DE2836095A1 - FUEL INJECTION NOZZLE - Google Patents

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
AktiengesellschaftMaschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Corporation

fo/swfo / sw

Nürnberg, den 14. August 1978Nuremberg, August 14, 1978

Kraftstoff-EinspritzdüseFuel injector

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzdüse für luftverdichtende, direkteinspritzende Brennkraftmaschinen, insb. für nach dem Verfahren der Kraftstoff-Wandauf tragung 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, especially for internal combustion engines working according to the method of fuel wall application, which as Throttle pin nozzle is formed and its throttle pin wholly or partially into the nozzle bore when the nozzle needle is closed intervenes.

Derartige Einspritzdüsen sind bereits durch die DE-AS 1 026 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. It is used in the lower speed and / or load range of the engine a better atomization of the fuel and therefore a faster and more even mixing of the same reached directly with the combustion air and the injection only takes place in the upper speed and / or load range as a compact jet, which, depending on the mixture formation process used, comes close to the combustion chamber wall or even to a greater or lesser extent is applied to the same in order to ensure a progressive combustion and thus to achieve 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 derIn such injection nozzles it has been found that at the lower edge of the nozzle body and especially in the lower part the nozzle bore repeatedly build up residues, which form particularly quickly in the first hours of operation of the

030013/0017030013/0017

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. Nozzle advances. These residues reduce the free cross-section of the nozzle bore / what in general 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, it usually becomes an asymmetrical one and fuel spray deflected from the original direction is generated, which extends over the entire operating range of the engine, especially when idling and in the lower speed and / or load range, has a very negative effect on the mixture formation and can thus affect the combustion, because the distribution over the entire operating range is precisely defined in advance of the fuel in the combustion chamber and thus also its preparation is no longer strictly adhered to over a longer period of operation.

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 zu viel Kraftstoff an die relativ kalte Brennraumwand gelangt.The disadvantages mentioned mainly lead to deterioration the smoke and fuel consumption values and an increase in the concentration of harmful exhaust gas components, especially unburned hydrocarbons and carbon monoxide. Also the tendency for blue smoke to form grows in idle and lower load range, since too much fuel usually reaches 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, which is based on the object, is a fuel injection nozzle of the type described at the outset Kind to the effect that the disadvantages mentioned are avoided, i.e. that coking or the formation of There is no residue in the lower part of the nozzle bore.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Länge der Düsenbohrung kleiner oder höchstens gleich demAccording to the invention the object is achieved in that the The length of the nozzle bore is less than or at most equal to that

Durchmesser der Düsenbohrung entspricht. * Corresponds to the diameter of the nozzle bore. *

Entstanden ist die Erfindung ursprünglich durch den Gedanken» ν dem Drosselzapfen die gleiche Länge zu geben wie derThe invention originally arose from the idea »ν to give the throttle pin the same length as the

22.8625 030013/001722.8625 030013/0017

>.: 2836Q95> .: 2836Q95

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.Nozzle bore, so that it is always kept clean by the throttle pin sliding back and forth and is protected from the hot gases. In addition, with such a design there is no longer any space where fuel particles can be found at the end of the injection process and could come into contact with the hot gases, so that the The risk of coking is prevented anyway.

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.But it has now been found that for some injection processes the length of the nozzle bore is not sufficient for one to produce a sufficiently compact fuel jet. The basic idea of the invention had to be expanded further, and it was finally found that the depth of immersion of the throttle pin in the nozzle bore by no means necessarily the Must correspond to the length of the nozzle bore in order to prevent coking. This is how the addiction came about the length to the diameter of the nozzle bore and found that a certain ratio was not exceeded here may be what now characterizes the invention in its full scope.

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 ^ E/D das Verhältnis E/D und L/D ^ 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 also proposed, if the diameter of the nozzle bore is between 0.8 and 1 mm, that under the condition L / D ^ E / D the ratio E / D and L / D ^ 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 of L / D between 0.75 and 1 the ratio E / D is continuously from 0.2 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 ergebenIs the formation of the injection nozzle within this limited Area in which, however, the immersion depth of the throttle pin is also taken into account

22.8625 03G013/OG1?22.8625 03G013 / OG1?

'283609 S"'283609 S "

sich derart günstige Verhältnisse, daß auch dann nicht mit einer Verkokung der Düsenbohrung zu rechnen ist.such favorable conditions that even then not with coking of the nozzle bore is to be expected.

