Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der US-PS 46 93 227 ist eine Zwei
stoff-Einspritzeinrichtung mit zwei Einspritzpumpen und je einer
Einspritzdüse pro Brennraum bekannt, mit der zunächst eine kleine
Menge eines Zündkraftstoffs, beispielsweise Dieselkraftstoff, und
unmittelbar anschließend ein zündunwilliger Hauptkraftstoff, bei
spielsweise Alkohol, in den Brennraum eingespritzt wird, um eine
gute Zündung und Verbrennung zu erzielen. Zum Vorlagern des Zünd
kraftstoffs ist stromauf des Ventilsitzes der Einspritzdüse eine
Vorlagerungskammer angeordnet, die als Ringnut im Schaft der Ventil
nadel ausgebildet ist. Um ein Eindringen von Zündkraftstoff, der
durch Radialbohrungen in der Ventilnadel in die Vorlagerungskammer
gelangt, in den Hauptkraftstoff, der sich in dem stromauf an
schließenden Ringspalt befindet, möglichst zu vermeiden, ist die
Vorlagerungskammer durch eine scharfe Schulter gegen den mit der
Druckkammer verbundenen Ringspalt abgesetzt. Beim Einströmen von
Zündkraftstoff in die mit Hauptkraftstoff noch gefüllte Vorla
gerungskammer ist bei der bekannten Einspritzdüse nicht sicherge
stellt, daß Hauptkraftstoffreste völlig aus der Vorlagerungskammer
ausgespült werden und sich auch Teile des Zündkraftstoffs in der
Ringkammer mit dem Hauptkraftstoff vermischen. Um eine möglichst
reine Zündkraftstoffmenge in dem Vorlagerungsraum anzuordnen, ist
daher eine relativ große Menge Zündkraftstoff erforderlich.The invention relates to a fuel injector according to the
Preamble of claim 1. From US-PS 46 93 227 is a two
Fabric injection device with two injection pumps and one each
Injection nozzle known per combustion chamber, initially with a small
Amount of an ignition fuel, for example diesel fuel, and
immediately afterwards a main fuel that does not ignite, at
for example alcohol, is injected into the combustion chamber to a
to achieve good ignition and combustion. For storing the Zünd
fuel is upstream of the valve seat of the injector
Storage chamber arranged as an annular groove in the stem of the valve
needle is formed. To prevent ignition fuel from penetrating
through radial bores in the valve needle into the pre-storage chamber
gets into the main fuel that is in the upstream
closing annular gap is to be avoided if possible
Storage chamber by a sharp shoulder against the one with the
Pressure chamber connected annular gap. When inflowing
Ignition fuel in the supply still filled with main fuel
tion chamber is not in the known injector
represents that major fuel residues completely from the pre-storage chamber
be flushed out and parts of the ignition fuel in the
Mix the annular chamber with the main fuel. To one if possible
pure ignition fuel quantity is to be arranged in the storage room
therefore a relatively large amount of ignition fuel is required.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß in Schließstellung der Ventil
nadel die den Vorlagerungsraum vom Ringspalt trennenden Vorsprünge
verhindern, daß durch die Bohrungen zugeführter Zündkraftstoff nicht
in axialer Richtung auf direktem Weg in den Ringspalt gelangt son
dern in Umfangsrichtung seitlich umgelenkt wird, bis der Vorlager
ungsraum gespült und völlig mit Zündkraftstoff gefüllt und damit die
Zündkraftstoffmenge als konzentrierte Schicht der Hauptkraftstoff
menge vorgelagert wird.The injection nozzle according to the invention with the characteristic features
of claim 1 has the advantage that in the closed position of the valve
needle the projections separating the storage space from the annular gap
prevent ignition fuel supplied through the holes not
In the axial direction, son
is deflected laterally in the circumferential direction until the front bearing
flushed and completely filled with ignition fuel and thus the
Ignition fuel amount as a concentrated layer of the main fuel
quantity is upstream.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Einspritz
düse möglich.The measures listed in the subclaims provide for
partial developments of the injection specified in claim 1
nozzle possible.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 den
brennraumseitigen Teil einer Zweistoff-Einspritzdüse im Axial
schnitt, Fig. 2 eine Einzelheit A der Einspritzdüse nach Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab, Fig. 3 eine Abwicklung der Ventilnadel der
