DE4103918A1 - Mehrloch-einspritzdueseneinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff­ einspritzeinrichtung für einen Motor mit einer Vielzahl von Zylindern von denen jeder mit einer Vielzahl von Einlaßöff­ nungen versehen ist, insbesondere eine Mehrloch-Einspritz­ düseneinrichtung mit einer Vielzahl von Kraftstoffein­ spritzlöchern, um zerstäubten Kraftstoff individuell über die Einlaßöffnungen jedes Zylinders einzuspritzen.

Eine derartige Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung ist bei­ spielsweise durch die japanische Gebrauchsmusteroffenlegung mit der Veröffentlichungsnummer 61-57 166 bekannt. Bei die­ ser bekannten Einspritzdüseneinrichtung wird ein säulenför­ miger Kraftstoffkanal, der mit einer Düse in Verbindung steht, in zwei Einspritzlöcher verzweigt. Es ist weiter ein Luftzufuhrkanal in einer Stellung stromaufwärts der beiden Einspritzlöcher ausgebildet, um dem säulenförmigen Kraft­ stoffkanal Unterstützungs- bzw. Hilfsluft zuzuführen. Bei einem Betrieb des Motors mit niedriger Last wird einer der beiden Einlaßöffnungen jedes Zylinders Einlaßluft zugeführt und es wird der über die Düse in den Kraftstoffkanal einge­ spritzte Kraftstoff durch die Hilfsluft ausgelenkt, die in den Kraftstoffkanal eingeblasen wird, um der Einlaßöffnung, der die Einlaßluft zugeführt wird, zugeführt zu werden.

Da jedoch die Hilfsluft so in den säulenförmigen Kraft­ stoffkanal zugeführt wird, daß dort der Kraftstoff noch nicht zerstäubt ist, ergibt sich keine effektive Kraft­ stoffzerstäubung in den Kraftstoffeinspritzlöchern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrloch- Einspritzdüseneinrichtung zu schaffen, bei der über die Düse eingespritzter Kraftstoff in effizienter Weise zer­ stäubt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Mehrloch-Ein­ spritzdüseneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Aufbau strömt über die Düse säulenförmig eingespritzter Kraftstoff durch den säulenför­ migen Kraftstoffkanal, um in die Vielzahl von Zerstäubungs­ löchern einzutreten. Zu diesem Zeitpunkt kollidiert der säulenförmige Kraftstoff mit einer Innenwandfläche jedes Zerstäubungsloches, um zerstäubt zu werden. Es wird weiter­ hin über eine Vielzahl von Luftzufuhrkanälen Luft in die zugeordneten Zerstäubungslöcher eingeblasen. Dies führt dazu, daß der in den Zerstäubungslöchern zerstäubte Kraft­ stoff weiter zerstäubt wird, wodurch die Zerstäubung des Kraftstoffs in den Zerstäubungslöchern verbessert wird.

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mehrloch- Einspritzdüseneinrichtung ist mit weiteren Einzelheiten an­ hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zweiloch-Einspritzdüsenein­ richtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines wesentlichen Bereichs der Zweifach-Einspritzdüseneinrichtung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Motorzylinders und eines Einlaßkrümmers mit einer daran befestigten Zwei­ loch-Einspritzdüseneinrichtung,

Fig. 4 einen horizontalen Schnitt des Motorzylinders und des Einlaßkrümmers mit der Zweiloch-Einspritzdüsen­ einrichtung gemäß Fig. 3, und

Fig. 5 ein Diagramm betreffend das Verhältnis zwischen ei­ nem in Fig. 2 dargestellten Schnittwinkel R und ei­ ner Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs.

