EP0988449B1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

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EP0988449B1
EP0988449B1 EP99914552A EP99914552A EP0988449B1 EP 0988449 B1 EP0988449 B1 EP 0988449B1 EP 99914552 A EP99914552 A EP 99914552A EP 99914552 A EP99914552 A EP 99914552A EP 0988449 B1 EP0988449 B1 EP 0988449B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
fuel injection
injection device
nozzle bores
bores
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP99914552A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0988449A1 (de
Inventor
Johannes Flarup
Henrik Bjerregaard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN B&W Diesel AS
Original Assignee
MAN B&W Diesel AS
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Filing date
Publication date
Application filed by MAN B&W Diesel AS filed Critical MAN B&W Diesel AS
Publication of EP0988449A1 publication Critical patent/EP0988449A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0988449B1 publication Critical patent/EP0988449B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for Internal combustion engines, especially two-stroke large diesel engines, according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injection device of this type is known from EP 0 606 371 B1 known.
  • the central exhaust valve provided for the cylinder head must be Fuel injection devices generally in the area of Periphery of the combustion chamber can be arranged.
  • the nozzle bores the nozzle head are arranged so that one after main injection direction on one side of the nozzle head results.
  • the nozzle holes are in relation to the axis of the Blind hole not arranged radially, but have one for Main injection direction towards the course. this leads to different lengths of the nozzle bores with each other and to different bore lengths over the circumference of individual Holes.
  • the measures according to the invention ensure that at all Nozzle holes almost the same conditions for one unimpeded entry of the fuel can be reached. Let it be yourself with the help of the entrance chambers in an advantageous manner achieve the same bore lengths for all nozzle bores. Likewise, the scope of the individual Nozzle bores reach unchanging jacket lengths.
  • the Measures according to the invention therefore lead in an advantageous manner Way, overall at equal aspect ratios, resulting in a Uniformization of wall friction and flow velocities and thus a stable overall Injection jet leads.
  • the Entrance chambers as hemispherical in cross section Recesses of the nozzle head can be formed.
  • the hemispherical recesses allow advantageously Way of creating exactly the same wetting angle over the whole Scope of a nozzle bore. They are useful hemispherical recesses arranged so that you Center point on the axis of the assigned nozzle bore lies, so that this with respect to the center of the assigned Entrance chamber is centered.
  • the formation of the entrance chambers as hemispherical Recesses of the nozzle head also ensure that a simple way to match each nozzle bore Entrance chamber can be assigned without the nozzle head would be weakened too much.
  • Another advantage is the fact that the hemispherical Recesses can be arranged so that in the area between two neighboring ones Recesses each result in a standing web, which as Guide bar for the slide element can act, whereby it is protected against wear.
  • Another advantageous embodiment of the parent Measures can be that the entrance chambers as annular segment-shaped recesses of the nozzle head are. This is a particularly inexpensive manufacture possible. The design also enables it to be achieved comparatively well adapted to a value of 90 ° contact angle in the transition area between a nozzle bore and the each assigned entrance chamber.
  • Another advantage is that one of the others Nozzle holes flanked by the middle group of Nozzle holes assigned a common entrance chamber can be without the nozzle head being weakened too much.
  • the injection valve 1 on which FIG. 1 is based consists of a box-shaped, tapering towards the front Jacket housing 2, which is provided with a blind hole 3
  • Nozzle head 4 carries. This is supported by a rear one Flange on a front collar of the casing 2.
  • the Nozzle head 4 closes with its rear end to one in Shell housing 2 received guide sleeve 5, which with one to the blind bore 3 of the nozzle head 4 coaxial Through hole 6 is provided.
  • This has one step-shaped constriction, which is designed as a valve seat 7, with which cooperates a valve body 8, the one in the Guide sleeve 5 arranged shaft 9 protrudes.
  • the diameter of the valve body 8 is smaller than the diameter of the shaft 9, so that a surrounding the valve body 8 for Bore 6 belonging annulus 10 results.
