DE1026572B - Einspritzduese fuer Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents
Einspritzduese fuer EinspritzbrennkraftmaschinenInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzdüse für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer federbelasteten
und entgegen der Federbelastung durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes belasteten
Düsennadel, deren Öffnungshub durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes erfolgt.
Es ist bekannt, Einspritzdüsen dieser Art als sogenannte Drosselzapfendüsen auszubilden, bei welchen
an der Düsennadel ein Zapfen angesetzt ist, welcher während des ersten Teiles des Hubes der Düsennadel ίο
den; Einspritzquerschnitt der Düse verringert und nur einen ringförmigen Einspritzkanal freigibt. Durch
eine derartige Ausbildung von Einspritzdüsen soll erreicht werden, daß die zu Beginn der Einspritzzeit
in den Verbrennungsraum gelangende Brennstoffmenge möglichst klein gehalten wird, wodurch ein allmähliches
Ansteigen des Verbrennungsdruckes bewirkt und ein harter Gang des Motors verhindert
werden soll. Dieser Effekt wird bei den bekannten Einspritzdüsen dieser Art jedoch nicht erreicht. Bei ao
geringem öffnen der Dichtfläche der Düsennadel entsteht am Düsennadelsitz wegen des gedrosselten Einspritzquerschnittes
ein Brennstoff druck, der die Nadel zusätzlich beschleunigt. Bei den bekannten
Einspritzdüsen dieser Art wurde dadurch die Düsennadel schnell aus der Drosselstellung in die völlig
offene Stellung gehoben, so daß die Zeit, während welcher die gedrosselte Einspritzung erfolgte, so· weit
herabgesetzt wurde, daß der Effekt des allmählichen Ansteigens des Verbrennungsdruckes und des weich
laufenden Motors nicht erreicht werden konnte.
Man. hat daher bereits vorgeschlagen, die die Düsennadel belastende Feder derart steif auszubilden,
daß ihre Kraftzunahme über dem Teilhub, den die Nadel bis zur Vergrößerung des D ross el Spaltes vollführte,
größer wird, als diejenige Kraft, welche die Nadel bei der Eröffnung zu beschleunigen versucht,
und wollte dadurch mindestens bei niederer Drehzahl die Zeit der gedrosselten Einspritzung im Vergleich
zur Zeit der vollen, Einspritzung erhöhen. Auch damit konnte jedoch der erwünschte Erfolg nicht erreicht
werden, da sich in der Praxis die Einstellung der Steifheit der Feder nicht so präzise durchführen
ließ und andererseits auch die Erhöhung der Steifheit der Feder, welche ja letzten, Endes entsprechend dem
Zuführungsdruck des Brennstoffes gewählt sein muß, noch kein Mittel bildet, um tatsächlich die Zeitspanne
der gedrosselten Einspritzung zu erhöhen. Wenn die Federcharakteristik der die Düsennadel belastenden
Federung im Sinne dieses Vorschlages steiler gewählt ist, so ist ein größerer Kraftaufwand erforderlich, um
die Düsennadel überhaupt zu öffnen. Sobald aber der öffnungsdruck sich im Raum unterhalb der Düsennadel
entwickelt hat, so wird dann bei größerer Steif-Einspritzdüse
für Einspritzbrennkraftmaschinen
für Einspritzbrennkraftmaschinen
Anmelder:
Friedmann & Maier,
Hallein, Salzburg (Österreich)
Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth,
Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 18. April 1955
Österreich vom 18. April 1955
Dipl.-Ing. Dr. techn. Anton Pischinger,
Graz (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
heit der Feder die Düsennadel durch die Massenkräfte
schnell in ihre völlig geöffnete Stellung gerissen.
