DE2803774A1

DE2803774A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer einspritz-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2803774A1
Application number: DE19782803774
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Bauder
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1978-01-28
Filing date: 1978-01-28
Publication date: 1979-08-02
Also published as: JPS54111012A; US4238075A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Kraftstoff-Einspritzdüse ist beispielsweise in der DE-OS 20 1Ί- 215 beschrieben.

Bei dieser bekannten Einspritzdüse sind in einer Ebene mehrere Düsenbohrungen angeordnet, die von einem Steuerringkanal ausgehen, während in einer weiteren Ebene liegende Düsenbohrungen von einem Steuerdruckraum ausgehen. Die Düsennadel, die je nach Leistungsbedarf der Brennkraftmaschine vom Kraftstoffdruck angehoben wird, bildet mit ihrer Steuerkante und dem Steuerdruckraum sowie dem Steuerringkanal einen veränderlichen Durchströmquerschnitt, über den die Düsenbohrungen mit Kraftstoff beaufschlagt werden.

Der Steuerdruckraum und der Steuerringkanal sollen zwar bewirken, daß die Düsenbohrungen bereits nach der geringsten Freigabe der Steuerkante der Düsennadel durch den Druck des Kraftstoffes voll beaufschlagt werden, doch können bei Betrieb der Brennkraftmaschine die Düsenbohrungen einschließlich des mit diesen verbundenen Steuerdruckraumes bzw. Steuerringkanales infolge der beim Arbeitsablauf im Brennraum auftretenden Druckschwankungen stets leergesaugt werden. Der zusätzlich aus dem Volumen des Steuerringkanales und des Steuerdruckraumes in den Brennraum der Brennkraftmaschine gesaugte Kraftstoff führt aber zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauches und vor allem zu einer Erhöhung der Schadstoffanteile im Abgas. Bei jedem Einspritzvorgang muß die Düsennadel daher anstelle einer Steuerung der Kraftstoffmenge einen derart großen Durchströmquerschnitt freigeben, um zunächst wieder den Steuerdruckraum und den Steuerringkanal zu füllen, bevor über die Düsenöffnungen abgespritzt wird. Eine Steuerung des Durchströmquerschnittes an der Düsennadel kann aus diesem Grund wegen des ständigen Leersaugens und Auffüllens des mit den Düsenbohrungen verbundenen Steuerdruckraumes und Steuerringkanals insbesondere bei Betrieb mit geringen Kraftstoffdosierungen wie z. B. im Leerlauf und in den untersten Lastbereichen nicht mit Sicherheit gewährleistet werden. Weil nun aber auch die Düsenbohrungen dem größten Durchströmquerschnitt an der Düsennadel entsprechend groß ausgelegt sind, tritt insbesondere im Leerlauf

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- also bei einer geringen Kraftstoff-Zufuhr - über die Düsenbohrungen eine ungenügende Zerstäubung ein, die eine ungenügende Gemischaufbereitung zur Folge hat und zu einem Mitteldruckverlust, hohen spezifischem Verbrauch, erhöhter Rauchzahl und zu schlechten Abgaswerten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Einspritzdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die aufgeführten Nachteile vermieden werden und bei der insbesondere im Leerlauf und untersten Teillastbereich eine einwandfreie Gemischaufbereitung erzielt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Düsenbohrung von dem konischen Nadelsitz ausgeht. Durch diese Anordnung kann die Düsenbohrung selbst bei geringem Abheben der Düsennadel vollständig freigegeben und voll von Kraftstoff beaufschlagt werden, so daß die in die Düsenbohrung einströmende Kraftstoffmenge beim Abspritzen gut zerstäubt werden kann. Da durch diese Lösung auch auf den Steuerdruckraum der bekannten Ausführung verzichtet werden kann, ist außer der Düsenbohrung kein Volumen vorhanden, aus dem Kraftstoffreste abgesaugt werden können, so daß

und eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauches^reine Verschlechterung der

Abgaswerte vermieden werden kann.

Um besonders im Leerlauf- und unteren Teillastbereich eine gute Zerstäubung und Aufbereitung des abgespritzten Kraftstoffes zu erzielen, kann die von-dem Nadelsitz ausgehende Düsenbohrung einen dem Kraftstoffbedarf bei Leerlauf bis höchstens 10 % Vollast entsprechenden Durchströmquerschnitt aufweisen.