  • the shaft 9 is connected to a central fuel line connected bore 11 which can be filled with fuel provided with the annular space 10 via tap holes 12 connected is.
  • the valve body 8 is by the action of a not shown here, with the shaft 9 cooperating return spring to the sealing seat 7 pressed. With a corresponding pressure increase in the Annulus 10 pending fuel, the valve body 8 from assigned sealing seat 7 is lifted, which is a Connection of the area to which fuel can be applied with the Blind hole 3 of the nozzle head 4 results.
  • the nozzle head 4 is in its lower area with several, approximately arranged at the same height next to each other, transverse to the axis of the Blind bore 3 extending nozzle holes 13 provided about which the fuel into an associated combustion chamber is injectable.
  • annular slide element 15 is provided, the lower edge forms a control edge passing over the nozzle bores 13 which is arranged so that the nozzle bores 13 are open when the valve body 8 is lifted off the associated valve seat 7 and that the nozzle bores 13 are closed when the Valve body 8 rests on valve seat 7. This position is the figure 1 underlying.
  • each several approximately in the direction of the axis of the blind bore 3 arranged at the same height, laterally offset from each other Nozzle bores 13 are provided, as in FIGS. 2 and 3 can be clearly seen.
  • the nozzle bores 13 can Axially normal or, as in Figure 4, slightly outward be inclined. Because of the nozzle bores 13 in common generated injection jet should not diverge too much, are the No nozzle bores 13 with respect to the axis of the blind bore 3 arranged radially, but opposite to a radial Main injection direction turned so that there is a smaller Diverging or scattering angle results.
  • the nozzle bores 13 up to without changing the cross section would go to blind hole 3, would be very strong divergent inflow ratios to the individual Nozzle bores 13 and also within individual ones Nozzle holes 13.
  • the two outer ones Nozzle bores 13 of the four provided next to each other arranged nozzle holes 13 comprising row of holes would be significantly longer than the inner nozzle bores 13, whereby in the area of these outer nozzle bores 13 whose scope would also result in different lengths. This Conditions would lead to bad combustion and thus to high fuel consumption and too high Lead to pollutant emissions etc.
  • the above are used to form mentioned entrance chambers starting from the blind bore 3, hemispherical recesses 17 of the nozzle head 4 intended.
  • the hemispherical recesses 17 can simply by electrolytic material removal with the help of a according to the EDM (electrical discharge machining) process working device are manufactured.
  • the nozzle bores 13 themselves are simply drilled using a laser beam.
  • Recesses 17 are arranged so that their center each lies on the axis of the associated nozzle bore 13. On this results in centering of the nozzle bores 13 with respect to the assigned entrance chamber. This centering ensures that in the area of the transition between Entry chamber and nozzle bore 13 all over Hole circumference results in a roughly constant contact angle, as indicated in Figure 2 at 18.
  • each assigned hemispherical recesses 17 are so dimensioned that between two adjacent hemispherical recesses 17 a web 19 remains, which acts as a guide bar for the annular slide element 15 can act so that this also in the area of Entrance chambers are reliably supported, which is advantageous affects the achievement of a long lifespan.
  • Nozzle bores 13 are assigned to an input chamber 16. at that on which FIG. 2 is based, preferred Embodiment are all nozzle holes 13 through hemispherical recesses 17 formed entrance chambers assigned what particularly good combustion conditions and thus expect particularly low fuel consumption leaves.
  • FIG. 3 is based the nozzle bores 13 as ring segment-shaped recesses 20 of the nozzle head 4 assigned input chambers.
  • the radii of the ring segment-shaped recesses 20 are included so to the respectively assigned nozzle bore 13 or Nozzle holes 13 adapted that in the transition area between the input chamber and nozzle bore 13 as possible edge angle approximated to 90 ° results, as in FIG. 3 at 21 is indicated.
  • each nozzle bore 13 it would be conceivable for each nozzle bore 13 to have its own one To assign ring segment 20 formed entrance chamber.
  • the two middle nozzle bores 13 a common, formed by a ring segment 20 Assigned to the entrance chamber.
