DE2513588A1 - Einspritzduese fuer eine luftverdichtende brennkraftmaschine mit direkteinspritzung - Google Patents

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Däim 10 6k5/k

Stuttgart-Untertürkheim 2 5.3.75

Einspritzdüse für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzdüse für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, die am Düsenkopf mindestens eine Einspritzbohrung aufweist, durch die Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Eine Einspritzdüse dieser Art kann man so ausbilden und an der Brennkraftmaschine anordnen, daß der abgespritzte Kraftstoff im Brennraum entweder im wesentlichen luftverteilt oder im wesentlichen wandverteilt wird. Bei Luftverteilung des Kraftstoffes wird optimale Leistung und minimaler Verbrauch erzielt, jedoch sind die erzeugten Verbrennungsgeräusche verhältnismäßig stark. Bei Wandverteilung des Kraftstoffes liegen die erzielbare Leistung und der Verbrauch nicht so günstig wie bei Luftverteilung, aber das erzeugte Verbrennungsgeräusch ist wesentlich schwächer als bei Luftverteilung.

Starke Verbrennungsgeräusche werden hauptsächlich im Stadtverkehr als besonders lästig empfunden, z.B. Verbrennungsgeräusche aus Brennkraftmaschinen von Omnibussen, Lieferwagen und sonstigen Nutzkraftfahrzeugen, während es außerhalb bebauter

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Gebiete wegen des in der Regel meist größeren Abstandes zwischen Geräuschquelle und Geräuschaufnahme kaum eine Rolle spielt, wie stark das Verbrennungsgeräusch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, um das Verbrennungsgeräusch willkürlich so steuern zu können, daß eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung im Stadtverkehr bzw. in bebauten Gebieten mit schwächeren Verbrennungsgeräuschen betrieben werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, durch weiche der Kraftstoff aus der
Einspritzdüse während des Betriebes der Brennkraftmaschine einerseits nur in eine Richtung abgespritzt wird, in welcher der
Kraftstoff mit kurzem Strahl im wesentlichen wandverteilt ist, und andererseits nur oder zusätzlich in eine Richtung abgespritzt wird, in welcher der Kraftstoff mit langem Strahl luftverteilt ist.

Durch die Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß mit einer Einspritzdüse für Direkteinspritzung des Kraftstoffes zwei Brennverfahren in einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine durchgeführt werden können, und zwar willkürlich einmal ein Brennverfahren, bei dem im Interesse einer geringen Geräuschentwicklung bewußt eine weniger hohe Leistung und weniger gute Verbrauchswerte in Kauf genommen werden, und zum anderen ein Brennverfahren, bei dem bei optimaler Leistung und kleinsten Verbrauchswerten weniger Rücksicht auf die Stärke der Geräuschentwicklung genommen
wird.

Eine Einspritzdüse, bei der - bezogen auf einen Querschnitt durch den Düsenkopf - die Mündung mindestens einer Einspritzbdhrung in einer Querschnittshälfte liegt, oder der Düsenkopf dieser Ein-

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spritzdüse, kann zur Durchführung der beiden Brennverfahren um die Mittellängsachse um vorzugsweise 180 Winkelweg drehbar sein. Vird diese Einspritzdüse exzentrisch zum Brennraum angeordnet, dann trifft der abgespritzte Kraftstoffstrahl in der einen Stellung der Einspritzdüse oder des Düsenkopfes nach kurzem .Strahlweg z.B. tangential auf der Wandung des Brennraumes auf. In der anderen Stellung der Einspritzdüse oder des Düsenkopfes bleibt der abgespritzte Kraftstoff mit langem Strahl luftverteilt.

Bei einer Einspritzdüse, bei der in dem mit einer Ventilnadel versehenen Düsenkopf mindestens zwei Einspritzbohrungen vorgesehen sind, deren Mündungen in etwa gegenüberliegend angeordnet sind, kann für die Ventilnadel eine zweistufige Hubbegrenzung vorgesehen sein, derart, daß beim Anschlag der Ventilnadel an der Hubbegrenzung bei kleinerem Hub Kraftstoff zu der einen Einspritzbohrung gelangt, z.B. zu der für die Wandverteilung des Kraftstoffes vorgesehenen Einspritzbohrung, und daß beim Anschlag an der Hubbegrenzung bei größerem Hub Kraftstoff zu der anderen Einspritzbohrung gelangt, z.B. zu der Einspritzbohrung»die für die Luftverteilung des Kraftstoffes vorgesehen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Einspritzdüse auch so augebildet sein, daß bei größerem Hub der Ventilnadel Kraftstoff zu beiden Einspritzbohrungen gelangt, so daß demnach bei der Betriebsart, bei der auf geringe Geräuscherzeugung weniger Wert gelegt wird, neben einer Luftverteilung des Kraftstoffes zusätzlich auch eine Wandverteilung stattfindet.

