DE69321611T3 - Einspritzdüse - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Düse zum Einbringen von Fluid und insbesondere eine ventilgesteuerte Düse für die Injektion von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine. In dieser Beschreibung ist der Begriff "Brennkraftmaschine" so zu verstehen, daß er begrenzt ist auf Maschinen mit einem intermittierenden Verbrennungszyklus, wie z. B. reziprotierenden oder rotierenden Maschinen, und enthält nicht kontinuierliche Brennkraftmaschinen, wie z. B. Turbinen.
  • Die Charakteristika des Kraftstoffstrahls, der von einer Einspritzdüse einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, z. B. direkt in die Brennkammer, haben eine überwiegende Auswirkung auf die Steuerung des Verbrennungsprozesses des Kraftstoffs, was wiederum die Stabilität des Betriebs der Maschine, der Maschinen-Kraftstoffeffizienz und auf die Zusammensetzung der Motorabgase auswirkt. Um diese Effekte zu optimieren, insbesondere bei mit Zündkerzen gezündeten Motoren, enthalten die gewünschten Charakteristika des Kraftstoffsstrahles, der von der Einspritzdüse ausgeht, kleine Kraftstoffmengen in Formen von Tropfen (flüssige Kraftstoffe), gesteuerte Strahlform sowie gesteuertes Eindringen von Kraftstoff. Des weiteren ist es zumindest bei niedrigen Kraftstoffraten wünschenswert, daß eine relativ begrenzte und gleichmäßig verteilte zündbare Wolke aus Kraftstoffdampf in der Nähe der Zündkerze vorhanden ist.
  • Einige bekannte Einspritzdüsen, die zur Förderung von Kraftstoff direkt in die Brennkammer von Motoren verwendet werden sind von dem Typ mit außerhalb des öffnenden Stöselventils ar beitende Düsen, welche den Kraftstoff in Form eines zylinderförmigen oder divergierend konischen Strahles fördern. Die Eigenschaft der Form des Kraftstoffstrahls ist abhängig von einer Anzahl von Faktoren einschließlich der Geometrie der Öffnung und der das Ventil bildenden Stößel, insbesondere die Oberflächen des Öffnungsventils unmittelbar angrenzend an dem Sitz, wo die Öffnung und das Ventil den Sitz ergreifen, wenn die Düse geschlossen ist. Sobald eine Düsengeometrie ausgewählt worden ist, um die gewünschte Arbeitsart der Einspritzdüse und des Verbrennungsprozesses festzulegen, können geringfügige Abweichungen von der Geometrie den Betrieb insbesondere bei geringen Kraftstoffraten signifikant negativ beeinflussen.
  • Die US-A-4 394 970 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzdüse dieses Typs mit einem sich konisch vorstreckenden Vorsprung unterhalb des Ventilnadelkopfes, wobei gesagt wird, daß dies die Kraftstoffstrahlstabilität und Steuerung verbessert.
  • Das Anfügen oder der Aufbau von festen Verbrennungsprodukten oder anderen Ablagerungen auf den Düsenoberflächen, über welche der Kraftstoff fließt, können schädlich für den Aufbau einer korrekten Kraftstoffverteilung sein und somit schädlich für den Verbrennungsprozess des Motors. Der prinzipielle Grund des Aufbaus auf diesen Oberflächen ist die Adhäsion daran von kohlenstoffverwandten oder anderen Partikeln, die bei der Verbrennung von Kraftstoff erzeugt werden, einschließlich einer unvollständige Verbrennung von Restkraftstoff, der auf diesen Oberflächen zwischen Einspritzzyklen verbleibt.
  • Es ist bekannt, daß hohle Kraftstofffahnen, die von einer Düse ausgegeben werden, anfänglich einem Weg folgen, der prinzi piell festgelegt wird von der Ausgangsrichtung und der Ausgangsgeschwindigkeit des Kraftstoffs. Es ist ebenfalls bekannt, daß sich diese Fahne hinter dem Förderende der Einspritzdüse annähert, wobei die Reduktion der Geschwindigkeit der Kraftstofffahne und der innerhalb des Bereichs existierende niedrige Druck, der von der Fahne unmittelbar stromabwärts der Düse beschränkt wird, eine nach innen gerichtete Kontraktion der Fahne unterstützt, was als Einschnürung bezeichnet wird.
