WO1999053196A1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

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WO1999053196A1
WO1999053196A1 PCT/EP1999/002117 EP9902117W WO9953196A1 WO 1999053196 A1 WO1999053196 A1 WO 1999053196A1 EP 9902117 W EP9902117 W EP 9902117W WO 9953196 A1 WO9953196 A1 WO 9953196A1
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WO
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nozzle
fuel injection
injection device
bore
bores
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/002117
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Flarup
Henrik Bjerregaard
Original Assignee
Man B & W Diesel A/S
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Publication date
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Priority to JP55110399A priority patent/JP3308551B2/ja
Priority to EP99914552A priority patent/EP0988449B1/de
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Priority to AU33327/99A priority patent/AU3332799A/en
Priority to DE59906287T priority patent/DE59906287D1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
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    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F2007/0097Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines, in particular two-stroke large diesel engines, with a nozzle head which projects into an assigned combustion chamber and is arranged eccentrically to the axis of the combustion chamber and which has a blind borehole which can be acted upon by fuel and from which a plurality of nozzle boreholes depart, which are arranged by means of a slide element arranged in the blind borehole.
  • a fuel injection device of this type is known from EP 0 606 371 B1.
  • the fuel injection devices In large two-stroke diesel engines with a central exhaust valve provided in the cylinder head, the fuel injection devices generally have to be arranged in the region of the periphery of the combustion chamber.
  • the nozzle bores of the nozzle head are arranged in such a way that there is a main injection direction going off to one side of the nozzle head.
  • the nozzle bores In order to avoid a large lateral scattering of the injection jet, the nozzle bores are not arranged radially with respect to the axis of the blind bore, but have a course that faces the main injection direction. This leads to different lengths of the nozzle bores among one another and to different bore lengths over the circumference of individual bores. At the same time there are very different contact angles in the area of the inner ends of the nozzle bores.
  • this object is achieved in that at least some of the nozzle bores are assigned entrance chambers which extend from the blind bore, the inside width of which is larger than the diameter of the nozzle bores and which are designed in such a way that all nozzle bores in the row of bores are at least aligned with one another
  • an input chamber can be expediently assigned to the outer nozzle bores of a row of bores.
  • the greatest effect can be achieved in the area of the outer nozzle bores of a row of bores with the aid of the inlet chambers according to the invention, since previously a highly unstable flow had to be feared, particularly in the area of the outer nozzle bores of a row of bores.
  • the inlet chambers can be formed as recesses of the nozzle head which are hemispherical in cross section.
  • the hemispherical recesses advantageously allow the creation of exactly the same contact angle over the entire circumference of a nozzle bore.
  • the hemispherical recesses are expediently arranged in such a way that their center lies on the axis of the respectively assigned nozzle bore, so that it is centered with respect to the center of the assigned input chamber.
  • each nozzle bore has a corresponding one in a simple manner Entrance chamber can be assigned without the nozzle head being weakened too much.
  • the hemispherical recesses can easily be arranged so that in the region between two mutually adjacent recesses there is in each case a stationary web which can function as a guide web for the slide element, thereby protecting it against wear.
  • the inlet chambers are designed as ring segment-shaped recesses of the nozzle head.
  • a particularly inexpensive manufacture is possible here.
  • the configuration enables the contact angle to be achieved comparatively well adapted to a value of 90 ° in the transition region between a nozzle bore and the respectively assigned input chamber.
  • a step-shaped cross-sectional widening advantageously formed by a step-shaped cut-out can be provided at the outer end of the nozzle bore. This advantageously results in an axially normal boundary surface surrounding the outer end of the nozzle bores. This is ensures that disturbances of the jet are avoided, thereby stabilizing it, which favors the entrainment of air.
  • FIG. 1 shows a section through an injection valve according to the invention of a two-stroke large diesel engine
  • FIG. 2 shows an example with hemispherical inlet chambers on the basis of a horizontal section in the area of the nozzle bores through the nozzle head of an injection valve of a large two-stroke diesel engine
  • Figure 3 shows an example with ring segment-shaped
  • FIG. 4 shows a section along the line TV / TV in FIG. 3.
  • the injection valve 1 on which FIG. 1 is based consists of a sleeve-shaped, tapered jacket housing 2 which carries a nozzle head 4 provided with a blind bore 3. This is supported with a rear flange on a front collar of the casing 2. The rear end of the nozzle head 4 connects to a guide bush 5 which is accommodated in the casing 2 and which is provided with a through-bore 6 which is coaxial with the blind bore 3 of the nozzle head 4.
