DE921368C - Needle nozzle for internal combustion engines - Google Patents

Description

Nadeldüse für Verbrennungskraftmaschi.nen Der Verbrennungsraum von . Verbrennungskraftmaschinen., insbesondere Dieselmotoren mit Vor-oder Nachkammern, erfordert in vielen Fällen das Einspritzen des Brennstoffes in einem Strahl, der zu einem mehr oder weniger stumpfen Kegelmantel aufgeweitet ist. Man hat zu diesem Zweck an, die Düsennadel Zäpfchen angesetzt, welche in die Zerstäubungsbohrung hineinragen und eventuell im Zusammenwirken mit in der Düsenbohrung vorgesehenen Aussparungen., Kanten od. dgl. einen Ringspalt bilden, durch welchen der Einspritzistrahl auf einen gewissen Kegelwinkel geöffnet wird. Diese Konstruktion gibt gewisse Fertigungsschwierigkeiten, insbesondere durch die Notwendigkeit des uribedingt genauen Zentrierens des Zäpfchens mit dem Sitz. Außerdem ist der Ringspalt, welcher eine Breite von wenigen Hundertstelmillimetern haben muß, der Gefahr von Verunreinigungen, insbesondere beim Abstellen des Motors, ausgesetzt. Diese Verunreinigungen würden sich beim Betrieb des Motors meist wieder wegspülen, inzwischen erschweren sie jedoch das Anlassen des Motors durch schlechte Zerstäubung.Needle nozzle for internal combustion engines The combustion chamber of . Internal combustion engines, in particular diesel engines with upstream or downstream chambers, in many cases requires the fuel to be injected in a jet that is widened to a more or less truncated cone surface. One has to this Purpose to attach the nozzle needle uvula, which protrude into the atomization hole and possibly in cooperation with recesses provided in the nozzle bore., Edges or the like. Form an annular gap through which the injection jet hits a certain cone angle is opened. This construction gives certain manufacturing difficulties, especially due to the need for the urinary precise centering of the uvula with the seat. There is also the annular gap, which is a few hundredths of a millimeter wide must have, the risk of contamination, especially when switching off the engine, exposed. These impurities would mostly reappear when the engine was running wash away, but meanwhile they make starting the engine difficult due to bad ones Atomization.

Ziel deT# Erfindung ist es dementsprechend, eine Na.deleinspritzdüse der gleichem Wirkungsweise, für verschiedene Kegelmantelwinkel zu schaffen., welche diesen Schwierigkeiten nicht ausgesetzt ist. Die Lösung des Problenns wird nach vorliegender Erfindung dadurch erreicht, daß der Eintritt des von der Einspritzpumpe kommenden Brennstoffes in den Ringraum, welcher direkt dem Nadelsitz vorgelagert ist, über Querschnitte erfolgt, welche derartig tangential gerichtet sind, daß in diesem Ringraum unter der Nadelschulter vor dem Nadelsitz eine Rotationsbewegung erzeugt wird. je nach der Stärke dieser Rotationsbewegung in Verbindung mit der Wahl des Durchmessers der Zerstäubungsbohrung, der Länge der Zerstäubungsbohrung und dem Nadelhub entsteht dann ein mehr oder weniger !stark geöffneter Zerstäubungskegel. Es können dabei auch Düsen gleich großen Zerstäubungswinkels erzeugt werden., bei denen. jedoch je nach Einfluß der genannten Faktoren die Durchschlagskraft verschieden stark ist.Accordingly, the aim of the invention is to create a Na.deleinspritzdüse the same mode of action, to create different cone surface angles., which is not exposed to these difficulties. The solution to the problem will be after The present invention achieved that the entry of the injection pump coming fuel into the annulus, which is located directly in front of the needle seat is carried out via cross-sections which are directed tangentially in such a way that in this annular space under the needle shoulder in front of the needle seat a rotational movement is produced. depending on the strength of this rotational movement in connection with the Choice of the diameter of the atomizing hole, the length of the atomizing hole and The needle stroke then creates a more or less strongly opened atomization cone. Nozzles of the same atomization angle can also be generated., At those. however, depending on the influence of the factors mentioned, the penetration power differs is strong.

Es sind nun Einspritzdüsen bekannt, bei welchen solche Rotationsbewegung des Brennstoffes dadurch bewirkt wird, daß aus dem Umfang der Düsennadel vor oder nach dem Nadelsitz schraubenförmige Nuten ausgespart sind.Injection nozzles are now known in which such rotational movement of the fuel is effected by the fact that from the circumference of the nozzle needle before or after the needle seat helical grooves are recessed.

