RU2173788C2

RU2173788C2 - Fuel-injection valve-type nozzle

Info

Publication number: RU2173788C2
Application number: RU98106228/06A
Authority: RU
Inventors: Ханс-Дитер ШМИД (JP); Ханс-Дитер ШМИД; Петер РОМАНН (DE); Петер РОМАНН
Original assignee: Роберт Бош Гмбх
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2001-09-20
Also published as: JPH11512167A; KR19990028585A; BR9706538A; DE19627090A1; DE59704441D1; EP0853725A1; EP0853725B1; WO1998001665A1; ES2163754T3

Abstract

FIELD: mechanical engineering; injection systems of internal combustion engines with compression of working mixture and forced ignition. SUBSTANCE: fuel-injection vale-type nozzle has a body, movable shutoff element engaging with support surface of seat made on bushing forming valve seat and changing into outlet hole on its lower end in direction of fuel flow. Outlet hole reaches lower end face side of bushing. Spraying plate is connected by the first weld seam with lower end face side of bushing. Spraying plate has at least one spray hole. Slot is made in lower end face side of bushing between outlet and the first weld seam. Said slot encircles outlet hole with radial gap. EFFECT: improved sealing of valve in closed state. 4 cl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к клапанной форсунке для впрыскивания топлива согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения. Уже известна клапанная форсунка (DE 4221185 A1), в которой после окончательной обработки опорной поверхности, предусмотренной в образующей седло клапана F8L втулке (седельной втулке), на торцевую поверхность этой втулки наваривают шайбу с распылительным (и) отверстием (ями) (распылительную шайбу). При этом в седельной втулке возникают напряжения, которые, в частности, ухудшают круглость опорной поверхности седла клапана, в результате чего нарушается герметичность клапанной форсунки в закрытом состоянии и происходит нежелательная утечка топлива в небольших количествах из клапанной форсунки. The present invention relates to a fuel injector valve injector according to the preamble of claim 1. A valve nozzle (DE 4221185 A1) is already known, in which, after finishing the support surface provided in the sleeve (seat sleeve) forming the valve seat of the F8L valve, a washer with a spray (s) hole (s) (spray washer) is welded onto the end surface of this sleeve . In this case, stresses arise in the seat sleeve, which, in particular, worsen the roundness of the support surface of the valve seat, as a result of which the valve nozzle is not sealed when closed and unwanted fuel leakage in small quantities from the valve nozzle occurs.

Преимущество предлагаемой согласно изобретению клапанной форсунки для впрыскивания топлива с отличительными признаками п. 1 формулы в сравнении с известной форсункой заключается в том, что простым образом предотвращается ухудшение круглости опорной поверхности седла клапана, обусловленное привариванием шайбы с распылительным (и) отверстием (ями) (распылительной шайбы) к образующей седло клапана втулке (седельной втулке), благодаря чему уменьшается величина утечки при закрытом клапане. Благодаря наличию паза на торцевой стороне седельной втулки с опорной поверхности седла снимаются механические и термические нагрузки и тем самым она не подвергается действию возникающих при сварке напряжений. Обусловленные термическими нагрузками деформации в седельной втулке воспринимаются тем ее участком, на котором осуществляется сварка. An advantage of a fuel injector valve nozzle according to the invention with the distinguishing features of claim 1 in comparison with a known nozzle is that the deterioration of the roundness of the support surface of the valve seat due to welding of the washer with the spray hole (s) (spray) is simply prevented washers) to the sleeve that forms the valve seat (seat sleeve), which reduces leakage when the valve is closed. Due to the presence of a groove on the end side of the saddle sleeve, the mechanical and thermal loads are removed from the seat surface of the saddle and thus it is not exposed to the stresses arising during welding. The deformations in the saddle sleeve caused by thermal loads are perceived by the part of it on which welding is carried out.

Предпочтительные варианты выполнения клапанной форсунки, представленной в п. 1 формулы изобретения, являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Preferred embodiments of the valve nozzle presented in paragraph 1 of the claims are the subject of the dependent claims.

