DD223496A1

DD223496A1 - MEHRLOCHEINSPRITZDUESE

Info

Publication number: DD223496A1
Application number: DD25587683A
Authority: DD
Inventors: Norbert Worch
Original assignee: Feingeraetebau Kelbra Veb
Priority date: 1983-10-24
Filing date: 1983-10-24
Publication date: 1985-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gesteuerte Mehrlocheinspritzduese. Sie bezieht sich auf die Einspritzung fluessiger Brennstoffe und deren Zerstaeubung in Verbrennungsmotoren. Ziel der Erfindung ist die Beseitigung von Nachteilen bekannter Loesungen, um mit einem Minimum technologischen Aufwandes die Brennstoff-Luft-Mischung in Brennraeumen auch bei erheblich unterschiedlich grossen Brennstoffmengen guenstig zu gestalten. Durch die hohlgebohrte Duesennadel sowie die konstruktive Gestaltung im Spritzlochbereich erfolgt eine Steuerung des Druckes vor dem Austrittsquerschnitt, abhaengig von der Motorbelastung durch eine Steuerkante an der Duesennadel, die gleichzeitig auch die Steuerung des Austrittsquerschnittes selbst uebernimmt. Aufgrund des Wirkprinzipes lassen sich weiterhin grosse Schliesskraefte verwirklichen, wodurch eine feine Zerstaeubung des Brennstoffes ermoeglicht wird. Anwendungsgebiete sind Einspritzeinrichtungen fuer fluessige Brennstoffe, jedoch auch alle aehnlich gelagerten anderen Zerstaeubungseinrichtungen, vorzugsweise Einspritzeinrichtungen fuer Verbrennungsmotoren. Fig. 2The invention relates to a controlled Mehrlocheinspritzduese. It refers to the injection of liquid fuels and their Zerstaeubung in internal combustion engines. The aim of the invention is the elimination of disadvantages of known solutions to make the fuel-air mixture in combustion chambers with a minimum of technological effort even with significantly different amounts of fuel cheap. Due to the hollow-bored nozzle needle as well as the structural design in the spray hole area, the pressure is controlled in front of the outlet cross section, depending on the engine load by a control edge on the nozzle needle, which at the same time takes over the control of the outlet cross section itself. Due to the principle of action can continue to realize large closing forces, whereby a fine atomization of the fuel is made possible. Fields of application are injectors for liquid fuels, but also all similar stored other Zerstaeubungseinrichtungen, preferably injectors for internal combustion engines. Fig. 2

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Mehrlocheinspritzdüse zum Einbringen flüssiger Brennstoffe in Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen.The invention relates to a multi-hole injection nozzle for introducing liquid fuels into combustion chambers of internal combustion engines.

Characteristic of the known technical solutions

Einspritzdüsen haben die Aufgabe, den durch eine Einrichtung auf ein bestimmtes Druckniveau verdichteten und dosierten Brennstoff in einen Brennraum zu entlassen und dabei den Brennstoff so zu zerstäuben, daß eine den technischen, ökonomischen und umweltfreundlichen Bedingungen entsprechende optimierte Verbrennung stattfinden kann^ Die Herstellung einer Zerstäubung in gewünschter Qualität ist neben dem Druckniveau des Brennstoffes vor der Einspritzdüse noch abhängig vom Druck vor den Spritzbohrungen und von dem Querschnitt der Spritzbohrungen selbst.Injectors have the task of discharging the compressed and metered by a device to a certain pressure level of fuel in a combustion chamber and thereby to atomize the fuel so that the technical, economic and environmentally friendly conditions corresponding optimized combustion can take place ^ The production of atomization in desired quality is in addition to the pressure level of the fuel before the injector still dependent on the pressure in front of the spray holes and the cross section of the spray holes themselves.

Die Herstellung des Druckniveaus vor der Einspritzdüse und Dosierung der benötigten Brennstoffmenge erfolgen in der Einspritzeinrichtung vor der Einspritzdüse.The production of the pressure level upstream of the injection nozzle and metering of the required amount of fuel take place in the injection device in front of the injection nozzle.