  • Es ist herausgefunden worden, daß Störungen des Kraftstoffflusses von der Düse signifikant die Form der Kraftstofffahne beeinflussen können, insbesondere während und nach der Einschnürung davon. Derartige Einflussnahmen können unvorhersehbare Ablenkungen und/oder Dispersionen des Kraftstoffes unterstützen, was wiederum einen negativen Einfluss auf den Verbrennungsprozess ergibt und somit auch einen Anstieg eines Kraftstoffverbrauches ergibt sowie unerwünschte Pegel von Abgasemissionen und auch eine Instabilität des Motorbetriebes, insbesondere beim Niedriglastbereich. Störungen, die einen Anstieg derartiger unerwünschter Einflüsse haben enthalten das Vorhandensein unregelmäßiger Ablagerungen auf den Oberflächen, die den Einspritzdüsenausgang festlegen, wie z. B. Kohlenstoff und andere verbrennungsrelevante Ablagerungen, des weiteren die Exzentrizität der Ventil- und Sitzkomponenten der Düse oder ein exzessiver Spalt zwischen dem Stößel des Ventils und der Bohrung, in welchem er sich axial bewegt, wenn es sich öffnet oder schließt. Eine laterale Bewegung oder Exzentrizität des Ventils und Ablagerungen auf dem Ventil oder auf dem Sitz können jeweils zu Änderungen in der relativen Fließrate über unterschiedliche Sektionen des Randes der Düse führen und ergeben somit eine asymmetrische Kraftstofffahne.
  • Die oben diskutierten Störungen der Kraftstoffförderung zur Brennkammer des Motors sind insbesondere signifikant bei Motoren, die mit einer hochgradig geschichteten Ladung arbeiten, wie es z. B. als äußerst wünschenswertangesehen wird, um die Abgasemissionen bei einem Niedriglastbetrieb zu steuern.
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Düse zur Verfügung zu stellen, die, wenn sie zur Förderung von Kraftstoff zu der Brennkammer verwandt wird, zu einer verbesserten Steuerung der Form und Richtung der Kraftstofffahne beiträgt und dadurch den Betrieb und die Effizienz der Einspritzdüse bzw. den Verbrennungsprozess verbessert.
  • Im Hinblick auf diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zur Verfügung gestellt eine Kraftstoffeinspritzdüse für die direkte Einspritzung eines Fluids in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine enthaltend eine Öffnung mit einer inneren Oberfläche und ein Ventilelement mit einer komplementären äußeren Oberfläche, wobei das Ventilelement relativ zu der Öffnung bewegbar ist, um jeweils einen Durchgang dazwischen für den Durchtritt eines Fluids oder abgedichteten Kontakt dazwischen zum Verhindern des Fluidaustrittes zu schaffen, wobei das Ventilelement einen Fortsatz aufweist, der sich hinter das Ende der Öffnung erstreckt, wenn das Ventilelement in abgedichtetem Kontakt mit der Öffnung ist, und durch eine äußere Rotationsoberfläche bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz derart ausgestaltet und angeordnet ist, daß eine Fluidsäule, welche durch aus dem Durchgang austretendem Fluid ge bildet wird, einem Weg entlang der äußeren Oberfläche des Fortsatzes folgen wird, und wobei die Strömungsrichtung des Fluids und die Oberfläche des Fortsatzes sich von einer Achse des Ventilelementes entfernen und sich anschließend dessen Achse nähern.
  • Bevorzugt ist der Fortsatz derart ausgebildet und positioniert, daß die Kraftstofffahne bzw. -säule, die von einem Düsengang ausgegeben wird, wenn die Düse geöffnet ist, einen Abschnitt der externen Oberfläche des Fortsatzes angrenzend an ein Ventilelement umgibt und daran entlang auf einem Weg geführt wird, der festgelegt wird von der externen Oberfläche dieses Fortsatzes.
  • Angemessener Weise hat der Fortsatz einen kreisförmigen Querschnitt und konvergiert bevorzugt von zumindest der Nähe des Ventilelementes in Richtung auf das andere Ende davon. Ein eingeschnürter Abschnitt zwischen dem Ventilelement und dem angrenzenden Ende des Fortsatzes kann vorteilhaft sein, wenn die Düse dazu verwandt wird, Kraftstoff in eine Brennkammer zu fördern, da sie einen reduzierten Querschnittsbereich zur Verfügung stellt, um dadurch den Bereich zu reduzieren durch welchen Wärme in dem Fortsatz zu dem Ventilelement sich übertragen und dann durch die Einspritzdüse zu dem Motorzylinder oder Zylinderkopf disipieren kann. Die Einschnürung trägt dazu bei, um die Wärme in dem Fortsatz zurückzuhalten und um dadurch den Fortsatz auf einer ausreichenden hohen Temperatur zu halten, um Kohlenstoff und andere Partikel, die auf der Oberfläche davon abgelagert sind, abzubrennen.
