DE1068948B - Kraftstoffeinspritzdüse für brennkraftmaschinen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

• Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kraftstoffeinspritzdüse.
• Die Erfindung betrifft speziell eine Kraftstoffcinspritzdüse einem entgegen der Strömungsrichtung öffnenden Nadelventil, dessen Führungskörper in einen im wesentlichen hohlzylindrischen Haltekörper passend eingeschoben und unter Zwischenlegen einer Düsenscheibe gegen eine Schulter des Haltekörpers festgespannt ist, wobei zur Einspritzung dienender Kraftstoff durch einen den Kraftstoffaustritt umgebenden, zur Kühlung der brennraumseitigen Stirnfläche der Einspritzdüse dienenden Raum und von diesem aus in Nadelöffnungsrichtung in den den N-adelsitz enthaltenden Kraftstoffraum geleitet wird, Bei einer bekannten Düse dieser Art liegt die Düsenscheibe mit ihrem Außenrand an der Schulter des als Überwurfmutter ausgebildeten Haltekörpers an, Der Kühlraum in, der Düsenscheibe hat die Form einer Spirale, und der Sitz für das Nadelventil ist im Führungskörper selbst angeordnet. Diese Bauweise ist herstellungstechnisch teuer.
• Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil; sie besteht darin, daß bei einer Einspritzdüse der zuvor genannten bekannten Art die Düsenscheibe mit einer am inneren Umfang ihrer dein Brennraum zugewandten Stirnseite angeordneten Ringschulter auf der Schulter des Haltekörpers aufliegt und der Kühlr?,um als diese Auflagefläche umgebende ringförtnige .Ausgehmung ausgebildet ist, während als Nadelsitz, in an sich bekannter Weise die jener Auflageseite abgewandte Stirnseite der Scheibe dient, während die Scheibe in an sich bekannter Weise mit einer nahe ihrem ä ,ußeren Umfang angordneten kreisringförmigen Stirnfläche an dem Nadelführungskörper anliegt.
• Bei Einspritzdüsen, welche anstatt einer Düsenscheibe ein die Düsenaustrittsöffnung und den Nadelsitz tragendes Mundstück aufweisen, ist es bekannt, den Kühlraum als die Austrittsöffnung umgebenden Ringreum auszubilden, tmd den zur Einspritzung dienenden 1,Craftstoff durch diesen Ringraum und auschließend etwa in Öffnungsrichtung der Nadel in den-, den Nadelsitz enthaltenden Kraftstoffraum zu Sind jedoch bei diesen bekannten Einspritz-4,üsen der- Nadelsitz oder die Düsenöffnung schadhaft geworden, so muß das ganze Mundstück erneuert werden, während beim Gegenstand der Erfindung lediglich die verhältnismäßig einfach herzustellende Düsenscheibe ausgewechselt werden muß.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen. aus der na-chstehenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung hervor. Die Zeichnungen stellen einige beispielsweise angegebenen Ausführungsformen der Erfindung dar.
• Fig. 1 zeigt den Längsschnitt einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im zusammengebauten Zustand und Fig. 2 den Längsschnitt eines Bestandteiles des in Fig. 1 dargestellten Zerstäubers; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 und 5 zeigen einen Schnitt bzw. eine Draufsieht eines weiteren Bestandteiles des Zerstäubers in größerem Maßstab; Fig.6 zeigt die Seitenansicht des Nadelkolbens der Einspritzdüse; Fig, 7 zeigt die Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des in Fig. 2 dargestellten Bestandteiles; Fig. 8 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des in Fig. 5 dargestellten Bestandteiles, und Fig, 9 zeigt den Längsschnitt einer zur Herstellung der Einspritzdüse geeigneten, erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Gemäß Fig. 1 bis 6 ist im äußeren,. dünnwandigen Haltekörper oder Zylinder 1 der innere, dickwandige Führungskörper 2 angeordnet, in welchem der Kolben 3 auf und ab bewegbar ist. Der Führungskörper 2 ist mit Rippen 4 versehen, deren äußere Flächen an der inneren Mantelfläche des Zylinders 1 aufliegen. Die Rippen 4 sind sowohl oben wie auch unten etwas kürzer als der Zylinder (Fig. 2.), wodurch am Rand dieses inneren Zylinders oben und unten ein Ringraum gebildet wird.
• Unterhalb des Kolbens3 befindet sich die Düsenscheibe 5 mit an der Mantelfläche vorgesehenen Rippen 6, die ebenfalls bis zur Innenfläche des Zylinders 1 reichen.