In bekannten Einspritzeinrichtungen wird keine Steuerung des Druckes vor dem Spritzlochquerschnitt bzw. auch keine Veränderung des Spritzlochquerschnittes an der Einspritzdüse in Abhängigkeit von der einzuspritzenden Brennstoffmenge während des Betriebes vorgenommen. Dieses hat zur Folge, daß die Einspritzdüse die unterschiedlichen Brennstoffmengen nur auf einem relativ schmalen Bereich optimal zerstäuben kann.In known injection devices, no control of the pressure upstream of the injection hole cross section or even no change in the injection hole cross section at the injection nozzle in dependence on the amount of fuel to be injected during operation is made. This has the consequence that the injector can optimally atomize the different amounts of fuel only on a relatively narrow range.

In den Bereichen, wo die Spritzlochquerschnitte nicht der optimalen Größe entsprechen, findet somit eine für die Verbrennung nicht angepaßte Zerstäubung statt, wodurch sich die Parameter des Motors verschlechtern.In the areas where the injection hole cross-sections do not correspond to the optimum size, thus takes place for a non-matching for the combustion atomization, whereby the parameters of the engine deteriorate.

In Kenntnis dieses grundlegenden Mangels der dieselmotorischen Verbrennung wurden, insbesondere nach leistungssteigernden Maßnahmen des Dieselmotors, wodurch die Brennstoffmengen vom Leerlauf und Überlast dieser Motoren erhebliche Mengenunterschiede aufweisen, verschiedene Vorschläge zur Minderung und Beseitigung der unerwünschten Erscheinung gemacht. In dem DD-WP 140802 wird im Teillastbereich über ein Dichtelement durch die hohlgebohrte Nadel Brennstoff zu kleiner ausgelegten Spritzlöchern zugeführt. Im Vollastbereich öffnet die Nadel, so daß zusätzliche Spritzlöcher freigegeben werden.In view of this fundamental lack of diesel engine combustion, various proposals have been made for reducing and eliminating the undesirable phenomenon, in particular according to performance-enhancing measures of the diesel engine, whereby the amounts of fuel from idling and overload of these engines have significant differences in quantity. In the DD-WP 140802, fuel is supplied to smaller designed spray holes in the partial load range via a sealing element through the hollow-drilled needle. In full load range opens the needle, so that additional spray holes are released.

Diese Einspritzdüse mit gesteuertem Austrittsquerschnitt wurde gebaut. Sie hat sich jedoch nicht bewährt, da das Dichtelement relativ träge reagiert, wodurch keine feine Zerstäubung erreicht wurde.This injection nozzle with controlled outlet cross section was built. However, it has not proven itself, since the sealing element reacts relatively slowly, whereby no fine atomization was achieved.

In der DE-OS 2640908 sind in einem Düsenkörper zwei Nadeln mit unterschiedlichen Druckstufendurchmessern und Austrittsquerschnitten eingeläppt. Beide Nadeln werden über eine Wippe mittels einer Zentralfeder auf den Dichtsitz gedrückt.In DE-OS 2640908 two needles are lapped with different pressure stage diameters and outlet cross sections in a nozzle body. Both needles are pressed via a rocker by means of a central spring on the sealing seat.

Durch die unterschiedlichen Druckstufendurchmesser wird erreicht, daß die kleinere Nadel im Teillastgebiet arbeitet. Bei Vollast wird über beide Nadeln eine entsprechende Kraftstoffmenge eingespritzt.Due to the different compression stage diameter is achieved that the smaller needle operates in the partial load area. At full load, a corresponding amount of fuel is injected over both needles.

Neben dem großen Aufwand zur Fertigung von zwei Düsennadeln in einem Düsenkörper ergibt sich ein großer Wartungsaufwand sowie eine höhere Störanfälligkeit gegenüber einem Düsenkörper mit einer Nadel.In addition to the great effort for the production of two nozzle needles in a nozzle body results in a large maintenance and a higher susceptibility to failure of a nozzle body with a needle.

