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Lecköllose Brennstoff einspritzdüse Die Brennstoffeinspritzdüsen für
Verbrennungskraftmaschinen, -,welche für solche Verbrennungsräume angewendet werden,
wo eine kegelmantelförinige 7erstä ubung des Brennstoffes benötigt wird, wie z.11.
lwi Vorkammermotoren, werden gegenwärtig fast ausschließlich als Nadeldüsen mit
einem zälifclieiif(")rinigcn .\nsatz an die Düsennadel hergestellt.
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Der :Nachteil <lies<#r Konstruktion Beruht in erheblichen Fertigungsschwierigkeiten,
in ziemlich großen Feder- Lind dadurch Gesamtabmessungen und schlielflich ;ii (lern
Arbeiten einer zwischen Einspritzdruck und .Atmosphäre didlitenden Feinstpassung.
Eine solche muß, besonders wegen der bei Düsen mierläßlichen Widerstandsfreiheit
zwecks exaktester Befolgung der Einspritzgesetze, ein gewisses Spiel und dadurch
Leoköl haben. Diese Ausführung gibt schon im fabrikneuen Zustand bei verschiedenen
'Wärmezuständen, ganz besonders al>er nach einiger Betriebszeit, sehr unterschiedliche
Leckölrnengen. Dadurclh werden die untereinander auf genau gleich einregulierten
Fördermengen mehrerer Einspritzpumpenkoll}en in verschieden starkem Maße durch da.s
Lecköl verkleinert, d. h. die tatsäc'hlic'h eingespritzte Menge wird in mehr oder
weniger großem Grade unterschiedlich. Außer diesem großen Nachteil entsteht selbstverständlich
der Nae4hteil des zusätzlichen Aufwandes von Leckölleitungen usw.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man schon verschiedentlich versucht,
Einspritzdüsen ohne jene mit dem Auftreten von Lecköl verbundene Feinst-
Passungen
zu bauen. Man hat dieses einmal in der Richtung versucht, das Dichten durch Membranen
auszuführen, ist aber hierin infolge der Schwierigkeiten, solche Membranen für die
in Frage kommenden Abmessungen zu schaffen, nicht weitergekommen. Man hat deghall)
auch schon die nach dem zu schließende Nadel ersetzt durch ein in Richtung des Verbrennungsraumes
öffnendes Schließorgan. Nimmt man bei diesen Konstruktionen, um den Al>sdhlußsitz
des Schließorgans möglichst nahe an die Zerstäubungsöffnung heranzubringen, die
Feder nach der Außenseite, so ergeben sich nagelartige Formen des Ventilkörpers
mit sehr großen Schwierigkeiten, die außenliegende Feder mit diesem Organ betriebssicher
zu verbinden.
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Der andere Weg, nämlich die Feder zwischen Schließorgansitz und. Zerstäubungsöffnung
anzuordnen, ergibt einen störenden Raum zwischen Schließorgan und Zerstäubungsöffnung.
Man hat deshalb schon Konstruktionen geschaffen, hei denen mit diesem Schließorgan
starr oder gekuppelt ein Steuerkölbchen verbunden ist, welches mit der Zerstäubungsöffnung
schie'berartig zusammenarbeitet und die Zerstäubungsöffnung schließt bzw. freigibt.
Es war insbesondere vorgesehen, mit solchen Einspritzdiisenkonstruktionen die Zündungsaufgaben,
welche einen Kegelwinkel bedingen, zu lösen. Es gelang jedoch nicht, solche Düsen
betriebsfähig zu gestalten, weil die Genauigkeit der Ü'hereinstimmung zwischen Schließorgan
und zugehörigem Sitz sowie gleichzeitig dem Steuerköllxhen und der Zerstäubungsöffnung
nicht zu erzielen war.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, die geschilderte Aufgabe
mit Mitteln zu lösen, welche auf diese Genauigkeit nicht angewiesen sind.
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Es wird zu diesem Zweck in dem Schließorgan (etwa ein Ventilkegel
üblicher Bauart) ein annähernd zylindrisches Steuerkölbchen aufgehängt, und zwar
in kardanischer Kupplung, derartig, daß es sich um einige Grad aus der Mittelachse
widerstandsfrei herauspendeln kann. In einer weiteren Verfeinerung soll vorgesehen
werden, daß außer dieser kardanischen Aufhängung, welche eine Änderung der Winkelstellung
ermöglicht, noch eine Parallelverschiehung um einige Zehntelmillimeter reibungsfrei
möglich ist.
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Des weiteren wird dieses Kölbchen durch die Mitte eines dicht vor
der Zerstäubungsöffnung liegenden Drallraumes geführt. In diesem Drallraum rotiert,
hervorgerufen durch entsprechende tangentiale Eintrittsnuten oder Bohrungen, der
Brennstoff mit sehr hoherGeschwindigkeit und tritt dann über den zwischen dem Kölbchen
und dem äußeren Durchmesser der Zerstäubungsöffnung verbleibenden Ringspalt in den
Verbrennungsraum aus. Durch -die winkelmäßige und in der Verfeinerung auch parallel
zur Achse vorgesehene Einspielmöglichkeit desKölbchens wird dieses nunmehr immer
zentrisch in die Zerstäubun.gsöffnung eingespielt und damit ein allseitig gleichmäßiger
Zerstäubungskegel erzeugt, ohne daß ein auf Tausendstel genaues Übereinstimmen der
vier in Frage kommenden Durchmesser und Sitze nötig ist. Es ist hierbei natürlich
nicht mehr möglich, daß das Kölbc'hen eine volle Schließaufgabe im Sinne eines Schiebers
oder Nadelsitzes übernimmt, sondern es kann höchstens in der Endstellung der Ringspalt
durch entsprechende Gestaltung .der Rillen, Kanten und Schneiden auf Kölbchen und
Zerstäu'bungsöffnung den Ringspalt auf ein Kleinstmaß verkleinern.
