DE916011C - Method and device for injecting fuel into internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einspritzen von Brennstoff in Brennkraftmaschinen mit veränderlicher Strahlaufteilung, bei dem im Leerlauf ein kegelförmiger Brennstoffschleier eingespritzt wird, und des weiteren auf eine Einspritzdüse, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens, bei welcher das Düsenventil mit einem verdickten Ansatz versehen ist.The invention relates to a method for injecting fuel into internal combustion engines with variable jet distribution, with a conical fuel veil when idling is injected, and further to an injection nozzle, in particular to exercise the Process in which the nozzle valve is provided with a thickened extension.

Gegenüber bekannten Verfahren und Düsennadelausbildungen zum Verändern der Einspritzmenge und der Einspritzrichtung, z. B. Veränderung des Einspritzkegelwinkels, in Abhängigkeit vom Düsennadelhub soll mit der Erfindung ein kurzer Zündverzug erreicht werden, wodurch das Klopfen oder Nageln der Maschine beseitigt oder wesentlich getnildert werden kann. Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß mit steigender Belastung und damit steigendem Düsennadelhub ein kegelförmiger Brennstoffschleier durch einen gebundenen, scharfen Strahl abgelöst wird. Die Oberkante des verdickten Ansatzes der Düsennadel kann bei geschlossenem Ventil dicht unterhalb der die Düsenöffnung begrenzenden Unterkante des Ventils liegen, so daß nur während eines kurzen Zeitraumes bei Öffnung des Ventils ein kegelförmiger Schleier eingespritzt wird. Der Ansatz kann ferner so gestaltet sein, daß im weiteren Verlauf der Einspritzung, nachdem die Oberkante des Ansatzes sich über die Unterkante der Düsenöffnung erhoben hat, ein gebundener, scharfer Strahl erzeugt wird.Compared to known methods and nozzle needle designs for changing the injection quantity and the direction of injection, e.g. B. Change in the injection cone angle, depending from the nozzle needle stroke is to be achieved with the invention, a short ignition delay, whereby the Knocking or nailing the machine can be eliminated or substantially reduced. The invention is accordingly that with increasing load and thus increasing nozzle needle stroke conical fuel veil is replaced by a bound, sharp jet. The top edge the thickened approach of the nozzle needle can when the valve is closed just below the die Nozzle opening delimiting the lower edge of the valve, so that only for a short period of time a conical veil is injected when the valve is opened. The approach can also be designed be that in the further course of the injection after the top of the approach down has raised above the lower edge of the nozzle opening, a bound, sharp jet is generated.

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Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß einerseits der bei Beginn der Einspritzung auftretende kegelförmige Brennstoff schleier innerhalb derZündverzugszeit mit einer fein zerstäubten Flüssigkeitsmenge unter großem Winkel im Brennraum verteilt ein für die Zündung günstiges Gemisch bildet und daß andererseits der gebündelte, scharfe Strahl im Bereich höherer Belastung eine hohe Leistung gewährleistet. With these measures it is achieved, on the one hand, that that which occurs at the beginning of the injection conical fuel veils within the ignition delay time with a finely atomized amount of liquid distributed at a large angle in the combustion chamber forms a favorable mixture for ignition and that, on the other hand, the focused, sharp beam ensures high performance in the area of higher loads.

ίο Die axiale Entfernung zwischen der Oberkante des Ansatzes und der Unterkante der Düsenöffnung ist hierbei vorzugsweise so gewählt, daß der während eines entsprechenden Hubes des Düsenventils austretende Brennstoff zur Erzielung eines Leerlaufes ausreicht.ίο The axial distance between the top edge of the approach and the lower edge of the nozzle opening is preferably chosen so that the during a corresponding stroke of the nozzle valve exiting fuel to achieve idling sufficient.

Der Abstand richtet sich naturgemäß nach dem Zylindervolumen und schwankt etwa zwischen 0,01 und 0,1 mm.The distance is of course based on the cylinder volume and fluctuates approximately between 0.01 and 0.1 mm.

