EP0988449B1 - Fuel injection device - Google Patents
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- EP0988449B1 EP0988449B1 EP99914552A EP99914552A EP0988449B1 EP 0988449 B1 EP0988449 B1 EP 0988449B1 EP 99914552 A EP99914552 A EP 99914552A EP 99914552 A EP99914552 A EP 99914552A EP 0988449 B1 EP0988449 B1 EP 0988449B1
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- fuel injection
- injection device
- nozzle bores
- bores
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
- F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines
Definitions
- the invention relates to a fuel injection device for Internal combustion engines, especially two-stroke large diesel engines, according to the preamble of claim 1.
- a fuel injection device of this type is known from EP 0 606 371 B1 known.
- the central exhaust valve provided for the cylinder head must be Fuel injection devices generally in the area of Periphery of the combustion chamber can be arranged.
- the nozzle bores the nozzle head are arranged so that one after main injection direction on one side of the nozzle head results.
- the nozzle holes are in relation to the axis of the Blind hole not arranged radially, but have one for Main injection direction towards the course. this leads to different lengths of the nozzle bores with each other and to different bore lengths over the circumference of individual Holes.
- the measures according to the invention ensure that at all Nozzle holes almost the same conditions for one unimpeded entry of the fuel can be reached. Let it be yourself with the help of the entrance chambers in an advantageous manner achieve the same bore lengths for all nozzle bores. Likewise, the scope of the individual Nozzle bores reach unchanging jacket lengths.
- the Measures according to the invention therefore lead in an advantageous manner Way, overall at equal aspect ratios, resulting in a Uniformization of wall friction and flow velocities and thus a stable overall Injection jet leads.
- the Entrance chambers as hemispherical in cross section Recesses of the nozzle head can be formed.
- the hemispherical recesses allow advantageously Way of creating exactly the same wetting angle over the whole Scope of a nozzle bore. They are useful hemispherical recesses arranged so that you Center point on the axis of the assigned nozzle bore lies, so that this with respect to the center of the assigned Entrance chamber is centered.
- the formation of the entrance chambers as hemispherical Recesses of the nozzle head also ensure that a simple way to match each nozzle bore Entrance chamber can be assigned without the nozzle head would be weakened too much.
- Another advantage is the fact that the hemispherical Recesses can be arranged so that in the area between two neighboring ones Recesses each result in a standing web, which as Guide bar for the slide element can act, whereby it is protected against wear.
- Another advantageous embodiment of the parent Measures can be that the entrance chambers as annular segment-shaped recesses of the nozzle head are. This is a particularly inexpensive manufacture possible. The design also enables it to be achieved comparatively well adapted to a value of 90 ° contact angle in the transition area between a nozzle bore and the each assigned entrance chamber.
- Another advantage is that one of the others Nozzle holes flanked by the middle group of Nozzle holes assigned a common entrance chamber can be without the nozzle head being weakened too much.
- the injection valve 1 on which FIG. 1 is based consists of a box-shaped, tapering towards the front Jacket housing 2, which is provided with a blind hole 3
- Nozzle head 4 carries. This is supported by a rear one Flange on a front collar of the casing 2.
- the Nozzle head 4 closes with its rear end to one in Shell housing 2 received guide sleeve 5, which with one to the blind bore 3 of the nozzle head 4 coaxial Through hole 6 is provided.
- This has one step-shaped constriction, which is designed as a valve seat 7, with which cooperates a valve body 8, the one in the Guide sleeve 5 arranged shaft 9 protrudes.
- the diameter of the valve body 8 is smaller than the diameter of the shaft 9, so that a surrounding the valve body 8 for Bore 6 belonging annulus 10 results.
- the shaft 9 is connected to a central fuel line connected bore 11 which can be filled with fuel provided with the annular space 10 via tap holes 12 connected is.
- the valve body 8 is by the action of a not shown here, with the shaft 9 cooperating return spring to the sealing seat 7 pressed. With a corresponding pressure increase in the Annulus 10 pending fuel, the valve body 8 from assigned sealing seat 7 is lifted, which is a Connection of the area to which fuel can be applied with the Blind hole 3 of the nozzle head 4 results.
- the nozzle head 4 is in its lower area with several, approximately arranged at the same height next to each other, transverse to the axis of the Blind bore 3 extending nozzle holes 13 provided about which the fuel into an associated combustion chamber is injectable.