  • In Verbindung mit der Förderung von Kraftstoff in die Brennkammer trägt das Vorhandensein des Vorsprunges, um die Steuerung der Fahne bzw. Säule zu unterstützen, wenn Kraftstoff von der Einspritzdüse ausgegebenen wird, signifikant zu der Steuerung des Verbrennungsprozesses und somit auch zur Steuerung der Abgasemissionen und Kraftstoffeffizienz bei. Der Vorsprung stabilisiert die Kraftstofffahne bzw. -säule durch Schaffung einer physikalischen Oberfläche, um den Strahl stromabwärts der Öffnung zu führen. Das hat eine Reduzierung der lateralen Ablenkung der Strahloszillation während jedes Einspritzzyklus zur Folge.
  • Das Vorhandensein des Vorsprungs bzw. Fortsatzes, der sich stromabwärts von der Öffnung erstreckt, ist effektiv in der Führung der Kraftstofffahne, und zwar als ein Ergebnis des anfänglichen Anstoßens der Fahne an dem Vorsprung, der von der natürlichen nach innen gerichteten Einschnürung der Fahne eine kurze Distanz nach der Ausgabe der Fahne von der Düse aufsteigt. Sobald ein derartiges Zusammenkommen aufgebaut worden ist, wird die Fahne den Kontakt mit der externen Oberfläche des Vorsprunges aufrechterhalten und von dieser geleitet werden, und zwar aufgrund des Coanda-Effektes. Die Fahne bzw. Säule wird daher einem Weg folgen, der der externen Oberfläche des Vorsprungs entspricht, und dadurch die Möglichkeit reduzieren, daß die Flüssigkeitssäule seitwärts abgelenkt wird, und zwar aufgrund ungleicher Drucke und Geschwindigkeiten bei einander entgegengesetzten Seiten der Säule.
  • Wenn der Kraftstoff durch die Düse zu einer Motor-Brennkammer gefördert worden ist, ist zu bemerken, daß die Führung der Kraftstoffsäule durch den Vorsprung, der sich von dem Ventil element der Düse aus erstreckt, die Einheitlichkeit der Fließrichtung der Kraftstoffsäule in die Motor-Brennkammer unterstützen wird, anderen vorher diskutierten Einflüssen entgegentritt, die Unregelmäßigkeiten oder Ablenkungen der Kraftstoffsäule oder Teile davon bewirken könnten. Die Führung dieser Kraftstoffsäule kann ebenfalls die Korrektur von Störungen der Säule unterstützen, die aufgrund von Herstellungsvariationen, einschließlich Toleranzvariationen sowie Abweichungen auftreten können.
  • Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung verschiedener praktischer Anordnungen der Kraftstoffeinspritzdüse, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, leichter verständlich.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt eines Düsenabschnitts einer Kraftstoffeinspritzdüse;
  • 2 eine ähnliche Querschnittsansicht der Kraftstoffein spritzdüse mit einer alternativen Form eines Vorsprunges;
  • 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kraftstoffeinspritzventils, das mit einer weiteren alternativen Form eines Vorsprunges ausgestattet ist.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüsen, wie sie in den 1, 2 und 3 gezeigt und im folgenden beschrieben werden, können in einen weiten Bereich von Kraftstoffinjektoren eingebaut werden, wenn sie zur Förderung von Kraftstoff in Brennkammern eines Motors verwandt werden. Typische Formen von Injektoren, in welche die Düse gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann, sind in der internationalen Patentanmeldung mit der Nr. WO 88/07628 und in dem US-Patent mir der Nr. 4 844 339 offenbart, die beide im Namen der Orbital Engine Company Pty Ltd. angemeldet wurden, wobei die Offenbarung jeder dieser früheren Anmeldungen hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung mit aufgenommen sind.
  • Wie nunmehr in der 1 der Zeichnungen gezeigt, weist das Gehäuse 10 der Kraftstoffeinspritzdüse eine allgemein zylindrische Form auf mit einem Zapfenabschnitt 11, der vorgesehen ist, um in einer Bohrung aufgenommen zu werden, die in einem kooperierenden Abschnitt der vollständigen Kraftstoffeinspritzeinheit vorgesehen ist. Das Ventil 13 hat einen Ventilkopf 14 und einen Ventilschaft 15. Der Schaft 15 weist einen Führungsabschnitt 18 auf, der in der Bohrung 12 des Gehäuses 10 axial gleitbar ist. Der Schaft 15 ist hohl, so daß Kraftstoff durch ihn hindurch gefördert werden kann, wobei Öffnungen 16 in der Wandung des Schaftes 15 vorhanden sind, um Kraftstoff aus dem Innern des Schaftes 15 in die Bohrung 12 hindurchtreten zu lassen.
