DE4103918B4 - Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung - Google Patents
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Abstract
Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung, enthaltend:
ein Ventilgehäuse (16) mit einer Düse (18) zum säulenförmigen Einspritzen von Kraftstoff,
ein innerhalb des Ventilgehäuses (16) angeordnetes Ventil (26) zum Öffnen und Schließen der Düse (18),
einen mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses (16) verbundenen Kraftstoffzerstäuber (30), der einen mit der Düse (18) verbundenen, säulenförmigen Kraftstoffkanal (32) aufweist und einen Teiler (34) enthält, durch den der säulenförmige Kraftstoffkanal (32) in mehrere Zerstäubungslöcher (36) aufgeteilt wird, wobei der Teiler (34) im Bereich des Beginns jedes Zerstäubungsloches (36) eine geneigte Fläche (35) aufweist, mit der der über die Düse (18) eingespritzte Kraftstoff zu dessen Zerstäubung kollidiert, und
mehrere Luftzufuhrkanäle (38) zum Einblasen von Luft in je eines der Zerstäubungslöcher (36), wobei jeder Luftzufuhrkanal (38) in einem Luftauslaß (38b) endet, der der dem entsprechenden Zerstäubungsloch (36) zugehörigen geneigten Fläche (35) gegenüberliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel Θ zwischen dem Luftzufuhrkanal (38) und dem...
ein Ventilgehäuse (16) mit einer Düse (18) zum säulenförmigen Einspritzen von Kraftstoff,
ein innerhalb des Ventilgehäuses (16) angeordnetes Ventil (26) zum Öffnen und Schließen der Düse (18),
einen mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses (16) verbundenen Kraftstoffzerstäuber (30), der einen mit der Düse (18) verbundenen, säulenförmigen Kraftstoffkanal (32) aufweist und einen Teiler (34) enthält, durch den der säulenförmige Kraftstoffkanal (32) in mehrere Zerstäubungslöcher (36) aufgeteilt wird, wobei der Teiler (34) im Bereich des Beginns jedes Zerstäubungsloches (36) eine geneigte Fläche (35) aufweist, mit der der über die Düse (18) eingespritzte Kraftstoff zu dessen Zerstäubung kollidiert, und
mehrere Luftzufuhrkanäle (38) zum Einblasen von Luft in je eines der Zerstäubungslöcher (36), wobei jeder Luftzufuhrkanal (38) in einem Luftauslaß (38b) endet, der der dem entsprechenden Zerstäubungsloch (36) zugehörigen geneigten Fläche (35) gegenüberliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel Θ zwischen dem Luftzufuhrkanal (38) und dem...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine gattungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung ist aus dem JP-GBM-OS 1-61461 bekannt. Die Luftzufuhrkanäle münden bei dieser vorbekannten Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung mit einer Neigung in Strömungsrichtung der durch die Zerstäubungslöcher strömenden Kraftstofftröpfchen in die Zerstäubungslöcher, so daß die den Zerstäubungslöchern zugeführte Luft von vornherein eine Komponente in Bewegungsrichtung der Kraftstofftröpfchen hat. Der Zweck der Luftzufuhr liegt darin, die Zerstäubung des Kraftstoffes weiter zu verbessern.
