DE1923136B2

DE1923136B2 - Brennstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1923136B2
Application number: DE1923136A
Authority: DE
Inventors: Millard Robert Sidney N.Y. Thomson (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1968-05-07
Filing date: 1969-05-06
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1258340A; US3499607A; DE1923136C3; DE1923136A1; FR2007996A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Düsenhalter und einem Düsenkörper, deren einander zugewandte,

65 gleiche Durchmesser aufweisenden Endabschnitte mit senkrecht zur Düsenachse liegenden, mit Hilfe einer den Düsenkörper am Düsenhalter befestigenden Überwu rf mutter dichtend zur Anlage gebrachten Stirnfläche versehen sind, und einer im Endabschnitt des Düsenhalters angeordneten, sich zur Stirnfläche des Endabschnittes hin mit ihrem vollen Durchmesser öffnenden Sacklochbohrung zur Aufnahme einer Schraubendruckfeder, welche über einen Fiderteller eine koaxial zur Düsenachse in einer gegenüber der Sacklochbohrung im Durchmesser kleineren Führungsbohrung im Düsenkörper angeordnete Ventünadel in Schließrichtung belastet, deren durch einen Anschlagbolzen innerhalb der Sacklochbohrung begrenzter Öffnungshub durch unter Druck stehenden Brennstoff erfolgt, welcher der Ventiinadel über eine im Düsenhalter zumindest im Bereich der Sacklochbohrung parallel zu dieser verlaufende Brennstoffleitung sowie eine im Düsenkörper verlaufende und im Bereich der Stirnflächen an die erstere angeschlossene weitere Brennstoffleitung zugeführt wird.

Eine Brennstoffeinspritzdüse der vorstehend beschriebenen Art ist aus der schweizerischen Patentschrift 191 305 bekannt. Bei dieser Einspritzdüse sind die Führungsbohrung für die Ventiinadel sowie die Sacklochbohru:ig in den jeweiligen zylindrischen Endabschnitten von Düsenhalter und Düsenkörper koaxial zur Düsenachse angeordnet, wobei die Sacklochbohrung mit ihrem vollen Durchmesser in der Stirnfläche des entsprechenden Endabschnitts mündet. Durch die mittige Anordnung ergibt sich eine in Umfangsrichtung konstante Wandstärke bzw. Breite der ringförmigen Stirnflächen der Endabschnitte, durch weiche die Brennstoffzuführleitung, die bei Betrieb der Brennstoffeinspritzdüse unter hohem Druck steht, hindurchgeführt werden muß. Bei der koaxialen Zuordnung von Sacklochbohrung und Führungsbohrung besteht jedoch die Gefahr, daß die an der Verbindungsstelle von Düsenhalter und Düsenkörper notwendige Dichtfläche wegen der mit ihrem vollen Durchmesser in der Stirnfläche des Düsenhalterendabschnittes mündenden Sacklochbohrung recht ungünstig ausfällt, wenn nicht für eine gute Abdichtung ein relativ großer Durchmesser der Brennstoffeinspritzdüse gewählt wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennstoffeinspritzdüse der eingangs beschriebenen Art die an den Endabschnitten von Düsenhalter und Düsenkörper für die Abdichtung zur Verfugung stehenden Stirnflächenbereiche für die Hochdruckabdichtung an der Übertrittsstelle der Brennstoffzuführleitung vom Düsenhalter in den Düsenkörper besser zu nutzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sacklochbohrung im Düsenhalter gegenüber der die Ventiinadel aufnehmenden Führungsbohrung exzentrisch versetzt angeordnet und dabei die Exzentrizität so gewählt ist, daß die Sacklochbohrungsachse innerhalb der Anlagefläche der in die Sacklochbohrung hineinragenden Ventilnadel an dem in der Sacklochbohrung kolbenartig geführten, durch einen scheibenartigen Kopf des Anschlagbolzens gebildeten Federteller liegt, und daß die Brennstoffzuführleitung im Bereich der Sacklochbohmng im wesentlichen mittig in dem durch die exzentrische Lage der Sacklochbohrung bewirkten stärkeren Wandbereich verläuft.