Bei einer Einspritzdüse, bei der im Düsenkopf zur Steuerung von mindestens zwei Einspritzbohrungen, deren Mündungen in etwa gegenüberliegend angeordnet sind, zwei Ventilnadeln vorgesehen sind, kann gemäß der Erfindung eine voneinander unabhängige Zufuhr von

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Kraftstoff zu den Ventilnadeln stattfinden, z.B. durch Anordnung von zwei Einspritzpumpen, einer Zweistempelpumpe oder eines Verteilerventxles. Durch diese Maßnahme wird in der einen Betriebsart, z.B. bei Wandverteilung des Kraftstoffes, die eine Ventilnadel betrieben, und in der anderen Betriebsart, z.B. bei Luftverteilung des Kraftstoffes, wird die andere Ventilnadel betrieben.

Diese voneinander unabhängige Zufuhr von Kraftstoff kann je nach Betriebsart aufhebbar sein, so daß bei der auf optimale Leistung und geringen Verbrauch ausgelegten Betriebsart zusätzlich zur Luftverteilung des Kraftstoffes auch noch eine Wandverteilung stattfindet.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinder einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine mit wandverteilter Einspritzung des Kraftstoffes,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinder nach der Linie II - II aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1 mit Luftverteilung des Kraftstoffes und

Fig. h einen Schnitt durch den Zylinder nach der Linie IV - IV aus Fig. 3· Ferner zeigen:

Fig. 5 eine Einspritzdüse mit drehbarem Düsenkopf,

Fig. 6 eine Einspritzdüse mit verstellbarer Hubbegrenzung

und
Fig. 7 eine Einspritzdüse mit zwei Ventilnadeln.

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Nach den Fig. 1 bis k ist im Zylinderkopf einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine eine Einspritzdüse 2 angeordnet, deren Düsenkopf 3 zum Zeitpunkt der Einspritzung in einen Brennraum h ragt, der in dem im Zylinder 5 vorgesehenen Kolben 6 angeordnet ist. Der Düsenkopf 3 ist mit zwei Einspritzlöchern 7 versehen, die beide - bezogen auf einen Querschnitt durch den Düsenkopf - in einer Querschnittshälfte liegen. Im übrigen ist die Einspritzdüse 2 exzentrisch zur Mittellängsachse durch den Brennraum h und geneigt zu dieser angeordnet. Außerdem ist die gesamte Einspritzdüse 2 im Zylinderkopf 1 um 180 Winkelweg drehbar befestigt. Gegebenenfalls kann auch der Düsenkopf 3 relativ zu den übrigen Teilen der Einspritzdüse 2 um 180 Winkelweg drehbar ausgebildet sein.

Die Dreheteilung der Einspritzdüse 2 nach den Fig. 1 und 2 ist für den Betrieb der Brennkraftmaschine in bebauten Gebieten vorgesehen. In dieser Drehstellung sind die Mündungen der Einspritzlöcher 7 im Düsenkopf 3 ^auf die in verhältnismäßig geringem Abstand zum Düsenkopf liegende Umfangswandung 8 des Brennraumes k nach schräg abwärts gerichtet, so daß die aus den Einspritzlöchern 7 austretenden Kraftstoffstrahlen 9 auf die Umfangswandung auftreffen, also wandverteilt sind. Der Kraftstoff verteilt sich an der Umfangewandung und wird durch vorbeistreichende Luft zur Verbrennung abgelöst.