Einspritzdüse nach Fig. 1 im Bereich einer Vorkammer in vergrößer
tem Maßstab, Fig. 4 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Ventilnadel im Schnitt im Bereich der Vorkammer, Fig. 5 eine
Abwicklung der Ventilnadel nach Fig. 4 im Bereich der Vorkammer und
Fig. 6 eine Abwicklung einer anderen Ventilnadel.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. In the drawings Fig. 1 shows the combustion chamber-side partial section of a dual fuel injection nozzle in the axial, Fig. 2 shows a detail A of the injector of FIG. 1 in an enlarged scale, Fig. 3 is a developed view of the valve needle of the injector of FIG. 1 in the region of a prechamber in Enlarged tem scale, Fig. 4 shows a part of a second embodiment of a valve needle in section in the area of the prechamber, Fig. 5 a development of the valve needle according to Fig. 4 in the region of the prechamber and Fig. 6 a development of another valve needle.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Ein Düsenkörper 1 ist mit einer Überwurfmutter 2 unter Zwischenlage
einer Zwischenscheibe 3 an einem Düsenhalter 4 (nur teilweise darge
stellt) festgespannt, in dem in einer Federkammer 5 eine Schließ
feder 6 angeordnet ist. Im Federhalter 4, in der Zwischenscheibe 3
und im Düsenkörper 1 verlaufen ein Zulaufkanal 7 für Hauptkraftstoff
und ein Zulaufkanal 8 für Zündkraftstoff. In einer Längsbohrung 9
des Düsenkörpers 1 ist eine Ventilnadel 11 verschiebbar, die nahe
dem brennraumseitigen Ende einen Schließkonus 12, stromauf davon an
einem Nadelschaft 20 eine Druckschulter 13 und daran anschließend
einen Führungsabschnitt 14 hat und von der Schließfeder 6 über einen
Druckbolzen 15 und einen Druckzapfen 16 gegen einen konischen Ven
tilsitz 17 am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 1 gedrückt
wird. Zum Brennraum hin folgt eine Drosselbohrung 18, die ein
Drosselzapfen 19 der Ventilnadel 11 durchsetzt. Die Druckschulter 13
der Düsennadel 11 ist von einem Druckraum 21 im Düsenkörper 1 umge
ben, in den die Zulaufbohrung 7 für den Hauptkraftstoff mündet und
an den sich stromab zum Ventilsitz 17 hin ein Ringspalt 22 er
streckt. An den Ringspalt 22 schließt sich stromab eine Kegelbohrung
23 an, deren der Drosselbohrung 18 naher Abschnitt den Ventilsitz 17
bildet.A nozzle body 1 is clamped with a union nut 2 with the interposition of an washer 3 on a nozzle holder 4 (only partially Darge), in which a closing spring 6 is arranged in a spring chamber 5 . An inlet channel 7 for main fuel and an inlet channel 8 for ignition fuel run in the spring holder 4 , in the intermediate disk 3 and in the nozzle body 1 . In a longitudinal bore 9 of the nozzle body 1 , a valve needle 11 is displaceable, which has a closing cone 12 near the end on the combustion chamber side, a pressure shoulder 13 upstream of it on a needle shaft 20 and then a guide section 14 and of the closing spring 6 via a pressure pin 15 and a pressure pin 16 is pressed against a conical Ven valve seat 17 at the combustion chamber end of the nozzle body 1 . A throttle bore 18 follows through to the combustion chamber and passes through a throttle pin 19 of the valve needle 11 . The pressure shoulder 13 of the nozzle needle 11 is from a pressure chamber 21 in the nozzle body 1 ben, into which the inlet bore 7 for the main fuel opens and to which an annular gap 22 extends downstream to the valve seat 17 . A conical bore 23 adjoins the annular gap 22 , the portion of which near the throttle bore 18 forms the valve seat 17 .
Stromauf der Dichtkante 24 des mit dem Ventilsitz 17 zusammenwirken
den Schließkonus 12 der Ventilnadel 11 ist eine Vorlagerungs- oder
Vorkammer 25 begrenzt, die von einer ringförmigen Ausnehmung in der
konischen Düsennadelspitze gebildet ist, die von einer achsparalle
len Umfangswand 26 und über einen gerundeten Übergang von einer
Schulter 27 begrenzt ist (Fig. 2). Der sich daran stromauf an
schließende Abschnitt 30 der Ventilnadel 11 zwischen der Schulter 27
und dem den Ringspalt 22 nach innen begrenzenden, zylindrischen Ab
schnitt der Ventilnadel 11 ist konisch; seine Außenseite hat in
Schließstellung der Ventilnadel
11 einen geringen Abstand zum oberen Abschnitt der Kegelbohrung 23.