Durch die exzentrische Lage der Sacklochbohrung

ergibt sich eino günstigere Aufteilung der Abstände vorbeigelangt, fließt /um hinteren Ende einer zur

von der Sacklochbohrung zur BrennstoffzufUhrlei- Düsenaehse exzentrisch versetzt angeordneten Sack-

tung und von der Brennstoffzuführleitung zum Um- lochbohriing 32 im Düsenhalter 10 und von dort

fang des Düsenhalterendabschnittes, wodurch die für über einen Auslaßkanal 62 sowie eine Nebenleitung

eine grte Hochdruckabdichtung erforderlichen FUi- 5 19, die durch ein ringförmiges Anschlußstiick 20 am

chenverhältnissß verbessert und insbesondere auch Düsenhalter 10 befestigt ist, zu einem geeigneten

kleinere Brennstoffeinspritzdüsendurchmesser mög- Tank oder Vorratsraum (F i g. I).

lieh werden. Die baulichen Einzelheiten der Brennstoffein-

Die auf Grund der exzentrischen Lage der Sack- spritzdüse sind insbesondere aus den F i g. 2, 3 und 4 lochbohrung exzentrische Aufbringung der Feder- m ersichtlich. Wie F i g. 2 zeigt, ist der Düsenkörper 11 kraft auf die Ventilnadel wird dabei durch den in der mit einer im Endabschnitt 42 koaxial zur Düsenachse. Sacklochbohrung kolbenartig geführten und durch angeordneten Führungsbohrung 21 für die Ventilnaeinen scheibenartigen Kopf des Anschlagbolzens ge- del 26 versehen. Die düsenhalterseitig in der senkbildeten Federteller ermöglicht. Ein gleitbar an- recht zur Düsenaehse liegenden Stirnfläche 24 des geordneter Federteller bei einer Brennstoffeinspritz- 15 hinteren Endabschnittes 42 des Düsenkörpers 11 düse mit koaxialer Zuordnung der die Feder aufneh- mündende Führungsbohrung 21 setzt sich brennstoff menden Bohrung zur Ventilnadelführungsbohrung ist austrittsseitig über einen ringförmig erweiterten Abz. B. aus der britischen Patentschrift 780 153 be- schnitt 22 als Bohrungsabschnitt 21 α im Düsenkörkannt. Eine exzentrische Übertragung der Federkraft per 11 fort, jedoch ohne Führungsfunktion für die auf die Ventilnadel liegt hier somit nicht vcr. 20 Ventilnadel. Nach vorr-, hin konvergiert der Boh-

Vorteilhafte Ausgestaltungen dar Erfindung sind in rungsabschnitt 21« zu ein;m kegelstumpfförmigen

den Unteranspriichen angegeben. Ventilsitz 25. Vor dem Ventilsitz ist in dem Ansatz

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach- 17 ein verhältnismäßig kleines Sackloch mit den

stehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Auslaßöffnungen 16 vorgesehen. In der Führurgs-

Es zeigt :·.<; bohrung 21 ist die Ventilnadel 26 axial geführt. Der

Fig. 1 die Brennstoffeinspritzdüse in einem voll- Durchmesser des vorderen Abschnittes 29 der Venständigen Axialschnitt, tilnadel ist etwas kleiner als der Durchmesser des

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Axial- hinteren Abschnitts30 der Ventilnadel, wodurch im

schnitt durch den vorderen Teil der Brennstoffein- Bereich des Bohrungsabschnitts 21 η ein Ringraum

spritzdüse nach Fig. 1, 30 für den Brennstoffdurchtritt zum Ventilsitz 25 gebil-

F i g. 3 einen Blick auf die Stirnfläche des vorderen det wird. Die beiden Abschnitte 29 und 30 der Ven-

Düsenhalterendabschnittes ohne Feder und An- tilnadel bilden an ihrer Übergangsslelle eine Schulter

schlagbolzen in der Sacklorhbohrung und 28, die in Ströinungsrichtung des Brennstoffs gesehen

Fig. 4 einen Blick auf die Stirnfläche des hinteren vor dem ringförmig erweiterten Abschnitt 22 liegt.

Düsenkörperendabschnittes ohne Ventilnadel. 35 An ihrem vorderen Ende ist die Ventilnadel 26 mit

