DE967935C

DE967935C - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE967935C
Application number: DEK20501A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sonntag; Dr-Ing Kurt Ziesche
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1953-12-13
Filing date: 1953-12-13
Publication date: 1957-12-27

Description

Brennstoffeinspritzventil Gegenstand der Erfindung ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Schließkörper, der durch eine in Strömungsrichtung des Brennstoffes vor dem Schließkörper liegende Ventilschließfeder belastet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Brennstoffeinspritzventil mit geringstem Verschleiß der Ventildichtflächen, mit gleichmäßig guter Zerstäubung während des Anlassens wie auch bei hoher Drehzahl und mit gleichmäßiger Verteilung des Brennstoffes im gesamten Brennraum zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) der Schließkörper ist kugelig ausgebildet und pendelnd an dem Federteller für die Ventilschließfeder aufgehängt; b) der Schließkörper trägt brennraumseitig einen sich zum Brennraum hin konisch erweiternden Zapfen; c) der sich konisch erweiternde Zapfen ist mit geringem Abstand von einer zylindrischen, unmittelbar in den Brennraum mündenden Bohrung umgeben, aus der er während der Einspritzung zumindest bei größeren Hüben ün Bereich seines größten Querschnittes austritt.
Die Erfindung ist nur dann erfüllt, wenn alle drei Merkmale vollständig vorhanden sind.
Da sich bei Brennstoffeinspritzventilen mit pendelnd aufgehängtem Schließkörper letzterer in Öffnungsstellung in dem ihn umströmenden Kraftstoff zentriert, sofern sein Aufhängepunkt in Schließstellung senkrecht über dem Mittelpunkt der durch den Dichtkreis begrenzten Fläche liegt, zentriert sich bei dem erfindungsgemäßen Ventil auch der vom Schließkörper getragene Zapfen in der ihn umschließenden engen Bohrung. Führt der Schließkörper nur kleine Hübe aus, so gibt der Zapfen auch nur kleine Ringspalte frei, während bei größer werdenden Hüben infolge der kegeligen Form des Zapfens immer größere Ringspalte freigegeben werden. Dies bedeutet, daß beim Starten der Brennkraftraaschine und bei niedriger Drehzahl der Brennstoff während der Einspritzung ebensogut zerstäubt wird wie bei hoher Drehzahl.
Die kegelige Ausbildung des vom Schließkörper getragenen Zapfens bewirkt außerdem eine Veränderung des Strahlwinkels während des Einspritzvorganges. Es entsteht nämlich zu Anfang des Einspritzvorganges bei nur wenig geöffnetem Ventil ein ziemlich scharfer Strahl mit kleinem Spritzwinkel, der in den Brennraum weit eindringt und eine Initialzündung herbeiführt. Bei weiterem Öffnen des Ventils wird der Spritzwinkel größer. Es werden also alle Teile des Brennraumes gleichmäßig mit Brennstoff beschickt. Die Gleichmäßigkeit der Brennstoffverteilung im Brennraum in Umfangsrichtung der Ventilachse ist durch die genaue Zentrierung des am Ventilschließkörper angebrachten Zapfens im Brennstoffstrahl gewährleistet. Die rein axiale Bewegung des Schließkörpers bei seiner Öffnungs- und Schließbewegung, die ein Gleiten der Dichtflächen aufeinander vermeidet, verringert den Verschleiß dieser Dichtflächen sehr wirksam.
Zur Erzielung einer rein axialen Bewegung des Ventilschließkörpers ohne Führung des Ventilschaftes ist so an sich bekannt, den Ventilschließkörper kugelig auszubilden und ihn an seinem Federteller pendelnd, d. h. kardanisch beweglich aufzuhängen. Bei dieser Ausbildung setzt sich der Ventilschließkörper bei seiner Schließbewegung sofort mit seinem gesamten Umfang auf den Ventilsitz auf, ohne noch bei der Zentrierung mit punktförmiger Berührungsfläche eine Gleitbewegung auf den Ventilsitz auszuführen, während derer noch Brennstoff durch den verbleibenden Umfangsspalt hindurchfließt. Die Zentrierung des Schließkörpers erfolgt vielmehr schon bei geöffnetem Ventil durch den mit hoher Geschwindigkeit um den Schließkörper herumfließenden Brennstoff.
