AT394760B - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

AT 394 760 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Spritzöffnungen sowie eine konische, zugleich einen Ventilsitz bildende Innenfläche aufweisenden Düsenkuppe endenden Düsenkörper und einer in diesem geführten, mit ihrem konischen Ende federnd gegen den Ventilsitz in der Düsenkuppe gedrückten Düsennadel, die sich unter dem Druck des zugeführten Kraftstoffes in einer ersten 5 Hubphase gegen die Kraft einer Feder vom Ventilsitz abhebt und an einen Anschlag anlegt, der seinerseits in einer zweiten Hubphase gegen die Kraft ein»- weiteren Feder begrenzt verschiebbar ist.

Bei einer bekannten Kraftstoff-Einspritzdüse dieser Art (DE-OS 2 711 350) sind außer den Ausspritzbohrungen im Bereich des Ventilsitzes der Düsenkuppe noch andere Ausspritzbohrungen vorgesehen, die in wenigstens einer weiteren, zur Kuppenachse normalen Ebene ausmünden. Es werden daher bei d^ ersten Hubphase nur 10 die im Bereich des Ventilsitzes liegenden Ausspritzbohrungen freigegeben, wogegen die Freigabe da- vom Ventilsitz entfernten Ausspritzbohrungen erst in der zweiten Hubphase erfolgt Die beiden nacheinander zur Wirkung gelangenden Federn haben die Aufgabe, der Düsennadel die Funktion eines Steuerorganes zu verleihen, und es ist dabei nicht daran gedacht, Einfluß auf die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine oder auf deren Geräuschentwicklung zu nehmen. Nachteilig ist dabei auf jeden Fall, daß sich beim Öffnen der in der zweiten Normal-15 ebene zur Kuppenachse angeordneten Spritzlöcher eine ungünstige Unstetigkeitsstelle in der Kennlinie der Förder menge ergibt.

Bei einer anderen bekannten Kraftstoff-Einspritzdüse mit insgesamt nur einer die Düsennadel belastenden Feder (DE-OS 3 239 462) ist die Düsennadel mit einer kegeligen Spitze versehen, die sich bei geschlossener Düse gegen den ebenfalls konischen Ventilsitz im Düsenkörper anlegt, wobei die Ausspritzbohrungen im Bereich 20 des konischen Ventilsitzes angeordnet sind. An die konische Nadelspitze schließt ein zylindrischer Abschnitt an, der sich wieder kegelig zum vollen Nadeldurchmesser der dann zylindrischen Nadel weitet. Dem konischen Ventilsitz folgt entsprechend dem zylindrischen Nadelabschnitt eine hohlzylindrische Zone, die in eine konische Zone übergeht, wobei sich diese konische Zone mit einem vergleichweise großen Absatz zu einem zylindrischen Hohlraum öffnet. Selbstverständlich sind zwischen dem zylindrischen Abschnitt der Düsennadel und der hohlzy-25 lindrischen Zone des Düsenkörpers sowie zwischen den nachfolgenden konischen Teilen der Düsennadel und dem Düsenkörper ringförmige Spalte vorhanden, um den Kraftstoffzutritt aus dem zylindrischen Düsenkörperhohlraum zu den Ausspritzbohrungen zu ermöglichen. Der Ringspalt zwischen dem zylindrischen Nadelabschnitt und der hohlzylindrischen Zone des Düsenkörpers besitzt einen Querschnitt, dessen Fläche geringer ist als die Gesamt-querschnittsfläche der Ausspritzbohrungen. Durch diese Düsenausbildung wird erreicht, daß die Menge des ausge-30 spritzten Kraftstoffes nach einem kurzen Anstieg beim anfänglichen Abheben der Düsennadel vom Ventilsitz über einen bestimmten Hubweg der Düsennadel konstant bleibt, weil für diese Kraftstoffmenge der Spalt zwischen dem zylindrischen Abschnitt der Nadel und der hohlzylindrischen Zone des Düsenkörpers maßgeblich ist und sich die Spaltbreite solange nicht ändert, wie der zylindrische Düsennadelabschnitt sich noch in der hohlzylindrischen Düsenkörperzone befindet. Erst wenn diese Phase bei weiterem Nadelhub beendet ist, ergibt sich ein 35 starker Anstieg der ausgespritzten Kraftstoffmenge.

