DE102018207828A1 - Auto-ignition internal combustion engine - Google Patents
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- F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
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Abstract
Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung mittels eines Injektors direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, wobei der Brennraum durch einen Zylinderkopf, einen in einem Zylinder schiebebeweglich angeordneten Kolben mit einer Kolbenmulde und dem Zylinder gebildet ist, wobei der Injektor mehrere über einen Umfang einer Injektorspitze verteilte Einspritzlöcher verfügt, wobei jedes zweite Einspritzloch einen, zu jedem ersten Einspritzloch abweichenden Einspritzwinkel bezüglich einer Injektorachse aufweist, wobei die Einspritzlöcher in eine, von einer einzigen Düsennadel verschließbare Sacklochbohrung münden.Durch die Erfindung wird die selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem deutlich vereinfachten Injektor ausgestattet mit ausgezeichneter Gemischaufbereitung.An autoignition internal combustion engine with a fuel injection by means of an injector directly into a combustion chamber of the internal combustion engine, wherein the combustion chamber is formed by a cylinder head, a piston arranged movably in a cylinder with a piston recess and the cylinder, wherein the injector has a plurality of injection holes distributed over a circumference of an injector tip wherein each second injection hole has an injection angle deviating from each first injection hole with respect to an injector axis, the injection holes opening into a blind hole closable by a single nozzle needle. By the invention, the auto-ignition internal combustion engine is provided with a significantly simplified injector with excellent mixture preparation.
Description
Die Erfindung betrifft eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung direkt in einen Brennraum mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a self-igniting internal combustion engine with a fuel injection directly into a combustion chamber with the features of the preamble of
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Offenlegungsschrift
Weiter wird zum technischen Umfeld auf das Deutsche Gebrauchsmuster mit der Rollennummer G 85 21 912.6 hingewiesen. Aus diesem Gebrauchsmuster ist eine Mehrlocheinspritzdüse für eine Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung in eine rotationskörperförmige Brennraummulde im Kolbenboden bekannt, mit einem Düsenkörper, der mindestens drei im Wesentlichen symmetrisch angeordnete und sich radial erstreckende Düsenbohrungen aufweist bekannt. Die Mehrlocheinspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass anstelle jeder der mindestens drei Düsenbohrungen mindestens zwei Ersatzbohrungen vorgesehen sind, deren Querschnittssumme im Wesentlichen dem Querschnitt der einen Düsenbohrung entspricht und die derart divergieren, dass die resultierende Strahlrichtung mit der Strahlrichtung der einen Düsenbohrung übereinstimmt und dass sich jedoch die Kernzonen ihrer Strahlkegeln nicht überlappen.Furthermore, the technical environment is referred to the German utility model with the roll number G 85 21 912.6. From this utility model a Mehrlocheinspritzdüse for a diesel engine with direct injection into a rotary body-shaped combustion bowl in the piston head is known, with a nozzle body having at least three substantially symmetrically arranged and radially extending nozzle bores known. The multi-hole injection nozzle is characterized in that instead of each of the at least three nozzle bores at least two replacement holes are provided whose cross-section sum substantially corresponds to the cross section of the one nozzle bore and which diverge such that the resulting jet direction coincides with the jet direction of the one nozzle bore and that, however Do not overlap core zones of their ray cones.