Für die über den Leerlauf und unteren Teillastbereich hinausgehende Kraftstoffversorgung kann die Kraftstoff-Einspritzdüse derart ausgebildet sein, daß die Düsennadel einen zylindrischen Zapfen aufweist, der im Spritzkopf in einer sich an den Nadelsitz anschliessenden Sackbohrung geführt ist, von der eine oder weitere Düsenbohrungen ausgehen, die bei geschlossener Düsennadel von dem Zapfen abgedeckt sind. - 5 -

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Bei mit erhöhtem Leistungsbedarf steigendem Kraftstoffdruck wird oder werden bei dieser Lösung die von dem Zapfen abgedeckten Düsenbohrungen zusätzlich freigegeben, wobei die Kraftstoffmenge je nach dem Maß der Überdeckung des Zapfens gegenüber der Düsenbohrung gesteuert werden kann. Im Gegensatz zu der bekannten Ausführung ist ebenfalls keine Verbindung mit einem Steuerringkanal notwendig, so daß auch in diesem Fall der Kraftstoff unmittelbar in die Düsenbohrung gelangen und gut zerstäubt werden kann. Außerdem kann lediglich das Volumen der Düsenbohrungen, die bei dieser Anordnung verhältnismäßig kurz sind, leergesaugt werden, wodurch keine Verschlechterung der Abgaswerte eintritt. Die Kraftstoff-Einspritzdüse kann zur Versorgung der Düsenbohrungen mit Kraftstoff so ausgebildet sein, daß die Düsennadel einen in der Sackbohrung mündenden Kraftstoffzufuhrkanal aufweist, und daß der Nadelsitz über einen Kanal mit dem Kraftstoff-Zufuhrkanal in Verbindung steht. Es ist aber auch möglich, daß die Düsennadel von einem Kraftstoff-Zufuhrkanal umgeben ist, und daß die Sackbohrung über einen Kanal mit dem Kraftstoff-Zufuhrkanal in Verbindung steht. Der Kanal zur Versorgung der zusätzlichen Düsenbohrung kann in Strömungsrichtung des Kraftstoffes von einer Stelle vor dem Nadelsitz ausgehen. Der Kanal kann aber auch in Strömungsrichtung des Kraftstoffes von ei-

ab-

ner Stelle nach dem Nadelsitz ausgehen und bei gehobener Düsennadel von Kraftstoff beaufschlagt sein.

Je nach Aufbau der Kraftstoff-Einspritzdüse kann der Kanal in der Düsennadel oder im Spritzkopf angeordnet sein. Der Kanal für die Versorgung der Düsenbohrungen mit Kraftstoff kann beispielsweise auch von einer Längsnut gebildet sein, die in der Wandung der Sackbohrung auf der den Düsenbohrungen abgewandten Seite angeordnet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kraftstoff-Einspritzdüse in einer ersten Ausführungsform, wobei nur das Teilstück gezeigt ist, das für die Erfindung von Bedeutung ist,

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Fig. 2 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 in einer dritten Ausführungsform, und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Teilstück einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse in einer weiteren Ausführungsform.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nur der untere Teil mit dem Spritzkopf 1 und der Düsennadel 2 dargestellt ist. Die Düsennadel 2 wird von einer nicht gezeigten Druckfeder auf einen konischen Nadelsitz J5 gedrückt, von dem sie sich unter dem Druck des über einen die Düsennadel 2 umgebenden Kraftstoff-Zufuhrkanal h zugeführten Kraftstoffes nach innen - in der Zeichnung nach oben - abhebt. Die Düsennadel 2 ist mit einem zylindrischen Zapfen 8 im Spritzkopf 1 in einer sich an den Nadelsitz 3 anschließenden Sackbohrung 9 geführt. Im Spritzkopf

zwei^ 1 sind bei diesem Ausführungsbeispiel <■ Düsenbohrungen 5 und 6 in zwei Ebenen untereinander angeordnet. Die Düsenbohrung 5* die einen dem Kraftstoffbedarf bei Leerlauf entsprechenden Durchströmquerschnitt aufweist, geht von dem konischen Nadelsitz 3 ^und die Düsenbohrung 6 geht von der Sackbohrung 9 aus, wobei die Düsenbohrung 6 bei geschlossener Düsennadel 2 von dem Zapfen 8 abgedeckt ist. Bei abgehobener Düsennadel 2 steht die Sackbohrung 9 über einen Kanal, der von einer in der Wandung auf der der Düsenbohrung 6 abgewandten Seite angeordneten Längsnut 10 gebildet ist, mit dem Kraftstoff-Zufuhrkanal 4 in Verbindung.