  • This ring segment 20 corresponds a section of the axis of the blind hole 3 of the Nozzle head 4 coaxial ring groove and is characterized by the neighboring, assigned to the two outer nozzle bores 13 Ring segments 20, which have a smaller radius, limited.
  • outer ring segments 20 are arranged so that you Center point on the axis of the assigned nozzle bore 13 is located, so that this with respect to the associated Entrance chamber is centered, resulting in an equalization of the Inflow conditions over the entire circumference of the bore contributes.
  • the center of the two middle nozzle bores 13th assigned ring segment 20 is in the area between the two axes of the two associated nozzle bores 13.
  • FIGS. 3 and 4 are based on an example larger diameter than the nozzle bores 13 Cutout 22 provided. This leads to a step-like Cross-sectional expansion with one to the respective bore axis normal ring surface surrounding the end of the bore 23.
  • the Cutout 22 ensures that the nozzle bore 13th emerging beam experiences no interference.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Grossdieselmotoren, mit einem in einen zugeordneten Brennraum hineinragenden, exzentrischen Düsenkopf (4), der eine mit Brennstoff beaufschlagbare Sackbohrung (3) aufweist, von der mehrere Düsenbohrungen (13) abgehen, wobei zumindest die Achsen der äusseren Düsenbohrungen (13) der Bohrungsreihe gegenüber einem radialen Verlauf nach innen geneigt sind, lassen sich dadurch an allen Düsenbohrungen (13) annähernd gleiche Verhältnisse für den Eintritt des Brennstoffs und damit ein stabiler Strahl erreichen, dass zumindest einem Teil der Düsenbohrungen (13) von der Sackbohrung (3) ausgehende Eingangskammern (16) zugeordnet sind, deren lichte Weite grösser als der Durchmesser der Düsenbohrungen (13) ist und die so ausgebildet sind, dass an allen Düsenbohrungen (13) der Bohrungsreihe zumindest aneinander angeglichene Längenverhältnisse vorliegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung dieser Art ist aus der EP 0 606 371 B1 bekannt. Bei Zweitakt-Großdieselmotoren mit einem im Zylinderkopf vorgesehenen, zentralen Auslassventil muss die Brennstoffeinspritzvorrichtun in der Regel im Bereich der Peripherie des Brennraums angeordnet sein. Die Düsenbohrungen des Düsenkopfes sind dabei so angeordnet, daß sich eine nach einer Seite vom Düsenkopf abgehende Haupteinspritzrichtung ergibt. Um eine große seitliche Streuung des Einspritzstrahls zu vermeiden, sind die Düsenbohrungen bezüglich der Achse der Sackbohrung nicht radial angeordnet, sondern besitzen einen zur Haupteinspritzrichtung hin gewandten Verlauf. Dies führt zu unterschiedlichen Längen der Düsenbohrungen untereinander und zu unterschiedlichen Bohrungslängen über dem Umfang einzelner Bohrungen. Gleichzeitig ergeben sich stark unterschiedliche Randwinkel im Bereich der inneren Enden der Düsenbohrungen. Es ergeben sich somit sehr unterschiedliche Verhältnisse für den Brennstoffeintritt in die einzelnen Düsenbohrungen und dementsprechend unterschiedliche Geschwindigkeiten und Durchsatzmengen. Insbesondere im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer aus mehreren nebeneinander angeordneten Düsenbohrungen bestehenden Bohrungsreihe liegen besonders ungünstige Verhältnisse vor, da sich hier über dem Umfang der einzelnen Bohrungen stark unterschiedliche Wandlängen ergeben. In Folge der insbesondere im Bereich der äußeren Flanken besonders hohen Wandreibung ergibt sich hier eine besonders instabile Strömung, was dazu führt, daß der Einspritzstrahl wenig Luft mitreißt. Die Folge davon sind eine schlechte Gemischaufbereitung und damit eine schlechte Verbrennung, was zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch und zu einem erhöhten Schadstoffausstoß führt.