Предпочтительно предусмотреть первый сварной шов вблизи боковой стенки седельной втулки и выполнить паз в радиальном направлении на таком расстоянии до первого сварного шва, которое меньше расстояния от паза до выпускного отверстия. Благодаря этому расстояние от сварного шва до опорной поверхности седла клапана больше, а термическая нагрузка на опорную поверхность седла в результате минимальна. It is preferable to provide a first weld near the side wall of the saddle sleeve and to make a groove in the radial direction at a distance from the first weld that is less than the distance from the groove to the outlet. Due to this, the distance from the weld to the supporting surface of the valve seat is greater, and the thermal load on the supporting surface of the seat is minimized as a result.

Предпочтительно также снабдить корпус клапана продольным отверстием, в которое вставлена седельная втулка, и предусмотреть в зоне нижней торцевой стороны седельной втулки в противоположном от нее направлении расширенное отверстие, имеющее большее по сравнению с продольным отверстием поперечное сечение, и к стенке этого отверстия приварить вторым сварным швом распылительную шайбу. Преимущество такого решения состоит в том, что крепление шайбы в корпусе клапана вторым сварным швом не приводит к нежелательной деформации опорной поверхности седла в результате термической нагрузки. Кроме того, благодаря этому достигается увеличение радиального расстояния между сварными швами, что обеспечивает более легкий прогиб распылительной шайбы в этой зоне для регулировки хода клапана. It is also preferable to provide the valve body with a longitudinal hole in which the saddle sleeve is inserted, and to provide in the area of the lower end side of the saddle sleeve in the opposite direction from it a wide hole having a larger cross section than the longitudinal hole, and weld a second weld to the wall of this hole spray washer. The advantage of this solution is that mounting the washer in the valve body with a second weld does not lead to undesirable deformation of the seat support surface as a result of thermal stress. In addition, due to this, an increase in the radial distance between the welds is achieved, which provides easier deflection of the spray washer in this area to adjust the valve stroke.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые упрощенные чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - первый пример осуществления изобретения в виде схематичного изображения части клапанной форсунки и
на фиг. 2 - второй пример осуществления изобретения с частичным изображением клапанной форсунки.Below the invention is explained in more detail on examples of its implementation with reference to the accompanying simplified drawings, which show:
in FIG. 1 is a first example embodiment of the invention in the form of a schematic representation of a portion of a valve nozzle and
in FIG. 2 is a second embodiment of the invention with a partial depiction of a valve nozzle.

На фиг. 1 в качестве первого примера выполнения показана часть клапанной форсунки для систем впрыскивания топлива двигателей внутреннего сгорания со сжатием рабочей смеси и принудительным зажиганием, принципиальная конструкция которой уже известна. Клапанная форсунка имеет трубчатый корпус 1, в котором концентрично продольной оси 2 клапана выполнено продольное отверстие 3. В продольном отверстии 3 расположена, например, трубчатая игла 5 клапана, нижний конец 6 которой по ходу потока соединен со сферическим запорным элементом 7 клапана, на периферии которого предусмотрено, например, пять круговых лысок 8. In FIG. 1, as a first exemplary embodiment, a portion of a valve nozzle for fuel injection systems of internal combustion engines with compression of the working mixture and positive ignition is shown, the basic design of which is already known. The valve nozzle has a tubular body 1, in which a longitudinal hole 3 is made concentrically to the longitudinal axis of the valve 2. In the longitudinal hole 3, for example, a tubular needle 5 of the valve is located, the lower end 6 of which is connected with the spherical locking element 7 of the valve at the periphery of which provided, for example, five circular flats 8.

