DD153167A1 - MULTI-RAY DRAWER FOR DIRECT INJECTION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Mehrstrahl-Zapfenduese mit foerdergeschwindigkeitsabhaengiger Strahlverteilungs-Charakteristik mittels eines zentralen Spritzloches und eines gegen die Spritzrichtung oeffnenden federbelasteten Ventilelementes mit Steuerzapfen, wobei mindestens eine weitere ueber den Durchflussquerschnitt am Sitz des Ventilelementes beaufschlagte seitliche Spritzbohrung vorhanden ist. Erzielt werden soll eine weitgeh.korrekt alternat.Wirksamkeitder in Abhaengigkeit von der Motordrehzahl und Einspritzmenge wirkenden Spritzoeffnungen. Hierzu ist eine geeignete Anordnung von Spritzbohrungen und -oeffnungen geschaffen worden, bei der in an sich bekannter Weise der Steuerzapfen (16) eine das zentrale Spritzloch(15) oberhalb des halben Hubes des Ventilelementes (10) zunehmend absperrende und zusaetzlich bei vollem Hub verschliessende Kontur (d16) aufweist und dass eine an sich bekannte im Sitz (13) muendende Spritzbohrung (14) fuer den oberen Last- und Drehzahlbereich vorhanden ist.The invention relates to a multi-jet dispensing nozzle with delivery-dependent beam distribution characteristic by means of a central spray hole and an opening against the spray direction spring-loaded valve element with control pins, wherein at least one more over the flow cross-section on the seat of the valve element acted on lateral spray hole is present. The aim is to achieve a largely correct alternat.effectiveness of the spray openings, which are dependent on the engine speed and injection quantity. For this purpose, a suitable arrangement of spray holes and -öffnungen has been created in which in a conventional manner, the control pin (16) a central injection hole (15) above the half stroke of the valve element (10) increasingly shut-off and additionally closing at full stroke contour (D16) and that a known per se in the seat (13) mating spray hole (14) for the upper load and speed range is present.
Description
Titel der Erfindung:Title of the invention:
Mehrstrahl-Zapfendüse für Direkteinspritzung bei VerbrennungsmotorenMulti-jet conical nozzle for direct injection in internal combustion engines
Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:
Die Erfindung betrifft eine Mehrstrahl-Zapfendüse für Einspritzung bei Verbrennungsmotoren mit fördergeschwindigkeitsabhängiger Strahlverteilungs-Charakteristikj die ein zentrales Spritzloch und ein gegen die Spritzrichtung öffnendes federbelastetes Ventilelement mit Steuerzapfen aufweist, wobei mindestens eine weitere über den Durchflußquerschnitt am Sitz des Ventilelementes beaufschlagte seitliche Spritzbohrung vorhanden ist· Derartige Zapfendüsen finden vorrangig Anwendung in Dieselverbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung und einer Gemischbildung sowie einem Verbrennungsablauf unter Einwirkung einer rotierenden Luftladung·The invention relates to a multi-jet nozzle nozzle for injection in internal combustion engines with delivery rate-dependent beam distribution characteristicj which has a central injection hole and an opening against the injection direction spring-loaded valve element with control pins, wherein at least one further acted on the flow area at the seat of the valve element lateral spray hole is present Dowel nozzles are primarily used in diesel internal combustion engines with direct injection and a mixture formation and a combustion process under the action of a rotating air charge ·
Charakteristik des bekannten Standes der Technik:Characteristic of the known state of the art:
Vorbekannt ist eine Mehrstrahl-Zapfendüse vorbeschriebener Gattung durch die DE-PS 926 050. Bei dieser Ausführung stellt das zentrale Spritzloch mit dem Steuerzapfen die Haupteinspritzbohrung und die nach dem Sitz des Ventilelementes mündende Spritzbohrung die Hilfseinspritzbohrung dar»Previously known is a multi-jet nozzle nozzle of the above-described type by DE-PS 926 050. In this embodiment, the central injection hole with the control pin, the main injection hole and opening out after the seat of the valve element spray hole is the auxiliary injection hole »
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Bei hoher Fördergeschwindigkeit des Kraftstoffes ist die aus dem zentralen Spritzloch austretende Kraftstoffmenge bei entsprechender Bemessung vieriaal so groß wie die von der weiteren Sprit zboiirung abgegebene Menge* Nachteilig ist bei dieser Ausführung dex» relativ hohe Inteil von Kraftstoff der weiteren Spritzbohrung auch bei hoher Fördergeschwindigkeit und die starke Verkokungsneigung dieser Bohrung«,At high conveying speed of the fuel emerging from the central injection hole amount of fuel with appropriate design four times as large as the output of the other fuel zboiirung amount * Is disadvantageous in this embodiment dex »relatively high share of fuel the further spray bore even at high conveying speed and strong coking tendency of this hole «,