  • Der Ventilkopf 15 weist eine teilsphärische Form auf und ist in der Öffnung 17 aufgenommen, die an dem Ende des Gehäuses 10 vorhanden ist und die mit der Bohrung 12 kommuniziert. Die Wandung der Öffnung 17 weist eine kegelstumpfartige Form auf, um mit einer Sitz-Linie 20 des Ventilkopfes 14 in Eingriff zu gelangen, wenn sich letzterer in der geschlossenen Position befindet.
  • Der Vorsprung bzw. Fortsatz 30 zur Führung der Säule ist einstückig mit dem Kopf 14 des Ventils 13 ausgebildet und über die Einschnürung 31 daran angeschlossen, welche einen wesentlich reduzierten Querschnitt aufweist, und zwar bezüglich des Fortsatzes 30 zur Säulenführung, um einen Wärmefluss von dem führenden Fortsatz einzuschränken und um dadurch die Temperatur davon anzuheben, wie es hierin schon früher erläutert worden ist. Der Fortsatz zur Führung der Säule ist von kegelstumpfartiger Form, wobei sich der größere Querschnitt an der Einschnürung 31 anschließt.
  • Der Durchmesser des Endes 32, der sich am nächsten zu dem Ventilkopf befindet, des Fortsatzes zur Säulenführung ist derart ausgewählt, daß die Kraftstoffsäule, die von dem Ventil ausgegeben wird, wenn es geöffnet ist, einen Weg folgen wird, der auf der externen Oberfläche 33 des führenden Fortsatzes basiert. Um dieses Ende zu erreichen, ist der Durchmesser des oberen Endes 32 größtenteils experimentell festgelegt worden, um einen Anschluss an die innere Grenzschicht der Kraftstoffsäule an die externe Oberfläche 33 des führenden Fortsatzes zu erzielen, so daß die Kraftstoffsäule einem Weg folgen wird, der komplementär zu der Oberfläche 33 ist. Die Konfiguration der äußeren Oberfläche des Fortsatzes kann ebenfalls ausgewählt werden, um spezifisch den Kraftstoff in eine gewünschte Richtung zu leiten, die nicht koaxial mit der Einspritzdüse verläuft.
  • Falls die Konfiguration der Öffnung und des Ventils eine Kraftstoffsäule zur Verfügung stellt, die von der Endfläche der Düse nach außen divergiert, kann es wünschenswert sein, daß der Durchmesser des führenden Fortsatzes an dem Ende 32 davon angrenzend an der Düse größer ist als der Durchmesser des Kopfes 14 des Ventilelementes 13. Allerdings muss der Durchmesser an diesem Ende 32 des führenden Fortsatzes 30 nicht so ausgewählt werden, daß das Ende des führenden Fortsatzes sich in oder durch die von der Düse abgegebene Säule erstreckt, da dieses zu einem Abbruch oder einer nach außen gerichteten Ablenkung der Säule führen würde, was im Gegensatz zu dem Ziel der Erfindung steht. Der an der Düse angrenzende Durchmesser des führenden Fortsatzes kann geringer sein als derjenige des Ventils, da die Säule naturgemäß nach innen zusammenfallen wird, nachdem sie die Öffnung verlassen hat, wie es bereits vorher genannt wurde, und dadurch in Kontakt mit der externen Oberfläche des führenden Fortsatzes gebracht wird. In gleicher Art und Weise kann der axiale Abstand zwischen der Endfläche des Ventilelements und dem Beginn der externen Oberfläche angrenzend an dem Ende 32 des führenden Fortsatzes ausgewählt werden, um ein Anschließen der Säule an die externe Oberfläche des führenden Fortsatzes zu unterstützen. In einigen Konstruktionen kann die externe Oberfläche des führenden Fortsatzes eine Fortführung der externen Oberfläche des Ventilelements mit einem sanften Übergang mit den entsprechenden Oberflächen sein.
  • In der 2 ist eine alternative Form einer Einspritzdüse und eines Fortsatzes gezeigt, wobei dort keine Einschnürung mit reduziertem Querschnitt zwischen dem Ventilelement und der Führung besteht. Das Ventil 23 weist die gleiche Konstruktion auf, wie das Ventil, das in der 1 gezeigt ist, und hat eine Form mit sphärischem Abschnitt mit einer Sitz-Linie 24, die dichtend die komplementäre Sitzoberfläche 25 der Öffnung berührt. Wie dargestellt, befindet sich das Ventil 23 in seiner geöffneten Position.