- annular slide element 15 is provided, the lower edge forms a control edge passing over the nozzle bores 13 which is arranged so that the nozzle bores 13 are open when the valve body 8 is lifted off the associated valve seat 7 and that the nozzle bores 13 are closed when the Valve body 8 rests on valve seat 7. This position is the figure 1 underlying.
- each several approximately in the direction of the axis of the blind bore 3 arranged at the same height, laterally offset from each other Nozzle bores 13 are provided, as in FIGS. 2 and 3 can be clearly seen.
- the nozzle bores 13 can Axially normal or, as in Figure 4, slightly outward be inclined. Because of the nozzle bores 13 in common generated injection jet should not diverge too much, are the No nozzle bores 13 with respect to the axis of the blind bore 3 arranged radially, but opposite to a radial Main injection direction turned so that there is a smaller Diverging or scattering angle results.
- the nozzle bores 13 up to without changing the cross section would go to blind hole 3, would be very strong divergent inflow ratios to the individual Nozzle bores 13 and also within individual ones Nozzle holes 13.
- the two outer ones Nozzle bores 13 of the four provided next to each other arranged nozzle holes 13 comprising row of holes would be significantly longer than the inner nozzle bores 13, whereby in the area of these outer nozzle bores 13 whose scope would also result in different lengths. This Conditions would lead to bad combustion and thus to high fuel consumption and too high Lead to pollutant emissions etc.
- the above are used to form mentioned entrance chambers starting from the blind bore 3, hemispherical recesses 17 of the nozzle head 4 intended.
- the hemispherical recesses 17 can simply by electrolytic material removal with the help of a according to the EDM (electrical discharge machining) process working device are manufactured.
- the nozzle bores 13 themselves are simply drilled using a laser beam.
- Recesses 17 are arranged so that their center each lies on the axis of the associated nozzle bore 13. On this results in centering of the nozzle bores 13 with respect to the assigned entrance chamber. This centering ensures that in the area of the transition between Entry chamber and nozzle bore 13 all over Hole circumference results in a roughly constant contact angle, as indicated in Figure 2 at 18.
- each assigned hemispherical recesses 17 are so dimensioned that between two adjacent hemispherical recesses 17 a web 19 remains, which acts as a guide bar for the annular slide element 15 can act so that this also in the area of Entrance chambers are reliably supported, which is advantageous affects the achievement of a long lifespan.
- Nozzle bores 13 are assigned to an input chamber 16. at that on which FIG. 2 is based, preferred Embodiment are all nozzle holes 13 through hemispherical recesses 17 formed entrance chambers assigned what particularly good combustion conditions and thus expect particularly low fuel consumption leaves.
- FIG. 3 is based the nozzle bores 13 as ring segment-shaped recesses 20 of the nozzle head 4 assigned input chambers.
- the radii of the ring segment-shaped recesses 20 are included so to the respectively assigned nozzle bore 13 or Nozzle holes 13 adapted that in the transition area between the input chamber and nozzle bore 13 as possible edge angle approximated to 90 ° results, as in FIG. 3 at 21 is indicated.
- each nozzle bore 13 it would be conceivable for each nozzle bore 13 to have its own one To assign ring segment 20 formed entrance chamber.
- the two middle nozzle bores 13 a common, formed by a ring segment 20 Assigned to the entrance chamber.
- This ring segment 20 corresponds a section of the axis of the blind hole 3 of the Nozzle head 4 coaxial ring groove and is characterized by the neighboring, assigned to the two outer nozzle bores 13 Ring segments 20, which have a smaller radius, limited.
- outer ring segments 20 are arranged so that you Center point on the axis of the assigned nozzle bore 13 is located, so that this with respect to the associated Entrance chamber is centered, resulting in an equalization of the Inflow conditions over the entire circumference of the bore contributes.
- the center of the two middle nozzle bores 13th assigned ring segment 20 is in the area between the two axes of the two associated nozzle bores 13.
- FIGS. 3 and 4 are based on an example larger diameter than the nozzle bores 13 Cutout 22 provided. This leads to a step-like Cross-sectional expansion with one to the respective bore axis normal ring surface surrounding the end of the bore 23.
- the Cutout 22 ensures that the nozzle bore 13th emerging beam experiences no interference.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for Internal combustion engines, especially two-stroke large diesel engines, according to the preamble of claim 1.
Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung dieser Art ist aus der EP 0 606 371 B1 bekannt. Bei Zweitakt-Großdieselmotoren mit einem im Zylinderkopf vorgesehenen, zentralen Auslassventil muss die Brennstoffeinspritzvorrichtun in der Regel im Bereich der Peripherie des Brennraums angeordnet sein. Die Düsenbohrungen des Düsenkopfes sind dabei so angeordnet, daß sich eine nach einer Seite vom Düsenkopf abgehende Haupteinspritzrichtung ergibt. Um eine große seitliche Streuung des Einspritzstrahls zu vermeiden, sind die Düsenbohrungen bezüglich der Achse der Sackbohrung nicht radial angeordnet, sondern besitzen einen zur Haupteinspritzrichtung hin gewandten Verlauf. Dies führt zu unterschiedlichen Längen der Düsenbohrungen untereinander und zu unterschiedlichen Bohrungslängen über dem Umfang einzelner Bohrungen. Gleichzeitig ergeben sich stark unterschiedliche Randwinkel im Bereich der inneren Enden der Düsenbohrungen. Es ergeben sich somit sehr unterschiedliche Verhältnisse für den Brennstoffeintritt in die einzelnen Düsenbohrungen und dementsprechend unterschiedliche Geschwindigkeiten und Durchsatzmengen. Insbesondere im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer aus mehreren nebeneinander angeordneten Düsenbohrungen bestehenden Bohrungsreihe liegen besonders ungünstige Verhältnisse vor, da sich hier über dem Umfang der einzelnen Bohrungen stark unterschiedliche Wandlängen ergeben. In Folge der insbesondere im Bereich der äußeren Flanken besonders hohen Wandreibung ergibt sich hier eine besonders instabile Strömung, was dazu führt, daß der Einspritzstrahl wenig Luft mitreißt. Die Folge davon sind eine schlechte Gemischaufbereitung und damit eine schlechte Verbrennung, was zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch und zu einem erhöhten Schadstoffausstoß führt.A fuel injection device of this type is known from EP 0 606 371 B1 known. In large two-stroke diesel engines with an The central exhaust valve provided for the cylinder head must be Fuel injection devices generally in the area of Periphery of the combustion chamber can be arranged. The nozzle bores the nozzle head are arranged so that one after main injection direction on one side of the nozzle head results. To ensure a large lateral spread of the injection jet too to avoid, the nozzle holes are in relation to the axis of the Blind hole not arranged radially, but have one for Main injection direction towards the course. this leads to different lengths of the nozzle bores with each other and to different bore lengths over the circumference of individual Holes. At the same time, there are very different ones Contact angle in the area of the inner ends of the nozzle bores. This results in very different conditions for the Fuel entry into the individual nozzle bores and accordingly different speeds and Throughput volumes. Especially in the area of the outer Nozzle holes one of several arranged side by side Existing row of nozzles are particularly prominent unfavorable conditions because here the extent of individual bores result in very different wall lengths. As a result, especially in the area of the outer flanks a particularly high wall friction results here unstable flow, which causes the injection jet to be little Air entrains. The result is a bad one Mixture preparation and therefore bad combustion what to increased fuel consumption and increased Emissions.