Die genaue Herstellung solcher Nuten ist schwierig. Vor allem ergeben bekanntlich solche Nuten auf dein eingepaßten Nadelkolben. häufig Anlaß zum Einklemmen kleinster Schmutzteilchen und dadurch zum Feststecken oder gar Festpressen der Nadel.The precise production of such grooves is difficult. Above all, devoted known such grooves on your fitted needle piston. often a cause for pinching Smallest dirt particles and thus for sticking or even pressing down the needle.

Diese Nachteile werden, vermieden, und es wird eine für die Fertigung und für die Funktion. vorteilhaftere Lösung erzielt, wenn diese die Rotation bewirkenden Kanäle als Bohrungen. hergestellt werden, welche außer der Nadelachse und zu dieser geneigt von dem Ringraum in der Nadelführung zu dem Raum unter der Nadelschulter führen. Die Erfindung läßt sich sowohl auf Nadeldüsen an-«-enden, deren Sitz in üblicher Weise als konisches Ventil gestaltet ist, als auch auf die bekannten Formen der Plan-, Flach- oder Ringsitze in den Ventilen, wobei natürlich im letzteren Fall der Einfluß des Brennstoffdurchtrittes durch den Nadelsitz stärker zu den die Zerstäubungsformen bestimmenden Faktoren zu rechnen ist als im ersteren Fall.These disadvantages are avoided, and there becomes one for manufacturing and for the function. more advantageous solution achieved when these cause the rotation Channels as holes. are made, which except the needle axis and to this inclined from the annulus in the needle guide to the space under the needle shoulder to lead. The invention can be applied to needle nozzles whose seat is in is usually designed as a conical valve, as well as on the known shapes the plan, flat or ring seats in the valves, of course in the latter case the influence of the passage of fuel through the needle seat has greater influence on the atomization forms determining factors is to be expected than in the former case.

Obgleich die Erfindung in erster Linie für die eingangs geschilderten. Einspritzformen mit einem in der Nadelachse liegenden. Strahl oder Kegelmantel gedacht ist, also mit einer in der Nadelachse liegenden Zerstäubungsbohrung, ist sie, besonders in Sonderfällen anwendbar, wenn die Zerstäubungsbohrung zur Nadelachse geneigt ist oder wenn mehrere Zerstäubungsbohrungen vorhanden sind. Der Einfluß der erfindungsgemäßen. Maßnahmen wird sich dann in erster Linie dahin gehend auswirken, den entsprechenden Düsenstrahlen eine. starke Auflockerung und geringere Durchschlagskraft zu geben.Although the invention is primarily for those outlined above. Injection molds with one lying in the needle axis. Beam or cone jacket thought is, so with an atomization hole lying in the needle axis, it is, special Can be used in special cases when the atomization hole is inclined to the needle axis or if there are several atomizing holes. The influence of the invention. Measures will then primarily affect the corresponding Jet jets one. to give strong loosening and lower penetration.

Darüber hinaus ist eine Verbesserung, welche die Erfindung allen solchen Düsennadelventilen geben kann, eine besisere Freihaltung des Nadelsitzes von Schmutzteilchen, indem diese etwas besser weggespült werden, und vor allem eine Verbesserung der Lebensdauer des Nadelsitzes durch ein fortwährendes Rotieren der Nadel auf ihrem Sitz.In addition, an improvement which the invention makes to all such Nozzle needle valves can give a better way to keep the needle seat free of dirt particles, by washing them away a little better, and above all by improving the Lifespan of the needle seat due to the continuous rotation of the needle on it Seat.

Eine Rotierung der Düsennadel ist zwar schon früher angestrebt worden, um Zerstäubungsöffnungen nicht immer auf dieselbe Stelle des Verbrennungsraumes bzw. der Zylinderwandungen auftreffen zu lassen, d. h. die Zerstäubungsstrahlen sollten wandern.A rotation of the nozzle needle has been strived for earlier, around atomization openings not always at the same point in the combustion chamber or to allow the cylinder walls to impinge, d. H. the atomizing jets should hike.

Im Gegensatz dazu bleibt bei vorliegender Erfindung die Zerstäubungsform, sei es ein Kegel, seien es mehrere Strahlen, am selben Platz, und nur die Nadel dreht sich langsam auf ihrem Sitz und verbessert laufend die Qualität des Nadelsitzes.In contrast, in the present invention, the atomization form remains, be it a cone, be it several rays, in the same place, and only the needle turns slowly on its seat and continuously improves the quality of the needle seat.