• Die Wirkungsweise der Einspritzdüse ist die folgende: Das Gasöl wird vorteilhaft durch eine nockengesteuerte Einspritzpumpe in die zwischen den Rippen 4 vorhandenen Kanäle gepreßt und gelangt aus diesem über den erwähnten kingraum in die zwischen den Rippen 6 vorhandenen kürzeren Kanäle. Nun strömt das Gasöl in den kingraum 7 unterhalb der Düsenscheibe 5, der durch je eine Ringnut in dieser Scheibe und im Boden des Zylinders 1 gebildet ist. Aus diesem Ringraum gelangt das Gasöl, nach aufwärts strömend, durch die Bohrungen 8 in einen weiteren Ringraum 9 unterhalb des Kolbens, der jetzt durch den Kraftstoffdruck angehoben wird, so daß der Kraftstoff wieder nach unten strömend durch die Düse 10 und durch die Mittelöffnungen 11 des Bodens des Zylinders 1 ausgespritzt wird.
• Infolge der Anwendung eines besonderen Außenzylinders 1 um den den Kolben führenden Innenzylinder 2 und durch die Bildung von Kanälen im Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern wird erreicht, daß der Kraftstoff vor der Zerstäubung gut vorgewärmt und die Wände der Einspritzdüse wirksam gekühlt werden. Durch die Maßnahme, daß zur Kühlung der einzuspritzende Kraftstoff selbst angewendet wird, wird erstens dieser Kraftstoff in solchem Maße vorgewärmt, daß seine Viskosität sich stark vermindert, wodurch eine bessere Zerstäubung erzielt wird, und zweitens ist die Kühlung derart wirksam, daß durch die niedrige Temperatur ein Kracken des Gasöls an allen Stellen vermieden wird, wodurch lokale Überhitzungen, ein Festbrennen oder andere Betriebsstörungen vermindert werden. Ein Festbrennen ist schon deswegen unmöglich, weil der innere Zylinder keine direkte Wärme vom Verbrennung#raum erhält und niemals wesentlich wärmer wird als das durchströmende Gasöl. Hierdurch ist -eine'enge Passung, also gute Führung des Kolbens 3 möglich, wodurch die Lebensdauer der Laufflächen und des Kolbensitzes erhöht und die Leckölmenge vermindert wird.
• Die Kühlwirkung kann erfindungsgemäß noch dadurch erhöht werden, daß der innere Zylinder2 als Stabfilter ausgebildet wird. In diesem Falle kann nämlich der Kraftstoff aus den Einströmnuten 12 #(Fig.-7) nur entlang der inneren Mantelfläche des äußeren Zylinders in die Ausströmnuten 13 überfließen, wodurch der Wärmeaustausch verbessert wird. Durch diese Ausbildung der Rippen und der Nuten wird ferner erreicht, daß der Kraftstoff sehr wirksam und unmittelbar vor dem Zerstäuben gefiltert und der Zerstäuber überall durchgewaschen wird.
• Im Unterteil des inneren Zylindes2 kann man vertikale Bohrungen 14 anwenden (in der Zeichnung sind zwei dargestellt), in welche entsprechende Mitnehmerstifte der Düsenscheibe5 ragen. Diese Stifte sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Diese Anordnung ermöglicht, daß man ohne ein Auseinander--nehmen die Düsenscheibe5 an die Sitzfläche des Außenzylinders zuschleifen kann, da man hierzu einfach nur den Zylinder 2 #drehen muß.
• Eine wichtige Weiterbildung des an sich bekannten Grundgedanken's, den Körper der Einspritzdüse aus zwei ineinandergesteckten Zylindern zu gestalten, besteht darin, daß der innere Zylinder2 mit einer LängeH aus dem Außenzylinder herausragt. Dabei ist die Wand des äußeren Zylinders dünner als die des inneren Zylinders. Wenn nun dieser Zerstäuber in üblicher Weise am Rand20 in der Fassung befestigt wird, so wird der innere Zylinder in den äußeren gedrückt, bis die oberen Stirnflächen der beiden Zylinder in eine Ebene gelangen. Hierdurch wird im inneren Zylinder 2 eine Druckspannung und im äußeren eine Zugspannung hervorgerufen und die Paßflächen werden aneinandergepreßt, und zwar genügend stark, um auch während des Betriebes nicht locker zu werden.
• Es ist besonders wichtig, daß die Entfernung H genügend klein ist, um zu erreichen, daß in den Bestandteilen auch im Betrieb nur elastische Formänderungen auftreten. Bei mittelgroßen Zerstäubern ist eine richtige Größe für die Entfernung H erfahrungsgemäß etwa 0,04 mm.
• Die Größe des herausragenden Teils H soll genügend sein, um ein einwandfreies Aufsitzen der zur Längsachse senkrechten Flächen zu erzielen, ohne jedoch Spannungen hervorzurufen, die der Streckgrenze nahekommen.
• Zur Massenherstellung wird erfindungsgemäß nach dem Fertigstellen der beiden Zylinder 1 und 2 auf denBoden des letzteren, also an die Stelle der Düsenscheibe 5, eine Distanzscheibe 15 (Eichmaß) gelegt, deren Dicke E um den Wert H kleiner ist als die Dicke U der Düsenscheibe 5. Nun wird der innere Zylinder 2 eingesteckt und mit einer Schraube 16 und einer Mutter 18 festgehalten. Der Kopf der Schraube sitzt in einer zu diesem Zwecke vorgesehenen Vertiefung 17 des Zylinders 2.
