DE3928611A1

DE3928611A1 - Einspritzduese fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE3928611A1
Application number: DE19893928611
Authority: DE
Inventors: Max Dr Straubel; Karl Dipl Ing Hofmann; Helmut Dipl Ing Rembold; Walter Dipl Ing Teegen; Ernst Dipl Ing Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1991-03-07
Also published as: WO1991003640A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritz düse gemäß der Gattung des Hauptanspruches.

Die Zuführung von Wasser zum Kraftstoff hat den Vorteil, daß der Ruß- und Stickoxydausstoß reduziert wird. Die Zuführung des Wassers oder einer anderen Zusatzflüssig keit im Bereich des Düsennadelsitzes hat den Vorteil, daß die zugeführte Menge der Zusatzflüssigkeit jeweils an die sich ändernden Last- und/oder Drehzahlbedingungen angepaßt werden kann. Wenn aber die Zusatzflüssigkeit im Bereich des Düsennadelsitzes zugeführt werden soll, so erfordert dies einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau der Einspritzdüse und es wird der Querschnitt des in den Brennraum des Motors ragenden Teiles der Einspritzdüse vergrößert, was wiederum Nachteile mit sich bringt. Eine solche Düse zur Zuführung von Zusatzstoffen zum Diesel kraftstoff im Bereich des Düsennadelsitzes ist beispiels weise aus der US-PS 44 16 229 bekannt geworden. Hier ist der Zusatzstoff von einem alternativen Kraftstoff gebildet.

Die Einspritzdüse ist von einem rohrförmigen Teil ummantelt, durch welchen ein Anteil des Gemisches zugeführt wird und es wird dadurch der Durchmesser des in den Brennstoffraum ragenden Teiles der Einspritzdüse wesentlich vergrößert. Aus der DE-PS 9 25 139 ist die Zuführung von Wasser als Zusatzflüssigkeit bekannt geworden. Wenn hier das Wasser der Einspritzdüse im Bereich des Düsennadelsitzes zuge führt werden soll, ist auch hier wieder infolge der Zu führungsbohrungen der Durchmesser der Düse in dem in den Brennraum ragenden Teil vergrößert und es ist überdies die Herstellung der Düse wegen der durch den Düsenkörper ge führten Zuführungsbohrungen erschwert.

Die Erfindung besteht im wesentlichen aus den Merkmalen des Anspruches 1. Dadurch, daß der erste Teil des Düsenkörpers die Führungsbohrung für die Düsennadel aufweist, wird eine Führung der Düsennadel nahe dem Düsen nadelsitz ermöglicht. Durch den rohrförmigen Ansatz dieses ersten Teiles und dadurch, daß der zweite Teil diesen rohr förmigen Ansatz unter Freilassung eines Durchströmquerschnittes für die Zusatzflüssigkeit umschließt, wird eine getrennte Führung von Dieselkraftstoff und Zusatzflüssigkeit bis zum Bereich des Düsennadelsitzes ermöglicht, ohne daß Bohrungen im Düsenkörper erforderlich sind. Der rohrförmige Ansatz trennt den Durchströmquerschnitt für die Zusatzflüssigkeit von dem Durchströmquerschnitt für den Dieselkraftstoff, so daß die Zuführung der Zusatzflüssigkeit zum Dieselkraftstoff knapp vor dem Düsennadelsitz erfolgen kann, wodurch die Zu messung der Zusatzflüssigkeit von Einspritzzyklus zu Ein spritzzyklus leicht verändert werden kann. Die Ein stellung der Düse wird auf diese Art wesentlich vereinfacht, da getrennte Bohrungen entfallen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung ist der erste Teil mit dem zweiten Teil durch Hart verlötung verbunden. Es entsteht auf diese Weise eine dichte und einfache Verbindung des ersten Teiles mit dem zweiten Teil und die Einspritzdüse bildet nach der Verlötung eine unlösbare Einheit.