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist die Brennstoffein- einer konischen Spitze 27 versehen, die mit dem spritzdüse einen länglichen Düsenhalter 10 und einen Ventilsitz 25 zusammenwirkt. Der hintere Abschnitt Dü^renkörper 11 mit einem vorderen Endabschnitt 18 30 der Ventilnadel 26 wirkt als Kolben, der die Venvon kleinerem Durchmesser und einem hinteren tiinadcl in die offene Ventilstelluiig verschiebt, wenn Endabschnitt 42 von größerem Durchmesser auf. 40 die Schulter 28 der Ventilnadel vom ringförmig er-Düsenhalter und Düsenkörper sind koaxial fluchtend weiterten Abschnitt 22 her ^mti unt?r hohen Druck durch eine überwurfmutter 12 gehalten, die an einer stehendem Brennstoff beaufschlagt wird. Die hintere Schulter 13 des Düsenkörpers 11 anliegt und bei 37 Anlagefläche 31 der Ventiinade) 26 wird ständig in mit dem vorderen im Durchmesser dem hinteren Schließrichtimg beaufschlagt, und zwar durch e^:ne Endabschnitt 42 des Düsenkörpers entsprechenden *5 weiter unten beschriebene, im vorderen Düsenhaltcr-Düsenhalterendübschnitt 23 verschraubt ist. Der in endabschnitt 23 angeordnete Einrichtung 50.
den Fi g. 1 und 2 nach rechts weisende vordere End- Im vorderen Düsenhalterendabschnitt 23 ist die abschnitte der Brennstoffeinspritzdüse erstreckt sich zum Düsenkörper 11 hin oiTene Sacklochbohrung32 in eingebautem Zustand der Düse durch eine Öff- angeordnet, wobei deren Achse um eine Strecke E genung in der Brennkammerwandung einer Brennkraft- 5c genüber der Achse der Führungsbohrung 21 parallel maschine, wobei zur Halterung nicht gezeigte, her versetzt ist. infolgedessen ist die die Sacklochbohkömmliche Befestigungsmittel vorgesehen sind. Die rung 32 umgebende Seitenwand im vorderen Düsen-Brennstoffeinspritzdüse ist dann gegenüber der halterchdabschnitt 23 von unterschiedlicher Dicke, Wand der Brennkammer mittels einer an der vorde- so daß ein stärkerer Wanclbereich 34 und ein dünneren Seile der Überwurfmutter 12 anliegenden Dich- 55 rer Wandbereich 36 im Düsenhalterendabschnitt 23 Hing 14 abgedichtet. gebildet werden (Fig. 3). Eine einzelne Brennstoff-

Über eine nicht gezeigte Brennstoffleitung, die am zuführleitung 39 verläuft unter einem Winkel zur

Düsenhalter befestigt ist, wird einer am hinteren Düsenaehse von der zentral gelegenen Einlaßöffnung

Ende des Düsenhalters 10 gelegenen Einlaßöffnung 15 aus durch den Düsenhalter 10 und endet im Dü-

15 flüssiger Brennstoff unter Hochdruck zugeführt. 60 scnhaiter an einer Stelle 40, die in radialer Richtung

Der Brennstoff strömt dann durch weiter unten be außerhalb und etwas hinter der Sacklochbohrung 32

schriebene Leitungen in der Brennstoffeinspritzdüse liegt. Vcn der Stelle 40 der Brennstoffzuführleitung

und gelangt zu mehreren in einem Ansatz 17 am vor- 39 verlaufen zwei Bohrungen 41 mit kleinem Durch-

deren Düsenköirperendiibschnitt ausgebildeten Aus- messer zueinander und zur Düsenaehse parallel im

laßöffnungen lh, über die der Brennstoff in die G5 wesentlichen mittig durch den stärkeren Wandbe-

Brennkammer eingespiritzt wird. Leckbrennstoff, reich 34 des Düsenhaiterendabschnittt-s 23 (Fi g. 3).

d. h. Brennstoff, der in der Brennstoffeinspritzdüse In der zusammengebauten Brennstoffeinspritzdüse

an einer weiter unten beschriebenen Veniilnadel 26 (Fig. 2) liegt die zur Düsenaehse senkrechte Stirn-

