AT500011B1 - INJECTION ENGINE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
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Description
2 AT 500 011 B12 AT 500 011 B1
Die Erfindung betrifft einen Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen, insbesondere für mit Diesel oder Schweröl als Einspritzmedium betriebene Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an injection injector for internal combustion engines, in particular for operating with diesel or heavy fuel injection medium as internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
Einspritzinjektoren der vorgenannten Art sind aus der DE 199 36 668 A1 bekannt und bei axial segmentiertem Aufbau über eine Spannmutter zusammengespannt, die den Düsenkörpers des Injektors an einer radial außen liegenden Spannschulter axial untergreift. Der Düsenkörper weist zentral eine Bohrung zur Aufnahme einer Düsennadel auf, die an ihrem einen Ende durch ihr Zusammenwirken mit einer der Bohrung zugehörigen Sitzfläche den Zulauf von Einspritzmedium zu Spritzlöchern steuert und die an ihrem anderen, gegenüberliegenden Ende eine Führung für eine koaxiale, die Düsennadel umschließende Hülse bildet, welche, anliegend an dem axial an den Düsenkörper anschließenden Segment, einen Steuerraum begrenzt, bei dessen Druckbeaufschlagung die Düsennadel, ergänzend zu einer zwischen Hülse und Düsennadel als Widerlager abgestützten Feder, in Richtung auf ihre Schließlage, d. h. in Richtung auf die Anlage ihres Dichtkonus an der Sitzfläche der Bohrung belastet ist.Injection injectors of the aforementioned type are known from DE 199 36 668 A1 and clamped together with axially segmented structure via a clamping nut, which engages under the nozzle body of the injector axially on a radially outer clamping shoulder. The nozzle body has centrally a bore for receiving a nozzle needle, which controls the inlet of injection medium to spray holes at one end by their interaction with a bore associated seating surface and at its other, opposite end a guide for a coaxial, the nozzle needle enclosing Sleeve forms, which, adjacent to the axially adjoining the nozzle body segment, delimits a control chamber, in the pressurization of the nozzle needle, in addition to a supported between the sleeve and the nozzle needle as an abutment spring toward its closed position, d. H. is loaded in the direction of the system of its sealing cone on the seat of the bore.
Die Düsennadel ist in der Bohrung des Düsenkörpers über zwei axial beabstandete Führungsabschnitte verschieblich geführt, deren einer einem an die Sitzfläche angrenzenden Bohrungsbereich zugeordnet ist, zwischen dem und dem darauf folgenden, den weiteren Führungsabschnitt aufnehmenden Bohrungsbereich die radial außen am Düsenkörper vorgesehene Spannschulter liegt. Die Verwendung zweier mit erheblichem Abstand zueinander angeordneter Führungsabschnitte erbringt zwar eine lange Führungsbasis, bedingt aber die Koaxialität der Führungsabschnitte und des Dichtkonus der Düsennadel sowie jeweils eine enge Tolerierung zu den jeweils entsprechenden, axial zueinander beabstandeten bohrungsseitigen Gegenflächen, wobei, insbesondere auch in Berücksichtigung der verhältnismäßig großen axialen Länge, sich die axiale Verspannung des Düsenkörpers über die Spannmutter nachteilig auswirken kann, da Fertigungstoleranzen und Ungleichmäßigkeiten in der Spannungseinleitung zu Deformationen des Düsenkörpers führen können, die sich in einem Klemmen der Düsennadel in Folge Dezentrierung auswirken und/oder zu einem unsymmetrischen Spritzbild auf Grund von Unregelmäßigkeiten im Bereich der Sitzfläche führen können.The nozzle needle is displaceably guided in the bore of the nozzle body via two axially spaced guide sections, one of which is assigned to a bore region adjacent to the seating surface, between which and the subsequent bore section receiving the further guide section is the clamping shoulder provided radially on the outside of the nozzle body. Although the use of two with considerable distance arranged guide sections provides a long guide base, but requires the coaxiality of the guide sections and the sealing cone of the nozzle needle and each a close tolerance to the respective corresponding, axially spaced apart bore-side mating surfaces, wherein, especially in consideration of the relatively long axial length, the axial strain of the nozzle body on the clamping nut can adversely affect because manufacturing tolerances and irregularities in the voltage introduction can lead to deformations of the nozzle body, which affect in a jamming of the nozzle needle in consequence decentration and / or to an asymmetrical spray pattern Cause irregularities in the area of the seat.