Aus der EP 0067 143 ergibt sich eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem mit einer Düsennadel zusammenwirkenden Dichtkegel und mit vom Bereich des Dichtkegels abgehenden, gleichmäßig über den Umfang verteilten Düsenbohrungen. Diese münden in eine zur Achse der Düsennadel konzentrische Ausnehmung, wodurch eine Erosion am Eingang verhindert werden soll. Bei der bekannten Anordnung sind die Düsenbohrungen gleichmäßig über den Umfang verteilt. Bei in Form einer in eine Richtung weisenden Bohrungsreihe angeordneten Düsenbohrungen ergäben sich ungleiche Längenverhältnisse.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass eine gute Verbrennung und damit ein geringer Brennstoffverbrauch und geringer Schadstoffausstoß erreichbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen sicher, dass an allen Düsenbohrungen annähernd gleiche Verhältnisse für einen ungehinderten Eintritt des Brennstoffs erreichbar sind. So lassen sich mit Hilfe der Eingangskammern in vorteilhafter Weise in etwa gleiche Bohrungslängen sämtlicher Düsenbohrungen erreichen. Ebenso lassen sich über dem Umfang der einzelnen Düsenbohrungen sich nicht ändernde Mantellängen erreichen. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen daher in vorteilhafter Weise insgesamt zu gleichen Längenverhältnissen, was zu einer Vergleichmäßigung der Wandreibungen und Strömungsgeschwindigkeiten und damit insgesamt einen stabilen Einspritzstrahl führt. Insbesondere in Folge der Stabilisierung der Strömung im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe ist sichergestellt, dass durch den Einspritzstrahl vergleichsweise viel Luft mitgerissen wird, was eine gute Gemischaufbereitung und damit eine gute Verbrennung erwarten läßt, was sich in einem geringen Brennstoffverbrauch und einem geringen Schadstoffausstoß sowie einer geringen Verschmutzung des Motors niederschlägt. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen werden somit die eingangs geschilderten Nachteile vollständig vermieden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So können zweckmäßig jedenfalls den äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe jeweils eine Eingangskammer zugeordnet sein. Im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe läßt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Eingangskammern der größte Effekt erreichen, da bisher gerade im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe eine höchst instabile Strömung zu befürchten war.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung können die Eingangskammern als im Querschnitt halbkugelförmige Ausnehmungen des Düsenkopfes ausgebildet sein. Die halbkugelförmigen Ausnehmungen ermöglichen in vorteilhafter Weise die Schaffung exakt gleicher Randwinkel über dem ganzen Umfang einer Düsenbohrung. Zweckmäßig sind die halbkugelförmigen Ausnehmungen dabei so angeordnet, daß ihr Mittelpunkt auf der Achse der jeweils zugeordneten Düsenbohrung liegt, so daß diese bezüglich des Mittelpunkts der zugeordneten Eingangskammer zentriert ist.
Die Ausbildung der Eingangskammern als halbkugelförmige Ausnehmungen des Düsenkopfes stellen zudem sicher, daß auf einfache Weise jeder Düsenbohrung eine entsprechende Eingangskammer zugeordnet sein kann, ohne daß der Düsenkopf hierdurch zu stark geschwächt würde.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die halbkugelförmigen Ausnehmungen ohne weiteres so angeordnet sein können, daß sich im Bereich zwischen zwei einander benachbarten Ausnehmungen jeweils ein stehenbleibender Steg ergibt, der als Führungssteg für das Schieberelement fungieren kann, wodurch dieses gegen Verschleiß geschützt wird.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß die Eingangskammern als ringsegmentförmige Ausnehmungen des Düsenkopfes ausgebildet sind. Hierbei ist eine besonders kostengünstige Herstellung möglich. Zudem ermöglicht die Ausgestaltung die Erzielung vergleichsweise gut an einen Wert von 90° angepaßte Randwinkel im Übergangsbereich zwischen einer Düsenbohrung und der jeweils zugeordneten Eingangskammer.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß einer von anderen Düsenbohrungen flankierten, mittleren Gruppe von Düsenbohrungen eine gemeinsame Eingangskammer zugeordnet sein kann, ohne daß der Düsenkopf zu sehr geschwächt würde.
