DE4203343C1 - IC engine fuel injection nozzle - has combustion chamber facing openings or spray holes coverable by peripheral closure wall parts - Google Patents
IC engine fuel injection nozzle - has combustion chamber facing openings or spray holes coverable by peripheral closure wall partsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for a Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
Bei einer derartigen, beispielsweise aus der DE 33 11 138 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzdüse dienen eine Anzahl Spritzlöcher in einem Düsenkörper zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Der Kraftstoffzufluß zu den Spritzlöchern wird durch eine Düsennadel gesteuert, die im Düsenkörper axialverschiebbar geführt ist. Bei hoher Last werden alle Spritzlöcher mit Kraftstoff versorgt. Im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine sinkt bei einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen, mit einem Hubkolben ausgebildeten Einspritzpumpe mit der Drehzahl der vor den Spritzlöchern herrschende Kraftstoffdruck. Denn mit sinkender Drehzahl verringert sich die pro Zeiteinheit von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge. Um auch im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine eine volle Ausbildung der Kraftstoffstrahlen zu erreichen, wird ein Teil der Spritzlöcher durch ein Sperrglied abgedeckt. Bei einer kleiner werdenden Anzahl von aktiven Spritzlöchern erhöht sich auch bei kleinen Kraftstoffmengen der Kraftstoffdruck vor den Spritzlöchern wieder mit den entsprechenden Vorteilen für die Strahlbildung und den Motorbetrieb.In such a case, for example from DE 33 11 138 A1 Known fuel injection nozzles serve a number Spray holes in a nozzle body for the injection of Fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine. The Fuel flow to the spray holes is through a nozzle needle controlled, which is guided axially displaceably in the nozzle body. At all spray holes are supplied with fuel under high load. in the Partial load operation of the internal combustion engine drops at one of the Internal combustion engine driven, with a reciprocating piston trained injection pump at the speed of the front of the Spray holes prevailing fuel pressure. Because with sinking Speed decreases per unit of time from Injection pump delivered fuel quantity. To also in Partial load operation of the internal combustion engine a full training of the Reaching fuel jets becomes part of the spray holes covered by a locking member. With a shrinking The number of active spray holes increases even with small ones Fuel quantities are the fuel pressure in front of the spray holes again with the corresponding advantages for beam formation and engine operation.
In einer aus der genannten Druckschrift bekannte Ausführungsform ist das Sperrglied als axialverschiebbarer Schieber ausgebildet und die Spritzlöcher sind auf zwei axialversetzten Ebenen im Düsenkörper angeordnet. In einer der Teillast entsprechenden Sperrstellung sind die in der unteren Ebene angeordneten Spritzlöcher geschlossen, weil der innerhalb des Düsenkörpers geführte Schieber mit seinen umfänglichen Wandteilen vor den Spritzlöchern liegt. Bei hoher Last befindet sich der Schieber in einer zurückgezogenen Stellung, in der keines der Spritzlöcher abgedeckt ist.In an embodiment known from the cited document the locking member is designed as an axially displaceable slide and the spray holes are on two axially offset planes in the Nozzle body arranged. In one of the partial loads Locked positions are those located on the lower level Spray holes closed because of the inside of the nozzle body guided slide with its extensive wall parts in front of the Spray holes. The slide is at high load in a retracted position in which none of the Spray holes are covered.