- Aus dem JP-GBM-OS 61-57166 ist eine Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung bekannt, die ebenfalls die Merkmale des Oberbegriffs des beigefügten Anspruchs 1 aufweist. Bei dieser vorbekannten Einspritzdüseneinrichtung mündet ein Luftzufuhrkanal etwa rechtwinklig zum säulenförmigen Kraftstoffkanal in den säulenförmigen Kraftstoffkanal stromoberhalb des Teilers, der den säulenförmigen Kraftstoffkanal in zwei Kanäle unterteilt. Durch Beaufschlagen des Luftzufuhrkanals mit Luft kann der durch den säulenförmigen Kraftstoffkanal strömende Kraftstoff abgelenkt werden, so daß der Kraftstoff nur in einen der beiden Kraftstoffkanäle gelangt und dabei die Luft zusätzlich aufbereitet wird. Der Kraftstoffkanal, in den der Kraftstoff durch Einblasen von Luft abgelenkt wird, ist einem von zwei Ansaugkanälen zugeordnet, in die das Saugrohr unterteilt ist, wobei jedem Saugkanal ein Einlaßventil des Zylinders zugeordnet ist. Auf diese Weise kann im Teillastbetrieb Kraftstoff nur einem der Ansaugkanäle zugeführt werden, der beispielsweise als Wirbelkanal ausgebildet ist und für eine gute Verwirbelung des Kraftstoff-Luftgemisches bei Schwachlast sorgt. Bei höherer Last des Motors wird dem säulenförmigen Kraftstoffkanal über zwei sich diametral gegenüberliegenden Luftzufuhrkanäle Luft zugeführt, so daß dann beide stromunterhalb des säulenförmigen Kraftstoffkanals befindliche Kraftstoffkanäle bzw. Zerstäubungslöcher mit Kraftstoff beschickt werden, der durch die geneigte Fläche stromab des Teilers und die Luft zerstäubt wird.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung zu schaffen, bei der eingespritzter Kraftstoff möglichst wirksam zerstäubt wird.
- Diese Aufgabe wird mit einer Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
- Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die luftunterstützte Zerstäubung des Kraftstoffes, der auf die geneigte Fläche stromab des Teilers auftrifft, besonders wirksam erfolgt, wenn der Luftzufuhrkanal in einem Winkel von etwa 90° zur Längsrichtung des Zerstäubungsloches in dieses mündet.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Die Erfindung wird im weiteren anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung, -
2 eine Längsschnitt eines wesentlichen Bereichs der Zweifach-Einspritzdüseneinrichtung nach1 in vergrößerter Darstellung, -
3 einen Längsschnitt eines Motorzylinders und eines Einlaßkrümmers mit einer daran befestigten Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung, -
4 einen horizontalen Schnitt des Motorzylinders und des Einlaßkrümmers mit der Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung gemäß3 , und -
5 ein Diagramm betreffend das Verhältnis zwischen einem in2 dargestellten Schnittwinkel Θ und einer Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs. - Das im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung betrifft eine Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung.
- In den
3 und4 ist ein Zylinder50 einer Vielzahl von Zylindern eines Kraftfahrzeugmotors E dargestellt. Jeder der Zylinder50 hat zwei Einlaßöffnungen52 und eine Auslaßöffnung54 . An dem Motor E ist ein Einlaßkrümmer56 so angeordnet, daß ein Einlaßkanal59 mit den beiden Einlaßöffnungen52 in Verbindung steht. Eine Drosselklappe58 ist in dem Einlaßkanal59 drehbar so angeordnet, daß eine Strömungsdurchgangsfläche in dem Einlaßkanal59 veränderbar ist. Zum öffnen und Schließen jeder Einlaßöffnung52 sind in bekannter Weise Einlaßventile53 angeordnet. Eine Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung10 ist an einer Wand des Einlaßkrümmers56 an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe58 angeordnet, um über die beiden Einlaßöffnungen52 individuell Kraftstoff einzuspritzen. - Wie aus den
