DE4023222A1

DE4023222A1 - Fuel injection nozzle - has thin wall around end of needle, which is expanded by fuel pressure and produces annular jet

Info

Publication number: DE4023222A1
Application number: DE19904023222
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Hofmann; Rainer Dipl Ing Buck; Wilhelm Dr Ing Polach; Wolfgang Stolper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-07-21
Filing date: 1990-07-21
Publication date: 1991-09-19

Abstract

A fuel injection nozzle for an internal combustion engine has a body (10) which is clamped by a tubular nut (11) to the support (12). The nozzle needle (22) is a shrink fit in the bore (14) of the nozzle body and is secured by brazing, welding or with adhesive. The needle (22) has a longitudinal groove (24) in its surface to enable fuel to flow from the axial hole (13) in the body (12) to the circumferential groove (25) in the lower end of the needle. The part of the nozzle surrounding the lower end of the needle has a relatively thin wall and the end (23) of the needle is a press fit in the nozzle bore. When fuel is supplied at pressure to the groove (25), the pressure expands the needle wall and enables the fuel to flow out in the form of an annular jet. USE - Fuel injection nozzle for internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Bei handelsüblichen Kraftstoffeinspritzdüsen ist in einem Düsenkör per eine Ventilnadel verschiebbar geführt, die bei Druckaufbau von einem Ventilsitz abhebt und damit den Weg für den einzuspritzenden Kraftstoff freigibt. Diese Einspritzdüsen sind zum Teil sehr kompli ziert aufgebaut und benötigen zumindest eine die Ventilnadel bela stende Schließfeder.With commercially available fuel injection nozzles is in a nozzle body guided displaceably by a valve needle which, when pressure builds up from a valve seat and thus the way for the injected Releases fuel. These injectors are sometimes very complicated decorated and need at least one valve needle constant closing spring.

Es ist daher eine Einspritzdüse erstrebenswert, die möglichst wenig und einfach zu bearbeitende Teile aufweist.An injector is therefore desirable that has as few and easy to machine parts as possible.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch den schmalen, hohlzylind rischen Düsenaustrittsquerschnitt ein Strahl mit sehr kleinen Kraft stofftröpfchen gebildet wird, die gleichmäßig über den Brennraum mit Luft vermischt verteilt werden. Die neuartige Einspritzdüse hat außerdem den Vorteil, daß sie keine bewegten Teile aufweist, so daß ein Verschleiß durch Reibung ausgeschlossen ist. Durch Variieren der Vorspannung, mit der der rohrförmige Stutzen des Düsenkörpers an der Ventilnadel anliegt, und durch die Form des bei Druck gebildeten Spritzspalts ist eine große Variabilität der Strahlform des einge spritzten Kraftstoffs möglich. Da das Schließen der Düse durch den Brenngasdruck unterstützt wird, wird auch ein Rückblasen in die Ein spritzdüse unterbunden. The injection nozzle according to the invention with the characteristic features of claim 1 has the advantage that through the narrow, hollow cylinder nical nozzle outlet cross-section, a jet with very little force droplets of material is formed, which are evenly distributed over the combustion Air mixed to be distributed. The innovative injector has also the advantage that it has no moving parts, so that wear due to friction is excluded. By varying the Bias with which the tubular nozzle of the nozzle body on the Valve needle rests, and by the shape of the pressure formed Spray gap is a great variability in the jet shape of the splashed fuel possible. Since the nozzle is closed by the Fuel gas pressure is supported, there is also a blow back into the one spray nozzle prevented.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Ein spritzdüse möglich. Eine besonders einfache Bauform der Einspritz düse ergibt sich aufgrund der Merkmale der Ansprüche 2 und 3. Durch eine bestimmte Vorspannung nach dem Merkmal des Anspruchs 4, mit der der Stutzen an der Ventilnadel anliegt, läßt sich ein bestimmter Einspritzquerschnitt des Kraftstoffstrahls einstellen. Bei einer Ausbildung der Einspritzdüse nach den Merkmalen des Anspruchs 9 wird der Spritzspalt nicht nur durch Aufweiten des brennraumseitigen Stutzens des Düsenkörpers sondern auch durch radiales Zusammen drücken des brennraumseitigen Abschnitts der Düsenadel gebildet.The measures listed in the subclaims provide for partial further developments of the specified in the main claim spray nozzle possible. A particularly simple design of the injection nozzle results from the features of claims 2 and 3. By a certain bias according to the feature of claim 4, with the the nozzle is in contact with the valve needle, a specific one can be used Adjust the cross section of the fuel jet. At a Training of the injector according to the features of claim 9 the spray gap not only by widening the combustion chamber side Nozzles of the nozzle body but also by radial together pressing the combustion chamber side section of the nozzle needle is formed.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darge stellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenIn the drawing, two embodiments of the invention are Darge represents and are described in more detail below. Show it

