DE102004037343B4

DE102004037343B4 - Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE102004037343B4
Application number: DE102004037343A
Authority: DE
Inventors: Sang Sin Kwak
Original assignee: Kwak Sang Sin Anseong
Current assignee: Kwak Sang Sin Anseong
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: US20050035223A1; JP2008025589A; KR100468207B1; US7077341B2; JP4177880B2; JP2005061410A; CN1590754A; DE102004037343A1

Abstract

Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, umfassend:
– einen Düsenkörper (11) mit einer in der Mitte eines stromaufwärtigen Endes desselben ausgebildeten Kraftstoffzufuhröffnung (14), durch die der von einer Einspritzöffnung (21) eines Injektors (20) eingespritzte Kraftstoff einer Verbrennungskammer zugeführt wird, einer Vielzahl von Gruppen von Spiralnuten (12), einer Vielzahl von Grenznuten (13), und einer Verbindungsleitung (15), welche die Kraftstoffzufuhröffnung (14) mit einer Vielzahl von Spiralnuten (12) verbindet, wobei die Gruppen von Spiralnuten (12) und die Grenznuten (13) abwechselnd an einer Außenumfangsfläche eines stromabwärtigen Abschnitts des Düsenkörpers (11) derart angeordnet sind, dass jede der Grenznuten (13) zwischen zwei benachbarten Gruppen von Spiralnuten (12) angeordnet ist und die Gruppen axial trennt, so daß der über die Verbindungsleistung (15) zugeführte kraftstoff durch die Spiralnuten (12) und die Grenznuten (13) strömt. wobei jede der Spiralnuten (12) und der Grenznuten (13) derart ausgebildet ist, dass der Strömungsquerschnitt allmählich vom jeweiligen Einlass zum jeweiligen Auslass abnimmt; und
– ein zylindrisch...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, und insbesondere auf eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die feine Kraftstoffpartikel erzeugt, um diese feinen Kraftstoffpartikel in eine Verbrennungskammer einzuspritzen, so dass der Wirkungsgrad der Verbrennung je Volumeneinheit von Kraftstoff verbessert wird, die Leistung erhöht und der Kraftstoffverbrauch verringert wird, und weiterhin die Erzeugung von unverbrannten Gasen unterdrückt wird, um die Erzeugung von Schadstoffen zu verringern.
In einer Verbrennungskraftmaschine werden üblicherweise Luft und Kraftstoff unter Verwendung einer Einspritzvorrichtung in einem geeigneten Verhältnis gemischt und anschließend in eine Verbrennungskammer eingespritzt, wo der Kraftstoff zwecks Leistungserzeugung unter Druckausübung auf einen Kolben verbrennt.
Wird der Kraftstoff während des Einspritzvorgangs nicht gleichmäßig in die Verbrennungskammer eingespritzt, so wird dieser nicht vollständig verbrannt, was zu einem schlechten Wirkungsgrad der Verbrennung führt. Zudem werden hierbei Schadstoffe erzeugt, welche die Luft verschmutzen. Um diese Probleme zu beseitigen, wurden bereits Kraftstoff Einspritzvorrichtungen vorgeschlagen, die eine Vielzahl von Einspritzdüsen aufweisen, welche ihrerseits dazu dienen, den Kraftstoff bei einem hohen Druck einzuspritzen, so dass dieser breit verteilt wird.
Nahezu alle herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen werden daraufhin ausgelegt, Kraftstoff bei einem hohen Druck einzuspritzen. Jedoch bestehen bei der Verfeinerung von Kraftstoffpartikeln Grenzen, die es erschweren, den Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbessern.

Aus der US 1 876 980 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bekannt, die einen sich konisch verjüngenden Düsenkörper aufweist. Dieser Düsenkörper ist an seinem Außenumfang mit einer Gruppe von Spiralnuten versehen. Die Spiralnuten verlaufen dabei jeweils durchgehend von einer Kraftstoffzufuhröffnung bis zur eigentlichen Düsenöffnung. Der Düsenkörper sitzt in einem Halter, der stirnseitig in einen Injektor eingeschraubt ist.

Eine weitere Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Düsenkörper, der mit einer Gruppe von Spriralnuten versehen ist, ist aus der DE 82 01 850 U1 bekannt.