Aus der EP 0067 143 ergibt sich eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem mit einer Düsennadel zusammenwirkenden Dichtkegel und mit vom Bereich des Dichtkegels abgehenden, gleichmäßig über den Umfang verteilten Düsenbohrungen. Diese münden in eine zur Achse der Düsennadel konzentrische Ausnehmung, wodurch eine Erosion am Eingang verhindert werden soll. Bei der bekannten Anordnung sind die Düsenbohrungen gleichmäßig über den Umfang verteilt. Bei in Form einer in eine Richtung weisenden Bohrungsreihe angeordneten Düsenbohrungen ergäben sich ungleiche Längenverhältnisse. From EP 0067 143 a fuel injection nozzle for Internal combustion engines with one with a nozzle needle interacting sealing cone and with from the area of the Sealing cone outgoing, evenly distributed over the circumference Nozzle holes. These open into a to the axis of the nozzle needle concentric recess, causing erosion at the entrance should be prevented. In the known arrangement Nozzle holes evenly distributed over the circumference. At in Form of a unidirectional row of holes arranged nozzle bores would result in uneven aspect ratios.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass eine gute Verbrennung und damit ein geringer Brennstoffverbrauch und geringer Schadstoffausstoß erreichbar sind.Based on this, it is therefore the task of the present one Invention, a device of the type mentioned with simple and cost effective means to improve it so that a good one Combustion and thus a low fuel consumption and low pollutant emissions can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characteristics of Claim 1 solved.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen sicher, dass an allen Düsenbohrungen annähernd gleiche Verhältnisse für einen ungehinderten Eintritt des Brennstoffs erreichbar sind. So lassen sich mit Hilfe der Eingangskammern in vorteilhafter Weise in etwa gleiche Bohrungslängen sämtlicher Düsenbohrungen erreichen. Ebenso lassen sich über dem Umfang der einzelnen Düsenbohrungen sich nicht ändernde Mantellängen erreichen. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen daher in vorteilhafter Weise insgesamt zu gleichen Längenverhältnissen, was zu einer Vergleichmäßigung der Wandreibungen und Strömungsgeschwindigkeiten und damit insgesamt einen stabilen Einspritzstrahl führt. Insbesondere in Folge der Stabilisierung der Strömung im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe ist sichergestellt, dass durch den Einspritzstrahl vergleichsweise viel Luft mitgerissen wird, was eine gute Gemischaufbereitung und damit eine gute Verbrennung erwarten läßt, was sich in einem geringen Brennstoffverbrauch und einem geringen Schadstoffausstoß sowie einer geringen Verschmutzung des Motors niederschlägt. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen werden somit die eingangs geschilderten Nachteile vollständig vermieden.The measures according to the invention ensure that at all Nozzle holes almost the same conditions for one unimpeded entry of the fuel can be reached. Let it be yourself with the help of the entrance chambers in an advantageous manner achieve the same bore lengths for all nozzle bores. Likewise, the scope of the individual Nozzle bores reach unchanging jacket lengths. The Measures according to the invention therefore lead in an advantageous manner Way, overall at equal aspect ratios, resulting in a Uniformization of wall friction and flow velocities and thus a stable overall Injection jet leads. Particularly as a result of the stabilization of the Flow in the area of the outer nozzle bores Series of holes ensures that through the injection jet comparatively much air is entrained, which is good Mixture preparation and thus expect good combustion can what is in one low fuel consumption and a low Pollutant emissions and a slight pollution of the engine reflected. With the measures according to the invention thus the disadvantages described above are completely avoided.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So können zweckmäßig jedenfalls den äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe jeweils eine Eingangskammer zugeordnet sein. Im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe läßt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Eingangskammern der größte Effekt erreichen, da bisher gerade im Bereich der äußeren Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe eine höchst instabile Strömung zu befürchten war.Advantageous refinements and practical training of overriding measures are in the subclaims specified. In any case, it can be useful for the outside Nozzle holes in a row of holes each Entrance chamber must be assigned. In the area of the outer Nozzle holes in a row of holes can be created using the entrance chambers according to the invention achieve the greatest effect, because so far one in the area of the outer nozzle bores A very unstable flow was to be feared.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung können die Eingangskammern als im Querschnitt halbkugelförmige Ausnehmungen des Düsenkopfes ausgebildet sein. Die halbkugelförmigen Ausnehmungen ermöglichen in vorteilhafter Weise die Schaffung exakt gleicher Randwinkel über dem ganzen Umfang einer Düsenbohrung. Zweckmäßig sind die halbkugelförmigen Ausnehmungen dabei so angeordnet, daß ihr Mittelpunkt auf der Achse der jeweils zugeordneten Düsenbohrung liegt, so daß diese bezüglich des Mittelpunkts der zugeordneten Eingangskammer zentriert ist.According to a first advantageous embodiment, the Entrance chambers as hemispherical in cross section Recesses of the nozzle head can be formed. The hemispherical recesses allow advantageously Way of creating exactly the same wetting angle over the whole Scope of a nozzle bore. They are useful hemispherical recesses arranged so that you Center point on the axis of the assigned nozzle bore lies, so that this with respect to the center of the assigned Entrance chamber is centered.
