DE1060663B

DE1060663B - Injection nozzle for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1060663B
Application number: DEC10598A
Authority: DE
Inventors: Carl Richard Maxwell; Stanley John Kranc
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1954-04-01
Filing date: 1955-01-18
Publication date: 1959-07-02

Description

Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Dasenventil, dessen Schließkraft durch einen permanenten Magneten mittels eines Magnetankers erzeugt wird, welcher bei geschlo,ssenem Düsenventil von dem Magnetpol einen bestimmten Abstand aufweist, der sich beim Öffnen des Düsenventils vergrößert.Injection nozzle for internal combustion engines The invention relates to a Injection nozzle for internal combustion engines with a Dasen valve, the closing force of which is generated by a permanent magnet by means of a magnet armature, which is at a certain distance from the magnetic pole when the nozzle valve is closed, which increases when the nozzle valve is opened.

Eine Einspritzdüse dieser Art ist bereits Gegenstand eines älteren deutschen Patentes. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von demjenigen des älteren Patentes dadurch und die Erfindung besteht darin, d.ab' sich das Düsenventil in an sich bekannter Weise in Richtung zum Brennraum hin öffnet und einen Ventilkopf mit an diesen anschließendem Schaft aufweist, mit dessen dem Ventilkopf abgewandtem Ende der Anker des Magneten verbunden ist, der im Brennstoffstrom angeordnet ist.An injector of this type is already the subject of an older one German patent. The subject matter of the present invention differs from that of the earlier patent thereby and the invention consists in that from ' the nozzle valve opens in a manner known per se in the direction of the combustion chamber and has a valve head with a shaft adjoining this, with the Valve head facing away from the end of the armature of the magnet is connected to the flow of fuel is arranged.

Dies hat den Vorteil, daß eisenhaltige Verunreinigungen des Brennstoffs am Magneten festgehalten werden.This has the advantage that iron-containing impurities in the fuel be held by the magnet.

Diese Wirkung wird jedoch schon bei einer bekannten Düse erreicht, jedoch nur in einer sehr nachteiligen Art und Weise. Bei dieser bekannten Düse ist nämlich das Ventil zugleich Magnetanker und liegt folglich im geschlossenen Zustand fest am Magneten an. Die Fremdkörper setzen sich folglich ebenfalls an oder in unmittelbarer -Nähe der Ventilsitzfläche am Magneten an, was die Funktion des Ventils eher gefährdet. Die Erfindung sorgt dafür, daß etwaige Fremdkörper mit Sicherheit festgehalten werden, je- doch an einer von der Sitzfläche entfernten Stelle.However, this effect is already achieved with a known nozzle, but only in a very disadvantageous manner. In this known nozzle the valve is at the same time a magnet armature and consequently rests firmly against the magnet in the closed state. The foreign bodies consequently also settle on or in the immediate vicinity of the valve seat surface on the magnet, which tends to endanger the function of the valve. The invention ensures that any foreign bodies are held securely, but at a point remote from the seat surface.

Die Erfindung ist erst dann erfüllt, wenn alle Merkmale des Hauptanspruchs vollzählig vorhanden sind. In den ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Zeichnungen ist Fig. 1 ein Schnitt durch eine Brennstoffdüse gemäß der Erfindung für eine Kompressionszündungsmaschine oder Dieselmaschine mit einer für derartige Maschinen gewöhnlich benutzten Vorverbrennungskammer, die ebenfalls im Schnitt gezeigt ist, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung der Ventil- und Ankerkonstruktion.The invention is only fulfilled when all the features of the main claim are present in their entirety. In the drawings showing an embodiment of the invention, Fig. 1 is a section through a fuel nozzle according to the invention for a compression ignition engine or diesel engine with a pre-combustion chamber usually used for such machines, which is also shown in section, Fig. 2 is a section along line II -II of Fig. 1, Fig. 3 an exploded perspective view of the valve and armature construction.

