DD144433A1 - AIR COMPRESSIVE, DIRECT INJECTIVE INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Description
Luftverdichtende, direkteinspritzende Brennkraftmaschine Anwendungsgebiet der Erfindung Air-compressing, direct-injection internal combustion engine Application end of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende, direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit einem rotationssymmetrisch en, im Kolben oder Zylinderkopf angeordneten, einen gegenüber seinem größtem Durchmesser eingeschnürten Hals aufweisenden Brennraum, in dem eine um die Brennraumlängsachse rotierende Luftbev/egung herrscht, und bei der der flüssige Kraftstoff über eine außermittig angeordnete, last- und drehzahlabhängig gesteuerte Mehrloch-Einspritzdüse derart in Richtung der Luftbewegung in den Brennraum eingespritzt wird, daß an der Brennraumwand die Bildung eines Kraftstoffilms möglich ist.The invention relates to an air-compressing, direct-injection internal combustion engine with a rotationally symmetrical, arranged in the piston or cylinder head, a constricted against its largest diameter neck having combustion chamber in which a rotating around the combustion chamber longitudinal Luftbev / egung, and in which the liquid fuel over an eccentrically arranged, load and speed-dependent controlled multi-hole injection nozzle is injected in such a way in the direction of air movement in the combustion chamber, that on the combustion chamber wall, the formation of a fuel film is possible.
Die Erfindung ist bei allen luftverdichtenden, direkteinspritzenden Hubkolben-Brennkraftmaschinen anwendbar·The invention is applicable to all air-compressing, direct-injection reciprocating internal combustion engines.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Chara kteristik the most ten technical rule Solutions
Eine solche Brennkraftmaschine, wie oben beschrieben, istSuch an internal combustion engine as described above is
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bereits durch die DE-PS 865 683 bekannt. Bei ihr wird der Kraftstoff mit möglichst kurzer freier Strahllänge auf die Brennraumwand aufgetragen, um eine unmittelbare Vermischung mit der Luft auf ein lediglich für die Zündung notwendiges Minimum zu begrenzen» Der Auftreffpunkt der Kraftstoff-, strahlen liegt daher auf der oberen Hälfte der Brennraumwand·already known from DE-PS 865 683. In her the fuel with the shortest possible free jet length is applied to the combustion chamber wall to limit an immediate mixing with the air to a necessary only for the ignition minimum »The impact of the fuel, rays is therefore on the upper half of the combustion chamber wall ·
Es hat sijch schon bald gezeigt, daß bei einem derartigen Einspritzverfahren im Leerlauf und im unteren und mittleren Teillastgebiet des Motors eine die Umgebung belästigende, Augen und Atmungsorgane reizende Blaurauchbildung auftritt. Der Grund für diese Blanrauchbildung ist eine für eine gute Verbrennung zu niedrige Temperatur der Brennraumwand· Eine schlechte Verbrennung fördert die Bildung von Aldehyden, Acrolein, speziellen Kohlenwasserstoffen und anderem in den Abgasen*It has been shown sijch soon that in such an injection method at idle and in the lower and middle part load of the engine a disturbing environment, eyes and respiratory irritant Blaurauchbildung occurs. The reason for this Blanrauchbildung is for a good combustion too low temperature of the combustion chamber wall · Poor combustion promotes the formation of aldehydes, acrolein, special hydrocarbons and other in the exhaust gases *
Um diesem Übel abzuhelfen, ist es nach der DE-AS 1 020 210 bereits bekannt, in den genannten Betriebsbereichen den Luftdrall teilweise oder ganz zu zerstören bzw. aufzuheben oder sogar die Pachtung der Kraftstoffstrahlen derart zu verändern, daß der Anteil des sich unmittelbar mit der Luft vermischenden Kraftstoffes erhöht wird. Ferner wurde bereits vorgeschlagen, das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen oder die Kraftstoff-Einspritzzeit im unteren Drehzahlbereich zu verlängern, um eine ausgeprägte Kraftstoffstrahlbildung zu verhindern» so daß eine größere direkte Kraftstoff -Luftvermischung erfolgt.To remedy this evil, it is already known according to DE-AS 1 020 210 to destroy the air swirl partially or completely or even to change the lease of the fuel jets such that the proportion of directly with the Air mixing fuel is increased. Further, it has already been proposed to increase the compression ratio or to extend the fuel injection time in the lower speed range, in order to prevent a pronounced fuel jet formation »so that a larger direct air-fuel mixing takes place.
Durch derartige Maßnahmen erreicht man zwar eine entsprechende Verminderung des Blaurauches bzw. der reizenden Stoffe in den Abgasen» doch sind sie insofern unzufrieden-Although such measures achieve a corresponding reduction of the blue smoke or the irritating substances in the waste gases, they are unsatisfied in this respect.
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stellend, weil die hierfür zusätzlich erforderlichen Mittel eine Verteuerung und gleichzeitig eine erhöhte Störanfälligkeit bringen, oder, weil zum Teil eine Verschlechterung der motorischen Betriebsdaten in den oberen Lastbereichen, insbesondere bei Vollast, nicht zu vermeiden ist«because the extra resources required to do so make it more expensive and at the same time more prone to failure, or because some deterioration of the engine operating data in the upper load ranges, especially at full load, can not be avoided «.
Weiterhin ist durch die DE-PS 2 038 048 bekannt geworden, bei Verwendung eines Kugelbrennraumes das Verhältnis zwi- sehen Brennraumdurchmesser und Öffnungsdurchmesser auf einen bestimmten Wert zu begrenzen und den Auftreffpunkt des nur einen Kraftstoffstrahles in das untere Viertel der Brennraumwand zu verlegen, wobei auch das Verhältnis der sich in Umfangsrichtung drehenden Luftladung zur Axialgeschwindigkeit des Kolbens fixiert wurde. Sinn dieser Maßnahmen war es, in den beschriebenen Betriebsbereichen einen möglichst großen Anteil des eingespritzten Kraftstoffes unmittelbar mit der Verbrennungsluft zu vermischen und einen möglichst kleinen Anteil als PiIm auf die relativ kalte Brennraumwand aufzubringen. Eine Maßnahme, nämlich die Strahllage, ist allerdings nicht mehr definiert, wenn der kugelförmige Brennraum zu Gunsten eine3 anderen rotationskörperförmigen Brennraumes verlassen wird.Furthermore, it is known from DE-PS 2 038 048, when using a ball combustion chamber, the ratio see between combustion chamber diameter and opening diameter to a certain value and to lay the point of impact of only a fuel jet in the lower quarter of the combustion chamber wall, which also Ratio of the circumferentially rotating air charge was fixed to the axial velocity of the piston. The purpose of these measures was to mix as much of the injected fuel as possible in the operating ranges described directly with the combustion air and to apply the smallest possible proportion as PiIm on the relatively cold combustion chamber wall. However, one measure, namely the jet position, is no longer defined if the spherical combustion chamber is left in favor of another rotary body-shaped combustion chamber.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer luftverdichtenden, direkteinspritzenden Brennkraftmaschine mit höheren Gebrauchswerteigenschaften·The aim of the invention is to provide an air-compressing, direct injection internal combustion engine with higher utility value characteristics.
Darlegung des Wesens der Erfindung Explanation of the nature of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiter-The invention is based on the object of further advancing an internal combustion engine of the type described above.
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zuentwickeln, daß ohne Verteuerung und ohne eine genaue Definition der Kraftstoffstrahllagen sowie ohne Verschlechterung der Betriebsdaten im oberen Betriebsbereich bei weitgehend freier Wahl der Brennraumform im Leerlauf und im unteren und mittleren'Teillastgebiet des Motors eine bestmögliche Verminderung eier Blau- und Weißrauchbildung erreicht wird.zuentwickeln that the best possible reduction of blue and white smoke formation is achieved without increasing the cost and without a precise definition of the fuel spray positions and without deterioration of the operating data in the upper operating range with largely free choice of the combustion chamber shape at idle and in the lower and middle.
Nach derAfter
Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daßInvention, the object is achieved in that
eine Einspritzdüse verwendet wird, bei der das Kraftstoffsteuerorgan im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich des Motors nur ein oder einige Spritzlöcher, und im oberen Drehzahl-" und/oder Lastbereich ein zweites oder eine weitere Anzahl von Spritζlöchern freigibt, daß das Verhältnis des größten Brennraumdurchmessers zum Durchmesser seines Halses zwischen 1,05 und 1,25 liegt, daß die Drehfrequenz der rotierenden Luft - bezogen auf den Meßdurchmesser (0,7 Zylinderdurchmesser) und maximalen Ventilhub sowie 10 m/s.ec mittlerer Kolbengeschwindigkeit - zwischen 135 und 185 Hz beträgt und daß sich die .Einspritzdauer - bezogen auf Vollast an der Rauchgrenze - bei einer mittleren Kolbengeschwindigkeit von 10 m/sec über mehr als oder mindestens 20° Kurbelwinkel erstreckt.an injection nozzle is used in which the fuel control member in the lower speed and / or load range of the engine only one or a few injection holes, and in the upper speed "and / or load range a second or a further number of fuel holes releases that the ratio of the largest Brennraumdurchmessers to the diameter of his neck between 1.05 and 1.25 is that the rotational frequency of the rotating air - based on the measuring diameter (0.7 cylinder diameter) and maximum valve lift and 10 m / s.ec average piston speed - between 135 and 185 Hz and that the .Einspritzdauer - based on full load at the smoke limit - at an average piston speed of 10 m / sec over more than or at least 20 ° crank angle extends.
Es wird also auch weiterhin·eine Lochdüse für die Kraftstoffeinspritzung verwendet, wodurch keine Einbauschwierigkeiten auftreten, da die Spritzlöcher nahezu jeder Brennraumkonfiguration anpaßbar sind. Auch ein Verkoken der Spritzlöcher ist weitgehend ausgeschaltet, weil die Spritzfolge exakt voneinander getrennt wird»Thus, a hole nozzle is also used for the fuel injection, whereby no installation difficulties occur because the injection holes of almost every combustion chamber configuration can be adapted. A coking of the injection holes is also largely eliminated, because the injection sequence is separated exactly »
Durch die Einspritzung des Kraftstoffes in zwei Stufen ist es leicht möglich, bei Leerlauf sowie im unteren und evtl.By injecting the fuel in two stages, it is easily possible at idle and in the lower and possibly.
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im mittleren Betriebsbereich des Motors eine weitgehende oder sogar vollständige unmittelbare Kraftstoff-Luftvermischung zu erreichen, so daß die durch die noch ungenügend erwärmte Brennraumwand auftretenden Nachteile ausgeschaltet sind. Im oberen Betriebsbereich hingegen wird der Kraftstoff nach wie vor überwiegend filmartig auf die Brennraumwand aufgetragen, wo er verdampft, mit der rotierenden Luft vermischt und schließlich verbrannt wird· Vielter bringt die abgestufth Kraftstoffeinspritzung den Vorteil, daß sich auch im Vollastbereich bei niedrigen Drehzahlen die Verbrennung zu Gunsten einer geringen Schwarzrauchbildung und niedrigem Kraftstoffverbrauch sowie im oberen Drehzahlbereich zu Gunsten niedriger Zünddrücke und Kraftstoffver- . brauch, beispielsweise bei Aufladung, verbessern läßt, indem in analoger Weise im unteren Drehsahlbereich nur ein Teil der Spritzlöcher freigegeben wird, im oberen jedoch der volle Spritzquerschnitt.In the middle operating range of the engine to achieve a substantial or even complete direct fuel-air mixture, so that the disadvantages caused by the still insufficiently heated combustion chamber wall are turned off. In the upper operating range, however, the fuel is still predominantly film-like applied to the combustion chamber wall, where it is evaporated, mixed with the rotating air and finally burned · Vielter brings the gradufth fuel injection has the advantage that even in the full load range at low speeds, the combustion too In favor of a low black smoke and low fuel consumption and in the high rev range in favor of low ignition pressures and fuel consumption. Custom, for example, when charging, can be improved by only a portion of the spray holes is released in an analogous manner in the lower range of rotary speed, in the upper but the full spray cross-section.
Um in allen Betriebsbereichen gute Motordaten zu erhalten, ist es in Verbindung mit der Zweistufen-Kraftstoffeinspritzung aber auch erforderlich, den Luftdrall genau abzustimmen, das günstigste Verhältnis des größten Brennraumdurchmessers zum Durchmesser seines Halses und die Drehfrequenz festzulegen. Mit dem Luftdrall muß schließlich auch eine Abstimmung der Kraftstoff-Einspritzdauer erfolgen, um die Gemischbildung zu optimieren. Das Öffnungsverhältnis zwischen größtem Brennraumdurchmesser zu seinem Hals ist vor allem abhängig von der Lage und Querschnittsverteilung der wenigstens zwei Spritzlöcher, wobei je nach den Erfordernissen hinsichtlich der Drehzahl, Leistungsausbeute, Drehmoment und möglicher Aufladung der Brennkraftmaschine die Drehfrequenz der Luft gewählt wird. Die Strahllage, insbesondere in Richtung Brennraumachse9 ist unter den vorge-In order to obtain good engine data in all operating ranges, it is also necessary in conjunction with the two-stage fuel injection to precisely tune the air swirl, determine the most favorable ratio of the largest combustion chamber diameter to the diameter of his neck and the rotational frequency. Finally, with the air swirl, it is necessary to tune the fuel injection duration in order to optimize mixture formation. The opening ratio between the largest combustion chamber diameter to his neck is mainly dependent on the location and cross-sectional distribution of the at least two injection holes, depending on the requirements in terms of speed, power output, torque and possible charging of the internal combustion engine, the rotational frequency of the air is selected. The jet position, in particular in the direction of the combustion chamber axis 9, is below the given
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nannten Festlegungen nicht mehr so eingeengt wie bisher. Ein weitgehendes Variieren ist nunmehr möglich« Voraussetzung ist lediglich, daß der erste Kraftstoffstrahl nicht über den Brennraum spritzt bzw. während der Einspritzzeit nicht austaucht und der unterste Strahl nicht auf den Brennraumboden gelangt. Wenigstens ein Strahl soll bei Vollast des Motors, wenn alle Spritzlöcher freigegeben sind, in Iquatornähe oder kurz darunter auf die Brennraumwand auftreffen, wobei natürlich die Brennraumform, ob Kugel, Ellipsoid ο« ä. sowie die Düsenaustrittsführung maßgebend sind. Dieser Strahl bzw. diese Strahlen sollen wenigstens die Hälfte der gesamten Einspritzmenge beinhalten und in Umfangsrichtung des Luftwirbels die Brennraumwand tangieren und auf ihr den bekannten Film bilden, während der andere Strahl oder die anderen Strahlen mit höchstens der Hälfte der Einspritzmenge je nach den Verhältnissen von der Drallrichtung und damit von der Wandtangente abweichen können, um den erwünschten Effekt einer größeren unmittelbaren Luftvermischung bei Teillast zu erzielen«called determinations no longer so restricted as before. A far-reaching variation is now possible. "The only prerequisite is that the first fuel jet does not spray over the combustion chamber or does not emerge during the injection time and the lowest jet does not reach the combustion chamber floor. At least one jet at full load of the engine, when all spray holes are released, near the equator near or just below impinge on the combustion chamber wall, of course, the combustion chamber shape, whether ball, ellipsoid or the nozzle outlet guide are authoritative. This beam or these rays should include at least half of the total injection quantity and in the circumferential direction of the air vortex affect the combustion chamber wall and form the known film on it, while the other beam or the other rays with at most half the injection quantity depending on the conditions of the Twisting direction and thus can deviate from the wall tangent in order to achieve the desired effect of greater direct air mixing at partial load. "
In weiterer Durchbildung der Erfindung wurde festgestellt, daß die Verwendung einiger bestimmter Einspritzdüsen sehr vorteilhaft ist, weil sie trotz einwandfreier Funktion einfach in ihrem Aufbau·und leicht in den Zylinderkopf einbaubar sind, und weil die Spritzlöcher jederzeit leicht den jeweiligen Erfordernissen entsprechend angebracht werden können. Diesbezüglich wird vorgeschlagen, daß die zur Verwendung kommende Einspritzdüse als Kraftstoff-Steuerorgan eine axial in einem Düsenkörper verschiebbare, durch wenigstens eine Feder auf ihren Dichtsitz gehaltene Düsennadel aufweist, daß das zuerst öffnende Spritzloch oder die Spritzlöcher in einen Mngrauni unterhalb des Dichtsitzes einmünden, und daß das im oberen Drehzahl- und/oderIn a further embodiment of the invention, it was found that the use of certain injectors is very advantageous because they are easy despite their proper function in their construction · and easy to install in the cylinder head, and because the spray holes can be easily attached to the respective requirements at any time. In this regard, it is proposed that the coming to use the injector as a fuel control member axially displaceable in a nozzle body, held by at least one spring on its sealing nozzle nozzle needle, that the first opening spray hole or the injection holes open into a Mngrauni below the sealing seat, and that in the upper speed and / or
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Lastbereich öffnende Spritzloch oder die Spritzlöcher mit einer unterhalb des Ringraumes vorgesehenen Sacklochbohrung in Verbindung stehen, in die ein als Verlängerung der Düsennadel ausgebildeter zylindrischer Zapfen eintaucht.Load range opening spray hole or the injection holes with a provided below the annular space blind hole are in communication, immersed in a designed as an extension of the nozzle needle cylindrical pin.
Im unteren Drehzahl- und Lastbereich wird die Düsennadel gegen eine Feder nur um einen geringen Teil vom Dichtsitz abgehoben, so daß eine teilweise Kraftstoffeinspritzung durch das oder die in den Ringraum einmündenden Spritzlöcher erfolgt. Mit steigenden Motordrehzahlen und -Lasten steigt auch der Druck in der Einspritzleitung und damit im Ringraum, die Düsennadel wird entgegen einer zweiten Feder weiter angehoben, bis der an ihr vorgesehene zylindrische Zapfen die Sacklochbohrung freigibt und schließlich auch das oder die in diese einmündenden Spritzlöcher mit ' Kraftstoff beaufschlagt werden. Damit steht der volle Spritzquerschnitt zur Verfügung. Der volle Spritzquer- · schnitt aller Spritzlöcher entspricht dem Durchflußwert, wie ihn bei Verwendung einer Einlochdüse die eine Spritzbohrung hätte, wobei zu erwähnen ist, daß die Querschnittsaufteilung auf die einzelnen Spritzlöcher willkürlich vorgenommen werden kann, d· h. daß ein Spritzloch oder einige Spritzlöcher größeren und andere kleineren Querschnitt aufweisen können. Auf diese Weise wird in dem beschriebenen unteren Drehzahl- bzw. Lastbereich.des Motors erreicht, daß sich durch erhöhte Drosselung genügend hoher Leitungsdruck auf bauen kann, um in der ersten Stufe des Hadelhubes den entsprechenden Spritzquerschnitt freizugeben und eine. sonst nicht erreichbare Kraftstoffzerstäubung eintritt, die, begünstigt durch eine wählbare Strahllage, stärker luftverteilend ablaufen kann und somit eine intensive 7/and- anlagerung verhindert, ohne daß bei Vollast im mittlerenIn the lower speed and load range, the nozzle needle is lifted against a spring only a small part of the sealing seat, so that a partial fuel injection takes place through the or in the annulus opening injection holes. With increasing engine speeds and loads also increases the pressure in the injection line and thus in the annulus, the nozzle needle is lifted against a second spring further until the provided on her cylindrical pin releases the blind hole and finally also or the opening into this orifices with ' Fuel be applied. Thus, the full injection cross section is available. The full spray cross-section of all spray holes corresponds to the flow rate that would have been achieved by using a one-hole nozzle which has a spray hole, it being noted that the cross-sectional distribution onto the individual spray holes can be made arbitrarily, ie. that a spray hole or some spray holes can have larger and other smaller cross-section. In this way, in the described lower speed or Lastbereich.des engine is achieved that can build up by increased throttling sufficiently high line pressure to release the corresponding injection cross-section in the first stage of Hadelhubes and a. Otherwise unattainable fuel atomization occurs, which, favored by a selectable jet position, can run off more air-distributing and thus prevents intensive 7 / and- accumulation, without being at full load in the middle
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und oberen Drehzahlgebiet, d» h. bei steigender Drehfrequenz und damit Zentrifugalkraft des Luftwirbels und bei dann wandtangential spritzendem Hauptstrahl bzw. -Strahlen die erwünschte Wandanlagerung vermieden wird.and upper speed range, ie. with increasing rotational frequency and thus centrifugal force of the air vortex and then wall tangentially splashing main beam or -radiation the desired Wandanlagerung is avoided.
In weiterer konkreter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das im oberen Drehzahl- und/oder Lastbereich öffnende Spritzloch oder die Spritzlöcher derart ausgerichtet sind, daß sie den Kraftstoff in Richtung des Luftdralls tangential zur Brennraumwand in Äquatornähe auf diese aufspritzen, und daß der Spritzlochquerschnitt wenigstens die Hälfte der gesamten Einspritzmenge fördert«In a further concrete embodiment of the invention, it is provided that the opening in the upper speed and / or load area injection hole or the injection holes are aligned so that they spray the fuel in the direction of the air swirl tangential to the combustion chamber wall near the equator on this, and that the injection hole cross-section at least half of the total injection quantity is produced «
Zweckmäßig in diesem Zusammenhang ist weiterhin, wenn das im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich öffnende Spritzloch oder die Spritzlöcher derart ausgerichtet sind, daß sie den Kraftstoff von der Richtung des Luftdralls abweichend in den Brennraum einspritzen, und daß der Spritzlochquerschnitt höchstens die Hälfte der gesamten Einspritzmenge förderteIt is expedient in this context, further, if the opening in the lower speed and / or load area injection hole or the injection holes are oriented so that they inject the fuel from the direction of the air swirl deviating in the combustion chamber, and that the injection hole cross-section at most half of the total Injected amount promoted
Erfindungsgemäß ist auch, daß die zur Anwendung kommende Einspritzdüse als Kraftstoff-Steuerorgan eine axial in einem Düsenkörper verschiebbare, durch wenigstens eine . Feder auf ihren Dichtsitz gehaltene Düsennadel aufweist, und daß das zuerst öffnende Spritzloch oder die Spritzlöcher in eine Sacklochbohrung unterhalb des Dichtsitzes einmünden, daß das im oberen Drehzahl- und/oder Lastbereich öffnende Spritzloch oder die Spritslöcher mit einer im Bereich der Nadelführung im Düsenkörper vorgesehenen Ausnehmung in Verbindung stehen, welche nach einem bestimmten Nadelhub durch eine Steuerkante an der Düsennadel beaufschlagbar ist»According to the invention, the injection nozzle used as a fuel control element can be displaced axially in a nozzle body by at least one injection nozzle. Spring having held on its sealing seat nozzle needle, and that the first opening spray hole or the injection holes open into a blind hole below the sealing seat, that the opening in the upper speed and / or load area injection hole or the Spritslöcher provided with a needle guide in the nozzle body recess be in communication, which can be acted upon by a control edge on the nozzle needle after a certain Nadelhub »
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Als vorteilhaft hat sich auch gezeigt, wenn die zur Anwendung kommende Einspritzdüse als Kraftstoffsteuerorgan zwei parallel zueinander angeordnete, axial in einem Düsenkörper verschiebbare, durch Federn auf ihren Dichtsitzen gehaltene Düsennadeln aufweist, von denen eine bereits bei niederem Kraftstoffdruck von ihrem Dichtsitz abhebt, während die andere den Kraftstoff erst freigibt, wenn der Motor im oberen Drehzahl-" und/oder Lastbereich läuft.It has also been found to be advantageous if the injection nozzle used as the fuel control element has two nozzle spindles arranged parallel to one another and axially displaceable by springs on their sealing seats, one of which lifts off from its sealing seat even at low fuel pressure, while the other releases the fuel only when the engine is running in the upper speed and / or load range.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert v/erden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail by exemplary embodiments v / ground. In the accompanying drawing show:
Fig« 1 einen Längsschnitt durch den oberen Teil eines in ' einem Zylinder angeordneten Kolbens mit eingezeichneter Kraftstoffstrahlkonfiguration nach der Erfindung,1 is a longitudinal section through the upper part of a arranged in a cylinder piston with marked fuel jet configuration according to the invention,
Fig« 2 eine Draufsicht auf-den Kolben nach einem Schnitt H-II in Fig« 1,2 is a plan view of the piston after a section H-II in Fig. 1,
Fig» 3 einen Schnitt HI-III durch die Anordnung nach Fig. 23 shows a section HI-III through the arrangement according to FIG. 2
Fig. 4 einen Längsschnitt durch den unteren Teil einer für die Erfindung vorgeschlagenen Einspritzdüse,4 shows a longitudinal section through the lower part of an injection nozzle proposed for the invention,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Teil der auf die Düsennadel nach Fig· 4 einwirkenden Federkombination,5 shows a longitudinal section through a part of the spring combination acting on the nozzle needle according to FIG. 4,
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und 7 jeweils einen Längsschnitt durch den unteren Teil von weiteren für die Erfindung in Frage kommenden Einspritzdüsen.and FIG. 7 each show a longitudinal section through the lower part of further injection nozzles which are suitable for the invention.