In einer anderen aus der genannten Druckschrift bekannten Ausführungsform ist das Sperrglied als Drehschieber ausgebildet. Das Sperrglied ist dabei mit Längsnuten und zwischen den Längsnuten befindlichen Stegen ausgebildet, die es erlauben, in einer Drehstellung einen Teil der auf einem Umfang in einer Ebene liegenden Spritzlöcher zu verschließen. Dazu liegen die Stege des im Inneren des Düsenkörpers geführten Drehschiebers vor den inneren Öffnungen der entsprechenden Spritzlöcher, die dadurch abgedeckt sind. Zu den übrigen Spritzlöchern gelangt über die Längsnuten des Sperrglieds Kraftstoff. In der anderen Drehstellung liegen die Stege zwischen den Öffnungen der Spritzlöcher, so daß - bei hoher Last - über alle Spritzlöcher der Einspritzkraftstoff austreten kann. Beiden Ausführungsformen von Einspritzdüsen haftet der gemeinsame Nachteil an, daß sich bei längerem Teillastbetrieb die nicht aktiven Spritzlöcher zusetzen können. Kraftstoff, der sich in den nicht aktiven, jedoch zum Brennraum hin offenen Spritzlöchern befindet oder absetzt und unter Wärmeeinwirkung verkokt, und andere Verbrennungsrückstände führen zu Verstopfungen. Der Kraftstoffeinspritzdruck reicht nicht aus, die Spritzlöcher freizuspülen, wenn das Sperrglied die Spritzlöcher bei hoher Last wieder freigibt. Dies führt natürlich dazu, daß die verfügbare Leistung der Brennkraftmaschine eingeschränkt ist, was auf keinen Fall hingenommen werden kann.In another known from the cited document Embodiment, the locking member is designed as a rotary valve. The locking member is with longitudinal grooves and between the Longitudinal grooves are formed webs that allow in a rotary position a part of the circumference in one Close the spray holes. For that lie the Web of the rotary valve guided inside the nozzle body in front of the inner openings of the corresponding spray holes, the are covered by it. Got to the other spray holes fuel over the longitudinal grooves of the locking member. In the other The webs lie between the openings of the rotary position Spray holes so that - under high load - over all spray holes the injection fuel can leak. Both embodiments the common disadvantage of injection nozzles is that in the case of prolonged partial load operation, the inactive spray holes can clog. Fuel that is in the inactive, however, there are spray holes open towards the combustion chamber or settles and cokes under the influence of heat, and others Combustion residues lead to constipation. The Fuel injection pressure is insufficient, the spray holes flush out when the locking member hits the spray holes at high Releases the load. This naturally leads to the fact that available power of the internal combustion engine is restricted, which cannot be accepted under any circumstances.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, derartige Verstopfungen der nicht aktiven Spritzlöcher zu verhindern.The invention is therefore based on the object of such To prevent clogging of the inactive spray holes.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse entsprechend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Durch das Abdecken der brennraumseitigen Öffnungen der Spritzlöcher durch Wandteile eines den Düsenkörper auf der Außenseite umfassenden, als Sperrglied dienenden Außenteils können Verbrennungsrückstände aus dem Verbrennungsraum nicht in die außer Betrieb befindlichen Spritzlöcher gelangen und kann Kraftstoff, der sich in den von außen abgedeckten Spritzlöchern befindet, nicht verkoken, weil das die Spritzlöcher abdeckende Außenteil wie ein Wärmeschild wirkt, der starke Wärmeeinwirkungen fernhält.This task is done with a generic Fuel injector according to the in the license plate of the Features specified claim 1 solved. By the Cover the openings of the spray holes on the combustion chamber Wall parts of a nozzle body on the outside, can serve as a locking member outer part Combustion residues from the combustion chamber do not enter the out of service spray holes and can Fuel that is in the spray holes covered from the outside do not coke, because that which covers the spray holes The outer part looks like a heat shield, the strong one Keeps away heat effects.