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Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine
Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit in zwei nebeneinanderliegenden Bohrungen
des Düsengehauses angeordneten, je mit einer separaten Sitzfläche zusammenarbeitenden
Düsennadeln, denen wenigstens ae eine Strahlbohrung zugeordnet ist, und deren Schäfte
in den Bohrungen des Düsengehäuses geführt sind, Es ist bereits eine Einspritzdüse
dieser Art bekannt, bei der die beiden Nadelschließfedern in radial abstehenden
Butzen des DEsengehäuses angeordnet sind, wobei die Federkraft über schneidengelagerte
Winkelhebei jeweils auf die betreffende Düsennadel übertragen wird. Der Hub der
beiden Düsennadeln ist jeweils mittels eines verstellbaren Anschlages für die genannten.Winkelhebel
veränderbar, Abgesehen von dem durch die seitlichen Gehäusefortsätze gegebenen großen
Raumbedarf, der den Einsatz einer solchen Einspritzdüse wegen der meist sehr beengten
Platzverhältnis.e an modernen Brennkraftmaschinen praktisch verbietet, ist auch
die Art der Kraftübertragung von den Federn auf die Däsennadeln ziemlich aufwendig
und in Anbetracht der Massenträgheit dieses Systems für rasch laufende Motoren kaum
geeignet.
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Bei einem weiteren bekannten »oppelnadelventil ist die Einhaltung
eines vorbestimmten Yerhältnisses der Querschnitte der unterschiedlich großen Einspritzöffnungen
gegenüber dem Verhältnis der höchsten und: der geringsten Motordrehzahl beabsichtigt.
Im bekannten :F-alle ist anstelle einer axialen Führung der beiden Düsennadelschäfte
eine kardanische- Aufhängung der Düsennadeln vorgesehen und dieselben befinden sich
samt den beiden Nadelschließfedern innerhalb eines nach außen vollständig abgeschlossenen
kraftstofführenden Raumes, von dem auch die beiden Kraftstoffzuströmbohrungen ausgehen.
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Wenn bei einer solchen Einspritzdüse beispielsweise ein Austausch
der Nadelschließfedern erfolgen soll,-bedarf es hiezu um.tändlicher und zeitraubender
Montagearbeiten.
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Außerdem ist die Anordnung eines verhältnismäßig großen kraftstofführenden
Raumes im Düsengehäuse wegen der ungünstigen Beeinflussung des Einspritzgesetzes
von Nachteil, Schließlich ist eine Anordnung von Einspritzöffn1ingen an einer Einspritzdüse
bekannt, bei der jeweils die Achse einer mit 2reiböl beaufschlagten Öffnung die
Achse einer mit Zündöl besuf-schlagten Öffnung schneidet.
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Zweck dieser Anordnung sind ausschließlichverbessÜrte Zündbedingungen
beim Start des betreffenden Motors.
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Der Erfindung liegt gegenüber diesen bekannten Konstruktionen von
Einspritzdüsen die Aufgabe zugrunde, im Zuge der heute wichtigen Bestrebungen zum
Umweltschutz, die Einspritzdüse betreffende Maßnahmen auf zufinden, die zu einer
Senkung der schädlichen AbgaskoDponenten führen. Zu diesen unerwünschten Komponenten
in den Abgasen zählen Kohlenwasserstoffe, deren Anteil hauptsächlich im Leerlauf
bzw. im Teillasbereich verhältnismäßig groß werden kann, wobei die Ausführung der
Einspritzdüse des betreffenden Motors von beträchtlichem
Einfluß
auf den Kohlenwasserstoffanteil im Auspuffgas sein kann. Nachteilig für die Reinheit
des Abgases wirkt sich eine schlechte Zerstäubung des Kraftstoffes bei den im Teillast-
und im Leerlaufbereich verhältnismäßig kleinen Einspritzmengen aus -Eine mangelhafte
Zerstäubung bei sinkendem Einspritzdruck gegen Ende der Einspritzung kann ebenfalls
Ursache eines höheren Kohlenwasserstoffgehaltes im Teillastbereich des Motors sein.
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Um nun, ausgehend von der bekannten Einspritzdüse der eingangs genannten
Art eine verbesserte Zerstäubung des Kraftstoffes bei kleinen Einspritzmengen herbeizuführen
und eine Optimierung des Verbrennungsablaufes mit Verminderung des Schadstoffgehaltes
im Abgas auf einfache Weise zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das
Verhältnis der vom Kraftstoffdruck beaufschlagten Fläche des Düsennadelschaftes
und der Sitzfläche bei den beiden Düsennadeln unterschiedlich groß ist.
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Man erreicht auf diese Weise mit minimalen baulichen und räumlichen
Aufwand auch bei völlig gleich ausgeführten Nadelschließfedern die auch bei der
bekannten Einspritzdüse beabsichtigte und dort jedoch mit großem Aufwand verbundene
zeitliche Aufeinanderfolge der Öffnungsbewegung der beiden Düsennadeln.
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Durch die gegenüber der -bekannten Doppelnadeldüse wesentlich vereinfachte
und verfeinerte Düsenkonstruktion wird erst die Möglichkeit einer weitgehenden Anpassung
des Einspritzgesetzes an den beabsichtigten Verlauf des Einspritzvorganges, vor
allem im kritischen Teillast- und Leerlaufbereich des betreffenden Motors erreicht.