Aus der DE 199 36 669 A1 ist ein Einspritzinjektor ähnlichen Grundaufbaus bekannt. Die zur Düsennadel koaxiale Hülse wird aber von einem im Durchmesser erweiterten und die Hülse umschließenden Bereich der Düsennadel geführt, an den der radial verjüngte und sich gegen den Düsensitz erstreckende Führungsabschnitt der Düsennadel anschließt. Dieser erstreckt sich seinerseits über einen von der Spannschulter umschlossenen Abschnitt des Bohrungsbereiches, der gegen die Sitzfläche ausläuft, wobei die Düsennadel im Übergangsbereich von ihrem Führungsabschnitt zur Sitzfläche der Bohrung durchmesserreduziert ist und mit dem Bohrungsbereich einen Kraftstoff durchflossenen Ringraum begrenzt.From DE 199 36 669 A1 an injection injector similar basic structure is known. However, the sleeve coaxial with the nozzle needle is guided by an area of the nozzle needle which is widened in diameter and surrounds the sleeve and adjoins the radially tapered guide portion of the nozzle needle which extends against the nozzle seat. This in turn extends over a portion enclosed by the clamping shoulder portion of the bore portion, which expires against the seat, wherein the nozzle needle is reduced in diameter in the transition region from its guide portion to the seating surface of the bore and bounded with the bore portion a fuel-carrying annular space.
Ferner ist aus der US 6,293,254 B1 ein weiterer, im grundsätzlichen Aufbau ähnlicher Einspritzinjektor bekannt, bei dem die Düsennadel lediglich in ihrem auf die Führung der Hülse auslaufenden Bereich in der die Düsennadel aufnehmenden Bohrung des Düsenkörpers geführt ist, wobei der den Führungsabschnitt der Düsennadel aufnehmende Bohrungsbereich auf der von der Sitzfläche abgelegenen Seite der Spannschulter liegt, auf der der Düsenkörper von der Spannmutter Übergriffen ist. Verspannungsbedingte Unregelmäßigkeiten im auf die Spannschulter folgenden, von der Spannmutter übergriffenen Führungsbereich der Aufnahmebohrung für die Düsennadel können bei einer derartigen Lösung ebenso wie bei der DE 199 36 669 A1 die Funktionen des Einspritzinjektors beeinträchtigen.Furthermore, from US Pat. No. 6,293,254 B1, another injection injector, which is similar in its basic construction, is known in which the nozzle needle is guided only in its area running out on the guide of the sleeve in the bore of the nozzle body receiving the nozzle needle, wherein the bore portion receiving the guide portion of the nozzle needle on the side remote from the seat side of the clamping shoulder, on which the nozzle body is attacked by the clamping nut. Tension-related irregularities in the following on the clamping shoulder, overlapped by the clamping nut guide portion of the receiving bore for the nozzle needle can affect the functions of the injection injector in such a solution as well as in DE 199 36 669 A1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einspritzinjektor der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, dass sich eine geringere Empfindlichkeit gegen fertigungs- und/oder montagebedingte Toleranzen ergibt, verbunden mit der Möglichkeit, Einspritzinjektoren der angesprochenen Art in ihrem Bauvolumen zu reduzieren. 3 AT 500 011 B1The invention has for its object to form an injection injector of the type mentioned in that results in lower sensitivity to manufacturing and / or assembly-related tolerances, coupled with the ability to inject injectors of the type mentioned in their construction volume. 3 AT 500 011 B1