Die Erzielung eines im Verlauf der Einspritzung sich verändernden Strahlwinkels durch konische Zapfen, die am Ventilschließkörper angebracht sind und mit einer zylindiischen Bohrung der Düsenplatte zusammenarbeiten, ist ebenfalls bekannt, jedoch nur bei Einspritzventilen, deren Schließkörperschaft entweder geführt oder an dem Federteller starr befestigt ist. Die geringste Fertigungsungenauigkeit bei der Herstellung solcher Düsen, eine Abnutzung der Führungsflächen oder eine exzentrische Kraftwirkung der Ventilschließfeder ruft eine Exzentrizität des Zapfens in seiner Bohrung und ein einseitiges Abspritzen des Ventils hervor.
Beim Gegenstand der Erfindung werden die Vorteile der an sich bekannten pendelnden Aufhängung des Ventilschheßkörpers erst voll ausgenutzt, indem davon Gebrauch gemacht wird, daß auch ein am Schließkörper angebrachter Drosselzapfen sich bei solcher Ausbildung des gesamten Ventils genau in seiner Bohrung zentriert und einen hohen Grad der gleichmäßigen Abspritzung gewährleistet.
Man kann in an sich bekannter Weise den Schließkörper des Ventils so ausbilden, daß er sich zum Brennraum hin kegelig verjüngt. Die auf diese Art entstandene kegelige Fläche kann auch in üblicher Weise mit Drallnuten versehen werden. Hierdurch wird dem Brennstoff hinter dem Schließkörper eine Drallbewegung erteilt, in deren Auswirkung aus dem vom Zapfen freigegebenen Ringspalt ein breit zerstäubter Brennstoffstrahl austritt. Einen spitzen, schlanken Strahl erhält man, wenn man die Nuten auf der Kegelfläche des Schließkörpers längs einer Kegelmantellinie verlaufend anordnet.
Der Hub des Schließkörpers kann, wie es bei ähnlichen Ventilen schon bekannt ist, durch eine kegelige Gehäusefläche begrenzt sein, die parallel zu der brennraumseitigen, mit Nuten versehenen Kegelfläche des Schließkörpers verläuft.
Im Interesse einer möglichst geringen Behinderung der Zentrierung des Ventils ist es vorteilhaft, den Hub des Schheßkörpers durch eine senkrecht zur Längsachse des Ventils liegende Ringfläche im Gehäuse zu begrenzen; diese Maßnahme ist bei Ventilen mit geführtem oder am Federteller starr befestigtem Schaft bereits bekannt. Zur Beeinflussung der Form des Brennstoffstrahls können dann die Schließkörper am Umfang mit gerade oder drallförmig verlaufenden, in der mit der Hubbegr(#nzungsfläche im Gehäuse- zusammenarbeitenden Ringfläche des Schließkörpers ausmündenden Nuten versehen sein, die im Bereich der Ausmündung so tief sind, daß der Brennstofffluß zur Einspritzöffnung bei Aufsetzen des Schließkörpers nicht unterbrochen wird. Des weiteren empfiehlt es sich, den Schließkörper bei diesem Ausführungsbeispiel so auszubilden, daß er sich zum Brennraum hin von dem durch die Nuten berührten Kreisquerschnitt in der Aufsitzebene aus kegelig verjüngt und vorzugsweise im ganzen Bereich dieser Kegelfläche von einer parallel liegenden Gehäusefläche mit Abstand umgeben ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb, i zeigt ein Ventil mit kegeliger Hubbegrenzung; Abb. 2 zeigt ein Ventil mit senkrecht zur Ventillängsachse liegender Begrenzungsfläche.