  • This has a step-shaped narrowing, which is designed as a valve seat 7, with which a valve body 8 cooperates, which projects from a shaft 9 arranged in the guide bush 5.
  • the diameter of the valve body 8 is smaller than the diameter of the stem 9, so that there is an annular space 10 surrounding the valve body 8 and belonging to the bore 6.
  • the shaft 9 is provided with a central bore 11 which is connected to a fuel line and can be acted upon with fuel and which is connected to the annular space 10 via branch bores 12.
  • the valve body 8 is pressed against the sealing seat 7 by the action of a return spring, not shown here, which cooperates with the stem 9. With a corresponding increase in pressure of the fuel present in the annular space 10, the valve body 8 is lifted off the associated sealing seat 7, which results in a connection of the area to which fuel can be applied to the blind bore 3 of the nozzle head 4.
  • the lower part of the nozzle head 4 is provided with a plurality of nozzle bores 13, which are arranged next to one another at approximately the same height and extend transversely to the axis of the blind bore 3 and through which the fuel can be injected into an assigned combustion chamber.
  • an annular slide element 15 is connected to the valve body 8 via a rod 14, the lower edge of which is one of the nozzle bores 13 traversing control edge, which is arranged so that the nozzle bores 13 are open when the valve body 8 is lifted from the associated valve seat 7 and that the nozzle bores 13 are closed when the valve body 8 abuts the valve seat 7. This position is the basis of Figure 1.
  • the nozzle bores 13 can be arranged axially normal or, as in FIG. 4, be slightly inclined outwards. Since the injection jet generated jointly by the nozzle bores 13 should not diverge too much, the nozzle bores 13 are not arranged radially with respect to the axis of the blind bore 3, but rather face a radial toward the main injection direction, so that there is a smaller diverging or scattering angle.
  • the nozzle bores 13 would pass through to the blind bore 3 without a change in cross-section, there would be very greatly differing inflow conditions to the individual nozzle bores 13 and also within individual nozzle bores 13.
  • the two outer nozzle bores 13 of the row of bores provided here which comprise four nozzle bores 13 arranged next to one another much longer than the inner nozzle bores 13, with different lengths also resulting in the area of these outer nozzle bores 13 over their circumference. These conditions would lead to poor combustion and thus to high fuel consumption and emissions, etc.
  • the nozzle bores 13 are assigned entrance chambers 16 which extend from the blind bore 3 and whose inside width is larger than the diameter of the nozzle bores 13.
  • hemispherical recesses 17 of the nozzle head 4 are provided to form the above-mentioned input chambers from the blind bore 3.
  • the hemispherical recesses 17 can easily be produced by electrolytic material removal with the aid of a device operating according to the EDM (electrical discharge machining) method.
  • the nozzle bores 13 themselves are simply drilled using a laser beam.
  • the hemispherical recesses 17 each forming an input chamber are arranged such that their center lies on the axis of the associated nozzle bore 13. In this way, the nozzle bores 13 are centered 10
  • each assigned hemispherical recesses 17 are dimensioned such that a web 19 remains between two adjacent hemispherical recesses 17, which can act as a guide web for the annular slide element 15, so that it is also reliably supported in the area of the entrance chambers is what is beneficial for achieving a long life.
  • the inlet bores 13 are assigned inlet chambers designed as annular segment-shaped recesses 20 of the nozzle head 4.
  • the radii of the ring segment-shaped recesses 20 are adapted to the respectively assigned nozzle bore 13 or nozzle bores 13 in such a way that in the transition region 11
  • each nozzle bore 13 its own entrance chamber formed by a ring segment 20.
  • the two middle nozzle bores 13 are assigned a common input chamber formed by a ring segment 20.
  • This ring segment 20 corresponds to a section of an annular groove coaxial with the axis of the blind bore 3 of the nozzle head 4 and is delimited by the adjacent ring segments 20, which have a smaller radius and are assigned to the two outer nozzle bores 13.
  • outer ring segments 20 are arranged so that their center is on the axis of the respectively assigned nozzle bore 13, so that it is centered with respect to the associated input chamber, which contributes to an equalization of the inflow conditions over the entire circumference of the bore.
  • the center point of the ring segment 20 assigned to the two middle nozzle bores 13 is in the area between the two axes of the two assigned nozzle bores 13.
  • a cutout 22 having a larger diameter than the nozzle bores 13 is provided in the area of the outer end of the nozzle bores 13, in the example on which FIGS. 3 and 4 are based. This leads to a step-like cross-sectional widening with an annular surface 23 which is normal to the respective bore axis and surrounds the end of the bore 12
  • Cut-out 22 ensures that the jet emerging from the nozzle bore 13 does not experience any interference.