Erreicht wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, demzufolge der zwischen Sitzfläche und Spannschulter liegende Bereich der die Düsennadel aufnehmenden Bohrung des Düsenkörpers im Wesentlichen, insbesondere insgesamt zur Führung der Düsennadel genutzt wird, die einen der Länge dieses Bohrungsbereiches in der Länge etwa entsprechenden Führungsabschnitt aufweist, so dass das brennraumseitige, zapfenartig verjüngte Ende des Düsenkörpers praktisch den Führungsteil für die Düsennadel bildet, oberhalb desselben die Düsennadel zum Düsenkörper bzw. zum Umfang der aufnehmenden Bohrung des Düsenkörpers frei liegt, so dass besonders toleranzkritische Arbeiten auf einem kurzen und insbesondere zum Düsensitz benachbarten Bereich von Düsenkörper und Düsennadel beschränkt sind. Die ausschließliche, zum Düsensitz benachbarte, endseitige Führung der Düsennadel macht es möglich, die die Düsennadel beaufschlagende Feder sehr nahe an diesen Bereich heranzurücken und dadurch die Gesamtlänge der Düsennadel und des Düsenkörpers kurz zu halten. Damit ergibt sich auch bezogen auf den Düsenkörper eine vergleichsweise geringe Übergriffslänge der Spannmutter, so dass insgesamt eine materialsparende kurze Bauweise für den Injektor erreicht ist, der durch den axialen Versatz von Führungsbereich und Spannbereich zudem gegen verspannungsbedingte Toleranzen unempfindlich ist, zumal diese Bereiche, bezüglich der thermischen Beanspruchung, ebenfalls unterschiedlichen Zonen zugeordnet sind.This is achieved with the features of claim 1, according to which the lying between the seat and clamping shoulder portion of the nozzle needle receiving bore of the nozzle body is essentially used, in particular overall for guiding the nozzle needle having a length of this bore region in length approximately corresponding guide portion , so that the combustion chamber side, pin-like tapered end of the nozzle body practically forms the guide member for the nozzle needle, above the nozzle needle to the nozzle body and the periphery of the receiving bore of the nozzle body is exposed, so that particularly tolerance critical work on a short and in particular adjacent to the nozzle seat Range of nozzle body and nozzle needle are limited. The exclusive, adjacent to the nozzle seat, end guide the nozzle needle makes it possible to approach the nozzle needle acting spring very close to this area and thereby keep the total length of the nozzle needle and the nozzle body short. This results also in relation to the nozzle body, a comparatively small overlap length of the clamping nut, so that a total of a material-saving short design for the injector is achieved, which is insensitive to tension-related tolerances due to the axial offset of guide and clamping area, especially these areas, with respect to the thermal stress, also associated with different zones.
Im Hinblick auf eine geringe Baulänge erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Führungsabschnitt der Düsennadel unmittelbar in eine Druckschulter übergeht, die als Widerlager für die federnde Abstützung der Düsennadel dient, so dass fallweise über die federnde Abstützung eingeleitete Querkraftkomponenten keine größeren, die Gängigkeit der Düsennadel beeinträchtigenden Klemmkräfte zur Folge haben.With regard to a small overall length, it proves advantageous if the guide portion of the nozzle needle merges directly into a pressure shoulder, which serves as an abutment for the resilient support of the nozzle needle, so that occasionally introduced via the resilient support transverse force components no larger, the movement of the nozzle needle impairing clamping forces result.
Die Kürze des Überstandes der Düsennadel über ihren in der Bohrung des Düsenkörpers geführten Abschnitt macht es auch möglich, diesen ungeachtet der Nutzung als Führung für die Hülse im Durchmesser klein zu halten, so dass sich kleine Steuerraumvolumina verwirklichen lassen, und auch die Masse der Düsennadel klein halten lässt.The shortness of the projection of the nozzle needle over its guided in the bore of the nozzle body section also makes it possible regardless of the use as a guide for the sleeve to keep small in diameter, so that small control chamber volumes can be realized, and also the mass of the nozzle needle small to hold.