In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann am äußeren Ende der Düsenbohrung jeweils eine vorteilhaft durch einen stufenförmigen Ausstich gebildete, stufenförmige Querschnittserweiterung vorgesehen sein. Dies ergibt in vorteilhafter Weise eine das äußere Ende der Düsenbohrungen umgebende, achsnormale Begrenzungsfläche. Hierdurch ist sichergestellt, daß Störungen des Strahls vermieden werden, wodurch dieser stabilisiert wird, was die Mitnahme von Luft begünstigt. Mit den genannten Maßnahmen werden daher die eingangs bereits erwähnten grundsätzlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung noch verstärkt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Massnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
Figur 1
einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Einspritzventil eines Zweitakt-Grossdieselmotors,
Figur 2
ein Beispiel mit halbkugelförmigen Eingangskammern anhand eines im Bereich der Düsenbohrungen geführten Horizontalschnitts durch den Düsenkopf eines Einspritzventils eines Zweitakt-Großdieselmotors,
Figur 3
ein Beispiel mit ringsegmentförmigen Eingangskammern in Figur 2 entsprechender Darstellung und
Figur 4
einen Schnitt entlang der Linie IV/IV in Figur 3.
Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise von Zweitakt-Grossdieselmotoren, sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr.
Das der Figur 1 zugrundeliegende Einspritzventil 1 besteht aus einem büchsenförmigen, nach vorne sich verjüngenden Mantelgehäuse 2, das einen mit einer Sackbohrung 3 versehenen Düsenkopf 4 trägt. Dieser stützt sich mit einem rückwärtigen Flansch an einem vorderen Bund des Mantelgehäuses 2 ab. Der Düsenkopf 4 schließt mit seinem rückwärtigen Ende an eine im Mantelgehäuse 2 aufgenommene Führungsbüchse 5 an, die mit einer zur Sackbohrung 3 des Düsenkopfes 4 koaxialen Durchgangsbohrung 6 versehen ist. Diese besitzt eine stufenförmige Verengung, die als Ventilsitz 7 ausgebildet ist, mit dem ein Ventilkörper 8 zusammenwirkt, der von einem in der Führungsbüchse 5 angeordneten Schaft 9 absteht. Der Durchmesser des Ventilkörpers 8 ist kleiner als der Durchmesser des Schafts 9, so daß sich ein den Ventilkörper 8 umgebender, zur Bohrung 6 gehörender Ringraum 10 ergibt.
Der Schaft 9 ist mit einer zentralen, an eine Brennstoffleitung angeschlossene, mit Brennstoff beaufschlagbaren Bohrung 11 versehen, die über Stichbohrungen 12 mit dem Ringraum 10 verbunden ist. Der Ventilkörper 8 wird durch die Wirkung einer hier nicht näher dargestellten, mit dem Schaft 9 zusammenwirkenden Rückstellfeder an den Dichtsitz 7 angedrückt. Bei einer entsprechenden Druckerhöhung des im Ringraum 10 anstehenden Brennstoffs wird der Ventilkörper 8 vom zugeordneten Dichtsitz 7 abgehoben, wodurch sich eine Verbindung des mit Brennstoff beaufschlagbaren Bereichs mit der Sackbohrung 3 des Düsenkopfes 4 ergibt.