In dem DD-WP 134129 wird ein Doppelnadelsystem vorgeschlagen. Bei dieser Einspritzdüse ist ein sehr hoher Fertigungsaufwand notwendig. Weiterhin läßt sich diese Düse bei kleineren Baugrößen nicht verwirklichen.DD-WP 134129 proposes a double-needle system. In this injector a very high production cost is necessary. Furthermore, this nozzle can not be realized in smaller sizes.

In der DE-OS 2301628 wird eine gesteuerte Einspritzdüse als Einlochdüse beschrieben. ,In DE-OS 2301628 a controlled injection nozzle is described as Einlochdüse. .

Die Steuerung des Austrittsquerschnittes erfolgt durch die Nadelspitze, die in das Spritzloch eintaucht. Durch das Eintauchen der Nadelspitze wird die Austrittsfläche durch den Nadelhub gesteuert. Im Leerlauf und Teillastgebiet, wo eine gerjrrgere Brennstoffmenge eingespritzt wird, öffnet die Nadel nicht vollständig. Dadurch wird der AustrittsquerschnittcLufcn die Nadelspitze gegenüber dem Vollastbereich verringert. Es wird damit eine optimalere Zerstäubung in^aJlerrCastbereichen erreicht.The control of the outlet cross section is made by the needle tip, which dips into the injection hole. By dipping the needle tip, the exit surface is controlled by the needle stroke. At idle and part load areas, where a lesser amount of fuel is injected, the needle does not fully open. This reduces the exit cross section of the needle tip from the full load area. This achieves a more optimal atomization in the ashcrust areas.

Literaturquelle: Neitz, A.; Müller, E., „Abgasverbesserung an MAN — Fahrzeugdiesejrriotöfen durch gesteuerte Einspritzung" MTZ 9/82, S. 389.Literature source: Neitz, A .; Müller, E., "Exhaust gas improvement at MAN - Fahrzeugdiesejrriotöfen by controlled injection" MTZ 9/82, p 389.

Neben der Kraftstoffeinsparung wurde eine erhebliche Schadstoffminderung in allen Lastgebieten erreicht. Aufgrund des hohen Fertigungsaufwandes ist die Herstellung solcher gesteuerten Einlochdüsen über das Versuchsstadium noch nicht hinausgekommen. Weiterhin läßt sich diese Steuerung des Austrittsquerschnittes mittels der Nadelspitze bei Mehrlochdüsen nicht anwenden.In addition to the fuel savings, a significant reduction in pollutants was achieved in all load areas. Due to the high production costs, the production of such controlled one-hole nozzles has not yet reached beyond the experimental stage. Furthermore, this control of the outlet cross-section can not be applied by means of the needle tip in multi-hole nozzles.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die vorgenannten Nachteile bei den bekannten Lösungen zu vermeiden sowie an die positiven Erfahrungen der konventionellen Einspritzdüsen anzuknüpfen. Dabei findet ein Minimum an konstruktiven Änderungen, geringem Fertigungsaufwand und der Störanfälligkeit starke Beachtung.It is the object of the invention to avoid the aforementioned disadvantages in the known solutions and to tie in with the positive experiences of the conventional injection nozzles. Here, a minimum of design changes, low production costs and the susceptibility to interference is given strong attention.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Als besonderes Merkmal bei Dieselmotoren mit hoher Leistung ist der erhebliche Brennstoffmengenunterschied zwischenA particular feature of high performance diesel engines is the substantial difference in fuel flow