Durch die Erfindung kann eine wesentliche Verbesserung des. Einspritzvorganges und vor allem eine Verminderung des Laufgeräusches der Maschine erzielt werden; letzteres ist vor allem darauf zurückzuführen, daß der Strahl sowohl hinsichtlich seiner Form als auch in Hinsicht auf den zeitlichen Mengenausfluß dem Brennraum in besonders vorteilhafter Weise angepaßt wird, wobei die Tropfenkonzentration eine wesentliche Rolle spielt. Einerseits wird das im Leerlauf sonst sehr störend auftretende Verbrennungsgeräusch durch starke Auflockerung des Strahles und damit weich einsetzende Zündung wirksam abgedämpft. Andererseits wird durch Erzeugung eines scharfen, stärker gebündelten Strahles im Bereich höherer Belastung, in welchem das Verbrennungsgeräusch an sich relativ gering ist, eine hohe Leistung gewährleistet.The invention can make a substantial improvement des. Injection process and, above all, a reduction in the running noise of the machine be achieved; The latter is mainly due to the fact that the beam is both in terms of its shape as well as the combustion chamber in a particularly advantageous manner with regard to the amount of outflow over time Way is adjusted, the drop concentration playing an essential role. On the one hand the combustion noise, which is otherwise very annoying when idling, is caused by strong loosening of the jet and thus the soft onset of ignition is effectively dampened. On the other hand will by generating a sharp, more focused beam in the area of higher stress in which the combustion noise itself is relatively low, ensuring high performance.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.Further features and advantages of the invention are the description of an embodiment refer to.

Hierbei zeigtHere shows

Fig. ι einen Schnitt durch das Düsenventil in geschlossener Lage undFig. Ι a section through the nozzle valve in the closed position and

Fig. 2 das Ventil in geöffneter Lage, und zwar je in stark vergrößertem Maßstab.Fig. 2 the valve in the open position, each on a greatly enlarged scale.

Im Düsengehäuse 10 ist die Einspritzventilnadel 11 in üblicher Weise gegen die Wirkung einer Feder axial verschiebbar gelagert. Der Brennstoff wird bei 12 zugeführt und im Düsenraum 13 dem Ventilsitz 14 vorgelagert, durch welchen er bei geöffnetem Ventil durch die Düsenöffnung 15 in den Brennraum der Maschine austreten kann. Die Düsenöffnung 15 ist hierbei leicht konisch gestaltet, wobei sie sich in Stromrichtung des Brennstoffes verjüngt.In the nozzle housing 10, the injection valve needle 11 is in the usual way against the action of a The spring is axially displaceable. The fuel is supplied at 12 and 13 in the nozzle chamber Upstream of the valve seat 14, through which it passes through the nozzle opening 15 when the valve is open Combustion chamber of the machine can escape. The nozzle opening 15 is here designed to be slightly conical, whereby it tapers in the direction of flow of the fuel.

Die Einspritznadel 11 ist mit einem zylindrischen Ansatz 16 versehen, der in den mit dem Ventilsitz 14 zusammenwirkenden kegelförmigen Teil 17 übergeht. Der kegelförmige Teil 17 setzt sich in einen taillenförmigen Teil 18 fort, der in seiner unteren Hälfte mit einem Winkel φ₁ sich kegelförmig erweiternd ausgebildet ist und an den sich der gegenüber dem taillenförmigen Teil verdickte Ansatz oder Zapfen 19 anschließt. Letzterer ist hierbei, vorzugsweise mit etwas geringerem Kegelwinkel als die Düsenöffnung, leicht konisch gestaltet. The injection needle 11 is provided with a cylindrical extension 16 which merges into the conical part 17 cooperating with the valve seat 14. The conical part 17 continues in a waist-shaped part 18, which is designed to widen conically in its lower half at an angle φ ₁ and to which the neck or pin 19, which is thickened compared to the waist-shaped part, is connected. The latter has a slightly conical design, preferably with a slightly smaller cone angle than the nozzle opening.

Wie Fig. ι zeigt, ist die Anordnung hierbei derart getroffen, daß in der geschlossenen Lage des Ventils die Oberkante 20 dieses Ansatzes 19 um einen geringen Betrag H₁ unterhalb der die Düsenöffnung 15 gegen den Brennraum abschließenden Unterkante 21 liegt. Der axiale Abstand H₁ beider Kanten voneinander beträgt hierbei z. B. 0,01 bis 0,1 mm.As FIG. 1 shows, the arrangement is such that, in the closed position of the valve, the upper edge 20 of this projection 19 lies below the lower edge 21 closing off the nozzle opening 15 against the combustion chamber by a small amount H _1. The axial distance H _{1 of the} two edges from one another is z. B. 0.01 to 0.1 mm.