  • Der führende Fortsatz 26 ist eine einstückige Konstruktion mit dem Ventil 23, wobei die externe Oberfläche 27 des führenden Fortsatzes eine sanfte Weiterführung der sphärischen Abschnittsform des Ventils ist. Anfänglich ist die Oberfläche 27, die sich von dem Ventil 23 aus erstreckt, bei 29 divergent und geht dann sanft in eine konvergente Form bei dem Bereich 28 über, der von dem Ventil 23 entfernt ist.
  • Es ist zu bemerken, daß die Oberfläche des Ventils und die Oberfläche der Öffnung im wesentlichen koaxial ausgerichtet sind und an dem Förderende, und zwar im wesentlichen in einer gemeinsamen radialen Ebene, enden, so daß die davon ausgegebene Kraftstoffsäule sofort in Kontakt mit dem Abschnitt 29 der Oberfläche 27 des führenden Fortsatzes treten und infolge dessen einem Weg folgen wird, der festgelegt ist durch den konvergierenden Abschnitt 28 der Oberfläche 27 in Richtung auf das untere Ende des Fortsatzes 26, und zwar teilweise aufgrund des Coander-Effektes.
  • Die Ventil- und Öffnungs-Konfiguration, wie sie in der 2 gezeigt ist, kann ebenfalls verwandt werden im Zusammenhang mit einem konisch geformten führenden Fortsatz, und war entweder mit oder ohne einem eingeschnürten Bereich zwischen dem Ventil und dem führenden Fortsatz. In einer derartigen Konstruktion kann eine anfänglich divergente Oberfläche mit einer darauffolgenden konvergenten Oberfläche zusammengebracht werden.
  • In der 3 ist ein führender Fortsatz dargestellt, der als eine individuelle Komponente hergestellt worden ist, die an einem Ventilelement befestigt werden kann, das für einen derartigen Zweck ausgelegt ist. Der führende Fortsatz 35 weist eine toriodale Form auf mit einer zentralen Bohrung 36, die sich durch dessen Länge hindurch erstreckt. Die Bohrung 36 nimmt einen Zapfen 38 auf, der sich zentral von der Endfläche 37 des Ventils 39 aus erstreckt und der, wie gezeigt, bevorzugt ein einstückiges Teil mit dem Ventil bildet.
  • Der führende Fortsatz 35 stößt direkt an dem Ventil an, und der obere zylindrische Abschnitt 40 wirkt als ein eingeschnürter Bereich, wenn er an dem Ventil angebracht ist. Der untere zylindrische Bereich 41 weist eine derartige dünne Wandung auf, daß der gekrimpt bzw. zusammengedrückt werden kann, um den Zapfen 38 fest zu ergreifen und um dadurch einen festen Anschluss daran und an das Ventil 39 zur Verfügung zu stellen. Ein nach unten konvergierender Abschnitt 42 stellt die Oberfläche zur Verfügung, an welcher die Kraftstoffsäule sich anlegen wird, um auf einem vorgegebenen Weg geführt zu werden, wie es weiter oben diskutiert worden ist.
  • Als eine Modifikation der Konstruktion, die in 3 gezeigt ist, könnte der zylindrische Abschnitt 41 angeschweißt oder auf eine andere Art und Weise an den Zapfen 38 befestigt werden, wobei, wenn die Schweißverbindung gewählt wird, der zylindrische Abschnitt 41 eine kürzere Länge aufweisen kann oder sogar vollständig entfernt werden kann. Eine Konstruktion, bei der der führende Fortsatz nicht einstückig mit dem Ventil ausgebildet ist, ist günstig für die Aufrechterhaltung des führenden Fortsatzes auf einer hohen Temperatur, und zwar aufgrund der reduzierten Wärmeübertragungsrate von dem führenden Fortsatz. Die Rate der Wärmeübertragung kann des weiteren reduziert werden durch Erhöhen des Abstandes zwischen den führenden Fortsatz 35 und dem Zapfen 38 oder durch Einfügen von Isoliermaterial dazwischen.
  • In einer weiteren Modifikation kann der führende Fortsatz aus einem Material mit geringer Wärmeübertragung bestehen, insbesondere aus einem Material mit einer geringeren Wärmeübertragungsrate als rostfreier Stahl, der normalerweise für das Ventil einer Kraftstoffeinspritzdüse verwandt wird.
