CH635897A5

CH635897A5 - Kraftstoff-einspritzduese.

Info

Publication number: CH635897A5
Application number: CH1105678A
Authority: CH
Inventors: Hubert Keiczek
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1978-10-26
Publication date: 1983-04-29
Also published as: US4205790A; DD139739A1; JPS5472318A; GB2006875B; HU175790B; SU755216A3; IT7829158A0; PH16998A; FR2407361A1; IT1099971B; SE436783B; SE7811155L; IN150956B; RO76669A; DE2748374A1; GB2006875A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritz-düse für luftverdichtende, direkt einspritzende Brennkraftmaschinen, welche im wesentlichen aus einem Düsenkörper, einer in diesem axial verschiebbaren hohlen Düsennadel und in der hohlen Düsennadel verschiebbaren inneren Düsennadel besteht, wobei die Steuerung der beiden Düsennadeln derart bemessen ist, dass im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich der Brennkraftmaschine zunächst nur die innere Düsennadel abhebt und ein Spritzloch freigibt, während die volle Kraftstoffeinspritzung erst bei Vollast durch Abheben der hohlen Düsennadel erfolgt.

Derartige Einspritzdüsen wurden bereits vorgeschlagen. Sie sind insbesondere für Brennkraftmaschinen entwickelt, die nach dem Verfahren der Kraftstoff-Wandauftragung arbeiten, und sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie an dem dem Zylinderkopf zugewandten Ende einen geringen Durchmesser aufweisen und daher Einbauschwierigkeiten vermeiden. Bei den vorgeschlagenen Lösungen handelt es sich um reine Lochdüsen, wobei von jeder Düsennadel jeweils ein oder mehrere, in einem Winkel zur Längsachse der Einspritzdüse verlaufende Spritzlöcher mit zunehmender Last oder Drehzahl des Motors hintereinander geöffnet werden. Mit den Einspritzdüsen kann eine wesentlich bessere Gemischbildung und Verbrennung über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich der Brennkraftmaschine erzielt werden, was auch eine bessere Abgasqualität zur Folge hat.

Inzwischen zeigte sich jedoch, dass in manchen Fällen durch eine noch genauere Regelung der Kraftstoffzufuhr eine weitere Verbesserung der Motorbetriebsdaten möglich ist, wenn man eingehender darauf achtet, dass der Einspritzdruck unmittelbar am Spritzloch oder an den Spritzlöchern immer möglichst konstant bleibt, was allerdings im unteren Drehzahl- und Lastbereich oft sehr schwer zu erreichen ist. Auch hat sich herausgestellt, dass die Gemischbildung bei verschiedenen Einspritzverfahren deutlich verbesserbar ist, wenn der Kraftstoffstrahl im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich mit einer grösseren Zerstäubung in die im Brennraum befindliche Luft eingebracht wird, während im oberen Drehzahl- und/oder Lastbereich ein zunehmend kompakter Strahl Vorteile bringt.

Um eine bessere Zerstäubung des Kraftstoffes während des Einspritzvorganges zu erreichen, verwendet man seit langem sog. Zapfendüsen. Bei diesen taucht ein an der Düsennadel angeordneter Drosselzapfen in eine Mittelbohrung des Düsenkörpers ein und die Düsennadel wird durch zwei Federn mit unterschiedlicher Charakteristik auf ihren Sitz gedrückt. Je nach dem Kraftstoff-Einspritzdruck wird dann die Düsennadel zunächst nur entgegen der Kraft von einer Feder teilweise angehoben und erst bei vollem Einspritzdruck öffnet sie entgegen der Kraft von beiden Federn (DE-A 1026 572). Mit derartigen Düsen ist zwar ein weiter Streustrahl zu erreichen, eine genauere Regelung und insbesondere ein ganz kompakter Strahl bei Vollast lässt sich jedoch kaum ermöglichen.

Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Kraftstoff-Einspritzdüse der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass diese je nach den gewünschten Verhältnissen über den gesamten Betriebsbereich eines Motors derart ausgelegt werden kann, dass sich der Kraftstoffstrahl bei nahezu konstantem Druck am Spritzloch vom weiten Streustrahl bis zum kompakten Strahl automatisch einstellt.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Achse des Spritzloches mit der Längsachse der Einspritzdüse zusammenfällt, dass in das Spritzloch in geschlossenem und teilgeöffnetem Zustand ein Zapfen der inneren Düsennadel mit Spiel eintaucht und dass die hohle Düsennadel an dem dem Spritzloch zugewandten Ende einen kegeligen Abschnitt aufweist, dessen Aussenfläche als Dichtsitz für die hohle Düsennadel und dessen Innenfläche als Dichtsitz für die innere Düsennadel ausgebildet ist.

Es handelt sich also praktisch um eine Kombination einer Zapfendüse mit einer Lochdüse. Die beiden Düsennadeln können zum Steuern des Spritzquerschnittes, des Strahlortes und der Strahllage dienen. So kann eine genaue Regelung je nach den Betriebsverhältnissen eines Motors erreicht werden. Sobald sich in der Einspritzdüse ein Druck aufbaut, wird zunächst die innere Düsennadel, die einen Streustrahl erzeugen kann, langsam von ihrem Dichtsitz abgehoben, bis sie das Spritzloch voll freigibt. Steigt die Kraftstoffeinspritzmenge weiter an, so wird dann die hohle Düsennadel geöffnet und schliesslich bei Vollast der gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben, so dass ein kompakter Strahl ent2

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stehen kann. Dazu wird, wie an sich bekannt, vorgeschlagen, im Düsenkörper in einer oder unterschiedlichen Richtungen verlaufende, in den Dichtsitz der hohlen Düsennadel einmündende Spritzlöcher vorzusehen. Diese Spritzlöcher können natürlich, sofern es erforderlich ist, auch parallel zu dem mittig angeordneten Spritzloch verlaufen und auf Grund der Ausbildung der hohlen Düsennadel ganz nahe an diesem angeordnet sein.

Ist sowohl im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich als auch bei Vollast die gleiche Kraftstoff-Einspritzrichtung erwünscht, so kann man das mittig angeordnete Spritzloch derart grösser als den Zapfen der inneren Düsennadel ausbilden, dass ein Teil dieses Spritzloches in geschlossenem Zustand von dem kegeligen Abschnitt der hohlen Düsennadel abgedeckt wird. Auch kann der Zapfen der inneren Düsennadel von einer an dem kegeligen Abschnitt der hohlen Düsennadel angeordneten Hülse mit Spiel übergriffen werden, wobei zwischen der Hülse und dem Spritzloch auch noch im gechlossenen Zustand aureichend Spiel vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine doppelte Zapfendüse entstehen, die als solche über dem gesamten Betriebsbereich des Motors arbeitet.

Einzelheiten können der nachfolgenden Beschreibung einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele entnommen werden.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch den unteren, im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine liegenden Teil von Einspritzdüsen nach der Erfindung gemäss dem unabhängigen ersten Patentanspruch.

Generell ist in einem Düsenkörper 1 eine hohle Düsennadel 2, die im oberen, nicht dargestellten Bereich axial verschiebbar gelagert ist, angeordnet, die einen kegeligen Abschnitt 3 aufweist, dessen Aussenfläche 4 als Dichtsitz ausgebildet ist. In der hohlen Düsennadel 2 ist eine innere Düsennadel 5, ebenfalls in Richtung der Längsachse x der

Einspritzdüse verschiebbar, angeordnet, deren Dichtsitz durch die Innenfläche 6 des kegeligen Abschnittes 3 gebildet wird. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt durch einen Ringspalt 7 und Bohrungen 8 in einem zwischen beiden Düsennadeln 2,5 s vorgesehenen weiteren Ringraum 9. Die Angriffsflächen für den Kraftstoff zum Öffnen der einzelnen Düsennadeln 2,5 sind nicht dargestellt, da ihre Ausbildung allgemein bekannt ist und nicht zur Erfindung gehört. An der unteren, ebenen Fläche weist der Düsenkörper 1 ein mit der Längsachse x der io Einspritzdüse zusammenfallendes Spritzloch 10 auf, in das ein Zapfen 11 der inneren Düsennadel 5 mit Spiel eingreift.

