DE2740879A1 - INJECTION VALVE FOR RECEPTACLE COMBUSTION MACHINERY - Google Patents
INJECTION VALVE FOR RECEPTACLE COMBUSTION MACHINERYInfo
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Description
27A087927A0879
P.5201 Stph P.5201 Stph
Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur, Schweiz Sulzer Brothers Aktiengesellschaft, Winterthur, Switzerland
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einem in den Brennraum des Zylinders ragenden Düsenkörper, der in seinem Innern eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilnadel und über seinen Umfang verteilt mehrere Düsenbohrungen aufweist, über die der Brennstoff taktweise unter Abheben der Ventilnadel von dem Ventilsitz in den Brennraum austritt.The invention relates to an injection valve for reciprocating internal combustion engines, with one in the combustion chamber of the cylinder protruding nozzle body, which in its interior a cooperating with a valve seat valve needle and has a plurality of nozzle bores distributed over its circumference, via which the fuel is cycled while lifting the valve needle exits from the valve seat into the combustion chamber.
Einspritzventile werden im allgemeinen so dimensioniert, dass bei Vollast der Maschine eine gute Brennstoff Strahlbildung und damit eine gute, rauchlose Verbrennung im Brennraum des Zylinders stattfindet. Bei der Dimensionierung ergibt sich entweder eine Reihe von Düsenbohrungen mit realtiv grossem Durchmesser oder die Düsenbohrungen werden in zwei Reihen angeordnet, wobei der Bohrungsdurchmesser entsprechend kleiner gewählt wird. Wird die Brennkraftmaschine mit Teillast gefahren, so bestehen bezüglich Strahlbildung und Verbrennung keine optimalen Bedingungen mehr, was man bisher in Kauf genommen hat.Injectors are generally sized to provide good fuel when the engine is at full load Jet formation and thus good, smokeless combustion takes place in the combustion chamber of the cylinder. In the Dimensioning results in either a series of nozzle bores with a relatively large diameter or the nozzle bores are arranged in two rows, the bore diameter being selected correspondingly smaller. Will If the internal combustion engine is operated at partial load, there are no optimal conditions with regard to jet formation and combustion Conditions more than what has been accepted so far.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das gestattet, mit bei allen Lasten gleichbleibender Anzahl von Düsenbohrungen zu fahren, ohne dass bei Teillast die Strahlbildung und die Verbrennung des Brennstoffs wesentlich beeinträchtigt werden.The invention is based on the object of creating an injection valve of the type mentioned at the outset, this allows the number of nozzle bores to remain the same for all loads, without the Jet formation and the combustion of the fuel are significantly impaired.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Einspritzventil mit einer bei Teillast der Maschine einen Teil des Querschnitts aller Düsenbohrungen freigebenden und bei Vollast den ganzen Querschnitt aller Düsenbohrungen freigebenden Vorrichtung versehen ist.According to the invention, this object is achieved by that the injection valve releases part of the cross-section of all nozzle bores when the machine is under partial load and at full load the entire cross section of all nozzle bores releasing device is provided.
Mit dieser Vorrichtung wird es auf einfache Weise möglich, bei Teillastbetrieb der Maschine den Querschnitt aller Düsenbohrungen so zu verkleinern, dass eine gute Strahlbildung und damit eine gute Verbrennung des Brennstoffs erhalten bleibt. Bei Vollast der Maschine wird die Vorrichtung dann so betätigt, dass der volle Querschnitt der Düsenbohrungen freigegeben ist.With this device, it is possible in a simple manner, when the machine is operating at part load, the cross-section to reduce the size of all nozzle bores so that a good jet formation and thus a good combustion of the fuel preserved. When the machine is at full load, the device is operated so that the full cross-section of the Nozzle bores is released.
Zwei Au s führung s bei spie Ie der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the invention are shown in FIG The following description is explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Einspritzventil nach der Erfindung,Fig. 1 is an axial section through an injection valve according to the invention,
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je,
Fig. 2 und 3 'einen Ausschnitt in grösserem Massstab als
Fig. 1 im Bereich der Dtisenbohrungen,ever,
FIGS. 2 and 3 'show a detail on a larger scale than FIG. 1 in the area of the nozzle bores,
Fig. 4 einen axialen Schnitt durch ein abgewandeltes Einspritzventil und4 shows an axial section through a modified injection valve and
Fig. 5 einen Ausschnitt in grösserem Massstab als in Fig. 4 im Bereich der Düsenbohrungen.FIG. 5 shows a detail on a larger scale than in FIG. 4 in the region of the nozzle bores.