• Wenn die Teile auf diese Weise zusammengestellt sind, so ist oben entweder der Zylinder 1 etwas länger als der Zylinder 2, oder umgekehrt, wenn man aber die beiden oberen Stirnflächen abschleift, um diese in eine Ebene zu bringen, sodann die Teile zerlegt, die Distanzscheibe 15 entfernt und die Teile der Düsenscheibe 5 montiert, so entsteht oben die gewünschte Entfernung H.
• Bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse besitzt der Kolben 3 an seinem Unterteil keinen Zapfen, der in die mittlere Bohrung der Düsenscheibe 5 dringen würde wie bei den meisten bekannten Konstruktionen. Dieser auf der Scheibe 5 mit einer ebenen Fläche aufliegende Kolben kann billig und einfach hergestellt werden. Um die Zerstäubung noch besser zu gestalten, werden erfindungsgemäß an der oberen Auflagefläche der Scheibe 5 schräg verlaufende Rillen 19 (Fig. 8) angewendet, um zu ermöglichen, daß ein Teil des Kraftstoffes nach Verlassen der Rippen4 -unmittelbar in den Ringraum 9 eindringen kann, und zwar derart, daß eine Drehbewegung, also ein Drall, erzeugt wird.
• Die Rillen 19 können anstatt in der Platte 5 auch im Unterteil des Zylinders 2 angeordnet werden.
• Die Anzahl und die Größe der Rillen 19 wird vorteilhaft derart gewählt, daß die Menge des durch den Ringraum 7 strömenden Kraftstoffs noch genügend ist, um die Scheibe 5 von unten ausreichend zu küh- len, und die durch die Rillen 19 strömende Menge genügend ist, um die ganze ausgespritzte Menge in eine Drehbewegung zu versetzen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜdHE: 1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem entgegen der Strömungsrichtung öffnenden Nadelventil, dessen Führungskörper in einen im wesentlichen hohlzylindrischen Haltekörperpassend eingeschoben und unterZwischenlegen einer Düsenscheibe gegen eine Schulter des Haltekörpers festgespannt ist, wobei zur Eins#pritzung dienender Kraftstoff durch einen den Kraftstoffaustritt umgebenden, zur Kühlung der brennraumseitigen Stirnfläche der Einspritzdüse dienenden Raum und von diesem aus in Nadelöffnungsrichtung in den den Nadelsitz enthaltenden Kraftstoffraum geleitet wird, dadurch ge-kennzeichnet, daß die Düsenscheibe (5) mit einer am inneren Umfang ihrer dem Brennraum zugewandten Stirnseite angeordneten Ringschulter auf der Schulter des Haltekörpers (1) aufliegt und der Kühlraum als diese Auflagefläche umgebende ringförmigeAusnehmung (7) ausgebildet ist, während als Nadelsitz in an sich bekannter Weise die jener Auflageseite abgewandte StirnseitederScheibe(5) dient,während dieScheibe(5) in an sich bekannter Weise mit einer nahe ihrem äußeren Umfang angeordneten kreisringförmigen Stirnfläche an dem Nadelführungskörper (2) anliegt.
2. 2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftstoffzufuhr der Führungskörper (2) an seiner Außenmantelfläche in an sich bekannter Weise durch Rippen (4) begrenzte axiale Nuten aufweist, welche vorzugsweiseals an sichbekanntesSpaltfilter abwechselnd nach dem Zufluß und nach dem Abfluß hin offen sind. 3. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge und die radiale Stärke des Haltekörpers (1) einerseits und des Führungskörpers (2) sowie der Düsenscheibe (5) andererseits derart bemessen sind, daß der im ungespannten Zustand um einen bestimmten Überstand (H) aus dem Haltekörper (1) herausragende Führungskörper nach dem Zusammerispannen mit dem Haltekörperende bündig abschließt, wobei die Formänderung in an sich be- kannter Weise durch die Elastizität des Haltekörpers (1) aufgenommen ist. 4. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am zuströmseitigen Ende des Führungskörpers (2) eine Aussparung (17) zur Aufnahme des Kopfes einer die Teile beim Schleifen zusammenhaltenden Schraube (16) vorgesehen ist. 5. Verfahren zur Herstellung einer Einspritzdüse gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schulter des Haltekörpers (1) eine Distanzscheibe (15) gelegt wird, deren Stärke der um den Überstand (H) verkleinerten Stärke (U) der Düsenscheibe (5) entspricht, worauf die Teile mit der Schraube (16) zusammengespannt und die äußeren Stirnflächen von Haltekörper (1) und Führungskörper (2) miteinander plangeschliffen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 669 166, 843 189; Deutsche Patentanmeldung 01153Ia/46e2 (bekanntgemacht am 15. 7. 1954); Patentschrift Nr. 8483 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; österreichische Patentschrift Nr. 118948; schweizerische Patentschrift Nr. 212 705; französische Patentschrift Nr. 1006 552; USA.-Patentschrift Nr. 2 172 383.