Die Ausbildung der Eingangskammern als halbkugelförmige Ausnehmungen des Düsenkopfes stellen zudem sicher, daß auf einfache Weise jeder Düsenbohrung eine entsprechende Eingangskammer zugeordnet sein kann, ohne daß der Düsenkopf hierdurch zu stark geschwächt würde.The formation of the entrance chambers as hemispherical Recesses of the nozzle head also ensure that a simple way to match each nozzle bore Entrance chamber can be assigned without the nozzle head would be weakened too much.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die halbkugelförmigen Ausnehmungen ohne weiteres so angeordnet sein können, daß sich im Bereich zwischen zwei einander benachbarten Ausnehmungen jeweils ein stehenbleibender Steg ergibt, der als Führungssteg für das Schieberelement fungieren kann, wodurch dieses gegen Verschleiß geschützt wird.Another advantage is the fact that the hemispherical Recesses can be arranged so that in the area between two neighboring ones Recesses each result in a standing web, which as Guide bar for the slide element can act, whereby it is protected against wear.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß die Eingangskammern als ringsegmentförmige Ausnehmungen des Düsenkopfes ausgebildet sind. Hierbei ist eine besonders kostengünstige Herstellung möglich. Zudem ermöglicht die Ausgestaltung die Erzielung vergleichsweise gut an einen Wert von 90° angepaßte Randwinkel im Übergangsbereich zwischen einer Düsenbohrung und der jeweils zugeordneten Eingangskammer.Another advantageous embodiment of the parent Measures can be that the entrance chambers as annular segment-shaped recesses of the nozzle head are. This is a particularly inexpensive manufacture possible. The design also enables it to be achieved comparatively well adapted to a value of 90 ° contact angle in the transition area between a nozzle bore and the each assigned entrance chamber.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß einer von anderen Düsenbohrungen flankierten, mittleren Gruppe von Düsenbohrungen eine gemeinsame Eingangskammer zugeordnet sein kann, ohne daß der Düsenkopf zu sehr geschwächt würde.Another advantage is that one of the others Nozzle holes flanked by the middle group of Nozzle holes assigned a common entrance chamber can be without the nozzle head being weakened too much.
In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann am äußeren Ende der Düsenbohrung jeweils eine vorteilhaft durch einen stufenförmigen Ausstich gebildete, stufenförmige Querschnittserweiterung vorgesehen sein. Dies ergibt in vorteilhafter Weise eine das äußere Ende der Düsenbohrungen umgebende, achsnormale Begrenzungsfläche. Hierdurch ist sichergestellt, daß Störungen des Strahls vermieden werden, wodurch dieser stabilisiert wird, was die Mitnahme von Luft begünstigt. Mit den genannten Maßnahmen werden daher die eingangs bereits erwähnten grundsätzlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung noch verstärkt.In further training of the higher-level measures on outer end of the nozzle bore each advantageously through a stepped cut-out, stepped Cross-sectional expansion can be provided. This results in advantageously the outer end of the nozzle bores surrounding, axially normal boundary surface. This is ensures that interference with the beam is avoided, which stabilizes it, which entails the entrainment of air favored. With the measures mentioned, the basic advantages of the present invention further reinforced.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Massnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.Further advantageous configurations and expedient Further education of the overarching measures are in the remaining subclaims specified and from the Example description below using the drawing removable.
In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
- Figur 1
- einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Einspritzventil eines Zweitakt-Grossdieselmotors,
Figur 2- ein Beispiel mit halbkugelförmigen Eingangskammern anhand eines im Bereich der Düsenbohrungen geführten Horizontalschnitts durch den Düsenkopf eines Einspritzventils eines Zweitakt-Großdieselmotors,
Figur 3- ein Beispiel mit ringsegmentförmigen
Eingangskammern in
Figur 2 entsprechender Darstellung und Figur 4- einen Schnitt entlang der Linie IV/IV in
Figur 3.
- Figure 1
- 3 shows a section through an injection valve according to the invention of a large two-stroke diesel engine,
- Figure 2
- 1 shows an example with hemispherical inlet chambers on the basis of a horizontal section in the area of the nozzle bores through the nozzle head of an injection valve of a large two-stroke diesel engine,
- Figure 3
- an example with ring segment-shaped entrance chambers in Figure 2 corresponding representation and
- Figure 4
- a section along the line IV / IV in Figure 3.
Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise von Zweitakt-Grossdieselmotoren, sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr. The basic structure and mode of operation of large two-stroke diesel engines, are known per se and therefore need in no further explanation in the present context.
