DE2814999C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Einspritzdüse ist bereits aus der DE-PS 6 63 301 bekannt. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 5 Einspritzdüsen, bei denen der Zapfen jeweils direkt mit einem konzentrisch zur Düsennadelachse verlaufenden Spritzloch zusammenwirkt, und die Fig. 6 zeigt das Zusammenwirken des Zapfens mit einer zentrischen Sacklochbohrung, in die zwei entgegengesetzt, schräg zur Düsennadelachse verlaufende Spritzlöcher in die Sacklochbohrung einmünden. In allen Fällen bleibt die Kraftstoff-Strahlrichtung in allen Stellungen der Düsennadel immer dieselbe, entweder in Richtung der Längsachse der Düsennadel oder im Falle der Fig. 6 in Richtung der zwei vorgegebenen schräg verlaufenden Spritzlöcher. Bei den Fig. 1 bis 5 ändert sich lediglich der Charakter des Strahles mit zunehmendem Öffnungsquerschnitt.

Bekanntlich ist die Güte der Gemischbildung im Brennraum einer Brennkraftmaschine außer von der Strahlcharakteristik auch wesentlich abhängig von der jeweiligen Kraftstoffstrahl­ richtung. Diesbezüglich wird es für verschiedene Gemischbildungsverfahren auch bereits seit längerem als vorteilhaft angesehen, dem Kraftstoffstrahl beim Starten sowie im unteren Last- und/oder Drehzahlbereich des Motors eine Richtung zu geben, durch die eine größere unmittelbare Kraftstoff-Luftvermischung erfolgt, während im oberen Last- und/oder Drehzahlbereich ein, mehr zur Brennraumwand hin gerichteter Strahl erwünscht wird, um die bekannten gefährlichen Druckspitzen durch eine zu schnelle Verbrennung zu vermeiden. Dies gilt insbesondere für Brennkraftmaschinen, die nach dem Verfahren der Kraftstoff-Wandauftragung arbeiten, denn hier soll bei genügend erwärmter Brennraumwand ein großer Teil des Kraftstoffes filmartig auf diese aufgebracht werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß in einfacher Weise und ohne störanfällige Mittel die Kraftstoff-Strahlrichtung selbsttätig in weiten Grenzen variierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch solche, sowohl bei Zapfendüsen als auch bei Lochdüsen durchführbaren Maßnahmen wird erreicht, daß sich die Strahllage selbsttätig beim Hub der Düsennadel ändert. Dabei wird die am Drosselzapfen der Düsennadel befindliche Abflachung (Kraftstoffablenkfläche), welche in einfacher Weise zu verwirklichen ist, als Steuermittel für die Strahlrichtung herangezogen. Die jeweils gewünschte Abflachung wird durch Abschleifen des Drosselzapfens erreicht. Zu erwähnen ist noch, daß die Düsennadel in jedem Falle gegen Verdrehen gesichert werden muß, da sich die Strahlrichtung sonst auch während des Betriebes ohne Verstellung des Nadelhubes verändert.

Eine Einspritzstrahlrichtungsänderung in Abhängigkeit vom Nadelhub ist zwar an sich bekannt (US-PS 21 86 216). Beim Gegenstand dieser Druckschrift liegt jedoch ein zum Einspritzraum hin sich in Achsrichtung des Einspritzventils verjüngendes konisches Spritzloch vor, welches zugleich als Ventilsitz für das ebenfalls konisch auslaufende Ende der Düsennadel dient. Die Änderung der Strahlrichtung erfolgt hier jedoch durch die exzentrische Anordnung des Spritzlochs zum konischen Düsennadelende. Da während der Bewegung der Düsennadel nach oben letztere aufgrund eines größeren Spiels der Nadelführung, durch welches der Strahlrichtungswechsel beim Nadelhub ermöglicht wird, auch seitlich bewegt wird, ist einerseits die Strahlrichtung sehr ungenau bestimmt und andererseits ist der Verschleiß der Düsennadelspitze und der Spritzbohrung, die gegenseitig reiben, sehr groß. Es besteht also Grund zu der Annahme, daß die Düse nach kurzer Betriebszeit nicht mehr wunschgemäß funktioniert, da dann das Spritzloch seitlich aufgerieben sein wird und die Nadel dadurch nicht mehr dicht schließen kann. Auch ergibt sich durch das konische Loch selbst noch bei großem Nadelhub ein sehr breit gefächerter Strahl, bei der vorliegenden Erfindung hingegen bei großem Nadelhub ein mehr gebündelter Strahl.

Es ist also festzustellen, daß mit der Einspritzdüse gemäß der US-Patentschrift keine wunschgemäßen und über längere Betriebszeiten gleichbleibenden nadelhubabhängigen Änderungen der Strahlcharakteristik bzw. Strahllage erreichbar sein werden.

In weiterer, zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Kraftstoffablenkfläche als ebene oder im Querschnitt gesehen hohl gewölbte Abflachung auszubilden.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil einer als Zapfendüse ausgebildeten Einspritzdüse nach der Erfindung mit einem koaxial zur Düsennadelachse verlaufenden Spritzloch, wobei die Düsennadel auf ihrer Sitzfläche aufsitzt und der Drosselzapfen voll in das Spritzloch eintaucht,

Fig. 2 die Einspritzdüse nach Fig. 1 bei geringfügig geöffneter Düsennadel und Darstellung des parallel zur Düsennadelachse austretenden Anfangskraftstoff­ strahls,

Fig. 3 die Einspritzdüse nach Fig. 1 bei nahezu voll geöffneter Düsennadel und Darstellung des nunmehr schräg zur Düsennadelachse austretenden Kraftstoff­ strahls,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den unteren Teil einer als Lochdüse ausgebildeten Einspritzdüse nach der Erfindung mit einem zur Düsennadelachse geneigt von einer Sacklochbohrung abgehenden Spritzloch und

Fig. 5 einen Teilschnitt V-V durch die Einspritzdüse nach Fig. 4.

