DE3229190A1 - FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINESInfo
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Description
2.8.1982 Ki/Wl2.8.1982 Ki / Wl
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Kraft stoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik Fuel injection nozzle for internal combustion engines
State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Kraft stoff-Einspritzdüse
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Einspritzdüsen dieser
Gattung werden beispielsweise bei Dieselmotoren mit unterteiltem Verbrennungsraum verwendet. Die besondere Einspritzcharakteristik
dieser Einspritzdüsen mit ausgeprägten Vor- und Hauptstrahl ermöglicht eine geräuscharme Verbrennung
des eingespritzten Kraftstoffs. Nachteilig ist jedoch, daß
die Verbrennungsgase aus dem Brennraum unmittelbar an die
Ausmündung der Düsenbohrung gelangen, so daß sich die Drosselstelle der Spritzöffnung verhältnismäßig rasch durch
abgelagerte Rußteilchen aus den Brenngasen zusetzt.The invention is based on a fuel injection nozzle
according to the genre of the main claim. Injection nozzles of this type are used, for example, in diesel engines with a divided combustion chamber. The special injection characteristics of these injection nozzles with their pronounced pre-jet and main jet enable low-noise combustion
of injected fuel. However, the disadvantage is that the combustion gases from the combustion chamber directly to the
Exit the nozzle bore so that the throttle point of the spray opening passes through relatively quickly
added soot particles from the combustion gases.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß beim Einspritzen des Kraftstoffs keine Verbrennungsgase
an oder in den Drosselspalt gelangen können. In der Schlußphase der Einspritzung können die Verbrennungsgase
zwar in den Schutzkanal eindringen, wobeiThe arrangement according to the invention with the characteristic
Features of the main claim has the advantage that no combustion gases can get to or into the throttle gap when the fuel is injected. In the final phase of the injection, the combustion gases can indeed penetrate the protective channel, whereby
-ψ- ~*- R· iU -ψ- ~ * - R iU
sie jedoch die mitgeführten Rußteilchen entfernt von der Spritzöffnung an den Wänden des Sehutzkanals ablagern. Der Spritzstrahl saugt infolge Injektorwirkung Brenngase durch die seitliche Öffnung oder Öffnungen an, wodurch verhindert wird, daß sich der Spritzstrahl bei kleinen Einspritzmengen an einer Seite des Schutzkanales anlegt und eine unerwünschte Form annimmt.however, they deposit the entrained soot particles away from the spray opening on the walls of the protective channel. Of the The spray jet sucks fuel gases through as a result of the injector effect the side opening or openings, whereby the spray jet is prevented that the spray jet is in the case of small injection quantities on one side of the protective channel and an undesired one Takes shape.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft bei Einspritzdüsen, bei denen der Drosselzapfen der Ventilnadel stirnseitig mit einem im Durchmesser kleineren Kegelzapfen versehen ist, der bei voll geöffnetem Ventil mindestens ein Stück weit in die Düsenbohrung eintaucht. Bei derartigen Einspritzdüsen tritt ohne die Anordnung eines Sehutzkanals bei kleinen Einspritzmengen eine Strömungsablösung an der Wand der Düsenbohrung und des Kegelzapfens an der Ventilnadel auf, welche das Eindringen von Ruß begünstigt und dessen Abtragung verhindert. Durch die Anordnung des Schutzkanales werden diese Nachteile vermieden.The arrangement according to the invention is particularly advantageous for injection nozzles where the throttle pin the valve needle is provided on the front with a smaller diameter taper, which when fully open The valve immerses at least a little way into the nozzle bore. With such injectors occurs without the arrangement of a protective duct, a flow separation on the wall of the in the case of small injection quantities Nozzle bore and the tapered pin on the valve needle, which favors the penetration of soot and its Prevents erosion. The arrangement of the protective channel avoids these disadvantages.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous developments of the main claim specified arrangement possible.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schutzkanal in Strömungsrichtung gesehen konfusorartig verengt ist. Dadurch ist erreicht, daß der Spritzstrahl nur die Austrittskante des Sehutzkanals benetzt und die Kohlenwasserstoff-Schademission in tragbaren Grenzen bleibt.It is particularly advantageous if the protective channel is narrowed in the manner of a cone, viewed in the direction of flow. This ensures that the spray jet only wets the exit edge of the protective channel and the hydrocarbon harmful emissions remains within acceptable limits.
Die seitlichen Öffnungen des Sehutzkanals sind besonders wirksam, wenn sie näher am Beginn des Sehutzkanals alsThe side openings of the protective channel are particularly effective when they are closer to the start of the protective channel than
an dessen brennraumseitigen Ende liegen. Zweckmäßig ist der Schutzkanal über mindestens drei gleichmäßig verteilte Öffnungen belüftet, die vorteilhaft tangential in den Schutzkanal einmünden.lie at its end on the combustion chamber side. Is expedient the protective channel ventilated through at least three evenly distributed openings, which are advantageously tangential in open into the protective channel.
