DE1026572B

DE1026572B - Einspritzduese fuer Einspritzbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1026572B
Application number: DEF19978A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Techn A Pischinger
Original assignee: Friedmann and Maier AG
Current assignee: Friedmann and Maier AG
Priority date: 1956-11-16
Filing date: 1956-04-06
Publication date: 1958-03-20
Also published as: FR1172861A; DE1041299B; GB835712A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzdüse für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer federbelasteten und entgegen der Federbelastung durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes belasteten Düsennadel, deren Öffnungshub durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes erfolgt.

Es ist bekannt, Einspritzdüsen dieser Art als sogenannte Drosselzapfendüsen auszubilden, bei welchen an der Düsennadel ein Zapfen angesetzt ist, welcher während des ersten Teiles des Hubes der Düsennadel ίο den; Einspritzquerschnitt der Düse verringert und nur einen ringförmigen Einspritzkanal freigibt. Durch eine derartige Ausbildung von Einspritzdüsen soll erreicht werden, daß die zu Beginn der Einspritzzeit in den Verbrennungsraum gelangende Brennstoffmenge möglichst klein gehalten wird, wodurch ein allmähliches Ansteigen des Verbrennungsdruckes bewirkt und ein harter Gang des Motors verhindert werden soll. Dieser Effekt wird bei den bekannten Einspritzdüsen dieser Art jedoch nicht erreicht. Bei ao geringem öffnen der Dichtfläche der Düsennadel entsteht am Düsennadelsitz wegen des gedrosselten Einspritzquerschnittes ein Brennstoff druck, der die Nadel zusätzlich beschleunigt. Bei den bekannten Einspritzdüsen dieser Art wurde dadurch die Düsennadel schnell aus der Drosselstellung in die völlig offene Stellung gehoben, so daß die Zeit, während welcher die gedrosselte Einspritzung erfolgte, so· weit herabgesetzt wurde, daß der Effekt des allmählichen Ansteigens des Verbrennungsdruckes und des weich laufenden Motors nicht erreicht werden konnte.

Man. hat daher bereits vorgeschlagen, die die Düsennadel belastende Feder derart steif auszubilden, daß ihre Kraftzunahme über dem Teilhub, den die Nadel bis zur Vergrößerung des D ross el Spaltes vollführte, größer wird, als diejenige Kraft, welche die Nadel bei der Eröffnung zu beschleunigen versucht, und wollte dadurch mindestens bei niederer Drehzahl die Zeit der gedrosselten Einspritzung im Vergleich zur Zeit der vollen, Einspritzung erhöhen. Auch damit konnte jedoch der erwünschte Erfolg nicht erreicht werden, da sich in der Praxis die Einstellung der Steifheit der Feder nicht so präzise durchführen ließ und andererseits auch die Erhöhung der Steifheit der Feder, welche ja letzten, Endes entsprechend dem Zuführungsdruck des Brennstoffes gewählt sein muß, noch kein Mittel bildet, um tatsächlich die Zeitspanne der gedrosselten Einspritzung zu erhöhen. Wenn die Federcharakteristik der die Düsennadel belastenden Federung im Sinne dieses Vorschlages steiler gewählt ist, so ist ein größerer Kraftaufwand erforderlich, um die Düsennadel überhaupt zu öffnen. Sobald aber der öffnungsdruck sich im Raum unterhalb der Düsennadel entwickelt hat, so wird dann bei größerer Steif-Einspritzdüse
für Einspritzbrennkraftmaschinen

Anmelder:

Friedmann & Maier,

Hallein, Salzburg (Österreich)

Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth,

Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 18. April 1955

Dipl.-Ing. Dr. techn. Anton Pischinger,

Graz (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

heit der Feder die Düsennadel durch die Massenkräfte schnell in ihre völlig geöffnete Stellung gerissen.

Es wurde nun bereits vorgeschlagen, an Stelle von Drosselzapfendüsen gewöhnliche Einspritzdüsen zu verwenden und die Düsennadel durch, stufenweise zur Wirkung gelangende Federn zu belasten. Dadurch wurde erreicht, daß die Düse zuerst in einer teilweise geöffneten Stellung verbleibt, bis der Brennstoff druck so weit angestiegen ist, daß er die volle Öffnung der Düse bewirkt. In dieser teilweise geöffneten, Stellung bildet sich nun, aber kein scharfer Brennstoffstrahl aus. Der Brennstoff wird daher im Verbrennungsraum nur ungenügend verteilt, wodurch die Verbrennung verschlechtert wurde, und es tritt überdies noch der Nachteil auf, daß durch den Brennstoffaustritt aus der nur teilweise geöffneten Düse eine Verkokung der Düse begünstigt wird. Der angestrebte Effekt einer geregelten Voreinspritzung konnte hierbei nicht erzielt werden.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden,. Die Erfindung bezieht sich, auf eine Einspritzdüse mit einer federbelasteten und entgegen der Federbelastung durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes belasteten Düsennadel, deren öffnungs-

