DE4103918B4

DE4103918B4 - Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung

Info

Publication number: DE4103918B4
Application number: DE4103918A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Obu Takagi
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2011-02-09
Also published as: DE4103918A1

Abstract

Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung, enthaltend:
ein Ventilgehäuse (16) mit einer Düse (18) zum säulenförmigen Einspritzen von Kraftstoff,
ein innerhalb des Ventilgehäuses (16) angeordnetes Ventil (26) zum Öffnen und Schließen der Düse (18),
einen mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses (16) verbundenen Kraftstoffzerstäuber (30), der einen mit der Düse (18) verbundenen, säulenförmigen Kraftstoffkanal (32) aufweist und einen Teiler (34) enthält, durch den der säulenförmige Kraftstoffkanal (32) in mehrere Zerstäubungslöcher (36) aufgeteilt wird, wobei der Teiler (34) im Bereich des Beginns jedes Zerstäubungsloches (36) eine geneigte Fläche (35) aufweist, mit der der über die Düse (18) eingespritzte Kraftstoff zu dessen Zerstäubung kollidiert, und
mehrere Luftzufuhrkanäle (38) zum Einblasen von Luft in je eines der Zerstäubungslöcher (36), wobei jeder Luftzufuhrkanal (38) in einem Luftauslaß (38b) endet, der der dem entsprechenden Zerstäubungsloch (36) zugehörigen geneigten Fläche (35) gegenüberliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel Θ zwischen dem Luftzufuhrkanal (38) und dem...

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung ist aus dem JP-GBM-OS 1-61461 bekannt. Die Luftzufuhrkanäle münden bei dieser vorbekannten Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung mit einer Neigung in Strömungsrichtung der durch die Zerstäubungslöcher strömenden Kraftstofftröpfchen in die Zerstäubungslöcher, so daß die den Zerstäubungslöchern zugeführte Luft von vornherein eine Komponente in Bewegungsrichtung der Kraftstofftröpfchen hat. Der Zweck der Luftzufuhr liegt darin, die Zerstäubung des Kraftstoffes weiter zu verbessern.

