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Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
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ausgebildet ist und bei der vor einer oder mehreren Hauptbohrungen eine beim Nadelhub zeitlich früher öffnende Vorspritzbohrung zusammen mit den an ihr wirksamen hydraulischen Gegenflächen der Düsennadel so angeordnet und ausgebildet ist, dass beim Anfahrhub der Düsennadel der volle Spritzdruck nur an der Vorspritzbohrung herrscht, dass dagegen bei weiterem Anheben der Düsennadel bis zur Vollast- oder zur vollen Drehmomenteinstellung sich an der Vorspritzbohrung der gleiche Spritzdruck wie an der bzw. den Hauptbohrunten einstellt.
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Gemischbildung und einen bestmöglichen Verbrennungsablauf erzielen will. Hinzu kommt erschwerend, dass durch die unterschiedliche Drehmomentanforderung verschieden grosse Mengen eingespritzen Kraftstoffes benötigt werden.
Ausserdem weicht der Vorgang der Gemischbildung beim Start von demjenigen unter Leerlauf bis Vollast wesentlich ab.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Gemischbildung diesen Betriebszuständen jeweils bestmöglich anzupassen. Zur Lösung dieser Aufgabe sind bereits verschiedene Wege beschritten worden, die beispielsweise darauf hinauslaufen, dass der Einspritzzeitpunkt, die Dauer der Einspritzzeit oder auch der Ablauf der Einspritzung selbst geändert wird. Diese Massnahmen erfahren jeweils ihre praktische Durchführung unter Benutzung des Einspritzpumpenstempels oder der Nockenwelle als Steuerorgan.
Man hat auch bereits versucht, den wechselnden Betriebsbedingungen beim Einspritzvorgang von der Düsenseite her beizukommen. Bekanntgeworden ist hiefür die sogenannte Zapfendüse, bei der die Düsennadel so ausgebildet ist, dass sie in Abhängigkeit von der Nadelhubhöhe einen sich entweder mehr aufweitenden oder mehr geschlossen bleibenden Einspritzstrahl erzeugt. Weiterhin ist auch schon eine Zapfendü- se vorgeschlagen worden, bei der vor der Zapfen- oder Hauptbohrung eine im Durchmesser kleinere Seiten-oder Vorspritzbohrung angeordnet ist, die ihrerseits vom Nadelsitz der Düsennadel gesteuert wird. Die Vorspritzbohrung ist dabei dem Luftstrom im Brennraum entgegengerichtet, um ein gutes Startverhalten zu erzielen.
Zu dem Zweck ist die Steuerung der Düsennadel so vorgesehen, dass bei Anfahrdrehzahlen ein Anheben der Düsennadel nur insoweit stattfindet, dass zwar die Vorspritzbohrung voll geöffnet ist, die Haupt- oder Zapfenbohrung jedoch im wesentlichen noch gedrosselt bleibt, so dass bei dieser Einstellung derDUseIU1ade1 in der Kaltstartphase derweitaus grösste TeildesKraftstoffesdurch die Vorspritzbohrung ent- gegen der Luftströmung eingespritzt wird. Bei allen normalen Drehzahlen dagegen erreicht die Düsennadel ihren vollen Nadelhub und die Haupteinspritzung. erfolgt in Richtung der Luftströmung durch die Zapfenbohrung, während die Vorspritzbohrung gedrosselt ist und nur ein sehr kleiner Teil durch dieselbe austritt.
Die bekannte Düse hat jedoch den Nachteil, dass die Vorspritzbohrung nicht oder nur unwesentlich zur Verteilung des Kraftstoffes im Brennraum während des Vollastbetriebes beiträgt und dass sie wegen ihres geringen Durchgangsquerschnittes und ihrer Drosselung beim Vollastbetrieb zum Verstopfen bzw. Verkoken neigt.