1 und2 ersichtlich, weist die Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung10 ein Gehäuse11 auf, in dem eine Magnet- bzw. Solenoidspule12 , ein hohler Kern14 und ein hohler Anker24 koaxial zueinander angeordnet sind. Wenn die Solenoidspule12 erregt wird, dann bildet sich entlang des Kerns bzw. Magnetkerns14 , des Ankers bzw. Magnetankers24 und eines Teils des Gehäuses11 ein Magnetfluß aus. Durch die dadurch erzeugte Magnetkraft wird der Anker24 mit einem, im folgenden beschriebenen, Ventil26 gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder28 , die in dem Kern14 und dem Anker24 angeordnet ist, um einen vorgegebenen Hub nach oben bewegt. - In dem Gehäuse
11 ist ferner unterhalb des Ankers24 ein Ventilgehäuse16 angeordnet. Das Ventilgehäuse16 ist koaxial zu dem Kern14 und dem Anker24 angeordnet. Wie aus2 ersichtlich, weist das Ventilgehäuse16 an seinem unteren Ende eine Düse18 auf, durch die Kraftstoff säulenförmig eingespritzt werden kann und einen Ventilsitz17 , der sich in einwärtiger Richtung an die Düse18 anschließt. - Das Ventil
26 ist in dem Ventilgehäuse16 verschiebbar angeordnet. Das obere Ende des Ventils26 ist mit dem Anker24 verbunden, so daß das Ventil26 mit dem Anker24 hin und her bewegt werden kann. Eine Kugel26a ist an dem unteren Ende des Ventils26 festgelegt. Die Kugel26a wird normalerweise über die Druckfeder28 vorgespannt, um gegen den Ventilsitz17 zu drücken und um damit die Düse18 zu schließen. - Ein Kraftstoffsieb bzw. -filter
22 ist an dessen oberen Endabschnitt in dem Kern14 angeordnet. Aus dem Kraftstoffsieb22 wird Kraftstoff über einen Kraftstoffkanal20 in dem Kern14 , den Anker24 , das Ventil26 und das Ventilge häuse16 der Düse18 zugeführt. - Durch Verstemmen ist ein Kraftstoffzerstäuber
30 an dem unteren Endabschnitt des Ventilgehäuses16 festgelegt. Der Kraftstoffzerstäuber30 ist mit einem Kraftstoffkanal32 versehen, der mit der Düse18 des Ventilgehäuses16 in Verbindung steht, so daß säulenförmiger Kraftstoff säulenförmig über die Düse18 in den säulenförmigen Kraftstoffkanal32 eingespritzt werden kann. Der Kraftstoffzerstäuber30 ist einstückig mit einem Spaltkörper bzw. Teiler34 versehen, der in einem Längsschnitt einen dreieckförmigen Querschnitt hat und der in einer Stellung stromabwärts des säulenförmigen Kraftstoffkanals32 angeordnet ist. Demzufolge wird der Kraftstoffkanal32 an seinem stromabwärtigen Ende durch den Teiler34 in zwei Zerstäuberlöcher bzw. Zerstäubungslöcher36 verzweigt. Die beiden Zerstäubungslöcher36 sind durch eine untere Endfläche des Kraftstoffzerstäubers30 geführt bzw. geöffnet und es ist jeweils ein Zerstäubungsloch36 zu einem der beiden Einlaßöffnungen52 des Zylinders50 , wie aus den3 und4 ersichtlich, gerichtet. - Der Kraftstoffzerstäuber
30 weist weiterhin zwei Luftzufuhrkanäle38 auf. Es ist jeweils einer der Luftzufuhrkanäle38 mit einem der beiden Zerstäubungslöcher36 verbunden, um diesem Unterstützungs- bzw. Hilfsluft zuzuführen. Jeder der Luftzufuhrkanäle38 hat eine Einlaßöffnung38a , die an einer Außenumfangsfläche des Kraftstoffzerstäubers30 ausgebildet ist, und eine Auslaßöffnung38b , die an einer Wandfläche des jeweils zugeordneten Zerstäubungsloches36 ausgebildet ist. Die Auslaßöffnung38b jedes Luftzufuhrkanals38 ist in einer Lage stromabwärts eines Verzweigungspunktes P des säulenförmigen Kraftstoffkanals32 und damit in einer Lage stromabwärts eines stromaufwärtigen Endes jedes Zerstäubungsloches36 , das durch den Tei ler34 gebildet wird, angeordnet. Ein Schnittwinkel Θ zwischen jeweils einem Zerstäubungsloch36 und dem zugeordneten Luftzufuhrkanal38 ist auf etwa 90° eingestellt (vergleiche2 ). - Ein zylindrischer Luftadapter
