CH638275A5

CH638275A5 - FUEL INJECTION NOZZLE.

Info

Publication number: CH638275A5
Application number: CH704679A
Authority: CH
Inventors: Nunzio D Dr Ing Alfonso; Hans Pickel
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1978-08-17
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1983-09-15
Also published as: DE2836095A1; SE443024B; FR2433643A1; AT365745B; JPS5569755A; RO76428A; ATA555379A; IT1122730B; IN151738B; FR2433643B1; GB2027806B; SU876068A3; IT7924984A0; DE2836095C2; DD145782A1; GB2027806A; HU179522B; SE7906838L; JPH01113159U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritz-düse für luftverdichtende, direkteinspritzende Brennkraftmaschinen, insb. für nach dem Verfahren der Kraftstoff-Wandauftragung arbeitende Brennkraftmaschinen, welche als Drosselzapfendüse ausgebildet ist und deren Drosselzapfen bei geschlossener Düsennadel ganz oder teilweise in die Düsenbohrung eingreift. The invention relates to a fuel injection nozzle for air-compressing, direct-injection internal combustion engines, in particular for internal combustion engines working according to the method of fuel wall application, which is designed as a throttle pin nozzle and whose throttle pin engages in whole or in part in the nozzle bore when the nozzle needle is closed.

Derartige Einspritzdüsen sind bereits duch die DE-AS 1 026 572 bekannt. Durch sie wird im unteren Drehzahl- und/ oder Lastbereich des Motors eine bessere Zerstäubung des Kraftstoffes und daher eine schnellere und gleichmässigere Vermischung desselben unmittelbar mit der Verbrennungsluft erreicht und erst im oberen Drehzahl- und/oder Lastbereich erfolgt die Einspritzung als kompakter Strahl, der je nach dem angewandten Gemischbildungsverfahren bis in die Nähe der Brennraumwand oder sogar zu einem mehr oder weniger grossen Anteil auf dieselbe aufgetragen wird, um eine fortschreitende Verbrennung und damit den Abbau von zu hohen Druckspitzen zu erreichen. Such injection nozzles are already known from DE-AS 1 026 572. They achieve better atomization of the fuel in the lower speed and / or load range of the engine and therefore faster and more uniform mixing of it with the combustion air, and only in the upper speed and / or load range does the injection take place as a compact jet, depending on the type of fuel applied to the vicinity of the combustion chamber wall or even to a greater or lesser extent on the same, in order to achieve progressive combustion and thus the reduction of excessively high pressure peaks.

Bei solchen Einspritzdüsen hat sich herausgestellt, dass sich am unteren Rand des Düsenkörpers und insb. im unteren Teil der Düsenbohrung immer wieder Rückstände ansetzen, deren Bildung besonders schnell in den ersten Betriebsstunden der Düse fortschreitet. Durch diese Rückstände verringert sich der freie Querschnitt der Düsenbohrung, was im allgemeinen einen Rückgang der eingespritzten Kraftstoffmenge und ggf. eine Erhöhung des Einspritzdruckes zur Folge hat. Da sich die Rückstände nur selten symmetrisch in der Düsenbohrung und um diese herum absetzen, wird meist auch noch ein asymmetrischer und von der ursprünglichen Richtung abgelenkter Kraftstoffstrahl erzeugt, was sich über den gesamten Betriebsbereich des Motors, insb. jedoch im Leerlauf und im unteren Drehzahl-und/oder Lastbereich sehr ungünstig auf die Gemischbildung und damit auf die Verbrennung auswirken kann, weil die über den gesamten Betriebsbereich vorher genau festgelegte Verteilung des Kraftstoffes im Brennraum und damit auch dessen Aufbereitung nicht mehr unveränderlich über eine längere Betriebszeit hindurch exakt eingehalten wird. In the case of such injection nozzles, it has been found that residues repeatedly accumulate at the lower edge of the nozzle body and in particular in the lower part of the nozzle bore, the formation of which progresses particularly quickly in the first hours of operation of the nozzle. These residues reduce the free cross section of the nozzle bore, which generally results in a decrease in the amount of fuel injected and possibly an increase in the injection pressure. Since the residues rarely settle symmetrically in the nozzle bore and around it, an asymmetrical fuel jet is usually also generated, which is spread over the entire operating range of the engine, especially when idling and at low speed. and / or the load range can have a very unfavorable effect on the mixture formation and thus on the combustion, because the distribution of the fuel in the combustion chamber, which has been precisely defined over the entire operating range and therefore also its preparation, is no longer unchangeably exactly maintained over a longer operating time.