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen. So ist in einer bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 2 der Düsenkörper mit den Spritzlöchern drehbar in dem feststehenden Außenteil gelagert. Das Außenteil ist derart abwechselnd mit Aussparungen und Wandteilen versehen, daß in einer von zwei möglichen Drehstellungen des Düsenkörpers ein Teil der Spritzlöcher abgedeckt ist und in der anderen Drehstellung alle Spritzlöcher offen sind. Gemäß Anspruch 3 liegen die Spritzlöcher in vorteilhafter Weise im Bereich einer kegelförmigen Stirnfläche des Düsenkörpers. Diese Stirnfläche ist axial gegen eine entsprechend kegelförmige Innenfläche des Außenteils abgestützt. Da der Düsenkörper axial belastet ist und somit mit Druck am Außenteil anliegt, ist eine gute Abdichtung der abgedeckten Spritzlöcher möglich. Aus der DE 36 23 364 A1 ist bei einer Kraftstoffeinspritzdüse eine konstruktiv vergleichbare Anlage bekannt, bei der jedoch ein innerhalb des Düsenkörpers angeordneter Drehschieber als Sperrglied mit seiner kegelförmigen Dichtfläche an einer entsprechend kegelförmigen Dichtfläche innerhalb des Düsenkörpers anliegt, wobei drehschieberseitig Druckkanäle mit in der Dichtfläche liegenden Steuerausnehmungen für die auf der Gegenseite in der Dichtfläche des Düsenkörpers mündenden Spritzlöcher angeordnet sind. Somit treten auch bei dieser Einspritzdüse aufgrund der Abdeckung der Spritzlöcher auf der Kraftstoffzuströmseite die weiter oben bereits im Zusammenhang mit der DE 33 11 138 A1 angeführten Nachteile ein. Nach Anspruch 4 ist die Düsennadel in zweckmäßiger Weise drehantreibbar und drehfest mit dem Düsenkörper verbunden, wobei die Koppelung zur Mitnahme des Düsenkörpers durch die Düsennadel gemäß Anspruch 5 in einfacher Weise mit Hilfe eines Längsstifts erfolgen kann, der in Längsnuten beider Teile eingreift, und die Festlegung der Enddrehstellungen des Düsenkörpers gemäß Anspruch 6 durch eine begrenzte Umfangsnut im Düsenhalter erfolgt, in die das dem Düsenkörper abgewandte, über diesen vorstehende Ende des Längsstiftes eingreift.Further embodiments of the invention can be Take sub-claims. So is in a preferred Configuration according to claim 2 of the nozzle body with the Spray holes rotatably mounted in the fixed outer part. The outer part is alternating with recesses and Provide wall parts that in one of two possible Rotary positions of the nozzle body part of the spray holes is covered and in the other rotary position all spray holes are open. According to claim 3, the spray holes are in advantageously in the area of a conical end face of the nozzle body. This end face is axially against one supported according to the conical inner surface of the outer part. Since the nozzle body is axially loaded and therefore with pressure on If the outer part is in contact, the covered part is well sealed Spray holes possible. From DE 36 23 364 A1 is one Fuel injection nozzle a structurally comparable system known, however, one within the nozzle body arranged rotary valve as a locking member with his conical sealing surface on a corresponding conical Sealing surface rests within the nozzle body, wherein Pressure channels with rotary valve on the sealing surface Control recesses for those on the opposite side in the sealing surface of the nozzle body opening spray holes are arranged. Consequently occur with this injector due to the cover of the Spray holes on the fuel inflow side above already mentioned in connection with DE 33 11 138 A1 Disadvantages. According to claim 4, the nozzle needle is in expediently rotatably and rotatably with the Nozzle body connected, the coupling for taking the Nozzle body through the nozzle needle according to claim 5 in simple Way can be done with the help of a longitudinal pin, which in Longitudinal grooves of both parts engages, and the definition of Final rotational positions of the nozzle body according to claim 6 by limited circumferential groove takes place in the nozzle holder, in which the Nozzle body facing away from this protruding end of the Longitudinal pin engages.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing shown and will be described in more detail below; show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kraftstoffeinspritzdüse in Richtung der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittlinie I-I gesehen; FIG. 1 seen a longitudinal section through a fuel injection nozzle in the direction of the section line II shown in FIG. 2;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Kraftstoffeinspritzdüse im Bereich der Spritzlöcher in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie II-II gesehen; Fig. 2 is seen a cross-sectional view of the fuel injector in the area of the injection holes in the direction depicted in FIG 1 line II-II.
Fig. 3 eine fragmentarische Querschnittsansicht der Einspritzdüse in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie III-III gesehen; Fig. 3 is seen a fragmentary cross-sectional view of the injection nozzle in the direction indicated in FIG 1 line III-III.
Fig. 4 eine fragmentarische Querschnittsansicht der Einspritzdüse in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie IV-IV gesehen. Fig. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the injection nozzle in the direction of the section line IV-IV shown in Fig. 1 seen.
