DE8115088U1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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18.3.1981 Ki/Le

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen ν Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Einspritzdüsen wird durch die axiale Kürzung des engsten Drosselspalfbereichs auf eine Teillänge der Spritzöffnung und durch die Erweiterung des Drosselquerschnitts im übrigen Längenbereich der Spritzöffnung der Druckabfall in der Kraftstoffströmung entlang des Drossel-■ spaltes herabgesetzt, sodaß der Kraftstoff mit höherem Druck ausspritzen kann und dadurch die Verkokungsneigung an der brennraumseitigen Mündung des Drosselspaltes verringert wird.

ί Bei bekannten Einspritzdüsen der eingangs genannten Gattung (DE-PS 89I+ T89) ist die Spritzöffnung konisch ausgebildet, wobei sich der engste Querschnitt an der brennraumseitigen Mündung der Spritzöffnung befindet. Der Drosselzapfen verjüngt sich ebenfalls zum Brennraum der Maschine hin, wobei sein Kegelwinkel kleiner als jener der Spritzöffnung ist. Bei geschlossener Einspritzdüse ragt der Drosselzapfen um eine etwa dem Nadelhub entsprechende Länge aus der Spritzöffnung heraus, sodaß in jeder Stellung der Ventilnadel der jeweils engste Drosselquerschnitt stets an der brennraumseitigen Mündung der Spritzöffnung verbleibt. Bei dieser bekannten Einspritzdüse wird zwar ebenfalls der Druckabfall in der Kraftstoffströmung entlang des Drosselspaltes dadurch reduziert,

daß der engste Querschnittsbereich des Drosselspaltes axial sehr kurz gehalten ist und der Drosselspalt sich stromauf zum Ventilsitz hin erweitert. Nachteilig ist jedoch, daß nicht nur der Drosselzapfen, sondern auch die Spritzöffnung konisch ausgeführt ist und einen erhöhten Fertigungsaufwand bedingt. Außerdem ist die bekannte Ausführung auf solche Einspritzdüsen beschränkt, bei welchen sowohl die Voreinspritz- als auch die Haupteinspritzmenge des Kraftstoffs und die Spritzstrahlform ausschließlich durch den Spalt zwischen Drosselzapfen und Spritzöffnungswand und durch die Ausbildung der Teile im jeweils engsten Drosselspaltbereieh bestimmt werden.

Zur Verringerung des Druckabfalles in der Kraftstoffströmung entlang des Drosselspaltes in der Spritzöffnung ist bei Einspritzdüs'en der gattungsmäßigen Art auch schon vorgeschlagen worden, die Spritzöffnung zylindrisch auszuführen und den Drosselzapfen mit einem im Durchmesser kleineren Übergangsabschnitt· zu versehen, der den Dichttegel der Ventilnadel mit einem im Durchmesser größeren zylindrischen Bund am Stirnende des Drosselzapfens verbindet, welcher in Schließstellung der Ventilnadel die brennraumseitige Mündung der Spritzöffnung bis auf den engsten Querschnitt des Drosselspaltes verschließt.. Bei dieser Ausführung ist zwar im Bereich des geschwächten Übergangabschnittes des Drosselzapfens der Drosselspalt erweitert, jedoch treten an dem verhältnismäßig scharfen Übergang dieses Bereichs in den durch den größeren Durchmesser des Bundes bestimmten engsten Drossel· spaltauerschnitt verhältnismäßig große Strömungsverluste durch Umlenkungen und Wirbelbildung auf. ?iese Strömungsverluste gleichen die durch die Erweiterung des Drosselspaltes im Bereich des geschwächten Übergangsabschnittes des Drosselzapfens erzielte Druckverlustminderung zum Teil wieder aus.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil., daß der durch den Drosselspalt hindurchtretende Kraftstoff mit geringstmöglichen Reibungsverlusten an den engsten Drosselspaltbereieh heran- und in diesen hineingeführt wird, sodaß die durch

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die teilweise Quer schnitt sepweiftariinig· Mgs .Sr.o spei spalt es erzielte Druckverlustminderung als Vorteil bezügl'ich des Verkokungsverhaltens der Einspritzdüse weitgehend erhalten bleibt. Durch die zylindrische Ausbildung der Spritzöffnung ist außerdem die Fertigung vereinfacht und ferner kann der Drosselzapfen am Ende eines ersten Teilhubes, während dem eine annähernd gleiche bzw-, sich nur wenig ändernde Kleinmenge des Kraftstoffs eingespritzt wird, voll aus der Spritzöffnung austreten und zum Einspritzen der Hauptmenge des Kraftstoffes-den Spritzöffnungsquerschnitt vollständig freigeben.