-3- 255 876 O-3- 255 876 O

Qualität der Zerstäubung. Bei den bekannten Lösungen zur Beseitigung dieses Mangels wird dieses entweder mit sehr hohem Fertigungsaufwand, hoher Genauigkeit in der Herstellung und einer Mehrzahl von Störungsquellen erreicht. In einigen Fällen wird auch die funktionell Zielstellung nicht erreicht, die diese Erfindung beinhaltet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrlocheinspritzdüse zu entwickeln, die konstruktiv so beschaffen ist, daß eine Beeinflussung des Druckes vor dem Austrittsquerschnitt und eine Steuerung des Austrittsquerschnittes selbst möglich ist.Quality of atomization. In the known solutions for the elimination of this defect this is achieved either with very high production costs, high accuracy in the production and a plurality of sources of interference. In some cases, the functional objective that incorporates this invention is not achieved. The invention has for its object to develop a multi-hole injection nozzle, which is designed so that an influence of the pressure upstream of the outlet cross section and a control of the outlet cross-section itself is possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die aus zwei zylindrischen Absätzen mit verschiedenen Durchmessern bestehende Düsennadel mit der Zulaufbohrung, die von dem Kraftstoffsammei raum ausgeht, versehen ist, und daß die Absatzfläche mit der Mantelfläche des zylindrischen Absatzes, der dem Durchmesser der Nadelbohrüng entspricht, eine Steuerkante bildet, die bei aufsitzender Düsennadel unterhalb der mindestens auf einer Ebene befindlichen Spritzloch bohrungen angeordnet ist.According to the invention the object is achieved in that the existing of two cylindrical paragraphs with different diameters nozzle needle with the inlet bore, which emanates from the Kraftstoffsammei space, provided, and that the shoulder surface with the lateral surface of the cylindrical shoulder, which corresponds to the diameter of Nadelbohrüng, forms a control edge, which is arranged at the seated nozzle needle holes located below the at least on one level injection hole.

Hierbei weist der dem Nadelbohrungsende zugekehrte hohlgebohrte zylindrischen Absatz eine kreisringförmige Druckschulter auf, die in eine mit dem Düsennadelsitz korrespondierende Fase übergeht, die zum Düsenvorraum und zum Spritzlochvorrag, der durch die Mantelfläche des dem Nadelbohrungsende zugekehrte zylindrische Absatzes, der Absatzfläche des anderen zylindrischen Absatzes und der Innengeometrie des Düsenkörpers in diesem Bereich gebildet ist, einen Dichtsitz aufweist.Here, the needle bore end facing hollowed cylindrical shoulder on an annular pressure shoulder, which merges into a corresponding with the nozzle needle chamfer, the nozzle leading and the Spritzlochvorrag, by the lateral surface of the Nadelbohrungsende facing cylindrical paragraph, the heel surface of the other cylindrical paragraph and the Internal geometry of the nozzle body is formed in this area, having a sealing seat.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Hierzu zeigen die Fig. 1 die erfindungsgemäße Mehrlocheinspritzdüse im Längsschnitt und die Fig.2 den Bereich der Spritzloch bohrungen.1 shows the multi-hole injection nozzle according to the invention in longitudinal section and the Fig.2 the area of the injection hole.

Die Mehrlocheinspritzdüse besteht aus einem mit Spritzlochbohrungen und einem Kraftstoffsammeiraum versehenen Düsenkörper, der eine zentrale Nadelbohrung aufweist, die eine hohlgebohrte und abgesetzte Düsennadel 2 aufnimmt.The multi-hole injection nozzle consists of a nozzle body provided with spray-hole bores and a fuel-collecting chamber, which has a central needle bore which receives a hollow-bored and offset nozzle needle 2.

Diese Düsennadel 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit zwei zylindrischen Absätzen und mit der Zulaufbohrung 7, die von dem Kraftstoffsammeiraum 9 ausgeht, versehen ist.This nozzle needle 2 is characterized in that it is provided with two cylindrical shoulders and with the inlet bore 7, which emanates from the Kraftstoffsammeiraum 9.