Der Umfang des Abschnitts 30 mit der Schulter 27 ist an mehreren,
beispielsweise drei Stellen mit Ausnehmungen 32 unterbrochen, die
den Abschnitt 30 in segmentförmige Vorsprünge 31 und Verbindungs
spalte 33 unterteilen. Die Grundfläche der Ausnehmungen 32 ist eben
und hat eine im wesentlichen parallele Neigung zur Kegelbohrung 23.Upstream of the sealing edge 24 of the cooperating with the valve seat 17 , the closing cone 12 of the valve needle 11 , a preliminary storage or prechamber 25 is limited, which is formed by an annular recess in the conical nozzle needle tip, which is formed by an axially parallel peripheral wall 26 and via a rounded transition from a shoulder 27 is limited ( Fig. 2). The upstream of the closing section 30 of the valve needle 11 between the shoulder 27 and the annular gap 22 which defines the inside from the cylindrical section of the valve needle 11 is conical; its outer side is in the closed position of the valve needle 11 a short distance from the upper section of the tapered bore 23 . The circumference of the section 30 with the shoulder 27 is interrupted at several, for example three locations with recesses 32 which divide the section 30 into segment-shaped projections 31 and connecting columns 33 . The base of the recesses 32 is flat and has an essentially parallel inclination to the tapered bore 23 .
In die Vorkammer 25 münden, radial mit den Vorsprüngen 31 ausge
richtet, drei stromab leicht geneigte Radialbohrungen 35, die von
einer axialen Sackbohrung 36 im Schaft 20 der Ventilnadel 11 aus
gehen. Die axiale Bohrung 36 steht über Querbohrungen 37 mit einer
Ausnehmung 38 im Düsenkörper 1 in Verbindung, die am Ende des Zu
laufkanals 8 für Zündkraftstoff angeordnet ist. Im Zulaufkanal 8
sperrt ein Rückschlagventil 39 den Rückfluß von Zündkraftstoff. Der
erste Zulaufkanal 7 ist durch eine Druckleitung 41 und ein Ent
lastungsventil 42 mit einer Einspritzpumpe 43 für zündunwilligen
Hauptkraftstoff, beispielsweise Ethanol und Methanol, und der zweite
Zulaufkanal 8 durch eine Zulaufleitung 44 mit einer Niederdruckpumpe
45 für Zündkraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff verbunden.Open into the antechamber 25 , aligned radially with the projections 31 , three downstream slightly inclined radial bores 35 which go from an axial blind bore 36 in the shaft 20 of the valve needle 11 . The axial bore 36 is connected via transverse bores 37 to a recess 38 in the nozzle body 1 , which is arranged at the end of the run channel 8 for ignition fuel. In the inlet channel 8, a check valve 39 blocks the backflow of ignition fuel. The first inlet channel 7 is connected by a pressure line 41 and an unloading valve 42 to an injection pump 43 for non-ignition main fuel, for example ethanol and methanol, and the second inlet channel 8 is connected by an inlet line 44 to a low pressure pump 45 for ignition fuel, for example diesel fuel.
