DE2052311B2 - Fuel injector for internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ei:.e Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer in Schließrichtung durch eine Schraubendruckfeder beaufschlagten Ventilnadel, welche entgegen der Kraftstoff Strömungsrichtung bei einem bestimmten, innerhalb eines die Ventilnadel oberhalb ihres Sitzes umgebenden Druckraumes sich ausbildenden Kraftstoff druck geöffnet wird sowie einem durch eine Schraubendruckfeder zur Ventilnadel und in Anlagerichfjng auf einen festen Anschlag hin beaufschlagten federnden Anschlag für die Ventilnadel, der, in Ruhelage am festen Anschlag anliegend, nach einem Teilöffnungshub der Ventilnadel als Hubbegrenzung für diese dienend, durch die bei zunehmendem Kraftstoffdruck im Druckraum auf den vollen Hub öffnende Ventilnadel so weit vom festen Anschlag abgehoben wird, daß die Ventilnadel ihrerseits an letzterem zur Anlage kommt.The invention relates to a fuel injection nozzle for internal combustion engines with one in the closing direction valve needle acted upon by a helical compression spring, which is opposite to the fuel flow direction at a certain pressure space surrounding the valve needle above its seat developing fuel pressure is opened as well one by a helical compression spring to the valve needle and in anlageichfjng to a fixed stop acted upon resilient stop for the valve needle, which, in the rest position resting against the fixed stop, after a partial opening stroke of the valve needle serving as a stroke limiter for this, through which with increasing Fuel pressure in the pressure chamber to the full stroke opening valve needle lifted so far from the fixed stop is that the valve needle in turn comes to rest on the latter.

Eine derartige Einspritzdüse ist aus der japanischen Patentschrift 1 45 495 bekannt. Diese bekannte Einspritzdüse arbeitet, wie auch die eriindungsgemäße Einspritzdüse, nach einer stufenförmigen Druckdurchflußkennlinie. Eine stufenförmige Druckdurchflußkennlinie ist für Brennkraftmaschinen, besonders für Dieselmotoren, insofern von Vorteil, als hierdurch während der Einspritzpdriode die Menge an schädlichen Gasen in den Abgasen herabgesetzt, das Geräusch der Brennkraftmaschine gesenkt und im unteren Drehzahlbereich eine größere Wirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine erreicht werden kann.Such an injection nozzle is known from Japanese Patent 1,45,495. This well-known injection nozzle works, like the injection nozzle according to the invention, according to a stepped pressure flow characteristic. A stepped pressure flow characteristic is for internal combustion engines, especially for diesel engines, This is advantageous in that it reduces the amount of harmful gases during the injection diode reduced in the exhaust gases, the noise of the internal combustion engine lowered and in the lower speed range greater economic efficiency of the internal combustion engine can be achieved.

Um jedoch einen ruhigen Motorlauf erzielen zu können, ist es ferner günstig, wenn die Einspritzdüse den Kraftstoff der Brennkraftmaschine unter einem möglichst konstanten Druck zuführt. Da dies durch die nach der japanischen Patentschrift 1 45 495 arbeitenden Einspritzdüse nicht erreicht werden kann, hat sich die Anmelderin die Aufgabe gestellt, eine nach einer stufenförmigen Druckdurchflußkennlinie arbeitende Einspritzdüse dahingehend zu verbessern, daß bei ihr der Kraftstoff mit im wesentlichen konstantem Druck der Brennkraftmaschine zugeführt wird.However, in order to be able to achieve a smooth engine run, it is also advantageous if the injection nozzle the Feeds fuel to the internal combustion engine under as constant a pressure as possible. Since this is due to the after Japanese Patent 1,45,495 working injection nozzle cannot be achieved, the applicant has set the task of an injection nozzle working according to a stepped pressure flow characteristic to the effect that in her the fuel at a substantially constant pressure of the Internal combustion engine is supplied.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß ein die Ventilnadel umgebender, auf dieser wie auch im Druckraum dichtend geführter und von einer Schraubendruckfeder in Schließrichtung sowie vomThis object is achieved according to the invention in that a valve needle surrounding, on this like also sealingly guided in the pressure chamber and by a helical compression spring in the closing direction as well as from

