DE8115088U1 - FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINESInfo
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Description
5 . , Ι/5. , Ι /
18.3.1981 Ki/Le3/18/1981 Ki / Le
ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1
Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen ν Stand der Technik Fuel injection nozzle for internal combustion engines ν state of the art
Die Erfindung geht aus von einer Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Einspritzdüsen wird durch die axiale Kürzung des engsten Drosselspalfbereichs auf eine Teillänge der Spritzöffnung und durch die Erweiterung des Drosselquerschnitts im übrigen Längenbereich der Spritzöffnung der Druckabfall in der Kraftstoffströmung entlang des Drossel-■ spaltes herabgesetzt, sodaß der Kraftstoff mit höherem Druck ausspritzen kann und dadurch die Verkokungsneigung an der brennraumseitigen Mündung des Drosselspaltes verringert wird.The invention is based on an injection nozzle according to the preamble of the main claim. In the case of such injection nozzles, the axial shortening of the narrowest throttle gap area to one Partial length of the injection opening and by expanding the Throttle cross-section in the remaining length range of the spray opening the pressure drop in the flow of fuel along the throttle ■ gap is reduced so that the fuel is at higher pressure can spray out and thereby the tendency to coke on the combustion chamber side Mouth of the throttle gap is reduced.
ί Bei bekannten Einspritzdüsen der eingangs genannten Gattung (DE-PS 89I+ T89) ist die Spritzöffnung konisch ausgebildet, wobei sich der engste Querschnitt an der brennraumseitigen Mündung der Spritzöffnung befindet. Der Drosselzapfen verjüngt sich ebenfalls zum Brennraum der Maschine hin, wobei sein Kegelwinkel kleiner als jener der Spritzöffnung ist. Bei geschlossener Einspritzdüse ragt der Drosselzapfen um eine etwa dem Nadelhub entsprechende Länge aus der Spritzöffnung heraus, sodaß in jeder Stellung der Ventilnadel der jeweils engste Drosselquerschnitt stets an der brennraumseitigen Mündung der Spritzöffnung verbleibt. Bei dieser bekannten Einspritzdüse wird zwar ebenfalls der Druckabfall in der Kraftstoffströmung entlang des Drosselspaltes dadurch reduziert, ί In known injection nozzles of the type mentioned (DE-PS 89I + T89), the injection opening is conical, the narrowest cross section being at the mouth of the injection opening on the combustion chamber side. The throttle pin also tapers towards the combustion chamber of the engine, its cone angle being smaller than that of the injection opening. When the injection nozzle is closed, the throttle pin protrudes from the injection opening by a length approximately corresponding to the needle stroke, so that in every position of the valve needle the narrowest throttle cross-section always remains at the combustion chamber-side opening of the injection opening. In this known injection nozzle, the pressure drop in the fuel flow along the throttle gap is also reduced as a result,
daß der engste Querschnittsbereich des Drosselspaltes axial sehr kurz gehalten ist und der Drosselspalt sich stromauf zum Ventilsitz hin erweitert. Nachteilig ist jedoch, daß nicht nur der Drosselzapfen, sondern auch die Spritzöffnung konisch ausgeführt ist und einen erhöhten Fertigungsaufwand bedingt. Außerdem ist die bekannte Ausführung auf solche Einspritzdüsen beschränkt, bei welchen sowohl die Voreinspritz- als auch die Haupteinspritzmenge des Kraftstoffs und die Spritzstrahlform ausschließlich durch den Spalt zwischen Drosselzapfen und Spritzöffnungswand und durch die Ausbildung der Teile im jeweils engsten Drosselspaltbereieh bestimmt werden.that the narrowest cross-sectional area of the throttle gap is axial is kept very short and the throttle gap widens upstream to the valve seat. However, it is disadvantageous that not only the throttle pin, but also the conical injection opening is carried out and requires an increased production effort. In addition, the known design is based on such injectors limited, in which both the pilot injection and the main injection quantity of fuel and the spray jet shape exclusively through the gap between the throttle pin and the spray opening wall and through the formation of the Parts are determined in the narrowest throttle gap area.