Die genannten Nachteile führen hauptsächlich zu einer Verschlechterung der Rauch- und Kraftstoffverbrauchswerte und zu einer Erhöhung der Konzentration an schädlichen Abgaskomponenten, insb. der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids. Auch die Neigung der Blaurauchbildung im Leerlauf und unteren Lastbereich wächst, ■ da meist zuviel Kraftstoff an die relativ kalte Brennraumwand gelangt. The disadvantages mentioned lead mainly to a deterioration in the smoke and fuel consumption values and to an increase in the concentration of harmful exhaust gas components, in particular the unburned hydrocarbons and carbon monoxide. The tendency for blue smoke to develop at idle and in the lower load range also increases, ■ since too much fuel usually gets to the relatively cold combustion chamber wall.

Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Kraftstoff-Einspritzdüse der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass die genannten Nachteile vermieden werden, d.h. dass ein Verkoken bzw. die Bildung von Rückständen im unteren Teil der Düsenbohrung entfällt. This is where the invention begins, which is based on the object of improving a fuel injector of the type described at the outset in such a way that the disadvantages mentioned are avoided, i.e. that coking or the formation of residues in the lower part of the nozzle bore is eliminated.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Länge der Düsenbohrung kleiner oder höchstens gleich dem Durchmesser der Düsenbohrung entspricht. According to the invention, the object is achieved in that the length of the nozzle bore corresponds to less than or at most equal to the diameter of the nozzle bore.

Entstanden ist die Erfindung ursprünglich durch den Gedanken, dem Drosselzapfen die gleiche Länge zu geben wie der Düsenbohrung, so dass diese durch den sich laufend hin- und herverschiebenden Drosselzapfen immer sauber gehalten wird und von den heissen Gasen geschützt ist. Ausserdem bleibt bei einer solchen Ausbildung kein Raum mehr, wo sich Kraftstoffteilchen am Ende des Einspritzvorganges ansetzen und mit den heissen Gasen in Berührung kommen könnten, so dass die Verkokungsgefahr ohnehin unterbunden ist. The invention originally originated from the idea of giving the throttle pin the same length as the nozzle bore, so that the throttle pin continuously pushed back and forth kept it clean and protected from the hot gases. In addition, with such a design there is no longer any space where fuel particles attach themselves at the end of the injection process and could come into contact with the hot gases, so that the risk of coking is prevented in any case.

Nun wurde aber festgestellt, dass für manche Einspritzvorgänge die Länge der Düsenbohrung nicht ausreicht, um einen genügend kompakten Kraftstoffstrahl zu erzeugen. Der Grundgedanke der Erfindung musste also weiter ausgebaut werden, und man fand schliesslich, dass die Eintauchtiefe des Drosselzapfens in die Düsenbohrung durchaus nicht unbedingt der Länge der Düsenbohrung entsprechen muss, um auch dann noch ein Verkoken zu verhindern. So kam man schliesslich auf die Abhängigkeit der Länge zum Durchmesser der Düsenbohrung und stellte fest, dass hier ein bestimmtes Verhältnis nicht überschritten werden darf, was nun die Erfindung in ihrem vollen Umfang kennzeichnet. However, it has now been found that for some injection processes the length of the nozzle bore is not sufficient to generate a sufficiently compact fuel jet. The basic idea of the invention had to be expanded further, and it was finally found that the immersion depth of the throttle pin in the nozzle bore does not necessarily have to correspond to the length of the nozzle bore in order to prevent coking even then. So one finally came to the dependence of the length on the diameter of the nozzle bore and found that a certain ratio must not be exceeded here, which now characterizes the invention in its entirety.