Die Zeichnung zeigt ein. Ausführungsbeispiel in einem axialen Schnitt in Fig. i und in einem radialen Schnitt in Fig. 2.The drawing shows a. Exemplary embodiment in an axial section in FIG. i and in a radial section in FIG. 2.

In Fig. i und 2 ist das Unterende des Düsenhalters i zu erkennen, dessen Schraubenfeder 2 die, Düsennadel 3 belastet. Die Düsennadel 3 ist in die Nadelführung 4 dichtend eingepaßt und schließt nach dem Verbrennungsraum zu die Einspritzöffnung 5 durch den Nadelsitz 6 ab. Die komplette Nadelführung 4 wird durch die Verschraubung gegen den Düsenhalter i gepreßt. Der Brennstoff tritt unter dem Förderstoß der Einspritzpumpe durch den Brennstoffdruckweg g aus dein Düsenhalter in den Verteilerringraum io der Nadelführung. Von. dem Verteilerringraum io wird der Brennstoff über einen oder mehrere Brennstoffkanäle i i dem oberen Ringraum 12 zugeleitet, der durch einen entsprechenden Einstich. in der Nadelführung 5 zwischen. dieser und dem Umfang der Düsennadel 3 entsteht.In Fig. I and 2 the lower end of the nozzle holder i can be seen, the coil spring 2, the nozzle needle 3 is loaded. The nozzle needle 3 is in the Needle guide 4 fitted in a sealing manner and closes after the combustion chamber to the Injection opening 5 through the needle seat 6. The complete needle guide 4 is through the screw connection pressed against the nozzle holder i. The fuel occurs under the Delivery surge of the injection pump through the fuel pressure path g from your nozzle holder into the distributor annulus io of the needle guide. From. the distribution annulus is io the fuel through one or more fuel channels i i to the upper annulus 12 fed through a corresponding recess. in the needle guide 5 between. this and the circumference of the nozzle needle 3 is created.

Aus dem oberen Ringraum 12 kann nun der Brennstoff in den unteren. Ringraum 13 unter der Schulter der Nadel 3 lediglich durch die Dra11-bohrungen 14 gelangen, so daß er entsprechend dein Querschnitt und der Richtung dieser schräg tangentialen Bohrungen. im unteren Ringraum 13 mehr oder weniger stark rotiert. Ist der Brennnstoffdruc.k durch den Förderhub der Einspritzpumpe unter der Nadelschulter im Ringraum 13 nun so stark angestiegen, daß der Schließdruck der Schraubenfeder 2 überwunden wird, so hebt sich die Nadel 3 an, und der Sitz 6 der Nadel gibt den Weg zur Einspritzöffnung 5 frei. Der Zerstäubungsstrahl, welcher aus der Zerstäubungsbohrung 5 in den Verbrennungsraum eintritt, gestaltet sich nun einerseits entsprechend der durch die Feder 2, die Größe der Nadelschulter über dem Ringraum 13, den Durchmesser der Nadel 3 und die Einspritzpumpe nachgeförderten Menge je Zeiteinheit sowie andererseits durch die Bemessung der Zerstäubungsbohrung 5 und die Richtung und Geschwindigkeit des im Ringraum 13 rotierenden Brennstoffes. Je größer der Geschwindigkeits- und Energieanteil der rotierenden Komponenten des Brennstoffes ist, um so mehr wird der Brennstoffkegel aufgeweitet.From the upper annular space 12, the fuel can now into the lower. Annular space 13 under the shoulder of the needle 3 only get through the Dra11 bores 14, so that it corresponds to your cross-section and the direction of these obliquely tangential bores. rotates more or less strongly in the lower annular space 13. If the fuel pressure has risen so much by the delivery stroke of the injection pump under the needle shoulder in the annular space 13 that the closing pressure of the helical spring 2 is overcome, the needle 3 rises and the seat 6 of the needle gives the way to the injection opening 5 free. The atomizing jet that enters the combustion chamber from the atomizing bore 5 is now designed on the one hand according to the quantity delivered per unit of time by the spring 2, the size of the needle shoulder above the annular chamber 13, the diameter of the needle 3 and the injection pump, and on the other hand through the dimensioning the atomization bore 5 and the direction and speed of the rotating fuel in the annular space 13. The greater the speed and energy share of the rotating components of the fuel, the more the fuel cone is widened.