40 ist so angeordnet, daß er den Außenumfang des Kraftstoffzerstäubers30 und an dessen unterem Ende den Außenumfang des Gehäuses11 umgibt. Dabei sind für einen luftdichten Abschluß Dichtungen44 und42 gegenüber dem Luftzerstäuber30 bzw. dem Gehäuse11 angeordnet, so daß eine ringförmige, abgedichtete Luftkammer46 zwischen Außenumfangsbereichen des Kraftstoffzerstäubers30 und des Gehäuses11 und dem Innenumfang des Luftadapters40 gebildet wird. Die Luftkammer46 ist mit der Einlaßöffnung38a des Luftzufuhrkanals38 , der in dem Kraftstoffzerstäuber30 ausgebildet ist, verbunden. - Für eine Zufuhr bzw. zum Induzieren von Luft in die Luftkammer
46 ist ein Anschlußrohr48 mit dem Luftadapter40 verbunden. Wie aus3 ersichtlich, ist das Anschlußrohr48 an einem Ende mit einem Luftschlauch60 verbunden. Das andere Ende des Luftschlauchs60 ist mit dem Einlaßkanal59 an einer Stelle stromaufwärts der Drosselklappe58 verbunden. Demzufolge wird atmosphärische Luft in dem Einlaßkanal59 stromaufwärts der Drosselklappe58 durch den Luftschlauch60 über ein Einlaßkrümmervakuum induziert bzw. angesaugt, um über das Verbindungsrohr48 in die Luftkammer46 zu gelangen. - Während des Betriebs wird, wenn die Solenoidspule
12 erregt wird, das Ventil26 mit dem Anker24 über eine Magnetkraft nach oben bewegt, um die Düse18 zu öffnen. Dementsprechend wird der durch den Kraftstoffkanal20 zugeführte Kraftstoff säulenförmig über die Düse18 in den säulenförmigen Kraftstoffkanal32 eingespritzt. Der säulenförmige Kraftstoff kollidiert dann mit den einander gegenüberliegenden, geneigten Flächen35 des Teilers34 , die gerade unterhalb des Verzweigungspunktes P des säulenförmigen Kraftstoffkanals32 angeordnet sind. Dies führt dazu, daß der säulenförmige Kraftstoff zerstäubt wird und in jeweils eines der beiden Zerstäubungslöcher36 eintritt. Zur gleichen Zeit wird über das Einlaßkrümmervakuum in die Luftkammer46 gelangende atmosphärische Luft durch die beiden Luftzufuhrkanäle38 in die beiden Zerstäubungslöcher36 geführt. Damit wird in jedem der beiden Zerstäubungslöcher36 zerstäubter Kraftstoff weiter durch die Einwirkung der Luft zerstäubt, die über die Auslaßöffnungen38b der beiden Luftzufuhrkanäle38 eingeblasen wird. Dies führt dazu, daß ausreichend zerstäubter Kraftstoff über die beiden Zerstäubungslöcher36 den beiden Einlaßöffnungen52 des Zylinders50 , wie aus3 und4 ersichtlich, zugeführt wird. - Beim Überprüfen der Zerstäubung bzw. des Zerstäubungsgrades des über die Düse
18 mit einem Volumenfluß bzw. einer Volumenrate von 145 cm3/s zugeführten Kraftstoffs konnte bestätigt werden, daß der Kraftstoff effizient zerstäubt wurde, wenn der Neigungswinkel α (vergleiche2 ) betreffend jede der geneigten Flächen35 des Teilers34 auf etwa 10° oder mehr eingestellt worden ist. Es konnte weiterhin bestätigt werden, daß diese Kraftstoffzerstäubung durch die Zufuhr von Hilfsluft über die Luftzufuhrkanäle38 in die Zerstäubungslöcher36 unterstützt bzw. gefördert wurde. - Wenn weiterhin der Schnittwinkel Θ zwischen jedem Zerstäubungsloch