In machen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Spritzstrahl bereits zu Beginn der- Voreinspritzung bis zu einem gewissen Grade zu bündeln bzw. zu formen. Für diesen Zweck wird eine Ausbildung der Einspritzdüse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 vorgeschlagen.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt einen stark vergrößerten Teil-Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel. In Figur 2 ist das zweite Ausführungsbeispiel vergrößert und im Schnitt dargestellt. Figur 3 zeigt den Verlauf des Öffnungsq.uerschnittes der Einspritzdüse nach Figur 2 über dem Hub .der Ventilnadel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenkörper 10, der einen Druckraum 12 umschließt, in den der Kraftstoff unter Druck einführbar ist. Der Druckraum 12 ist nach unten durch einen kegeligen Ventilsitz 1k begrenzt, an den sich eine als zylindrische Bohrung ausgeführte Spritzöffnung 16 anschließt, welche in der brennraumseitigen Stirnwand 18 des Düsenkörpers 10 ausmündet.

Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 20 verschiebbar geführt, die mit einem Dichtkegel 22 versehen ist und unter dem Einfluß einer nicht dargestellten Schließfeder steht, welche bei Druckentlastung im Druckraum 12 den Dichtkegel 22 an dem Ventilsitz "\k drückt. Die Ventilnadel 20 hat im Bereich des Druckraumes 12 eine an sich bekannte und daher ebenfalls· nicht dargestellte Druckschulter, an welcher der Kraftstoffdruck in Öffnungsrichtung der Ventilnadel 20 angreift.

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An den Dichtkegel 22 der Ventilnadel 20 schließt sich ein insge- ■/-

samt mit der Bezugszahl 2k hezejic.hjnejter^ Dre«se3.zapf en an, der

¹ * * · · * * « I durch die Spritzöffnung 16"hincturcnra'gt unH* in**der dargestellten Schließstellung der Einspritzdüse über die Stirnwand 18 des Düsenkörpers 10 hervorsteht. Der Drosselzapfen 2k hat einen zylindrischen Abschnitt 26 mit dem Durchmesser D, der bei geschlossener Einspritzdüse im Mündungsbereich der Spritzöffnung liegt und darin einen engsten Drosselq.uerschnitt 28 "begrenzt.

Der zylindrische Abschnitt 26 kann dabei ein Stück aus der Spritzöffnung 16 herausragen.

|^: Der Dichtkegel 22 ist mit dem zylindrischen Abschnitt 26 des Drosselzapfens 2k über einen konischen Übergangsabschnitt f: 30 verbunden, dessen engster Durchmesserbereich 32 mit f dem Durchmesser d an den Dichtkegel 22 anschließt und dessen Kegel-

fläche 3k stufenlos m die zylindrische Mantelfläche des Abschnitts 26 übergeht. Auf diese Weis'e ist stromauf des engsten Drosselq_uer-I] Schnitts 28 ein Drosselspalt 36 mit größerer Querschnittsfläche ge- $. bildet, welche sich stromab allmählich und stufenlos zur kleineren "■ Querschnittsfläche des Drosselquerschnitts 28 verengt. An den zylindrischen Abschnitt 26 des Dr.osselsapfens 2k schließt sich ein an sich bekannter Ansatz 38 zur Formung des Spritzstrahles an.

Zu Beginn des Einspritzvorganges steigt der Kraftstoffdruck im Druckraum 12 an, bis er die Gegenkraft der Schließfeder überwindet und die Ventilnadel 20 vom Ventilsitz 1l· abhebt. Der Kraftstoff gelangt dann in den Drosselspalt 36, 28 und von dort weiter ''N in den Brennraum der Maschine. Während eines ersten Teilhubes der Ventilnadel 20 bewegt sich der zylindrische Abschnitt 26 des Drosselzapfens 2k innerhalb der Spritzöffnung 16, wobei der engste Drosselquerschnitt 28 gleich groß bleibt, jedoch mit dem Drosselzapfen 2k stromauf gegen den Ventilsitz 15 wandert. Bei diesem

! ersten Teilhub wird, wie erwünscht, nur eine begrenzte Kraftstoffmen : eingespritzt, was sich vorteilhaft auf die Laufruhe der Maschine im ϊ unteren Drehzahlbereich und auf andere Kriterien auswirkt. Beim ' Resthub der Ventilnadel 20 tritt der zylindrische Abschnitt des Drosselzapfens 2k aus der Spritzöffnung i6 nach oben aus, wonach die Spritzöffnung 16 für den ungedrosselten Druchgang des Kraftstoff-Hauptstrahles freigegeben ist.