Es ist Zielsetzung der Erfindung, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, durch einen Injektor eingespritzten Kraftstoff durch eine Vielzahl von Spiralnuten und eine Vielzahl von Grenznuten, die vertikal abwechselnd an einer Außenumfangsfläche eines Drüsenkörpers ausgebildet sind, vorbeizuführen, um ein Kollidieren der Kraftstoffpartikel miteinander zu verursachen mit dem Ergebnis der Erzeugung feiner Kraftstoffpartikel, und die es ermöglicht, den Durchströmraum, durch den der Kraftstoff strömen muss, allmählich zu verringern, um hierdurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs zu erhöhen und ein gleichmäßiges Einspritzen des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer zu bewirken durch Erzeugung eines Wirbels in dem strömenden Kraftstoff, und hierdurch den Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbessern und die Erzeugung von unverbrannten Abgasen zu verringern.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzen von Kraftstoff in Form von besonders feinen Kraftstoffpartikeln zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.

Die oben erläuterten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Düsenkörpers einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
2 eine perspektivische Ansicht in einem Zustand, in dem der Düsenkörper in ein Düsengehäuse eingesetzt und ein Injektor mit dem Düsengehäuse zusammengebaut wird,
3 eine Teilschnittansicht, in der der Düsenkörper in das Düsengehäuse eingesetzt ist,
4 eine Ansicht von unten auf den Düsenkörper und das Düsengehäuse, und in
5 eine Teilschnittansicht der Düsenkörper und des Düsengehäuses.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung im Detail erläutert.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Düsenkörpers einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Fall zeigt, in dem der Düsenkörper in ein Düsengehäuse eingesetzt und eine Einspritzvorrichtung mit dem Düsengehäuse zusammengebaut wird. 3 ist eine Schnittansicht, die den Fall zeigt, in dem der Düsenkörper in das Düsengehäuse eingesetzt ist. 4 ist eine Ansicht von unten der 3.
Wie in den 1 bis 4 gezeigt, umfasst eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung einen Düsenkörper 11, an dessen oberem bzw. stromaufwärtigem Ende in der Mitte eine Kraftstoffzufuhröffnung 14 ausgebildet ist, durch welche der aus einer Einspritzöffnung 21 eines Injektors 20 eingespritzte Kraftstoff in eine Verbrennungskammer eingebracht wird. Die Kraftstoffzufuhröffnung 14 ist mit einer Verbindungsleitung 15 verbunden, welche die Kraftstoffzufuhröffnung 14 mit einer Vielzahl von Spiralnuten 12 derart verbindet, dass der der Kraftstoffzufuhröffnung 14 zugeführte Kraftstoff zu der Vielzahl von Spiralnuten 12 fließt.
Der Düsenkörper 11 ist mit einer Vielzahl von Gruppen von Spiralnuten 12 versehen, die radial an der Außenumfangsfläche des unteren bzw. stromabwärtigen Abschnitts desselben ausgebildet sind, wobei eine Vielzahl von Grenznuten 13 zwischen jeweils zwei benachbarten Gruppen von Spiralnuten angeordnet sind, welche wie in 1 gezeigt, die Gruppen axial trennen.
Der über die Verbindungsleitung 15 zugeführte Kraftstoff strömt durch die Spiralnuten 12 und die Grenznuten 13. Hierbei ist jede der Spiralnuten 12 und der Grenznuten 13 derart ausgebildet, dass sich deren Durchströmquerschnitt vom Einlass zum Auslass desselben allmählich verringert. Zudem sind die Spiralnuten 12 und die Grenznuten 13 so angeordnet, dass der Kraftstoff diese in einem Zickzackmuster passiert. Der Kraftstoff wird schließlich durch eine Vielzahl von Spiralnuten 16, die sich an dem untersten Abschnitt des Düsenkörpers 11 befinden, in die Verbrennungskammer (in der Zeichnung nicht dargestellt) eingespritzt.
Weiterhin umfasst die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ein zylindrisches Düsengehäuse 10, das nach oben und unten, d. h. stromaufwärtig und stromabwärtig offen ist und den Düsenkörper 11 in seinem unteren Abschnitt aufnimmt, wohingegen sich der Injektor 20 in einem oberen Abschnitt befindet, so dass der Injektor 20 auf dem Düsenkörper 11 positioniert ist und die Einspritzöffnung 21 des Injektors 20 eng auf der Kraftstoffzufuhröffnung 14 des Düsenkörpers 11 gesichert ist. Das heißt, die Innenumfangsfläche des Düsengehäuses 10 ist mit den Außenumfangsflächen des Düsenkörpers 11 und des Injektors 20 verbunden.
Nachfolgend wird nun die Art und Weise der Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung erläutert.
5 ist eine Teilschnittansicht, die den Fall zeigt, in dem der Düsenkörper 11 in das Düsengehäuse 10 eingesetzt und der Injektor 20 mit dem Düsengehäuse 10 zusammengebaut ist.
Wie gezeigt, ist der Düsenkörper 11 in das Düsengehäuse 10 eingesetzt, wobei die Einspritzöffnung 21 des Injektors 20 fest mit der Kraftstoffzufuhröffnung 14 des Düsenkörpers 11 zusammengefügt ist, um mit der Kraftstoffzufuhröffnung 14 zu kommunizieren.
Folglich wird der Kraftstoff der Kraftstoffzufuhröffnung 14 des Düsenkörpers 11 durch die Einspritzöffnung 21 des Injektors 20 zugeführt. Der zugeführte Kraftstoff wird über die Verbindungsleitung 15 an die Vielzahl von Spiralnuten 12 verteilt, und nachdem der Kraftstoff der Vielzahl von Spiralnuten 12 zugeführt worden ist, die jeweils einen sich in Auslassrichtung allmählich verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweisen, die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs erhöht. Zusätzlich strömt der Kraftstoff aufgrund der Formgebung der Spiralnuten 12 spiralförmig, so dass bei der Durchströmung ein Wirbel erzeugt wird. Weiterhin stoßen beim Zickzackverlauf des Kraftstoffs durch die Spiralnuten 12 und Grenznuten 13 die Kraftstoffpartikel gegeneinander, so dass diese feiner werden
Infolgedessen wird der Kraftstoff gleichmäßig in die Verbrennungskammer eingespritzt, wodurch ein hoher Verbrennungswirkungsgrad und eine vollständige Verbrennung erhalten werden und gleichzeitig die Erzeugung unverbrannter Abgase verringert wird.
Wie vorstehend erläutert, bewirkt eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, dass der Kraftstoff, der durch einen Injektor eingespritzt wird, durch eine Vielzahl von Spiralnuten und eine Vielzahl von Grenznuten hindurchtritt, deren Strömungsquerschnitt jeweils allmählich in Richtung des Auslasses derselben verringert ist, derart, das der Kraftstoff durch die allmählich verringerten Querschnitte der Nuten hindurchtritt, mit einer im wesentlichen größeren Geschwindigkeit strömen kann und ein Wirbel in der Strömung ausgebildet wird, und die Ausbildung der Vielzahl von Spiralnuten und der Vielzahl von Grenznuten bewirkt, dass die Kraftstoffpartikel fein werden. Daher kann, wenn der Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, dieser vollständig verbrannt werden, wobei die Erzeugung unverbrannter Abgase unterdrückt wird. Dies gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad der Verbrennung.
Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine, lässt sich jedoch für Verbrennungseinrichtungen auf allen industriellen Gebieten und insbesondere für Heizgeräte einsetzen.