  • Der untere zylindrische Abschnitt 41 kann bezüglich des führenden Fortsatzes 35 eine separate Komponente sein, so daß der führende Fortsatz 35 ein größeres Spiel auf dem Zapfen 38 aufweisen und dadurch eine geringere Wärmeübertragungsrate zu dem Zapfen 38 und zu dem Ventil 39 haben kann. Auch bringt das größere Spiel eine eingeschränkte Freiheit der Bewegung des führenden Fortsatzes mit sich, die ein Abbauen von Ablagerungen von Fremdmaterial auf dem führenden Fortsatz unterstützen kann. In einer derartigen Konstruktion ist unterhalb des führenden Fortsatzes auf dem Zapfen eine unabhängige Komponente vorgesehen, die an dem Zapfen 38 befestigt ist, um den führenden Fortsatz korrekt positioniert auf dem Zapfen zu halten.
  • In jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der führende Fortsatz koaxial mit dem Ventilelement ausgerichtet, allerdings kann es bei einigen Anwendungsfällen angebracht sein, einen geringen Grad einer Ablenkung der Kraftstoffsäule zu bewirken. Aus diesem Grund kann der führende Fortsatz bezüglich der Achse des Ventils geeignet geneigt sein, um die benötigte Ablenkung der Kraftstoffsäule zur Verfügung zu stellen.
  • Es wird für Fachleute auf diesem Gebiet erkennbar sein, daß die Abmessungen des führenden Fortsatzes von einer Anzahl von Faktoren beeinflusst wird, einschließlich der Abmessungen der Einspritzdüse, der Eigenschaften des Fluids oder Kraftstoffes und der Fördergeschwindigkeit von der Düse. Eine typische Abmessung von einem Fortsatz ist in der 1 gezeigt und wird folgend lediglich als ein Beispiel angegeben,
    Ventildurchmesser 5,5 mm
    Durchmesser des kleinen Endes des führenden Fortsatzes 2,5 mm
    Einschließwinkel des führenden Fortsatzes 40°
    Länge des führenden Fortsatzes 8,2 mm
  • Die vorliegende Erfindung ist anwendbar bei Kraftstoffeinspritzdüsen des Tellerventil-Typs, und zwar bei allen Konstruktionen, bei denen Kraftstoff in Form einer Säule daraus austritt, einschließlich Injektoren, bei denen Kraftstoff alleine und bei denen Kraftstoff in einem Gas, wie zum Beispiel Luft, enthalten ist, ausgegeben wird. Beispiele von spezifischen Düsenkonstruktionen, an denen die Erfindung angewandt werden kann, sind in dem US-Patent mit der Nr: 5 090 625 und in der internationalen Patentanmeldung WO 91/11609 offenbart, die beide bzw. deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin mit aufgenommen sind. Auch kann die hier offenbarte Einspritzdüse für das Einspritzen von anderen Fluiden zusätzlich zu dem Kraftstoff mit ähnlichen Vorteilen bei der Steuerung der Fluidsäule verwandt werden.

Claims (11)

  1. Eine Kraftstoffeinspritzdüse für die direkte Einspritzung eines Fluids in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine enthaltend eine Öffnung (17; 25) mit einer inneren Oberfläche und ein Ventilelement (13; 23) mit einer komplementären äußeren Oberfläche, wobei das Ventilelement (13; 23) relativ zu der Öffnung (17; 25) bewegbar ist, um jeweils einen Durchgang dazwischen für den Durchtritt eines Fluids oder abgedichteten Kontakt dazwischen zum Verhindern des Fluiddurchtrittes zu schaffen, wobei das Ventilelement (13; 23) einen Fortsatz (30; 31; 26; 35; 42) aufweist, der sich hinter das Ende der Öffnung (17; 25) erstreckt, wenn das Ventilelement (13; 23) in abgedichtetem Kontakt mit der Öffnung (17; 25) ist, und durch eine äußere Rotationsoberfläche bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz derart ausgestaltet und angeordnet ist, daß eine Fluidsäule, welche durch aus dem Durchgang austretendem Fluid gebildet wird, einem Weg entlang der äußeren Oberfläche des Fortsatzes folgen wird, und wobei die Strömungsrichtung des Fluids und die Oberfläche des Fortsatzes sich von einer Achse des Ventilelementes entfernen (31; 29; 35) und sich anschließend dessen Achse nähern (30; 28; 42).
  2. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher der Fortsatz derart ausgestaltet ist, daß er vor dem Umfassen des Fortsatzes durch die Fluidsäule den Weg der Fluidsäule nicht schneidet.
  3. Eine Düse nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der sich nähernde Abschnitt (30; 28; 42) des Fortsatzes sich bis zu einem Ende der äußeren Oberfläche erstreckt.
  4. Eine Düse nach Anspruch 3, bei welcher der sich entfernende Abschnitt (30; 28; 42) des Fortsatzes im wesentlichen kegelstumpfförmig mit einem eingeschlossenen Winkel von bis zu ungefähr 50° ist.