709 910/218

hub durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes erfolgt, wobei die Düsennadel unter der Wirkung von wenigstens zwei Belastungsfedern steht, von welchen wenigstens eine erst nach einem Teil des vollen Öffnungshubes zur Wirkung kommt, und die Erfindung besteht hierbei darin, daß die Düse als Drosselzapfendüse¹ ausgebildet ist und die erst nach einem Teil des vollen Öffnungshubes wirksame Belastungsfeder vor Austauchen des Drosselzapfens aus der

Im Düsenvorsatz 1 ist die Düsennadel 2 in üblicher Weise geführt. 3 ist der Anschluß der Brennstoffleitung, von welchem der Brennstoff über eine Bohrung 4, einen Ringkanal 5 und eine Bohrung 6 in 5 einen Raum 7 unter der Düsennadel 2 gelangt. Über eine Stelze 8 wirkt eine- Feder 9 unter Vermittlung einer Kappe 10' auf die Düsennadel 2. Der im Raum 7 zur Wirkung gelangende Zuführungsdruck des Brennstoffes beaufschlagt das untere Ende der Düsennadel

Drosselbohrung der Düse zur Wirkung gelangt. Durch io bzw. die konische Ringfläche 11 derselben. Der beaufdie Kombination der beiden an sich bekannten Merk- schlagte Querschnitt ist der Querschnitt F der Düsenmale der Ausbildung der Düse als Drosselzapfendüse nadel 2 abzüglich des Querschnittes f, welcher durch

den konischen Sitz 12 der Düsennadel abgedeckt ist.

Sobald nun der Öffnungsdruck im Raum 7 überwiegt,

und der Anordnung einer stufenweise zur Wirkung gelangenden Federung können die Vorteile einer

Drosselzapfendüse voll ausgenutzt werden, ohne daß 15 wird die Düsennadel 2 angehoben, wobei die Feder 9 ihre Nachteile in Kauf genommen werden müssen. zusammengedrückt wird. Solange der Drosselzapfen

13 in die Bohrung 14 eintaucht, ist der Brennstoffaustritt aus der Düse gedrosselt, und es gelangt daher während dieses Zeitraumes nur eine kleine Menge

der volle öffnungsquerschnitt freigegeben, welcher in diesem Falle auch noch ein Ringquerschnitt ist, dessen Kern durch den abgesetzten Zapfen 15 begrenzt ist. Sobald nun der Sitz 12 der Düsennadel geöffnet wird, wird wegen der Drosselung im Ringspalt zwischen, dem Drosselzapfen 13 und der Bohrung 14 der Ventilsitz 12 zusätzlich von unten beaufschlagt. Es tritt somit ein stufenartiger Anstieg des auf die

Bei einer solchen Drosselzapfendüse bietet die abgestufte Federbelastung die Möglichkeit, die Düsennadel während einer kontrollierbaren Periode in der
Drosselstellung zu halten und die Zeit der Vorein- ao Brennstoff in den Zylinder des Motors. Erst wenn der spritzung willkürlich festzulegen und während dieser Drosselzapfen 13 aus der Bohrung· 14 austritt, wird Periode einen scharfen; Brennstoffstrahl einzuspritzen,
welcher eine gute Verbrennung gewährleistet und die
Gefahr einer Verkokung der Düse ausschaltet.

Die Düsennadel beginnt ihren Öffnungshub, bevor 25 noch der Zuführungsdruck des Brennstoffes, welcher unter der Nadel wirkt, allzu hoch gestiegen ist, so daß die Entwicklung eines zu hohen Öffnungsdruckes vermieden wird. Durch den stufenartigen Anstieg der

dem öffnungsdruck des Brennstoffes entgegenwirken- 30 Düsennadel 2 von unten wirkenden öffnungs druckes den Schließkraft der Nadel bei einer Nadelstellung, auf, und es wirken abgesehen davon noch die Massenbei welcher der volle Einspritzquerschnitt noch nicht kräfte der Düsennadel· im Sinne des Öffnungshubes, so freigegeben ist, wird eine dem öffnungsdruck ent- daß nun bei den bekannten Anordnungen die Düsengegenwirkende Kraft geschaffen, welche verhindert, nadel sehr schnell in die volle Öffnungsstellung daß die Nadel durch die Massenkräfte sofort in, die 35 gerissen wird, in welcher sie den vollen Einspritzquervolle Öffnungsstellung gerissen wird. Es werden so- schnitt (Ringquerschnitt zwischen der Bohrung¹14 und mit diese Massenkräfte von vornherein dadurch, in dem abgesetzten Zapfen 15) freigibt, niederen Grenzen gehalten,, daß die Nadel bereits bei Um nun die Zeitspanne der Einspritzung, das ist die