Die in den Fig. 1 bis 4 im Längsschnitt und mehreren Querschnittsansichten dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse 1 umfaßt einen Düsenkörper 3 mit mehreren auf einem Umfang angeordneten Spritzlöchern 4. Der Düsenkörper 3 liegt innerhalb eines als Sperrglied dienenden Außenteils 5, das im Bereich der Spritzlöcher 4 Aussparungen 12 und Wandteile 13 umfaßt (siehe Fig. 2). Düsenkörper 3 und Außenteil 5 sind durch eine Spannhülse 6 am Düsenhalter 7 befestigt. Im Düsenkörper 3 und im Düsenhalter 7 ist die Düsennadel 2 geführt, durch die der Kraftstofffluß zu den Spritzlöchern 4 durch axiale Verschiebung steuerbar ist. Der Düsenhalter 7 weist einen Kanal 8 auf, über den in einen Raum 9 von einer nicht dargestellten Einspritzpumpe geförderter Kraftstoff zutritt. Die Einspritzpumpe ist beispielsweise als Hubkolbenpumpe ausgebildet und wird über eine Nockenwelle von der Brennkraftmaschine angetrieben. Dadurch ist die pro Zeiteinheit geförderte Kraftstoffmenge drehzahlabhängig. Vom Raum 9 gelangt der Kraftstoff zu einem Ringspalt 10 zwischen Düsennadel 2 und Düsenkörper 3. Bei ausreichend hohem Kraftstoffdruck hebt die Düsennadel 2 gegen eine nicht dargestellte Rückstellfeder von ihrem Sitz im Düsenkörper 3 ab, und es gelangt Kraftstoff zu den Spritzlöchern 4, aus denen Kraftstoffstrahlen in den nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine austreten.The fuel injection nozzle 1 shown in FIGS. 1 to 4 in longitudinal section and several cross-sectional views comprises a nozzle body 3 with a plurality of spray holes 4 arranged on a circumference. The nozzle body 3 lies within an outer part 5 serving as a locking member, which comprises recesses 12 and wall parts 13 in the area of the spray holes 4 (see FIG. 2). Nozzle body 3 and outer part 5 are fastened to the nozzle holder 7 by a clamping sleeve 6 . In the nozzle body 3 and in the nozzle holder 7 , the nozzle needle 2 is guided, through which the fuel flow to the spray holes 4 can be controlled by axial displacement. The nozzle holder 7 has a channel 8 , via which fuel supplied by an injection pump, not shown, enters a space 9 . The injection pump is designed, for example, as a reciprocating piston pump and is driven by the internal combustion engine via a camshaft. As a result, the amount of fuel delivered per unit of time is speed-dependent. The fuel passes from the space 9 to an annular gap 10 between the nozzle needle 2 and the nozzle body 3 . When the fuel pressure is sufficiently high, the nozzle needle 2 lifts off its seat in the nozzle body 3 against a return spring (not shown ) , and fuel reaches the spray holes 4 , from which fuel jets emerge into the combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.
Im weiteren ist die Düsennadel 2 drehantreibbar ausgebildet, beispielsweise mittels eines Drehkolbens, auf den abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine ölhydraulisch oder durch Kraftstoffbeaufschlagung eingewirkt werden kann. Düsennadel 2 und Düsenkörper 3 sind durch einen Längsstift 11 drehfest miteinander gekoppelt, der in Längsnuten beider Teile geführt ist. Im Düsenhalter 7 ist eine umfängliche Ausnehmung 7′ ausgebildet, in die der Längsstift ebenfalls eingreift (Fig. 3). Die Ausnehmung ist begrenzt. Die Begrenzungen bilden Anschläge für die beiden möglichen Drehstellungen des Düsenkörpers 3.Furthermore, the nozzle needle 2 is designed to be rotatably drivable, for example by means of a rotary piston, on which, depending on the operating state of the internal combustion engine, it can be operated in an oil-hydraulic manner or by applying fuel. Nozzle needle 2 and nozzle body 3 are rotatably coupled to one another by a longitudinal pin 11 which is guided in the longitudinal grooves of both parts. In the nozzle holder 7 , a circumferential recess 7 'is formed, in which the longitudinal pin also engages ( Fig. 3). The recess is limited. The limits form stops for the two possible rotational positions of the nozzle body 3 .
Der Druck des von der Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffes ist drehzahlabhängig. Bei hohen Drehzahlen und hoher Last ergeben sich wegen der höheren Fördermenge pro Zeiteinheit höhere Kraftstoffdrücke als bei niederen Drehzahlen und Teillast der Brennkraftmaschine. Um eine gute Verbrennung mit günstigen Abgaswerten, geringem Rußanteil und niedrigem Verbrennungsgeräusch zu erreichen, ist es nötig, in allen Lastbereichen eine zufriedenstellende Ausbildung der Kraftstoffstrahlen mit optimaler Zerstäubung zu erzielen. Wegen des bei Teillast niedrigeren Kraftstoffdrucks ist es aus diesem Grund nötig, einen Teil der Spritzlöcher 4 zu verschließen. In der in Fig. 2 gezeigten Drehstellung des Düsenkörpers 3 ist ein Teil der Spritzlöcher 4 durch Wandteile 13 des als Sperrglied dienenden Außenteils 5 abgedeckt. Weitere Spritzlöcher 4, die auf dem selben Umfang liegen, bleiben offen, weil sie Aussparungen 12 im Außenteil 5 gegenüberliegen. Dabei ist es von großem Vorteil, daß die Wandteile 13 die nicht aktiven Spritzlöcher 4 brennraumseitig abdecken, damit keine Gefahr besteht, daß sich in den Spritzlöchern Verbrennungsrückstände anlagern oder in den Spritzlöchern befindlicher Kraftstoff durch Wärmeeinwirkung verkokt. Es wird somit sichergestellt, daß in der anderen Drehstellung des Düsenkörpers 3, in der alle Spritzlöcher 4 Aussparungen 12 gegenüberliegen, eine einwandfreie Kraftstoffstrahlausbildung aller Spritzlöcher vorliegt, weil Verstopfungen nicht entstehen konnten. Die umfängliche Ausbildung der Aussparungen 12 und Wandteile 13 sind entsprechend der vorgesehenen Anzahl von Spritzlöchern abzustimmen.The pressure of the fuel delivered by the injection pump depends on the speed. At high speeds and high loads, higher fuel pressures per unit of time result in higher fuel pressures than at low speeds and part load of the internal combustion engine. In order to achieve good combustion with favorable exhaust gas values, low soot content and low combustion noise, it is necessary to achieve a satisfactory formation of the fuel jets with optimal atomization in all load ranges. Because of the lower fuel pressure at partial load, it is therefore necessary to close part of the spray holes 4 . In the rotational position of the nozzle body 3 shown in FIG. 2, part of the spray holes 4 is covered by wall parts 13 of the outer part 5 serving as a locking member. Further spray holes 4 , which are on the same circumference, remain open because they face recesses 12 in the outer part 5 . It is of great advantage that the wall parts 13 cover the non-active spray holes 4 on the combustion chamber side, so that there is no risk of combustion residues accumulating in the spray holes or fuel being coked in the spray holes by the action of heat. It is thus ensured that in the other rotational position of the nozzle body 3 , in which all the spray holes 4 are opposite recesses 12 , there is a perfect fuel jet formation of all the spray holes because blockages could not occur. The extensive design of the recesses 12 and wall parts 13 are to be coordinated in accordance with the number of spray holes provided.
Der Düsenkörper 3 ist mit einer kegelförmigen Stirnfläche ausgebildete, über die sich der Düsenkörper 3 an einer entsprechend kegelförmigen Innenfläche des Außenteils 5 abstützt. Da der Düsenkörper 3 durch eine nicht dargestellte Rückstellfeder und durch den an Absatzflächen angreifenden Einspritzkraftstoffdruck in Kraftstoffströmungsrichtung axial belastet ist, ergibt sich durch diese Anpressung eine gute Abdichtung der nicht aktiven Spritzlöcher 4.The nozzle body 3 is formed with a conical end face, by means of which the nozzle body 3 is supported on a correspondingly conical inner surface of the outer part 5 . Since the nozzle body 3 is axially loaded in the fuel flow direction by a return spring (not shown) and by the injection fuel pressure acting on the shoulder surfaces, this pressure results in a good seal of the inactive spray holes 4 .
Es ist auch möglich, jedoch nicht in Zeichnungen dargestellt, das Außenteil 5 drehbar vorzusehen und den Düsenkörper 3 feststehend auszubilden.It is also possible, but not shown in the drawings, to provide the outer part 5 in a rotatable manner and to design the nozzle body 3 to be stationary.
Außerdem ist es auch denkbar, wie jedoch ebenfalls nicht in Zeichnungen dargestellt, das Außenteil 5 längsverschiebbar auszubilden und auf verschiedenen Umfangsebenen Spritzlöcher im Düsenkörper anzuordnen. Durch axiales Verschieben des Außenteils können dann auf einer zylindrischen Mantelfläche des Düsenkörpers austretende Spritzlöcher in der einen Ebene abgedeckt werden. Durch Zurückziehen des Außenteils wird die Abdeckung aufgehoben.In addition, it is also conceivable, but also not shown in the drawings, to design the outer part 5 to be longitudinally displaceable and to arrange spray holes in the nozzle body on different circumferential levels. By axially displacing the outer part, spray holes emerging on a cylindrical outer surface of the nozzle body can then be covered in one plane. The cover is lifted by pulling back the outer part.
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