Клапанная форсунка имеет выполненный известным образом привод, например электромагнитный. Для осевого перемещения иглы 5 и тем самым для открытия клапанной форсунки против действия не показанной возвратной пружины, соответственно для закрытия служит схематично изображенная на фиг. 1 электромагнитная цепь, состоящая из катушки 10 обмотки возбуждения, якоря 11 и сердечника 12. Якорь 11 соединен с иглой 5 на ее противоположном запорному элементу 7 конце, например, сварным швом, выполненным с помощью лазера, и установлен на одной оси с сердечником 12. The valve nozzle has an actuator, such as an electromagnetic one, made in a known manner. For the axial movement of the needle 5 and thereby for opening the valve nozzle against the action of a return spring not shown, respectively, for closing it is schematically shown in FIG. 1 an electromagnetic circuit consisting of a field coil 10, an armature 11 and a core 12. The armature 11 is connected to the needle 5 at its opposite end to the locking element 7, for example, by a weld seam made with a laser, and mounted on the same axis with the core 12.

Направляющей запорного элемента 7 при его осевом перемещении служит направляющее отверстие 15 в образующей седло клапана седельной втулке 16 (далее седельной втулке 16). Эта цилиндрическая седельная втулка 16 вставлена с нижнего по ходу потока и противоположного от сердечника 12 конца корпуса 1 в продольное отверстие 3, концентричное продольной оси 2 клапана. Диаметр седельной втулки 16 несколько меньше диаметра продольного отверстия 3 корпуса 1. На нижней, противоположной запорному элементу 7 торцевой стороне 17 седельной втулки 16 предусмотрен кольцевой паз 18. К нижней торцевой стороне 17 седельной втулки 16 своей верхней торцевой стороной 19 прилегает донная часть 20, например, чашечной распылительной шайбы 21, концентрично и жестко соединенная со втулкой первым сварным швом 31. В центральной зоне 24 донная часть 20 шайбы 21 имеет по меньшей мере одно распылительное отверстие 25, а в данном примере четыре распылительных отверстия 25, выполненных путем электроэрозионной обработки или штамповки. The guide element of the locking element 7 during its axial movement is the guide hole 15 in the valve seat forming the valve seat 16 (hereinafter the saddle sleeve 16). This cylindrical saddle sleeve 16 is inserted from the downstream and opposite from the core 12 end of the housing 1 into a longitudinal hole 3 concentric with the longitudinal axis 2 of the valve. The diameter of the saddle sleeve 16 is slightly smaller than the diameter of the longitudinal hole 3 of the housing 1. An annular groove 18 is provided on the lower end 17 of the saddle sleeve 16 of the saddle sleeve 18. A bottom part 20 is adjacent to the lower end side 17 of the saddle sleeve 16 with its upper end face 19, for example , a cup spray washer 21, concentrically and rigidly connected to the sleeve by the first weld 31. In the central zone 24, the bottom 20 of the washer 21 has at least one spray hole 25, and in this example four spray holes 25, made by EDM or stamping.

К донной части 20 чашечной шайбы 21 примыкает кольцевой крепежный буртик 26, который в осевом направлении проходит в противоположную от седельной втулки 16 сторону и конически отогнут наружу от своего конца 27. Поскольку диаметр седельной втулки 16 меньше диаметра продольного отверстия 3 корпуса 1 клапана, радиальное сжатие имеет место лишь между продольным отверстием 3 и слегка конически отогнутым наружу крепежным буртиком 26 распылительной шайбы 21. An annular mounting collar 26 is adjacent to the bottom part 20 of the cup washer 21, which axially extends to the side opposite from the saddle sleeve 16 and is conically bent outward from its end 27. Since the diameter of the saddle sleeve 16 is less than the diameter of the longitudinal hole 3 of the valve body 1, radial compression only takes place between the longitudinal hole 3 and the mounting collar 26 of the spray washer 21 slightly bent outwardly bent outward.

Глубина, на которую седельный узел, состоящий из седельной втулки 16 и чашечной распылительной шайбы 21, утоплен в продольное отверстие 3, определяет предварительную настройку хода иглы 5 клапана, поскольку одно из конечных положений иглы 5 при невозбужденной катушке 10 обмотки возбуждения задается упором запорного элемента 7 в опорную поверхность 29 седла в седельной втулке 16. Другое конечное положение иглы 5 при возбужденной катушке 10 обмотки возбуждения определяется, например, упором якоря 11 в сердечник 12. Расстоянием между этими обоими конечными положениями иглы 5 определяется, таким образом, величина хода иглы. The depth to which the saddle assembly, consisting of the saddle sleeve 16 and the cup spray washer 21, is recessed into the longitudinal hole 3, determines the presetting of the stroke of the needle 5 of the valve, since one of the end positions of the needle 5 with the excitation coil 10 of the field coil is set by the stop of the locking element 7 in the saddle bearing surface 29 in the saddle sleeve 16. The other final position of the needle 5 with the excited coil 10 of the field winding is determined, for example, by stopping the armature 11 in the core 12. The distance between these two ends chnymi provisions needle 5 is thus determined, the amount of needle stroke.

Крепежный буртик 26 распылительной шайбы 21 своим концом 27 плотно и жестко соединен со стенкой продольного отверстия 3. С этой целью между концом 27 крепежного буртика 26 и стенкой продольного отверстия 3 предусмотрен второй кольцевой сварной шов 30. За пределами центральной зоны 24 между пазом 18 и боковой стенкой седельной втулки 16 на нижней торцевой стороне 17 образована сварная кромка 33, по которой донная часть 20 первым сварным швом 31 плотно соединена с седельной втулкой 16. Плотное соединение седельной втулки 16 с распылительной шайбой 21, а также распылительной шайбы 21 с корпусом 1 клапана необходимо для того, чтобы топливо не могло протекать между стенкой продольного отверстия 3 корпуса 1 и стенкой седельной втулки 16 к распылительным отверстиям 25 или между стенкой продольного отверстия 3 корпуса 1 клапана и крепежным буртиком 26 чашечной распылительной шайбы 21 непосредственно в воздухозаборный трубопровод двигателя внутреннего сгорания. The fastening flange 26 of the spray washer 21 with its end 27 is tightly and rigidly connected to the wall of the longitudinal hole 3. To this end, a second ring weld 30 is provided between the end 27 of the fastening flange 26 and the wall of the longitudinal hole 3. Outside of the central zone 24 between the groove 18 and the side the wall of the saddle sleeve 16 on the lower end side 17 is formed of a welded edge 33 along which the bottom part 20 is first tightly connected to the saddle sleeve 16 by the first weld seam 16. The saddle sleeve 16 is tightly connected to the spray washer 21, as well as the spray washer 21 with the valve body 1 is necessary so that fuel cannot flow between the wall of the longitudinal opening 3 of the housing 1 and the wall of the saddle sleeve 16 to the spray holes 25 or between the wall of the longitudinal hole 3 of the valve body 1 and the mounting collar 26 of the cup spray washer 21 directly into the intake pipe of an internal combustion engine.

Сферический запорный элемент 7 взаимодействует с конически сужающейся в направлении течения топлива опорной поверхностью 29 седельной втулки 16, выполненной в осевом направлении между направляющим отверстием 15 и выпускным отверстием 32 в нижней торцевой стороне 17 седельной втулки 16. Седельная втулка 16 имеет обращенное к катушке 10 обмотки возбуждения отверстие 34, диаметр которого больше диаметра направляющего отверстия 15 седельной втулки 16. The spherical locking element 7 interacts with the support surface 29 of the saddle sleeve 16, which is conically tapering in the direction of the fuel flow, made axially between the guide hole 15 and the outlet 32 in the lower end side 17 of the saddle sleeve 16. The saddle sleeve 16 has an excitation coil facing 10 hole 34, the diameter of which is larger than the diameter of the guide hole 15 of the saddle sleeve 16.