Gemäss Fig. 1 weist das Einspritzventil einen Ventilkörper 1 auf, der aus einem oberen Teil 2 und einem unteren Teil 3 besteht, die durch eine Ueberwurfmutter 4 zusammengehalten werden. Der Ventilkörper 1 ruht mit einem Flansch 5 auf dem Zylinderkopf 6, der den Brennraum 8 des Zylinders der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach oben abschliesst. Der Ventilkörper durchdringt den Zylinderkopf und ragt mit dem unteren, mehrere Düsenbohrungen 7 aufweisenden Ende seines Teils 3 in den Brennraum 8.According to Fig. 1, the injection valve has a valve body 1, which consists of an upper part 2 and a lower part 3, which is secured by a union nut 4 be held together. The valve body 1 rests with a flange 5 on the cylinder head 6, which the combustion chamber 8 of the Cylinder of the reciprocating internal combustion engine closes up. The valve body penetrates the cylinder head and protrudes with the lower end of its part 3 having a plurality of nozzle bores 7 into the combustion chamber 8.
Für die Brennstoffzufuhr weist der Ventilkörper einen Kanal 10 auf, der sich zunächst radial durch den Flansch 5 erstreckt und dann im wesentlichen in Längsrichtung des Ventilkörpers durch die Teile 2 und 3 geführt ist, bis in den Bereich des unteren Endes des Teiles 3. Der Kanal 10 endet dort in einem Ringraum 11.Im Zentrum des Ventilkörpers 1 ist eine axial verschiebbare VentilnadelFor the fuel supply, the valve body has a channel 10 which initially extends radially through the Flange 5 extends and is then guided through parts 2 and 3 essentially in the longitudinal direction of the valve body, to the area of the lower end of part 3. The channel 10 ends there in an annular space 11. In the center of the Valve body 1 is an axially displaceable valve needle
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vorgesehen, die sich mit ihrem oberen Ende über einen Federteller 13 an einer Druckfeder 14 abstützt. Am unteren Ende der Ventilnadel 12 weist diese eine kegelige Sitzfläche 15 auf, die mit einer entsprechend kegeligen Sitzfläche in einer Hülse 16 zusammenwirkt, die die Nadel umgibt und in dem Teil 3 des Ventilkörpers 1 axial verschiebbar gelagert ist.provided, which is supported with its upper end via a spring plate 13 on a compression spring 14. At the bottom At the end of the valve needle 12, this has a conical seat surface 15, which has a correspondingly conical seat surface cooperates in a sleeve 16 which surrounds the needle and is axially displaceable in the part 3 of the valve body 1 is stored.
Im Bereich des Ringraumes 11 weist die Hülse mehrere Bohrungen 17 auf, die dem Uebertritt des Brennstoffes vom Ringraum 11 in einen Ringraum 19 dient, der zwischen der Hülse 16 und einem Abschnitt 18 der Ventilnadel 12 freigelassen ist. Der Ringraum 19 grenzt an seinem unteren Ende an die Sitzfläche 15. Unterhalb der Bohrungen 17 weist die Hülse 16 eine kegelige Ventilsitzfläche 20 auf, die mit einer entsprechenden Sitzfläche im Teil 3 des Ventilkörpers 1 zusammenwirkt. Unterhalb der Ventilsitzflächen 20 und 15 weist die Hülse 16 einen aussen zylindrischen Ansatz 21 auf, der an seinem unteren Ende eine Steuerkante 22 bildet, die mit den Düsenbohrungen zusammenwirkt und abhängig von der Höhenlage der Steuerkante 22 den Querschnitt der Düsenbohrungen 7 verändert.In the area of the annular space 11, the sleeve several holes 17, which allow the passage of the fuel from the annular space 11 into an annular space 19 which is between the sleeve 16 and a section 18 of the valve needle 12 is released. The annular space 19 borders at its lower end on the seat surface 15. Below the Bores 17, the sleeve 16 has a conical valve seat surface 20, which interacts with a corresponding seat surface in part 3 of valve body 1. Below the Valve seat surfaces 20 and 15, the sleeve 16 has an externally cylindrical extension 21, which at its lower end forms a control edge 22 which interacts with the nozzle bores and is dependent on the height of the control edge 22 changed the cross section of the nozzle bores 7.
