CH305821A - Nadeleinspritzdüse für Verbrennungskraftmaschinen. - Google Patents

Description

      Nadeleinspritzdüse    für     Verbrennungskraftmaschinen.       Der Verbrennungsraum von     Verbrennungs-          kraftmaschinen,    insbesondere Dieselmotoren  mit unterteiltem Brennraum, erfordert in vie  len Fällen das Einspritzen des Brennstoffes  in einem Strahl, der zu einem mehr oder we  niger stumpfen Kegelmantel     aufgeweitet    ist.

    Man hat zu diesem Zweck an die     Düsennadel     Zäpfchen angesetzt, welche in die     Zerstäu-          bungsbohrung    hineinragen und eventuell im       Zusammenwirken    mit in der     Düsenbohrung     vorgesehenen Aussparungen, Kanten oder       (.lergleichen    einen Ringspalt bilden, durch wel  chen der Einspritzstrahl auf einen gewissen  Kegelwinkel geöffnet wird. Diese Konstruk  tion gibt gewisse Fertigungsschwierigkeiten,  insbesondere durch die Notwendigkeit des un  bedingt genauen     Zentrierens    des Zäpfchens  mit dem Sitz.

   Ausserdem ist der Ringspalt,  welcher eine Breite von wenigen Hundertstel  Millimetern haben muss, der Gefahr von Ver  unreinigungen, insbesondere beim Abstellen  des Motors, ausgesetzt. Diese     Veriuireinigun-          gen    werden beim Betrieb des     Motors    meist  wieder weggespült; sie erschweren jedoch das  Anlassen des     Motors    durch schlechte     Zerstäzi-          bung.     



  Ziel der vorliegenden     Erfindung    ist es  dementsprechend, eine     Nadeleinspritzdüse    zu  schaffen, welche obigen .Schwierigkeiten nicht  ausgesetzt ist. Die Lösung des Problems wird  nach vorliegender Erfindung dadurch er  reicht, dass der Eintritt des von der Einspritz  pumpe kommenden Brennstoffes in einen um-         ter        einer    ;Schulter der Düsennadel direkt vor  dem Nadelsitz angeordneten Ringraum über       Drallkanäle    erfolgt, welche derart gerichtet  sind, dass dem Brennstoff in diesem Ring  raum     eine        Rotationsbewegung    erteilt wird.  



       Wenn    nur     eine        Zerstäubungsbohrung    vor  handen     ist,    entsteht je nach der !Stärke dieser       Rotationsbewegung    in     Verbindung    mit der       Wahl    des Durchmessers der     Zerstäubiuigsboh-          rtmg,

      der Länge der     Zerstäubungsboh-          rimg        -und    dem Nadelhub ein mehr oder weni  ger stark geöffneter     Zerstäubungskegel.    Durch  eine     Änderung    dieser     verschiedenen    Varia  tionsmöglichkeiten kann aber auch bei     Kon-          stanthaltung    des     Zerstäubungswinkels    eine       .Änderung    der Durchschlagskraft des einge  spritzten Brennstoffes bewirkt werden.

   Die       Drallkanäle,    welche die Rotation im Ring  raum     mater    der Nadelschulter erzeugen, kön  nen in der     Nadelführung    selber angeordnet  sein,     indem    sie von aussen nach     innen    zur       Nadelführungsbohrung    hin durchdringen.  Solche Ausführungen lassen sich besonders  gut in     Verbindung    mit Nadelsitzen herstellen,  welche von den zylindrischen     Nadelführungen     getrennt sind.     @Fertigungsmässig    besonders  praktische Lösungen ergeben sich,     wenn    diese       Drallkanäle    aus der Nadel ausgespart werden.  



  Die     Erfindung    lässt sich sowohl auf Na  deldüsen anwenden, deren Sitz in üblicher  Weise als konisches Ventil gestaltet ist, als  auch auf die bekannten Formen der Plan-,  Flach- oder Ringsitze     in    den Ventilen, wobei      natürlich im letzteren Fall der Einfluss des       Brennstoffdurchtrittes    durch den Nadelsitz  stärker zu den die     Zerstäubungsformen    be  stimmenden Faktoren zu rechnen ist als im  ersteren Fall.  



  Obgleich die     Erfindung    in erster Linie  für die eingangs geschilderten     Einspritz-          düsen,    die einen in der Nadelachse liegen  den     kegelmantelförmigen    Strahl erzeugen, ge  dacht ist, also mit einer in der Nadelachse  liegenden     Zerstäubungsbohrung,    ist sie auch  in erster Linie dahingehend auswirken, den       stäubungsbohrung    zur Nadelachse geneigt  ist oder wenn mehrere     Zerstäubungsbohrun-          gen    vorhanden sind.

   Der Einfluss der erfin  dungsgemässen Massnahmen wird sich dann  in erster Linie     dahingehend        auswirken,    den  entsprechenden Düsenstrahlen     eine    starke       Atülocker-mg        und    geringere Durchschlags  kraft zu geben. Darüber hinaus ist eine Ver  besserung, welche die     Erfindung    allen sol  chen Nadeldüsen geben kann, eine bessere       Freihaltung    des Nadelsitzes von     Schmatzteil-          chen,    indem diese etwas besser weggespült  werden.  



  In der Zeichnung sind beispielsweise Aus  führungsformen des     ErfindLlngsgegenstandes     dargestellt.  



       Fig.1    zeigt einen axialen Schnitt durch  eine erste     Ausführungsform    der Nadeldüse,  bei welcher sowohl die Ringräume als auch  die     Drallkanäle    an der     Düsennadel    ausge  spart sind,       Fig.    2 einen axialen 'Schnitt durch eine  zweite     Ausführungsform    der Nadeldüse, bei  welcher die     Drallkanäle    durch die Düsen  nadel hindurchgebohrt sind,       Fig.    3 einen Querschnitt nach Linie       III-III    in     Fig.    2,

         Fig.4        einen    axialen     .Schnitt    durch eine  dritte     Ausführungsform    der Nadeldüse, bei  welcher der obere oder äussere     Ringraum          -und    die     Drallkanäle    in der     Führtuig    der       Düsennadel    ausgebildet sind,       Fig.    5 einen Querschnitt nach Linie     V-V     in     Fig.4,    wobei     Verschraubungskörper        und     Düsenhalter weggelassen     sind,

              Fig.    6 einen axialen Schnitt durch eine  vierte Ausführungsform der Nadeldüse und       Fig.    7 einen Querschnitt nach Linie       VII-VII    in     Fig.    6.  



  In     .Fig.l    ist mit 1 das Unterende des       Düsenhalters    bezeichnet, dessen 'Schrauben  feder 2 die Düsennadel 3 belastet. Die Düsen  nadel 3 ist in die     Nadelführung    4 dichtend       eingepasst        Lund    schliesst nach dem Verbren  nungsraum zu die     Einspritzöffnung    5 mit  dem als Plandichtung ausgeführten Nadel  sitz 6 ab. Die Einspritzöffnung '5 ist in der  Düsenplatte 7 angeordnet, die ihrerseits durch  die Verschraubung 8 gemeinsam mit der  Nadelführung 4 gegen den Düsenhalter 1 ge  presst wird.

   Der Brennstoff tritt     -unter    dem  Förderstoss der     Einspritzptunpe    durch den       Brennstoffdruckkanal    9 aus dem Düsenhalter  in den V     erteilerringraum   <B>10</B> der Nadelfüh  rung. Von dem Ringraum 10 wird der Brenn  stoff über einen oder mehrere Brennstoff  kanäle 11 dem     obern    Ringraum 12 zugeleitet,  der durch einen entsprechenden Einstich in  der Düsennadel 3 gegenüber der zylindrischen       Wandtang    der Nadelführung 4 hergestellt ist.  



  Aus dem obern Ringraum     1,2    kann nun  der Brennstoff in den untern Ringraum 13       unter    der Schulter der Nadel 3 lediglich durch  die Schraubennuten     (Drallkanäle)        1-1    gelan  gen, so dass er entsprechend dem Querschnitt  und der Richtung dieser     Drallkanäle    im un  tern Ringraum 13 in erstrebter, genau be  herrschbarer Weise mehr oder     weniger    stark  rotiert.

   Ist der     Brennstoffdruck    unter dem  Förderhub der Einspritzpumpe unter der  Nadelschulter im Ringraum 13     nun    so stark  angestiegen, dass der Schliessdruck der       Schraubenfeder    2 überwunden wird, so hebt  sich die Nadel 3 an und der Sitz 6 der Nadel  gibt den Weg zur     Einspritzöffnung    5 frei.