Zur Verringerung des Druckabfalles in der Kraftstoffströmung entlang des Drosselspaltes in der Spritzöffnung ist bei Einspritzdüs'en der gattungsmäßigen Art auch schon vorgeschlagen worden, die Spritzöffnung zylindrisch auszuführen und den Drosselzapfen mit einem im Durchmesser kleineren Übergangsabschnitt· zu versehen, der den Dichttegel der Ventilnadel mit einem im Durchmesser größeren zylindrischen Bund am Stirnende des Drosselzapfens verbindet, welcher in Schließstellung der Ventilnadel die brennraumseitige Mündung der Spritzöffnung bis auf den engsten Querschnitt des Drosselspaltes verschließt.. Bei dieser Ausführung ist zwar im Bereich des geschwächten Übergangabschnittes des Drosselzapfens der Drosselspalt erweitert, jedoch treten an dem verhältnismäßig scharfen Übergang dieses Bereichs in den durch den größeren Durchmesser des Bundes bestimmten engsten Drossel· spaltauerschnitt verhältnismäßig große Strömungsverluste durch Umlenkungen und Wirbelbildung auf. ?iese Strömungsverluste gleichen die durch die Erweiterung des Drosselspaltes im Bereich des geschwächten Übergangsabschnittes des Drosselzapfens erzielte Druckverlustminderung zum Teil wieder aus.In order to reduce the pressure drop in the fuel flow along the throttle gap in the injection opening, it has also been proposed in the case of injection nozzles of the generic type to make the injection opening cylindrical and to provide the throttle pin with a transition section smaller in diameter, which the sealing cone of the valve needle with a connects the larger-diameter cylindrical collar at the front end of the throttle pin, wherein the combustion chamber side opening of the spray opening to the narrowest cross section of the throttle gap closes in the closed position of the valve needle .. in this embodiment, although the throttle pin of the throttle gap is widened in the area of the weakened transition section, but occurred at the relatively sharp transition of this area into the narrowest throttle gap outer section, determined by the larger diameter of the collar, results in relatively large flow losses due to deflections and the formation of eddies. ? hese same flow losses caused by the expansion of the throttle gap in the area of the weakened transition section of the throttle pin generated pressure loss reduction partly again.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil., daß der durch den Drosselspalt hindurchtretende Kraftstoff mit geringstmöglichen Reibungsverlusten an den engsten Drosselspaltbereieh heran- und in diesen hineingeführt wird, sodaß die durchThe arrangement according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that the fuel passing through the throttle gap is as low as possible Friction losses to the narrowest Drosselspaltbereieh and is guided into this so that the through
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die teilweise Quer schnitt sepweiftariinig· Mgs .Sr.o spei spalt es erzielte Druckverlustminderung als Vorteil bezügl'ich des Verkokungsverhaltens der Einspritzdüse weitgehend erhalten bleibt. Durch die zylindrische Ausbildung der Spritzöffnung ist außerdem die Fertigung vereinfacht und ferner kann der Drosselzapfen am Ende eines ersten Teilhubes, während dem eine annähernd gleiche bzw-, sich nur wenig ändernde Kleinmenge des Kraftstoffs eingespritzt wird, voll aus der Spritzöffnung austreten und zum Einspritzen der Hauptmenge des Kraftstoffes-den Spritzöffnungsquerschnitt vollständig freigeben.the partial cross section sepweiftariinig · Mgs .Sr.o spei fissure it scored Pressure loss reduction as an advantage with regard to the coking behavior of the injection nozzle is largely retained. By the cylindrical design of the injection opening also simplifies production, and the throttle pin can also be used at the end of a first partial stroke, during which one is approximately the same or, only slightly changing small amount of fuel is injected will, fully emerge from the injection opening and to inject the main amount of fuel - the cross-section of the injection opening fully share.