Das im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel für eine erfindungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüsenein­ richtung betrifft eine Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Zylinder 50 einer Vielzahl von Zylindern eines Kraftfahrzeugmotors E dargestellt. Je­ der der Zylinder 50 hat zwei Einlaßöffnungen 52 und eine Auslaßöffnung 54. An dem Motor E ist ein Einlaßkrümmer 56 so angeordnet, daß ein Einlaßkanal 59 mit den beiden Ein­ laßöffnungen 52 in Verbindung steht. Eine Drosselklappe 58 ist in dem Einlaßkanal 59 drehbar so angeordnet, daß eine Strömungsdurchgangsfläche in dem Einlaßkanal 59 veränderbar ist. Zum Öffnen und Schließen jeder Einlaßöffnung 52 sind in bekannter Weise Einlaßventile 53 angeordnet. Eine Zwei­ loch-Einspritzdüseneinrichtung 10 ist an einer Wand des Einlaßkrümmers 56 an einer Stelle stromabwärts der Drossel­ klappe 58 angeordnet, um über die beiden Einlaßöffnungen 52 individuell Kraftstoff einzuspritzen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist die Zwei­ loch-Einspritzdüseneinrichtung 10 ein Gehäuse 11 auf, in dem eine Magnet- bzw. Solenoidspule 12, ein hohler Kern 14 nd ein hohler Anker 24 koaxial zueinander angeordnet sind. Wenn die Solenoidspule 12 erregt wird, dann bildet sich entlang des Kerns bzw. Magnetkerns 14, des Ankers bzw. Ma­ gnetankers 24 und eines Teils des Gehäuses 11 ein Magnet­ fluß aus. Durch die dadurch erzeugte Magnetkraft wird der Anker 24 mit einem, im folgenden beschriebenen, Hohlventil 26 gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder 28, die in dem Kern 14 und dem Anker 24 angeordnet ist, um einen vorgege­ benen Hub nach oben bewegt.

In dem Gehäuse 11 ist ferner unterhalb des Ankers 24 ein Hohlventilgehäuse 16 angeordnet. Das Ventilgehäuse 16 ist koaxial zu dem Kern 14 und dem Anker 24 angeordnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist das Ventilgehäuse 16 an seinem unteren Ende eine Düse 18 auf, durch die Kraftstoff säulen­ förmig eingespritzt werden kann und einen Ventilsitz 17, der sich in einwärtiger Richtung an die Düse 18 anschließt.

Das Hohlventil 26 ist in dem Gehäuse 16 verschiebbar ange­ ordnet. Das obere Ende des Hohlventils 26 ist mit dem Anker 24 verbunden, so daß das Ventil 26 mit dem Anker 24 hin und her bewegt werden kann. Eine Kugel 26a ist an dem unteren Ende des Ventils 26 festgelegt. Die Kugel 26a wird norma­ lerweise über die Druckfeder 28 vorgespannt, um gegen den Ventilsitz 17 zu drücken und um damit die Düse 18 zu schließen.

Ein Kraftstoffsieb bzw. -filter 22 ist an dessen oberen Endabschnitt in dem Kern 14 angeordnet. Aus dem Kraftstoff­ sieb 22 wird Kraftstoff über einen Kraftstoffkanal 20 in dem Kern 14, den Anker 24, das Ventil 26 und das Ventilge­ häuse 16 der Düse 18 zugeführt.

Durch Verstemmen ist ein Kraftstoffzerstäuber 30 an dem un­ teren Endabschnitt des Ventilgehäuses 16 festgelegt. Der Kraftstoffzerstäuber 30 ist mit einem Kraftstoffkanal 32 versehen, der mit der Düse 18 des Ventilgehäuses 16 in Ver­ bindung steht, so daß säulenförmiger Kraftstoff säulenför­ mig über die Düse 18 in den säulenförmigen Kraftstoffkanal 32 eingespritzt werden kann. Der Kraftstoffzerstäuber 30 ist einstückig mit einem Spaltkörper bzw. Teiler 34 verse­ hen, der in einem Längsschnitt einen dreieckförmigen Quer­ schnitt hat und der in einer Stellung stromabwärts des säu­ lenförmigen Kraftstoffkanals 32 angeordnet ist. Demzufolge wird der Kraftstoffkanal 32 an seinem stromabwärtigen Ende durch den Teiler 34 in zwei Zerstäuberlöcher bzw. Zerstäu­ bungslöcher 36 verzweigt. Die beiden Zerstäubungslöcher 36 sind durch eine untere Endfläche des Kraftstoffzerstäubers 30 geführt bzw. geöffnet und es ist jeweils ein Zerstäu­ bungsloch 36 zu einem der beiden Einlaßöffnungen 52 des Zy­ linders 50, wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, ge­ richtet.

Der Kraftstoffzerstäuber 30 weist weiterhin zwei Luftzu­ fuhrkanäle 38 auf. Es ist jeweils einer der Luftzu­ fuhrkanäle 38 mit einem der beiden Zerstäubungslöcher 36 verbunden, um diesem Unterstützungs- bzw. Hilfsluft zuzu­ führen. Jeder der Luftzufuhrkanäle 38 hat eine Einlaßöff­ nung 38a, die an einer Außenumfangsfläche des Kraftstoff­ zerstäubers 30 ausgebildet ist, und eine Auslaßöffnung 38b, die an einer Wandfläche des jeweils zugeordneten Zerstäu­ bungsloches 36 ausgebildet ist. Die Auslaßöffnung 38b jedes Luftzufuhrkanals 38 ist in einer Lage stromabwärts eines Verzweigungspunktes P des säulenförmigen Kraftstoffkanals 32 und damit in einer Lage stromabwärts eines stromaufwär­ tigen Endes jedes Zerstäubungsloches 36, das durch den Tei­ ler 34 gebildet wird, angeordnet. Ein Schnittwinkel R zwi­ schen jeweils einem Zerstäubungsloch 36 und dem zugeordne­ ten Luftzufuhrkanal 38 ist auf etwa 90° eingestellt (ver­ gleiche Fig. 2).