einem nicht allzu hohen öffnungsdruck geöffnet wird, Zeitspanne der durch den in die Bohrung 14 ein- und es werden andererseits diese Massenkräfte durch 40 tauchenden Drosselzapfen 13 gedrosselten Einspritden stufenartigen Anstieg des Kraft-Weg-Diagramms zung, zu regeln bzw. zu vergrößern, ist nun eine der Federung abgefangen, bevor die Düsennadel den zweite vorgespannte Feder 16 vorgesehen, welche auf vollen Einspritzquerschnitt freigibt. einen Federteller 17 wirkt. Zwischen dem Federteller

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfo-rm der 17 und dem Flansch 18 der Kappe 10 ist ein Spalt 19 Erfindung ist die Anordnung so· getroffen, daß die 45 vorgesehen, so< daß die Feder 16 erst zur Wirkung erst nach, einem Teil des vollen Öffnungshubes zur gelangt, wenn die Nadel einen Hub entsprechend der Wirkung gelangende Belastungsfeder eine Vorspan- Größe des Spaltes 19 ausgeführt hat. In dieser Steinung aufweist, welche wenigstens halb so groß ist als lung wird dann die Nadel gehalten, und erst wenn der die bei ihrem Wirksamwerden erreichte Spannung Öffnungsdruck im Raum 7 so· weit steigt, daß er nun der vorher auf die Düsennadel wirkenden Feder. 50 auch die Kraft der zugeschalteten Feder 16 über-Eine solche Bemessung der Vorspannung der später winden kann, wird die Nadel 2 in die volle öffnungszur Wirkung gelangenden Belastungsfeder ermöglicht stellung gehoben, in welcher der Drosselzapfen 13 aus bei den üblichen Bauarten von Einspritzbrennkraft- der Bohrung 14 austritt.

maschinen bei üblichen· Brennstoffdrucken eine aus- Das Kraft-Weg-Diagramm ist in Fig. 3 dargestellt,

reichende Dauer der Voreinspritzung. Bei üblichen 55 In der Ordinate ist die Federkraft P und in der Einspritzsystemen bedeutet dies, daß die Düsennadel Abszisse der Öffnungshub der Düsennadel J eingebei dem erforderlichen Mindestwert des Einspritz- tragen. / ist der Na'delhub, bei welchem der Drosseldruckes von ungefähr ITO bis 120 atü öffnet, während zapfen 13 aus der Bohrung 14 austritt und somit der erst nach einem Ansteigen des Zuführungsdruckes des volle Einspritzquerschnitt freigegeben wird. /' ist der Brennstoffes auf ungefähr 200 atü die Düsennadel so 60 Endhub der Nadel, bei welchem der volle Einspritzweit geöffnet wird, daß der volle Einspritzquerschnitt querschnitt bereits freigegeben ist. freigegeben wird. Bei Überwindung des Federdruckes P₁ beginnt die

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Nadel zu öffnen. Im Nadelhub· /" vor Erreichung des Ausführungsbeispiels schematisch erläutert. Nadelhubes s', bei welchem der volle Einspritzquer-

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch die Düse, 65 schnitt freigegeben wird, schaltet sich nun die Feder

während

Fig. 2 einen, Schnitt durch den Nadelsitz in größerem Maßstab darstellt;

Fig. 3 ist das Kraft-Weg-Diagramm der Düsennadel.

16 zu. Die Schließkraft der Nadel steigt stufenartig vom Punkt P₂ bis um Punkt P₃ an, und erst nach Überwindung des Druckes P₃ kann nun die Düsennadel 2 völlig öffnen. Die Vorspannung P_s minus F₂ 70 der Feder 16 ist so groß gewählt, daß sie zumindest

der Hälfte der Kraft P₂ entspricht, welche vor der Stufe auftritt.

Claims

Patentansprüche

1. Einspritzdüse für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer federbalasteten und entgegen der Federbelastung durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes belasteten Düsennadel, deren Öffnungshub durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes erfolgt, wobei die Düsennadel unter der Wirkung von wenigstens zwei Belastungsfedern steht, von welchen wenigstens eine erst nach einem Teil des vollen Öffnungshubes zur Wirkung kommt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als Drosselzapfendüse ausgebildet ist und die erst nach einem Teil des vollen Öffnungshubes wirksame Belastungsfeder vor Austauchen des Drosselzapfens aus der Drosselbohrung der Düse zur Wirkung gelangt.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erst nach einem Teil des vollen Öffnungshubes wirksame Belastungsfeder eine Vorspannung aufweist, welche wenigstens halb so groß ist als die bei ihrem Wirksamwerden erreichte Spannung der vorher auf die Düsennadel wirkenden Feder.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen