CS249562B1

CS249562B1 - Multi-opening injection jet

Info

Publication number: CS249562B1
Application number: CS614883A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Rysan
Original assignee: Vaclav Rysan
Priority date: 1983-08-23
Filing date: 1983-08-23
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE3430772A1

Abstract

The subject of the invention is an injection nozzle with a bevel seat (4) formed in the nozzle body (1), which seat merges, by way of a duct (6), with the injection apertures (7). The nozzle needle (2) has a tapered part (3) corresponding to the seat (4), to which part a shoulder (8) of tapered or cylindrical form is joined. In order to reduce the internal pressure losses, the maximum geometric cross section of the multi-hole injection nozzle Fmax between the minimum geometric cross section Fs min of the seat and the inlet of the injection apertures for a needle nominal stroke is equal to 0.8 to 1.7 times the minimum geometric cross section Fs min of the seat. The shoulder, with which the needle merges below the seat, may taper slightly outwards towards the needle end, the geometric cross section of the annular gap Fvo in the immediate vicinity of the inlet into the inlet apertures, for the nominal stroke of the needle, being equal to 1 to 1.5 times the geometric cross section Fo of the outlet apertures. <IMAGE>

Description

Vynález se týká víceotvoróvé vstřikovací trysky naftového motoru.The present invention relates to a multi-hole injection nozzle of a diesel engine.

Známé- jsou vstřikovací trysky naftových moooru v jejichž tělese je vytvořeno kuželové sedlo, do něhož dosedá pružinou přitlacovaná jehla s kuželovým zakončením, přičemž ve spo^i^if části tělesa trysky jsou výstřikové otvory. Jmenooitý zdvih jehly, určující maaiméání průtočný průřez' sedla, je dán dosednutím horní osazené čelní plochy jehly na narážku tělesa vstřikovače. Pr^ůto^čný pr^ůřez sedla je ^během otvíraní a zavírání je^hl^y proměnlivý a mmní se od nuly až do hodnoty průřezu při jmenovitém zdvihu jehly. Průtočný průřez výstřikových otvorů má konssatní ^hodnotu. Priiřezová chala^lieeistⁱⁱl této trysky v oblasti jejftio 'sedla a výstřikových otvoru při jmenovitém zdvihu jehly a hodnoty rychlostí paliva v jednotlivých typických průřezech při tlakovém' spádu na'trysce 100'MPa je znázorněna ha obr.1. Z průřezové chalalieeittiky, určuuící velikost jednotlivých geomeerických průtočných průřezů, je patrná náhlá změna průřezu na vstupu do sedla, minimáání průtočný průřez sedla, následné zvětšení na hodnotu průřezu kanálku pod sedlem a daUsí náhlá změna průřezu při vtoku paliva do výstřikových otvorů. Uvedené změny průřezů iyvoOávvlí náhlé změny rychlostí paliva v trysce a ty jsou příčinou velkých nepříznivých místních tlakových ztrát. Teoretickým šetřením bylo zjištěno, že n^j’^ť^tis:í ' ztráty jsou v místě rozšíření průřezu pod sedlem.a při náhlém zmeenení průřezu na vstupu do výstřikových otvorů. Součet jednotlivých místních ztrát určuje celkovou tlakovou ztrátu trysky, vyjádřenou hodnotou výtokového tsuuanStele trysky u^, 'který lze stanovit z exper:^mentáln^ě zjis^ěěné^lLS prutového prů^řezu vstřikovací trysky psmosí geomeerického průřezu výstřikových otvorů f_Q,Injection nozzles of diesel engines are known in the body of which a conical seat is formed, in which a spring-pressed needle with a conical end abuts, wherein there are injection holes in the part of the nozzle body. The needle stroke that determines the flow cross section of the seat is due to the abutment of the upper shoulder face of the needle against the stop of the injector body. Pr ^{a n} ^ut ^ur pr Nu-section ^runs through the seat opening and closing ^h l ^y and mmní variable from zero to a maximum cross section at the rated stroke. The flow section has holes in spray konssatní odnotu ^h. ^If Priiřezová Chala eeist ⁱⁱ L of the nozzle in jejftio 'seat, and in spray orifice at nominal values of needle lift and fuel velocity in the individual sections at a pressure typical' drop na'trysce 100'MPa Fig.1 illustrates ha. The cross-sectional chalaliegeittics determining the size of the individual geomeeric flow cross-sections shows a sudden change in the cross section at the inlet to the saddle, minimizing the flow cross section of the saddle, then increasing to the cross-sectional value of the channel. These cross-sectional changes cause sudden changes in the nozzle fuel velocities and cause large adverse local pressure losses. Theoretical investigation has revealed that the losses are at the location of the cross-sectional area under the seat and upon a sudden change of the cross-section at the inlet to the injection openings. The sum of individual local losses determines the overall pressure loss of the nozzle, expressed as the value of the discharge nozzle tsuuanStele u ^, 'which can be determined from Exper ^m entáln ^of zjis ^of Ene ^l ma LS slug ^of cut injectors psmosí geomeerického sectional openings in spray f _Q