Von der zuletzt genannten Düsenbauart macht nun zwar grundsätzlich auch die Erfindung Gebrauch, jedoch mit dem Unterschied, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden, wobei die erfindungs-
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gemässe Düse sich nicht nur auf Zapfendüsen, sondern auch auf Mehrlochdüsea mit einer Vorspritzbohrusg bezieht.
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merkmal darin, dass die Hauptbohrung bzw. -bohrungen und die Vorspritzbohrung bei eingebauter Düse in verschiedene Zonen des Verbrennungsraumes gerichtet sind, u. zw. derart, dass die Hauptspritzbohrung bzw.
- bohrungen mit ihrer Achse in die optimale GemischbiMungszone für Vollastbetrieb gerichtet ist bzw. sind,
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last gute, wenn auch nicht optimale Gemischbildungsbedingungen ergibt.
Im Gegensatz zur bekannten Düse wird also die Vorspritzbohrung bei höheren Drehzahlen nicht mehr abgedrosselt, sondern es tritt durch sie auch hier der volle Einspritzstrahl aus. Dies hat einmal den Vorteil, dass eine ständige Durchspülung der Vorspritzbohrung stattfindet, die ausserdem im Durchmesser grösser als bei der bekanntenDüse ist, so dass Verstopfungen oder Verkokungen praktisch nicht mehr vorkommen ; zum andern ist die erfindungsgemässe Massnahme insofern von Bedeutung, als dadurch eine vollkommener Verteilung des Kraftstoffes im Brennraum, vor allem im Vollastbetrieb, erreicht wird.
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beliebigen Brennräumen in bekannter Weise empirisch, z. B. durch funkeaphotographische Punktaufnah- men ermitteln. Die für die Vorspritzbohrung zu wählende Strahlrichtung bzw.
Brennraumzone stellt quasi einen Kompromiss zwischen nicht zu verwirklichender Optimalgemischbildung und Vermeidung schädlicher GemischbildungscMliisse dar, indem der Einspritzstrahl der Vorspritzbohrung eine Strahlrichtung erhält, die einerseits gutes Startverhalten gewährleistet, anderseits aber auch bei höheren Drehzahlen nicht schädlich ist.
Wird eine Mehrlochdüse verwendet, dann kann mindestens auch eine der Hauptbohrungen so gerichtet sein, dass ein geringes Durchspritzen derselben beim Anfahren nicht schädlich ist.
Die erfindungsgemässe Einspritzdüse hat im ganzen gesehen den Vorteil, dass sie nicht nur wie die bekannte Düse beim Kaltstartvorgang, sondern auch beim Leerlauf niedrigen Brennstoffverbrauch und damit geringe Abgastrübung ergibt. Ausserdem ermöglicht sie im Vollastbetrieb eine bestmögliche Verteilung des durch sämtliche Bohrungen eingespritzten Kraftstoffes im Brennraum.
In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel einer Mehrlochdüse dargestellt, wobei nur der für die Erfindung in Betracht kommende Düsenendteil dargestellt ist. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den DUsenendkörper einer Einspritzdüse gemäss der Erfindung mit Ansicht der Düsennadel und Fig. 2 eine Draufsicht von unten auf den Düsenkörper nach Fig. l mit Einzeichnung der DSsenbohrungsaehsen.
Im Düsenkörper 1 ist die Düsennadel 2 angeordnet, die in geschlossenem Zustand mit ihrem dachförmig abgewinkelten Konusteil 3 bis 4 an der konischen Ansenkung 5 des Dusen ! : orpers l aufsitzt-Die Stelle 4 wird im folgenden als Nadelsitz bezeichnet. An die konische Ansenkung 5 schliesst sich am Düsenkörper 1 gegen dessen mündungsseitiges Ende hin ein zylindrischer Abschnitt 6 an, in den beim Schliessen der Nadel ein zylindrischer Ansatz 7 der Düsennadel tauchkolbenartig eingreift. Hiedurch wird bei 8 eine Drosselung bewirkt, welche die darunter liegende Bohrung 9 steuert, welch letztere als Haupteinspritzbohrung dient.