ίο Kraftstoffdruck im Druckraum in öffnungsrichtung der Ventilnadel beaufschlagter Ringkolben zwischen zwei an der Ventilnadel ausgebildeten Anschlägen verschiebbar angeordnet istίο Fuel pressure in the pressure chamber in the opening direction of the An annular piston acted upon by the valve needle can be displaced between two stops formed on the valve needle is arranged

Die mit der erfindungsgemäßen Einspritzdüse erzielten Vorteile begehen insbesondere darin, daß bei ihr bei einem geringen Pumpendruck eine geringere Menge Kraftstoff an die Brennkraftmaschine abgegeben werden kann, als der Einspritzdüse von der Pumpe zugeführt wird. D«e,s wird dadurch erreicht, daß der Druckraum von einem federbelasteten Ringkolben begrenzt, als im Volumen veränderlicher Speicher wirkt. Außerdem weist die erfindungsgemäße Einspritzdüse den Vorteil auf, daß bei ihr in Folge des während der Einspritzperiode innerhalb der Einspritzdüse weitgehend konstanten Kraftstoffdrucks ein günstiges Sprühbild erzeugt werden kann, was sich bei Dieselmotoren als besonders günstig erweist.The advantages achieved with the injection nozzle according to the invention commit in particular that with her at a low pump pressure, a smaller amount of fuel is delivered to the internal combustion engine than is supplied to the injector from the pump. This is achieved by the Pressure chamber limited by a spring-loaded annular piston, acts as a variable volume memory. In addition, the injection nozzle according to the invention has the advantage that in her as a result of during the Injection period within the injection nozzle with largely constant fuel pressure a favorable spray pattern can be generated, which proves to be particularly favorable in diesel engines.

Aus der französischen Patentschrift 8 42 129 ist an sich ein«* Einspritzdüse mit einem die Ventilnadel umgebenden und den Druckraum federelastisch begrenzenden Ringkolben bekannt, bei der der Kraftstoff während der Einspritzperiode unter gleichem Druck an die Brennkraftmaschine abgegeben wird. Jedoch ist es mit dieser Einspritzdüse nicht möglich, die günstige Arbeitsweise einer stufenförmigen Druckdurchflußkennlinie zu verwirklichen.From the French patent 8 42 129 is on an «* injection nozzle with one surrounding the valve needle and the pressure chamber resiliently delimiting annular piston known in which the fuel is delivered to the internal combustion engine under the same pressure during the injection period. However it is not possible with this injection nozzle, the favorable mode of operation of a stepped pressure flow characteristic to realize.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt eine Einspritzdüse im Längsschnitt. An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. The figure shows an injection nozzle in longitudinal section.

Die in der Figur dargestellte Einspritzdüse besteht aus einem Gehäuse 10 mit einem zylindrischen Druckraum ti, dessen untere Endwand 12 mit einer Vertiefung 13 versehen ist. Die Vertiefung 13 weist zwei Düsenbohrungen 14 auf, durch die der Kraftstoff in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Der obere Teil der Vertiefung 13 ist als konischer Sitz 15 ausgebildet, in dem das untere Teil der nachfolgend als Ventilglied 16 bezeichneten Ventilnadel abdichtend eingepaßt ist. Das Ventilglied ist stufenförmig ausgebildet und mit einem Ringkolben 17 versehen, der zwischen dem oberen Anschlag 26 und dem unteren Anschlag 25 gleitbar und gegenüber dem Druckraum U sowie gegenüber dem Ventilglied 16 dichtend gelagert ist. Der Ringkolben 17 wird durch eine vorgespannte Schraubendruckfeder 18 in Schließrichtung des Ventilgliedes 16 belastet.The injection nozzle shown in the figure consists of a housing 10 with a cylindrical pressure chamber ti, the lower end wall 12 of which is provided with a recess 13. The recess 13 has two nozzle bores 14 through which the fuel is injected into the combustion chamber of an internal combustion engine can be. The upper part of the recess 13 is designed as a conical seat 15 in which the lower part the valve needle, hereinafter referred to as valve member 16, is fitted in a sealing manner. The valve member is stepped formed and provided with an annular piston 17 between the upper stop 26 and slidable against the lower stop 25 and with respect to the pressure space U and with respect to the valve member 16 is stored sealingly. The annular piston 17 is closed by a prestressed helical compression spring 18 of the valve member 16 is loaded.