Vorbekannt ist weiterhin eine Zapfendüsenausführung gemäß der FE-PS 977 818, die als Mehrstrahldüse ausführbar ist bzw« unterschiedliche Strahlcharakteristik erzielt» In Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit stellt sich un~ terschiedlicher Düsennadelhub ein, wodurch entweder verschiedene Spritsbohrungen oder z«, Be ein Spritzloch im Steuerzapfen alternativ oder mit Übergängen wirksam wer~ den* Dabei ergibt sich auch eine gegenläufige Mengenverteilung der Einspritzmengen zwischen den Spritzöffnungen. Nachteilig ist, daß die Kraftstoffverteilung über Ringkanäle sowie Längs- und Querbohrungen in der Düsennadel erfolgtj die fertigungstechnisch ungünstig herstellbar sind.»Previously known is also a tapping nozzle embodiment according to the FE-PS 977 818, which is available as Mehrstrahldüse "achieved different beam characteristics" or depending on the conveying speed arises un ~ terschiedlicher nozzle needle stroke a, thereby either different fuel holes or z ', B e, an injection hole in the Actuating pins act alternatively or with transitions * This also results in an opposing quantity distribution of the injection quantities between the injection openings. The disadvantage is that the fuel distribution takes place via annular channels and longitudinal and transverse bores in the nozzle needlej the manufacturing technology are unfavorable to produce.
Auch sind Zapfendüsen durch die DE-PS 846 183 Abb. 3 bekannt, bei denen das zentrale Spritzloch von einem Steuerzapfen durchdrungen wird, welcher bei zunehmendem Düsennadelhub den Spritζquerschnitt verkleinert« Erzielt werden soll bei dieser Lösung ein sauberes Abspritzen während des gesainten Einspritzvorganges·Also pin nozzles are known from DE-PS 846 183 Fig. 3, in which the central injection hole is penetrated by a control pin, which reduces the Spritζquerschnitt with increasing Düsennadelhub «is to be achieved in this solution, a clean spraying during the gesainten injection process ·
Ziel der Erfindung!Aim of the invention!
Bei einer Einspritzdüse der eingangs beschriebenen Gattung sollen die 'Nachteile der vorbekannten Lösung behoben werden, d6 h· es soll eine weitgehend alternative Wirksamkeit der in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und Einspritssmenge spritzenden Spritzöffnungen mit entsprechender Mengonverteilungs-Charakteristik erzielt werden*.In an injection nozzle of the type described above, the 'disadvantages of the previously known solution to be eliminated, d 6 h • it should be achieved a largely alternative effectiveness of spraying depending on the engine speed and Einspritssmenge injection ports with appropriate Mengonverteilungs characteristic *.
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Darlegung zum Wesen der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die in Rede stehende Einspritzdüsenbauart eine geeignete Anordnung von Spritzboarungen und Spritζöffnungen zu finden, die sowohl im Leerlauf und unterem Teillastgebiet als auch bei höherer Last im wesentlichen jeweils nur einen Einspritsstrahl aufweist, was erfordert, daß die zentrale Spritzöffnung des bei niedriger Fördergeschwindigkeit wirksamen Einspritzßtrahls bei hoher Fördergeschwindigkeit nicht mehr wirksam ist* Außerdem soll eine funktionelle Umkehrung von Haupt- und Hilfseinspritzbohrung gegenüber der eingangs beschriebenen Düsengattung erreicht werden. Erfindungsgeraäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der Steuerzapfen an seinem äußeren Ende eine das zentrale Spritzloch oberhalb des halben Hubes des Ventilelementes zunehmend absperrende Kontur und zusätzlich bei vollem Hub verschließende Kontur aufweist und daß eine an sich, bekannte, im Sitz des Ventilelementes mündende seitliche Spritzbohrung für den oberen Last- und Drehzahlbereich vorhanden ist. Vorteilhaft ist deren Durchmesser so bemessen, daß der wirksame Querschnitt bei 40 bis 50 % des Hubes vom Ventile lement etwa dein wirksamen Querschnitt im zentralen Spritzloch entspricht und bei maximalem Hub die Vollastmenge gewährleistet·The invention has for its object to find for the injector in question type a suitable arrangement of Spritzboarungen and Spritζöffnungen, which has substantially only one Einspritsstrahl both at idle and lower part load and at higher load, which requires that the central injection port the effective at low conveying speed Einspritzßtrahls at high conveying speed is no longer effective * In addition, a functional reversal of main and auxiliary injection hole with respect to the nozzle type described above is achieved. Erfindungsgeraäß this object is achieved in that in a conventional manner, the control pin at its outer end a central injection hole above the half stroke of the valve element increasingly shut-off contour and additionally occlusive at full stroke contour and that a per se, known, in the seat the valve element opening lateral spray hole for the upper load and speed range is present. Advantageously, the diameter of which is dimensioned so that the effective cross section at 40 to 50 % of the stroke of the valve ele- ment corresponds approximately to your effective cross section in the central injection hole and at maximum stroke ensures the full load ·
Zweckmäßig weist der wirksame Querschnitt im zentralen Spritzloch 30 bis 50 % des wirksamen Querschnittes der Spritzbohrung auf, wobei der maximale wirksame Querschnitt im zentralen Spritzloch im Bereich von 30 bis 50 % des Hubes des Ventilelementes vorhanden ist.Suitably, the effective cross section in the central injection hole on 30 to 50% of the effective cross section of the spray hole, wherein the maximum effective cross section in the central injection hole in the range of 30 to 50 % of the stroke of the valve element is present.