Das der Figur 1 zugrundeliegende Einspritzventil 1 besteht aus
einem büchsenförmigen, nach vorne sich verjüngenden
Mantelgehäuse 2, das einen mit einer Sackbohrung 3 versehenen
Düsenkopf 4 trägt. Dieser stützt sich mit einem rückwärtigen
Flansch an einem vorderen Bund des Mantelgehäuses 2 ab. Der
Düsenkopf 4 schließt mit seinem rückwärtigen Ende an eine im
Mantelgehäuse 2 aufgenommene Führungsbüchse 5 an, die mit
einer zur Sackbohrung 3 des Düsenkopfes 4 koaxialen
Durchgangsbohrung 6 versehen ist. Diese besitzt eine
stufenförmige Verengung, die als Ventilsitz 7 ausgebildet ist, mit
dem ein Ventilkörper 8 zusammenwirkt, der von einem in der
Führungsbüchse 5 angeordneten Schaft 9 absteht. Der
Durchmesser des Ventilkörpers 8 ist kleiner als der Durchmesser
des Schafts 9, so daß sich ein den Ventilkörper 8 umgebender, zur
Bohrung 6 gehörender Ringraum 10 ergibt.The injection valve 1 on which FIG. 1 is based consists of
a box-shaped, tapering towards the
Der Schaft 9 ist mit einer zentralen, an eine Brennstoffleitung
angeschlossene, mit Brennstoff beaufschlagbaren Bohrung 11
versehen, die über Stichbohrungen 12 mit dem Ringraum 10
verbunden ist. Der Ventilkörper 8 wird durch die Wirkung einer
hier nicht näher dargestellten, mit dem Schaft 9
zusammenwirkenden Rückstellfeder an den Dichtsitz 7
angedrückt. Bei einer entsprechenden Druckerhöhung des im
Ringraum 10 anstehenden Brennstoffs wird der Ventilkörper 8 vom
zugeordneten Dichtsitz 7 abgehoben, wodurch sich eine
Verbindung des mit Brennstoff beaufschlagbaren Bereichs mit der
Sackbohrung 3 des Düsenkopfes 4 ergibt. The
Der Düsenkopf 4 ist in seinem unteren Bereich mit mehreren, etwa
auf gleicher Höhe nebeneinander angeordneten, quer zur Achse der
Sackbohrung 3 verlaufenden Düsenbohrungen 13 versehen, über
welche der Brennstoff in einen zugeordneten Brennraum
einspritzbar ist. Um sicherzustellen, daß nach Schließen der vom
Ventilkörper 8 kontrollierten Passage kein Brennstoff mehr aus
den Düsenbohrungen 13 austreten kann, ist in der Sackbohrung 3
ein über einen Stab 14 mit dem Ventilkörper 8 verbundenes,
ringförmiges Schieberelement 15 vorgesehen, dessen untere Kante
eine die Düsenbohrungen 13 überfahrende Steuerkante bildet, die
so angeordnet ist, daß die Düsenbohrungen 13 geöffnet sind, wenn
der Ventilkörper 8 vom zugeordneten Ventilsitz 7 abgehoben ist
und daß die Düsenbohrungen 13 geschlossen sind, wenn der
Ventilkörper 8 am Ventilsitz 7 anliegt. Diese Position liegt der Figur
1 zugrunde.The
Um die nötige Brennstoffmenge einspritzen zu können, sind jeweils
mehrere, in Richtung der Achse der Sackbohrung 3 etwa auf
gleicher Höhe angeordnete, seitlich gegeneinander versetzte
Düsenbohrungen 13 vorgesehen, wie die Figuren 2 und 3
anschaulich erkennen lassen. Die Düsenbohrungen 13 können
achsnormal angeordnet oder, wie in Figur 4, nach außen leicht
geneigt sein. Da der von den Düsenbohrungen 13 gemeinsam
erzeugte Einspritzstrahl nicht zu stark divergieren soll, sind die
Düsenbohrungen 13 bezüglich der Achse der Sackbohrung 3 nicht
radial angeordnet, sondern gegenüber einer Radialen zur
Haupteinspritzrichtung hin gewandt, so daß sich ein kleinerer
Divergierungs- bzw. Streuungswinkel ergibt. In order to be able to inject the necessary amount of fuel, are each
several, approximately in the direction of the axis of the
Sofern die Düsenbohrungen 13 ohne Querschnittsveränderung bis
zur Sackbohrung 3 durchgehen würden, ergäben sich sehr stark
voneinander abweichende Zuströmverhältnisse zu den einzelnen
Düsenbohrungen 13 und auch innerhalb einzelner
Düsenbohrungen 13. Insbesondere die beiden äußeren