Die Hülse 16 stützt sich mit ihrem oberen Ende an einem kolbenartigen Zwischenstück 25 ab, das in einer Zylinderbohrung des Teils 2 des Ventilkörpers 1 gleitetThe sleeve 16 is supported with its upper end on a piston-like intermediate piece 25 which is in a Cylinder bore of part 2 of valve body 1 slides
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und das mit seinem oberen Ende an einer weiteren Hülse 26 anliegt. Das kolbenartige Zwischenstück 25 wie auch die weitere Hülse 26 umgeben ebenfalls die Ventilnadel 12. Die Hülse 26 ihrerseits stützt sich über einen Federteller 27 an einer Druckfeder 28 ab, die mit ihrem oberen Ende an einem Federteller 29 anliegt, der im Ventilkörper 1 zwischen dem Federteller 13 der Druckfeder 14 angeordnet ist. Der Federteller 29 wird über eine Distanzhülse 30 und eine hohle Schraube 31, die in den Flansch 5 eingeschraubt ist, im Ventilkörper 1 fixiert. Die Hohlschraube 31 umgibt das obere Ende der Druckfeder 14, die an einer in die Hohlschraube eingeschraubten Schraube 32 anliegt.and the upper end of which rests against a further sleeve 26. The piston-like intermediate piece 25 as well as the further sleeves 26 likewise surround the valve needle 12. The sleeve 26 in turn is supported via a spring plate 27 on a compression spring 28, which rests with its upper end on a spring plate 29, which in the valve body 1 between the spring plate 13 of the compression spring 14 is arranged. Of the Spring plate 29 is via a spacer sleeve 30 and a hollow screw 31, which is screwed into the flange 5, in Valve body 1 fixed. The hollow screw 31 surrounds the upper end of the compression spring 14, which is attached to a hollow screw screwed in screw 32 is applied.
In dem das kolbenartige Zwischenstück 25 aufnehmenden Zylinderraum mündet ein Kanal 36, der sich im wesentlichen in Längsrichtung durch den Ventilkörper 1 erstreckt und an seinem oberen Ende radial im Flansch 5 beginnt. Der Kanal 36 steht mit einer nicht näher dargestellten Druckmittelquelle in Verbindung, die am Flansch 5 unter Zwischenschaltung eines Ventils angeschlossen ist. Die obere Begrenzungsfläche 35 des genannten Zylinderraumes bildet für die Bewegung des Zwischenstücks 25 einen Anschlag, der gewünscht enf alls verstellbar ausgebildet werden kann, wobei zum Verstellen mechanische oder auch hydraulische Mittel verwendet werden können.In the cylinder space receiving the piston-like intermediate piece 25, a channel 36 opens, which is essentially extends in the longitudinal direction through the valve body 1 and begins radially in the flange 5 at its upper end. Of the Channel 36 is connected to a pressure medium source, not shown in detail, which is connected to the flange 5 with the interposition of a valve is connected. The upper boundary surface 35 of said cylinder space forms for the movement of the intermediate piece 25 forms a stop which, if desired, can be made adjustable, wherein mechanical or hydraulic means can be used for adjusting.
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Das beschriebene Einspritzventil arbeitet wie folgt: Bei Vollast der Brennkraftmaschine wird die Zufuhr von Druckmittel über den Kanal 36 abgesperrt, so dass die Hülse 16 nur unter dem Druck der Druckfeder 28 steht. Der taktweise und unter hohem Druck über den Kanal 10 zugeführte Brennstoff gelangt über die Bohrungen 17 in den Ringraum 19, wo zunächst die Ventilnadel 12 gegen den Druck der Feder angehoben wird. Damit hebt die Ventilsitzfläche 15 von der entsprechenden Sitzfläche in der Hülse 16 ab und der Brennstoff gelangt in den Raum vor den Düsenbohrungen 7. Da auf die Hülse 16 nur der Druck der Feder 28 wirkt, wird durch den Druck des Brennstoffs auch die Hülse 16 nach oben verschoben, so dass deren Steuerkante 22 die Düsenbohrungen 7 freigibt und der Brennstoff über den vollen Querschnitt der Bohrungen 7 in den Brennraum 8 des Zylinders gelangt, ohne dabei von der Steuerkante 22 behindert zu werden (Fig. 3). Danach gehen wegen des abfallenden Brennstoffdruckes die Hülse 16 und die Ventilnadel 12 wieder in die in Fig. 1 gezeichnete Ausgangsstellung zurück.The injection valve described works as follows: When the internal combustion engine is at full load, the supply blocked by pressure medium via the channel 36, so that the sleeve 16 is only under the pressure of the compression spring 28. Of the Fuel supplied cyclically and under high pressure via the channel 10 passes through the bores 17 into the annular space 19, where first the valve needle 12 is raised against the pressure of the spring. This lifts the valve seat surface 15 from the corresponding seat in the sleeve 16 and the fuel gets into the space in front of the nozzle holes 7. Da on the sleeve 16 only the pressure of the spring 28 acts, the sleeve 16 is also pushed upwards by the pressure of the fuel, so that the control edge 22 exposes the nozzle bores 7 and the fuel over the full cross section of the Bores 7 enters the combustion chamber 8 of the cylinder without being hindered by the control edge 22 (Fig. 3). Thereafter, because of the drop in fuel pressure, the sleeve 16 and the valve needle 12 return to the position shown in FIG. 1 drawn starting position back.