Wenn der Schutzkanal und die seitlichen Öffnungen in einem am Düsenkörper befestigten Vorsatzteil gebildet sind, können die anderen Teile der Einspritzdüse weitgehend den herkömmlichen Aufbau haben.When the protective channel and the side openings are formed in an attachment attached to the nozzle body the other parts of the injector may be largely of conventional construction.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels, teilweise im Schnitt, Figur 2 vergrößert den Bereich A der Figur 1 und Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Figur 2.An embodiment of the invention is shown in the drawing and in more detail in the following description explained. FIG. 1 shows a side view of the exemplary embodiment, partially in section, FIG. 2 enlarges the area A of FIG. 1 and FIG Section along the line III-III in Figure 2.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, in welchem ein Ventilsitz 12 gebildet und eine Ventilnadel lh verschiebbar gelagert ist. Die Ventilnadel Ik hat einen kegeligen Abschnitt 16, welcher eine mit dem Ventilsitz 12 zusammenarbeitende Ventilfläche bildet. An den Abschnitt 16 schließt sich ein Drosselzapfen 18 an, der mit geringem Spiel durch eine Düsenbohrung 20 greift, welche vom Ventilsitz 12 ausgehend zur brennraumseitigen Stirnfläche 22 des Düsenkörpers 10 führt. An den Drosselzapfen 18 ist ein im Durchmesser kleinerer Kegelzapfen 19 angeformt, der bei üblicher Vewendung der Einspritzdüse zur Spritzstrahlformung dient.The injection nozzle has a nozzle body 10 in which a valve seat 12 is formed and a valve needle lh is slidably mounted. The valve needle Ik has a conical section 16 which forms a valve surface that cooperates with the valve seat 12. A throttle pin 18 adjoins the section 16 and engages with little play through a nozzle bore 20 which, starting from the valve seat 12, leads to the end face 22 of the nozzle body 10 on the combustion chamber side. On the throttle pin 18 a smaller diameter taper pin 19 is formed, which is used when the injection nozzle is conventionally used to shape the spray jet.
- 4 - - 4 - R . -W 3 jR. -W 3 j
Der Düsenkörper 10 ist zusammen mit einer Zwischenscheibe 2k durch eine Überwurfmutter 26 an einem Düsenhalter 28 festgespannt. Dieser ist mit einem Anschlußstutzen 30 für eine Kraftstoff-Zuführungsleitung versehen, der über Kanäle 32, 3k, 36, 38 und ko mit einem Druckraum k2 im Düsenkörper 10 verbunden ist. Der Druckraum k2 ist über den Ventilsitz 12 mit der Düsenbohrung 20 verbunden und im Bereich des Druckraumes k-2 ist die Ventilnadel 1 k mit einer Druckschulter kk versehen.The nozzle body 10 is clamped together with an intermediate disk 2k by a union nut 26 on a nozzle holder 28. This is provided with a connecting piece 30 for a fuel supply line, which is connected to a pressure chamber k2 in the nozzle body 10 via channels 32, 3k, 36, 38 and ko. The pressure chamber K2 is connected via the valve seat 12 with the nozzle bore 20 and in the area of the pressure chamber the valve needle k2 is 1 k kk provided with a pressure shoulder.
Die Ventilnadel 1^ hat stromauf einen Zapfen k6, der in eine gestufte Mittenbohrung der Zwischenscheibe 2k hineinragt und ein Druckstück k8 trägt, über welches eine in einer Kammer 50 des Düsenhalters 28 angeordnete Schließfeder 52 auf die Ventilnadel *\k im Schließsinn einwirkt. Die Kraft der Schließfeder 52 ist dem Druck des Kraftstoffs entgegengerichtet, welcher dieser im Ringraum k2 auf die Druckschulter kk der Ventilnadel ~\k ausübt.The valve needle 1 ^ has a pin k6 upstream, which protrudes into a stepped central bore of the intermediate disk 2k and carries a pressure piece k8 , via which a closing spring 52 arranged in a chamber 50 of the nozzle holder 28 acts on the valve needle * \ k in the closing direction. The force of the closing spring 52 is opposed to the pressure of the fuel, which the fuel exerts in the annular space k2 on the pressure shoulder kk of the valve needle ~ \ k.