Düsenbohrungen 13 der hier vorgesehenen, vier nebeneinander
angeordnete Düsenbohrungen 13 umfassenden Bohrungsreihe
wären wesentlich länger als die inneren Düsenbohrungen 13,
wobei sich im Bereich dieser äußeren Düsenbohrungen 13 über
deren Umfang ebenfalls unterschiedliche Längen ergäben. Diese
Verhältnisse würden zu einer schlechten Verbrennung und damit
zu einem hohen Brennstoffverbrauch und zu hohem
Schadstoffausstoß etc. führen. Um dies zu vermeiden, sind den
Düsenbohrungen 13 von der Sackbohrung 3 ausgehende
Eingangskammern 16 zugeordnet, deren lichte Weite größer als der
Durchmesser der Düsenbohrungen 13 ist.If the nozzle bores 13 up to without changing the cross section
would go to
Bei der Ausführung gemäß Figur 2 sind zur Bildung der oben
erwähnten Eingangskammern von der Sackbohrung 3 ausgehende,
halbkugelförmige Ausnehmungen 17 des Düsenkopfes 4
vorgesehen. Die halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 können
einfach durch elektrolytische Materialabtragung mit Hilfe einer
nach dem EDM (electrical discharge machining)-Verfahren
arbeitenden Vorrichtung hergestellt werden. Die Düsenbohrungen
13 selbst werden einfach mit Hilfe eines Laserstrahls gebohrt.In the embodiment according to FIG. 2, the above are used to form
mentioned entrance chambers starting from the
Die jeweils eine Eingangskammer bildenden, halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 sind dabei so angeordnet, daß ihr Mittelpunkt jeweils auf der Achse der zugeordneten Düsenbohrung 13 liegt. Auf diese Weise ergibt sich eine Zentrierung der Düsenbohrungen 13 bezüglich der zugeordneten Eingangskammer. Diese Zentrierung stellt sicher, daß sich im Bereich des Übergangs zwischen Eingangskammer und Düsenbohrung 13 auf dem ganzen Bohrungsumfang ein in etwa gleichbleibender Randwinkel ergibt, wie in Figur 2 bei 18 angedeutet ist.The hemispherical, each forming an entrance chamber Recesses 17 are arranged so that their center each lies on the axis of the associated nozzle bore 13. On this results in centering of the nozzle bores 13 with respect to the assigned entrance chamber. This centering ensures that in the area of the transition between Entry chamber and nozzle bore 13 all over Hole circumference results in a roughly constant contact angle, as indicated in Figure 2 at 18.
Die einander benachbarten Düsenbohrungen 13 jeweils
zugeordneten, halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 sind so
dimensioniert, daß zwischen zwei einander benachbarten
halbkugelförmigen Ausnehmungen 17 ein Steg 19 stehen bleibt,
der als Führungssteg für das ringförmige Schieberelement 15
fungieren kann, so daß dieses auch im Bereich der
Eingangskammern zuverlässig abgestützt ist, was sich vorteilhaft
auf die Erzielung einer langen Lebensdauer auswirkt.The adjacent nozzle bores 13 each
assigned
In besonderen Fällen genügt es, wenn nur den beiden äußeren
Düsenbohrungen 13 eine Eingangskammer 16 zugeordnet ist. Bei
dem der Figur 2 zugrundeliegenden, bevorzugten
Ausführungsbeispiel sind allen Düsenbohrungen 13 durch
halbkugelförmige Ausnehmungen 17 gebildete Eingangskammern
zugeordnet, was besonders gute Verbrennungsverhältnisse und
damit einen besonders günstigen Brennstoffverbrauch erwarten
läßt.In special cases it is sufficient if only the two outer ones
Nozzle bores 13 are assigned to an
Bei dem der Figur 3 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel sind
den Düsenbohrungen 13 als ringsegmentförmige Ausnehmungen
20 des Düsenkopfes 4 ausgebildete Eingangskammern zugeordnet.
Die Radien der ringsegmentförmigen Ausnehmungen 20 sind dabei
so an die jeweils zugeordnete Düsenbohrung 13 bzw.
