DE4034203C2 - Fuel injection nozzle for internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Der Zweck einer derartigen Kraftstoff-Einspritzdüse besteht darin, die mit den wechselnden Lastzuständen einer Brennkraftmaschine verbundenen variablen Einspritzmengen von Kraftstoff immer mit optimaler Strahlbildung in den Brennraum eines Zylinders einzubringen.The invention relates to a fuel injector for Internal combustion engines according to the preamble of the first Claim. The purpose of such Fuel injector is the one with the changing Load states of an internal combustion engine connected variable Injection quantities of fuel always with optimal jet formation into the combustion chamber of a cylinder.

Aus der älteren, jedoch nachveröffentlichten DE 40 17 391 A1 ist eine gattungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse bekannt geworden, bei der der kegelige Dichtsitz zwischen Düsennadel und Düsenkörper aus den im Schließzustand der Einspritzdüse aufeinanderliegenden Teilstirnflächen einer an Düsenkörper und Düsennadel ausgebildete axialen und radialen Keilverzahnung besteht. Die für Einspritzdüsen erforderliche Dichtheit des Dichtsitzes ist bei dieser Anordnung mit den vielen Einzeldichtflächen, die jede für sich gefertigt werden muß, nicht erreichbar. Eine Undichtheit des Dichtsitzes führt aber dazu, daß gespeist aus dem großen Restvolumen in der Einspritzdüse erhebliche Mengen am Kraftstoff nachtropfen. Nachtropfender Kraftstoff führt zu unkontrollierter Verbrennung im Zylinder mit Ölkohlebildung am Düsenende und mit betriebgefährdenden Schadens folgen für die Brennkraftmaschine. Dabei verursacht die sich am Düsenende bildende Ölkohle zu dem eine schlechtere Strahlbildung. Außerdem ist der Fertigungsaufwand für diesen Dichtsitz mit unterteilten Dichtflächen unverhältnismäßig hoch. From the older, but later published DE 40 17 391 A1 is a generic one Fuel injector became known at the tapered Sealing seat between the nozzle needle and nozzle body from the Closing state of the injection nozzle lying on top of each other Partial end faces of a nozzle body and nozzle needle trained axial and radial splines. The tightness of the sealing seat required for injection nozzles in this arrangement with the many individual sealing surfaces, each must be made for yourself, not available. A Leakage of the sealing seat leads to it being fed the large residual volume in the injector, significant amounts Drip fuel. Dripping fuel leads to uncontrolled combustion in the cylinder with oil carbon formation on Nozzle end and with operationally hazardous damage follow for Internal combustion engine. This causes the end of the nozzle forming oil coal to which poorer jet formation. also is the manufacturing effort for this sealing seat with divided Sealing surfaces disproportionately high.  

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die bei stufenlos steuerbaren Einspritzquerschnitten eine gute Strahlbildung ohne Verkokungsgefahr im ganzen Betriebsbereich sicherstellt.It is therefore an object of the invention to To create fuel injector for internal combustion engines which is a good one with continuously controllable injection cross sections Beam formation without risk of coking in the entire operating area ensures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst und mit dem Merkmal von Anspruch 2 weiter ausgestaltet.This object is achieved with the characteristic Features of the first claim solved and with the feature further developed by claim 2.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der kegelige Dichtsitz zwischen Düsennadel und Düsenkörper mit seinen durchlaufenden Flächen ohne Fertigungsschwierigkeiten in Serie herstellbar ist, daß eine hohe Dichtgüte des Dichtsitzes reproduzierbar erreichbar ist, daß sich bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem Einspritzvorgang kein Restvolumen von Kraftstoff bildet und somit das unerwünschte Nachtropfen vermieden ist, daß keine Verkokung von Restkraftstoff auftritt, daß die beim Öffnen des Einspritzventils sich ergebenden Einspritzöffnungen mit rechteckigem Querschnitt Spritzstrahlen mit nahezu gleicher Strahlenergie und Strahllänge wie die sonst üblichen Düsenbohrungen ergeben, und daß die Güte der Spritzstrahlen im ganzen Betriebsbereich bei großen und kleinen Einspritzmengen gleichbleibend gut ist.The advantages achieved with the invention are in particular in that the conical sealing seat between the nozzle needle and Nozzle body with its continuous surfaces without Manufacturing difficulties in series production is that a high sealing quality of the sealing seat can be achieved reproducibly, that after the fuel injector is closed does not form a residual volume of fuel during an injection process and thus the unwanted dripping is avoided that none Coking of residual fuel occurs that when opening the Injector resulting injection openings with rectangular cross section spray jets with almost the same Beam energy and beam length as usual Nozzle holes result, and that the quality of the spray jets in whole operating range with large and small injection quantities is consistently good.