Weiterhin sollte der Querschnitt im zentralen Spritzloch oberhalb von 70 bis 80 % des Hubes des Ventilele-.mentes annähernd geschlossen sein· Mit dieser Lösung wird gewährleistet, daß bei niedriger Pördergeschwindigkeit und -menge durch den kleinen Spritzquerschnitt des Steuerzapfens eine gute Kraftstoffzer-Furthermore, the cross-section in the central injection hole should be approximately closed above 70 to 80 % of the stroke of the valve segment. This solution ensures that, at a low delivery speed and quantity, the small injection cross-section of the control pin ensures good fuel economy.
-4 - ' -2 2 3'8 6 0-4 - '-2 2 3'8 6 0
stäubung und damit Gemischbildung vorliegt, während bei hoher Fördergeschwindigkeit und -menge das Spritzloch mit dem Steuersapfen nur noch unbedeutend Kraftstoff abgibt und fast die gesamte Kraftstoffmenge über die seitliche Spritzbohrung eingespritzt vclrd·Dusting and thus mixture formation is present, while at high flow speed and quantity, the spray hole with the control pin only insignificant fuel and almost injected the entire amount of fuel through the side spray hole vclrd ·
Somit ist eine gute Anpassung der Einspritzung an die motorischen Erfordernisse von Direkteinspritz~Diese!motoren mit einer Gemischbildung im wandnaJaen Bereich möglich, was einen Betrieb mit niedriger Abgasemission im gesamten Drehzahl« und Lastbereich realisierbar macht« Gleichzeitig ergibt sich für diese Zapfendüsenbauart eine günstige Einbaulage hinsichtlich der Einordnung in den Zylinderkopf von Direkteinspritz-=Diese!motoren, insbesondere mit Drallein™ laßkanälen«,Thus, a good adaptation of the injection to the engine requirements of direct injection engines is possible with a mixture formation in WandnaJaen area, which makes a operation with low exhaust emissions throughout the speed «and load range feasible" At the same time there is a favorable installation position with respect to this Zapfendüsebauart the classification in the cylinder head of direct injection = these engines, in particular with Drallein ™ laßkanälen «,
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Anhand von Zeichnungen und Diagrammen soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend beschrieben werden« Es zeigtsWith reference to drawings and diagrams, an embodiment of the invention will be described below «It shows
Fig« 1 einen Teilschnitt durch den Zylinderkopf eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung, aus dem die Anordnung der Einspritzdüse und die Lage der Einspritz strahlen im Brennraum erkennbar sind,1 is a partial section through the cylinder head of a diesel engine with direct injection, from which the arrangement of the injection nozzle and the position of the injection radiation in the combustion chamber can be seen,
Pige 2 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Einspritzdüse,FIG. 2 shows a partial longitudinal section through an injection nozzle according to the invention, FIG.