Bei unter Druck zugeführtem Kraftstoff wird die Düsennadel 2 vom Nadelsitz J5 so weit abgehoben, daß zunächst nur die Düsenbohrung 5 freigegeben wird. Infolge der Anordnung gegenüber dem Nadelsitz J5 wird schon bei einem geringen Hub der Düsennadel 2 eine vollständige Beaufschlagung der Düsenbohrung 5 erreicht, so daß beim Abspritzen des Kraftstoffes aus der Düsenbohrung 5 eine gute Zerstäubung erfolgt, die sich insbesondere im Leerlauf vorteilhaft auf die Gemischaufbereitung auswirkt. Durch den möglichen kleinen

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Hub wird aber auch ein schnelles Schließen und Absteuern des Einspritz Vorganges erzielt, wodurch keine Verschlechterung der Abgaswerte eintritt. Wenn sich die der Kraftstoff-Einspritzdüse zugeführte Kraftstoffmenge und der Einspritzdruck erhöht, wird die Düsennadel 2 noch weiter abgehoben, wodurch der Zapfen 8 mit seiner als Steuerkante wirkenden Stirnseite 8a die zweite Düsenbohrung 6 je nach Kraftstoffdruck mehr oder weniger freigibt, über die der über den Leerlauf hinausgehende Kraftstoffbedarf abgespritzt wird. In diesem Fall strömt der Kraftstoff von dem Zufuhrkanal 4 über den Nadelsitz 3 und die Längsnut 10 in die Sackbohrung 9 und von dort in die Düsenbohrung 6. Bei geschlossener Düsennadel 2 besteht das Restvolumen, das bei dem folgendem Arbeitstakt abgesaugt werden kann, lediglich aus den Düsenbohrungen 5 und 6, die jedoch nach Freigabe durch die Düsennadel 2 wieder unmittelbar von Kraftstoff beaufschlagt werden.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem für gleiche und gleichartige Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden sind, steht die Sackbohrung 9 - abweichend von dem genannten Ausführungsbeispiel - anstelle über eine Längsnut 10 direkt mit dem Kraftstoff-Zufuhrkanal 4 über einen Kanal in Verbindung, der von einer im Spritzkopf 1 angeordneten Bohrung 11 gebildet wird. Die Funktion dieser Kraftstoff-Einspritzdüse ist ansonsten die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Wie in Fig. j$ dargestellt, bei der für das Ausführungsbeispiel ebenfalls für gleiche und gleichartige Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden sind, wird abweichend davon die Verbindung zwischen dem Kraftstoff-Zufuhrkanal 4' und der Sackbohrung 9¹ von einem Kanal 12 gebildet, der in der Düsennadel 2' angeordnet ist. Außerdem sind im Spritzkopf 1' drei Düsenbohrungen 5'j 6' und 7¹ in drei Ebenen untereinander angeordnet, wobei die über die Düsenbohrungen abgegebenen Kraftstoffmengen beispielsweise so aufgeteilt sind, daß bei Leerlauf die Düsenbohrung 5' und bei einem über diesen Betriebszustand hinausgehenden Kraftstoffbedarf zunächst die Düsenbohrung 6' und dann zusätzlich die Düsenbohrung 7' in Tätigkeit tritt. Durch die Aufteilung der über den Leerlauf hinaus-

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gehenden Kraftstoffmenge auf zwei Düsenbohrungen 6' und J ' kann beim Abspritzen eine bessere Zerstäubung erreicht werden.