Claims

Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, umfassend: – einen Düsenkörper (11) mit einer in der Mitte eines stromaufwärtigen Endes desselben ausgebildeten Kraftstoffzufuhröffnung (14), durch die der von einer Einspritzöffnung (21) eines Injektors (20) eingespritzte Kraftstoff einer Verbrennungskammer zugeführt wird, einer Vielzahl von Gruppen von Spiralnuten (12), einer Vielzahl von Grenznuten (13), und einer Verbindungsleitung (15), welche die Kraftstoffzufuhröffnung (14) mit einer Vielzahl von Spiralnuten (12) verbindet, wobei die Gruppen von Spiralnuten (12) und die Grenznuten (13) abwechselnd an einer Außenumfangsfläche eines stromabwärtigen Abschnitts des Düsenkörpers (11) derart angeordnet sind, dass jede der Grenznuten (13) zwischen zwei benachbarten Gruppen von Spiralnuten (12) angeordnet ist und die Gruppen axial trennt, so daß der über die Verbindungsleistung (15) zugeführte kraftstoff durch die Spiralnuten (12) und die Grenznuten (13) strömt. wobei jede der Spiralnuten (12) und der Grenznuten (13) derart ausgebildet ist, dass der Strömungsquerschnitt allmählich vom jeweiligen Einlass zum jeweiligen Auslass abnimmt; und – ein zylindrisch geformtes Düsengehäuse (10), das stromaufwärtig und stromabwärtig offen ist und den Düsenkörper (11) in einem stromabwärtigen Abschnitt und den Injektor (20) in einem stromaufwärtigen Abschnitt derart aufnimmt, dass der Injektor (20) auf dem Düsenkörper (11) positioniert ist und die Einspritzöffnung (21) des Injektors (20) dicht auf der Kraftstoffzufuhröffnung (14) des Düsenkörpers (11) gesichert ist.