Aus dem JP-GBM-OS 61-57166 ist eine Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung bekannt, die ebenfalls die Merkmale des Oberbegriffs des beigefügten Anspruchs 1 aufweist. Bei dieser vorbekannten Einspritzdüseneinrichtung mündet ein Luftzufuhrkanal etwa rechtwinklig zum säulenförmigen Kraftstoffkanal in den säulenförmigen Kraftstoffkanal stromoberhalb des Teilers, der den säulenförmigen Kraftstoffkanal in zwei Kanäle unterteilt. Durch Beaufschlagen des Luftzufuhrkanals mit Luft kann der durch den säulenförmigen Kraftstoffkanal strömende Kraftstoff abgelenkt werden, so daß der Kraftstoff nur in einen der beiden Kraftstoffkanäle gelangt und dabei die Luft zusätzlich aufbereitet wird. Der Kraftstoffkanal, in den der Kraftstoff durch Einblasen von Luft abgelenkt wird, ist einem von zwei Ansaugkanälen zugeordnet, in die das Saugrohr unterteilt ist, wobei jedem Saugkanal ein Einlaßventil des Zylinders zugeordnet ist. Auf diese Weise kann im Teillastbetrieb Kraftstoff nur einem der Ansaugkanäle zugeführt werden, der beispielsweise als Wirbelkanal ausgebildet ist und für eine gute Verwirbelung des Kraftstoff-Luftgemisches bei Schwachlast sorgt. Bei höherer Last des Motors wird dem säulenförmigen Kraftstoffkanal über zwei sich diametral gegenüberliegenden Luftzufuhrkanäle Luft zugeführt, so daß dann beide stromunterhalb des säulenförmigen Kraftstoffkanals befindliche Kraftstoffkanäle bzw. Zerstäubungslöcher mit Kraftstoff beschickt werden, der durch die geneigte Fläche stromab des Teilers und die Luft zerstäubt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung zu schaffen, bei der eingespritzter Kraftstoff möglichst wirksam zerstäubt wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die luftunterstützte Zerstäubung des Kraftstoffes, der auf die geneigte Fläche stromab des Teilers auftrifft, besonders wirksam erfolgt, wenn der Luftzufuhrkanal in einem Winkel von etwa 90° zur Längsrichtung des Zerstäubungsloches in dieses mündet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im weiteren anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung,
2 eine Längsschnitt eines wesentlichen Bereichs der Zweifach-Einspritzdüseneinrichtung nach 1 in vergrößerter Darstellung,
3 einen Längsschnitt eines Motorzylinders und eines Einlaßkrümmers mit einer daran befestigten Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung,
4 einen horizontalen Schnitt des Motorzylinders und des Einlaßkrümmers mit der Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung gemäß 3, und
5 ein Diagramm betreffend das Verhältnis zwischen einem in 2 dargestellten Schnittwinkel Θ und einer Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs.
Das im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung betrifft eine Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung.
In den 3 und 4 ist ein Zylinder 50 einer Vielzahl von Zylindern eines Kraftfahrzeugmotors E dargestellt. Jeder 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 Einlaßöffnungen 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 Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung 10 ist an einer Wand des Einlaßkrümmers 56 an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe 58 angeordnet, um über die beiden Einlaßöffnungen 52 individuell Kraftstoff einzuspritzen.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, weist die Zweiloch-Einspritzdüseneinrichtung 10 ein Gehäuse 11 auf, in dem eine Magnet- bzw. Solenoidspule 12, ein hohler Kern 14 und 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. Magnetankers 24 und eines Teils des Gehäuses 11 ein Magnetfluß aus. Durch die dadurch erzeugte Magnetkraft wird der Anker 24 mit einem, im folgenden beschriebenen, Ventil 26 gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder 28, die in dem Kern 14 und dem Anker 24 angeordnet ist, um einen vorgegebenen Hub nach oben bewegt.
In dem Gehäuse 11 ist ferner unterhalb des Ankers 24 ein Ventilgehäuse 16 angeordnet. Das Ventilgehäuse 16 ist koaxial zu dem Kern 14 und dem Anker 24 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich, weist das Ventilgehäuse 16 an seinem unteren Ende eine Düse 18 auf, durch die Kraftstoff säulenförmig eingespritzt werden kann und einen Ventilsitz 17, der sich in einwärtiger Richtung an die Düse 18 anschließt.
Das Ventil 26 ist in dem Ventilgehäuse 16 verschiebbar angeordnet. Das obere Ende des Ventils 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 normalerweise 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 Kraftstoffsieb 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 unteren Endabschnitt des Ventilgehäuses 16 festgelegt. Der Kraftstoffzerstäuber 30 ist mit einem Kraftstoffkanal 32 versehen, der mit der Düse 18 des Ventilgehäuses 16 in Verbindung steht, so daß säulenförmiger Kraftstoff säulenförmig über die Düse 18 in den säulenförmigen Kraftstoffkanal 32 eingespritzt werden kann. Der Kraftstoffzerstäuber 30 ist einstückig mit einem Spaltkörper bzw. Teiler 34 versehen, der in einem Längsschnitt einen dreieckförmigen Querschnitt hat und der in einer Stellung stromabwärts des säulenförmigen Kraftstoffkanals 32 angeordnet ist. Demzufolge wird der Kraftstoffkanal 32 an seinem stromabwärtigen Ende durch den Teiler 34 in zwei Zerstäuberlöcher bzw. Zerstäubungslöcher 36 verzweigt. Die beiden Zerstäubungslöcher 36 sind durch eine untere Endfläche des Kraftstoffzerstäubers 30 geführt bzw. geöffnet und es ist jeweils ein Zerstäubungsloch 36 zu einem der beiden Einlaßöffnungen 52 des Zylinders 50, wie aus den 3 und 4 ersichtlich, gerichtet.
Der Kraftstoffzerstäuber 30 weist weiterhin zwei Luftzufuhrkanäle 38 auf. Es ist jeweils einer der Luftzufuhrkanäle 38 mit einem der beiden Zerstäubungslöcher 36 verbunden, um diesem Unterstützungs- bzw. Hilfsluft zuzuführen. Jeder der Luftzufuhrkanäle 38 hat eine Einlaßöffnung 38a, die an einer Außenumfangsfläche des Kraftstoffzerstäubers 30 ausgebildet ist, und eine Auslaßöffnung 38b, die an einer Wandfläche des jeweils zugeordneten Zerstäubungsloches 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 stromaufwärtigen Endes jedes Zerstäubungsloches 36, das durch den Tei ler 34 gebildet wird, angeordnet. Ein Schnittwinkel Θ zwischen jeweils einem Zerstäubungsloch 36 und dem zugeordneten Luftzufuhrkanal 38 ist auf etwa 90° eingestellt (vergleiche 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 angeordnet, 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 Kraftstoffzerstäuber 30 ausgebildet ist, verbunden.
Für eine Zufuhr bzw. zum Induzieren von Luft in die Luftkammer 46 ist ein Anschlußrohr 48 mit dem Luftadapter 40 verbunden. Wie aus 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 verbunden. Demzufolge wird atmosphärische Luft in dem Einlaßkanal 59 stromaufwärts der Drosselklappe 58 durch den Luftschlauch 60 über ein Einlaßkrümmervakuum induziert bzw. angesaugt, um über das Verbindungsrohr 48 in die Luftkammer 46 zu gelangen.
Während des Betriebs wird, wenn die Solenoidspule 12 erregt wird, das Ventil 26 mit dem Anker 24 über eine Magnetkraft nach oben bewegt, um die Düse 18 zu öffnen. Dementsprechend wird der durch den Kraftstoffkanal 20 zugeführte Kraftstoff säulenförmig über die Düse 18 in den säulenförmigen Kraftstoffkanal 32 eingespritzt. Der säulenförmige Kraftstoff kollidiert dann mit den einander gegenüberliegenden, geneigten Flächen 35 des Teilers 34, die gerade unterhalb des Verzweigungspunktes P des säulenförmigen Kraftstoffkanals 32 angeordnet sind. Dies führt dazu, daß der säulenförmige Kraftstoff zerstäubt wird und in jeweils eines der beiden Zerstäubungslöcher 36 eintritt. Zur gleichen Zeit wird über das Einlaßkrümmervakuum in die Luftkammer 46 gelangende atmosphärische Luft durch die beiden Luftzufuhrkanäle 38 in die beiden Zerstäubungslöcher 36 geführt. Damit wird in jedem der beiden Zerstäubungslöcher 36 zerstäubter 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 Zerstäubungslöcher 36 den beiden Einlaßöffnungen 52 des Zylinders 50, wie aus 3 und 4 ersichtlich, zugeführt wird.
Beim Überprüfen der Zerstäubung bzw. des Zerstäubungsgrades des über die Düse 18 mit einem Volumenfluß bzw. einer Volumenrate von 145 cm³/s zugeführten Kraftstoffs konnte bestätigt werden, daß der Kraftstoff effizient zerstäubt wurde, wenn der Neigungswinkel α (vergleiche 2) betreffend jede der geneigten Flächen 35 des Teilers 34 auf etwa 10° oder mehr eingestellt worden ist. Es konnte weiterhin bestätigt 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 Θ zwischen jedem Zerstäubungsloch 36 und dem zugeordneten Luftzufuhrkanal 38 auf etwa 90° eingestellt wird, dann wird Hilfsluft in wirksamer Weise aus jedem Luftzufuhrkanal 38 auf zerstäubten Kraftstoff in jedem der Zerstäubungslöcher 36 geblasen, wodurch die Kraftstoffzerstäubung unterstützt bzw. gefördert wird. In 5 ist die Beziehung zwischen dem Schnittwinkel Θ und der Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs dargestellt. Wie aus 5 ersichtlich, nimmt die Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffs einen Minimalwert an, wenn der Schnittwinkel Θ etwa 90° beträgt. Wenn weiterhin ein Differential- bzw. Differenzdruck zwischen einem stromaufwärts und einem stromabwärts der Drosselklappe 58 gelegenen 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 Kraftstoffverbrauch während eines Leerlaufs des Motors wesentlich verbessert wird.
Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel atmosphärische Luft aus dem Einlaßkanal 59 den Luflzufuhrkanälen 38 zugeführt wurde, kann auch Druckluft eines nicht dargestellten Kompressors anstelle atmosphärischer Luft verwendet werden. Es kann weiterhin die Anzahl der gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Zerstäubungslöcher 36 auf drei oder mehr Zerstäubungslöcher vergrößert werden. In diesem Fall wird die Anzahl der Luftzufuhrkanäle 38, die mit den Zerstäubungslöchern 36 verbunden sind, in entsprechende Weise auf drei oder mehr vergrößert.
Es ist ersichtlich, daß zahlreiche konstruktive Modifikationen und Anpassungen betreffend die erfindungsgemäße Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung durchführbar sind, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.