Для точного центрирования запорного элемента 7 и тем самым иглы 5 клапана при их осевом перемещении направляющее отверстие 15 выполнено с таким диаметром, что сферический запорный элемент 7 за пределами его лысок 8 проходит сквозь направляющее отверстие 15 с небольшим радиальным зазором. Центральная зона 24 донной части 20 распылительной шайбы 21 выгнута из плоскости донной части 20, например, в направлении течения топлива, т.е. в другую сторону от седла 7 клапана, благодаря чему в центральной зоне образуется выпуклость 36. Между торцевой стороной 17 запорного элемента 7, опорной поверхностью 29 седла и стенкой выпуклости 36, соответственно верхней торцевой стороной 19 распылительной шайбы 21 образуется камера 37, в которую при отведенном от опорной поверхности 29 седла запорном элементе 7 первоначально попадает топливо, т.е. до того, как оно в дозируемом распылительными отверстиями 25 количестве будет впрыснуто в воздухозаборный трубопровод двигателя внутреннего сгорания. To accurately center the locking element 7 and thereby the valve needles 5 during axial movement, the guide hole 15 is made with such a diameter that the spherical locking element 7 outside its flats 8 passes through the guide hole 15 with a small radial clearance. The central zone 24 of the bottom portion 20 of the spray washer 21 is curved from the plane of the bottom portion 20, for example, in the direction of fuel flow, i.e. to the other side of the valve seat 7, due to which a bulge 36 is formed in the central zone. Between the end face 17 of the locking element 7, the seating surface 29 of the seat and the convex wall 36, respectively, the upper end face 19 of the spray washer 21 forms a chamber 37 into which, when retracted from the seating surface 29 of the saddle, the locking element 7 initially receives fuel, i.e. before it is injected into the intake pipe of the internal combustion engine in a quantity dosed by the spray holes 25.

Точная регулировка хода запорного элемента 17 клапана осуществляется степенью прогиба распылительной шайбы 21 между сварными швами 30, 31 в осевом направлении. The exact adjustment of the stroke of the valve locking element 17 is carried out by the degree of deflection of the spray washer 21 between the welds 30, 31 in the axial direction.

Благодаря наличию на нижней торцевой стороне 17 седельной втулки 16 кольцевого паза 18 при выполнении первого сварного шва 31 на шайбе 21 и сварной кромке 33 обеспечивается дросселирование теплопередачи к опорной поверхности 29 седла и, следовательно, обусловленные термическими и механическими нагрузками напряжения появляются только в сварной кромке 33 и не действуют на опорную поверхность 29 седла. Благодаря этому сохраняется круглость опорной поверхности 29 седла, обеспечивающая герметичность клапанной форсунки в закрытом состоянии. Действие термических и механических нагрузок на опорную поверхность 29 седла, обусловленных первым сварным швом 31, снижается до минимума в том случае, когда первый сварной шов 31 расположен вблизи боковой поверхности седельной втулки 16, а радиальное расстояние от паза 18 до первого сварного шва 31 меньше расстояния от него же до выпускного отверстия 32, благодаря чему сварная кромка 33 является максимально узкой. Due to the presence on the lower end side 17 of the saddle sleeve 16 of the annular groove 18 when performing the first weld 31 on the washer 21 and the weld edge 33, heat transfer to the seat supporting surface 29 is throttled and, therefore, stresses caused by thermal and mechanical stresses appear only in the weld edge 33 and do not act on the bearing surface 29 of the saddle. Due to this, the roundness of the supporting surface 29 of the saddle is maintained, which ensures the tightness of the valve nozzle in the closed state. The effect of thermal and mechanical loads on the bearing surface 29 of the saddle due to the first weld 31 is reduced to a minimum when the first weld 31 is located near the side surface of the saddle sleeve 16 and the radial distance from the groove 18 to the first weld 31 is less than the distance from it to the outlet 32, so that the weld edge 33 is as narrow as possible.