Statt nur einer Bohrung 9 können auch mehrere vorgesehen sein, wobei dieselben vorzug-
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rung 9, wie sie für Mehrlochdüsen in Frage kommt, bei einer ZapfendHse die dann zentrisch angeordnete Zapfenbohrung treten.
Zwischen dem Nadelsitz 4 und dem zylindrischen Abschnitt 6 des Düsenkörpers 1 ist nun eine seitli- che Bohrung 10 als sogenannte Vorspritzbohrung angeordnet, deren Durchmesser d, erfindungsgemäss angenähert gleich dem Durchmesser d der Hauptbohrung 9 ist. In besonderen Fällen kann die Vorspritzbohrung 10 auch die gleiche Bohrungslänge wie die Hauptbohrung 9 aufweisen, insbesondere, wenn die Hauptbohrung als Zapfenbohrung ausgebildet ist. Es wird dann durch die Vorspritzbohrung die gleiche Spritzmenge wie durch die Hauptbohrung (en) eingespritzt. Die Bohrung 9 ist bei eingebauter Düse mit ihrer Achse x in eine Zone des (nicht weiter gezeigten) Brennraumes gerichtet, in der bei Vollastbetrieb eine optimale Gemischbildung zustandekommt.
Die Achse y der Vorspritzbohrung 10 ist dagegen in eine Brennraumzone gerichtet, die für Start, Leerlauf und Vollast annähernd gleich gute Gemischbildungsbedingungen aufweist. Demgemäss ist weiterhin die Düsennadel so gesteuert, dass beim Start und im unteren Drehzahlbereich im wesentlichen nur die Vorspritzbohrung 10 geöffnet ist, im Vollastbetrieb dagegen bei vollem Nadelhub sowohl die Hauptbohrung (en) 9 als auch die Vorspritzbohrung 10 geöffnet sind.
Bewegt sich sonach die Düsennadel 2 nach oben, d. h. in öffnende Sinne, dann wird zunächst durch Freiwerden des Düsennadelsitzes 4 die Vorspritzbohrung 10 für den Kraftstoffzutritt freigelegt, während die untere Bohrung 9 durch den tauchkolbenartigen
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Ansatz 7 der Düsennadel 2 von der Kraftstoffzufuhr im wesentlichen noch abgeschnitten bleibt. Erst bei weiterem Anheben der Nadel 2 wird durch Aufhebung der Drosselung bei 8 auch die untere Bohrung oder Bohrungen 9 vom Brennstoff erreicht und die Einspritzung erfolgt in sämtlichen Bohrungen jetzt mit gleicher Spritzstärke, jedoch in unterschiedlicher Strahlrichtung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, die als Zapfen- oder Mehrlochdüse ausgebildet ist und bei der vor einer oder mehreren Hauptbohrungen eine beim Nadelhub zeitlich früher öffnende Vorspritzbohrung zusammen mit den an ihr wirksamen hydraulischen Gegenflächen der Düsennadel so angeordnet und ausgebildet ist, dass beim Anfahrhub der Düsennadel der volle Spritzdruck nur an der Vorspritzbohrung herrscht, dass dagegen bei weiterem Anheben der Düsennadel bis zur Vollast- oder bis zur vollen Drehmomenteinstellung sich an der Vorspritzbohrung der gleiche Spritzdruck wie an der bzw. den Hauptbohrungen einstellt. dadurch gekennzeichnet, dassdieHauptbohrungbzw.-bohrungen und die Vorspritzbohrung bei eingebauter Düse in verschiedene Zonen des Verbrennungsraumes gerichtet sind, wobei die Hauptbohrung bzw.
-bohrungen (9) mit ihrer Achse (x) in die optimale Gemischbildungszone für Vollastbetrieb gerichtet ist bzw. sind, die Vorspritzbohrung (10) dagegen. mit ihrer Achse (y) in eine Zone gerichtet ist, die für Start, Leerlauf und Vollast gute, wenn auch nicht optimale Gemischbildungsbedingungen ergibt.