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Um ein Nachtropfen des in dem Raum zwischen dem eigentlichen Schließorgan
und der Zerstäubungsöffnung unter Druck verbleibenden Brennstoffes zu vermeiden,
ist deshalb in einer weiteren Verbesserung .der vorliegenden Erfindung vorgesehen,
daß das Schließorgan in an sich bekannter Weise z. B. als Ventilkegel ausgeführt
und mit einem Verdrängerkölbchen nach der Seite der Zerstäubungsöffnung versehen
ist. Durch diese Vergrößerung des Raumes mittels eines derartigen Verdränger- @bzw.
Rüc'ksaugekölbchens wird der Brennstoff zwischen Schließorgan und Zerstäubungsöffnung
so weit entspannt bzw. aus den äußersten Zerstäubungsspalten zurückgezogen, daß
ein Nachtropfen nicht zu befürchten ist.
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In der einfachsten Form wird das Kölbchen eine rein zylindrische Form,
mit eventueller Ausnahme der Vergrößerung für die kardanische Kupplung, haben. Je
nach Aufgabe kann aber auch der Teil des Köl'bchens, welcher in die Zerstäubungsöffnung
hineinragt, die verschiedensten ringförmigen Vergrößerungen oder nutenartigen Verkleinerungen
des Durchmessers haben, um im Zusammenarbeiten mit entsprechenden Querschnitten
der Zerstäubungsöffnu.ng diese zu vergrößern oder zu verkleinern, so daß bei verschiedenen
Hubstellungen verschiedene Zerstäubungsquerschnitte durch diese Zerstäubungsdrücke
und durch beide Zerstäubungsvorgänge entstehen können. Ebenso kann dadurch der Zerstäubungskegelwinkel
beeinflußt werden. Besonders günstig ist hier die Ausführung in Verbindung mit dem
Leerhub, welcher durch ein Verdrängerkölbchen am Schließorgan ermöglicht wird, da
dadurch ein entsprechender zusätzlicher Weg des Kölbchens in die Zerstäubungsöffnung
zur Verfügung steht.
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Die Zeichnung zeigt im Schnitt eine nach der neuen Erfindung gebaute
Einspritzdüse.
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Im Düsenhalter A sind das Düsenmundstück C, das Zwischenstück B und
der Ventilsitz R durch die Anschlußverschraubung I zusammengehalten. In der Anschlußverschraubung
I befindet sich ein Spaltfilter K. Im Ventilsitz H ist der Ventilkegel G angeordnet.
Die Rückholfeder L des Ventils G hält zwei Gelenkteile M und N zusammen, die ihrerseits
den Kugelgelenkkopf F des Zapfenkölbchens D umfassen. Im Düsenmundstück C ist ein
Drallraum 0 ausgespart, in welchen der Brennstoff über die tangential angeordneten
Kanäle E eintritt.
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Mit dem Rückschlagventil G verbunden ist ein Rücksaugekölbchen P,
welches um wenige Zehntelmillimeter in die entsprechende zylindrische Bohrung des
Ventilsitzes H eintaucht. Der Hub des Ventilkegels wird einerseits durch das Diagramm
der
Feder L bestimmt und kann andererseits durch Anschlag an dem
Zwischenstück B .grenzt werden.
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Die Funktion dieser Einspritzdüse ist nun derartig, daß der Brennstoff
über das Anschlußstück I und den daran befindlichen Filter K gegen den Ventilkegel
G gepumpt wird. Dieser fängt erst dann an sich von seinem Sitz zu bewegen, wenn
die mit einem ziemlich steilen Federdiagramm berechnete Feder L überwunden ist.
Damit ist jedoch der Weg zum Eintritt in den Verbrennungsraum noch nicht freigegeben,
sondern der Ventilkegel G muß erst noch einen weiteren Hub zurücklegen, bis das
Kölbchen P ebenfalls schieberartig den Brennstoffweg freigegeben hat. Danach kann
der Brennstoff über die Bohrung Q in dem Zwischenstück B und die tangentiale
Bohrung E in den Drallraum O gelangen. Die scharfe Rotation des Brennstoffes in
(lern Drallraum O bewirkt nun eine Einspielung des Schaftes des Zapfenkölbchens
D genau nach der ),litte hin. Dadurch, daß der Drallraum O im selben Teil hergestellt
ist wie die Austrittsbohrung R, 'kann aufs genaueste für konzentrische Lage des
Drallraumes O zu der Zerstäubungsbohrung R gesorgt werden, wodurch dann das Zapfenkölbchen
D also nicht nur zentrisch zu dem Drallraum O, sonclern auch zu der Zerstäubungsöffnung
R eingespielt wird. Der Brennstoff wird nun also sowohl unter dem Einftuß der Rotation
im Drallraum O die Neigung, in Form eines Kegelmantels auszutreten, haben als auch
durch die Gestaltung des verbrennungsraumseitigen Endes des Zapfenkölbchens D und
damit der Ausbildung und der Richtungslage des im öffnungsaugenblick vorhandenen
Ringspaltes.
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Die in der Zeichnung angedeutete Stufenköllxhenfortn des verbrennumgsraumseitigen
Endes tnit angesetztem konischem Stück kannentsprechend den verschiedensten Zeitmengenverläufen,
Anforderungen an Kegelwinkeln usw. entsprechend diesen Zwecken gestaltet werden.