Abgesehen davon, daß der Wechsel von konischen und zylindrischen Abschnitten bzw. Zonen der Düsennadel und des Düsenkörpers beträchtliche Herstellungsschwierigkeiten bereitet, wenn, wie erforderlich, ganz enge Toleranzen eingehalten werden müssen, ist es nachteilig, daß in der Phase mit konstanter Ausspritzmenge des Kraftstoffes, also in der ersten Hubphase, die die Kraftstoffmenge bestimmende Drosselstelle, nämlich der ringförmige 40 Spalt zwischen dem zylindrischen Abschnitt der Düsennadel und der hohlzylindrischen Zone des Düsenkörpers von den Ausspritzbohrungen einen beträchtlichen Abstand besitzt, während der Spalt zwischen der kegeligen Nadelspitze und dem konischen Ventilsitz größer wird, weil sich die Zuströmbedingungen zu den Ausspritzbohrungen verbessern und dadurch die Kraftstoffzerstäubung begünstigende Turbulenzen verringert werden. Der Kraftstoff bildet daher weitgehend laminare Strahlen, die bis auf die Wand des Brennraumes zum Kolben der Brenn-45 kraftmaschine auftreffen. An der Brennraumwand kann sich daher ein Teil des Kraftstoffes niederschlagen, was insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und kleinen Lasten eine vollkommene Kraftstoffverbrennung beeinträchtigt und zu höheren Kohlenwasserstoffemissionen in den Abgasen führt. Da auch bei hohen Lasten die Phase mit konstanter Einspritzmenge durchfahren werden muß, wird die Einspritzdauer entsprechend länger, was eine erhöhte Rauchemission und vennehrten Kraftstoffverbrauch nach sich zieht. 50 Es sind zwar auch schon Kraftstoff-Einspritzdüsen bekannt, bei denen die Düsenkuppe eine ausschließlich konische Innenfläche und die Düsennadel ein ausschließlich konisches Ende aufweisen und überdies alle Ausspritzöffnungen vom Ventilsitz ausgehen (DE-OS 3 306 078, DE-PS 590 558). Dabei geht es aber nur darum, die Kuppe zur Vermeidung von Kuppenbrüchen zu verstärken bzw. das Abtropfen des aus den Ausspritzöffnungen nachsickemden Brennstoffes zu vermindern, wobei es sich um Einspritzdüsen handelt, deren Nadel nur einen ein-55 phasigen Hub ausführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und die eingangs geschilderte Kraftstoff-Einspritzdüse so zu verbessern, daß die Kohlenwasserstoffemissionen in den Abgasen verringert werden und auch das Zündgeräusch gemindert wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß in an sich bekannter Weise die Düsenkuppe eine aus-60 schließlich konische Innenfläche und die Düsennadel ein ausschließlich konisches Ende aufweisen, wobei alle Spritzöffhungen vom Ventilsitz ausgehen, und daß der Querschnitt der in der ersten Hubphase zwischen Düsennadel und dem Ventilsitz freigegebenen Kraftstoff-Zuströmöffnung kleiner als die Summe der Querschnitte aller -2-

Claims (1)