Der Düsenkopf 4 ist in seinem unteren Bereich mit mehreren, etwa auf gleicher Höhe nebeneinander angeordneten, quer zur Achse der Sackbohrung 3 verlaufenden Düsenbohrungen 13 versehen, über welche der Brennstoff in einen zugeordneten Brennraum einspritzbar ist. Um sicherzustellen, daß nach Schließen der vom Ventilkörper 8 kontrollierten Passage kein Brennstoff mehr aus den Düsenbohrungen 13 austreten kann, ist in der Sackbohrung 3 ein über einen Stab 14 mit dem Ventilkörper 8 verbundenes, ringförmiges Schieberelement 15 vorgesehen, dessen untere Kante eine die Düsenbohrungen 13 überfahrende Steuerkante bildet, die so angeordnet ist, daß die Düsenbohrungen 13 geöffnet sind, wenn der Ventilkörper 8 vom zugeordneten Ventilsitz 7 abgehoben ist und daß die Düsenbohrungen 13 geschlossen sind, wenn der Ventilkörper 8 am Ventilsitz 7 anliegt. Diese Position liegt der Figur 1 zugrunde.
Um die nötige Brennstoffmenge einspritzen zu können, sind jeweils mehrere, in Richtung der Achse der Sackbohrung 3 etwa auf gleicher Höhe angeordnete, seitlich gegeneinander versetzte Düsenbohrungen 13 vorgesehen, wie die Figuren 2 und 3 anschaulich erkennen lassen. Die Düsenbohrungen 13 können achsnormal angeordnet oder, wie in Figur 4, nach außen leicht geneigt sein. Da der von den Düsenbohrungen 13 gemeinsam erzeugte Einspritzstrahl nicht zu stark divergieren soll, sind die Düsenbohrungen 13 bezüglich der Achse der Sackbohrung 3 nicht radial angeordnet, sondern gegenüber einer Radialen zur Haupteinspritzrichtung hin gewandt, so daß sich ein kleinerer Divergierungs- bzw. Streuungswinkel ergibt.
Sofern die Düsenbohrungen 13 ohne Querschnittsveränderung bis zur Sackbohrung 3 durchgehen würden, ergäben sich sehr stark voneinander abweichende Zuströmverhältnisse zu den einzelnen Düsenbohrungen 13 und auch innerhalb einzelner Düsenbohrungen 13. Insbesondere die beiden äußeren Düsenbohrungen 13 der hier vorgesehenen, vier nebeneinander angeordnete Düsenbohrungen 13 umfassenden Bohrungsreihe wären wesentlich länger als die inneren Düsenbohrungen 13, wobei sich im Bereich dieser äußeren Düsenbohrungen 13 über deren Umfang ebenfalls unterschiedliche Längen ergäben. Diese Verhältnisse würden zu einer schlechten Verbrennung und damit zu einem hohen Brennstoffverbrauch und zu hohem Schadstoffausstoß etc. führen. Um dies zu vermeiden, sind den Düsenbohrungen 13 von der Sackbohrung 3 ausgehende Eingangskammern 16 zugeordnet, deren lichte Weite größer als der Durchmesser der Düsenbohrungen 13 ist.
Bei der Ausführung gemäß Figur 2 sind zur Bildung der oben erwähnten Eingangskammern von der Sackbohrung 3 ausgehende, halbkugelförmige Ausnehmungen 17 des Düsenkopfes 4 vorgesehen. Die halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 können einfach durch elektrolytische Materialabtragung mit Hilfe einer nach dem EDM (electrical discharge machining)-Verfahren arbeitenden Vorrichtung hergestellt werden. Die Düsenbohrungen 13 selbst werden einfach mit Hilfe eines Laserstrahls gebohrt.
Die jeweils eine Eingangskammer bildenden, halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 sind dabei so angeordnet, daß ihr Mittelpunkt jeweils auf der Achse der zugeordneten Düsenbohrung 13 liegt. Auf diese Weise ergibt sich eine Zentrierung der Düsenbohrungen 13 bezüglich der zugeordneten Eingangskammer. Diese Zentrierung stellt sicher, daß sich im Bereich des Übergangs zwischen Eingangskammer und Düsenbohrung 13 auf dem ganzen Bohrungsumfang ein in etwa gleichbleibender Randwinkel ergibt, wie in Figur 2 bei 18 angedeutet ist.
