DE926050C

DE926050C - Zapfenduese

Info

Publication number: DE926050C
Application number: DEP30312A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Brook; George Allen Holt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1946-08-28
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1955-04-04
Also published as: FR937797A; GB617795A; NL70310C; US2566888A; CH278374A; BE475438A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1955

p 30312 Ia/46c*D

Zapfendüse

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Zapfendüse mit federbelasteter Düsennadel mit einem in eine in den Verbrennungsraum des Motors mündende Düsenmittelbohrung fassenden zylindrischen Nadelzapfen und einem zwischen dem Ventilsitz und dem Nadelzapfen befindlichen, die Düsennadel umgebenden, bei geschlossener Düse geschlossenem Raum.

Derartige Düsen sind bekannt. Sie haben unter anderem den Nachteil, daß die Zerstäubung durch die Hauptdüsenöffnung bei Vollast im unteren Teil des Drehzahlbereiches und bei Teillast über den ganzen Drehzablbereich nicht sonderlich befriedigend ist. Vor allen.' Dingen arbeiten sie bei niedrigen Motordrehzahlen, bei denen eine gute Zerstäubung besonders wichtig ist, unbefriedigend.

Die vorstehend in großen Zügen angedeuteten Nachteile werden durch die Düse nach der Erfindung beseitigt, die sich von den bekannten Düsen der eingangs erwähnten Gattung dadurch unterscheidet, daß der zwischen dem Ventilsitz und dem Nadelzapfen befindliche, die Düsennadel umgebende, bei geschlossener Düse geschlossene Raum in bekannter Weise über mindestens einen seitlich der Mittelbohrung, vorzugsweise unter einem schrägen Winkel zur Hauptdüsenbohrung liegenden Hilfskanal mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und ferner der zylindrische Nadelzapfen dichtend in der zylindrischen Mittelbohrung gleitet und so bemessen ist, daß mit steigendem Brennstoffdrück und Anheben der Düsennadel zunächst nur durch die Hilfsbohrung, dann gleichzeitig, in steigender Menge, durch die Mittelbohrung und in fallender Menge durch die Hilfsbohrung Brennstoff in den Verbrennungsraum gespritzt wird.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Düse hat eine wesentlich bessere Hauptdüseniwirkung als bisher und zeigt ferner eia verbessertes Zusammenwirken von Haupt- und Hilfsdüse. Sie liefert bei allen, und zwar, was besonders wichtig ist, auch bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten, bei denen die Hauptdüise geöffnet ist, einen gut zerstäubten Strahl. Die Einspritzung beim Starten und der Einspritzbereich sind erheblich verbessert, ίο Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Äusführungsbeispiels. Es zeigt Fig. ι einen Längsschnitt durch die geschlossene Düse,

Fdg. 2 einen Längsschnitt durch die geöffnete Düse und

Fig. 3 und 4 Diagramme des Brennstoffdurchflusses durch die Düse. ·

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Gehäuse^ einkegeliger SitzB für die Ventilnadel £ vorgesehen, hinter dem eine Mittelbohrung C sich befindet, die unmittelbar in den Verbrennungsraum des Motors mündet und als Hauptdurchgang für dem Brennstoff dient. Der Ventilsitz B₁ auf den sich bei geschlossener Düse der Ventilkegel F legt, liegt zwischen der Mittelboharung C und einer Ringkammer P, welche die Ventilnadel B umgibt und in die in üblicher Weise der zu verspritzende Brennstoff eingedrückt wird. Die Ventilnadel E weist einen zylindrischen Nadelzapfen G auf, der bei geschlossener. Düse dicht schließend in der Hauptbohrung C sitzt. Am unteren Ende des Nadelzapfens G befindet sich ein als Doppelkegel G², G³ ausgebildeter Fortsatz.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, ist beigeschlossener Düse der zylindrische Nadelzapfen G von einem geschlossenen Raum H umgeben, von dem mindestens ein Hilfskanal / zum Verbrennungsraum führt, der vorzugsweise unter einem schrägen Winkel verläuft.

Die Ventilnadel steht in üblicher Weise unter der Wirkung edneir nicht dargestellten Feder, durch die sie mit ihrem kegeligen Teil F auf den Sitz B gedrückt wird. Beim Zuführen von Brennstoff unter Druck in die Kammer D wird die Vemtilnadel B angehoben und dadurch der Teil F von dem Sitz B abgehoben, so daß der Brennstoff jetzt in die Ringkammer H eintreten kann. Dabei ist die Mittelbohrung C noch durch den Teil G¹ des Nadelzapfens G geschlossen. Bei jedem weiteren Druckhub der Kraftstoffpumpe findet in der Kammer H ein schneller Druckanstieg statt, wodurch der Brennstoff in genügender Menge über die Hilfsbohrung / in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gespritzt wird. Sobald der Teil G¹ des Nadelzapfens G die zylindrische Mittelbohrung C freigibt, beginnt auch hierdurch das Einspritzen des Brennstoffes. Bei geringer Einspritzung, der bei niedriger Pumpengeschwindigkeit erfolgt, ist der Durchflußwiderstand der Bohrungen / so gering, daß der Druck in der Kammer D nicht so groß wird, daß er zum öffnen der Mittelbohrung C ausreicht. Daher geht das gesamte Einspritzen über die Bohrungen / vor sich. Bei großer Einspritzung, wie sie bei großer Pumpengeschwindigkeit stattfindet, tritt infolge des Widerstandes der Bohrungen / ein schneller Druckanstieg in der Kammer D ©in, der so groß ist, daß der Teil G¹ aus der Mittelbohrung C herausgehoben wird und nunmehr auch hierdurch die Einspritzung erfolgt. Mit zunehmender Einspritzung durch diese Bohrung sinkt die durch die Bohrungen I, da der Durchflußwiderstand der Mittelbohrung geringer wird, je weiter der Teil G¹ des Nadelzapfens G infolge des weiteren Anhebens der Nadel E durch den ständigen Brenn-Stoffzufluß von der Pumpe entgegen der Wirkung der" Feder aus, der Mittelbohrung C herausgezogen wird.

