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WO1986002410A1 - Fuel injection nozzle for combustion engine - Google Patents

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WO1986002410A1
WO1986002410A1 PCT/DE1985/000312 DE8500312W WO8602410A1 WO 1986002410 A1 WO1986002410 A1 WO 1986002410A1 DE 8500312 W DE8500312 W DE 8500312W WO 8602410 A1 WO8602410 A1 WO 8602410A1
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valve needle
bushing
shoulder
valve
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PCT/DE1985/000312
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German (de)
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Inventor
Karl Hofmann
Original Assignee
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
    • 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
    • F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection nozzle according to the preamble of the main claim.
  • a good atomization of the fuel jet is achieved by the swirl movement caused by these injection nozzles.
  • the swirl channels are formed by oblique grooves in the nozzle body, which wall sections of the valve needle are opposite.
  • This embodiment is disadvantageous in particular in the case of injection nozzles with a valve needle opening inward against the fuel flow, because in this case the oblique grooves are provided in the interior of the nozzle body and can only be given a moderate shape and surface quality with a reasonable production outlay.
  • the swirl channels are formed by oblique grooves in the valve needle head downstream of its valve seat surface.
  • This Design requires a special shape of the valve needle and, in addition, the fuel jet is deflected several times downstream of the valve seat, with a relatively large loss of energy.
  • the arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a high shape and surface quality of the swirl channels can be achieved with normal manufacturing effort and that a valve needle of the type customary in injection nozzles without swirl device can be used.
  • the swirl device can be varied as desired without changing other nozzle components and can be adapted to the respective requirements.
  • the desired effect can be further increased if the swirl channels have a cross section which narrows towards the nozzle opening.
  • FIG. 1 shows the section of an injection nozzle on the combustion chamber side according to the exemplary embodiment, enlarged and in section
  • FIG. 2 shows an end view of the bushing of the injection nozzle according to FIG. 1 containing the oblique grooves.
  • the injection nozzle has a nozzle body 10 which, together with an intermediate part 12, is clamped to a nozzle holder 16 by means of a union nut 14.
  • a nozzle opening 18 and in front of it a conical valve seat 20 is formed which merges smoothly into a shoulder surface 22 with the same conicity.
  • a valve needle 24 is slidably mounted, which has an annular shoulder 28 in the area of a pressure chamber 26 at the transition to a shaft 30 with a smaller diameter.
  • the front end of the shaft 30 on the combustion chamber side has a sealing cone 32 which, with the valve seat 20, is one of the nozzle opening 18 upstream valve forms.
  • a connection piece for a fuel feed line is provided, from which a bore 34 leads into an annular groove 36 in the intermediate disk 12.
  • the annular groove 36 is connected via a bore 38 to an annular groove 40 in the nozzle body 10, from which a bore 42 leads into the pressure chamber 26.
  • a bore 44 which surrounds the shaft 30 of the valve needle 24 with a larger radial clearance, extends from the pressure chamber 26 to the front end of the nozzle body 10 on the combustion chamber side and merges there via the shoulder surface 22 into the valve seat 20.
  • the pressure of the supplied fuel exerts a force on the valve shoulder 24 in the space 26 on the annular shoulder 28, which force tries to move the valve needle 24 upwards away from the valve seat 20.
  • the valve needle 24 has a pin 46, which passes through a bore 48 in the washer 12 with play.
  • the annular shoulder 50 of the valve needle 24 formed at the transition to the pin 46 limits the opening stroke of the valve needle 24 in cooperation with the lower end face of the intermediate disk 12.
  • the bore 48 leads into a larger bore 52 in the intermediate disc 12, which opens into a blind hole 54 in the nozzle holder 16, which forms a chamber 56 with the bore 52 for receiving a closing spring 58. This acts in the closing direction on the valve needle 24 via a pressure piece 60 arranged in the bore 52.
  • a sleeve 62 is slidably mounted, the end face 64 facing the nozzle opening 18 with the same taper as the valve seat 20 and the shoulder surface 22 is tapered.
  • the bushing 62 is provided with a plurality of oblique grooves 66, which are evenly distributed over the circumference and which each enclose an angle ⁇ with the corresponding radial plane 68 (distorted in perspective in FIG. 2).