Dabei bildet die eine Absatzfläche mit der Mantelfläche des zylindrischen Absatzes, der dem Durchmesser der Nadelbohrung entspricht, eine Steuerkante 5, die bei aufsitzender Düsennadel 2 unterhalb der mindestens auf einer Ebene befindlichen Spritzlochbohrungen 4 angeordnet ist.In this case, the one shoulder surface forms with the lateral surface of the cylindrical shoulder, which corresponds to the diameter of the needle bore, a control edge 5, which is arranged at seated nozzle needle 2 below the located at least on one level injection holes 4.

Der zweite zylindrische Absatz ist mit einer kreisringförmigen Druckschuler 10 versehen, der in einer mit dem Düsennadelsitz 6 korrespondierenden Fase übergeht und einen Dichtsitz 8 zwischen Düsenvorraum 1 und Spritzlochvorraum 3 aufweist.The second cylindrical shoulder is provided with an annular pressure shoulder 10 which merges into a chamfer corresponding to the nozzle needle seat 6 and has a sealing seat 8 between the nozzle front chamber 1 and the spray hole antechamber 3.

Die von einer nicht dargestellten Einspritzpumpe oder einem sonstigen Brennstoffdrucksystem anlaufende Druckwelle gelangt über den Kraftstoffsammeiraum 9 und der Zulaufbohrung 7 in den Düsenvorraum 1, wodurch in diesem ein entsprechender Druck auf die Druckschulter 10 ausgeübt wird.The starting from an injection pump, not shown, or other fuel pressure system pressure wave passes through the Kraftstoffsammeiraum 9 and the inlet bore 7 into the Düsenvorraum 1, whereby in this a corresponding pressure on the pressure shoulder 10 is applied.

Überschreitet der Druck im Düsenvorraum 1 den für die Einspritzdüse eingestellten Wert, so beginnt sich die Düsennadel 2 in Öffnungsrichtung zu bewegen. Dadurch gelangt der Brennstoff vom Düsenvorraum 1 in den Spritzlochvorraum 3. Je nach Lage der Spritzlochbohrungen 4 baut sich nun im Spritzlochvorraum 3 der Druck vor den Spritzlochbohrungen 4 auf. Bei einer weiteren Bewegung der Düsennadel 2 in Öffnungsrichtung wird über die Steuerkante 5 ein entsprechender Austrittsquerschnitt freigegeben. Der freigegebene Austrittsquerschnitt ist dabei abhängig von der Höhe des Druckes vor den SpritzlochbohrungenIf the pressure in the nozzle front chamber 1 exceeds the value set for the injection nozzle, then the nozzle needle 2 begins to move in the opening direction. Depending on the location of the injection holes 4, the pressure in front of the spray hole bores 4 now builds up in the spray hole antechamber 3. In a further movement of the nozzle needle 2 in the opening direction, a corresponding outlet cross section is released via the control edge 5. The released outlet cross-section is dependent on the height of the pressure before the injection holes

4. Dieser Druck ist wiederum abhängig von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, d.h., im Leerlauf- oder Teillastgebiet ist der Druck vor den Spritzlochbohrungen 4 geringer als im Vollastgebiet, was zu einer geringeren Freigabe des Austrittsquerschnittes führt.4. This pressure in turn depends on the quantity of fuel to be injected, that is, in the idling or part load area, the pressure before the injection wells 4 is less than in the full load area, resulting in a lower release of the outlet area.

Am Ende der Einspritzung bewegt sich die Düsennadel 2 in Richtung des Düsennadelsitzes 6. Dadurch wird mit dem Schließvorgang der Austrittsquerschnitt verkleinert, so daß auch hier noch eine feine Zerstäubung auftritt.At the end of the injection, the nozzle needle 2 moves in the direction of the nozzle needle seat 6. As a result, the outlet cross-section is reduced with the closing operation, so that a fine atomization also occurs here.