249 562 podle následujícího vztahu: /u^.= /U^/f₀. Dále platí vztah, jehož pomocí lze vyčíslit celkovou tlakovou ztrátu trysky p_z při daném tlakovém spádu na trysce p pro2Úrčitou hodnotu výtokového součinitele trysky /u. : p„ = (1 - Д1. ) p. Pro vstřikovací trysky s hodnotami výtokového součinitele /(1^= 0,6 až 0,7 je celková tlaková ztráta trysky p_z 64 až 51 MPa při uvažovaném tlakovém spádu na trysce p ί 100 MPa.249,562 according to the following relationship: /u^.= / U ^ / f ₀ . Furthermore, there is a relation by which the total pressure drop of the nozzle p _z at a given pressure drop on the nozzle p can be calculated for a certain value of the nozzle discharge coefficient / u. For injection nozzles with outflow coefficient values / (1 ^ = 0.6 to 0.7), the total pressure drop of the nozzle p is _from 64 to 51 MPa at the pressure drop considered at the nozzle p ί 100 MPa.

Z uvedeného rozboru vyplývá, že u známých trysek s náhlými změnami průtočných průřezu v oblasti sedla a výstřikových otvoru dochází ke značným tlakovým ztrátám, které dosahují cca 50$ celkového tlakového spádu na trysce, vyvozeného vstřikovacím čerpadlem. To znamená, že přibližně polovina tlakového spádu, který je v trysce к dispozici se v trysce zmaří a pouze polovina se přemění ve výtokovou rychlost paliva z výstřikových otvoru, která určuje dolet a úhel rozprachu paprsků paliva a jemnost rozprášeni kapiček paliva ve spalovacím prostoru motoru.The above analysis shows that in the known nozzles with sudden changes in flow cross-sectional area in the region of the seat and the injection orifices, there are considerable pressure losses, which amount to about 50% of the total pressure drop on the nozzle exerted by the injection pump. That is, approximately half of the pressure drop available in the nozzle is thwarted in the nozzle and only half is converted to fuel outflow from the fuel injection orifices, which determines the range and angle of atomization of the fuel jets and the fineness of atomization of the fuel droplets in the combustion chamber.

Výše uvedené nevýhody odstraní viceotvorová vstřikovací tryska naftového motoru, v jejímž tělese je vytvořeno sedlo do něhož je pružinou přitlačována jehla a které přechází ve svislý válcový kanál zakončený výstřikovými otvory, přičemž jehla přechází pod sedlem v rotační těleso podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že maximální geometrický průtočný průřez Fmax trysky mezi minimálním geometrickým průřezem sedla a vstupem do výstřikových otvorů s geometrickým průřezem F_Q je při jmenovitém zdvihu jehly roven 0,8 aŽ 1,2 násobku minimálního geometrického průřezu Fsmin sedla, přičemž maximální geometrický průtočný průřez Fmax trysky pod sedlem je roven 1 až 1,5 násobku geometrického průřezu F_Q všech výstřikových otvorůThe above-mentioned disadvantages are overcome by the multi-aperture injection nozzle of a diesel engine, in which a seat is formed into which a spring is pressed into the needle and which passes into a vertical cylindrical channel terminated by injection openings. that the maximum geometric flow cross section Fmax of the nozzle between the minimum geometric cross section of the seat and the inlet to the injection holes with the geometric cross section F _Q is 0.8 to 1.2 times the minimum geometric cross section Fsmin of the seat at the nominal needle stroke; the seat is equal to 1 to 1.5 times the geometric cross section F _{Q of} all the injection holes

Výhodou víceotvorové trysky podle vynálezu je její vyrovnaná průřezová charakteristika s postupným zmenšováním průtočného průřezu směrem к výstřikovým otvorům. Tím se zmenší náhlé změny rychlosti proudu paliva, podstatně se sníží místní tlakové ztráty a vzroste hodnota výtokového součinitele tryskySnížení místních ztrát příznivě ovlivňuje zkrácení délky vstřiku paliva. Tryska dle vynálezu zajišťuje kratší a intenzivnější průběhThe advantage of the multi-orifice nozzle according to the invention is its balanced cross-sectional characteristic with the gradual reduction of the flow cross-section towards the injection openings. This will reduce sudden changes in the fuel flow velocity, substantially reduce local pressure losses and increase the nozzle discharge coefficient. The nozzle according to the invention ensures a shorter and more intensive course

249 562 vstřiku paliva a jeho lepší rozprášení ve spalovacím prostoru při nižší hladině mmaimmáních vstřikovacích tlakU.249,562 fuel injection and its better atomization in the combustion chamber at a lower level at the injection injection pressure.

Příkladné provedení víceotvorové vstřikovací trysky podle vynálezu je zobrazeno na přiloženém výkresu.Na obr.1 je částečný řez dosavadnií tryskou a graf velikosti průtočných průřezu a průběhu rychlčotí proudícího paliva. Na'obr. 2 je částečný řez tryskou podle vynálezu s kuželovým zakončením jehly a odpovídají^ ^graf ^pr^ůřez^ů a rychlo^í. Na obr.5 je alternativní provedení trysky s válcovým zakončením a odpo^íd^ícií graf průřezů a rychlootí. Na obr.4 je alternativní provedení trysky s podstatně válcovým zakončením, jehož průměr se však směrem ke konci jehly mírně kuželovité rozšiřuje a ldpolVídjící graf průřezů a rychlostí.An exemplary embodiment of a multi-orifice injector according to the present invention is shown in the accompanying drawing. FIG. Na'obr. 2 is a partial section through a nozzle according to the invention with a tapered end of the needle and the corresponding ^p-raf ^g R ^u ^U and quickly cut ^ i. Fig. 5 shows an alternative embodiment of a nozzle with a cylindrical tip and a corresponding cross-section and speed-speed graph. Fig. 4 shows an alternative embodiment of a nozzle with a substantially cylindrical tip, but whose diameter widens slightly towards the end of the needle, and a cross-sectional graph of cross-sections and velocities.

V tělese £ známé víceotvorové vstřikovací trysky, na obr.1, je suvně uložena jella 2, která kuželovým koncem 3 dosedá do kuželového sedla 4 v tělese 1. Nad sedlem 4 je v tělese 1 komora 5, pod sedlem 4 je svislý - válcový kanálek 6, ze kterého vychází výstřikové otvory 7· V uzavřené poloze je jehla 2 kuželovým koncem 3 přitaačována tlačnou pružinou, umístěnou nad jehlou do kuželového sedla 4· Během vstřikování se tlakem paliva ze vstřikovacího čerpadla jehla 2 nadzvedne a palivo proudí sedlem 4 do kanálku 6 a výstřikovými otvory 7 do spalovacího prostoru ve válci moc^i^iu. Průřezová chaaaaierrstiia této trysky je vyjá^dřena ^grafem ^pr^ůto^čnýc^{h p}r^ůřezú v 'trysce a jim odj^o^ajících rychlootí paliva, zobrazeným v pravé části obr.1. Z grafu jsou patrné náhlé změny průřezů a tudíž i rychlootí pod sedlem, které vyvoOávvjí tlakovou ztrátu v trysce.In the body 5 of the known multi-hole injection nozzle, in FIG. 1, a jella 2 is slidably mounted, which conical end 3 abuts the conical seat 4 in the body 1. Above the seat 4 there is a chamber 5 in the body 1; In the closed position, the needle 2 by the conical end 3 is pressed by a compression spring placed above the needle into the conical seat 4. During injection, the pressure 2 of the injection pump raises the needle 2 and the fuel flows through the seat 4 into channel 6 and through the orifices 7 into the combustion chamber of the cylinder. Sectional chaaaaierrstiia this nozzle vyjá ^d Renate Rafe ^g r ^p ^u r ^No NYC ^hp ^{of the} cuts in the 'nozzle and their departure, ^ o ^ ajících rychlootí fuel, shown in the right part of Fig.1. The graph shows sudden cross-sectional changes and hence speed under the seat causing pressure drop in the nozzle.

U víceotvorové trysky podle vynálezu, na obr.2, dosedá do kuželového sedla 4 v tělese trysky jehla 2 s kuželovým koncem 3, který přechází v kužel 8 s tupějším úhlem než má kuželový konec 3 jehly 2. Je-li při!om maaimální geometrický průtočný průřez trysky Fmaa roven 0,8 až 1,2 násobku minimálního geoInetrického průřezu - sedla Fsmin, při jmenovitém zdvihu jehly 2 a maaimální průřez Fmaa je roven 1 až 1,5 násobku gtlmetrickéáu průřezu F_Q ^vš^ech ^výstříkovýc^h otvorů. 7» pak ^prú^řezov^á chaaa^eristí.^ ^této trysky vykazuje v odpovídajícím grafu, na (эЬг.2, menní změny průtočných průřezů a rychlootí a tím i meení tlakovou ztrátu v trysce.In the multi-orifice nozzle according to the invention, in the nozzle body 4 in the nozzle body, a needle 2 with a conical end 3, which passes into a cone 8 with a duller angle than the conical end 3 of the needle 2. Fmaa flow section of the nozzle is equal to 0.8 to 1.2 times the minimum sectional geoInetrického - saddle Fsmin at nominal stroke of the needle 2 and maaimální Fmaa cross section is 1 to 1.5 times the sectional gtlmetrickéáu F _^Q W ^ec ^h ^h ýstříkovýc openings. 7 »then ^P RA ^of clipping ^á Chao eristí ^. ^ ^That the nozzle has in a corresponding graph for (эЬг.2, Menn changes the flow cross sections and rychlootí Meena and therefore pressure loss in the nozzle.