  • a spring 70 acts on the bushing 62, which is supported on the annular shoulder 28 of the valve needle 24 and the bushing 62 presses on the shoulder surface 22.
  • the oblique grooves 66 in the bushing 62 and the shoulder surface 22 on the nozzle body 10 together form the swirl grooves through which the fuel passes from the pressure chamber 26 to the valve seat 20 and further to the nozzle opening 18.
  • the smooth transition from the shoulder surface 22 into the valve opening ensures low-friction primary steering and introduction of the fuel into the nozzle opening 18.
  • Pressure equalization prevails at the bushing 62 itself, so that the spring 70 always holds the bushing 62 firmly against the shoulder surface 22.

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Abstract

Fuel injection nozzle for combustion engine having a spring-biased valve needle (24) and swirl tunnels leading to the nozzle opening (18). Said channels consist of grooves (66) provided in a sleeve (62) surrounding the valve needle (24) and of corresponding grooves provided in the nozzle body (10) or the valve needle (24). Said arrangement enables to obtain, by means of conventional machining operations, excellent surfaces for the faces of the oblique channels (66).

Description

Kraftstoff-Einspritzdüse für BrennkraftmaschinenFuel injection nozzle for internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Durch die bei diesen Einspritzdüsen hervorgerufene Drallbewegung wird eine gute Zerstäubung des Kraftstoffstrahls erreicht. Bei einer bekannten Einspritzdüse der gattungsmäßigen Art sind die Drallkanäle durch Schrägnuten im Düsenkörper gebildet, denen Wandabschnitte der Ventilnadel gegenüberliegen. Diese Ausführung ist insbesondere bei Einspritzdüsen mit einer entgegen der Kraftstoffströmung nach innen öffnenden Ventilnadel nachteilig, weil in diesem Fall die Schrägnuten im Inneren des Düsenkörpers vorgesehen sind und mit vertretbarem Fertigungsaufwand nur eine mäßige Form- und Oberflächengüte erhalten können. Bei einer gattungsmäßigen Einspritzdüse mit einer in Richtung der Kraftstoffströmung nach außen öffnenden Ventilnadel (DE-AS 1 601 988) sind die Drallkanäle durch Schrägnuten im Ventilnadelkopf stromab von dessen Ventilsitzfläche gebildet. Diese Ausführung bedingt eine Sonderform der Ventilnadel und außerdem wird der Kraftstoffstrahl stromab des Ventilsitzes mehrfach umgelenkt, wobei ein verhältnismäßig großer Energieverlust entsteht.The invention relates to a fuel injection nozzle according to the preamble of the main claim. A good atomization of the fuel jet is achieved by the swirl movement caused by these injection nozzles. In a known injection nozzle of the generic type, the swirl channels are formed by oblique grooves in the nozzle body, which wall sections of the valve needle are opposite. This embodiment is disadvantageous in particular in the case of injection nozzles with a valve needle opening inward against the fuel flow, because in this case the oblique grooves are provided in the interior of the nozzle body and can only be given a moderate shape and surface quality with a reasonable production outlay. In the case of a generic injection nozzle with a valve needle opening outwards in the direction of the fuel flow (DE-AS 1 601 988), the swirl channels are formed by oblique grooves in the valve needle head downstream of its valve seat surface. This Design requires a special shape of the valve needle and, in addition, the fuel jet is deflected several times downstream of the valve seat, with a relatively large loss of energy.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich mit normalem Fertigungsaufwand eine hohe Form- und Oberflächengüte der Drallkanäle erzielen läßt und daß eine Ventilnadel der bei Einspritzdüsen ohne Dralleinrichtung üblichen Bauart verwendet werden kann. Durch Verwendung entsprechend geformter Buchsen kann die Dralleinrichtung ohne Änderung anderer Düsenbauteile beliebig variiert und den jeweils gestellten Anforderungen angepaßt werden.The arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a high shape and surface quality of the swirl channels can be achieved with normal manufacturing effort and that a valve needle of the type customary in injection nozzles without swirl device can be used. By using appropriately shaped bushings, the swirl device can be varied as desired without changing other nozzle components and can be adapted to the respective requirements.