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse zeichnet sich darüberhinaus durch die geringe
Massenträgheit der beiden Nadelspteme aus,
In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn jede? Düsennadel eine separate, in einen
in der Führungsbohrung der betreffenden Düsennadel unterhalb ihres Schaftes gebildeten
Ringraum einmündende Kraftstoff-Zuströmbohrung zugeordnet ist.
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Damit können die kraftstoffuhrenden Räume innerhalb der Düse sehr
klein gehalten werden, was vor allem für die in der Führungsbohrung ausgebildeten
Ringräume zutrifft.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Längsschnitt
einer Einspritzdüse nach der Erfindung und Fig. 2 eine Draufsicht der Düse nach
Fig, 1.
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Die Einspritzdüse 1 weist zwei zueinander parallele Längsbohrungen
2 und 3 auf, die je eine Düsennadel 4 und 5 enthalten, die mit ihrem Schaft 6 bzw
7 im oberen Teil der Längsbohrung 2 bzw. 3 geführt und durch eine nicht dargestellte
Schließfeder belastet ist. Die Düsennadeln 4 und 5 arbeiten mit konischen Sitzflächen
8 und 9 am unteren Ende der Bohrungen ? und 3 zusammen, Jeder Düsennadel sind zwei
Strahlbohrungen 10 zugeordnet, deren Achsen 11, 12 bzw. 13, 14 in Fig. 1 der besseren
Übersichtlichkeit halber in der Schnittebene der Fig. 1 eingezeichnet sind. Die
tatsächliche Lage der Achsen der Strahlbohrungen 10 geht aus Fig. 2 hervor. Die
Anordnung der Strahlbohrungen 10 ist so getroffen, daß bei eingebauter Düse 1 eine
möglichst gleichmäßige Verteilung der über die Bohrungen 10 eingespritzten Kraftstoffstrahlen
im Brennraum erreicht wird, Die KraftsX y.gasorgung der Einspritzdüse 1-erfolgt
über je eine Kraftstoff-Zuströmbohrung 15, die je über einen querverlaufenden Kanal
16 mit in den Längsbohrungen 2,3 im Bereioh unter den-Düsennadelschäften
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vorgesehenen Ringräumen 17,18 in Verbindung steht. Die Kanäle 16 sind nach äußenhin
durch je einen Stopfen 19 verschlossen.
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Die beiden Düsennadeln 4 und 5 besitzen unterschiedliche Abmessungen,
und zwar weist der Schaft 6 der Düsennadel 4 einen größeren Durchmesser als der
Schaft 7 der anderen Düsennadel 5 auf. Die Sitzflächen 8 und 9 der beiden Düsennadeln
sind dagegen übereinstimmend dimensioniert. Dadurch ergibt sich für die beiden Düsennadeln
4,5 ein unterschiedliches Verhältnis der jeweils vom Kraftstoffdruck beaufschlagten
Fläche des Düsennadelschaftes 6 bzw. 7 und der Sitzfläche 8 bzw. 9, welches auch
bei übereinstimmender Federbelastung der Düsennadeln dazu führt, daß die den größeren
Schaftdurchmesser aufweisende Düsennadel 4 bereits bei einem mittleren Kraftstoffdruck,
die Düsennadel 5 hingegen erst bei einem höheren Einspritzdruck öffnet.
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Da die Düsennadel 4 nur jene beiden Strahlbohrungen 10 freigibt,
deren Achsen mit 11 und 12 bezeichnet sind, tritt durch den auf die Hälfte reduzierten
freien Durchflußquerschnitt eine entsprechende Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit
des Kraftstoffes aus diesen beiden Strahlbohrungen ein, wodurch die Zerstäubung
des Kraftstoffes wesentlich verbessert wird. Erst nach einem weiteren Anstieg des
Einspritzdruckes öffnet auch die den kleineren Durchmesser aufweisende Düsennadel
5 und gibt auch die ihr zugeordneten Strahlbohrungen 10 frei, deren Achsen mit 13
und 14 bezeichnet sind.
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Es besteht auch die Möglichkeit, zur Beeinflussung des Einspritzvorganges
zu den erfindungsgemäßen Maßnahmen auch noch zusätzliche, an sich bekannte-Vorkehrungen
zu treffen, beispielsweise die Anordnung von Schließfedern unterschiedlicher Federcharakteristik
bei den beiden Düsennadeln bzw, auch die Anordnung von
Strahlbohrungen
unterschiedlichen Querschnittes bei den beiden Büsen.
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Weiterhin kann es auch von Vorteil sein, jeder der beiden Düsen eine
größere Anzahl von Strahlbohrungen zuzuordnen, wobei auch eine Anordnung möglich
ist, bei der sich jeweils die'Achsen zweier Strahlbohrungen schneiden. Es kommt
dann im Schnittpunkt dieser Achsen zu einem Zusammenprall der Kraftstoffstrahlen,
sodaß ein hoher Anteil der Einspritzenergie für die feinste Zerstäubung des Kraftstoffes
im Bereich dieser Schnittstellen aufgewendet wird. Der Kraftstoff breitet sich in
diesem Fall von den Schnittpunkten aus etwa fächerförmig im Brennraum aus. Dadurch
kann eine noch intensivere Mischung der im Brennraum befindlichen Vetbrennungsluft
mit dem feinverteilten Kraftstoffnebel erreicht und der Verbrennungsablauf noch
günstiger gestaltet werden.