Ein zylindrischer Luftadapter 40 ist so angeordnet, daß er den Außenumfang des Kraftstoffzerstäubers 30 und an dessen unterem Ende den Außenumfang des Gehäuses 11 umgibt. Dabei sind für einen luftdichten Abschluß Dichtungen 44 und 42 gegenüber dem Luftzerstäuber 30 bzw. dem Gehäuse 11 ange­ ordnet, so daß eine ringförmige, abgedichtete Luftkammer 46 zwischen Außenumfangsbereichen des Kraftstoffzerstäubers 30 und des Gehäuses 11 und dem Innenumfang des Luftadapters 40 gebildet wird. Die Luftkammer 46 ist mit der Einlaßöffnung 38a des Luftzufuhrkanals 38, der in dem Kraftstoffzerstäu­ ber 30 ausgebildet ist, verbunden.

Für eine Zufuhr bzw. zum Induzieren von Luft in die Luft­ kammer 46 ist ein Anschlußrohr 48 mit dem Luftadapter 40 verbunden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist das Anschlußrohr 48 an einem Ende mit einem Luftschlauch 60 verbunden. Das andere Ende des Luftschlauchs 60 ist mit dem Einlaßkanal 59 an einer Stelle stromaufwärts der Drosselklappe 58 verbun­ den. Demzufolge wird atmosphärische Luft in dem Einlaßkanal 59 stromaufwärts der Drosselklappe 58 durch den Luft­ schlauch 60 über ein Einlaßkrümmervakuum induziert bzw. an­ gesaugt, um über das Verbindungsrohr 48 in die Luftkammer 46 zu gelangen.

Während des Betriebs wird, wenn die Solenoidwicklung 12 er­ regt wird, das Ventil 26 mit dem Anker 24 über eine Magnet­ kraft nach oben bewegt, um die Düse 18 zu öffnen. Dement­ sprechend wird der durch den Kraftstoffkanal 20 zugeführte Kraftstoff säulenförmig über die Düse 18 in den säulenför­ migen Kraftstoffkanal 32 eingespritzt. Der säulenförmige Kraftstoff kollidiert dann mit den einander gegenüberlie­ genden, geneigten Flächen 35 des Teilers 34, die gerade un­ terhalb des Verzweigungspunktes P des säulenförmigen Kraft­ stoffkanals 32 angeordnet sind. Dies führt dazu, daß der säulenförmige Kraftstoff zerstäubt wird und in jeweils eine der beiden Zerstäubungslöcher 36 eintritt. Zur gleichen Zeit wird über das Einlaßkrümmervakuum in die Luftkammer 46 gelangende atmosphärische Luft durch die beiden Luftzu­ fuhrkanäle 38 in die beiden Zerstäubungslöcher 36 geführt. Damit wird in jedem der beiden Zerstäubungslöcher 36 zer­ stäubter Kraftstoff weiter durch die Einwirkung der Luft zerstäubt, die über die Auslaßöffnungen 38b der beiden Luftzufuhrkanäle 38 eingeblasen wird. Dies führt dazu, daß ausreichend zerstäubter Kraftstoff über die beiden Zerstäu­ bungslöcher 36 den beiden Einlaßöffnungen 52 des Zylinders 50, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, zugeführt wird.

Beim Überprüfen der Zerstäubung bzw. des Zerstäubungsgrades des über die Düse 18 mit einem Volumenfluß bzw. einer Volu­ menrate von 145 cc/s zugeführten Kraftstoffs konnte bestä­ tigt werden, daß der Kraftstoff effizient zerstäubt wurde, wenn der Neigungswinkel α (vergleiche Fig. 2) betreffend jede der geneigten Flächen 35 des Teilers 34 auf etwa 10° oder mehr eingestellt worden ist. Es konnte weiterhin be­ stätigt werden, daß diese Kraftstoffzerstäubung durch die Zufuhr von Hilfsluft über die Luftzufuhrkanäle 38 in die Zerstäubungslöcher 36 unterstützt bzw. gefördert wurde.