Durch die in den Unter anspruchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.The measures listed in the subclaims allow advantageous developments of the arrangement specified in the main claim.
Eine einfache Ausführung ergibt sich, wenn die die Schrägnuten enthaltende Buchse verschiebbar auf der Ventilnadel gelagert und von einer sich an einer Schulter der Ventilnadel bzw. des Düsenkörpers abstützenden Feder gegen eine dem Ventilsitz vorgelagerte innere Schulter des Düsenkörpers gedrückt ist.A simple design results when the bushing containing the inclined grooves is displaceably mounted on the valve needle and is pressed by a spring supported on a shoulder of the valve needle or the nozzle body against an inner shoulder of the nozzle body in front of the valve seat.
Bei Einspritzdüsen mit einem konischen Ventilsitz ergibt sich eine besonders verlustarme Umlenkung des Kraftstoffs, wenn die die Buchse abfangende Schulter des Düsenkörpers ebenfalls konisch ausgeführt ist und stufenlos in den Ventilsitz übergeht, und wenn die Schrägnuten in der der Schulter zugekehrten und mit gleicher Konizität wie diese ausgebildeten Stirnseite der Buchse angeordnet sind. Diese Anordnung hat den weiteren Vortei., daß die Dralleinrichtung nahe an der Düsenöffnung angebracht und daher besonders wirksam ist.In the case of injection nozzles with a conical valve seat, there is a particularly low-loss deflection of the fuel if the shoulder of the nozzle body which intercepts the bushing is also conical and merges smoothly into the valve seat, and if the oblique grooves face the shoulder and with it same conicity as this trained end face of the socket are arranged. This arrangement has the further advantage that the swirl device is mounted close to the nozzle opening and is therefore particularly effective.
Die angestrebte Wirkung kann weiter erhöht werden, wenn die Drallkanäle einen zur Düsenöffnung hin sich verengenden Querschnitt haben.The desired effect can be further increased if the swirl channels have a cross section which narrows towards the nozzle opening.
Zeichnungdrawing
Ein Ausfuhrungsbe ispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den brennraumseitigen Abschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem Ausführung sbeispiel vergrößert und im Schnitt, und Figur 2 eine Stirnansicht der die Schrägnuten enthaltenden Buchse der Einspritzdüse nach Figur 1.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows the section of an injection nozzle on the combustion chamber side according to the exemplary embodiment, enlarged and in section, and FIG. 2 shows an end view of the bushing of the injection nozzle according to FIG. 1 containing the oblique grooves.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheice 12 durch eine Überwurfmutter 14 an einem Düsenhalter 16 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Düsenöffnung 18 und davor ein konischer Ventilsitz 20 gebildet, der stufenlos in eine mit gleicher Konizität ausgeführte Schulter fläche 22 übergeht. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 24 verschiebbar gelagert, die im Bereich eines Druckraumes 26 eine Ringschulter 28 am Übergang zu einem im Durchmesser kleineren Schaft 30 hat. Das brennraumseitige Stirnende des Schaftes 30 hat einen Dichtkegel 32, der mit dem Ventilsitz 20 ein der Düsenöffnung 18 vorgelagertes Ventil bildet.The injection nozzle has a nozzle body 10 which, together with an intermediate part 12, is clamped to a nozzle holder 16 by means of a union nut 14. In the nozzle body 10, a nozzle opening 18 and in front of it a conical valve seat 20 is formed which merges smoothly into a shoulder surface 22 with the same conicity. In the nozzle body 10, a valve needle 24 is slidably mounted, which has an annular shoulder 28 in the area of a pressure chamber 26 at the transition to a shaft 30 with a smaller diameter. The front end of the shaft 30 on the combustion chamber side has a sealing cone 32 which, with the valve seat 20, is one of the nozzle opening 18 upstream valve forms.