Der bisher beschriebene Aufbau entspricht dem einer herkömmlichen Drosselzapfendüse. Beim Öffnungshub der Ventilnadel il· spritzt zunächst ein mengenmäßig begrenzter Vor — strahl durch den Drosselspalt zwischen Drosselzapfen 18 und Düsenbohrung 20 aus. Wenn der Drosselzapfen 18 aus der Düsenbohrung 20 ausgetreten ist, wird durch den dann wesentlich größeren Ringspalt zwischen Düsenbohrung 20 und Kegelzapfen 19 der Hauptstrahl des Kraftstoffs ausgespritzt. Ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen können die Verbrennungsgase nach dem Schließen des Ventils 12, 1k an den Drosselspalt treten und diesen allmählich zusetzen. Im Teillastbetrieb kann es außerdem vorkommen, daß in der Haupteinspritzphase sich der. Kraft stoffstrahl von der Wand der Düsenbohrung 20 und des Kegelzapfens 19 ablöst.The structure described so far corresponds to that of a conventional throttle pin nozzle. During the opening stroke of the valve needle il · a quantity-limited pre-jet initially ejects through the throttle gap between the throttle pin 18 and the nozzle bore 20. When the throttle pin 18 has emerged from the nozzle bore 20, the main jet of fuel is sprayed out through the then much larger annular gap between the nozzle bore 20 and the conical pin 19. Without additional protective measures, the combustion gases can come to the throttle gap after the valve 12, 1 k is closed and gradually clog it. In partial load operation it can also happen that the. Fuel jet from the wall of the nozzle bore 20 and the tapered pin 19 is detached.
1 7 Q ι· V*1 7 Q ι · V *
r -r - R. u ' - a iR. u '- ai
Das begünstigt das Eindringen von Ruß in die Düsenbohrung 20 und dadurch das vorzeitige Zusetzen des Drosselspalts, was seinerseits den Einspritzverlauf verändert und den Motorbetrieb verschlechtert.This favors the penetration of soot into the nozzle bore 20 and thus the premature clogging of the throttle gap, which in turn changes the course of injection and worsens engine operation.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse am Düsenkörper 10 ein Vorsatzteil 58 befestigt, das einen zentralen Kanal 60 hat, durch die der ausgespritzte Kraft stoffstrahl hindurchtritt. Der Kanal 60 hat einen zylindrischen Abschnitt 62, an den sich ein Konfusor 6k anschließt. Dieser endet in einer schmalen zylindrischen Ringkante 66, welche eine Austrittsöffnung 68 umschließt. In den Abschnitt 62 münden tangential vier Querbohrungen 70 ein, deren Funktion im nachfolgenden beschrieben wird.In order to avoid these disadvantages, an attachment part 58 is attached to the nozzle body 10 in the injection nozzle according to the invention, which has a central channel 60 through which the injected fuel jet passes. The channel 60 has a cylindrical section 62, which is adjoined by a cone 6k. This ends in a narrow cylindrical ring edge 66 which encloses an outlet opening 68. Four transverse bores 70 open tangentially into section 62, the function of which is described below.
3eim Einspritzen des Kraftstoffs saugt der in den Kanal 60 eintretende Spritzstrahl infolge Injektorwirkung durch die Querbohrungen 70 Luft- bzw. Verbrennungsgase ein, die mit dem Spritzstrahl durch die Austrittsöffnung 68 wieder ausgestoßen werden. Der Spritzstrahl erhält so ein größeres Volumen und füllt bei entsprechender Abstimmung der Querschnitte des Kanals 60 und der Querbohrungen 70 mit den übrigen, die Sinspritzmenge und den Einspritzverlauf bestimmende Parameter bei jedem Betriebspunkt der Maschine und mindestens annähernd über den gesamten Öffnungshub der Ventilnadel 1k den Querschnitt der Austrittsöffnung 68 voll aus. Bei Fehlen der Querbohrungen 70 würde sich der Spritzstrahl bei kleinen Einspritzmengen an einer Seite des Kanals 60 anlegen, wodurch dessen Schutzfunktion beeinträchtigt sein könnte. Der aus dem Kanal 60 austretende Spritzstrahl benetzt praktisch nur die sehr schmale Ringkante 66 der Wandung des Kanals, wodurch eine erhöhte Kohlenwasserstoff-When the fuel is injected, the spray jet entering the channel 60 sucks in air or combustion gases through the transverse bores 70 as a result of the injector effect, and these gases are ejected again with the spray jet through the outlet opening 68. The spray jet is given a larger volume and, if the cross-sections of the channel 60 and the cross-bores 70 are appropriately coordinated with the other parameters determining the injection quantity and the course of the injection, it fills the cross-section at every operating point of the machine and at least approximately over the entire opening stroke of the valve needle 1 k the outlet opening 68 fully. In the absence of the transverse bores 70, the spray jet would be applied to one side of the channel 60 in the case of small injection quantities, which could impair its protective function. The spray jet emerging from the channel 60 practically only wets the very narrow annular edge 66 of the wall of the channel, whereby an increased hydrocarbon
-'Λ" R. -^ OJ-'Λ "R. - ^ OJ
Schademission vermieden ist. Der erfindungsgemäße Vorschlag kann sinnvoll dadurch ergänzt werden, daß die Länge der Düsenbohrung 20 so kurz wie möglich gehalten wird.Bad mission is avoided. The proposal according to the invention can be usefully supplemented by keeping the length of the nozzle bore 20 as short as possible.
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