Wenn weiterhin der Schnittwinkel R zwischen jedem Zerstäu­ bungsloch 36 und dem zugeordneten Luftzufuhrkanal 38 auf etwa 90° eingestellt wird, dann wird Hilfsluft in wirksamer Weise aus jedem Luftzufuhrkanal 38 auf zerstäubten Kraft­ stoff in jedem der Zerstäubungslöcher 36 geblasen, wodurch die Kraftstoffzerstäubung unterstützt bzw. gefördert wird. In Fig. 5 ist die Beziehung zwischen dem Schnittwinkel R und der Partikelgröße (µ) des zerstäubten Kraftstoffs dar­ gestellt. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, nimmt die Partikel­ größe des zerstäubten Kraftstoffs einen Minimalwert an, wenn der Schnittwinkel R etwa 90° beträgt. Wenn weiterhin ein Differential- bzw. Differenzdruck zwischen einem strom­ aufwärts und einem stromabwärts der Drosselklappe 58 gele­ genen Bereich etwa 500 mm Hg während eines Leerlaufs des Motors beträgt, dann wird die Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs auf etwa 20 µ reduziert, wodurch der Kraft­ stoffverbrauch während eines Leerlaufs des Motors wesent­ lich verbessert wird.

Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel atmosphäri­ sche Luft aus dem Einlaßkanal 59 den Luftzuführdurchgängen 38 zugeführt wurde, kann auch Druckluft eines nicht darge­ stellten Kompressors anstelle atmosphärischer Luft verwen­ det werden. Es kann weiterhin die Anzahl der gemäß dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel zwei Zerstäubungslöcher 36 auf drei oder mehr Zerstäubungslöcher vergrößert werden. In diesem Fall wird die Anzahl der Luftzufuhrdurchgänge 38, die mit den Zerstäubungslöchern 36 verbunden sind, in ent­ sprechende Weise auf drei oder mehr vergrößert.

Es ist ersichtlich, daß zahlreiche konstruktive Modifika­ tionen und Anpassungen betreffend die erfindungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung durchführbar sind, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.

Claims (5)

1. Merhloch-Einspritzdüseneinrichtung umfassend:
ein Ventilgehäuse (11) mit einer Düse (18) zum säu­ lenförmigen Einspritzen von Kraftstoff,
ein innerhalb des Ventilgehäuses (11) angeordnetes Ventil (26) zum Öffnen oder Schließen der Düse (18), und
einen mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses (11) verbundenen Kraftstoffzerstäuber (30), wobei der Kraft­ stoffzerstäuber (30) einen säulenförmigen Kraftstoffkanal (32) aufweist, der mit der Düse (18) verbunden ist, eine Vielzahl von Zerstäubungslöchern (36) die von dem säulen­ förmigen Kraftstoffkanal (32) verzweigt sind, und wobei eine Vielzahl von Luftzufuhrkanälen (38) vorgesehen ist, von denen jeweils einer mit einem Zerstäubungsloch (36) verbunden ist, um Luft in die Zerstäubungslöcher (36) zu blasen.

2. Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch die Anordnung von zwei Zer­ stäubungslöchern (36).

3. Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwin­ kel (R) zwischen jedem Luftzufuhrkanal (38) und dem zuge­ ordneten Zerstäubungsloch (36) auf etwa 90° eingestellt ist.

4. Einspritzdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Luftadapter (40), der den Kraftstoffzerstäuber (30) so umgibt, daß dazwischen eine luftdichte Luftkammer (46) gebildet wird, wobei die abgedichtete Luftkammer (46) mit den Luftzufuhrkanälen (38) in Verbindung steht, und ein Luftinduktionsrohr (48), um Luft aus einem Ein­ laßkanal (59) oberhalb einer Drosselklappe (58) in die Luftkammer (46) zu induzieren.

5. Einspritzdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffzerstäuber (30) mit einem integral ausgebildeten Teiler (34) versehen ist, durch den der säulenförmige Kraftstoffkanal (32) in Zerstäubungslöcher (36) aufgeteilt wird, wobei der Teiler (34) eine Vielzahl geneigter Flächen aufweist mit denen der über die Düse (18) eingespritzte säulenförmige Kraftstoff kollidiert, um zu Zerstäuben, wobei jeder Luftzufuhrkanal (36) einen Luftauslaß (38b) aufweist, der jeweils der dem entsprechenden Zerstäubungsloch (36) zugehörigen geneigten Fläche gegenüberliegt.