Die einander benachbarten Düsenbohrungen 13 jeweils zugeordneten, halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 sind so dimensioniert, daß zwischen zwei einander benachbarten halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 ein Steg 19 stehen bleibt, der als Führungssteg für das ringförmige Schieberelement 15 fungieren kann, so daß dieses auch im Bereich der Eingangskammern zuverlässig abgestützt ist, was sich vorteilhaft auf die Erzielung einer langen Lebensdauer auswirkt.
In besonderen Fällen genügt es, wenn nur den beiden äußeren Düsenbohrungen 13 eine Eingangskammer 16 zugeordnet ist. Bei dem der Figur 2 zugrundeliegenden, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind allen Düsenbohrungen 13 durch halbkugelförmige Ausnehmungen 17 gebildete Eingangskammern zugeordnet, was besonders gute Verbrennungsverhältnisse und damit einen besonders günstigen Brennstoffverbrauch erwarten läßt.
Bei dem der Figur 3 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel sind den Düsenbohrungen 13 als ringsegmentförmige Ausnehmungen 20 des Düsenkopfes 4 ausgebildete Eingangskammern zugeordnet. Die Radien der ringsegmentförmigen Ausnehmungen 20 sind dabei so an die jeweils zugeordnete Düsenbohrung 13 bzw. Düsenbohrungen 13 angepaßt, daß sich im Übergangsbereich zwischen Eingangskammer und Düsenbohrung 13 ein möglichst nahe an 90° angenäherter Randwinkel ergibt, wie in Figur 3 bei 21 angedeutet ist.
Es wäre denkbar, jeder Düsenbohrung 13 eine eigene, durch ein Ringsegment 20 gebildete Eingangskammer zuzuordnen. Im dargestellten Beispiel ist den beiden mittleren Düsenbohrungen 13 eine gemeinsame, durch ein Ringsegment 20 gebildete Eingangskammer zugeordnet. Dieses Ringsegment 20 entspricht einem Abschnitt einer zur Achse der Sackbohrung 3 des Düsenkopfes 4 koaxialen Ringnut und ist durch die benachbarten, den beiden äußeren Düsenbohrungen 13 zugeordneten Ringsegmente 20, die einen kleineren Radius aufweisen, begrenzt.
Diese äußeren Ringsegmente 20 sind so angeordnet, daß sich ihr Mittelpunkt auf der Achse der jeweils zugeordneten Düsenbohrung 13 befindet, so daß diese bezüglich der zugeordneten Eingangskammer zentriert ist, was zu einer Vergleichmäßigung der Zuströmverhältnisse über dem ganzen Bohrungsumfang beiträgt. Der Mittelpunkt des den beiden mittleren Düsenbohrungen 13 zugeordneten Ringsegments 20 befindet sich im Bereich zwischen den beiden Achsen der beiden zugeordneten Düsenbohrungen 13.
Im Bereich des äußeren Endes der Düsenbohrungen 13 ist bei dem den Figuren 3 und 4 zugrundeliegenden Beispiel ein einen größeren Durchmesser als die Düsenbohrungen 13 aufweisender Ausstich 22 vorgesehen. Dieser führt zu einer stufenförmigen Querschnittserweiterung mit einer zur jeweiligen Bohrungsachse normalen, das Bohrungsende umgebenden Ringfläche 23. Der Ausstich 22 stellt sicher, daß der aus der Düsenbohrung 13 austretende Strahl keinerlei Störung erfährt.
Selbstverständlich wäre es denkbar, auch bei der Ausführung gemäß Figur 2 Ausstiche oben erwähnter Art vorzusehen.
Es wäre auch ohne weiteres denkbar, einem Teil der Düsenbohrungen 13 durch halbkugelförmige Ausnehmungen 17 gebildete und einem anderen Teil durch eine oder mehrere ringsegmentförmige Ausnehmungen 20 gebildete Eingangskammern zuzuordnen, etwa derart, daß den äußeren Düsenbohrungen 13 durch halbkugelförmige Ausnehmungen 17 gebildete und den inneren Düsenbohrungen 13 eine gemeinsame, durch eine ringsegmentförmige Ausnehmung 20 gebildete Eingangskammer zugeordnet sind.