In machen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Spritzstrahl bereits zu Beginn der- Voreinspritzung bis zu einem gewissen Grade zu bündeln bzw. zu formen. Für diesen Zweck wird eine Ausbildung der Einspritzdüse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 vorgeschlagen.In some cases it can be useful to have the spray jet already to bundle or shape to a certain extent at the beginning of the pilot injection. For this purpose there is training the injection nozzle according to the features of claim 2 proposed.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt einen stark vergrößerten Teil-Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel. In Figur 2 ist das zweite Ausführungsbeispiel vergrößert und im Schnitt dargestellt. Figur 3 zeigt den Verlauf des Öffnungsq.uerschnittes der Einspritzdüse nach Figur 2 über dem Hub .der Ventilnadel.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail in the following description explained. FIG. 1 shows a greatly enlarged partial longitudinal section through the first exemplary embodiment. In Figure 2 is the second embodiment enlarged and shown in section. Figure 3 shows the course of the opening cross section the injection nozzle according to Figure 2 over the stroke of the valve needle.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Die Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenkörper 10, der einen Druckraum 12 umschließt, in den der Kraftstoff unter Druck einführbar ist. Der Druckraum 12 ist nach unten durch einen kegeligen Ventilsitz 1k begrenzt, an den sich eine als zylindrische Bohrung ausgeführte Spritzöffnung 16 anschließt, welche in der brennraumseitigen Stirnwand 18 des Düsenkörpers 10 ausmündet.The injection nozzle according to FIG. 1 has a nozzle body 10 which encloses a pressure chamber 12 into which the fuel can be introduced under pressure. The pressure chamber 12 is delimited at the bottom by a conical valve seat 1 k , which is adjoined by an injection opening 16 designed as a cylindrical bore, which opens into the end wall 18 of the nozzle body 10 on the combustion chamber side.
Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 20 verschiebbar geführt, die mit einem Dichtkegel 22 versehen ist und unter dem Einfluß einer nicht dargestellten Schließfeder steht, welche bei Druckentlastung im Druckraum 12 den Dichtkegel 22 an dem Ventilsitz "\k drückt. Die Ventilnadel 20 hat im Bereich des Druckraumes 12 eine an sich bekannte und daher ebenfalls· nicht dargestellte Druckschulter, an welcher der Kraftstoffdruck in Öffnungsrichtung der Ventilnadel 20 angreift.In the nozzle body 10, a valve needle is displaceably guided 20, which is provided with a sealing cone 22 and is under the influence of a closing spring, not shown, which upon pressure relief in the pressure chamber 12 the sealing cone 22 against the valve seat "\ k suppressed. The valve needle 20 is in the range of the pressure chamber 12 has a pressure shoulder known per se and therefore also not shown, on which the fuel pressure acts in the opening direction of the valve needle 20.
·· · · »III (f ff ff·· · · »III (f ff ff
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An den Dichtkegel 22 der Ventilnadel 20 schließt sich ein insge- ■/-On the sealing cone 22 of the valve needle 20 there is a total of
samt mit der Bezugszahl 2k hezejic.hjnejter^ Dre«se3.zapf en an, dertogether with the reference number 2k hezejic.hjnejter ^ Dre «se3.zapf en, der
1 * * · · * * « I durch die Spritzöffnung 16"hincturcnra'gt unH* in**der dargestellten Schließstellung der Einspritzdüse über die Stirnwand 18 des Düsenkörpers 10 hervorsteht. Der Drosselzapfen 2k hat einen zylindrischen Abschnitt 26 mit dem Durchmesser D, der bei geschlossener Einspritzdüse im Mündungsbereich der Spritzöffnung liegt und darin einen engsten Drosselq.uerschnitt 28 "begrenzt. 1 * * · * "I through the injection port 16 hincturcnra'gt" UNH * in ** the closed position shown of the injection nozzle on the end wall 18 of the nozzle body 10 protrudes. The throttle pin 2k has a cylindrical portion 26 with the diameter D When the injection nozzle is closed, it lies in the mouth area of the injection opening and therein delimits a narrowest throttle cross-section 28 ".
Der zylindrische Abschnitt 26 kann dabei ein Stück aus der Spritzöffnung 16 herausragen.The cylindrical portion 26 can be a piece of the Injection opening 16 protrude.