In der Fig. 1 ist eine gewöhnliche Vorverbrennungskammer bei 10 gezeigt -, die mit einer Schraubverbindung 11 am Zylinderkopf einer nicht dargestellten Verbrennungsmaschine befestigt ist. Die Kammer dient zugleich als Halter für die Aufnahme einer Brennstoffeinspritzdüse. Die aus dem Einspritzventil und -düse bestehende Konstruktion 12 wird in der Verbrennungskammer durch eine Verschrattbung 13 gehalten.In Fig. 1 , an ordinary pre-combustion chamber is shown at 10 - which is fastened with a screw connection 11 on the cylinder head of an internal combustion engine, not shown. The chamber also serves as a holder for a fuel injector. The structure 12 consisting of the injection valve and nozzle is held in the combustion chamber by a shade 13 .

Die Hauptteile der Ventil- und Düsenkonstruktion sind in einem Zylinderkörper 14 enthalten, dessen eines Ende verjüngt zuläuft. Ein g-härtetes, konisches Düsenmundstäck 15 mit einer Müi.dung 16 ist in dem verjüngten Ende des Zylinderkörpers 14 angeordnet und hält einen Ventilsitz 17 mit Hilfe eines Abstandringes 18 aus relativ weichem Metall, Dieser Weichinetallring verhindert eine Verschiebung oder Verzerrung des Mundstücks oder des Sitzes, wenn die zusammengesetzte Einheit in der Vorverbrennungskam.-mer befestigt wird, und ist eine Dichtung zwischen dem Mundstück und dem Ventilsitz. Der äußerff konische Teil des Mundstücks steht in inniger Berährung mit dem Zylinderkörper 14 zur Abdichtung der Brennstoffzufuhr von der Vorverbrennungskammer. Auf dem Mundstück und dem Ventilsitz liegt ein hülsenähnliches Abstandsstück 19 und darauf ein kreisföriniger Anschlag 20 auf.The main parts of the valve and nozzle structure are contained in a cylinder body 14, one end of which is tapered. A g-hardened, conical nozzle mouthpiece 15 with a mouth 16 is arranged in the tapered end of the cylinder body 14 and holds a valve seat 17 with the aid of a spacer ring 18 made of relatively soft metal. This soft metal ring prevents displacement or distortion of the mouthpiece or the seat when the assembled unit is mounted in the pre-combustion chamber and is a seal between the mouthpiece and the valve seat. The outer conical part of the mouthpiece is in close contact with the cylinder body 14 to seal off the fuel supply from the pre-combustion chamber. A sleeve-like spacer 19 and a circular stop 20 rests on the mouthpiece and the valve seat.

Ein Rückschlagventil 21 ist im Zylinderkörper 14 angeordnet. Es hat einen Kopf 22, welcher in geschlossener Stellung auf dem Sitz 17 durch einen scheibenförmigen Anker 23 gehalten wird, welcher locker mit einem verstärkten Ende 24 eines länglichen Schaftes 25 verbunden ist und durch einen Magnetkreis angezogen wird, wodurch das Ventil in Richtung seiner geschlossenen Stellung gezogen wird.A check valve 21 is arranged in the cylinder body 14. It has a head 22 which is held in the closed position on the seat 17 by a disc-shaped armature 23 which is loosely connected to a reinforced end 24 of an elongated shaft 25 and is attracted by a magnetic circuit, causing the valve towards its closed position is pulled.