fläche 24 des hinteren Düsenkörperendabschnittes 42 eine Schraubendruckfeder 53, die koaxial um dei an einer ebenfalls zur Düsenachse senkrechten Stirn- Anschlagbolzen 51 angeordnet ist und zwischer fläche 35 des vorderen Düsenhalterendabschnittes 23 einem Federteller 54 am verschlossenen Ende dei an. In der Stirnfläche 24 ist eine kreisbogenförmige Sacklochbohrung 32 und einem Paket 56 aus Beilag Nut 44 ausgebildet, in die die beiden Bohrungen 41 5 scheiben einsitzt, die über den Anschlagbolzen 51 ge im Düsenhalter 10 münden. Von den Enden der Nut schoben sind und am Kopf 52 anliegen. Wie ir 44 verlaufen unter einem Winkel zur Düsenachse F i g. 2 gezeigt, ist der Außendurchmesser dei wiederum zwei parallele Bohrungen 45 im Düsenkör- Schraubendruckfeder nur etwas kleiner als dei perendabschnitt 42, wobei die Bohrungen 45 die Durchmesser der Sacklochbohrung 32. Wenn sich die Wand der Führungsbohrung 21 an sich gegenüberlie- io Ventilnadel in Schließstellung befindet, ist das hin genden Seiten durchsetzen und in den ringförmig er- tere Ende 55 des Anschlagboizens 51 von derr weiterten Abschnitt 22 münden. Die Stirnflächen 35 Federteller 54 um ein vorgegebenes Spiel L auf Ab- und 24 der Endabschnitte 23 und 42 sind genau be- stand gehalten. Der Durchmesser des Federtellers 54 arbeitet, so daß beim Aneinanderpressen von Düsen- ist etwas kleiner als der Durchmesser der Sacklochkörper und Düsenhalter durch die Überwurfmutter 15 bohrung 32. Das hintere Ende der Sacklochbohrunf 12 auf der Seite des stärkeren Wandbereichs 34 au- 32 ist mit einer Ringnut 61 versehen, in die Leckßere und innere Dichtbereiche 46 und 47 zwischen brennstoff an der Umfangsfläche des Federtellers 54 diesen Stirnflächen gebildet werden, wobei diese vorbeisickeirn kann. In diese Ringnut 61 mündet dei Dichtbereiche die Mündungsstellen der Bohrungen oben beschriebene Auslaßkanal 62 (s. F i g. 2).
41 im Düsenhalter 10 und die gebogene Nut 44 im so Gemäß den Zeichnungen und der obigen Beschrei-Düsenkörper 11 umschließen. Wegen der oben be- bung sind die Achsen der Sacklochbohrung und daschriebenen exzentrischen Lage der Sacklochbohrung mit auch der Einrichtung 50 mit der Schrauben-32 gegenüber der Führungsbohrung 21 kann die druckfeder S3 sowie der Ventilnadel 26 zueinandei Breite dieser Dichtbereiche 46 und 47 relativ groß exzentrisch versetzt angeordnet. Bisher war man dei ausgebildet werden, selbst dann, wenn die Brenn- 35 Meinung, daß eine exzentrische Anordnung dei Stoffeinspritzdüse einen Durchmesser hat, der gerin- Scuraubendruckfeder gegenüber der Ventilnade! ger ist, als der von bekannten Brennstoffeinspritzdü- nicht möglich sei, in der Annahme, daß der Ansen. Die Dichtflächen der Dichtbereiche 46 und 47 schlagbolzen sowohl durch die Ventilnadel als auch lassen sich leicht durch Polieren herstellen, so daß durch die Schraubendruckfeder verkippt wird und für eine lecksichere Abdichtung des unter verhältnis- 30 eine fehlerhafte Ausrichtung zur Achse der Sacklochmäßig hohem Druck stehenden Brennstoffes gesorgt bohrung 32 einnehmen würde. Die beschriebene Anist. Ordnung arbeitet jedoch zufriedenstellend wenn die

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Dichtberei- Projektionsachse der Sacklochbohrung 32 und damii chen 46 und 47, die als Hochdruckdichtungen zwi- der Einrichtung 50, d.h. des Anschlagboizens 51. sehen Düsenkörper und Düsenhalter wirken, liegt ein 35 des Kopfes 52 und der Schraubendruckfeder 53 inweiterer Dichtbereich teilweise um die einander zu- nerhalb der Anlagefläche 31 der Ventilnadel 26 und gekehrten Enden der Führungsbohrung 21 und der die Anlagefläche 31 innerhalb der Fläche des Kopfes Sacklochbohrung 32 herum in den Stirnflächen 24 52 liegen. Wenn die Brennstoffeinspritzdüse nach und 35, der als Niederdruckdichtung wirkt. Der im diesen Konstruktionsmerkmalen aufgebaut ist, kanr radial dünneren Wnndbereich 36 der Sacklochboh- 40 die Einrichtung 50 für die Ventilnadel störungsfrei ir rung 32 gelegene Abschnitt dieser Niederdruckdich- der Sacklochbohrung 32 hin- und herbewegt werder rung ist in F i g. 2 rmt 49 bezeichnet. Wie weiter un- und sucht sich nicht gegenüber der Achse der Sackten beschrieben wird, strömt der sogenannte Leck- lochbohrung 32 zu verkippen, wodurch die Gefahi brennstoff, der zwischen dem hinteren Abschnitt 30 e.nes Verklemmens des Kopfes 52 in der Sacklochder Ventilnadel 26 und der Wand der Führungsboh- 45 bohrung 32 ausgeschaltet ist.

rung 21 hindurchsickert, in die Sacklochbohrung 32 Um beim Zusammenbau des Düsenkörpers mil

und von dort über den Auslaßkanal 62 sowie die dem Düsenhalter die richtige Winkellage sicherzu-

oben beschriebeneNebenlntung 19 nach außen ab. stellen, sind die genannten Teile mit den in Fig. 2