36 und dem zugeordneten Luftzufuhrkanal38 auf etwa 90° eingestellt wird, dann wird Hilfsluft in wirksamer Weise aus jedem Luftzufuhrkanal38 auf zerstäubten Kraftstoff in jedem der Zerstäubungslöcher36 geblasen, wodurch die Kraftstoffzerstäubung unterstützt bzw. gefördert wird. In5 ist die Beziehung zwischen dem Schnittwinkel Θ und der Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs dargestellt. Wie aus5 ersichtlich, nimmt die Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs einen Minimalwert an, wenn der Schnittwinkel Θ etwa 90° beträgt. Wenn weiterhin ein Differential- bzw. Differenzdruck zwischen einem stromaufwärts und einem stromabwärts der Drosselklappe58 gelegenen Bereich etwa 500 mm Hg während eines Leerlaufs des Motors beträgt, dann wird die Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs auf etwa 20 μ reduziert, wodurch der Kraftstoffverbrauch während eines Leerlaufs des Motors wesentlich verbessert wird. - Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel atmosphärische Luft aus dem Einlaßkanal
59 den Luflzufuhrkanälen38 zugeführt wurde, kann auch Druckluft eines nicht dargestellten Kompressors anstelle atmosphärischer Luft verwendet werden. Es kann weiterhin die Anzahl der gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Zerstäubungslöcher36 auf drei oder mehr Zerstäubungslöcher vergrößert werden. In diesem Fall wird die Anzahl der Luftzufuhrkanäle38 , die mit den Zerstäubungslöchern36 verbunden sind, in entsprechende Weise auf drei oder mehr vergrößert. - Es ist ersichtlich, daß zahlreiche konstruktive Modifikationen und Anpassungen betreffend die erfindungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung durchführbar sind, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.
Claims (5)
- Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung, enthaltend: ein Ventilgehäuse (
16 ) mit einer Düse (18 ) zum säulenförmigen Einspritzen von Kraftstoff, ein innerhalb des Ventilgehäuses (16 ) angeordnetes Ventil (26 ) zum Öffnen und Schließen der Düse (18 ), einen mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses (16 ) verbundenen Kraftstoffzerstäuber (30 ), der einen mit der Düse (18 ) verbundenen, säulenförmigen Kraftstoffkanal (32 ) aufweist und einen Teiler (34 ) enthält, durch den der säulenförmige Kraftstoffkanal (32 ) in mehrere Zerstäubungslöcher (36 ) aufgeteilt wird, wobei der Teiler (34 ) im Bereich des Beginns jedes Zerstäubungsloches (36 ) eine geneigte Fläche (35 ) aufweist, mit der der über die Düse (18 ) eingespritzte Kraftstoff zu dessen Zerstäubung kollidiert, und mehrere Luftzufuhrkanäle (38 ) zum Einblasen von Luft in je eines der Zerstäubungslöcher (36 ), wobei jeder Luftzufuhrkanal (38 ) in einem Luftauslaß (38b ) endet, der der dem entsprechenden Zerstäubungsloch (36 ) zugehörigen geneigten Fläche (35 ) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel Θ zwischen dem Luftzufuhrkanal (38 ) und dem Zerstäubungsloch (36 ) etwa 90° beträgt. - Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrkanäle (
38 ) stromoberhalb einer Drosselklappe (58 ) mit einem Einlaßkanal (59 ) verbunden sind. - Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Luftadapter (
40 ), der den Kraftstoffzerstäuber (30 ) so umgibt, daß eine Luftkammer (46 ) gebildet ist, die mit den Luftzufuhrkanälen (38 ) in Verbindung steht, und eine Luftzufuhrleitung (60 ), die den Luftadapter (40 ) mit dem Einlaßkanal (59 ) stromoberhalb der Drosselklappe (58 ) verbindet. - Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zerstäubungslöcher (
36 ) vorgesehen sind. - Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Flächen (
35 ) einen Winkel (α) von etwa 10° mit der Achse der Düse (18 ) bilden.
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DE4103918A1 (de) | 1991-08-22 |
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