verstuiverhoring wordt bedekt, terwijl de dwarsdoorsnede van de overige verstuiverboringen door de huls 16 volledig gesloten blijven (fig. 2a).If the combustion engine is to be operated under partial load, the supply of the medium under pressure via the channel 36 is switched on, so that the pressure of the pressure medium via the piston-shaped intermediate piece 25 acts on the sleeve 16 in addition to the pressure of the spring 28, and the sleeve 16 is blocked in its lower position. The fuel supplied via the channel 10 again reaches the annular space 11 and through the bores 17 the annular space 19 where it shifts the needle 12 15 upwards against the pressure of spring 14, so that the fuel enters the space in front of the atomizing bores 7 can flow. From this space, the liquid then reaches the combustion space 8 of the cylinder via every second bore 7, the cross-section of which is passed through all the bores 7, because / the control side 22 of the sleeve 16 is part of the entry cross-section of every second atomization is covered, while the cross-section of the remaining atomizing bores through the sleeve 16 remains completely closed (Fig. 2a).

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens de fig. 3© tot 3° is het * 25 onderste met de verstuiverboringen 7 samenwerkende einde van de huls 16 als tandkrans uitgevoerd welke evenveel tanden 40 heeft als er verstuiverboringen zijn. Elke tand 40 loopt verjongd vanaf de huls 16 naar beneden en vanaf de uitwendige hulsomtrek naar de binnenste hulsomtrek, alwaar de tand in een scherphoekige snijkant eindigt.In the exemplary embodiment according to Figs. 3 © to 3 °, the lower end of the sleeve 16, which cooperates with the atomizing bores 7, is designed as a gear ring which has as many teeth 40 as there are atomizing bores. Each tooth 40 tapers downwardly from the sleeve 16 and from the outer sleeve circumference to the inner sleeve circumference, where the tooth ends in a sharp-edged cutting edge.

30 De grootste breedte van elke tand 40 is ongeveer gelijk aan de diameter van een verstuiverboring en de hoogte van iedere tand iets meer dan deze diameter. Bij deellast neemt de huls 16 de in fig. 3a getekende positie in waarbij voor iedere verstuiverboring 7 een tand 40 staat welke enerzijds een gedeelte van de dwarsdoorsnede van 35 de boring 7 voor de brandstof vrijgeeft en anderzijds de de boring 7 passerende brandstofstraal in stukken scheurt, zodat in de verbrandingsruimte 8 de zuurstof uit de lucht goede toegankelijkheid tot de brandstofdeeltjes vindt. Zodoende vindt ook bij deellast een volledige verbranding plaats. Bij vollast heeft de huls 16 de in 40 fig. 3b weergegeven positie waarbij de brandstof ongehinderd door 80 0 1 1 50 v 5 ; de tandkrans naar de verstuiverboringen 7 kan stromen.The greatest width of each tooth 40 is approximately equal to the diameter of an atomizing bore and the height of each tooth slightly more than this diameter. At partial load, the sleeve 16 assumes the position shown in Fig. 3a, in which there is a tooth 40 for each injector bore 7, which on the one hand releases part of the cross-section of the bore 7 for the fuel and on the other hand tears the fuel jet passing through the bore 7 so that the oxygen from the air finds good accessibility to the fuel particles in the combustion chamber 8. This means that complete combustion takes place even at partial load. At full load, the sleeve 16 has the position shown in Fig. 3b in which the fuel passes freely through 80 0 1 1 50 V 5; the sprocket can flow to the injector bores 7.

Bij de uitvoeringsvorm volgens de fig. 4a en 4b is de stuur-kant 22 van de huls 16 van radiale insnijdingen 41 voorzien, van welke telkens een bij een verstuiverboring 7 behoort en welke een 5 driehoekige doorsnede vertonen. Ook hier wordt bij deellast slechts een deel van de dwarsdoorsnede van iedere verstuiverboring 7 vrijgegeven (fig. 4a) en bovendien de de boring passerende brandstof-straal door de insnijdingen 41 in vele kleine deeltjes verdeeld, hetgeen een goede verbranding tot gevolg heeft. Bij vollast daaren- van 10 tegen kan de brandstof ongehinderd door de gehele doorsnede alle verstuiverboringen stromen (fig. 4h).In the embodiment according to Figs. 4a and 4b, the control side 22 of the sleeve 16 is provided with radial cuts 41, each of which is associated with a nozzle bore 7 and which have a triangular cross-section. Here too, at partial load, only part of the cross-section of each atomizing bore 7 is released (Fig. 4a) and, moreover, the fuel jet passing through the bore is divided into many small particles through the cuts 41, which results in good combustion. At full load, on the other hand, the fuel can flow through all the injector nozzles unhindered throughout the cross-section (fig. 4h).