Aus der DE 33 00 953 A1 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse bekannt, bei der im Kopf einer in Strömungsrichtung öffnenden Ventilnadel stromab eines Dichtsitzes Strömungswege für Kraftstoff ausgebildet sind. Diese Strömungswege und der Ringspalt zwischen Düsenkörper und Ventilnadel um Schließzustand der Einspritzdüse enthalten nach Beendigung eines Einspritzvorganges ein erhebliches Restvolumen an Kraftstoff, das ein unerwünschtes Nachtropfen von Kraftstoff und eine Verkokung des Düsenendes zur Folge hat, was die Ausbildung von durchschlagkräftigen Einspritzstrahlen verschlechtert. DE 33 00 953 A1 discloses a fuel injection nozzle known, in the head of an opening in the direction of flow Valve needle downstream of a sealing seat Fuel are trained. These flow paths and the Annular gap between the nozzle body and valve needle around the closed state the injector included after completing a Injection process a considerable residual volume of fuel, which is an unwanted dripping of fuel and one Coking of the nozzle end results in the formation of penetrating injection jets deteriorated.  

Aus der WO 87/00584 ist eine Einspritzdüse bekanntgeworden, die am Kopf der Düsennadel radiale Stege aufweist. Diese Stege dienen aber nicht zur Bildung von stufenlos steuerbaren Einspritzquerschnitten, mit ausgeprägter Strahlbildung, sondern dienen nur der besseren Verteilung und Vernebelung des aus dieser Einspritzdüse austretenden Kraftstoff-Luftgemisches.An injection nozzle has become known from WO 87/00584 has radial webs at the head of the nozzle needle. These bridges but do not serve to form steplessly controllable Injection cross sections, with pronounced jet formation, but only serve the better distribution and fogging of the this fuel-air mixture emerging from the injector.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is in the drawing shown and will be described in more detail below. It shows:

Fig. 1 Teil-Längsschnitt der Einspritzdüse nach Linie I-I in Fig. 2; Fig. 1 partial longitudinal section of the injector according to line II in Fig. 2;

Fig. 2 Querschnitt der Einspritzdüse nach Linie II-II in Fig. 1; Fig. 2 cross section of the injector according to line II-II in Fig. 1;

Fig. 3 Schnitt-Abwicklung entsprechend Linie III-III in Fig. 2. Fig. 3 cut-processing, corresponding to line III-III in Fig. 2.

Eine Kraftstoff-Einspritzdüse weist einen Düsenkörper 11 auf, der im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine befestigt ist und mit seinem unteren Ende 13 in den Brennraum eines Zylinders hineinragt. Innerhalb des Düsenkörpers 11 ist eine Düsennadel 12 axialbeweglich angeordnet, die gegen die Kraft einer nicht dargestellten Feder vom Kraftstoffdruck in Offenstellung bringbar ist. Mittels einer nicht dargestellten Einrichtung ist der Öffnungshub der Düsennadel 12 einstellbar. A fuel injection nozzle has a nozzle body 11 which is fastened in the cylinder head of an internal combustion engine and projects with its lower end 13 into the combustion chamber of a cylinder. Within the nozzle body 11 , a nozzle needle 12 is axially movable, which can be brought against the force of a spring, not shown, from the fuel pressure to the open position. The opening stroke of the nozzle needle 12 is adjustable by means of a device, not shown.

Am brennraumseitigen Ende der Düsennadel 12 sind vier am Umfang verteilte, radiale Stege 14 mit begrenzter axialer Länge angeordnet, die in entsprechende kronenartig am Ende 13 des Düsenkörpers 11 ausgebildete Radialnuten 15 axialverschieblich eingreifen.At the end of the nozzle needle 12 on the combustion chamber side, four radial webs 14 of limited axial length distributed around the circumference are arranged, which engage axially displaceably in corresponding radial grooves 15 formed at the end 13 of the nozzle body 11 .