In den Figuren ist der untere Teil eines Düsenkörpers mit 1 bezeichnet, in dem eine Düsennadel 2 axial verschiebbar gelagert ist. Die Düsennadel 2 weist einen konischen Sitz 3 und am unteren Ende einen Drosselzapfen 4 auf.

In den Fig. 1 bis 3 weist der Drosselzapfen 4 eine zur Düsennadelachse x schräg verlaufende Abflachung 5 (Kraftstoffablenkfläche) auf und greift in eine konzentrisch zur Düsennadelachse x im Düsenkörper 1 vorgesehene Bohrung 6 ein, die gleichzeitig auch das Spritzloch bildet. Bei geschlossener Düsennadel 2 wird das Spritzloch 6 durch den zylindrischen Drosselzapfen 4 bis auf einen Ringspalt abgeschlossenen (Fig. 1). Hebt sich die Düsennadel 2, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, nur geringfügig von ihrer Sitzfläche im Düsenkörper ab, so strömt der Kraftstoff durch den engen Ringspalt im wesentlichen in Richtung der Düsennadelachse x. Beim weiteren Öffnen der Düsennadel 2 wird der Kraftstoffstrahl durch die immer mehr zur Geltung kommende Kraftstoffablenkfläche 5 immer weiter abgelenkt, es entsteht ein zur Düsennadelachse x schräg verlaufender Strahl, wie er in Fig. 3 angedeutet ist.

In Fig. 4 greift der Drosselzapfen 4, der eine rechtwinklig zur Düsennadelachse x verlaufende Stirnfläche aufweist, in eine konzentrisch zur Düsennadelachse x angeordnete Sacklochbohrung 7 ein, von der aus ein einziges schräg zur Düsennadelachse x verlaufendes Spritzloch 9 zum Brennraum führt. Aus Fig. 5 kann man erkennen, daß der Drosselzapfen 4 eine zur Düsennadelachse x parallel verlaufende Abflachung 8 aufweist. Das einzige Spritzloch 9 geht auf der Seite der Kraftstoffablenkfläche 8 von der Sacklochbohrung ab.

Hebt sich hier die Düsennadel 2 etwas mit ihrem Sitz 3 von der Sitzfläche im Düsenkörper 1 ab, ergibt sich durch die Abflachung 8 des Zapfens 4 in Verbindung mit der Neigung des Spritzloches 9 ein im wesentlichen parallel zur Düsennadel­ achse x in den Brennraum der Brennkraftmaschine austretender Anfangskraftstoffstrahl (Pfeil 10). Bei voll geöffneter Düsennadel 2 ist der Zapfen 4 aus der Sacklochbohrung 7 ausgetaucht, so daß der Kraftstoff schräg in Richtung des Pfeiles 11 eingespritzt wird.

Claims (2)

1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer in einem Düsenkörper axial verschiebbar geführten, unter dem Druck des Einspritzkraftstoffs entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung mit ihrem konischen Sitz von einer entsprechend konisch ausgebildeten Sitzfläche abhebenden Düsennadel, die an ihrem einspritzseitigen Ende einen über einen Teilbereich des Nadelhubs den Kraftstoffdurchtritt drosselnden Zapfen aufweist, der entweder mit einer als Spritzloch oder mit einer als Sacklochbohrung ausgebildeten zentrischen Bohrung zusammenwirkt, wobei im ersteren Fall der Zapfen ständig in das Spritzloch eintaucht und im letzteren Fall der Zapfen im Verlauf des Nadelöffnungshubes mit seiner rechtwinklig zur Düsennadelachse ausgerichteten Stirnfläche aus der mit einer schräg zur Düsennadelachse verlaufenden Spritzloch­ verbindung zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin versehenen Sacklochbohrung austauscht, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselzapfen (4) der gegen Verdrehen gesicherten Düsennadel (2) mit einer Kraftstoffablenkfläche (5, 8) versehen ist, die im Fall des mit dem Spritzloch (6) zusammenwirkenden Zapfens (4) am einspritzseitigen Ende desselben im Anschluß an einen zylindrischen Drosselbereich als zur Düsennadelachse (x) schräg verlaufende und im Fall des mit der Sacklochbohrung (7) zusammenwirkenden Zapfens (4) als zur Düsennadelachse (x) parallel verlaufende Abflachung ausgebildet ist, wobei im letzteren Fall ein die Spritzlochverbindung darstellendes einziges, ablenkflächenseitig von der Sacklochbohrung (7) abgehendes Spritzloch (9) derart geneigt verläuft, daß sich ein angenähert parallel zur Düsennadelachse (x) in den Brennraum der Brennkraftmaschine austretender Anfangskraftstoffstrahl (Pfeil 10) ergibt.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffablenkfläche (5, 8) als ebene oder im Querschnitt gesehen hohl gewölbte Abflachung ausgebildet ist.