Soll die Brennkraftmaschine mit Teillast gefahren werden, so wird die Druckmittelzufuhr über den Kanal 36 eingeschaltet, so dass auf die Hülse 16 ausser dem Druck der Feder 28 auch der Druck des Druckmittels über das kolbenförmige Zwischenstück 25 wirkt und die Hülse 16 in ihrer unteren Stellung blockiert. Der über den Kanal 10 zugeführte Brennstoff gelangt wiederum in den Ringraum 11 und über dieIf the internal combustion engine is to be operated at partial load, the pressure medium supply is via the channel 36 switched on, so that on the sleeve 16 not only the pressure of the spring 28 but also the pressure of the pressure medium via the piston-shaped Intermediate piece 25 acts and blocks the sleeve 16 in its lower position. The one supplied via channel 10 Fuel in turn arrives in the annular space 11 and via the
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Bohrungen 17 in den Ringraum 19, wo er die Nadel 12 gegen den Druck der Feder 14 nach oben verschiebt, so dass er in den Raum vor den Düsenbohrungen 7 weiter strömen kann. Von diesem Raum aus gelangt dann der Brennstoff über die Bohrungen 7 in den Brennraum 8 des Zylinders, wobei der Querschnitt aller Bohrungen 7 verkleinert ist, weil die Steuerkante 22 der Hülse 16 einen Teil des Eintrittsquerschnitts der Düsenbohrungen 7 überdeckt (Fig. 2).Bores 17 in the annular space 19, where he has the needle 12 against the pressure of the spring 14 moves upwards so that he can continue to flow into the space in front of the nozzle bores 7. From this space, the fuel then passes through the bores 7 into the combustion chamber 8 of the cylinder, the Cross-section of all holes 7 is reduced because the control edge 22 of the sleeve 16 is part of the inlet cross-section the nozzle bores 7 covered (Fig. 2).
Wenn — wie schon erwähnt — die Ans chi ag fläche 35 verstellbar ist, lässt sich erreichen, dass beim Einspritzen des Brennstoffes auch Zwischenstellungen der Steuerkante 22 eingenommen werden, so dass die Aenderung des Querschnitts der Düsenbohrungen etwas weniger gross, als in Fig. 2 gezeichnet, sein können.If - as already mentioned - the Ans chi ag area 35 is adjustable, it can be achieved that when the fuel is injected, intermediate positions of the Control edge 22 are taken so that the change in the cross section of the nozzle bores is somewhat less large, as drawn in Fig. 2, may be.
Gemäss Fig. 4 und 5 ist die Ventilnadel als hohle Nadel 52 ausgebildet und die Funktion der den Querschnitt der Düsenbohrungen verändernden Hülse 16 in Fig. 1 wird von einer in der hohlen Nadel 52 gelagerten Stange 56 übernommen. Die hohle Nadel 52 ist an ihrem unteren Ende mit einer kegeligen Sitzfläche 55 versehen, die mit einer entsprechenden Kegelfläche im unteren Teil 3 zusammenwirkt. Die hohle Nadel 52 wird, wie die Hülse 16 in Fig. 1, von einer Feder 14 nach unten gegen die Sitzfläche gedrückt. Der Brennstoffkanal 10 mündet wiederum in einen Ringraum 11, der jedoch direkt die hohle Nadel 52 umgibt.According to FIGS. 4 and 5, the valve needle is designed as a hollow needle 52 and the function of the cross section the sleeve 16 changing the nozzle bores in FIG. 1 is taken over by a rod 56 mounted in the hollow needle 52. The hollow needle 52 is provided at its lower end with a conical seat 55, which with a corresponding Conical surface in the lower part 3 interacts. The hollow needle 52, like the sleeve 16 in Fig. 1, is held by a spring 14 pressed down against the seat. The fuel channel 10 in turn opens into an annular space 11, which however directly surrounding the hollow needle 52.