  5. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher der Fortsatz eine äußere Oberfläche (31; 29; 35) aufweist, die sich von dem Ventilelement über einen ersten Abschnitt der Länge des Fortsatzes entfernt und sich über einen zweiten Abschnitt der Länge des Fortsatzes (30; 28; 42), der sich kontinuierlich an den ersten Abschnitt anschließt, nähert.
  6. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher der Fortsatz einen Halsabschnitt von verringerter Querschnittsfläche aufweist, der benachbart zu dem Ventilelement und strömungsaufwärts von der Stelle, an der die Fluidsäule im Betrieb zum ersten Mal mit dem Fortsatz in Kontakt kommt, angeordnet ist.
  7. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher der Fortsatz lösbar an dem Ventilelement befestigt ist.
  8. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher der Fortsatz an einem Zapfen, welcher mit dem Ventilelement eine Einheit bildet, angebracht ist.
  9. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher der Fortsatz aus einem Material von geringer Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist.
  10. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher Hitzeisolierungsmittel funktionsfähig zwischen dem Fortsatz und dem Ventilelement angeordnet sind.
  11. Eine Düse nach Anspruch 1, bei welcher der Fortsatz derart ausgestaltet und angeordnet ist, daß eine Fluidsäule, welche aus dem Durchgang austritt, einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Fortsatz umfassen wird, welcher dem Ventilelement benachbart ist, und entlang diesem auf einem Weg geführt werden wird, der von der äußeren Oberfläche des Fortsatz bestimmt ist, um von einem anderen Ende davon auszutreten.
DE69321611T 1992-02-17 1993-02-17 Einspritzdüse Expired - Lifetime DE69321611T3 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPL091392 1992-02-17
AUPL0913/92 1992-02-17
PCT/AU1993/000074 WO1993016282A1 (en) 1992-02-17 1993-02-17 Fuel injector nozzles

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE69321611D1 DE69321611D1 (de) 1998-11-19
DE69321611T2 DE69321611T2 (de) 1999-04-15
DE69321611T3 true DE69321611T3 (de) 2004-03-25

Family

ID=3775991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69321611T Expired - Lifetime DE69321611T3 (de) 1992-02-17 1993-02-17 Einspritzdüse

Country Status (16)

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US (1) US5551638A (de)
EP (1) EP0680559B2 (de)
JP (1) JP3444882B2 (de)
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TW (1) TW247282B (de)
WO (1) WO1993016282A1 (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU696076B2 (en) * 1993-08-18 1998-09-03 Orbital Australia Pty Ltd Fuel injector nozzles
TW267209B (de) * 1993-08-18 1996-01-01 Orbital Engline Co Australia Pgy Ltd
DE4408553C1 (de) * 1994-03-14 1995-10-05 Bernd Scheffel Vorrichtung zur Gemischeinblasung für eine Brennkraftmaschine
US6079379A (en) * 1998-04-23 2000-06-27 Design & Manufacturing Solutions, Inc. Pneumatically controlled compressed air assisted fuel injection system
US6273037B1 (en) 1998-08-21 2001-08-14 Design & Manufacturing Solutions, Inc. Compressed air assisted fuel injection system
US6293235B1 (en) 1998-08-21 2001-09-25 Design & Manufacturing Solutions, Inc. Compressed air assisted fuel injection system with variable effective reflection length
CN1174166C (zh) * 1999-10-18 2004-11-03 轨道发动机公司(澳大利亚)有限公司 内燃机中燃料的直接喷射
AU780096B2 (en) * 2000-04-05 2005-03-03 Orbital Australia Pty Ltd Fuel injector nozzles
AUPQ671500A0 (en) * 2000-04-05 2000-05-04 Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited Fuel injector nozzles
AUPQ708100A0 (en) * 2000-04-20 2000-05-18 Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited Deposit control in fuel injector nozzles
AUPQ852300A0 (en) * 2000-06-30 2000-07-27 Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited Shock wave injector nozzle
US6402057B1 (en) 2000-08-24 2002-06-11 Synerject, Llc Air assist fuel injectors and method of assembling air assist fuel injectors
US6484700B1 (en) 2000-08-24 2002-11-26 Synerject, Llc Air assist fuel injectors