In äen Pig» 1 bis 3 weist ein nur zum Teil dargestellter Kolben 1 in seinem Kolbenboden 2 einen hier kugelförmigen Brennraum 3 mit einem Durchmesser D auf. Der Brennraum 3> der auch jede andere rotationssymmetrische Form aufweisen kann, ist durch einen auf einen Durchmesser d eingeschnürten Hals 4 mit dem Innenraum des Zylinders 5 verbunden. Eine Schnaupe 6 im Hals 4 dient zur Einspritzung des Kraftstoffes durch eine Einspritzdüse 7, die schräg im Zylinderkopf 8 angeordnet ist« Das Verhältnis des Brennraumdurchmessers D zum Durchmesser d des Halses 4 wird als Öffnungsverhältnis <f bezeichnet und hat den Wert 1,05 ^" cT ^r T,In äen Pig »1 to 3, a piston 1 shown only in part in its piston head 2 a spherical combustion chamber 3 here with a diameter D. The combustion chamber 3, which may also have any other rotationally symmetrical shape, is connected to the interior of the cylinder 5 by a neck 4 constricted to a diameter d. A spout 6 in the neck 4 is used for injection of the fuel through an injection nozzle 7, which is arranged obliquely in the cylinder head 8. The ratio of the combustion chamber diameter D to the diameter d of the neck 4 is referred to as opening ratio <f and has the value 1.05 ^ " cT ^ r T,
Die Äquatorebene des Brennraumes 3 ist durch eine strichpunktierte Linie 9 und die Hälfte des unteren Teiles des Brennraumes 3 durch eine ebenfalls strichpunktierte Linie 10 gekennzeichnet* Linien 11 und 14 zeigen die Richtung von zwei geometrischen Kraftstoffstrahlen nach der Erfindung an9 die bei dem Punkt 15 und achsenverlängert theoretisch auch beim Auftreffpunkt 12 auf die Brennraumwand auftreffen. Der Auftreffpunkt 15 liegt etwas unterhalb der Äquatorebene, während der Vorstrahl, welcher durch die Linie 11 angedeutet ist, im unteren Drehzahl- und Teillastgebiet des Motors derart zerstäubt und aufreißt, daß er-die Brennraumwand 13 gar.nicht mehr erreicht, sondern vorher in Wandnähe abbrennt, im oberen Drehzahl- und Lastbereich jedoch durch die höhere Drehfrequeriss des Luftdralls 16 an die Wand zentrifugiert wird und dort zusanimen mit dem durch die Linie 14 angedeuteten Hauptstrahl etwas unter-The equatorial plane of the combustion chamber 3 is indicated by a dot-dash line 9 and half of the lower part of the combustion chamber 3 by a likewise dash-dotted line 10 * Lines 11 and 14 show the direction of two geometric fuel jets according to the invention at 9 at the point 15 and Axially extended theoretically impinge on the combustion chamber wall at the impact point 12. The impact point 15 is slightly below the equatorial plane, while the Vorstrahl, which is indicated by the line 11, atomized and ruptures in the lower speed and partial load of the engine so that he-the combustion chamber wall 13 gar.nicht not reached, but before close to the wall burns in the upper speed and load range, however, is centrifuged by the higher Drehfrequeriss the air swirl 16 to the wall and there zusanimen with the indicated by the line 14 main beam slightly lower
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halb des AuftreffPunktes 15 einen Kraftstoffilm bildet.half of the impact point 15 forms a fuel film.
In Pig· 4 und 5 ist ein Teil eines Düsenkörpers 17a dargestellt, der eine Bohrung 17b zur Aufnahme einer Düsennadel 18 aufweist« Nach unten hin verengt sich die Bohrung 17b und die so entstehende Schrägfläche bildet den Dichtsitz 19» an den die Düsennadel 18 in Ruhestellung dichtend anliegt.In Pig. 4 and 5, a part of a nozzle body 17a is shown, which has a bore 17b for receiving a nozzle needle 18. Downwardly, the bore 17b narrows and the resulting inclined surface forms the sealing seat 19 to which the nozzle needle 18 is at rest sealingly rests.
•Unterhalb des Dichtsitzes 19 ist ein Ringraum 20 vorgesehen, in den in Fig. 4 ein in einem Winkel zur Düsenlängsachse χ verlaufendes Spritzloch 21 mündet. Schließlich endet die Bohrung 17b in einer Sacklochbohrung 22, die in der gezeigten Ruhestellung von einem eine Verlängerung der·Düsennadel 18 bildenden zylindrischen Zapfen 23 abgeschlossen wird. . Von der Sacklochbchrung 22 aus führt ein weiteres Spritzloch 24 durch den Düsenkörper nach außen und endet im Kegelmantel 25·• Below the sealing seat 19, an annular space 20 is provided, in which in Fig. 4 at an angle to the nozzle longitudinal axis χ extending injection hole 21 opens. Finally, the bore 17b ends in a blind bore 22, which is closed in the rest position shown by a cylindrical pin 23 forming an extension of the nozzle needle 18. , From the Sacklochbchrung 22 from another injection hole 24 leads through the nozzle body to the outside and ends in the conical surface 25 ·
Gemäß Pig. 5 ist der obere Teil der Düsennadel 18 im Düsenkörper 17a axial verschiebbar gelagert. Auf der Düsennadel 18 befindet sich ein Pilzstück 26, auf den eine sich ändernd ens an einem nicht dargestellten Halter abstützende Feder 27 drückt. Eine im Durchmesser größere Haltefeder 28 wirkt auf einen Pederteller 29, der über einen Bund 26a des Pilzstückes 26 reicht und in Richtung der Düsenlängsachse χ ein Spiel 30 zum Bund 26a aufweist·According to Pig. 5, the upper part of the nozzle needle 18 is mounted axially displaceably in the nozzle body 17a. On the nozzle needle 18 is a mushroom piece 26, on which a changing ens to a holder, not shown, supporting spring 27 presses. A larger diameter retaining spring 28 acts on a Pederteller 29, which extends over a collar 26a of the mushroom piece 26 and in the direction of the nozzle longitudinal axis χ a game 30 to the collar 26 a ·
Wird der Einspritzdüse Kraftstoff zugeführt, so verschiebt si.ch zunächst die Düsennadel 18 entgegen der Kraft der Peder 27, bis das Spiel 30 Null ist. Damit tritt das Spritzloch 21 (Pig* 4) in Tätigkeit. Im oberen La3tbereich bzw··· bei Vollast des Motors steigt der Druck im Ringraum 20 an,If fuel is supplied to the injection nozzle, si.ch first shifts the nozzle needle 18 counter to the force of the peder 27 until the clearance 30 is zero. Thus, the injection hole 21 (Pig * 4) comes into action. In the upper La3tbereich or ··· at full load of the engine, the pressure in the annulus 20 increases,
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bis er auch die Kraft der zweiten Feder 28 überwindet und die Düsennadel 18 bis zu ihrem maximalen Hub öffnet, wo der Zapfen 23 die Sackiochbohrung 22 und damit das Spritzloch 24 freigibt«until it overcomes also the force of the second spring 28 and opens the nozzle needle 18 up to its maximum stroke, where the pin 23 releases the blind bore 22 and thus the injection hole 24 «
In Fig#_6 sind ebenfalls ein Düsenkörper 17a, eine Düsennadel 18, ein Dichtsitz 19, eine Sacklochbohrung 22 und Spritzlöcher 21, 24 dargestellt. Noch innerhalb der Nadelführung jji1 weist die Düsennadel 18 einen als Steuerkante dienenden Absatz 32 auf, der bei voll geöffneter Düsennadel 18 eine Ausnehmung 33 im Düsenkörper 17a freigibt, in die das Spritzloch 24, welches als Hauptspritsloch anzusehen ist, einmündet. Die Ausführung unterscheidet sich gegenüber der nach Fig. 4 hauptsächlich dadurch, daß das sog. Hauptspritzloch 24 weiter von der Düsenspitze entfernt liegt, als das zuerst freigegebene Spritzloch 21.FIG. 6 also shows a nozzle body 17a, a nozzle needle 18, a sealing seat 19, a blind bore 22 and injection holes 21, 24. Even within the needle guide jji1, the nozzle needle 18 has a paragraph 32 serving as a control edge, which opens a recess 33 in the nozzle body 17a when the nozzle needle 18 is fully open, into which the injection hole 24, which is to be regarded as the main injection hole, opens. The embodiment differs from that of FIG. 4 mainly in that the so-called. Hauptpritzloch 24 is further away from the nozzle tip, as the first released spray hole 21st
In Fig. 7 schließlich wird die Steuerfunktion durch zwei voneinander unabhängige, im Düsenkörper 17a parallel angeordnete Düsennadeln 18a und 18b übernommen, die die beiden Spritzlöcher 21 und 24 bedienen. Das Prinzip Teillasteinspritzung bei niederen Drehzahlen und Vollasteinspritzung bei den höheren Drehzahlen ist gleich«Finally, in FIG. 7, the control function is taken over by two independent nozzle needles 18a and 18b arranged in parallel in the nozzle body 17a and serving the two injection holes 21 and 24. The principle of partial-load injection at low speeds and full-load injection at higher speeds is the same «
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