Es wurde nun bereits vorgeschlagen, an Stelle von Drosselzapfendüsen gewöhnliche Einspritzdüsen zu
verwenden und die Düsennadel durch, stufenweise zur Wirkung gelangende Federn zu belasten. Dadurch
wurde erreicht, daß die Düse zuerst in einer teilweise geöffneten Stellung verbleibt, bis der Brennstoff druck
so weit angestiegen ist, daß er die volle Öffnung der Düse bewirkt. In dieser teilweise geöffneten, Stellung
bildet sich nun, aber kein scharfer Brennstoffstrahl aus. Der Brennstoff wird daher im Verbrennungsraum
nur ungenügend verteilt, wodurch die Verbrennung verschlechtert wurde, und es tritt überdies noch
der Nachteil auf, daß durch den Brennstoffaustritt aus der nur teilweise geöffneten Düse eine Verkokung
der Düse begünstigt wird. Der angestrebte Effekt einer geregelten Voreinspritzung konnte hierbei nicht
erzielt werden.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden,. Die Erfindung bezieht sich, auf eine
Einspritzdüse mit einer federbelasteten und entgegen der Federbelastung durch den Zuführungsdruck des
Brennstoffes belasteten Düsennadel, deren öffnungs-
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hub durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes erfolgt, wobei die Düsennadel unter der Wirkung von
wenigstens zwei Belastungsfedern steht, von welchen wenigstens eine erst nach einem Teil des vollen
Öffnungshubes zur Wirkung kommt, und die Erfindung besteht hierbei darin, daß die Düse als Drosselzapfendüse1
ausgebildet ist und die erst nach einem Teil des vollen Öffnungshubes wirksame Belastungsfeder
vor Austauchen des Drosselzapfens aus der
Im Düsenvorsatz 1 ist die Düsennadel 2 in üblicher Weise geführt. 3 ist der Anschluß der Brennstoffleitung,
von welchem der Brennstoff über eine Bohrung 4, einen Ringkanal 5 und eine Bohrung 6 in
5 einen Raum 7 unter der Düsennadel 2 gelangt. Über eine Stelze 8 wirkt eine- Feder 9 unter Vermittlung
einer Kappe 10' auf die Düsennadel 2. Der im Raum 7 zur Wirkung gelangende Zuführungsdruck des Brennstoffes
beaufschlagt das untere Ende der Düsennadel
Drosselbohrung der Düse zur Wirkung gelangt. Durch io bzw. die konische Ringfläche 11 derselben. Der beaufdie
Kombination der beiden an sich bekannten Merk- schlagte Querschnitt ist der Querschnitt F der Düsenmale
der Ausbildung der Düse als Drosselzapfendüse nadel 2 abzüglich des Querschnittes f, welcher durch
den konischen Sitz 12 der Düsennadel abgedeckt ist.
Sobald nun der Öffnungsdruck im Raum 7 überwiegt,
und der Anordnung einer stufenweise zur Wirkung gelangenden Federung können die Vorteile einer
Drosselzapfendüse voll ausgenutzt werden, ohne daß 15 wird die Düsennadel 2 angehoben, wobei die Feder 9
ihre Nachteile in Kauf genommen werden müssen. zusammengedrückt wird. Solange der Drosselzapfen
13 in die Bohrung 14 eintaucht, ist der Brennstoffaustritt
aus der Düse gedrosselt, und es gelangt daher während dieses Zeitraumes nur eine kleine Menge
der volle öffnungsquerschnitt freigegeben, welcher in
diesem Falle auch noch ein Ringquerschnitt ist, dessen Kern durch den abgesetzten Zapfen 15 begrenzt ist.
Sobald nun der Sitz 12 der Düsennadel geöffnet wird, wird wegen der Drosselung im Ringspalt
zwischen, dem Drosselzapfen 13 und der Bohrung 14 der Ventilsitz 12 zusätzlich von unten beaufschlagt.
Es tritt somit ein stufenartiger Anstieg des auf die
Bei einer solchen Drosselzapfendüse bietet die abgestufte
Federbelastung die Möglichkeit, die Düsennadel während einer kontrollierbaren Periode in der
Drosselstellung zu halten und die Zeit der Vorein- ao Brennstoff in den Zylinder des Motors. Erst wenn der spritzung willkürlich festzulegen und während dieser Drosselzapfen 13 aus der Bohrung· 14 austritt, wird Periode einen scharfen; Brennstoffstrahl einzuspritzen,
welcher eine gute Verbrennung gewährleistet und die
Gefahr einer Verkokung der Düse ausschaltet.
Drosselstellung zu halten und die Zeit der Vorein- ao Brennstoff in den Zylinder des Motors. Erst wenn der spritzung willkürlich festzulegen und während dieser Drosselzapfen 13 aus der Bohrung· 14 austritt, wird Periode einen scharfen; Brennstoffstrahl einzuspritzen,
welcher eine gute Verbrennung gewährleistet und die
Gefahr einer Verkokung der Düse ausschaltet.