|: Der Dichtkegel 22 ist mit dem zylindrischen Abschnitt 26 des Drosselzapfens 2k über einen konischen Übergangsabschnitt f: 30 verbunden, dessen engster Durchmesserbereich 32 mit f dem Durchmesser d an den Dichtkegel 22 anschließt und dessen Kegel-| : The sealing cone 22 is connected to the cylindrical section 26 of the throttle pin 2k via a conical transition section f: 30, the narrowest diameter area 32 of which adjoins the sealing cone 22 with f the diameter d and whose cone
fläche 3k stufenlos m die zylindrische Mantelfläche des Abschnitts 26 übergeht. Auf diese Weis'e ist stromauf des engsten Drosselq_uer-I] Schnitts 28 ein Drosselspalt 36 mit größerer Querschnittsfläche ge- $. bildet, welche sich stromab allmählich und stufenlos zur kleineren "■ Querschnittsfläche des Drosselquerschnitts 28 verengt. An den zylindrischen Abschnitt 26 des Dr.osselsapfens 2k schließt sich ein an sich bekannter Ansatz 38 zur Formung des Spritzstrahles an.surface 3k continuously m the cylindrical outer surface of the section 26 transitions. In this way, upstream of the narrowest throttle cross-section 28, a throttle gap 36 with a larger cross-sectional area is formed. which gradually and steplessly narrows downstream to the smaller cross-sectional area of the throttle cross-section 28. A projection 38, known per se, for shaping the spray jet adjoins the cylindrical section 26 of the ossel cone 2k.
Zu Beginn des Einspritzvorganges steigt der Kraftstoffdruck im Druckraum 12 an, bis er die Gegenkraft der Schließfeder überwindet und die Ventilnadel 20 vom Ventilsitz 1l· abhebt. Der Kraftstoff gelangt dann in den Drosselspalt 36, 28 und von dort weiter ''N in den Brennraum der Maschine. Während eines ersten Teilhubes der Ventilnadel 20 bewegt sich der zylindrische Abschnitt 26 des Drosselzapfens 2k innerhalb der Spritzöffnung 16, wobei der engste Drosselquerschnitt 28 gleich groß bleibt, jedoch mit dem Drosselzapfen 2k stromauf gegen den Ventilsitz 15 wandert. Bei diesemAt the beginning of the injection process, the fuel pressure in the pressure chamber 12 rises until it overcomes the counterforce of the closing spring and the valve needle 20 lifts off the valve seat 11. The fuel then passes into the throttle gap 36, 28 and from there onwards into the combustion chamber of the engine. During a first partial stroke of the valve needle 20, the cylindrical section 26 of the throttle pin 2k moves within the injection opening 16, the narrowest throttle cross-section 28 remaining the same, but with the throttle pin 2k moving upstream against the valve seat 15. With this one
! ersten Teilhub wird, wie erwünscht, nur eine begrenzte Kraftstoffmen : eingespritzt, was sich vorteilhaft auf die Laufruhe der Maschine im ϊ unteren Drehzahlbereich und auf andere Kriterien auswirkt. Beim ' Resthub der Ventilnadel 20 tritt der zylindrische Abschnitt des Drosselzapfens 2k aus der Spritzöffnung i6 nach oben aus, wonach die Spritzöffnung 16 für den ungedrosselten Druchgang des Kraftstoff-Hauptstrahles freigegeben ist.! In the first partial stroke, as desired, only a limited amount of fuel is injected, which has an advantageous effect on the smoothness of the machine in the lower speed range and on other criteria. During the remaining stroke of the valve needle 20, the cylindrical section of the throttle pin 2k emerges upward from the injection opening i6, after which the injection opening 16 is released for the unthrottled passage of the main fuel jet.
\ Während des ersten Teilhubes der Ventilnadel 20 wird ein Teil ■ des Kraftstoffdrucks entlang des Drosselspaltes 36, 28 abgebaut, \ During the first partial stroke of the valve needle 20 is a part ■ the fuel pressure along the throttle gap 36, 28 degraded,
II wodurch sich die ausgespritzte Kraftstoffmenge entsprechend ver-I I I whereby the amount of fuel injected varies accordingly
ringert. Infolge δ$τ 'irw'eit'i.Y'u.rx^'^^s Drosselspaltes 36 im Bereichwrestles. As a result δ $ τ 'irw'eit'i.Y'u.rx ^' ^^ s throttle gap 36 in the area
- 5 - 6 9 δ 5- 5 - 6 9 δ 5
Während des ersten Teilhubeia. idv ν'β,ηΐ,τ,^ΐΐΕαβρ.1 20 wird ein Teil
des Kraftstoffdrucks entlag des Drosselspaltes 363 28 abgebaut,
wodurch sich die ausgespritzte Kraftstoffmenge entsprechend verringert.