Der Durchflußwiderstand der Mittelbohrung C ist durch die Lage der unteren Kante des Teiles G¹ zu der Eintrittsöffnung der Mittelbohrung C und nicht durch den Ringraum zwischen dieser und dem Teil G¹ bestimmt. Infolgedessen erfolgt die Zuteilung und Zerstäubung des Brennstoffes über die Mittelbohrung C durch das Zusammenarbeiten des Randes des Teiles G¹ mit dem oberen Rand der Bohrung C₁ die beide zusammen einen veränderlichen Spalt bilden. Durch den doppelkegeligen Nadelzapfenfortsatz G², G³ werden die aus der Mittelbohrung C austretenden Brennstoffstrahlen unter einem bestimmten Winkel abgelenkt. Ein infolge dieses Doppelkegels in der Bohrung C auftretender Durchflußwiderstand muß bei der Bemessung der Düsen berücksichtigt werden, wenn eine bestimmte Einspritzkurve erreicht werden soll.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Einspritzverhältaisse zweier Düsen, die mit je einer Hilfsbohrung / versehen sind. Die Ordinaten dieser Figuren geben die Brennstoffzufuhr in Kubikmeter je Hub und die Abszissen die Geschwindigkeit an, und zwar die oberen Zahlen die Umdrehungen je Minute der Maschine und die unteren die der Pumpe. In beiden Figuren stellt die Kurve 1 den gesamten Durchfluß durch die Hauptdüsenbohrung C und die Hilfsbohrung / und die Kurve 2 nur den Durchfluß durch C sowie die Kurve 3 nur den Durchfluß durch / dar.

Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei geringen Zuführungsgeschwindigkeiten, d. h. bei langsam laufender Brennstoffpumpe, die durch die Hilfsbohrung / austretende Brennstoffmenge etwa sechseinhalbmal so groß ist als die durch die Hauptdüsenbohrung C strömende Menge. Wird die Geschwindigkeit der Brennstoffzufuhr wesentlich vergrößert, d. h. läuft die Brennstoffpumpe schneller, fördert jedoch pro Hub die gleiche Brennstoffmenge, so ist die durch die Hauptdüsenöffnung C austretende Brennstoffmenge viermal so groß als die durch die Hilfsbohrung / eingespritzte.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel sind die Abmessungen so, daß bei niedriger Geschwindigkeit der Brennstoffzufuhr der Durchfluß durch die Hauptdüsenbohrung C fast Null ist und annähernd der gesamte Brennstoff durch die Hilfsbohrung / zugeführt wird. Bei höherer Zufuhrgeschwindigkeit strömt dagegen durch die Hauptdüsenbohrung C

etwa dreimal soviel Brennstoff als durch die Hilfsbohrung /.

Die Düse nach der Erfindung kann sowohl bei ununterbrochener als auch bei absatzweise erfolgender Brennstoffzufuhr Verwendung finden. Im ersteren Falle wird die gesamte, durch die Düse zugeführte Brennstoffmenge durch Veränderung des Druckes gesteuert. Bei geringeren Zufuhrgeschwindigkeiten geht dabei die gesamte Brennstoffmenge

ίο mit Ausnahme unbeabsichtigter Leckverluste am Teil G durch die Hilfsbohrung oder Hilfsbohrungen /. Die Zufuhrgeschwindigkeit, bei der eine Brennstoffabgabe über die Hauptdüsenbohrung C erfolgt, wird durch den Brennstoffdruck und die Spannung der Ventilfeder bestimmt.

Bei richtiger Wahl der Abmessungen der verschiedenen Teile der Düse oder der Spannung der Ventilfeder kann die DurchfRißcharakterietik der Düse beeinflußt werden. Sie kann fast geradlinig werden, bezogen auf die Geschwindigkeit der Brennstoffzufuhr zur Düse oder dem Brennstoffdruck.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Zapfendüse mit federbelasteter Düsennadel mit einem in eine in den Verbrennungsraum des Motors mündende Düsenmittelbohrung fassenden zylindrischen Nadelzapfen und einem zwischen dem Ventilsitz und dem Nadelzapfen befindlichen, die Düsennadel umgebenden, bei geschlossener Düse geschlossenem Raum, dadurch gekennzeichnet, daß dieser geschlossene Raum (H) in bekannter Weise über mindestens einen seitlich der Mittelbohrung (C), vorzugsweise unter einem schrägen Winkel zur Hauptdüsenbohrung (C) liegenden Hilfskanal (/) mit dem Verbrennungsraum verbunden ist und daß der zylindrische Nadelzapfen (C-) dichtend in der zylindrischen Mittelbohrung gleitet und so bemessen ist, daß mit steigendem Brennstoffdruck und Anheben der Düsennadel (E) zunächst nur durch die Hilfsbohrung (/), dann gleichzeitig, in steigender Menge, durch die Mittelbohrung (C) und in fallender Menge durch die Hilfsbohrung Brennstoff in den Verbrennungsraum gespritzt wird.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 703 194;
österreichische Patentschrift Nr. 141 364;
französische Patentschrift Nr. 791 105;
USA.-Patentschrift Nr. 1 833 080.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 9611 3.55