Claims

Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung, enthaltend: ein Ventilgehäuse (16) mit einer Düse (18) zum säulenförmigen Einspritzen von Kraftstoff, ein innerhalb des Ventilgehäuses (16) angeordnetes Ventil (26) zum Öffnen und Schließen der Düse (18), einen mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses (16) verbundenen Kraftstoffzerstäuber (30), der einen mit der Düse (18) verbundenen, säulenförmigen Kraftstoffkanal (32) aufweist und einen Teiler (34) enthält, durch den der säulenförmige Kraftstoffkanal (32) in mehrere Zerstäubungslöcher (36) aufgeteilt wird, wobei der Teiler (34) im Bereich des Beginns jedes Zerstäubungsloches (36) eine geneigte Fläche (35) aufweist, mit der der über die Düse (18) eingespritzte Kraftstoff zu dessen Zerstäubung kollidiert, und mehrere Luftzufuhrkanäle (38) zum Einblasen von Luft in je eines der Zerstäubungslöcher (36), wobei jeder Luftzufuhrkanal (38) in einem Luftauslaß (38b) endet, der der dem entsprechenden Zerstäubungsloch (36) zugehörigen geneigten Fläche (35) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel Θ zwischen dem Luftzufuhrkanal (38) und dem Zerstäubungsloch (36) etwa 90° beträgt.
Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrkanäle (38) stromoberhalb einer Drosselklappe (58) mit einem Einlaßkanal (59) verbunden sind.
Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Luftadapter (40), der den Kraftstoffzerstäuber (30) so umgibt, daß eine Luftkammer (46) gebildet ist, die mit den Luftzufuhrkanälen (38) in Verbindung steht, und eine Luftzufuhrleitung (60), die den Luftadapter (40) mit dem Einlaßkanal (59) stromoberhalb der Drosselklappe (58) verbindet.
Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zerstäubungslöcher (36) vorgesehen sind.
Mehrloch-Einspritzdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Flächen (35) einen Winkel (α) von etwa 10° mit der Achse der Düse (18) bilden.