Ein federnder Anschlag 19 wird durch eine zweite Schraubendruckfeder 20 ebenfalls in Schließrichtung des Ventilgliedes 16 belastet. Das Ausmaß der Bewegung des Anschlages 19 gegen die untere Endwand 12 wird mittels eines feststehenden Anschlages 21 begrenzt, der durch den Anschlag 19 hindurchgeführt und mit einem Kopfteil 22 versehen ist. Zwischen dem Kopfteil 22 und dem Ventilglied 16 ist eine dritte Schraubenfeder 23 angeordnet. In Ruhestellung des Ventilgliedes 16 überragt der federnde Anschlag 19 in Schließrichtung das Kopfteil 22.A resilient stop 19 is also in the closing direction by a second helical compression spring 20 of the valve member 16 is loaded. The amount of movement of the stop 19 against the lower end wall 12 is limited by means of a fixed stop 21 which is passed through the stop 19 and is provided with a head part 22. Between the head part 22 and the valve member 16 is a third Coil spring 23 arranged. In the rest position of the valve member 16, the resilient stop 19 protrudes in FIG Closing direction the head part 22.

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Der zylindrische Druckraum 11 weist ferner einen seitlichen Kanal auf. durch den der Kraftstoff von der Einspritzpumpe 24 in den Druckraum 11 gelangtThe cylindrical pressure chamber 11 also has a lateral channel. through which the fuel from the Injection pump 24 reaches pressure chamber 11

Bei der Düse wird bei steigendem Kraftstoffdruck zunächst der Ringkolben 17 gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 18 so weit angehoben, daß er das Ventilglied 16 freigibt. Zum öffnen des Ventilgliedes 16 bis zu einem ersten Öffnungsgrad braucht der Kraftstoffdruck nur dit* Kraft der Schraubendruckfeder 23 zu überwinden, die das Ventilglied 16 belastet. Das Ventilglied 16 wird so weit angehoben, bis es mit dem Anschlag 19 zur Anlage kommt, so daß nur eine beschränkte Kraftstoffmenge aus der Einspritzdüse austreten kann. Da die von der Pumpe 24 angelieferte Flüssigkeitsmenge größer ist als die aus der Einspritzdüse austretende Flüssigkeitsrnenge. würde der Druck im Druckraum Il bei konstanter Größe des Druckraumes ansteigen. Ein solcher wesentlicher Druckanstieg wird dadurch verhindert, daß der als Puffer wirkende Ringkolb'.-n 17 gegen die Kraft seiner Schraubenfeder 18 der Flüssigkeitsmenge ausweicht und somit das Volumen des Druckraumes vergrößert Diese Phase dauert so lange, bis der Ringkolben 17 mit der Stufe 26 des Ventilgliedes zur Anlage kommt. Von diesem Zeitpunkt an bewegen sich das Ventilglied 16, der Ringkolben 17 und der Anschlag 19 gemeinsam bis zum feststehenden Kopfteil 22 nach obea In dieser Phase bleibt der Druck konstant da die von der Pumpe in den Druckraum 11 geförderte Flüssigkeit praktisch mit der aus dem Druckraum 11 austretenden Flüssigkeit übereinstimmt In the case of the nozzle, when the fuel pressure rises, the annular piston 17 is first raised against the force of the helical compression spring 18 to such an extent that it releases the valve member 16. To open the valve member 16 up to a first degree of opening, the fuel pressure only needs to overcome the force of the helical compression spring 23, which loads the valve member 16. The valve member 16 is raised until it comes into contact with the stop 19 so that only a limited amount of fuel can escape from the injection nozzle. Since the amount of liquid delivered by the pump 24 is greater than the amount of liquid exiting the injection nozzle. the pressure in the pressure space II would increase with a constant size of the pressure space. Such a substantial increase in pressure is prevented by the fact that the annular piston 17, acting as a buffer, evades the amount of liquid against the force of its helical spring 18 and thus increases the volume of the pressure chamber Valve member comes to the plant. From this point on, the valve member 16, the annular piston 17 and the stop 19 move together as far as the stationary head part 22 according to obea.In this phase, the pressure remains constant because the liquid conveyed by the pump into the pressure chamber 11 is practically the same as that from the pressure chamber 11 the escaping liquid