Fig« 3 ein Diagramm über die effektiven Düsenöffnungsquerschnitte der Haupt- und Hilfsspritzbohrung sowie des Gesamtquerschnittes in Abhängigkeit vom" Ventilelementhubj3 shows a diagram of the effective nozzle opening cross-sections of the main and auxiliary injection bores and of the overall cross-section as a function of the valve element stroke
Fig« 4a-c schematisehe Diagramme über den Yentilelementverlauf bei verschiedenen Betriebszuständen«4a-c schematisehe diagrams over the Yentilelementverlauf at different operating conditions «
In Figo 1 ist die Anordnung einer erfindungsgemäßen Mehrstrahl-Zapfendüse in einem Dieselmotor mit Direkteinspritsung gezeigte Die Kraftstoff strahlen St14; St15 aus der Spritz-In Figo 1, the arrangement of a multi-jet pin nozzle according to the invention is shown in a direct injection diesel engine The fuel radiate St14; St15 from the spray
- 5 - 2 2 3860- 5 - 2 2 3860
bohrung 14 und dem Spritzloch 15 v/erden in unterschiedlichen Richtungen in den rotationssymmetrischen Brennraum 2 im EoI-. ben 3 des Motors gerichtet. Es ist erkennbar , daß der Strahl St15 des Spritzloches 15 bedeutend stärker zum Zentrum des Brennraumes 2 gerichtet ist, was überwiegend zu luftverteiltem Kraftstoff führt. Hingegen verläuft der Strahl St14 der Spritzbohrung 14 in Wandnähe des Brennraumes 2, wobei er vorzugsweise senkrecht zur Blockdrallstromung 4 oder leicht schräg gegen diese bzw. mit dieser gerichtet ist· Der Kraftstoff wird in der Nähe der Wand aufbereitet und nachfolgend unter Wirkung des Dralles gleichmäßig verbrannt.bore 14 and the injection hole 15 v / earth in different directions in the rotationally symmetrical combustion chamber 2 in EoI-. ben 3 of the engine directed. It can be seen that the jet St15 of the spray hole 15 is directed much more to the center of the combustion chamber 2, which leads predominantly to air-distributed fuel. On the other hand, the jet St14 of the spray hole 14 extends in the vicinity of the wall of the combustion chamber 2, wherein it is preferably directed perpendicular to the Blockdrallstromung 4 or slightly obliquely against this or with this · The fuel is processed in the vicinity of the wall and subsequently uniformly burned under the action of the swirl ,
In Pig· 2 ist der wesentliche Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Mehrstrahl-Zapfendüse sichtbar. Im Düsenkörper 12 ist ein:* übliches Ventilelement 10 geführt gelagert. Dieses Ventilelement 10 weist eine Sitzfläche 11 auf, dem ein Sitz 13 im.Düsenkörper 12 zugeordnet ist. Eine große Spritzbohrung 14, die den Hauptstrahl bei normalen Betriebsbedingungen erbringt, mündet im Sitz 13 im Düsenkörper 12 und wird bei der tiefsten Stellung des Ventilelementes 10 von der Sitzfläche 11 abgedeckt.In Pig * 2 the essential section of a multi-jet pin nozzle according to the invention is visible. In the nozzle body 12 is a: * usual valve element 10 is guided guided. This valve element 10 has a seat surface 11 to which a seat 13 in the nozzle body 12 is assigned. A large injection bore 14, which provides the main jet under normal operating conditions, opens in the seat 13 in the nozzle body 12 and is covered at the lowest position of the valve element 10 of the seat 11.
Der Düsenkörper -12 weist ein zentrales Spritzloch 15 auf, durch welches sich in bekannter Weise ein Steuerzapfen 16 des Ventilelementes 10 erstreckt. Der Steuerzapfen 16 ragt, wenn das Ventilelement 10 auf dem Sitz 13 im Düsenkörper 12 ruht, aus diesem'heraus. Das Ende des Steuerzapfens 16 weist eine Kontur d16auf, die bei größerem Hub des Ventilelementes 10 teilweise und bei maximalem Hub vollkommen im Spritzloch 15 eintaucht und damit dessen Querschnitt zunehmend und später vollkommen absperrt; siehe Pig. 3 Kurve /tfg^. ^· Die Bemessung der Spritzbohrung 14 in ihrem Durchmesser . d14 erfolgt so^ daß der wirksame Querschnitt bei 40 bis 50 % des Hubes vom Ventilelement etwa dem v/irksamen Querschnitt im Spritzloch entspricht und bei maximalem Hub. die Vollastmenge gewährleistet; siehe Pig. 3 Kurveyuf^ ^. Die Bemessung des freien Querschnittes des Spritzloches 15 kann einerseits optimal für den Leerlauf und die untersteThe nozzle body -12 has a central injection hole 15 through which a control pin 16 of the valve element 10 extends in a known manner. The control pin 16 protrudes when the valve member 10 rests on the seat 13 in the nozzle body 12, from this'heraus. The end of the control pin 16 has a contour d16, which dives with a larger stroke of the valve element 10 partially and at maximum stroke completely in the spray hole 15 and thus increasingly and later completely shuts off its cross-section; see Pig. 3 curve / tf g ^. ^ · The design of the spray hole 14 in its diameter. d14 is done so ^ that the effective cross section at 40 to 50% of the stroke of the valve element corresponds approximately to the v / effective cross section in the injection hole and at maximum stroke. ensures the full load; see Pig. 3 cure ^ ^. The design of the free cross-section of the spray hole 15 on the one hand optimally for idling and the lowest
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Arbeitsdrehzahl des Motors vorgenommen werden, während der Durchmesser d14 der Bohrung 14 andererseits wieder optimal für den Hauptarbeitsbereich einschl. Vollast des Motors ohne Rücksichtnahme auf die untersten Drehzahlen angepaßt werden kann«On the other hand, the diameter d14 of the bore 14 can be adjusted optimally for the main working range including the full load of the engine without consideration of the lowest speeds.