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Unterhalb der Düsenbohrungen 7 bildet die Stange 56 einen Flansch 57, dessen obere Begrenzung die Steuerkante 22 zum Verändern des Querschnitts aller Düsenbohrungen bildet. Ueber einen Ansatz 58 stützt sich die Stange am Boden des Düsenkörpers 1 ab. Die Stange 56 weist oberhalb des Flansches 57 einen im Durchmesser kleineren Abschnitt 56' auf, der über seine ganze Länge mit axialen Nuten 53 versehen ist, die am oberen Ende in eine Ringnut 54 der Stange 56 auslaufen. Aehnlich wie bei der Ventilnadel 12 in Fig. 1, stützt sich am oberen Ende der Stange 56 über einen Federteller 13 eine Druckfeder 28 ab, deren oberes Ende an der Schraube 32 anliegt. Diese Schraube 32 wird von einer Schraube 60 durchdrungen, die mit ihrem unteren Ende am Federteller 13 anliegt und mit der der Hub der Stange 56 begrenzt wird.Below the nozzle bores 7, the rod 56 forms a flange 57, the upper limit of which is the control edge 22 forms for changing the cross section of all nozzle bores. The rod is supported by an approach 58 Bottom of the nozzle body 1 from. The rod 56 has a section with a smaller diameter above the flange 57 56 ', which is provided with axial grooves 53 over its entire length which terminate in an annular groove 54 of the rod 56 at the upper end. Similar to the valve needle 12 in Fig. 1, is supported at the upper end of the rod 56 via a spring plate 13 from a compression spring 28, the upper end of which on the Screw 32 is applied. This screw 32 is penetrated by a screw 60 with its lower end on the Spring plate 13 is applied and with which the stroke of the rod 56 is limited.
In der in Fig. 4 gezeichneten Stellung der Stange 56 wird die Maschine mit Vollast gefahren, denn die Schraube 60 drückt die Stange 56 in ihre tiefste Stellung, in der die Steuerkante 22 des Flansches 57 den gesamten Querschnitt aller Düsenbohrungen 7 freigibt. Soll Teillast gefahren werden, so wird die Schraube 60 etwas nach oben herausgedreht, so dass zwischen der Schraube 60 und dem Federteller 13 ein bestimmter Abstand entsteht, der dem gewünschten Hub der Stange 56 entspricht. Nach jedem Abheben der hohlen Ventilnadel 52 von der Sitzfläche strömt Brennstoff überIn the position of the rod 56 shown in FIG. 4, the machine is driven at full load because the screw 60 presses the rod 56 into its lowest position, in which the control edge 22 of the flange 57 covers the entire cross section of all nozzle bores 7 releases. If partial load is to be driven, the screw 60 is unscrewed a little upwards, so that a certain distance is created between the screw 60 and the spring plate 13, which corresponds to the desired stroke the rod 56 corresponds. After each lifting of the hollow valve needle 52 from the seat surface, fuel flows over
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die Nuten 53 in den die Ringnut 54 umgebenden Raum in der hohlen Nadel 52, wodurch infolge des Brennstoffdrucks, der auf den oberhalb des Abschnitts 56* befindlichen Abschnitt mit grösserem Durchmesser der Stange 56 wirkt, diese bis zum Anschlag an die Schraube 60 angehoben wird. Die Steuerkante 22 des Flansches 57 verkleinert dadurch den Querschnitt aller Düsenbohrungen 7, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.the grooves 53 in the space surrounding the annular groove 54 in the hollow needle 52, whereby due to the fuel pressure, the acts on the section with a larger diameter of the rod 56 located above the section 56 *, this up to is raised to the stop on the screw 60. The control edge 22 of the flange 57 thereby reduces the cross section of all nozzle bores 7, as shown in FIG.
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