Als Weiterbildung der Erfindung wird noch vorgeschlagen, wenn der Durchmesser der Düsenbohrung zwischen 0,8 und 1 mm liegt, dass unter der Voraussetzung L/D Sä E/D das Verhältnis E/D und L/D à 0,2 und ^ 1 ist, dass bei einem Verhältnis E/D = 0,2 das Verhältnis L/D zwischen 0,2 und 0,75 liegt, und dass bei einem Verhältnis von L/D zwischen 0,75 und 1 das Verhältnis E/D kontinuierlich von 0,2 auf 0,25 ansteigt, wobei L die Länge und D den Durchmesser der Düsenbohrung und E die Eintauchtiefe des Drosselzapfens in die Düsenbohrung bedeuten. As a further development of the invention it is proposed, if the diameter of the nozzle bore is between 0.8 and 1 mm, that under the condition L / D Sä E / D the ratio E / D and L / D is 0.2 and ^ 1 that with a ratio E / D = 0.2 the ratio L / D is between 0.2 and 0.75 and that with a ratio L / D between 0.75 and 1 the ratio E / D is continuously from 0 , 2 increases to 0.25, where L is the length and D is the diameter of the nozzle bore and E is the depth of immersion of the throttle pin in the nozzle bore.

Liegt die Ausbildung der Einspritzdüse innerhalb dieses begrenzten Bereiches, bei dem allerdings auch die Eintauchtiefe des Drosselzapfens Berücksichtigung findet, so ergeben sich derart günstige Verhältnisse, dass auch dann nicht mit einer Verkokung der Düsenbohrung zu rechnen ist. If the design of the injection nozzle lies within this limited range, which also takes into account the immersion depth of the throttle pin, the conditions are so favorable that coking of the nozzle bore is not to be expected even then.

Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen: Details of the invention can be found in the following description of two exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:

Fig. 1 und 2 jeweils den unteren Teil einer als Zapfendüse ausgebildeten Einspritzdüse nach der Erfindung, 1 and 2 each the lower part of an injection nozzle designed as a spigot according to the invention,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, in welchem Bereich die erfindungsgemässe Einspritzdüse variierbar ist, um ein Verkoken zu verhindern. 3 shows a graphical representation of the range in which the injection nozzle according to the invention can be varied in order to prevent coking.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein mit einer Düsenbohrung 1 versehener Düsenkörper 2 zum Teil angedeutet, in dem im geschlossenen Zustand eine Düsennadel 3 mit ihrem Dichtsitz 4 anliegt. In axialer Verlängerung weist die Düsennadel 3 einen Drosselzapfen 5 auf, der in den beiden Figuren unterschiedlich weit in die Düsenbohrung 1 eintaucht. 1 and 2, a nozzle body 2 provided with a nozzle bore 1 is partially indicated, in which a nozzle needle 3 rests with its sealing seat 4 in the closed state. In an axial extension, the nozzle needle 3 has a throttle pin 5, which plunges into the nozzle bore 1 to different degrees in the two figures.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, dass die Eintauchtiefe E des Drosselzapfens 5 in die Düsenbohrung 1 der Länge L der Düsen5 It can be seen from FIG. 1 that the immersion depth E of the throttle pin 5 into the nozzle bore 1 has the length L of the nozzles 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

638275 638275

bohrung 1 entspricht. Die Länge L ist kleiner als der Durchmesser D der Düsenbohrung. bore 1 corresponds. The length L is smaller than the diameter D of the nozzle bore.

Fig. 2 zeigt den Grenzfall, in dem die Länge L gleich dem Durchmesser D der Düsenbohrung 1 entspricht. Dabei ist die Eintauchtiefe E des Drosselzapfens 5 zwar kleiner, eine Verkokung erfolgt jedoch nicht. FIG. 2 shows the borderline case in which the length L corresponds to the diameter D of the nozzle bore 1. The immersion depth E of the throttle pin 5 is smaller, but coking does not occur.

Es sei noch vermerkt, dass die Ausbildung des freien Endes 6 des Drosselzapfens 5 durchaus nicht als bindend anzusehen ist, es kann vielmehr auch jede andere Form aufweisen. It should also be noted that the formation of the free end 6 of the throttle pin 5 is by no means to be regarded as binding; rather, it can also have any other shape.