Nachteilig an dieser bekannten Mehrlocheinspritzdüse ist jedoch, dass es im Brennraum Bereiche geben kann, die trotz der optimierten Düsenbohrungen unterschiedliche Kraftstoffkonzentrationen aufweisen. Das gleiche Problem weist auch die o. g. Deutsche Offenlegungsschrift
Weiter ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die vorgeschlagene Anwendung gezielt zwei räumlich weit auseinander getrennte Lochreihen erfordert, die wiederum nur durch eine spezielle Koaxialdüse getrennt geöffnet werden können. Durch die spezielle Düsennadel und die gewünschte Funktionalität ist es notwendig die Spritzlöcher als Sitzlochdüse auszuführen. Darüber hinaus ist die vorgeschlagene Einspritzdüse eine sehr komplexe und teure Spritzlochdüsenausführung. Auch die Fertigung der koaxialen Ausführung und die elektrische Ansteuerung der Düsennadel sind extrem aufwendig und teuer.A disadvantage of this prior art is that the proposed application specifically requires two spatially widely separated rows of holes, which in turn can be opened separately only by a special coaxial nozzle. Due to the special nozzle needle and the desired functionality, it is necessary to perform the injection holes as a seat hole nozzle. In addition, the proposed injector is a very complex and expensive injection nozzle design. The production of the coaxial design and the electrical control of the nozzle needle are extremely complicated and expensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Kraftstoffinjektor aufzuzeigen, der in der Fertigung deutlich günstiger ist.Object of the present invention is to show a generic fuel injector, which is much cheaper to manufacture.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
Um die Luftausnutzung trotz mehreren Injektorlöchern auch injektornah zu verbessern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, jedes zweite Düsenloch in eine andere Rotationsebene zu verlegen, um eine bessere Luftausnutzung vor allem injektornah zu erreichen. Unter Luftausnutzung wird verstanden, dass eine möglichst homogene Gemischaufbereitung im Bereich des Injektors erzielt wird, sodass keine mageren oder fetten Bereiche oder gar Tröpfchen vorliegen. Denkbar sind nicht vollzählig Ausführungen z. B. als 5+5 Loch-Injektor oder auch 6+6, bzw. 7+7 oder 4+4 Injektor, wobei alle Injektorlöcher von einer einzigen Düsennadel in einer Sacklochbohrung geöffnet und verschlossen werden.In order to improve the utilization of air despite Injekt injectornah several injector holes is proposed according to the invention to move every other nozzle hole in a different plane of rotation, in order to achieve better air utilization especially injector close. By air utilization is meant that the most homogeneous possible mixture preparation in the area of the injector is achieved so that there are no lean or rich areas or even droplets. Conceivable not complete versions z. B. as 5 + 5 hole injector or 6 + 6, or 7 + 7 or 4 + 4 injector, all injector holes are opened and closed by a single nozzle needle in a blind hole.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 wird somit ein unterschiedliches Strahlwurzelmaß dargestellt, d. h. die Punkte auf denen die verlängerten Einspritzlöcher auf die Injektorachse treffen sind von den ersten Einspritzlöchern und den zweiten Einspritzlöchern axial voneinander beabstandet.With the embodiment according to
Eine weitere Verbesserung der Homogenität zwischen Verbrennungsluft und Kraftstoff ergibt sich durch eine Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3. A further improvement in the homogeneity between combustion air and fuel results from an embodiment according to
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 kann der Injektor auch auf unterschiedliche Kolbenformen angepasst und optimiert werden.With the embodiment according to
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist gemäß Patentanspruch 5, dass die Kolbenmulde eine Omega-Kolbenmulde ist.A particularly preferred embodiment is according to
In Versuchsreihen hat sich herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Omega-Kolbenmulde gemäß Patentanspruch 6 in dem Bereich des größten Abstands von den Spritzlöchern in einem oberen Totpunkt des Kolbens eine rotationssymmetrische Erhebung aufweist. Durch diese Maßnahme kann die Gemischaufbereitung im Brennraum der Brennkraftmaschine nochmals erheblich verbessert werden.In test series it has been found that it is particularly advantageous if the omega-piston recess according to claim 6 in the region of greatest distance from the spray holes in a top dead center of the piston has a rotationally symmetrical elevation. By this measure, the mixture preparation in the combustion chamber of the internal combustion engine can be significantly improved again.
In diesen Untersuchungen hat sich weiter herausgestellt, dass die Erhebung in vorteilhafter Weise gemäß Patentanspruch 7 zwischen dem 0,05-fachen und dem 0,3-fachen Durchmesser einer lichten Weite D der Omega-Kolbenmulde beträgt.In these studies, it has further been found that the survey is advantageously according to
Die homogenste Gemischaufbereitung ergibt sich bei einer Konfiguration gemäß Patentanspruch 8, bei der die ersten Spritzlöcher bei einer Kolbenstellung im oberen Totpunkt auf eine obere Kante der Omega-Kolbenmulde und die zweiten Spritzlöcher auf die Erhebung gerichtet sind.The most homogeneous mixture preparation results in a configuration according to
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von sechs Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt einen ersten Schnitt durch einen ersten Injektor mit einem zugehörigen Spraybild - Sonderfall mit gleichem Strahlwurzelmaß. -
2 zeigt einen Schnitt durch einen zweiten Injektor mit einem zugehörigen Spraybild - Sonderfall mit unterschiedlichem Strahlwurzelmaß, damit Einspritzlöcher am Düseneintritt auf gleicher Höhe angeordnet werden können. -
3 zeigt einen Schnitt durch einen dritten Injektor mit einem zugehörigen Spraybild- Sonderfall mit unterschiedlichem Strahlwurzelmaß, damit Einspritzlöcher am Düsenaustritt auf gleicher Höhe angeordnet werden können. -
4 zeigt einen Schnitt durch einen Injektor sowie einen Schnitt durch einen Kolben mit einer Omega-Kolbenmulde. -
5 zeigt einen Schnitt durch einen Injektor sowie durch einen Kolben mit einer Omega-Kolbenmulde. -
6 zeigt einen Schnitt durch einen Injektor und durch einen Kolben mit einer Doppel-Omega-Kolbenmulde.