Um bei der Zuführung des unter Druck stehenden Einspritzmediums auf den erweiterten Bohrungsbereich, in dem die Hülse und die die Düsennadel umschließende, die Hülse gegen die Druckschulter der Düsennadel abstützende Feder liegen, Querkräfte sowie auch Schwingungsanregungen für die Düsennadel zu vermeiden, erweist es sich als zweckmäßig, die Zuführung des Einspritzmediums benachbart zum die Düsennadelbohrung überdeckenden, axial an den Düsenkörper anschließenden Segment auf die Düsennadelbohrung vorzunehmen, bevorzugt im Überdeckungsbereich zur Hülse, sowie auch über symmetrisch angeordnete Radialquerschnitte. Für die Zuführung des Einspritzmediums längs der Düsennadel zur Sitzfläche erweist es sich als zweckmäßig, die Düsennadel längs ihres Führungsabschnittes mit durchlaufenden, im Durchmesser reduzierten Umfangsabschnitten zu versehen, die durch umfangsseitige Abflachungen, Nuten oder dergleichen gebildet sind, so dass eine Abstützung der Düsennadel im Führungsabschnitt zum umgebenden Bohrungsbereich nur über längsverlaufende Stege erfolgt, und über Druckpolster, die über die Stege gegeneinander abgegrenzt sind. Bevorzugt sind die im Durchmesser verringerten Umfangsabschnitte zentrisch-symmetrisch zur Düsennadelachse vorgesehen, so dass Querkräfte vermieden sind, wobei zwischen den abgeflachten oder durch Nuten gebildeten, im Durchmesser verringerten Umfangsabschnitten liegende, insbesondere schmale Stegbereiche quasi Dichtstege bilden, die beidseitig vom Einspritzmedium beaufschlagt und über den dadurch aufgebauten Schmierfilm reibungsarm geführt sind.In order to avoid lateral forces and vibration excitations for the nozzle needle when supplying the pressurized injection medium to the extended bore area in which the sleeve and the nozzle needle enclosing, the sleeve against the pressure shoulder of the nozzle needle supporting spring, it proves to be expedient , Make the supply of the injection medium adjacent to the nozzle needle bore overlapping, axially adjoining the nozzle body segment on the nozzle needle bore, preferably in the overlap region to the sleeve, as well as symmetrically arranged radial cross-sections. For the supply of the injection medium along the nozzle needle to the seat surface, it proves useful to provide the nozzle needle along its guide portion with continuous, reduced in diameter peripheral portions formed by circumferential flats, grooves or the like, so that a support of the nozzle needle in the guide section to the surrounding bore area only via longitudinal webs, and pressure pads, which are delimited by the webs against each other. Preferably, the reduced diameter circumferential portions are provided centrally-symmetrical to the nozzle needle axis, so that transverse forces are avoided, which form between the flattened or formed by grooves, reduced in diameter peripheral portions, in particular narrow web portions quasi sealing webs, which acted on both sides of the injection medium and on the As a result, the lubricant film built up is guided with low friction.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das in schematisierter Darstellung einen Schnitt durch den brennraumseitigen Endbereich eines Einspritzinjektors zeigt, ohne Darstellung der zugehörigen Brennkraftmaschine. 4 AT 500 011 B1Further details and features of the invention will become apparent from the dependent claims. Furthermore, the invention will be explained below with reference to an embodiment which shows a schematic representation of a section through the combustion chamber end portion of an injection injector, without showing the associated internal combustion engine. 4 AT 500 011 B1
Der in der Zeichnung insgesamt nur teilweise und bereichsweise im Schnitt dargestellte Einspritzinjektor 1 entspricht in seinem Grundaufbau bekannten Einspritzinjektoren, wie sie beispielsweise der DE 199 36 668 A1 zu entnehmen sind, so dass die nachstehende Erläuterung, ausgehend von einem derartigen Grundaufbau, auf die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen, aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale beschränkt werden kann.The injection injector 1, which is generally only partially and partially sectioned in the drawing, corresponds in its basic structure to known injection injectors, as can be seen, for example, from DE 199 36 668 A1, so that the following explanation, starting from such a basic structure, applies to the fuel injectors Understanding the invention essential, apparent from the drawing features can be limited.