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraft stoffeinspritzdüse im Längsschnitt und Fig. 3 eine Einzelheit A der Einspritzdüse nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab. Fig. 1 shows a first embodiment of a fuel injector in longitudinal section, Fig. 2 shows a second embodiment of a fuel injector in longitudinal section and Fig. 3 shows a detail A of the injector of FIG. 2 on an enlarged scale.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Ein Düsenkörper 10 ist mittels einer Spannmutter 11 an einem Düsen halter 12 festgespannt, in dem ein Zulaufkanal 13 für einzuspritzen den Kraftstoff axial verläuft. Der Düsenkörper 10 hat gleichachsig zu seiner Längsachse eine zylindrische Bohrung 14, in der eine Dü sennadel 20 eingesetzt ist. Der zum Brennraum hin gerichtete Ab schnitt des Düsenkörpers 10 ist im Durchmesser abgesetzt und bildet einen rohrförmigen Stutzen 15 mit einer bestimmten Wanddicke. A nozzle body 10 is clamped by means of a clamping nut 11 to a nozzle holder 12 , in which an inlet channel 13 for injecting the fuel extends axially. The nozzle body 10 has a cylindrical bore 14 coaxial with its longitudinal axis, in which a nozzle needle 20 is inserted. From the combustion chamber facing section of the nozzle body 10 is reduced in diameter and forms a tubular nozzle 15 with a certain wall thickness.

Die Düsennadel 20 hat im wesentlichen Zylinderforn und ist durch eine Ringnut 21 in zwei Abschnitte 22, 23 unterteilt, die zusammen mit dem sie umgebenden Stutzen 15 einen Verteilerraum 25 für den durch einen Längskanal 24 in der Düsennadel 20 aus dem anschließen den Zulaufkanal 13 zugeführten Kraftstoff bildet.The nozzle needle 20 has a substantially cylindrical shape and is divided by an annular groove 21 into two sections 22 , 23 which, together with the connecting piece 15 surrounding them, form a distributor space 25 for the fuel supplied to the inlet channel 13 through a longitudinal channel 24 in the nozzle needle 20 forms.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der zulaufseitige Abschnitt 22 der Düsennadel 20 durch einen Schrumpfsitz und/oder Löten, Schweißen oder Kleben mit der anliegenden Fläche der Bohrung 14 des starren Düsenkörpers 10 unbeweglich fixiert. Den brennraumseitigen Abschnitt 23 der Düsennadel 20 umgibt der freie Endteil des Stutzens 15, der mit seiner radialen Innenfläche an der radialen Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 23 der Düsennadel 20 mit Spannung an liegt. Vorzugsweise ist der Düsenkörper 10 auf die Düsennadel 20 aufgeschrumpft. Wird Kraftstoff von einer Einspritzpumpe durch eine Leitung, den Zulaufkanal 13 im Düsenhalter 12 und durch den Längs kanal 24 in der Düsennadel 20 in den Verteilerraum 25 gefördert, wo sich, da der Stutzen 15 und der Abschnitt 23 diesen abschließen, ein Druck aufbaut. Überschreitet der Druck die durch die Vorspannung des Stutzens 15 und des Drucks im umgebenden Brennraum erzeugte Spannung des Stutzens 15, dehnt sich dieser und gibt zwischen seiner Innen fläche und dem brennraumseitigen Abschnitt der Düsennadel 20 einen Ringspalt frei, durch den Kraftstoff in den Brennraum der Kraftma schine gespritzt wird. Durch den hohen Druck von beispielsweise 130 bar wird der in Form eines zylindrischen Hohlstrahls austretende Kraftstoff fein zerstäubt und mit der Luft im Brennraum fein ver teilt vermischt.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the inlet-side section 22 of the nozzle needle 20 is immovably fixed to the adjacent surface of the bore 14 of the rigid nozzle body 10 by a shrink fit and / or soldering, welding or gluing. The combustion chamber-side section 23 of the nozzle needle 20 is surrounded by the free end part of the connector 15 , which lies with its radial inner surface on the radial outer surface of the cylindrical section 23 of the nozzle needle 20 with tension. The nozzle body 10 is preferably shrunk onto the nozzle needle 20 . Is fuel from an injection pump through a line, the inlet channel 13 in the nozzle holder 12 and through the longitudinal channel 24 in the nozzle needle 20 into the distribution chamber 25 , where, since the nozzle 15 and the section 23 complete this, a pressure builds up. If the pressure exceeds the voltage generated by the pretension of the nozzle 15 and the pressure in the surrounding combustion chamber of the nozzle 15 , this expands and releases an annular gap between its inner surface and the combustion chamber-side section of the nozzle needle 20 , through the fuel into the combustion chamber of the Kraftma machine is injected. Due to the high pressure of 130 bar, for example, the fuel emerging in the form of a cylindrical hollow jet is atomized and finely mixed with the air in the combustion chamber.