Infolge der Erweiterung des Drosselspaltes 36 im Bereich des konisch verjüngten Übergangabschnittes 30 hält sich der Abbau
des Kraftstoffdruckes jedoch in Grenzen und durch den stufenlosen
Übergang zum engsten Drosselquerschnitt 28 werden Druckverluste durch Umlenkungen und Wirbelbildungen weitgehend vermieden.
Am engsten Drosselquerschnitt 28 steht daher noch ein genügend hoher Kraftstoffdruck an, um der Verkokungsneigung an dieser
Stelle wirksam zu begegnen.During the first part of Hubia. idv ν'β, ηΐ, τ, ^ ΐΐΕαβρ. 1 20 becomes a part
the fuel pressure is reduced along the throttle gap 36 3 28, whereby the amount of fuel injected is correspondingly reduced. As a result of the expansion of the throttle gap 36 in the area of the conically tapered transition section 30, however, the reduction in fuel pressure is kept within limits and the stepless transition to the narrowest throttle cross section 28 largely prevents pressure losses due to deflections and vortex formation. At the narrowest throttle cross-section 28, there is therefore still a sufficiently high fuel pressure to effectively counteract the tendency to coke at this point.
Die Einspritzdüse nach Figur 2 stimmt mit der vorbeschriebenen ( Einspritzdüse nach Figur 1 bis auf das konstruktive Merkmal überein,
daß der zylindrische Abschnitt 26' des Drosselzapfens 2k'
in Schließstellung der Ventilnadel 20' geringfügig über die
brennraumseitige Stirnwand 18 des Düsenkörpers 10 hervorsteht.
Dadurch ist in der Schließstellung ein Drosselquerschnitt 28'
zwischen der Mündungskante kO der Spritzöffnung 16 und der den
zylindrischen Abschnitt 26' stromauf begrenzenden Kante k2 an
der Ventilnadel 20' gebildet, der geringfügig größer als der
engste Drosselquerschnitt ist, welcher sich zwischen der Wandung der Spritzöffnung 16 und den nach einem geringen Hub in die
Spritzöffnung eintauchenden Abschnitt 26' einstellt.The injection nozzle according to FIG. 2 corresponds to the previously described (injection nozzle according to FIG. 1 except for the structural feature that the cylindrical section 26 'of the throttle pin 2k' in the closed position of the valve needle 20 'is slightly above the
End wall 18 of the nozzle body 10 on the combustion chamber side protrudes. As a result, a throttle cross-section 28 'is in the closed position
between the mouth edge kO of the spray opening 16 and the edge k2 an upstream delimiting the cylindrical section 26 '
the valve needle 20 'formed, which is slightly larger than the
is the narrowest throttle cross-section, which is established between the wall of the injection opening 16 and the section 26 'which plunges into the injection opening after a small stroke.
Durch diese Ausbildung des Drosselzapfens 2^' stellt sich beim
Öffnungshub der Ventilnadel 20' der in Figur 3 dargestellte Verlauf des Öffnungsquerschnittes A ein, der sich positiv auf den
Verbrennungsablauf auswirken kann. Durch den Drosselquerschnitt 28' erfolgt zunächst die Einspritzung der Voreinspritzmenge,
wonach beim Eintauchen des zylindrischen Abschnitts 26' in die Spritzöffnung 16 der Querschnitt und damit die Einspritzmenge
reduziert wird. Wenn der Abschnitt 26' die Spritzöffnung 16
durchlaufen hat, nimmt der Querschnitt wieder zu, wobei die
Haupteinspritzung erfolgt.As a result of this design of the throttle pin 2 ^ ', the course of the opening cross-section A shown in FIG. 3 occurs during the opening stroke of the valve needle 20', which can have a positive effect on the combustion process. The pre-injection quantity is initially injected through the throttle cross-section 28 ',
after which, when the cylindrical section 26 'is immersed into the injection opening 16, the cross section and thus the injection quantity
is reduced. When the section 26 'the injection port 16
has passed through, the cross-section increases again, with the
Main injection takes place.
Claims (2)
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