Die Wirkungsweise der dargestellten Düse ist folgende: Wird das Düsenventil 11 durch den im Raum 13 unter Druck gesetzten Brennstoff angehoben, so tritt während eines dem Abstand Zt₁ entsprechenden ersten Hubteiles der Brennstoff in Form eines dünnen kegelförmigen Schleiers mit dem Winkel φ_χ zwischen den Kanten 20 und 21 hindurch in den Brennraum aus. Die Reichweite der hierbei austretenden Tropfen ist nur gering, wobei jedoch ein verhältnismäßig großes Luftvolumen vom Brennstoff erfaßt wird. Nachdem die Düsennadel den Hub It₁ durchlaufen hat, die Kante 20. der Düsennadel mit dem Durchmesser d_N die Unterkante der Düsenbohrung 15 übersteuert hat, beginnt der Zapfen oder Ansatz 19 in die leicht konische Düsenöffnung 15 einzutauchen. Dementsprechend wird von diesem Augenblick an bis zum oberen Hubende der Düsennadel die Strahlform durch den Ringspalt d_L-d_N zwischen der Gehäusewandung und dem Ansatz 19 gebildet. Der austretende Strahl ist demzufolge scharf geradeaus mit einem Winkel φ₂ = ο gerichtet.The mode of operation of the nozzle shown is as follows: If the nozzle valve 11 is raised by the fuel pressurized in space 13, the fuel emerges in the form of a thin conical veil with an angle φ _χ between the edges _{during a first stroke part corresponding to the distance Zt 1} 20 and 21 through into the combustion chamber. The range of the droplets emerging is only small, but a relatively large volume of air is captured by the fuel. After the nozzle needle has traversed the stroke It ₁ and the edge 20 of the nozzle needle with the diameter d _{N has} overridden the lower edge of the nozzle bore 15, the pin or projection 19 begins to dip into the slightly conical nozzle opening 15. Accordingly, from this moment on up to the upper end of the stroke of the nozzle needle, the jet shape is formed by the annular gap d _L -d _N between the housing wall and the projection 19. The exiting beam is therefore pointed straight ahead with an angle φ ₂ = ο.

Die den Ansatz 19 nach oben begrenzende scharfe Kante 20 bietet zugleich den weiteren Vorteil, daß verkokte Kraftstoffrückstände sich an dieser scharfen Kante praktisch nicht festsetzen können, sondern von der durchgespritzten Flüssigkeit in den Brennraum mitgerissen werden. Der Nachteil bisheriger Düsen, daß sich verkokte Kraftstoffrückstände an den Flächen der Düsennadelzapfen absetzen, die Düsenbohrung mehr oder weniger verstopften und infolgedessen eine mit den geometrischen Maßen der Düsenventile nicht mehr übereinstimmende Einspritzcharakteristik verursachten, wird dementsprechend bei der erfindungsgemäßen Düse vermieden. Hierzu trägt auch die konische Ausbildung der Düsenöffnung 15 bei, welche einer Ablagerung schädlicher Rückstände entgegenwirkt.The sharp edge 20 delimiting the top 19 at the same time offers the further advantage of that coked fuel residues practically do not adhere to this sharp edge can, but be carried away by the sprayed liquid into the combustion chamber. Of the Disadvantage of previous nozzles that coked fuel residues are on the surfaces of the nozzle needle pin settle, the nozzle bore more or less clogged and as a result one with the The geometric dimensions of the nozzle valves no longer caused the injection characteristics to match, is accordingly avoided in the nozzle according to the invention. The conical design of the nozzle opening 15, which prevents harmful residues from being deposited counteracts.

Die beschriebene Ausführung der Düse bewirkt, daß im Leerlauf, bei welchem nur eine geringe Menge Brennstoff in den Brennraum austritt, im wesentlichen nur ein stark gedrosselter, kegelförmiger Brennstoffschleier mit dem Winkel <p_x eingespritzt wird, daß dagegen bei Erhöhung der Maschinenleistung und mit Annäherung der Einspritzbrennstoffmenge an die Vollastmenge sich in zunehmendem Maße ein scharfer Strahl mit dem Strahlwinkel 9S₂ = ο ausbildet. Der Hub H₁ entspricht hierbei im wesentlichen einer Zeitdauer, welche innerhalb des Zündverzuges liegt, so daß durch den kegelförmigen Schleier eine weiche Zündung bewirkt wird und die Hauptmenge des Ein-The design of the nozzle described has the effect that in idle mode, in which only a small amount of fuel escapes into the combustion chamber, essentially only a strongly throttled, conical fuel veil with an angle of <p _{x is} injected; the injection fuel quantity to the full load quantity, a sharp jet with the jet angle 9S ₂ = ο is increasingly formed. The stroke H ₁ essentially corresponds to a period of time which lies within the ignition delay, so that the conical veil causes a soft ignition and the main amount of the input