US6302337B1 (en) 2000-08-24 2001-10-16 Synerject, Llc Sealing arrangement for air assist fuel injectors
US6764028B2 (en) 2001-04-04 2004-07-20 Synerject, Llc Fuel injector nozzles
EP1559903B1 (de) * 2004-01-28 2008-12-10 Continental Automotive Italy S.p.A. Einspritzventil mit verformbarer Nadel
DE112007000209B4 (de) * 2006-01-27 2015-02-19 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren und Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Funkenzündung und Direkteinspritzung
US7942349B1 (en) * 2009-03-24 2011-05-17 Meyer Andrew E Fuel injector
US9845779B2 (en) 2014-06-26 2017-12-19 Continental Automotive Systems, Inc. Coated high pressure gasoline injector seat to reduce particle emissions
US10179479B2 (en) 2015-05-19 2019-01-15 Bridgestone Americas Tire Operations, Llc Plant oil-containing rubber compositions, tread thereof and race tires containing the tread
DE102022128904A1 (de) 2022-11-02 2024-05-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hubkolbenverbrennungsmotor, Betriebsverfahren und Kraftstoffdüse für den Hubkolbenverbrennungsmotor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1755192A (en) * 1925-12-14 1930-04-22 Super Diesel Tractor Corp Atomizing valve
US3069099A (en) * 1960-04-05 1962-12-18 George C Graham Fuel injection nozzle and spray device
DE2034078A1 (de) 1970-07-09 1972-01-13 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisches Einspritzventil fur Zeitsteuerung und Hubzumessung
DE2243920A1 (de) 1972-09-07 1974-03-14 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer eine mehrzylinder-brennkraftmaschine
GB1537885A (en) * 1975-04-26 1979-01-10 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Fuel injection valves
DE2807052A1 (de) 1978-02-18 1979-08-23 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisches kraftstoff- einspritzventil fuer brennkraftmaschinen
DE2825998A1 (de) * 1978-06-14 1980-01-03 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzduese fuer brennkraftmaschinen
DE2900176A1 (de) 1979-01-04 1980-07-24 Bosch Gmbh Robert Einspritzventil fuer kraftstoffeinspritzanlagen
DE3004454A1 (de) * 1980-02-07 1981-08-13 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Kraftstofeinspritzduese fuer brennkraftmaschinen
JPS5726262A (en) 1980-07-25 1982-02-12 Aisan Ind Co Ltd Valve driving mechanism of injector
FR2501295B1 (fr) * 1981-03-04 1985-11-22 Lucas Ind Plc Injecteur de carburant pour moteur a combustion interne
US4373671A (en) 1981-04-13 1983-02-15 Ford Motor Company Electromagnetic fuel injector
US4408722A (en) * 1981-05-29 1983-10-11 General Motors Corporation Fuel injection nozzle with grooved poppet valve
DE3151020A1 (de) * 1981-12-23 1983-07-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einspritzventil
DE3533975A1 (de) 1985-09-24 1987-03-26 Bosch Gmbh Robert Zumessventil zur dosierung von fluessigkeiten oder gasen
DE3543289A1 (de) 1985-12-07 1987-06-11 Bosch Gmbh Robert Einspritzventil
IT1187924B (it) 1986-02-19 1987-12-23 Weber Spa Valvola ad azionamento elettromagnetico per la dosatura e la polverizzazione del carburante per un dispositivo di alimentazione di un motore a combustione interna
US4932591A (en) * 1988-03-21 1990-06-12 Cruz Luis R Pulverizer, fluid
DE69132070T2 (de) * 1990-01-26 2000-09-14 Orbital Eng Australia Kraftstoffeinspritzdüse

Also Published As

Publication number Publication date
RU2102626C1 (ru) 1998-01-20
KR950700490A (ko) 1995-01-16
DE69321611T2 (de) 1999-04-15
RU94038224A (ru) 1996-09-20
CN1076998A (zh) 1993-10-06
ATE172276T1 (de) 1998-10-15
CA2128426A1 (en) 1993-08-19
DE69321611D1 (de) 1998-11-19
TW247282B (de) 1995-05-11
IN188763B (de) 2002-11-02
MX9300856A (es) 1994-07-29
EP0680559A4 (de) 1994-10-24
JP3444882B2 (ja) 2003-09-08
AU3645393A (en) 1993-09-03
KR100317867B1 (ko) 2002-04-24
ES2125330T5 (es) 2003-02-16
WO1993016282A1 (en) 1993-08-19
EP0680559B2 (de) 2001-12-05
AU672391B2 (en) 1996-10-03
EP0680559B1 (de) 1998-10-14
EP0680559A1 (de) 1995-11-08
JPH07503773A (ja) 1995-04-20
US5551638A (en) 1996-09-03
CA2128426C (en) 2004-10-26
CN1034291C (zh) 1997-03-19
ES2125330T3 (es) 1999-03-01
BR9305898A (pt) 1997-08-19

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