Gemäß der Erfindung ist die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß der rohrförmige Ansatz des ersten Teiles an seiner Außenseite wenigstens einen Längskanal aufweist, welcher durch den zweiten Teil abgeschlossen ist und im Bereich des Düsennadelsitzes in einen Ringkanal mündet, in dessen Bereich der rohrförmige Ansatz des ersten Teiles wenigstens eine Durchbrechung, vorzugsweise mehrere Bohrungen, aufweist. Die getrennte Führung von Zusatzflüssig keit und Dieselkraftstoff ist hierbei auf einfache Weise verwirklicht und die Bohrungen im rohrförmigen Ansatz des ersten Teiles sind leicht und einfach herstellbar. Diese Bohrungen können gemäß der Erfindung schräg zur Tangentiale geneigt sein, wodurch der Mischeffekt begünstigt wird. Vor zugsweise weist hiebei gemäß der Erfindung der rohrförmige Ansatz des ersten Teiles mehrere,über seinen Umfang verteilte Längskanäle auf. Auf diese Weise wird der rohrförmige Ansatz des ersten Teiles im zweiten Teil zentriert und da dieser rohrförmige Ansatz nun über seine gesamte Länge am zweiten Teil abgestützt ist, kann dieser rohrförmige Ansatz mit sehr geringer Wandstärke ausgebildet sein, wodurch sich wieder eine Verringerung des Querschnittes des in den Brenn raum ragenden Teiles der Einspritzdüse ergibt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Teil an seinem vom Düsennadelsitz abgewendeten Ende zu einem Hohlzylinder erweitert, welcher den ersten Teil teilweise umgibt. Dadurch wird eine steife Verbindung des ersten Teiles mit dem zweiten Teil erreicht.Hierbei liegen gemäß der Erfindung vorzugsweise die den ersten Teil mit dem zweiten Teil verbindenden Lötstellen am Endrand des Hohl zylinders und am Endrand des rohrförmigen Ansatzes. Auf diese Weise wird der Durchströmquerschnitt für Dieselkraftstoff zusatzflüssigkeit freigehalten und am oberen und unteren Ende ist der die Zuflußkanäle begrenzende rohrförmige Ansatz dicht an den zweiten Teil angeschlossen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Aus führungsbeispieles schematisch erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Düse nach Linie I-I der Fig. 2.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Düse und die Düsenhalterung. Fig. 4 zeigt in einem Teilquer schnitt das Einspritzsystem.

Die Düse besteht aus zwei Teilen 1 und 2. Der Teil 1 weist die Zuführungsbohrung 3 für den Dieselkraft stoff und die Zuführungsbohrung 4 für Wasser oder gegebenen falls eine andere Zusatzflüssigkeit auf. Der Teil 2 ist am oberen Ende zu einem Hohlzylinder 5 erweitert, welcher den Teil 1 teilweise umschließt. Hiebei ist der Teil 1 im Bereich dieses Hohlzylinders 5 bei 6 auf kleineren Durch messer abgesetzt, so daß der den Teil 1 bildende Zylinder außen stufenlos ist.

Der Teil 1 weist einen rohrförmigen Ansatz 7 auf, welcher die Düsennadel 8 unter Freilassung eines Durch strömquerschnittes 9 für den durch die Bohrung 3 zuge führten Dieselkraftstoff umgibt.