Am nichtgezeigten oberen Stirnende des Düsenhalters 16 ist ein Anschlußstutzen für eine Kraftstoff-Zuleitung vorgesehen, von welchem eine Bohrung 34 in eine Ringnut 36 in der Zwischenscheibe 12 führt. Die Ringnut 36 ist über eine Bohrung 38 mit einer Ringnut 40 im Düsenkörper 10 verbunden, aus der eine Bohrung 42 in den Druckraum 26 führt. Vom Druckraum 26 erstreckt sich eine den Schaft 30 der Ventilnadel 24 mit größerem radialen Zwischenraum umgebende Bohrung 44 zum brennraumseitigen Stirnende des Düsenkörpers 10 und geht dort über die Schulterfläche 22 in den Ventilsitz 20 über. Der Druck des zugeführten Kraftstoffs übt im Raum 26 an der Ringschulter 28 eine Kraft auf die Ventilnadel 24 aus, welche die Ventilnadel 24 vom Ventilsitz 20 weg nach oben zu verschieben sucht.At the upper end of the nozzle holder 16, not shown, a connection piece for a fuel feed line is provided, from which a bore 34 leads into an annular groove 36 in the intermediate disk 12. The annular groove 36 is connected via a bore 38 to an annular groove 40 in the nozzle body 10, from which a bore 42 leads into the pressure chamber 26. A bore 44, which surrounds the shaft 30 of the valve needle 24 with a larger radial clearance, extends from the pressure chamber 26 to the front end of the nozzle body 10 on the combustion chamber side and merges there via the shoulder surface 22 into the valve seat 20. The pressure of the supplied fuel exerts a force on the valve shoulder 24 in the space 26 on the annular shoulder 28, which force tries to move the valve needle 24 upwards away from the valve seat 20.
Am oberen Stirnende hat die Ventilnadel 24 einen Zapfen 46 , der mit Spiel durch eine Bohrung 48 in der Zwischenscheibe 12 hindurchtritt. Die am Übergang zum Zapfen 46 gebildete Ringschulter 50 der Ventilnadεl 24 begrenzt im Zusammenwirken mit der unteren Stirnseite der Zwischenscheibe 12 den Öffnungshub der Ventilnadel 24 . Die Bohrung 48 führt in eine im Durchmesser größere Bohrung 52 in der Zwischenscheibe 12, die in ein Sackloch 54 im Düsenhalter 16 mündet, welches mit der Bohrung 52 eine Kammer 56 zur Aufnahme einer Schließfeder 58 bildet. Diese wirkt über ein in der Bohrung 52 angeordnetes Druckstück 60 im Schließsinn auf die Ventilnadel 24 ein.At the upper end, the valve needle 24 has a pin 46, which passes through a bore 48 in the washer 12 with play. The annular shoulder 50 of the valve needle 24 formed at the transition to the pin 46 limits the opening stroke of the valve needle 24 in cooperation with the lower end face of the intermediate disk 12. The bore 48 leads into a larger bore 52 in the intermediate disc 12, which opens into a blind hole 54 in the nozzle holder 16, which forms a chamber 56 with the bore 52 for receiving a closing spring 58. This acts in the closing direction on the valve needle 24 via a pressure piece 60 arranged in the bore 52.
Auf dem Schaft 30 der Ventilnadel 24 ist eine Buchse 62 verschiebbar gelagert, deren der Düsenöffnung 18 zugekehrte Stirnseite 64 mit gleicher Konizität wie der Ventilsitz 20 und die Schult er fläche 22 kegelig verjüngt ist. In der Stirnseite 64 ist die Buchse 62 mit mehreren, gleichmäßig über den Umfang verteilten Schrägnuten 66 versehen, welche je zu der entsprechenden Radialebene 68 einen Winkel a einschließen (in Figur 2 perspektivisch verzerrt). Auf die Buchse 62 wirkt eine Feder 70 ein, die sich an der Ringschulter 28. der Ventilnadel 24 abstützt und die Buchse 62 an die Schulter fläche 22 andrückt.On the shaft 30 of the valve needle 24, a sleeve 62 is slidably mounted, the end face 64 facing the nozzle opening 18 with the same taper as the valve seat 20 and the shoulder surface 22 is tapered. In the On the end face 64, the bushing 62 is provided with a plurality of oblique grooves 66, which are evenly distributed over the circumference and which each enclose an angle α with the corresponding radial plane 68 (distorted in perspective in FIG. 2). A spring 70 acts on the bushing 62, which is supported on the annular shoulder 28 of the valve needle 24 and the bushing 62 presses on the shoulder surface 22.