Der Magnetkreis besteht aus einem zylinderförmigen Magneten 30 aus hartem, ferromagnetischem Material, der von einem Gehätise31 aus weichem ferromagnetischem Material umgeben ist. Bei 32 steht es mit dem einen Pol des Magneten in Verbindung, während es durch eine nichtma-gnetische Hülse33 in Abstand vom größeren Teil des Magneten steht. Bei dieser Art des magnetischen Kreises kann ein kleiner Magnet mit einem hohen Energiewert pro, Volumeinheit benutzt werden, wobei der magnetische Kreis durch einen leicht maschinell bearbeitbaren Stahl oder Eisen geschlossen wird, und ein bestimmter Luftspalt angeordnet ist, um den magnetischen Fluß wirksam ausnutzen zu können.The magnetic circuit consists of a cylindrical magnet 30 made of hard, ferromagnetic material, which is surrounded by a Gehätise31 made of soft ferromagnetic material. At 32 it is connected to one pole of the magnet, while it is at a distance from the larger part of the magnet through a non-magnetic sleeve 33. In this type of magnetic circuit, a small magnet with a high energy value per unit volume can be used, the magnetic circuit being closed by an easily machinable steel or iron, and a certain air gap being arranged to make efficient use of the magnetic flux .

Ein von einer gelochten Scheibe 35 gehaltenes, feinmaschiges Sieb 34 entfernt Fremdstoffe von der Brennstoffzuführung. Einige kleine, eisenhaltige Metallteilchen, welche durch den Schirm hindurchtreten und das Aufsitzen des Ventils stören können, werden von dein Magneten 30 angezogen und festgehalten. Ein Brennstoffzuführungsstutzen 36 mit einem Brennstoffkanal 37 wird in den Körper durch die Verschraubung 13 gepreßt und hält die einzelnen Konstruktionsteile fest.A fine-mesh sieve 34 held by a perforated disc 35 removes foreign matter from the fuel supply. Some small, iron-containing metal particles, which pass through the screen and interfere with the opening of the valve, are attracted by the magnet 30 and held in place. A fuel supply nozzle 36 with a fuel channel 37 is pressed into the body through the screw connection 13 and holds the individual structural parts in place.

Beim Zusammensetzen des Ventils wird der Schaft durch die Mittelbohrung des Ventilsitzes 17 gesteckt, bis sein Kopf 22 den Ven-tilsitz berührt. Hierauf wird das Abstandsstück 19 über den Ventilschaft geschoben und stößt am Ventilsitz an. Das verbreiterte Ende 24 des Ventilschaftes wird dann durch ein außermittiges Loch 40 im Anker 23 gesteckt. Das Ventil wird im Anker zentriert, indem der Schaft durch einen Schlitz 41 hindurchgeht, bis das verbreiterte Schaftende 24 in einer halbkugelförrnigen Halteausnehmung 42 des Ankers liegt. Zwischen Anker und Abstandstück wird der Anschlag 20 eingefügt, wobei der Ventilschaft durch einen Schlitz 43 des Anschlages hindurchgeht. Das ganze Ventil kann dann in den Körper 14 eingesteckt werden. Die übrigen Teile werden, wie in der Zeichnung gezeigt, zusammengesetzt.When assembling the valve, the stem is inserted through the central bore of the valve seat 17 until its head 22 touches the valve seat. The spacer 19 is then pushed over the valve stem and strikes the valve seat. The widened end 24 of the valve stem is then inserted through an eccentric hole 40 in the armature 23. The valve is centered in the armature by the shaft passing through a slot 41 until the enlarged shaft end 24 lies in a hemispherical retaining recess 42 of the armature. The stop 20 is inserted between the armature and the spacer, the valve stem passing through a slot 43 of the stop. The entire valve can then be plugged into the body 14. The remaining parts are put together as shown in the drawing.