Claims (14)

  1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, mit einem in einen zugeordneten Brennraum hineinragenden, exzentrisch zur Brennraumachse angeordneten Düsenkopf (4), der eine mit Brennstoff beaufschlagbare Sackbohrung (3) aufweist, von der mehrere Düsenbohrungen (13) abgehen, die mittels eines in der Sackbohrung (3) angeordneten Schieberelements (15), das vorzugsweise durch die Wirkung des Brennstoffdrucks entgegen der Wirkung einer Rückstelleinrichtung axial verschiebbar ist, auf- und absteuerbar sind und die zur Erzeugung eines gemeinsamen Einspritzstrahls in Form einer in einem der Einspritzrichtung zugeordneten Umfangsbereich der Sackbohrung (3) vorgesehenen, bezüglich der Achse der Sackbohrung (3) auf etwa gleicher Höhe angeordneten Bohrungsreihe angeordnet sind, wobei zumindest die Achsen der äußeren Düsenbohrungen (13) der Bohrungsreihe gegenüber einem bezüglich der Achse der Sackbohrung (3) radialen Verlauf zur Erzielung eines kleineren Divergierungswinkels des Einspritzstrahls nach innen geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Teil der Düsenbohrungen (13) von der Sackbohrung (3) ausgehende Eingangskammern (16) zugeordnet sind, deren lichte Weite größer als der Durchmesser der Düsenbohrungen (13) ist und die so ausgebildet sind, dass die Düsenbohrungen (13) der Bohrungsreihe zumindest im Wesentlichen eine gleiche Länge aufweisen.
  2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangskammern (16) so ausgebildet sind, dass die Mantellänge der Düsenbohrungen (13) über ihrem Umfang im Wesentlichen gleich ist.
  3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbohrungen (13) dieselbe Bohrungslänge aufweisen.
  4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest den äußeren Düsenbohrungen (13) der Düsenbohrungsreihe jeweils eine Eingangskammer (16) zugeordnet ist.
  5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangskammern zumindest teilweise als im Querschnitt etwa halbkugelförmige Ausnehmungen (17) des Düsenkopfes (4) ausgebildet sind.
  6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Düsenbohrung (13) eine als halbkugelförmige Ausnehmung (17) ausgebildete Eingangskammer zugeordnet ist.
  7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt jeder eine Eingangskammer bildenden, halbkugelförmigen Ausnehmung (17) auf der Achse der jeweils zugeordneten Düsenbohrung (13) liegt.
  8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander benachbarten, durch halbkugelförmige Ausnehmungen (17) gebildeten Eingangskammern jeweils ein Führungssteg (19) vorgesehen ist.
  9. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangskammern zumindest teilweise als ringsegmentförmige Ausnehmungen (20) des Düsenkopfes (20) ausgebildet sind.
  10. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer von anderen Düsenbohrungen (13) flankierten, mittleren Gruppe von Düsenbohrungen (13) eine gemeinsame, durch eine ringsegmentförmige Ausnehmung (20) gebildete Eingangskammer zugeordnet ist.
  11. Brennstoffeineinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt der jeweils eine einer Düsenbohrung (13) zugeordnete Eingangskammer bildenden, ringsegmentförmigen Ausnehmung (20) auf der Achse der jeweils zugeordneten Düsenbohrung (13) liegt.
  12. Brennstoffeineinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen der Düsenbohrungen (13) und der zugeordneten Eingangskammern einen an 90° zumindest angenäherten Winkel einschließen.
  13. Brennstoffeineinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am äußeren Ende der Düsenbohrungen (13) jeweils eine stufenförmige, durch einen Ausstich (22) gebildete Querschnittserweiterung vorgesehen ist.
  14. Brennstoffeineinspritzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstich (22) eine zur Achse der zugeordneten Düsenbohrung (13) normale, innere Begrenzungsfläche (23) aufweist.
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