Die Zuführungsbohrung 4 für das Wasser mündet in einen Ringkanal 10. In diesen Ringkanal 10 münden radiale Kanäle 11, von welchen Längskanäle 12 ausgehen, welche am äußeren Umfang des rohrförmigen Ansatzes 7 ausgebildet und durch die Innenwandung 13 des Teiles 2 abgeschlossen sind. Diese Längskanäle führen bis zu einem Ringkanal 14, welcher gleichfalls am äußeren Umfang des rohrförmigen Ansatzes 7 ausgebildet ist. Dieser Ringkanal 14 ist über mehrere Bohrungen 15 mit dem zwischen der Düsennadel und dem rohr förmigen Ansatz gebildeten Durchströmquerschnitt 9 für den Dieselkraftstoff verbunden. Es erfolgt somit der Zusatz des Wassers knapp vor dem im Teil 2 ausgebildeten Düsen nadelsitz 16. Durch den Einspritzdruck des Dieselkraftstoffes, welcher sich im Raum 17 auswirkt, wird die Düsennadel 8 vom Sitz 16 abgehoben, da der Querschnitt des Schaftes 18 der Düsennadel, welcher in der Führungsbohrung 19 des ersten Teiles geführt ist, größer ist als der Querschnitt des Düsennadelsitzes 16. Durch die Einspritzbohrungen 20 gelangt nun der Kraftstoff und das über den Ringraum 14 zugeführte Wasser zur Einspritzung in den Brennraum des Motors.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der rohrförmige Ansatz 7 über seine Länge an der Innenwandung 13 des Teiles 2 abgestützt, so daß dieser rohrförmige Ansatz verhältnismäßig dünnwandig bemessen werden kann.

Die Verbindung des Teiles 1 mit dem Teil 2 erfolgt durch eine ringförmige Lötstelle 21 am oberen Rand des Hohlzylinders 5 und am unteren Rand des rohrförmigen An satzes 7 durch eine ringförmige Lötstelle 22. Die Lötung kann in einfacher Weise so erfolgen, daß das ringförmige Hartlot 21 und 22 eingelegt und hierauf die gesamte Düse erhitzt wird, wodurch die Hartlötung erfolgt. Hierauf kann die gesamte Düse abgeschreckt werden, was gleichzeitig mit der Erhärtung des Hartlotes den Vorteil mit sich bringt, daß auch die Düse gehärtet wird.

In Fig. 3 ist die Einspritzdüse 1, 2 mit dem Düsen halter 23 im Längsschnitt dargestellt. Die Zufuhr des Diesel kraftstoffes zur Düse erfolgt über einen Anschluß 24 und Bohrungen 25, 3. Die Zufuhr des Wassers erfolgt über einen Anschluß 26 und Bohrungen 27, 4, wobei ein Rückschlagventil 28 vorgesehen ist.

In Fig. 4 ist das Einspritzsystem dargestellt. 29 ist die Einspritzpumpe, von welcher der Dieselkraftstoff über ein Rückschlagventil 30 zur Bohrung 3 gefördert wird. Das Wasser wird über eine Leitung 31 zur Bohrung 4 im ersten Teil 1 über das Rückschlagventil 28 gefördert. Hiebei erfolgt die Förderung des Wassers durch einen Trennkolben 32, welcher von Dieselkraftstoff, der bei spielsweise von der Vorpumpe 33 unter Druck gesetzt wird, beaufschlagt ist. In den Arbeitsraum 34 dieses Trennkolbens gelangt das Wasser über ein Rückschlagventil 35 von einer Wasserpumpe 36. Das Wasser wird zwar zwischen den einzelnen Einspritzzyklen bzw. Druckhüben der Einspritzpumpe zugeführt, jedoch muß immerhin der Standdruck des Gleichdruckventiles, welcher ungefähr bei 50 bar liegt, überwunden werden. Die Aggressivität des Wassers ist größer als die Aggressivität des Brennstoffes und bei höheren Drücken ist die Gefahr von Kavitation gegeben. Da nun der Zuführungsdruck des Wassers vom Trennkolben 32 aufgebracht wird, kann der Förderdruck des Wassers wesentlich geringer sein und beispielsweise bei 5 bar liegen. Bei solchen geringen Drücken ist die Kavitations gefahr geringer.

Über eine Umgehungsleitung 37 und ein in diese Um gehungsleitung eingeschaltetes Rückschlagventil 38 wird das von der Zusatzflüssigkeit verdrängte Dieselkraftstoffvolumen zur Einspritzpumpe zurückgefördert. Naturgemäß kann die Rück förderung auch zum Tank erfolgen.