In Fig. 3 ist in einem Koordinatensystem auf der Senkrechten 7 das Verhältnis Eintauchtiefe des Drosselzapfens 5 zum Durchmesser der Düsenbohrung 1 (E/D) und auf der Waagrechten 8 das Verhältnis Länge der Düsenbohrung 1 zum Durchmesser (L/D) aufgetragen. Die schraffierte Fläche zeigt den Bereich an, in dem Einspritzdüsen mit einem Durchmesser für die Düsenbohrung von 0,8 bis 1 mm ausgeführt werden können, ohne dass die Gefahr einer Verkokung besteht. Man kann sofort erkennen, dass das Verhältnis L/D 5 grösser oder höchstens gleich dem Verhältnis E/D sein muss, wenn es nicht über 1 liegen darf, was durch die schräge Begrenzungslinie 9 hervorgeht. Das Verhältnis E/D und L/D ist grösser oder höchstens gleich 0,2 und kleiner oder höchstens gleich 1, wie die Punkte 10,11 zeigen. Durch die Linie io 12 erkennt man, dass bei einem konstanten Verhältnis von E/D = 0,2 das Verhältnis L/D zwischen 0,2 und 0,75 liegt, und die leicht schräg liegende Linie 13 schliesslich zeigt, dass bei einem Verhältnis von L/D zwischen 0,75 und 1 das Verhältnis E/D kontinuierlich von 0,2 auf 0,25 ansteigt. In FIG. 3, the ratio of the immersion depth of the throttle pin 5 to the diameter of the nozzle bore 1 (E / D) and the ratio of the length of the nozzle bore 1 to the diameter (L / D) is plotted in a coordinate system on the vertical 7. The hatched area shows the area in which injection nozzles with a diameter for the nozzle bore of 0.8 to 1 mm can be made without the risk of coking. It can be seen immediately that the ratio L / D 5 must be greater than or at most equal to the ratio E / D if it must not exceed 1, which is shown by the oblique boundary line 9. The ratio E / D and L / D is greater than or equal to 0.2 and less than or equal to 1, as points 10.11 show. The line io 12 shows that with a constant ratio of E / D = 0.2 the ratio L / D is between 0.2 and 0.75, and the slightly inclined line 13 finally shows that with a ratio from L / D between 0.75 and 1 the ratio E / D increases continuously from 0.2 to 0.25.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

638 275 2 PATENTANSPRÜCHE638 275 2 PATENT CLAIMS

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für iuftverdichtende, direkteinspritzende Brennkraftmaschinen, insb. für nach dem Verfahren der Kraftstoff-Wandauftragung arbeitende Brennkraftmaschinen, welche als Drosselzapfendüse ausgebildet ist und deren Drosselzapfen bei geschlossener Düsennadel ganz oder teilweise in die Düsenbohrung eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Düsenbohrung (1) kleiner oder höchstens gleich dem Durchmesser (D) der Düsenbohrung (1) entspricht. 1.Fuel injection nozzle for air-compressing, direct-injection internal combustion engines, in particular for internal combustion engines working according to the method of fuel wall application, which is designed as a throttle pin nozzle and whose throttle pin engages in whole or in part in the nozzle bore when the nozzle needle is closed, characterized in that the length ( L) of the nozzle bore (1) is less than or at most equal to the diameter (D) of the nozzle bore (1).

2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, bei der der Durchmesser der Düsenbohrung zwischen 0,8 und 1 mm liegt, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Voraussetzung L/D ä E/D das Verhältnis E/D und L/D ä0,2 und < 1 ist, dass bei einem Verhältnis E/D = 0,2 das Verhältnis L/D zwischen 0,2 und 0,75 liegt, und dass bei einem Verhältnis von L/D zwischen 0,75 und 1 das Verhältnis E/D kontinuierlich von 0,2 auf 0,25 ansteigt, wobei L die Länge und D den Durchmesser der Düsenbohrung (1) und E die Eintauchtiefe des Drosselzapfens (5) in die Düsenbohrung (1) bedeuten. 2. Fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the diameter of the nozzle bore is between 0.8 and 1 mm, characterized in that under the condition L / D E E / D the ratio E / D and L / D 0 0.2 and <1 is that when the ratio E / D = 0.2 the ratio L / D is between 0.2 and 0.75 and when the ratio L / D is between 0.75 and 1 the ratio E / D continuously increases from 0.2 to 0.25, where L is the length and D is the diameter of the nozzle bore (1) and E is the immersion depth of the throttle pin (5) in the nozzle bore (1).