In der Sacklochbohrung 32 ist eine Einrichtung 50 gezeigten Markierungen 59 bzw. 60 versehen. Diese für die Beaufschlagung der Ventilnadel vorgesehen. 5" Markierungen sind so angeordnet, daß, wenn sie mit-Die Einrichtung weist einen axial in der Sackloch- einander fluchten, die Bohrungen 4t genau in die gebohrung 32 angeordneten Anschlagbolzen 51 mit bogene Nut 44 im Düsenkörper 11 münden, wodurch einem scheibenförmigen Kopf 52 an seinem ventilna- die korrekte Ausrichtung der Abschnitte 41, 44 unc delseitigen Ende auf. Die kreiszylinderförmige Um- 45 der Brennstoffzuführleitung in der Brennstoffeinfangsfläche des Kopfes 52 ist fein bearbeitet und 55 spritzdüse sichergestellt ist. Vorzugsweise nimmt die dient der genauen Führung des Anschlagboizens in Markierung 60 gegenüber den verschiedenen Auslaßder Sacklochbohrung 32. Der kolbenartig geführte öffnungen 16, die bei dem gezeigten Ausführungsbei-Kopf 52, der exzentrisch zur Ventilnadel 26 angeord- spiel in Umfangsrichtung gleichmäßig um die Achse net ist, wird ständig in Anlage an die hintere Anlage- des Düsenkörpers 11 verteilt sind, eine bestimmte fläche 31 der Ventilnadel gedruckt, und zwar durch 60 Lage ein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Düsenhalter und einem Düsenkörper, deren einander zugewandte, gleiche Durchmesser aufweisenden Endabschnitte mit senkrecht zur Düsenachse liegenden, mit Hilfe einer den Düsenkörper am Düsenhalter befestigten Überwurfmutter dichtend zur Anlage gebrachten Stirnflächen versehen sind, und einer im Endabschnitt des Düsenhalters angeordneten, sich zur Stirnfläche des Eudabschnittes hin mit ihrem vollen Durchmesser öffnenden Sacklochbohrung zur Aufnahme einer Schraubendruckfeder, welche über einen Federteller eine koaxial zur Düsenachse in einer gegenüber der Sacklochbohrung im Durchmesser kleinereu Führungsbohrung im Düsenkörper angeordnete Ventilnadel in Schließriclitung belastet, deren durch einen Anschlagbolzen innerhalb der Sacklochbohrung begrenzter Öffnungshub durch unter Druck stehenden Brennstoff erfolgt, welcher der Ventilnadel über eine im Düsenhalter zumindest im Bereich der Sacklochbohrung parallel zu dieser verlaufende Brennstoffleitung sowie eine im Düsenkörper verlaufende und im Bereich der Stirnflächen an die erstere angeschlossene weitere Brennstoffleitung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklochbohrung (32) im Düsenhalter (10) gegenüber der die Ventilnadel (29, 30) aufnehmenden Fülirungsbohrung (21) exzentrisch versetzt angeordnet und dabei die Exzentrizität (E) so gewählt ist, da.' die Sacklochbohrungsachse innerhalb der Anlagefläche (31) der in die Sacklochbohrung (32) hineinragenden Ventiinadel (29, 30) an dem in der Sacklochbohrung kolbenartig geführten, durch einen scheibenartigen Kopf (52) des Anschlagbolzens (51) gebildeten Federteller liegt, und daß die Brennstoffzuführleitung im Bereich der Sacklochbohrung (32) im wesentlichen mittig in dem durch die exzentrische Lage der Sacklochbohrung bewirkten stärkeren Wandbereich (34) verläuft.

2. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzu-(fahrleitung im Düsenhalter (10) im Bereich der Sacklochbohrung (32) in zwei parallel verlaufende und in der Stirnfläche des Düsenhalterendabschnittes (23) mündende Bohrungen (41) aufgeteilt ist, welche oberhalb der Sacklochbohrung (32) an eine einzige Bohrung (39) angeschlossen sind.

3. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstellen der zwei parallel verlaufenden Bohrungen (41) in der Stirnfläche des Düsenhalterendab-Schnittes (23) einer in der Stirnfläche des Düsenkörperendabschnittes (42) ausgebildeten gebogenen Nut (44) gegenüberliegen, an welche die gleichfalls in zwei Bohrungen (45) aufgeteilte, zur Ventilnadel (29, 30) führende Brennstoffzuführleitung im Düsenkörper (11) angeschlossen ist.