Die beschriebene Zweistoff-Einspritzdüse wirkt wie folgt:
Jeweils zwischen zwei Einspritzphasen wird eine kleine Menge Zünd
kraftstoff von der Niederdruckpumpe 45 abgemessen und durch den Zu
laufkanal 8, die axiale Bohrung 36 und die Radialbohrungen 35 in die
Vorkammer 25 gefördert. Dabei verdrängt die einströmende Zündkraft
stoffmenge den von der vorhergehenden Einspritzphase dort noch ver
bliebenen Hauptkraftstoff stromauf in den Ringspalt 22. Dadurch, daß
die Mündungen der Radialbohrungen 35 stromauf von den Vorsprüngen 31
und stromab von der Dichtkante 24 des Schließkonus 12 der Ventil
nadel 11 begrenzt sind, verbleibt dem einströmenden Zündkraftstoff
im Eintrittsbereich nur ein Abströmen in Umfangsrichtung und erst im
Bereich der Verbindungsspalte 33 in axialer Richtung zum Ringspalt
22 hin (Fig. 3). Durch diesen gezielt erzwungenen Strömungswert des
Zündkraftstoffs wird der Vorraum 25 schnell und
mit einer verhältnismäßig geringen Menge an Zündkraftstoff ohne
nennenswerte Vermischung mit dem zuvor vorhandenen Hauptkraftstoff
mit reinem Zündkraftstoff gefüllt, der dem Hauptkraftstoff im Ring
spalt 22 als Schicht in unmittelbarer Nähe des Ventilsitzes 17 vor
gelagert wird. Der geringe Abstand zwischen der Außenfläche der Vor
sprünge 31 und der Kegelbohrung 23 bewirkt kein vollständiges Ab
dichten, jedoch eine hohe Drosselwirkung. Bei Druckanstieg durch ge
forderten Hauptkraftstoff und Öffnen der Ventilnadel 11 bei Beginn
der Einspritzphase wird der vorgelagerte Zündkraftstoff unvermischt
durch den Drosselspalt der Düse in den Brennraum gespritzt, so daß
trotz der geringen Menge eine gute Zündung einsetzt. Die von der
Niederdruckpumpe 45 zugeführte Zündkraftstoffmenge entspricht im
wesentlichen dem Volumen der Vorkammer 25.The two-component injector described works as follows:
In each case between two injection phases, a small amount of ignition fuel is measured by the low-pressure pump 45 and conveyed through the run channel 8 , the axial bore 36 and the radial bores 35 into the prechamber 25 . The inflowing amount of ignition fuel displaces the main fuel still remaining there from the previous injection phase upstream into the annular gap 22 . Characterized in that the mouths of the radial bores 35 upstream from the projections 31 and downstream from the sealing edge 24 of the closing cone 12 of the valve needle 11 are limited, the inflowing ignition fuel remains in the inlet area only an outflow in the circumferential direction and only in the area of the connecting gaps 33 in the axial direction towards the annular gap 22 ( Fig. 3). Due to this specifically forced flow value of the ignition fuel, the antechamber 25 is filled quickly and with a relatively small amount of ignition fuel without any noteworthy mixing with the previously existing main fuel with pure ignition fuel, which splits the main fuel in the ring 22 as a layer in the immediate vicinity of the valve seat 17 becomes. The small distance between the outer surface of the cracks 31 and the tapered bore 23 does not cause a complete seal, but a high throttling effect. When the pressure increases due to the main fuel and opening of the valve needle 11 at the beginning of the injection phase, the upstream pilot fuel is injected unmixed through the throttle gap of the nozzle into the combustion chamber, so that good ignition sets in despite the small amount. The quantity of ignition fuel supplied by the low-pressure pump 45 corresponds essentially to the volume of the prechamber 25 .
Zum Vermeiden von Wirbelbildung in der Vorkammer 25 beim Zuführen
von Zündkraftstoff sind bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5
und 6 die Kanten 48 gerundet, die die Vorsprünge 31 zu den
Ausnehmungen 33 und die Vorkammer 25 begrenzen. Ferner ist bei die
sen Ausführungsbeispielen die Mündung der Bohrungen 35 durch Taschen
48, 49 geweitet, die sich achsparallel (Fig. 4 und 5) oder in
Zwillingsanordnung divergierend (Fig. 6) zur Dichtkante 24 des
Schließkonus 12 der Ventilnadel 11 erstrecken. Dadurch wird der ein
strömende Zündkraftstoff noch intensiver an die Dichtkante 24 des
Ventilsitzes 17 für eine gute Spülung herangeführt.In order to avoid the formation of eddies in the prechamber 25 when supplying ignition fuel, in the exemplary embodiments according to FIGS . 5 and 6 the edges 48 are rounded, which delimit the projections 31 to the recesses 33 and the prechamber 25 . Furthermore, in these exemplary embodiments, the mouth of the bores 35 is widened by pockets 48 , 49 which extend axially parallel ( FIGS. 4 and 5) or diverging in a twin arrangement ( FIG. 6) to the sealing edge 24 of the closing cone 12 of the valve needle 11 . As a result, the flowing ignition fuel is brought even more intensively to the sealing edge 24 of the valve seat 17 for good flushing.