Bezugszeichenliste:

1, 2 Düsenteile
3 Zuführungsbohrung für Dieselkraftstoff
4 Zuführungsbohrung für Wasser
5 Hohlzylinder
6 abgesetzter Bereich des Hohlzylinders
7 rohrförmiger Ansatz
8 Düsennadel
9 Durchströmquerschnitt
10 Ringkanal
11 radiale Kanäle
12 Längskanäle
13 Innenwandung
14 Ringkanal
15 Bohrungen
16 Düsennadelsitz
17 Hochdruckraum
18 Schaft der Düsennadel
19 Führungsbohrung
20 Einspritzbohrungen
21, 22 Lötstellen
23 Düsenhalter
24 Anschluß für Dieselkraftstoff
25 Bohrung
26 Anschluß für Wasser
27 Bohrung
28 Rückschlagventil
29 Einspritzpumpe
30 Rückschlagventil
31 Leitung für Wasser
32 Trennkolben
33 Vorpumpe
34 Arbeitsraum des Trennkolbens
35 Rückschlagventil
36 Wasserpumpe
37 Umgehungsleitung
38 Rückschlagventil

Claims

1. Einspritzdüse für die Einspritzung eines Gemisches bzw. einer Emulsion von Dieselkraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit, insbesondere Wasser, in Diesel motoren, mit einer auf einen Düsennadelsitz des Düsen körpers aufsitzenden und unter dem Einspritzdruck öffnen den Düsennadel, wobei der Zusatz der Zusatzflüssigkeit zum Dieselkraftstoff in dosierten Mengen im Bereich des Düsennadelsitzes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper aus zwei miteinander verbundenen Teilen (1, 2) besteht, von welchen der erste Teil (1) die Führungs bohrung (19) für die Düsennadel (8) und die Zulaufbohrungen (3, 4) für Dieselkraftstoff und Zusatzflüssigkeit aufweist und mit einem rohrförmigen Ansatz (7) ausgebildet ist, welcher die Düsennadel (8) unter Freilassung eines Durch strömquerschnittes (9) für den Dieselkraftstoff umschließt, und der zweite Teil (2) den Düsennadelsitz (16) aufweist und den rohrförmigen Ansatz (7) des ersten Teiles unter Frei lassung eines Durchströmquerschnittes (12) für die Zusatz flüssigkeit umschließt, wobei der Durchströmquerschnitt (12) für die Zusatzflüssigkeit mit dem Durchströmquerschnitt (9) für den Dieselkraftstoff im Bereich des Düsennadelsitzes (16) in Verbindung steht.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Teil (1) mit dem zweiten Teil (2) durch Hartverlötung verbunden ist.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Ansatz (7) des ersten Teiles (1) an seiner Außenseite wenigstens einen Längskanal (12) aufweist, welcher durch den zweiten Teil (2) abge schlossen ist und im Bereich des Düsennadelsitzes (16) in einen Ringkanal (14) mündet, in dessen Bereich der rohr förmige Ansatz des ersten Teiles wenigstens eine Durch brechung (15), vorzugsweise mehrere Bohrungen (15), auf weist.

4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der rohrförmige Ansatz (7) des ersten Teiles (1) mehrere über seinen Umfang verteilte Längskanäle (15) aufweist.

5. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bohrungen (15) schräg zur Tangentialen geneigt sind.

6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (2) an seinem vom Düsennadelsitz (16) abgewendeten Ende zu einem Hohl zylinder (5) erweitert ist, welcher den ersten Teil (1) teil weise umgreift.

7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten Teil (1) mit dem zweiten Teil (2) verbindenden Lötstellen (21, 22) am End rand des Hohlzylinders (5) und am Endrand des rohrförmigen Ansatzes (7) liegen.