Die Schrägnuten 66 in der Buchse 62 und die Schulterfläche 22 am Düsenkörper 10 bilden zusammen die Drallnuten, durch welche der Kraftstoff aus den Druckraum 26 zum Ventilsitz 20 und weiter zur Düsenöffnung 18 gelangt. Durch den glatten Übergang von der Schulterfläche 22 in die Ventilöffnung ist eine reibungsarme Uralenkung und Einleitung des Kraftstoffs in die Düsenöffnung 18 sichergestellt. An der Buchse 62 selbst herrscht Druckausgleich, so daß die Feder 70 die Buchse 62 stets fest an der Schulterfläche 22 angelegt hält. The oblique grooves 66 in the bushing 62 and the shoulder surface 22 on the nozzle body 10 together form the swirl grooves through which the fuel passes from the pressure chamber 26 to the valve seat 20 and further to the nozzle opening 18. The smooth transition from the shoulder surface 22 into the valve opening ensures low-friction primary steering and introduction of the fuel into the nozzle opening 18. Pressure equalization prevails at the bushing 62 itself, so that the spring 70 always holds the bushing 62 firmly against the shoulder surface 22.

Claims

An sp rüc he Expectations
1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem ein Ventilsitz gebildet und eine Ventilnadel verschiebbar gelagert ist, die von einer Schließfeder und entgegengesetzt dazu vom Kraftstoffdruck belastet ist, und ferner mit mehreren, vorzugsweise gleichmäßig um die Düsenachse verteilten Drallkanälen in dem zur Düsenöffnung führenden Kraftstoffweg, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkanäle gebildet sind durch Schrägnuten (66) in einer die Ventilnadel (24) umgebenden Buchse (62) und durch den Schrägnuten (66) gegenüberstehende Wandabschnitte (22) an einem der beiden die Ventilöffnung begrenzenden Teile (Düsenkörper 10 oder Ventilnadel1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines, with a nozzle body, in which a valve seat is formed and a valve needle is slidably mounted, which is loaded by a closing spring and opposite thereto by the fuel pressure, and further with a plurality, preferably evenly distributed about the nozzle axis in the swirl channels Fuel path leading to the nozzle opening, characterized in that the swirl channels are formed by oblique grooves (66) in a bushing (62) surrounding the valve needle (24) and by wall portions (22) opposite one another on one of the two parts delimiting the valve opening (Nozzle body 10 or valve needle
24).24).
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (62) verschiebbar auf der Ventilnadel ( 24 ) gelagert und von einer sich an einer Schulter (28) der Ventilnadel ( 24 ) bzw. des Düsenkörpers (10) abstützenden Feder (70) gegen eine dem Ventilsitz (20) vorgelagerte innere Schulter (22) des Düsenkörpers (10) gedrückt ist. 2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the bushing (62) is displaceably mounted on the valve needle (24) and is supported by a spring (70) supported on a shoulder (28) of the valve needle (24) or the nozzle body (10) ) is pressed against an inner shoulder (22) of the nozzle body (10) upstream of the valve seat (20).
3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, mit nach innen öffnender Ventilnadel und einem konisch geformten Ventilsitz, dadurch gekennzeichnet, daß die die Buchse (62) abfangende Schulter (22) des Düsenkörpers (10) ebenfalls konisch ausgeführt ist und stufenlos in den Ventilsitz (20) übergeht, und daß die Schrägnuten (66) in der der Schulter (22) zugekehrten und mit gleicher Konizität wie diese ausgebildeten Stirnseite ( 64 ) der Buchse (62) angeordnet sind.3. Injection nozzle according to claim 2, with an inwardly opening valve needle and a conically shaped valve seat, characterized in that the bushing (62) intercepting shoulder (22) of the nozzle body (10) is also conical and stepless in the valve seat (20) passes, and that the oblique grooves (66) in the shoulder (22) facing and with the same conicity as this end face (64) of the bushing (62) are arranged.
4. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkanäle ( 66 ) einen zur Düsenöffnung (18) hin sich verengenden Querschnitt haben. 4. Injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl channels (66) have a narrowing cross section towards the nozzle opening (18).
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