-
1 shows a first section through a first injector with an associated spray pattern - special case with the same beam root measure. -
2 shows a section through a second injector with an associated spray pattern - special case with different beam root size, so that injection holes can be arranged at the nozzle inlet at the same height. -
3 shows a section through a third injector with an associated spray image special case with different beam root size, so that injection holes can be arranged at the nozzle outlet at the same height. -
4 shows a section through an injector and a section through a piston with an omega piston recess. -
5 shows a section through an injector and a piston with an omega piston recess. -
6 shows a section through an injector and a piston with a double-omega piston recess.
Im Folgenden gelten in den
Die ersten Einspritzlöcher sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit a beziffert. Die zweiten Einspritzlöcher sind mit b beziffert. Das zugehörige Spraybild ist oberhalb des Injektors
Erfindungsgemäß münden die Einspritzlöcher
In dem ersten Ausführungsbeispiel in
In einer weiteren Ausführungsform können die ersten und die zweiten Einspritzlöcher
In wiederum anderen Ausführungsbeispielen kann der Injektor auch vier, sechs, acht, zehn, zwölf usw. Spritzlöcher aufweisen.In yet other embodiments, the injector may also include four, six, eight, ten, twelve, etc. injection ports.
Gegenüber Standardinjektoren, wie sie heute üblicherweise Verwendung finden, wird mit der erfindungsgemäßen Geometrie eine deutliche bessere Gemischaufbereitung, insbesondere injektornah erzielt, da die Kraftstoff/Luftverteilung im Bereich des Injektors
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1.
- Injektorinjector
- 2.Second
- Kolbenpiston
- 3.Third
- Kolbenmuldepiston bowl
- 4.4th
- Injektorachsethe injector
- 5.5th
- Düsennadelnozzle needle
- 6.6th
- SacklochbohrungBlind hole
- 7.7th
- Erhebungsurvey
- 8.8th.
- obere Kante upper edge
- αα
- Einspritzwinkel erste EinspritzlöcherInjection angle first injection holes
- ββ
- Einspritzwinkel zweite EinspritzlöcherInjection angle second injection holes
- γγ
- Strahlkegelwinkel Beam cone angle
- aa
- erste Einspritzlöcherfirst injection holes
- bb
- zweite Einspritzlöcher second injection holes
- dd
- lichte Weite Omega-Kolbenmuldeclear width omega piston recess
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2655793 A1 [0002, 0004]DE 2655793 A1 [0002, 0004]
- DE 10329524 A1 [0005]DE 10329524 A1 [0005]
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018207828.9A DE102018207828A1 (en) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Auto-ignition internal combustion engine |
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---|---|---|---|
DE102018207828.9A DE102018207828A1 (en) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Auto-ignition internal combustion engine |
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DE102018207828A1 true DE102018207828A1 (en) | 2019-11-21 |
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ID=68419749
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DE102018207828.9A Pending DE102018207828A1 (en) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Auto-ignition internal combustion engine |
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DE (1) | DE102018207828A1 (en) |
Cited By (1)
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DE102019114448A1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Injector with injection openings lying in one plane with different injection jet positions for fuel injection in two planes of a combustion chamber |
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WO2012143032A1 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | Daimler Ag | Internal combustion engine |
JP2014222041A (en) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 日産自動車株式会社 | Direct injection diesel engine |
-
2018
- 2018-05-18 DE DE102018207828.9A patent/DE102018207828A1/en active Pending
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