Durch den Rückstau des aus den tangentialen Bohrungen 14 in den unteren Ringraum 13 tretenden Brennstoffes wird auf die Nadel 3 ein Drehmoment ausgeübt, solange der Brennstoffdurchfluß erfolgt. Während genau dieser Zeit aber ist auch die Nadel vom Sitz 6 abgehoben und ruht fast reibungsfrei auf dem Brennstoffkissen. Auf der anderen Seite ist das Oberende der Nadel 3, auf welche mittels des Federtellers 15 die Schraubenfeder 2 drückt, bei vorliegender Verbesserung so gestaltet, daß auch hier eine fast reibungsfreie Punktlagerung erreicht ist. Bei Ausführungen, bei denen die Schulter der Nadel 3 während eines größeren Teiles des Einspritzhubes am Unterende des Düsenhalters i anschlägt, muß naturgemäß auch diese Anschlagstelle in die Form eines möglichst schmalen Ringes gebracht werden.Due to the back pressure from the tangential holes 14 in the lower Annular space 13 emerging fuel is exerted on the needle 3, a torque, as long as the fuel is flowing through. During this exact time, however, is also the needle is lifted from the seat 6 and rests almost without friction on the fuel cushion. On the other hand is the upper end of the needle 3, on which by means of the spring plate 15, the coil spring 2 presses, designed in the present improvement so that Here, too, an almost frictionless point support is achieved. For versions in which the shoulder of the needle 3 during a larger part of the injection stroke strikes against the lower end of the nozzle holder i must of course also this Stop point can be brought into the form of a ring that is as narrow as possible.

Durch diese Maßnahmen wirken sich nunmehr der Rückstau und dass auf die Nadel ausgeübte Drehmoment dahin gehend aus, daß die Nadel während des Durchströmens des Brennstoffes durch die Drallbahrungen 14 sich etwas um ihre Achse verdreht. Diese Rotation wird, je nach der Schwingungszahl und den verschiedenen Reibungsfaktoren, sehr langsam oder etwas schneller vor sich gehen, in jedem Fall aber genügen, um eventuell bei einem Hub im Nadelsitz 6 festgehaltene Schmutzteilchen abzustreifen oder aber wenigstens zu verhindern, daß diese beim nächsten Schließhub wieder in dieselbe Stelle. eingehauen werden. Hierdurch und durch das langsame Weiterdrehen der Nadel erfolgt ein verbessertes Freihalten des Sitzes von Schmutzteilchen, die auf die Dauer den Sitz beschädigen könnten, und ein gewisses ständiges Egalisieren des Sitzes.These measures now affect the backwater and that torque exerted by the needle to the effect that the needle during the flow of the fuel rotates somewhat around its axis through the swirl holes 14. This rotation is, depending on the number of vibrations and the various friction factors, go very slowly or a little faster, but in any case are sufficient to to scrape off any dirt particles held in the needle seat 6 during a stroke or at least to prevent this from going back into the next closing stroke same place. to be carved. This and the slow further turning the needle is an improved keeping the seat free of dirt particles that could damage the seat in the long run, and a certain constant leveling of the seat.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Nadeldüse für Verbrennungskraftmaischinen mit konischem oder Flach-, Plan- oder Ringventilsitz, bei welcher aus der Nadel oder aus der Nadelführung zwei Ringräume ausgespart sind, von denen der eine zwischen der Druckstufenschulter der Nadel und dem Nadelsitz angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen diesen beiden Ringräumen (12 und 13) durch eine oder mehrere Bohrungen (14) hergestellt. ist, welche die Düsennadel (3) schräg zur Nadelachse und außerhalb derselben durchdringen. PATENT CLAIMS: i. Needle nozzle for internal combustion engines with a conical or flat, planar or ring valve seat, in which two annular spaces are recessed from the needle or from the needle guide, one of which is arranged between the compression shoulder of the needle and the needle seat, characterized in that the connection between these two annular spaces (12 and 13) made by one or more bores (14). which penetrate the nozzle needle (3) obliquely to the needle axis and outside the same. 2. Nadeldüse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bemessung der Drallaussparungen (14) und durch reibungsfreie Übertragung des Druckes der Feder (2) auf die Nadel (3), z. B. durch Punktlagerung des, Federtellers (15) auf der Nadel (3), eine Rotation der Nadel und damit eine Verbesserung der Lebensdauer der Nadel mit Nadelsitz erzielt wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 371 572, 466 657, 555 433, 669 166; schweizerische Patentschrift Nr. 204340; britische Patentschrift Nr. 117 182.2. Needle nozzle according to claim i, characterized in that by the dimensioning of the twist recesses (14) and by frictionless transmission of the pressure of the spring (2) to the needle (3), for. B. by point mounting of the spring plate (15) on the needle (3), a rotation of the needle and thus an improvement in the life of the needle with needle seat is achieved. Cited pamphlets: German Patent Nos. 371 572, 466 657, 555 433, 669 166; Swiss Patent No. 204340; British Patent No. 117 182.