In Fig. 1 befindet sich im Düsenkörper 1 noch ein weiteres, unter einem Winkel zur Längsachse x verlaufendes und in den Dichtsitz 4 der hohlen Düsennadel 2 einmündendes 15 Spritzloch 12. Fig. 2 zeigt an sich die gleiche Anordnung, lediglich ist das zweite Spritzloch 12 parallel zu dem mittigen Spritzloch 10 verlaufend angeordnet.

Gemäss Fig. 3 ist das mittig angeordnete Spritzloch 10' im Düsenkörper 1 so gross ausgebildet, dass zwischen der Spritz-20 lochinnenwandung und dem Zapfen 11 ein freier Spalt (Kreisringfläche) vorhanden ist. Dafür aber ist der Spalt zwischen dem kegeligen Abschnitt 3 und dem Zapfen 11 eng. So überdeckt der kegelige Abschnitt 3 einen Teil des Spritzloches 10'.

25 In Fig. 4 schliesslich weist der kegelige Abschnitt 3 noch eine Hülse 13 auf, die ebenfalls in das Spritzloch 10' mit Spiel eintaucht und den Zapfen 11 mit Spiel umhüllt.

Die Funktion ist bei allen Ausführungen die gleiche. Im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich des Motors hebt 30 sich zunächst die innere Düsennadel 5, es ergibt sich ein Streustrahl, der mit zunehmender Düsennadelerhebung kompakter wird. Sobald im oberen Drehzahl- und/oder Lastbereich auch noch die hohle Düsennadel 2 abhebt, ist der volle Spritzquerschnitt frei und es entsteht ein absolut kompakter 35 Einspritzstrahl.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

635897 PATENTANSPRÜCHE

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für luftverdichtende, direkt einspritzende Brennkraftmaschinen, welche im wesentlichen aus einem Düsenkörper (1), einer in diesem axial verschiebbaren hohlen Düsennadel (2) und einer in der hohlen Düsennadel (2) verschiebbaren inneren Düsennadel (5) besteht, wobei die Steuerung der beiden Düsennadeln (2,5) derart bemessen ist, dass im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich der Brennkraftmaschine zunächst nur die innere Düsennadel (5) abhebt und ein Spritzloch (10) freigibt, während die volle Kraftstoffeinspritzung erst bei Vollast durch Abheben der hohlen Düsennadel (2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Spritzloches (10) mit der Längsachse (x) der Einspritzdüse zusammenfällt, dass in das Spritzloch (10) in geschlossenem und teilgeöffnetem Zustand ein Zapfen (11) der inneren Düsennadel (5) mit Spiel eintaucht und dass die hohle Düsennadel (2) an dem dem Spritzloch (10) zugewandten Ende einen kegeligen Abschnitt

2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (1) in einer oder unterschiedlichen Richtungen verlaufende, in den Dichtsitz (4) der hohlen Düsennadel (2) einmündende zusätzliche Spritzlöcher (12) vorgesehen sind.

3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (1) ein oder mehrere, parallel zu dem mittig angeordneten Spritzloch (10) verlaufende zusätzliche Spritzlöcher (12) vorgesehen sind und dass dieses Spritzloch (12) oder die Spritzlöcher in den Dichtsitz

(3) aufweist, dessen Aussenfläche als Dichtsitz (4) für die hohle Düsennadel (2) und dessen Innenfläche als Dichtsitz (6) für die innere Düsennadel (5) ausgebildet ist.

4. Kraftstoff-Einspritzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Dichtsitz (4) der hohlen Düsennadel (2) einmündenden Spritzlöcher (12) nahe dem mittig angeordneten Spritzloch (10) vorgesehen sind.

(4) der hohlen Düsennadel (2) einmünden.

5. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mittig angeordnete Spritzloch (10') derart grösser als der Zapfen (11) der inneren Düsennadel (5) ausgebildet ist, dass ein Teil dieses Spritzloches (10') in geschlossenem Zustand von dem kegeligen Abschnitt (3) der hohlen Düsennadel (2) abgedeckt wird.

6. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (11) der inneren Düsennadel (5) von einer an dem kegeligen Abschnitt (3) der hohlen Düsennadel (2) angeordneten Hülse (13) mit Spiel übergriffen wird und dass zwischen der Hülse (13) und dem Spritzloch (10') in geschlossenem Zustand ebenfalls ein Spiel vorgesehen ist.