Das mit der Drehstellung der Einspritzdüse 2 nach den Fig. 1 und durchgeführte Verbrennungsverfahren verursacht verhältnismäßig geringe Verbrennungsgeräusche, dagegen ist die Leistung nicht optimal und der spezifische Verbrauch liegt nicht an der unteren Grenze. Mit Rücksicht auf den Vorrang einer geringen Geräuschentwicklung werden die Nachteile bei Leistung und Verbrauch bewußt in Kauf genommen.

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Wird die Brennkraftmaschine außerhalb bebauter Gebiete betrieben, wird die Einspritzdüse 2 um 180 Winkelweg gedreht, so daß sie die aus den Fig. 3 und k ersichtliche Drehstellung einnimmt. Die Mündungen der Einspritzlöcher 7 sind in den größeren Raumteil des Brennraumes k hinein gerichtet und die Kraftstoffstrahlen 9 erreichen nicht die Umfangswandung des Brennraumes h. Sie bleiben luftverteilt.

Bei diesem Verbrennungsverfahren wird eine optimale Leistung und ein geringer spezifischer Verbrauch erzielt. Bewußt wird in Kauf genommen, daß das Verbrennungsgeräusch kräftiger ist als bei den Verbrennungsverfahren nach den Fig. 1 und 2.

Eine zur Durchführung der beiden Verbrennungsverfahren nach den Fig. 1 bis h geeignete Einspritzdüse ist aus Fig. 5 ersichtlich. Der Düsenkopf 10 ist im Inneren der Einspritzdüse 11 mit einem Zahnkranz 12 versehen, in den eine tangential zum Düsenkopf angeordnete Zahnstange 13 eingreift. Während in der gezeigten Stellung des Düsenkopfes 10 aus der Einspritzbohrung 14 austretender Kraftstoff in Pfeilrichtung 15 abgespritzt wird, tritt nach einer durch die Zahnstange 13 veranlaßten Drehung des Düsenkopfes 10 um 180 Winkelweg der Kraftstoff in Pfeilrichtung 16 aus der Einspritzbohrung 14 aus. Bei entsprechender Anordnung der Einspritzdüse relativ zu einem Brennraum kann somit in der einen Spritzrichtung eine Wandverteilung und in der anderen Spritzrichtung eine Luftverteilung für den Kraftstoff erzielt werden.

Die Einspritzdüse 17 nach Fig. 6 weist im Düsenkopf 18 zwei Einspritzbohrungen 19» 20 auf, die beide einander gegenüberliegend und in der Höhe versetzt zueinander angeordnet sind. Die Eintrittsquerschnitte der Einspritzböhrungen 19» -20 werden durch einen an der Düsennadel 21 vorgesehenen Kolben 22 gesteuert, der bei einem kleineren Hub der Düsennadel 21 die Einspritzbohrung 20

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abgedeckt hält, während Kraftstoff zur Einspritzbohrung 19 gelangen kann, und der bei einem größeren Hub der Düsennadel 21 die Einspritzbohrung 19 abdeckt, so daß Kraftstoff durch die Bohrungen 23, 2^ im Kolben 22 zur Einspritzbohrung 20 gelangen kann. Der jeweilige Hub der Düsennadel 21 wird durch einen Anschlagbolzen 2*5 begrenzt, dessen Einstellung durch einen Exzenter 26 vorgenommen wird.

Bei Betrieb einer mit der Einspritzdüse 17 ausgerüsteten Brennkraftmaschine in bebauten Gebieten wird der Anschlagbolzen 25 mittels des Exzenters 26 in die gezeigte Lage gebracht. Dadurch kann die Düsennadel 21 nur einen kleineren Hub ausführen. Kraftstoff gelangt nur zur Einspritzbohrung 19 und wird wandverteilt abgespritzt. Außerhalb bebauter Gebiete, z.B. bei Überlandverkehr, wird der Exzenter 26 so verstellt, daß die Düsennadel 21 einen größeren Hub ausführen kann, bei dem der Kolben 22 die Einspritzbohrung 19 abdeckt und die Einspritzbohrung 20 freigibt, so daß Kraftstoff durch die Bohrungen 23, 2.h hindurch zur Einspritzbohrung 20 gelangt und luftverteilt abgespritzt wird.