Die zum Öffnen der Düse zu erzeugende Druckstufe hängt im wesentli chen von der Vorspannung ab, mit der der Stutzen 15 an dem Abschnitt 23 der Düsennadel 20 anliegt. Diese Druckstufe kann auch durch die Länge der Dichtfläche variiert werden. Zum Einstellen des Abspritz druckes kann die Wandung des Stutzens in einfacher Weise durch Schleifen reduziert werden. The pressure level to be generated for opening the nozzle essentially depends on the pretension with which the connector 15 bears against the section 23 of the nozzle needle 20 . This pressure level can also be varied by the length of the sealing surface. To adjust the spray pressure, the wall of the nozzle can be reduced in a simple manner by grinding.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen im wesentlichen dadurch, daß die Dichtflächen 26, 27 des Stutzens 15 und des Ventil-Abschnitts 23 der Düsennadel 20 ko nisch ausgebildet sind, wobei der Kegelwinkel a vorzugsweise 4° bis 10° beträgt. Dementsprechend wird ein kegelförmiger hohler Spritz strahl erzeugt. Ferner ist die Düsennadel 20 mit einem Gewinde 30 in der Bohrung 14 des Düsenkörpers 10 verschraubt und mit einer Konter mutter 31 gesichert, die in einer Erweiterung 32 des Zulaufskanal 13 im Düsenhalter 12 angeordnet ist, in die auch das verlängerte Ende 33 der Ventilnadel 20 greift. Die den Verteilerraum 25 bildende Ein schnürung an der Düsennadel 20 ist tief und lang, so daß der ver bleidende Schaft 34 der Düsennadel 20 axial elastisch ist. Die Dü sennadel 20 wird in den Düsenkörper 10 eingeschraubt, bis die koni schen Dichtflächen 26, 27 dicht abschließen. Darauf wird der Öff nungs- oder Abspritzdruck durch Weiterdrehen der Düsennadel 20 ein gestellt, wobei eine Vorspannung durch elastische Verformung des Stutzens 15 des Düsenkörpers 10 und der Düsennadel 20 erzielt wird.The embodiment of FIG. 2 differs from that described above essentially in that the sealing surfaces 26 , 27 of the connector 15 and the valve portion 23 of the nozzle needle 20 are formed ko nically, the cone angle a is preferably 4 ° to 10 ° . Accordingly, a conical hollow spray jet is generated. Furthermore, the nozzle needle 20 is screwed with a thread 30 in the bore 14 of the nozzle body 10 and secured with a lock nut 31 , which is arranged in an extension 32 of the inlet channel 13 in the nozzle holder 12 , into which the extended end 33 of the valve needle 20 engages . The distribution space 25 forming a lacing on the nozzle needle 20 is deep and long, so that the ble ble ver 34 of the nozzle needle 20 is axially elastic. The nozzle needle 20 is screwed into the nozzle body 10 until the conical sealing surfaces 26 , 27 are sealed. Then the opening or spray pressure is set by further turning the nozzle needle 20 , a preload being achieved by elastic deformation of the nozzle 15 of the nozzle body 10 and the nozzle needle 20 .