Landscapes

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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

Brennstoffeinspritzvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, mit einem in einen zugeordneten Brennraum hineinragenden, exzentrisch zur Brennraumachse angeordneten Düsenkopf, der eine mit Brennstoff beaufschlagbare Sackbohrung aufweist, von der mehrere Düsenbohrungen abgehen, die mittels eines in der Sackbohrung angeordneten Schieberelements, 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 vorgesehenen, bezüglich der Achse der Sackbohrung auf etwa gleicher Höhe angeordneten Bohrungsreihe angeordnet sind, wobei zumindest die Achsen der äußeren Düsenbohrungen der Bohrungsreihe gegenüber einem bezüglich der Achse der Sackbohrung radialen Verlauf zur Erzielung eines kleinen Divergierungswinkels des Einspritzstrahls nach innen geneigt sind. Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung dieser Art ist aus der EP 0 606 371 B l bekannt. Bei Zweitakt-Großdieselmotoren mit einem im Zylinderkopf vorgesehenen, zentralen Auslassventil muss die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 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 Schad Stoffausstoß führt. 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 dadurch gelöst, dass zumindest einem Teil der Düsenbohrungen von der Sackbohrung ausgehende Eingangskammern zugeordnet sind, deren lichte Weite größer als der Durchmesser der Düsenbohrungen ist und die so ausgebildet sind, dass an allen Düsenbohrungen der Bohrungsreihe zumindest aneinander angeglichene
Längenverhältnisse vorliegen.
Diese 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 über dem Umfang der einzelnen Düsenbohrungen sich nicht ändernde Mantellängen erreichen. Ebenso lassen sich in etwa gleiche Bohrungslängen sämtlicher Düsenbohrungen erreichen. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen daher in vorteilhafter Weise zu einer Vergleichmäßigung der Wandreibungen und Strömungsgeschwindigkeiten und ergeben damit insgesamt einen stabilen Einspritzstrahl. Insbesondere in Folge der Stabilisierung 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 er indungsgemäßes 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 TV /TV 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 10
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 11
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 12
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.
Vorstehend sind zwar einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, ohne daß jedoch hiermit eine Beschränkung verbunden sein soll. So wäre es beispielsweise 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

13Patentansprüche
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 kleinen 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 14
und die so ausgebildet sind, dass an allen Düsenbohrungen (13) der Bohrungsreihe zumindest aneinander angeglichene Längenverhältnisse vorliegen.
2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellänge der Düsenbohrungen (13) über ihrem Umfang im wesentlichen unverändert ist.
3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Düsenbohrungen eine im wesentlichen gleiche Bohrungslänge aufweisen.
4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest den äußeren Düsenbohrungen ( 13) einer 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. 15
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 16
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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