249 5В2249 5В2

U prvního alternativního provedení víceotvorové trysky podle vynálezu, na obr.3> přechází kuželový konec 3 jehly 2 ve válec 9· Je-li dodržen poměr maximálního průřezu Fmax, minimálního průřezu Fsmin sedla 4 a průřezu F_Q všech výstřihových otvoru jako u předcházející trysky, opatřené jehlou 2 s kuželem 8, pak průřezová charakteristika této trysky vykazuje v připojeném grafu rovněž menši změny průtočných průřezu a rychlosti a menší tlakovou ztrátu v trysce.In a first alternative embodiment of the multi-hole nozzle according to the invention, Figure 3> from the conical end 3 of the needle 2 in the cylinder 9 · If the observed ratio of the maximum cross-sectional Fmax, the minimum section Fsmin seat 4 and the cross-section _Q of the F výstřihových orifice as in the previous nozzle provided with a cone needle 2 with a cone 8, the cross-sectional characteristics of this nozzle also show smaller changes in flow cross-section and velocity and less pressure drop in the nozzle.

V druhém alternativním provedeni víceotvorové trysky podle vynálezu, na obr.4, přechází kuželový konec 3 jehly 2 v mírně kuželovitý válec 10, rozšiřující se směrem ke konci jehly 2. Jsou-li u této trysky dodrženy poměry maximálního průřezu trysky Fmax, minimálního průřezu Fsmin sedla 4 a průřezu F_Q všech výstřikových otvoru 7 jako u předcházejících trysek, pak průtočná ^charakteristika této trysky vykazuje v připojeném grafu ještě menší změny průtočných průřezů a rychlostí a tudíž i .menší tlakovou ztrátu v trysce.In a second alternative embodiment of the multi-orifice nozzle of the present invention, in FIG. 4, the tapered end 3 of the needle 2 passes into a slightly tapered cylinder 10 extending towards the end of the needle 2. seat 4 and the cross-section _Q of F in spray orifice 7, as in previous nozzles, the flow-characteristic of the nozzle in a connected graph shows an even smaller flow cross sections and changes the speed and therefore .menší pressure loss in the nozzle.

Konec jehly 2 je u obou alternativ trysky proveden tak, že spodní hrana jehly 11, aí již zakončená válcem 9, (na obr.3), nebo mírně kuželovitým válcem 10, (na obr.4), zasahuje při jmenovitém zdvihu jehly pod vstupní průřezy výstřikových otvorů 7·In both nozzle alternatives, the end of the needle 2 is designed such that the lower edge of the needle 11, already terminated by the cylinder 9 (in Fig. 3), or the slightly conical cylinder 10, (in Fig. 4) extends below the inlet injection hole cross sections 7 ·

Claims

1. A multi-aperture diesel engine injection nozzle having a conical seat into which a needle is spring-loaded and which passes into a vertical cylindrical channel terminated by injection openings, the needle passing under the seat into a rotary body, characterized in that it has a geomeeric flow cross section. (Pmax) of the nozzle between the minimum y ^ ^g ^ ^e € EOM carbonitrile <^] ^ y ^ m ^} ůřezemFsmin Ia to ^d (4). and entering the výstřikovýc ^his creatures. (7) ^p ^g eometrickým růřezem b ^ _o ^ ^is, when ZDV ^ u is ^h ^y l (2 S equal to ^0, 8 ^{and 1.2} times ^the minimální'h The geometric ^ i- ^ ^p r ého ^ur cut ( Fsmin) saddles (4 ⁾ ·

Second Multi-hole injection nozzle according to Claim 1, characterized in, ^that the MMXI it geoim ^ ^p ^^ ký Ruto ^No. Nu ^p r ez trys ^ur ^ ^{^(ip} T ^F max ^d seat (4), e ^j equal to 1 and ^from 1.5 násotiku ^ ^p ommtoí.cká.ho rů.řezu ^_(Q E) of the openings in spray (7)