В примере выполнения согласно фиг. 2 те же, что и на фиг. 1, и выполняющие ту же функцию элементы обозначены одинаковыми позициями. В отличие от примера по фиг. 1, в примере согласно фиг. 2 в зоне нижней торцевой стороны 17 седельной втулки 16 предусмотрено примыкающее к продольному отверстию 3 и проходящее в противоположную от запорного элемента 7 сторону расширенное отверстие 40, которое имеет большее по сравнению с продольным отверстием 3 поперечное сечение. Крепежный буртик 26 распылительной шайбы 21 проходит до стенки расширенного отверстия 40, с которой он плотно соединен вторым кольцевым сварным швом 30. Таким образом между шайбой 21, боковой стенкой седельной втулки 16 и стенкой расширенного отверстия 40 в этой зоне образуется проходящий до места перехода в продольное отверстие 3 воздушный кольцевой зазор 41, благодаря которому при выполнении второго сварного шва 30 теплопередача от корпуса 1 клапана на седельную втулку 16 происходит не столько в зоне нижней торцевой стороны 17, сколько в первую очередь по дросселирующему теплопроводность теплопроводящему участку, удлиненному в направлении продольной оси 2 клапана на величину, равную осевой длине воздушного кольцевого зазора 41. Кроме того, это увеличивает радиальное расстояние между сварными швами 30, 31, поскольку облегчается прогиб шайбы 21 в этой зоне для регулировки хода запорного элемента 7 клапана. Воздушный кольцевой зазор 41 имеет, например, радиальную ширину около 0,2 мм и осевую длину, например, около 1 мм. Паз 18 имеет, например, радиальную ширину около 0,6 мм и глубину около 0,5 мм. In the exemplary embodiment of FIG. 2 are the same as in FIG. 1, and elements performing the same function are denoted by the same reference numerals. In contrast to the example of FIG. 1, in the example of FIG. 2, in the area of the lower end side 17 of the saddle sleeve 16, an enlarged hole 40 is provided adjacent to the longitudinal hole 3 and extending to the side opposite from the locking element 7, which has a larger cross section than the longitudinal hole 3. The mounting collar 26 of the spray washer 21 extends to the wall of the expanded hole 40, with which it is tightly connected by the second annular weld seam 30. Thus, between the washer 21, the side wall of the saddle sleeve 16 and the wall of the expanded hole 40 in this zone, passing to the point of transition to the longitudinal the hole 3 is an air annular gap 41, due to which, when performing the second weld seam 30, heat transfer from the valve body 1 to the saddle sleeve 16 occurs not so much in the area of the lower end side 17 as in the first On throttling thermal conductivity, extend the heat-conducting section elongated in the direction of the longitudinal axis 2 of the valve by an amount equal to the axial length of the air annular gap 41. In addition, this increases the radial distance between the welds 30, 31, since the deflection of the washer 21 in this area for adjusting the stroke is facilitated locking element 7 of the valve. The annular air gap 41 has, for example, a radial width of about 0.2 mm and an axial length of, for example, about 1 mm. The groove 18 has, for example, a radial width of about 0.6 mm and a depth of about 0.5 mm.

Claims

1. Valve nozzle for injecting fuel for internal combustion engines, comprising a housing, a movable locking element interacting with the bearing surface of the seat, made on the sleeve forming the valve seat and passing at its lower end along the fuel flow end into the outlet, which extends to the lower end side of the sleeve, and a spray washer connected by a first weld to the lower end face of the sleeve, in which at least one spray hole is provided, characterized in that the lower end side (17) of the sleeve (16) between the outlet (32) and the first weld seam (31) includes a groove (18) surrounds with radial spacing the outlet (32).

2. Valve nozzle according to claim 1, characterized in that the first weld (31) is located near the side wall forming the valve seat of the sleeve (16), and the radial distance from the groove (18) to the first weld (31) is less than to the outlet (32).

3. The valve nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the housing (1) has a longitudinal hole (3) into which a sleeve (16) forming the valve seat is inserted, and in the area of the lower end side (17) of the sleeve (16) in the direction opposite to the locking element (7) of the valve, to the longitudinal hole (3) adjoins the expanded hole (40) with a large cross section.

4. Valve nozzle according to claim 3, characterized in that the spray washer (21) is connected to the wall of the expanded hole (40) by a second weld (30).