Von dem Einspritzinjektor 1 ist mit 2 der Düsenkörper bezeichnet, der, bezogen auf eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine, ein zapfenartig verjüngtes, brennraumseitiges Ende 3 aufweist, das auf einen Brennraum der Brennkraftmaschine ausmündet. Das zapfenartig verjüngte Ende 3 geht über einen radial äußeren stufenförmigen Absatz in einen im Durchmesser vergrößerten Bereich 4 des Düsenkörpers 2 über, auf den axial weitere Segmente des Einspritzinjektors 1 folgen, so im Ausführungsbeispiel anschließend an den Düsenkörper 2 ein diesen überdeckendes Segment 5 und daran anschließend ein Segment 6, das ein nicht gezeigtes Steuerventil aufnimmt. Die axial aufeinander folgenden Segmente, nämlich der Düsenkörper 2 und die auf diesen axial folgenden Segmente 5 und 6, sind, gegebenenfalls mit weiteren Segmenten, axial zusammengespannt, wobei die Zusammenspannung über eine Spannmutter 7 erfolgt, die, was nicht weiter dargestellt ist, gegen das Segment 6 verschraubt ist und den Düsenkörper 3 über einen radial nach innen ragenden Bund 8 angrenzend an den radial äußeren, stufenförmigen Absatz hintergreift, so dass dieser Absatz eine Spannschulter 9 bildet.2 of the injection injector 1 denotes the nozzle body, which, based on an internal combustion engine, not shown, a pin-like tapered, combustion chamber-side end 3, which opens onto a combustion chamber of the internal combustion engine. The pin-like tapered end 3 merges via a radially outer step-shaped shoulder in an enlarged diameter portion 4 of the nozzle body 2, followed by the axially further segments of the injection injector 1, so in the exemplary embodiment, then to the nozzle body 2 a this overlapping segment 5 and thereafter a segment 6 which receives a control valve (not shown). The axially successive segments, namely the nozzle body 2 and the axially following segments 5 and 6, are axially clamped, optionally with other segments, wherein the clamping takes place via a clamping nut 7, which, which is not shown, against the Segment 6 is screwed and engages behind the nozzle body 3 via a radially inwardly projecting collar 8 adjacent to the radially outer, stepped shoulder, so that this paragraph forms a clamping shoulder 9.
Der Düsenkörper 3 weist zentral durchlaufend eine Bohrung 10 auf, mit einem brennraumseitigen Bohrungsbereich 11, der in Spritzlöchern 12 ausläuft. Den Spritzlöchern 12 ist eine Sitzfläche 13 für das konusförmig auslaufende Ende 14 der Düsennadel 15 vorgelagert, die mit ihrem dem Bohrungsbereich 11 zugeordneten Führungsabschnitt 16 in der Bohrung 10 geführt ist, wobei die durch den Bohrungsbereich 11 und den Führungsabschnitt 16 gebildete Führung für die Düsennadel 15 die ausschließliche Führung bildet, die axial benachbart, insbesondere angrenzend an die Spannschulter 9 endet, so dass der durch den Bohrungsbereich 11 und den Führungsabschnitt 16 gebildete, geführte Teil der Düsennadel 15 überdeckungsfrei zu den über die Spannmutter 7 axial gegeneinander verspannten Bereichen der Segmente 5 und 6 und des entsprechenden Teiles des Düsenkörpers 2 liegt.The nozzle body 3 has centrally through a bore 10, with a combustion chamber side bore portion 11, which expires in spray holes 12. The spray holes 12 is a seating surface 13 upstream of the cone-shaped outlet end 14 of the nozzle needle 15, which is guided with its bore portion 11 associated guide portion 16 in the bore 10, wherein the formed by the bore portion 11 and the guide portion 16 guide for the nozzle needle 15th forms the exclusive guide, the axially adjacent, in particular adjacent to the clamping shoulder 9 ends, so that formed by the bore portion 11 and the guide portion 16, guided part of the nozzle needle 15 without cover to the over the clamping nut 7 axially mutually braced areas of the segments 5 and 6 and the corresponding part of the nozzle body 2 is located.