Das in Fig. 4 gezeigte Teilstück einer Kraftstoff-Einspritzdüse unterscheidet sich von den vorgenannten Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Düsennadel 2" zumindest in dem gezeigten Bereich im Spritzkopf 1" geführt ist und der Kraftstoff-Zufuhrkanal 4" in der Düsennadel 2" verläuft und in der Sackbohrung 9" mündet. Die Beaufschlagung des Nadelsitzes 3" mit Kraftstoff erfolgt über die Längsnut 10" der Sackbohrung 9"· Auch bei dieser Ausführung wird zuerst die Düsenbohrung 5" und danach die Düsenbohrung 6" freigegeben.

Selbstverständlich sind weitere Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann die zuerst freigegebene Düsenbohrung 5 bzw. 5' einen über den Leerlaufbedarf hinausgehenden Durchströmquerschnitt aufweisen, so daß beispielsweise über diese Düsenbohrung auch der untere Teillastbedarf an Kraftstoff bis zu etwa 10 % Vollast abgespritzt wird. Außerdem können die in verschiedenen Ebenen.angeordneten Düsenbohrungen nicht genau in Längsrichtung untereinander, sondern in Umfangsrichtung untereinander versetzt angeordnet sein, wodurch sich verschiedene Spritzrichtungen und eine günstigere Anpassung an den Brennraum ergeben. Darüber hinaus ist es möglich, daß von den Ebenen der Düsenbohrungen nicht nur eine, sondern mehrere Düsenbohrungen ausgehen.

N/RLP, Co/tk
26. Januar 1978

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Claims

28-3774 AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/Württ. Kraftstoff-Einspritzdüse für Einspritz-Brennkraftmaschinen Patentan sprü ehe

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Einspritz-Brennkraftmaschinen mit einer durch Kraftstoffdruek entgegen einer Federkraft von einem konischen Nadelsitz nach innen abhebenden Düsennadel und mit einem Spritzkopf, in welchem Düsenbohrungen in mindestens zwei Ebenen untereinander angeordnet sind, die mit steigendem Kraftstoffdruek von der Düsennadel nacheinander freigegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Düsenbohrung (5* 5', 5") von dem konischen Nadelsitz (3, 3', 3") ausgeht.

2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Nadelsitz (3* 3'* 3") ausgehende Düsenbohrung (5, 5', 5") einen dem Kraftstoffbedarf bei Leerlauf bis höchstens 10 % Vollast entsprechenden Druchströmquerschnitt aufweist.

3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (2, 2', 2") einen zylindrischen Zapfen (8, 8', 8^M) aufweist, der im Spritzkopf (l_f 1', 1") in einer sich an den Nadelsitz (3, 3', 3") anschließenden Sackbohrung (9, 9'> 9") geführt ist, von der eine oder weitere Düsenbohrungen (6, 6', 6^W, 7¹) ausgehen, die bei geschlossener Düsennadel (2, 2', 2") von dem Zapfen (8, 8', 8") abgedeckt sind.

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OMiGiSMAL INSPECTED

4. Kraftstoff-Einspritzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (2") einen in der Sackbohrung (9") mündenden Kraftstoffzufuhrkanal (4") aufweist, und daß der Nadelsitz (3") über einen Kanal (10") mit dem Kraftstoff-Zufuhrkanal (4") in Verbindung steht.

5. Kraftstoff-Einspritzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (2, 2') von einem Kraftstoff-Zufuhrkanal (4, 4') umgeben ist, und daß die Sackbohrung (9, 9¹) über einen Kanal (10, 11, 12) mit dem Kraftstoff-Zufuhrkanal (4, 4') in Verbindung steht.

6. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11, 12) in Stromungsrichtung des Kraftstoffes von einer Stelle vor dem Nadelsitz (3, 3') ausgeht.

7· Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (10) in Stromungsrichtung des Kraftstoffes von einer Stelle nach dem Nadelsitz (3) ausgeht und bei abgehobener Düsennadel (2) von Kraftstoff beaufschlagt ist.

8. Kraftstoff-Einspritzdüse nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (12) in der Düsennadel (2') angeordnet ist.

9. Kraftstoff-Einspritzdüse nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß. der Kanal (11) im Spritzkopf (1) angeordnet ist.

10. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (10, 10") von einer Längsnut gebildet ist, die in der Wandung der Sackbohrung (9, 9") auf der den Düsenbohrungen (6, 6") abgewandten Seite angeordnet ist.

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