    Der     Zerstäubungsstrahl,    welcher aus der       Zerstäubungsbohrtmg    5 in den Verbren  nungsraum eintritt, gestaltet sich nun einer  seits entsprechend dem aus der Feder 2, aus  der Grösse der Nadelschulter über dem Ring  raum 13, aus dem     Durchmesser    der     Nade13,     aus der von der Einspritzpumpe nachgeför  derten Menge pro Zeiteinheit     und    aus der      Bemessung der     Zerstäubungsbohrung    5 re  sultierenden Druck und anderseits entspre  chend der     Riehtung    und Geschwindigkeit des  im Ringraum 13 rotierenden Brennstoffes.

    Je grösser die Rotationsgeschwindigkeit des  Brennstoffes ist, um so mehr wird der Brenn  stoffkegel     aufgeweitet.     



  Die Belastungsfeder 2 überträgt ihren  Druck auf die Düsennadel 3 auf einer Auf  lagefläche von kleinem Durchmesser, so dass  der sich beim Austritt des Kraftstoffes aus  den     Drallkanälen    14 in den Ringraum 13  ergebende Rückstoss genügt, um die Nadel       während    des     Anf-    und     Abschwingens    in eine  leichte Rotation zu versetzen.  



  Die Brennstoffkanäle 11 werden in ihrem,  einen weniger spitzen Winkel zur Nadel  achse aufweisenden untern Teil vor dem Auf  setzen der Düsenplatte 7 von der Seite der       Düsenplätte    her gebohrt. Durch diese Detail  ausbildung wird die Fertigung der Einspritz  düse ganz erheblich erleichtert, weil das Über  gehen des Kanals 11 mit einem ganz spitzen  Winkel in die Hauptbohrung für die Nadel 3  scharfe Grate und dergleichen ergibt, welche  für die Hochdruckeinspritzung immer     eine     grosse Gefahr darstellen.  



  In     Fig.    2 ist eine     Ausführung    dargestellt,  welche sich von der zuerst geschilderten da  durch     -unterscheidet,    dass einmal statt einer       Flachsitznadel    eine Nadel mit konischem  Sitz verwendet ist und dass zum andern die  die Rotation des Brennstoffes erzeugenden  Verbindungswege zwischen oberem Ringraum  12 -Lind dem Ringraum 13 unter der Nadel  schulter durch aussermittige Bohrungen durch  die Nadel hindurch hergestellt sind.  



       Fig.2,    zeigt in diesem Sinne ein Nadel  düsenelement, bestehend aus der Nadelfüh  rung 4 und der Düsennadel 3. Auch hier  gelangt der Brennstoff über eine oder meh  rere Bohrungen 11 in den obern Ringraum  12, welcher in vorliegender Ausführung     als     Einstich in die Nadelführung 4 hergestellt ist.  Die Verbindung von diesem Ringraum 1<B>2</B>  zu dem     untern    Ringraum     1ss    unter der Nadel  schulter erfolgt durch zwei Bohrungen 14,  welche den Brennstoff     tangential    in den    Ringraum 13 leiten, um eine mehr oder  weniger starke Rotation zu erzeugen.

   Diese  Ausführung hat den Vorteil, dass die zylin  drische Oberfläche der Nadel, mit Ausnahme  der     kleinen    Eingangsstellen der Bohrungen  14, nicht unterbrochen ist, was für die Her  stellung der     Feinstpassung    der Nadel 3 in  der Nadelführung 4, insbesondere zwischen  dein obern Ringraum 1,2 und dem     untern     Ringraum 13, von Vorteil ist. Der Sitz 6.  der Nadel 3 ist in dieser     Ausführung    als  konischer Sitz direkt in der Nadelführung 4  angeordnet. Ebenso ist die     Zerstäubungsboh-          rung    5 in der Nadelführung 4 selber ausge  führt.  



       Fig.    3 zeigt einen Schnitt durch das  Düsenelement nach     Fig.2        in    der Höhe des  obern Ringraumes 12 und lässt insbesondere  die Anordnung des obern Ringraumes 12  und der     Bohrungen    14 erkennen.  



  Eine fertigungsmässig besonders günstige       Ausführung    ist in den     Fig.4        und    5 darge  stellt. Diese zeigen eine Nadeldüse der Flach  sitzbauart. Die Düsennadel 3 schliesst die       Einspritzöffnung    5 durch den Flachsitz 6  ab. Der Sitz der Nadel ist auf der plan ge  schliffenen Platte 7 angeordnet. Diese Platte  7 dichtet zugleich den Ringraum 12 ab, in  welchen der Brennstoff von der Einspritz  pumpe her über die     Bohrungen    11 eintritt.  