Durch jeden Hub einer nicht dargestellten Einspritzpumpe wird eine Brennstoffmenge unter hohem Druck über eine gewöhnliche Brennstoffleitung der Brennstoffzuführungsstutzen 36 zugeführt. Der Rrennstoff gelangt durch den axialen Kanal 37, das Filter 34, eine Anzahl von Löchern 44, welche in dem Gehäuse aus weichem, ferroniagnetischem Material gebohrt sind, eine Anzahl von Längsnuten 45 in der nichtmagnetischen Hülse, den Kanal 46 im Anker, dann durch eine Ausbohrung 47 und die Mittelöffnung im Anschlag 20 zum Ventil 21, welches durch den Magnetkreis geschlossen gehalten wird. Sobald der Brennstoffdr-uck den erforderlichen Ventilöffnungsdruck erreicht, wird die Anzugskraft überwunden, und das Ventil öffnet sich sanappartig, wodurch der Anker vorn Magnetkreis weggezogen wird, bis er den Anschlag 20 berührt. In der Offenlage befindet sich der Anker in einem Gebiet geringerer Flußdichte. Es ist weniger Druck zum Offenhalten des Ventils notwendig, so daß mehr Energie züm Zerstäuben des Brennstoffes aus der Mündung 16 zur Verfügung steht.With each stroke of an injection pump (not shown), a quantity of fuel is supplied under high pressure via a conventional fuel line to the fuel supply connection 36. The fuel passes through the axial channel 37, the filter 34, a number of holes 44 which are drilled in the housing made of soft, ferroniagnetischem material, a number of longitudinal grooves 45 in the non-magnetic sleeve, the channel 46 in the armature, then through a Bore 47 and the central opening in the stop 20 to the valve 21, which is kept closed by the magnetic circuit. As soon as the fuel pressure reaches the required valve opening pressure, the attraction force is overcome and the valve opens like a snap, whereby the armature is pulled away from the magnetic circuit until it touches the stop 20. In the open position, the anchor is in an area of lower flux density. Less pressure is required to hold the valve open, so that more energy is available for atomizing the fuel from the orifice 16 .

Sobald der Brennstoffdruck unterhalb eines bestimmten Druckes herabsinkt, schließt die magnetische Kraft das Ventil und hält es bis zum nächsten Einspritzvorgang geschlossen.As soon as the fuel pressure drops below a certain pressure, the magnetic force closes the valve and holds it until the next injection process closed.

Entsteht eine Abnutzung zwischen dem Ventil und seinem Sitz, nimmt der Spalt zwischen dem Anker und dem Magnetkreis ab. Man bekommt eine geringe Erhöhung des Ventilöffnungsdruckes. Eine derartige Erhöhung ist der Abnahme des Ventilöffnungsdruckes vorzuziehen, die bei federbeaufschlagten Ventilen auftritt, wenn eine Abnutzung zwischen dem Ventil und seinem Sitz stattfindet.If there is wear between the valve and its seat, it decreases the gap between the armature and the magnetic circuit. You get a small increase the valve opening pressure. One such increase is the decrease in valve opening pressure preferable, which occurs with spring loaded valves when there is wear takes place between the valve and its seat.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Injection nozzle for internal combustion engines with a nozzle valve, the closing force of which is generated by a permanent magnet by means of a magnet armature which, when the nozzle valve is closed, is at a certain distance from the magnetic pole, which increases when the nozzle valve is opened, characterized in that the nozzle valve is (21) opens in a manner known per se in the direction of the combustion chamber and has a valve head (22) with a shaft (25) connected to it, to whose end facing away from your valve head the armature (23) of the magnet (30) is connected is arranged in the fuel stream.

2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the armature (23) is freely movably connected to the valve (21) in a manner known in the case of spring plates of injection valves. 3. Injection nozzle according to claim 2, characterized in that a housing (31) made of soft ferromagnetic material with one magnetic pole (at 32) is in contact and surrounds the rest of the magnet part at a distance. 4. Injection nozzle according to claims 1 to 3, characterized in that the armature is designed as a disc (23) connected in its center to the valve stem (25) which cooperates with an annular stop (20) to limit the opening movement on a valve stem (25) surrounding distance-piece (19) rests. 5. Injection nozzle according to claims 2 to 4, characterized in that the housing (31) rests on the end face of the spacer piece (19) and has a boring for mounting the armature (23) and the stop (20). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 457 873, 726 727, 750 516; USA. Patent No. 2 597 952. Contemplated older patents: German patent no. 946493..