Die Düsennadel beginnt ihren Öffnungshub, bevor 25 noch der Zuführungsdruck des Brennstoffes, welcher
unter der Nadel wirkt, allzu hoch gestiegen ist, so daß die Entwicklung eines zu hohen Öffnungsdruckes
vermieden wird. Durch den stufenartigen Anstieg der
dem öffnungsdruck des Brennstoffes entgegenwirken- 30 Düsennadel 2 von unten wirkenden öffnungs druckes
den Schließkraft der Nadel bei einer Nadelstellung, auf, und es wirken abgesehen davon noch die Massenbei
welcher der volle Einspritzquerschnitt noch nicht kräfte der Düsennadel· im Sinne des Öffnungshubes, so
freigegeben ist, wird eine dem öffnungsdruck ent- daß nun bei den bekannten Anordnungen die Düsengegenwirkende
Kraft geschaffen, welche verhindert, nadel sehr schnell in die volle Öffnungsstellung
daß die Nadel durch die Massenkräfte sofort in, die 35 gerissen wird, in welcher sie den vollen Einspritzquervolle
Öffnungsstellung gerissen wird. Es werden so- schnitt (Ringquerschnitt zwischen der Bohrung114 und
mit diese Massenkräfte von vornherein dadurch, in dem abgesetzten Zapfen 15) freigibt,
niederen Grenzen gehalten,, daß die Nadel bereits bei Um nun die Zeitspanne der Einspritzung, das ist die
einem nicht allzu hohen öffnungsdruck geöffnet wird, Zeitspanne der durch den in die Bohrung 14 ein-
und es werden andererseits diese Massenkräfte durch 40 tauchenden Drosselzapfen 13 gedrosselten Einspritden
stufenartigen Anstieg des Kraft-Weg-Diagramms zung, zu regeln bzw. zu vergrößern, ist nun eine
der Federung abgefangen, bevor die Düsennadel den zweite vorgespannte Feder 16 vorgesehen, welche auf
vollen Einspritzquerschnitt freigibt. einen Federteller 17 wirkt. Zwischen dem Federteller
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfo-rm der 17 und dem Flansch 18 der Kappe 10 ist ein Spalt 19
Erfindung ist die Anordnung so· getroffen, daß die 45 vorgesehen, so<
daß die Feder 16 erst zur Wirkung erst nach, einem Teil des vollen Öffnungshubes zur gelangt, wenn die Nadel einen Hub entsprechend der
Wirkung gelangende Belastungsfeder eine Vorspan- Größe des Spaltes 19 ausgeführt hat. In dieser Steinung
aufweist, welche wenigstens halb so groß ist als lung wird dann die Nadel gehalten, und erst wenn der
die bei ihrem Wirksamwerden erreichte Spannung Öffnungsdruck im Raum 7 so· weit steigt, daß er nun
der vorher auf die Düsennadel wirkenden Feder. 50 auch die Kraft der zugeschalteten Feder 16 über-Eine
solche Bemessung der Vorspannung der später winden kann, wird die Nadel 2 in die volle öffnungszur
Wirkung gelangenden Belastungsfeder ermöglicht stellung gehoben, in welcher der Drosselzapfen 13 aus
bei den üblichen Bauarten von Einspritzbrennkraft- der Bohrung 14 austritt.
maschinen bei üblichen· Brennstoffdrucken eine aus- Das Kraft-Weg-Diagramm ist in Fig. 3 dargestellt,
reichende Dauer der Voreinspritzung. Bei üblichen 55 In der Ordinate ist die Federkraft P und in der
Einspritzsystemen bedeutet dies, daß die Düsennadel Abszisse der Öffnungshub der Düsennadel J eingebei
dem erforderlichen Mindestwert des Einspritz- tragen. / ist der Na'delhub, bei welchem der Drosseldruckes
von ungefähr ITO bis 120 atü öffnet, während zapfen 13 aus der Bohrung 14 austritt und somit der
erst nach einem Ansteigen des Zuführungsdruckes des volle Einspritzquerschnitt freigegeben wird. /' ist der
Brennstoffes auf ungefähr 200 atü die Düsennadel so 60 Endhub der Nadel, bei welchem der volle Einspritzweit
geöffnet wird, daß der volle Einspritzquerschnitt querschnitt bereits freigegeben ist.
freigegeben wird. Bei Überwindung des Federdruckes P1 beginnt die
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Nadel zu öffnen. Im Nadelhub· /" vor Erreichung des
Ausführungsbeispiels schematisch erläutert. Nadelhubes s', bei welchem der volle Einspritzquer-
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch die Düse, 65 schnitt freigegeben wird, schaltet sich nun die Feder
während
Fig. 2 einen, Schnitt durch den Nadelsitz in größerem Maßstab darstellt;
Fig. 3 ist das Kraft-Weg-Diagramm der Düsennadel.
16 zu. Die Schließkraft der Nadel steigt stufenartig vom Punkt P2 bis um Punkt P3 an, und erst nach
Überwindung des Druckes P3 kann nun die Düsennadel
2 völlig öffnen. Die Vorspannung Ps minus F2
70 der Feder 16 ist so groß gewählt, daß sie zumindest
der Hälfte der Kraft P2 entspricht, welche vor der
Stufe auftritt.
Claims (2)
1. Einspritzdüse für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer federbalasteten und entgegen der
Federbelastung durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes belasteten Düsennadel, deren Öffnungshub
durch den Zuführungsdruck des Brennstoffes erfolgt, wobei die Düsennadel unter der
Wirkung von wenigstens zwei Belastungsfedern steht, von welchen wenigstens eine erst nach einem
Teil des vollen Öffnungshubes zur Wirkung kommt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als Drosselzapfendüse
ausgebildet ist und die erst nach einem Teil des vollen Öffnungshubes wirksame Belastungsfeder
vor Austauchen des Drosselzapfens aus der Drosselbohrung der Düse zur Wirkung gelangt.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erst nach einem Teil des
vollen Öffnungshubes wirksame Belastungsfeder eine Vorspannung aufweist, welche wenigstens
halb so groß ist als die bei ihrem Wirksamwerden erreichte Spannung der vorher auf die Düsennadel
wirkenden Feder.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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