\ Während des ersten Teilhubes der Ventilnadel 20 wird ein Teil ■ des Kraftstoffdrucks entlang des Drosselspaltes 36, 28 abgebaut,

^II wodurch sich die ausgespritzte Kraftstoffmenge entsprechend ver-I

ringert. Infolge δ$τ 'irw'eit'i.Y'u.rx^'^^s Drosselspaltes 36 im Bereich

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Während des ersten Teilhubeia. idv ν'β,ηΐ,τ,^ΐΐΕαβρ.¹ 20 wird ein Teil
des Kraftstoffdrucks entlag des Drosselspaltes 36₃ 28 abgebaut, wodurch sich die ausgespritzte Kraftstoffmenge entsprechend verringert. Infolge der Erweiterung des Drosselspaltes 36 im Bereich des konisch verjüngten Übergangabschnittes 30 hält sich der Abbau des Kraftstoffdruckes jedoch in Grenzen und durch den stufenlosen Übergang zum engsten Drosselquerschnitt 28 werden Druckverluste durch Umlenkungen und Wirbelbildungen weitgehend vermieden. Am engsten Drosselquerschnitt 28 steht daher noch ein genügend hoher Kraftstoffdruck an, um der Verkokungsneigung an dieser Stelle wirksam zu begegnen.

Die Einspritzdüse nach Figur 2 stimmt mit der vorbeschriebenen ( Einspritzdüse nach Figur 1 bis auf das konstruktive Merkmal überein, daß der zylindrische Abschnitt 26' des Drosselzapfens 2k' in Schließstellung der Ventilnadel 20' geringfügig über die
brennraumseitige Stirnwand 18 des Düsenkörpers 10 hervorsteht. Dadurch ist in der Schließstellung ein Drosselquerschnitt 28'
zwischen der Mündungskante kO der Spritzöffnung 16 und der den zylindrischen Abschnitt 26' stromauf begrenzenden Kante k2 an
der Ventilnadel 20' gebildet, der geringfügig größer als der
engste Drosselquerschnitt ist, welcher sich zwischen der Wandung der Spritzöffnung 16 und den nach einem geringen Hub in die Spritzöffnung eintauchenden Abschnitt 26' einstellt.

Durch diese Ausbildung des Drosselzapfens 2^' stellt sich beim Öffnungshub der Ventilnadel 20' der in Figur 3 dargestellte Verlauf des Öffnungsquerschnittes A ein, der sich positiv auf den Verbrennungsablauf auswirken kann. Durch den Drosselquerschnitt 28' erfolgt zunächst die Einspritzung der Voreinspritzmenge,
wonach beim Eintauchen des zylindrischen Abschnitts 26' in die Spritzöffnung 16 der Querschnitt und damit die Einspritzmenge
reduziert wird. Wenn der Abschnitt 26' die Spritzöffnung 16
durchlaufen hat, nimmt der Querschnitt wieder zu, wobei die
Haupteinspritzung erfolgt.

Claims (2)

1. ROBERT BOSCH GMBH, TOOO "STUTTGART 1

   Ansprüche

   . 1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer in einem Düsenkörper verschiebbar geführten Ventilnadel, die durch den Kraftstoffdruck entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs und der Kraft einer Schließfeder von einem kegeligen Ventilsitz abhebbar ist, an welchen sich stromab eine Spritzöffnung anschließt, in welche ein Drosselzapfen der Ventilnadel in Schließlage und während eines ersten Teilhubs zir Bildung eines gedrosselten Voreinspritastrahles hineinragt, wobei der Drosselzapfen und die Spritzöffnung so ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, daß in der Schließlage der Ventilnadel der· Drossel-

   \ " spalt an der brennraumseitigen Mündung der Spritzöffnung einen

   engsten Querschnittsbereich hat, welcher kürzer als die Gesamtlänge des Drosselspaltes ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzöffnung (16) in an sich bekannter Weise zylindrisch ausgeführt ist und daß der den engsten Querschnittsbereich (28) des Drosselspaltes begrenzende Abschnitt (26) des Drosselzapfens (2^) über einen stromauf sich konisch verjüngenden Abschnitt (30) mit dem Dichtkegel (22) der Ventilnadel (20) verbunden ist.

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2. 2. Einspritzdüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der den engsten Querschnitt des Drosselspaltes begrenzende Abschnitt (26) des Drosselzapfens (2^) eine zylindrische Mantelfläche hat, welche in der Schließlage der Ventilnadel (20) mindestens einStück weit aus der Spritzöffnung (16) herausragt.