Um auch eine radiale Verformung des Ventilteils der Düsennadel 20 zu erreichen, ist ihr brennraumseitiger Abschnitt 23 mit einem axialen Hohlraum 35 versehen; die verbleibende Wand, die eine bestimmte Dicke hat, verformt sich radial bei Druckaufbau. Mit diesem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 2 wird demzufolge der Düsenquerschnitt durch elastisches Verformen sowohl des Stutzens 15 des Düsenkörpers 10 als auch des brennraumseitigen Abschnitts 23 der Düsennadel er zeugt.In order to also achieve a radial deformation of the valve part of the nozzle needle 20 , its combustion chamber-side section 23 is provided with an axial cavity 35 ; the remaining wall, which has a certain thickness, deforms radially when pressure is built up. With this exporting approximately example of Fig. 2 of the nozzle cross-section by elastic deformation both of the connecting piece 15 of the nozzle body 10 and the combustion chamber-side portion 23 of the nozzle needle is thus he witnesses.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß in der Ventilnadel ein bis zur brennraumseitigen Stirnseite führender Kanal angeordnet sein kann, durch den ein zweites Medium, z. B. Luft, Wasser oder der gleichen in den Kraftstoffstrahlkern eingeführt werden kann, so daß niedrige Rußemissionen erzielbar sind. Zum Ausbilden und/oder Über lagern von Schnurstrahlen zu dem Mantelstrahl können in den brenn raumseitigen Abschnitt der Düsennadel oder in den diese umgebenden Stutzen auch Längs- oder Schrägnuten oder auch Flächen eingearbeitet werden sein.In addition, it is pointed out that in the valve needle one to channel leading to the combustion chamber end face may be arranged can through which a second medium, e.g. B. air, water or same can be inserted into the fuel jet core, so that low soot emissions can be achieved. For training and / or about Storage of cord jets to the jacket jet can burn room-side section of the nozzle needle or in the surrounding it Spigot also longitudinal or inclined grooves or surfaces incorporated will be.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Ventil körper und mit einer in diesem angeordneten Ventilnadel, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) brennraumseitig einen ela stisch aufweitbaren, rohrförmigen Stutzen (15) hat, daß ein zulauf seitiger Abschnitt (22) der Düsennadel (20) im Düsenkörper fest fixiert ist und ein brennraumseitiger Abschnitt (23) der Düsennadel von dem Stutzen des Düsenkörpers mit Spannung umfaßt wird und daß zwischen dem zulaufseitigen Abschnitt und dem brennraumseitigen Ab schnitt ein mit dem Zulauf in Verbindung stehender Verteilerraum (25) angeordnet ist, so daß bei Druckaufbau im Verteilerraum der Stutzen einen zum Brennraum führenden Ringspalt bildend radial er weitert wird.1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines with a valve body and with a valve needle arranged therein, characterized in that the valve body ( 10 ) on the combustion chamber side has an ela stically expandable, tubular connector ( 15 ) that an inlet-side section ( 22 ) of the nozzle needle ( 20 ) is firmly fixed in the nozzle body and a combustion chamber side section ( 23 ) of the nozzle needle is gripped by the nozzle of the nozzle body with tension and that between the inlet side section and the combustion chamber side from a section with the inlet in connection with the distributor chamber ( 25 ) is arranged , so that when the pressure builds up in the manifold, the nozzle forms an annular gap leading to the combustion chamber and is radially expanded.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anliegenden Flächen des brennraumseitigen Ab schnitts der Düsennadel (20) und des Stutzens (15) des Düsenkörpers (10) zylindrisch ausgebildet sind. 2. Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that the abutting surfaces of the combustion chamber-side section from the nozzle needle ( 20 ) and the nozzle ( 15 ) of the nozzle body ( 10 ) are cylindrical.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anliegenden Flächen (26, 27) des brennraumseitigen Ab schnitts (23) der Düsennadel (20) und des Stutzens (15) des Düsen körpers (10) konisch ausgebildet sind.3. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the abutting surfaces ( 26 , 27 ) of the combustion chamber-side section ( 23 ) of the nozzle needle ( 20 ) and the nozzle ( 15 ) of the nozzle body ( 10 ) are conical.

4. Einspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Stutzens (15) des Düsenkörpers (10) an der Außenfläche des brennraumseitigen Abschnitts (23) der Ventilnadel (20) unter Vorspannung radial anliegt.4. Injection nozzle according to claim 2 or 3, characterized in that the inner surface of the nozzle ( 15 ) of the nozzle body ( 10 ) on the outer surface of the combustion chamber side portion ( 23 ) of the valve needle ( 20 ) bears radially under prestress.

5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsennadel (20) mittels eines Schrumpfsitzes im Düsenkörper (10) befestigt ist.5. Injection nozzle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle needle ( 20 ) is fastened by means of a shrink fit in the nozzle body ( 10 ).

6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsennadel (20) in einer Bohrung (14) des Düsen körpers (10) eingeschraubt ist.6. Injection nozzle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle needle ( 20 ) is screwed into a bore ( 14 ) of the nozzle body ( 10 ).

7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Verteilerraum (25) durch eine Einschnürung in der Düsennadel (20) gebildet ist.7. Injection nozzle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the distributor space ( 25 ) is formed by a constriction in the nozzle needle ( 20 ).

8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der brennraumseitige Abschnitt (23) der Düsennadel (20) hohl ausgebildet ist.8. Injection nozzle according to one of claims 3, 4 or 6, characterized in that the combustion chamber-side section ( 23 ) of the nozzle needle ( 20 ) is hollow.

9. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel am Stutzen (15) des Düsenkörpers und am brennraumseiti gen Abschnitt (23) der Düsennadel im Bereich von 4 bis 10 Winkelgrad liegt.9. Injection nozzle according to claim 3, characterized in that the cone angle on the nozzle ( 15 ) of the nozzle body and on the Brennraumseiti gene portion ( 23 ) of the nozzle needle is in the range of 4 to 10 degrees.