Zwischen Stegfußdurchmesser 16 der Düsennadel 12 und dem Durchmesser des Düsennadelschaftes 17 ist ein kegeliger Ventilsitz 18 ausgebildet, der mit einer entsprechenden Gegenfläche des Düsenkörpers 11 in geschlossenem Zustand des Kraftstoff-Einspritzventils dichtend zusammenwirkt.Between the web base diameter 16 of the nozzle needle 12 and the diameter of the nozzle needle shaft 17 , a conical valve seat 18 is formed, which cooperates sealingly with a corresponding counter surface of the nozzle body 11 in the closed state of the fuel injection valve.

Bei einer Öffnung des Einspritzventils mit einem Teilhub 19 der Düsennadel 12 bilden sich zwischen den Radialnuten 15 des Düsenkörpers 11 und den Stegen 14 der Düsennadel 12 Einspritzöffnungen 20 aus.In an opening of the injection valve with a 19 partial lift of the nozzle needle 12, the nozzle body 11 and the webs 14 of the nozzle needle 12 from the injection openings 20 form between the radial grooves 15 °.

Die am Düsennadelschaft 17 im Bereich des Ventilsitzes 18 in Anzahl und Breite der Stege 14 ausgebildeten Axialnuten 21 bewirken bei geöffnetem Einspritzventil eine strömungsgünstige Umlenkung des Kraftstoffs aus dem Raum 22 in die Einspritzöffnungen 20.The shaft 17 on the nozzle needle a favorable flow diversion effect of the fuel from the space 22 to the injection ports 20 open, the injection valve in the region of the valve seat 18 in the number and width of the webs 14 formed axial grooves 21st

Die Neigung des kegeligen Ventilsitzes 18 gibt die Strahlrichtung, den sogenannten Höhenspritzwinkel, für den aus den Einspritzöffnungen 20 austretenden Kraftstoff vor. Zur Abstimmung der Einspritzung auf die Brennraumform kann für die Neigung des Ventilsitzes 18 ein optimaler Wert ausgeführt werden.The inclination of the conical valve seat 18 specifies the jet direction, the so-called height spray angle, for the fuel emerging from the injection openings 20 . In order to match the injection to the shape of the combustion chamber, an optimal value can be carried out for the inclination of the valve seat 18 .

Claims (2)

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer in einem Düsenkörper geführten, in Kraftstoffströmungsrichtung öffnendem Düsen­ nadel, deren Einspritzquerschnitt steuerbar ist, mit einem Nadelkopf am brennraumseitigen Ende der Düsennadel, der gegenüber dieser einen größeren Durchmesser aufweist und im Querschnitt gesehen eine keilwellenförmige, Stege ausbildende Kontur besitzt, die im ent­ sprechenden Schlitten am Kopf des Düsen­ körpers axial geführt sind, wobei bei ge­ schlossenem Ventil die radialen Stegflächen an den entsprechenden Gegenflächen am Ende der Schlitze anliegen und bei geöffnetem Ventil zwischen diesen Flächen radial ge­ richtete, strahlbildende Einspritzquer­ schnitte gebildet werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Stegfußdurch­ messer des Nadelkopfs und dem Durchmesser der Ventilnadel ein ringförmiger, kegeliger Dichtsitz ausgebildet ist, der in der Schließ­ stellung des Ventils aus einer entsprechenden Sitzfläche am Kopf des Düsenkörpers anliegt und den Strömungsweg zu den Einspritzquer­ schnitten sperrt. 1.Fuel injection nozzle for internal combustion engines, with a nozzle guided in a nozzle body and opening in the direction of fuel flow, the injection cross-section of which is controllable, with a needle head at the end of the nozzle on the combustion chamber side, which has a larger diameter than this and, seen in cross section, a spline-shaped webs has a training contour, which are guided axially in the corresponding carriage at the head of the nozzle body, with the radial web surfaces resting against the corresponding mating surfaces at the end of the slots when the valve is closed and radially directed, jet-forming injection cross sections formed between these surfaces when the valve is open are characterized in that an annular, conical sealing seat is formed between the web foot diameter of the needle head and the diameter of the valve needle, which de in the closed position of the valve from a corresponding seat on the head s The nozzle body rests and blocks the flow path to the injection cross sections. 2. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Düsennadelschaft (17) im Bereich des Dichtsitzes (18) Axialnuten (21) in Anzahl und Breite der Stege (14) angeordnet sind.2. Fuel injection nozzle for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that on the nozzle needle shaft ( 17 ) in the region of the sealing seat ( 18 ) axial grooves ( 21 ) in number and width of the webs ( 14 ) are arranged.