Auf diese Weise wird mit der Einspritzdüse erreicht, daß der Kraftstoff unter Ausbildung einer stufenförmigen Druckdurchflußkennlinie und gleichzeitig unter konstantem Druck der Brennkraftmaschine zugeführt wird.In this way it is achieved with the injection nozzle that the fuel with the formation of a step-shaped Pressure flow characteristic and at the same time supplied to the internal combustion engine under constant pressure will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer in Schließrichtung durch eine Schraubendruckfeder beaufschlagten Ventilnadel, welche entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung bei einem bestimmten, innerhalb eines die Ventilnadel oberhalb ihres Sitzes umgebenden Druckraumes sich ausbildenden Kraftstoffdruck geöffnet wird sowie einem durch eine Schraubendruckfeder zur Ventilnadel und in Anlagerichtung auf einen festen Anschlag hin beaufschlagten federnden Anschlag für die Ventilnadel, der, in Ruhelage am festen Anschlag anliegend, nach einem Teilöffnungshub der Ventilnadel als Hubbegrenzung für diese dienend, durch die bei zunehmendem Kraftstoffdruck im Druckraum auf den vollen Hub öffnende Ventilnadel so weil vom festen Anschlag abgehoben wird, daß die Ventilnadel ihrerseits an letzterem zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Ventilnadel (16) umgebender, auf dieser wie auch im Druckraum (11) dichtend geführter und von einer Schraubendruckfeder (18) in Schließrichtung sowie vom Kraftstoffdruck im Druckraum (11) in öffnungsrichtung der Ventilnadel (16) beaufschlagter Ringkolben (17) zwischen zwei an der Ventilnadel (16) ausgebildeten Anschlägen (25, 26) verschiebbar angeordnet ist.Fuel injection nozzle for internal combustion engines with a compression spring in the closing direction acted upon valve needle, which counter to the direction of fuel flow at a determined within a pressure space surrounding the valve needle above its seat forming fuel pressure is opened and a helical compression spring to the valve needle and in the contact direction towards a fixed stop acted upon resilient stop for the valve needle, which, in the rest position resting against the fixed stop, after a partial opening stroke of the Valve needle serving as a stroke limiter for this, through which the increasing fuel pressure in the The pressure chamber opens the valve needle to the full stroke so that it is lifted from the fixed stop, that the valve needle for its part comes to rest on the latter, characterized in that that a valve needle (16) surrounding, on this as well as in the pressure chamber (11) guided and sealed from a helical compression spring (18) in the closing direction and from the fuel pressure in the pressure chamber (11) in the opening direction of the valve needle (16) acted upon annular piston (17) between two on the Valve needle (16) formed stops (25, 26) is arranged displaceably.