In der Einspritzdüse 27 nach Fig. 7 sind für die beiden Einspritzbohrungen 28, 29 gesonderte Düsennadeln 30, 31 und getrennte Zuleitungen 32, 33 vorgesehen, die an zwei Einspritzpumpen oder an eine Zweistempelpumpe angeschlossen sind. Zur Abspritzung wandverteilten Kraftstoffes wird Kraftstoff durch die Zuleitung 32 zur Düsennadel 30 und zur Einspritzbohrung 28 gefördert. Soll der Kraftstoff luftverteilt abgespritzt werden, wird er über die Zuleitung 33 zur Düsennadel 31 zur Einspritzbohrung 29 gefördert. Damit auch Kraftstoff durch beide Einspritzbohrungen 28, 29 gleichzeitig abgespritzt werden kann, wenn die Brennkraftmaschine außerhalb bebauter Gebfete betrieben wird, sind die Zuleitungen 32, 33 durch eine Verbindungsleitung 3^ verbunden, die durch einen mittels eines Exzenters 35 einstellbaren Schieber 36 geöffnet oder abgeschlossen werden kann.

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In der dargestellten Lage des Schiebers 36 ist die Verbindungsleitung 34 unterbrochen. Durch Zufuhr vom Kraftstoff zur Zuleitung 32 kann im Stadtverkehr wandverteilt abgespritzt werden, durch Zufuhr von Kraftstoff zur Zuleitung 33 kann im Überlandverkehr luftverteilt abgespritzt werden. Wird bei Überlandverkehr gewünscht, daß nicht nur durch die Einspritzbohrung 29 Kraftstoff luftverteilt abgespritzt wird, sondern zusätzlich auch Kraftstoff wandverteilt durch die Einspritzbohrung 28, dann wird der Exzenter 35 so verstellt, daß der Schieber 36 die Verbindungsleitung 3k öffnet. Dadurch gelangt Kraftstoff aus der Zuleitung 33 auch in die Zuleitung 32 und Kraftstoff wird durch beide Einspritzbohrungen 28, 29 gleichzeitig abgespritzt.

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Claims (1)

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   Ansprüche

   Einspritzdüse für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, die am Düsenkopf mindestens eine Einspritzbohrung aufweist, durch die Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche der Kraftstoff während des Betriebes der Brennkraftmaschine willkürlich einerseits nur in eine Richtung abgespritzt wird, in welcher der Kraftstoff mit kurzem Strahl im wesentlichen wandverteilt ist (Fig. 1 und 2), und andererseits nur oder zusätzlich in eine Richtung abgespritzt wird, in welcher der Kraftstoff mit langem Strahl luftverteilt ist (Fig. 3 und k).

   Einspritzdüse nach Anspruch 1, bei der - bezogen auf einen Querschnitt durch den Düsenkopf - die Mündung mindestens einer Einspritzbohrung in einer Querschnittshälfte liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (ii) oder deren Düsenkopf (1O) um die Mittellängsachse der Einspritzdüse um vorzugsweise 180 Winkelweg drehbar ist.

   Einspritzdüse nach Anspruch 1, bei der in dem mit einer Ventilnadel versehenen Düsenkopf mindestens zwei Einspritzbohrungen vorgesehen sind, deren Mündungen in etwa einander gegenüberliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ventilnadel (21 ) eine zweistuftige verstellbare Hubbegrenzung (251 26) vorgesehen ist, derart, daß beim Anschlag der Ventilnadel an der Hubbegrenzung bei kleinerem Hub Kraftstoff zu der einen Einspritzbohrung (19) und beim Anschlag an der Hubbegrenzung bei größerem Hub Kraftstoff zu der anderen Einspritzbohrung (20) gelangt.

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   k. Einspritzdüse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Einspritzdüse, daß bei größerem Hub der Ventilnadel Kraftstoff zu beiden Einspritzbohrungen gelangt.

   5. Einspritzdüse nach Anspruch 1, bei der im Düsenkopf zur Steuerung von mindestens zwei Einspritzbohrungen, deren Mündungen in etwa einander gegenüberliegend angeordnet sind, zwei Ventilnadeln vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine voneinander unabhängige Zufuhr von Kraftstoff zu den Ventilnadeln (30, 31)» z.B. durch Anordnung von zwei Einspritzpumpen, einer Zweistempelpumpe oder eines Verteilerventiles.

   6. Einspritzdüse nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander unabhängige Zufuhr von Kraftstoff je nach Betriebsart aufhebbar ist.

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