Das in der Abb.. i dargestellte Einspritzventil besteht aus dem Schließkörper i, der an einem Schaft 2 in einem Federteller 3 pendelnd aufgehängt ist. Unter diesen Federteller 3 greift eine sich gegen das Gehäuse 4 des Brennstoffeinspritzventils abstützende, den Körper i in Schließstellung haltende Feder 5. Der Körper i trägt einen zum Brennraum hin sich konisch erweiternden Zapfen 6, der sich während des Einspritzvorganges in einer ilm mit geringem Abstand umschließenden zylindn'schen Bohrung 7 bewegt. Der Zapfen 6 ist so angeordnet, daß er im Bereich seines größten Durchmessers zumindest bei größeren Hüben aus der Bohrung 7 austritt. Er gibt infolge seiner konischen Form je nach Ventilhub einen mehr oder weniger großen Einspritzspalt frei, und zwar werden bei kleineren Hüben kleine Spalte und bei größeren Hüben größere Spalte freigegeben. Hierdurch ist die Gewähr gegeben, daß auch beim Starten der Brennkraftmaschine und bei niedriger Drehzahl der Brennstoff gut zerstäubt in den Brennraum eintritt. Bei dem dargestellten Ventil tritt der Brennstoff breit zerstäubt in den Brennraum ein, da sich der Schließkörper i zum Zapfen 6 hin kegelig verjüngt und die hierdurch gebildete Mantelfläche Drallnuten 8 aufweist. Als Hubbegrenzung dient dem Einspritzventil die kegelige Mantelfläche g.
Das in Abb. 2 teilweise im Schnitt dargestellte Brennstoffeinspritzventil setzt sich am Ende seiner Öffnungsbewegung mit einem Kragen io des Schließkörpers ii auf eine senkrecht zur Ventillängsachse liegende Ringfläche 12 im Ventilgehäuse 13 auf. Am Umfang des Schließkörpers sind Nuten 14 vorhanden, die so tief eingearbeitet sind, daß sie bei Aufsetzen des Schließkörpers auf die Fläche 12 dem Brennstoff noch die Möglichkeit bieten, nach Umströmen des halbkugelförmigeri'Schließkgrpers in einen kegeligen Ringspalt 15 überzutreten, der von einem kegeligen Aufsatz 16 und dem Gehäuse 13 begrenzt wird und in die Bohrung 17 übergeht. Die senkrechte Lage der Anschlagfläche 12 zur Ventillängsachse hat den Vorteil, daß das Ventil beim Aufsetzen nicht seitlich abgedrückt wird, eine Gefahr, die bei Benutzung einer kegeligen Aufsitzfläche infolge der bei der Herstellung kaum zu vermeidenden geringen Ungenauigkeiten immerhin besteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE.- i. Brennstoffeinspritzventil, dessen Schließkörper durch eine in Strömungsrichtung des Brennstoffes vor dem Schließkörper liegende Ventilschließfeder belastet ist, gekennzeichnet durch folgende, zum Teil einzeln bekannte Merkmale: a) Der Schließkörper (i, ii) ist kugelig ausgebildet und pendelnd an dem Federteller (3) für die Ventilschließfeder (5) aufgehängt; b) der Schließkörper trägt brennraumseitig einen sich zum Brennraum hin konisch erweiternden Zapfen (6, 18); c) der sich konisch erweiternde Zapfen ist mit geringem Abstand von einer zylindrischen, unmittelbar in den Brennraum mündenden Bohrung (7, 17) umgeben, aus der er während der Einspritzung zumindest bei größeren Hüben im Bereich seines größten Querschnitts austritt.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (i, ii) sich zum Brennraum hin in an sich bekannter Weise kegelig verjüngt und in die auf diese Weise entstandene kegelige Fläche in ebenfalls bekannter Weise Drallnuten eingearbeitet sind. 3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Hub des Schließkörpers durch eine senkrecht zur Längsachse des Ventils liegende Ringfläche (12) im Gehäuse (13) begrenzt ist. 4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (ii) am Umfang mit gerade oder drallförmig verlaufenden, in der- mit der Hubbegrenzungsfläche im Gehäuse zusammenarbeitenden Ringfläche (12,) des Schließkörpers ausmündenden Nuten (14) versehen ist, die im Bereich der Ausmündung so tief sind, daß der Brennstofffluß zur Einspritzöffnung bei Aufsetzen des Schließkörpers nicht unterbrochen wird. 5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (ii) sich zum Brennraum hin von dem durch die Nuten (14) berührten Kreisquerschnitt in der Aufsitzebene aus kegelig verjüngt und vorzugsweise im ganzen Bereich dieser Kegelfläche von einer parallel liegenden Gehäusewand mit Abstand umgeben ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 499 937, 726 727; französische Patentschriften Nr. 866 597, 1 032 162; USA.-Patentschrift Nr. 2 192 803.