Spritzbrennstoffes mit dem Strahlwinkel φ₂ im wesentlichen erst nach erfolgter Zündung in den Brennraum eintritt.Spray fuel with the jet angle φ ₂ essentially only enters the combustion chamber after ignition.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zur Einspritzung von Brennstoff in Brennkraftmaschinen mit veränderlicher Strahlaufteilung, bei dem im Leerlauf ein kegelförmiger Brenstoffschleier eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigender Belastung und damit mit steigendem Düsennadelhub der kegelförmige Brennstoffschleier durch einen gebundenen, scharfen Strahl abgelöst wird.1. Method of injecting fuel into internal combustion engines with variable Jet distribution, in which a conical fuel curtain is injected while idling, characterized in that with increasing load and thus with increasing nozzle needle stroke the conical fuel veil replaced by a bound, sharp jet will. 2. Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer während des Einspritzvorganges veränderlichen Strahlform, bei der das Düsenventil mit einem verdickten Ansatz versehen ist und2. Injection nozzle for internal combustion engines with a variable during the injection process Jet shape in which the nozzle valve is provided with a thickened extension and ao mit der im Leerlauf ein kegelförmiger Brennstoffschleier eingespritzt wird, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante des verdickten Ansatzes bei geschlossenem Ventil dicht unterhalb der die Düsenoffnung begrenzenden Unterkante des Ventils liegt, so daß nur während eines kurzen Zeitraumes bei öffnung des Ventils ein kegelförmiger Schleier eingespritzt wird, und daß der Ansatz so gestaltet ist, daß im weiteren Verlauf der Einspritzung, nachdem die Oberkante des Ansatzes sich über die Unterkante der Düsenoffnung erhoben hat, ein gebundener, scharfer Strahl erzeugt wird.ao with the idle a conical fuel veil is injected, in particular for performing the method according to claim 1, thereby characterized in that the upper edge of the thickened approach when the valve is closed lies just below the lower edge of the valve delimiting the nozzle opening, so that only a conical veil is injected during a short period of time when the valve is opened is, and that the approach is designed so that in the further course of the injection, after the upper edge of the approach has risen above the lower edge of the nozzle opening, a bound, sharp beam is generated. 3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Entfernung zwischen der Oberkante des Ansatzes und der Unterkante der Düsenoffnung so gewählt ist, daß der während eines entsprechenden Hubes des Düsenventils austretende Brennstoff zur Erzielung eines Leerlaufes ausreicht.3. Injection nozzle according to claim 2, characterized in that the axial distance between the upper edge of the attachment and the lower edge of the nozzle opening are selected so that that the fuel escaping during a corresponding stroke of the nozzle valve to achieve idling is sufficient. 4. Einspritzdüse nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Entfernung zwischen der Oberkante des Ansatzes und der Unterkante der Düsenoffnung in der Größenordnung von 0,01 bis 0,1 mm liegt.4. Injection nozzle according to claim 2 and 3, characterized in that the axial distance between the upper edge of the approach and the lower edge of the nozzle opening in the Of the order of 0.01 to 0.1 mm. 5. Einspritzdüse nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz an seiner Oberkante durch eine mit scharfer Kante anschließende kegelförmige Verjüngung mit dem Schaft des Düsenventils verbunden ist.5. Injection nozzle according to claim 2 to 4, characterized in that the approach at its Upper edge by a conical taper with a sharp edge with the Shaft of the nozzle valve is connected. 6. Einspritzdüse nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz sowie die Düsenoffnung sich von unten nach oben mit gleichem Kegelwinkel oder mit größerem Kegelwinkel an der Düsenoffnung konisch erweitern, so daß nach Eintritt des Ansatzes in die Düsenoffnung der freigegebene Querschnitt sich mit dem Ventilhub vergrößert.6. Injection nozzle according to claim 2 to 5, characterized in that the approach and the Nozzle opening from bottom to top with the same cone angle or with a larger Widen the cone angle at the nozzle opening conically, so that after entry of the approach in the nozzle opening the released cross-section increases with the valve lift. Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 499 937, 532 013, 126, 549 124, 671 686.Referred publications:
German Patent Nos. 499 937, 532 013, 126, 549 124, 671 686. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 9534 7.54© 9534 7.54