1. AT 394 760 B Spritzöffnungen bemessen ist, so daß sich eine Drosselstelle erst unmittelbar vor dem Eintritt in die Spritzöffnungen ergibt Da sich also am Ende der ersten Hubphase die gebildete Drosselstelle zwischen dem konischen Düsennadelende und der konischen Innenfläche der Düsenkuppe bzw. dem konischen Ventilsitz in unmittelbarer Nähe der Spritzöffnungen befindet, kommt es dort zu einer scharfen Umlenkung des Kraftstoffstromes beim Eintritt in die Spritzöffnungen, was die gewünschten Turbulenzen hervorruft und damit eine gute Kraftstoffzerstäubung bewirkt Das Vordringen von Kraftstoffstrahlen bis zur Brennkammerwand wird verhindert, zumal auch die Förderrate reduziert ist, was den weiteren Vorteil mit sich bringt, daß bei Leerlauf oder niedriger Drehzahl im unteren Teillastbereich während des Zeitraumes des Zündverzuges nicht die volle Kraftstoffmenge ausgespritzt wird, sondern die Ausspritzung einer Teilmenge erst nach der Zündung, also nach begonnener Verbrennung erfolgt, wodurch die gewünschte Verminderung des Zündgeräusches erzielt wird. Es tritt keine krasse Unstetigkeit in der Kennlinie der Fördermenge auf. Schließlich ist die Herstellung der ausschließlich konischen Innenfläche der Düsenkuppe und des ausschließlich konischen Düsennadelendes verhältnismäßig einfach, und es können ohne weiteres enge Toleranzen eingehalten werden. Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel die erfindungswesentlichen Teile einer Kraftstoff-Einspritzdüse in vereinfachter Darstellung im Axialschnitt. Der Düsenkörper (1), der durch eine Überwurfmutter (2) mit den übrigen Vorrichtungsteilen verbunden ist, endet in einer Düsenkuppe (3), die die Spritzöffnungen (4) aufweist. Im Düsenkörper ist eine Düsennadel (5) geführt, die federnd gegen einen konischen Ventilsitz (6) gedrückt wird. Auf die Düsennadel (5) wirkt zunächst eine schwächere Feder (7) ein, die von einer wesentlich stärkeren Feder (8) umschlossen ist. Der Kraftstoff wird von der nicht dargestellten Kraftstoffpumpe über einen Kanal (9) zugeführt und gelangt in einen Sammelraum (10), von wo er entlang der Düsennadel (5) bis zum Ventilsitz (6) vordringt. Steigt der Pumpendruck an, so wird die Düsennadel (5) vom Ventilsitz (6) gegen die Kraft der Feder (7) zunächst so weit abgehoben, bis sie sich gegen die Anschlagfläche (11) legt. In dieser ersten Hubphase soll der Querschnitt der zwischen dem konischen Ende der Düsennadel (5) und dem Ventilsitz (6) freigebenen Kraftstoff-zuströmöffnung kleiner als die Summe der Querschnitte aller Spritzöffnungen (4) sein. Bei weiterem Anstieg des Kraftstoffdruckes wird dann auch der Anschlag (11) gegen die Kraft der Feder (8) bis zum Anlegen an die Innenschulter (12) angehoben, so daß sich insgesamt für die Düsennadel (5) zwei Hubphasen ergeben. Selbstverständlich sind die Wege, die die Düsennadel (5) bis zum Auftreffen auf den Anschlag (11) und letzterer bis zum Auftreffen auf die Innenschulter (12) zurücklegen, in der Zeichnung stark übertrieben dargestellt, was auch für die Durchmessergröße der Spritzöffnungen (4) gilt PATENTANSPRUCH Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Spritzöffnungen sowie eine konische, zugleich einen Ventilsitz bildende Innenfläche aufweisenden Düsenkuppe endenden Düsenkörper und einer in diesem geführten, mit ihrem konischen Ende federnd gegen den Ventilsitz in der Düsenkuppe gedrückten Düsennadel, die sich unter dem Druck des zugeführten Kraftstoffes in einer ersten Hubphase gegen die Kraft einer Feder vom Ventilsitz abhebt und an einen Anschlag anlegt, der seinerseits in einer zweiten Hubphase gegen die Kraft einer weiteren Feder begrenzt verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Düsenkuppe (3) eine ausschließlich konische Innenfläche und die Düsennadel (5) ein ausschließlich konisches Ende aufweisen, wobei alle Spritzöffnungen (4) vom Ventilsitz (6) ausgehen, und daß der Querschnitt der in der ersten Hubphase zwischen Düsennadel (5) und dem Ventilsitz (6) freigegebenen Kraftstoff-Zuströmöffnung kleiner als die Summe der Querschnitte aller Spritzöffnungen (4) bemessen ist, so daß sich eine Drosselstelle unmittelbar erst vor dem Eintritt in die Spritzöffnungen (4) ergibt. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3-