Durch die konstruktive Gestaltung der Mehrlocheinspritzdüse wird erreicht, daß der Brennstoff nach dem Öffnen der Düsennadel 2 bei geringerem Druck nicht sofort abfließen kann. Erst bei einem weiteren Anheben der Düsennadel 2 und dem damit verbundenen Druckaufbau gibt eine Steuerkante 5 an der Düsennadel 2 die Spritzlochbohrungen 4 frei.Due to the structural design of the multi-hole injection nozzle is achieved that the fuel after opening the nozzle needle 2 at lower pressure can not drain immediately. Only with a further lifting of the nozzle needle 2 and the associated pressure buildup are a control edge 5 at the nozzle needle 2, the injection holes 4 free.

Mittels dieser Steuerkante 5 wird also gleichzeitig der Austrittsquerschnitt gesteuert, d. h., im Teillastgebiet wird weniger Austrittsfläche freigegeben als im Vollastbereich. Hierdurch wird erreicht, daß zu einem bestimmten Druckniveau nur einBy means of this control edge 5 so the outlet cross section is thus controlled simultaneously, d. h., in the partial load area less exit surface is released than in the full load range. This ensures that at a certain pressure level only one

bestimmter Austrittsquerschnitt freigegeben wird. \certain outlet cross-section is released. \

Bei Anwendung dieser gesteuerten Mehrlocheinspritzdüse können durctrdie Zuführung des Kraftstoffes durch die hohlgebohrte Düsennadel 2 weiterhin viel größere Schließkräfte bei annähernd gleichen Sitzbelastungen, als bei konventionellen Einspritzdüsen verwirklicht werden. Bei konventionellen Einspritzdüsen führt die Erhöhung der Schließkräfte zu einer Verringerung des Druckstufendurchmessers. Bei der erfindungsgemäßen Lösung^greifen die Druckkräfte unter die Druckschulter 10 an. Dadurch führt die Vergrößerung der Durckschulter 10 zu einer Erhöhung der Schließkräfte. Hohe Schließkräfte wirkenBy using this multi-ported controlled nozzle, the delivery of the fuel through the hollowed-jet nozzle needle 2 can continue to realize much greater closing forces at approximately the same seating load as conventional injectors. In conventional injectors, the increase in closing forces leads to a reduction in the compression stage diameter. In the solution according to the invention ^ attack the pressure forces under the pressure shoulder 10 at. As a result, the enlargement of the pressure shoulder 10 leads to an increase in the closing forces. High closing forces act

sich positiv auf den Einspritzvorgang aus. \positively affect the injection process. \

Bei geeigneter Abstimmung des Durchmessers des Dichtsitzes 8, der Lage der Steuerkante 5 zu den Spritzlochbohrungen 4 sowie des Durchmessers der Spritzlochbohrungen 4 wird es möglich, eine Steuerung des Druckes im Spritzlochvorraum 3 und des Austrittsquerschnittes der Spritzlochbohrungen 4 zu erreichen.With a suitable adjustment of the diameter of the sealing seat 8, the position of the control edge 5 to the injection holes 4 and the diameter of the injection holes 4, it is possible to achieve a control of the pressure in the spray hole antechamber 3 and the outlet cross-section of the injection holes 4.

Claims

-2- 255 876 O

Invention claim:

Mehrlocheinspritzdüse characterized in that the nozzle body provided with a spray hole bores (4) and a fuel collecting chamber (9) has a central needle bore and a hollow drilled and stepped nozzle needle (2) receives, with two cylindrical paragraphs of different diameters and with the inlet bore (7) , which is provided by the Kraftstoffsammeiraum (9), is provided, and that the shoulder surface with the lateral surface of the cylindrical shoulder, which corresponds to the diameter of the needle bore, a control edge (5), with the seated nozzle needle (2) below the at least one level arranged injection hole bores (4) is arranged, that the needle bore end facing hollowed cylindrical shoulder has an annular pressure shoulder (10) which merges into a with the nozzle needle seat (6) corresponding chamfer to the nozzle vestibule (1) and the spray orifice (3), through the lateral surface of the needle bore end facing cylindrical shoulder, the shoulder surface of the other cylindrical shoulder and the internal geometry of the nozzle body is formed in this area, a sealing seat (8).

For this 2 pages drawings