In der Darstellung der Fig. '4 ist der Yentilelementhub bei verschiedenen Betriebszuständen gezeigt. Es bedeutet:In the illustration of Fig. '4 the Yentilelementhub is shown at different operating conditions. It means:
~ maXe wirksamer Hub für Spritzloch 15 h. = erreichter Hub 0^ 1D14 = Einspritzdauer des Kraftstoffaustrittes aus~ maXe effective stroke for spray hole 15 h. = reached stroke 0 ^ 1D14 = injection duration of the fuel outlet off
Spritzbohrung 14 ^-EDI5 - Einspritκdauer des Kraftstoffaustrittes ausSpray hole 14 ^ -EDI5 - Einspritκdauer the fuel outlet from
Spritzloch. 15Injection port. 15
Das Diagramm 4a zeigt die Verhältnisse bei Leerlauf« Es wird lediglich ein geringer Ventilelementhub erreicht, so daß das Spritzloch 15 voll wirksam ist und die Spritzbohrung 14 nur unbedeutend beaufschlagt wird» Vergleiche hierzu Fig* 3s Ventilelementhub im Bereich von 10 bis 30 %»The diagram 4a shows the conditions at idle "It is only a small Ventilelementhub achieved so that the spray hole 15 is fully effective and the fuel z bore 14 is applied only insignificantly» See Fig * 3s Ventilelementhub in the range of 10 to 30% »
IPigc 4b stellt die Verhältnisse bei niedriger Drehzahl und geringen Einspritz mengen dar* Der Ventilelementhub erreicht nicht das Maximums die Spritζbohrung 14 ist mit wirksam und das Spritzloch 15 wird von der Kontur d16 des Steuerzapfens 16 über einen Teil des Bereiches annähernd geschlossen. Verglo Fig· 3,Ventilelementhub etwa 70 ... 80 %„ Die Einspritzmengen sind annähernd gleich* Bei hoher Last und Drehzahl stellen sich Verhältnisse nach Fig» 4c ein« Der Ventilelementhub erreicht über einen großen Winkelbereich das Maximum - 100 %? womit fast ausschließlich die Spritsbohrung 14 wirksam iste Auch ist es erkennbar, daß bei Erhöhung von Last und Drehzahl die Bereiche mit VentileIementhub-Veränderungen ^jjjyic ^m zeitlichen Anteil abnehmen υ,ηδ. ζ* B& in Fige 4c über einen hohen Zeitanteil öCjvj-^ der volle Ventileleraenthub vorliegt„ Dies bedeutet eine fast ausschließliche Wirksamkeit der Spritzbohrung 14 für die Kraftstoffeinspritzung«.IPigc 4b represents the conditions at low speed and small injection quantities * The valve element stroke does not reach the maximum s the Spritζbohrung 14 is effective and the injection hole 15 is approximately closed by the contour d16 of the control pin 16 over part of the range. Verglo Fig. 3, Valve element stroke approx. 70 ... 80% "The injection quantities are approximately the same * At high load and speed, the conditions of Fig. 4c are met" The valve element stroke reaches the maximum over a large angular range - 100% ? thus almost exclusively the fuel bore 14 is effective e Also, it is seen that with increase of the load and speed ranges with the VentileIementhub changes jjjyic ^ ^ m υ time percentage decrease ηδ. volle * B & in Fig e 4c over a high period of time öCjvj- ^ the full Ventileleraenthub present "This means an almost exclusive effectiveness of the spray hole 14 for the fuel injection".
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- 1981-09-11 FR FR8117207A patent/FR2490278A1/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3510075A1 (en) * | 1985-03-20 | 1986-09-25 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | FUEL INJECTION VALVE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2490278A1 (en) | 1982-03-19 |
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| DE3133388A1 (en) | 1982-09-23 |
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| CS239325B1 (en) | 1986-01-16 |
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| FR2490278B1 (en) | 1983-10-28 |
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