Im zum Spannbereich der Spannmutter 7 in Überdeckung liegenden, im Durchmesser erweiterten und auch thermisch abgesetzten Bohrungsbereich 17 der Bohrung 10 liegt die Düsennadel 15 zum Düsenkörper 2 frei und weist benachbart zum Führungsabschnitt 16 eine Druckschulter 18 auf, gegen die federnd eine Hülse 19 abgestützt ist, welche auf den vom brennraumseitigen Ende der Düsennadel 15 abgelegenen Endabschnitt 20 axial verschieblich radial geführt ist und über die durch die Feder 21 gebildete federnde Abstützung zur Druckschulter 18 in Richtung auf das Segment 5 belastet ist.In lying to the clamping region of the clamping nut 7 overlapping, enlarged in diameter and also thermally remote bore portion 17 of the bore 10, the nozzle needle 15 is exposed to the nozzle body 2 and adjacent to the guide portion 16 a pressure shoulder 18, against which a sleeve 19 is resiliently supported, which is axially displaceably guided radially on the remote from the combustion chamber end of the nozzle needle end portion 20 20 and is loaded via the spring 21 formed by the resilient support to the pressure shoulder 18 in the direction of the segment 5.
Gegen das die Bohrung 10 endseitig überdeckende Segment 5 stützt sich die Hülse 19 dichtend ab, wodurch ein Steuerraum 22 entsteht, der teilweise durch die Düsennadel 15 begrenzt ist und in Verbindung mit der axialen Verschiebbarkeit der Düsennadel 15 volumenveränderlich ist.Against the bore 10 end overlapping segment 5, the sleeve 19 is sealingly supported, whereby a control chamber 22 is formed, which is partially bounded by the nozzle needle 15 and in connection with the axial displaceability of the nozzle needle 15 volume variable.
Dem Einspritzinjektor 1 sind nicht gezeigte, zu- und ablaufseitige Anschlüsse für das Einspritzmedium zugeordnet, das beispielsweise über einen Hochdruckspeicher (Common-Rail-System) zugeführt wird, wobei die Zuführung, schematisch bei 23 angedeutet, über das Segment 5 durchsetzende Kanäle 30 und an diese axial anschließende radiale Ausströmquerschnitte 24 im bohrungsseitigen Umfangsbereich des Düsenkörpers 2 erfolgt, die in axialer Überdeckung zur Hülse 19 liegen und bevorzugt symmetrisch zur Achse 25 der Düsennadel 15 liegen, so dass sich keine einseitigen Beaufschlagungen für die Hülse 15 ergeben, die in Verbindung mit einer schlanken Ausführung der Düsennadel 15 in deren nicht geführtem Abschnitt unerwünschte Schwingungsanregungen zur Folge haben könnten.The injection injector 1, not shown, inlet and outlet ports associated with the injection medium, which is supplied for example via a high-pressure accumulator (common rail system), the supply, indicated schematically at 23, via the segment 5 passing through channels 30 and these axially adjoining radial Ausströmquerschnitte 24 takes place in the bore-side peripheral region of the nozzle body 2, which lie in axial overlap to the sleeve 19 and preferably symmetrical to the axis 25 of the nozzle needle 15, so that there are no unilateral exposures to the sleeve 15, in conjunction with a slender design of the nozzle needle 15 in the non-guided section unwanted vibration excitations could result.
Auf den Steuerraum 22 mündet, bevorzugt gedrosselt, eine Abzweigung von der hochdrucksei-On the control chamber 22 opens, preferably throttled, a branch of the high pressure
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK07 | Expiry |
Effective date: 20220904 |