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 can be removed. Show it:

Figur 1 und 2 jeweils den unteren Teil einer als ZapfendüseFigures 1 and 2 each the lower part of a spigot nozzle

ausgebildeten Einspritzdüse nach.der Erfindung,trained injection nozzle according to the invention,

Figur 3 eine graphische Darstellung, in welchem Bereich die erfindungsgemaße Einspritzdüse variierbar ist, um ein Verkoken zu verhindern.FIG. 3 is a graph showing the range in which the injection nozzle according to the invention can be varied is to prevent coking.

In den Figuren 1 und 2 ist jeweils ein mit einer Düsenbohrung 1 versehener Düseakörper 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.In Figures 1 and 2 is one with a nozzle bore 1 provided nozzle body 2 partially indicated, in which, in the closed state, a nozzle needle 3 with its sealing seat 4 is present. The nozzle needle 3 has an axial extension Throttle pin 5, which dips differently into the nozzle bore 1 in the two figures.

Aus Figur 1 ist zu ersehen, daß die Eintauchtiefe E des Drosselzapfens 5 in die Düsenbohrung 1 der länge L der Düsenbohrung 1 entspricht. Die Länge L ist kleiner als der Durchmesser D der Düsenbohrung.From Figure 1 it can be seen that the immersion depth E of the Throttle pin 5 in the nozzle bore 1 corresponds to the length L of the nozzle bore 1. The length L is smaller than the diameter D the nozzle bore.

Figur 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.Figure 2 shows the borderline case in which the length L is equal to the Diameter D of the nozzle bore 1 corresponds. The immersion depth E of the throttle pin 5 is smaller, a coking does not take place, however.

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 binding rather, it can also have any other shape.

22.8625 030013/001?22.8625 030013/001?

In Figur 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 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 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, in a coordinate system on the vertical 7, the ratio of the immersion depth of the throttle pin 5 to the diameter of nozzle hole 1 (E / D) and on the horizontal 8 the ratio of length of nozzle hole 1 to diameter (L / D) applied. The hatched area indicates the area in which injection nozzles with a diameter for the nozzle bore from 0.8 to 1 mm can be carried out without the risk of coking. You can immediately see that the ratio L / D must be greater than or at most equal to the ratio E / D if it may not be more than 1, what by the inclined boundary line 9 emerges. The relationship E / D and L / D is greater than or at most equal to 0.2 and less than or at most equal to 1, like points 10, 11 demonstrate. The line 12 shows that at 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 of L / D between 0.75 and 1 the ratio E / D increases continuously from 0.2 to 0.25.

22.8625 030013/001722.8625 030013/0017

Claims (2)

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
AktiengesellschaftMaschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Corporation fo/swfo / sw Nürnberg, den 14. August 1978Nuremberg, August 14, 1978 PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS s^^^^f»*·*™¹'*???^*^*™ -- -■ *******"™TTTT^T^TT""⁷T^^ ^*^T^T*^T^TT"fs ^^^^ f »* · * ™ ¹ '* ??? ^ * ^ * ™ - - ■ *******" ™ TTTT ^ T ^ TT "" ⁷ T ^^ ^ * ^ T ^ T * ^ T ^ TT "f Kraftstoff-Einspritzdüse für luftverdichtender 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.Fuel injector for air compressing direct injection Internal combustion engines, especially for after Process of fuel wall application working internal combustion engines, which is designed as a throttle pin nozzle and its throttle pin when the nozzle needle is closed engages wholly or partially into the nozzle bore, 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 Durch messer der Düsenbohrung zwischen 0,8 und 1 mm liegt, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Voraussetzung L/D 2" E/D das Verhältnis E/D und L/D ^ 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 (1) und E die Eintauchtiefe des Drosselzapfens (5) in die Düsenbohrung (1) bedeuten (Figur 3).2. Fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the diameter of the nozzle bore is between 0.8 and 1 mm, thereby characterized in that under the assumption L / D 2 "E / D is the ratio E / D and L / D ^ 0.2 and * 1, that at a ratio E / D = 0.2 the ratio L / D between 0.2 and 0.75, and that at a ratio of L / D between 0.75 and 1, the ratio E / D increases continuously from 0.2 to 0.25, L being the length and D being the The diameter of the nozzle bore (1) and E mean the depth of immersion of the throttle pin (5) in the nozzle bore (1) (Figure 3). Ö30013/0017Ö30013 / 0017