       Fig.    5 zeigt die Nadelführung 4 von     unten     gesehen. Man kann dort die     tangential    zum       Ringraum    13 angeordneten     Drallkanäle    14  erkennen, welche den Brennstoff aus der  Ringnut 1.2 in den Ringraum     1!3    vor dem  Nadelsitz 6 leiten.  



  Die Kanäle 14 sind hier aus dem Nadel  führungsteil 4 an der Dichtungsfläche gegen  die Düsenplatte 7 ausgespart. Sie könnten  aber auch aus der Platte 7 ausgespart sein.  



  Für die Anwendung eines konischen Na  delsitzes ist eine Ausführungsform nach den       Fig.    6     und    7 zu bevorzugen. Hier enthält die  Nadelführung 4 selber den Sitz 6 der koni  schen Nadel 3. Der durch die     Bohrungen     11 von der     Piunpe    kommende Brennstoff wird  dann in die     tangentialen        Bohrungen    14 ge  leitet, die den Brennstoff in den Ringraum      13 entlassen. Die Eintritts- und dadurch Ro  tationsgeschwindigkeit des Brennstoffes im  Ringraum 13     wird    durch die Bemessung. und  Richtung der     Drallkanäle    14 je nach dem  gewünschten     Zerstäubungskegel    gestaltet.  



  Die     'Tangentialbohrungen    oder Drall  kanäle 14 werden durch die Hilfsbohrungen  15 hindurchgebohrt, wobei die Hilfsbohrun  gen 15 nachher v     erpfropft    und verschweisst  werden.  



  Bei allen Beispielen ist der Ringraum 13  direkt vor dem Nadelsitz angeordnet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Nadeleinspritzdüse für Verbrennungs- kraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt des von der Einspritzpumpe kom menden Brennstoffes in einen unter einer Schulter der Düsennadel direkt vor dem Nadelsitz angeordneten Ringraum über Drall kanäle erfolgt, welche derart gerichtet sind, dass dem Brennstoff in diesem Ringraum eine Rotationsbewegung erteilt wird. UNTERANSPRLTC'HE 1.

   Einspritzdüse nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass sie .eine einzige Zerstäubimgsöffnung zur Bildung eines Zer- stäuberkegels aufweist. 2. Einspritzdüse nach Patentanspruch und Cnteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Übertragung des Druckes der Belastungsfeder der Düsennadel auf die letztere derart ausgebildet sind, dass eine Ro tation der Düsennadel zun ihre Achse möglich ist. 3.

   Einspritzdüse nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, da.ss die Drallkanäle aus dem Nadel führungsteil ausgespart sind. 4. Einspritzdüse nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daf) die Drallkanäle aus der Nadel selber ausgespart sind und dass axial über - dem genannten Ringraum getrennt von diesem. ein zweiter, oberer Ringraum (12) ausgespart ist. 5.

   Einspritzdüse nach Patent.ansprucli und Unteransprüchen 1, 2 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der untere Ringraum von dem obern Ringraum durch die dichtend ein gepasste Nadel derart getrennt ist, - dass der Brennstoff nur über die Drallkanäle in den untern Ringraum gelangen kann. 6. Einspritzdüse nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drallkanäle zwischen dem obern Ringraiun und dem untern Ring raum aus dem Nadelumfang als Schrauben nuten ausgespart sind. 7.

   Einspritzdüse nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drallkanäle zwischen dem obern Ringraum und dem untern Ring raum als aussermittige und zur Düsennadel geneigte Bohrungen hergestellt sind. B. Einspritzdüse nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 Lind 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Nadelsitz im Nadelfüh- rimgsteil angeordnet ist. 9.

   Einspritzdüse nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Nadelsitz an einem vom Nadelführungsteil getrennten Teil vorgesehen ist, und dass die Drallkanäle als Nuten aus dein Nadelführungsteil an der Dichtungsfläcbe gegen den Nadelsitzteil ausgespart sind.

   <B>10.</B> Einspritzdüse nach Patentansprueli und Unteransprüchen 1 und 2., dadurch ge kennzeichnet, dass der Nadelsitz an einem vom Nadelführungsteil getrennten Teil angeordnet ist und dass die Drallkanäle als Nuten aus dem Nadelsitzteil an der Dichtungsfläche ge gen den INTadelführungsteil ausgespart sind. 11. Einspritzdüse nach Patentansprueli und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drallkanäle als Bohrun gen im Nadelführimgsteil von aussen mittels Hilfsbohrungen (15) hergestellt sind.