Hetzelfde geldt ook voor de uitvoeringsvorm volgens fig. 5a (deellast) en fig. 5^ (vollast), waarbij de besturingskant 22 van de huls 16 in de omgeving van iedere verstuiveropening van een 15 dubbele insnijding 42 in radiale richting voorzien is.The same also applies to the embodiment according to Fig. 5a (partial load) and Fig. 5 ^ (full load), in which the control side 22 of the sleeve 16 is provided with a double cut 42 in the radial direction in the vicinity of each atomizing opening.

Bij de uitvoeringsvorm volgens de fig. 6a en 6b is de besturingskant 22 als omlopende gladde rand van de huls 16 uitgevoerd en de verstuiverboringen 7 zijn in twee boven elkaar aangebrachte rijen in het deel 3 ondergebracht. Bij deellast wordt de doorsnede 20 van de verstuiverboringen in de bovenste rij slechts ten dele vrijgegeven en tegelijkertijd alle verstuiverboringen van de onderste rij (fig. 6a). Bij vollast zijn buiten de onderste rij ook alle verstuiverboringen van de bovenste rij met hun volle doorsnede vrij voor het doorlaten van de brandstof (fig. 6b).In the embodiment according to Figs. 6a and 6b, the control side 22 is formed as a circumferential smooth edge of the sleeve 16 and the atomizing bores 7 are arranged in part 3 in rows arranged one above the other. At partial load, the cross-section of the atomizing bores in the top row is only partially released and at the same time all the atomizing bores in the bottom row (Fig. 6a). At full load, outside the bottom row, all of the top row injector bores with their full cross-section are also free for the fuel to pass through (fig. 6b).

25 Vanneer, zoals reeds gezegd, het uitslagvlak 55 verstelbaar is, dan kan bij de uitvoeringsvormen volgens de fig. 3a tot 6a bereikt worden dat bij het inspuiten van de brandstof ook tussenstanden van de besturingskant 22 ingenomen worden, zodat de verandering van de dwarsdoorsnede van de verstuiverboringen een weinig minder groot 30 dan in de genoemde figuren weergegeven, zijn kan.When, as has already been said, the deflection surface 55 is adjustable, then in the embodiments according to Figs. 3a to 6a it can be achieved that intermediate positions of the control side 22 are also taken up when injecting the fuel, so that the change of the cross-section of the atomizing bores can be a little smaller than shown in the said figures.

. Eenverdere alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding kan daaruit bestaan dat de verstuivernaald als holle naald uitgevoerd is en dat de functie van de de doorsnede van de verstuiverboringen wijzigende huls door een in de holle verstuiver-35 naald gelagerde stang overgenomen wordt, zoals dit volgens de fig.. A further alternative embodiment of the device according to the invention may consist in that the atomizing needle is designed as a hollow needle and that the function of the sleeve changing the diameter of the atomizing bores is taken over by a rod bearing in the hollow atomizing needle, as this the fig.

4 en 5 van de oudere octrooiaanvrage 10653/77 het geval is.4 and 5 of prior patent application 10653/77 is the case.

80 0 1 1 5080 0 1 1 50

Claims

1. Injection valve for piston internal combustion engines with an atomizing body inserted into the combustion chamber of the cylinder, which inside contains a vaporising needle cooperating with a valve seat and a plurality of atomizing bores distributed over its circumference, through which the fuel is cyclically released. flows from the nozzle needle from the seat to the combustion chamber, characterized in that the injection valve of a nozzle separated from the nozzle needle, at part load of the engine, releases part of the cross-section of at least a part of the nozzle bores and at full load cross-section of all atomizing bores releasing device is provided.

2. Valve as claimed in claim 1, characterized in that the device arranged axially displaceable in the valve body has a control side which, at partial load, changes the cross-section of at least a part of the atomizing bores on their inlet side.

Valve according to claim 2, characterized in that the control side has a shape which causes the fuel jet to tear into pieces. ++++++++++++++ 8001150