Düsenbohrungen 13 angepaßt, daß sich im Übergangsbereich
zwischen Eingangskammer und Düsenbohrung 13 ein möglichst
nahe an 90° angenäherter Randwinkel ergibt, wie in Figur 3 bei 21
angedeutet ist.In the exemplary embodiment on which FIG. 3 is based
the nozzle bores 13 as ring segment-shaped
Es wäre denkbar, jeder Düsenbohrung 13 eine eigene, durch ein
Ringsegment 20 gebildete Eingangskammer zuzuordnen. Im
dargestellten Beispiel ist den beiden mittleren Düsenbohrungen 13
eine gemeinsame, durch ein Ringsegment 20 gebildete
Eingangskammer zugeordnet. Dieses Ringsegment 20 entspricht
einem Abschnitt einer zur Achse der Sackbohrung 3 des
Düsenkopfes 4 koaxialen Ringnut und ist durch die benachbarten,
den beiden äußeren Düsenbohrungen 13 zugeordneten
Ringsegmente 20, die einen kleineren Radius aufweisen, begrenzt.It would be conceivable for each nozzle bore 13 to have its own one
To assign
Diese äußeren Ringsegmente 20 sind so angeordnet, daß sich ihr
Mittelpunkt auf der Achse der jeweils zugeordneten Düsenbohrung
13 befindet, so daß diese bezüglich der zugeordneten
Eingangskammer zentriert ist, was zu einer Vergleichmäßigung der
Zuströmverhältnisse über dem ganzen Bohrungsumfang beiträgt.
Der Mittelpunkt des den beiden mittleren Düsenbohrungen 13
zugeordneten Ringsegments 20 befindet sich im Bereich zwischen
den beiden Achsen der beiden zugeordneten Düsenbohrungen 13.These
Im Bereich des äußeren Endes der Düsenbohrungen 13 ist bei dem
den Figuren 3 und 4 zugrundeliegenden Beispiel ein einen
größeren Durchmesser als die Düsenbohrungen 13 aufweisender
Ausstich 22 vorgesehen. Dieser führt zu einer stufenförmigen
Querschnittserweiterung mit einer zur jeweiligen Bohrungsachse
normalen, das Bohrungsende umgebenden Ringfläche 23. Der
Ausstich 22 stellt sicher, daß der aus der Düsenbohrung 13
austretende Strahl keinerlei Störung erfährt.In the area of the outer end of the nozzle bores 13 is in the
FIGS. 3 and 4 are based on an example
larger diameter than the nozzle bores 13
Selbstverständlich wäre es denkbar, auch bei der Ausführung gemäß Figur 2 Ausstiche oben erwähnter Art vorzusehen.Of course, it would also be conceivable, also in the execution to provide cutouts of the type mentioned above according to FIG.
Es wäre auch ohne weiteres
denkbar, einem Teil der Düsenbohrungen 13 durch
halbkugelförmige Ausnehmungen 17 gebildete und einem anderen
Teil durch eine oder mehrere ringsegmentförmige Ausnehmungen
20 gebildete Eingangskammern zuzuordnen, etwa derart, daß den
äußeren Düsenbohrungen 13 durch halbkugelförmige
Ausnehmungen 17 gebildete und den inneren Düsenbohrungen 13
eine gemeinsame, durch eine ringsegmentförmige Ausnehmung 20
gebildete Eingangskammer zugeordnet sind.It would also be easy
conceivable through part of the nozzle bores 13
Claims (14)
- A fuel injection device for internal combustion engines, in particular large two-stroke diesel engines, comprising a nozzle head (4) protruding into an associated combustion chamber, arranged eccentrically in relation to the axis of the combustion chamber; said nozzle head (4) comprising a blind borehole (3) through which fuel can be admitted, with several nozzle bores (13) emanating from said blind borehole (3); said nozzle bores (13) being able to be controlled up or down by a slide element (15) arranged in the blind borehole (3); said slide element (15) being preferably axially slidable as a result of the fuel pressure, against the action of a return device; with said nozzle bores (13), for generating a mutual injection jet, being arranged in a borehole row facing the circumferential area of the blind borehole (3), in relation to the axis of the blind borehole (3) arranged approximately at the same height; with at least the axes of the outer nozzle bores (13) of the row of boreholes being inclined inward in a radial arrangement in relation to the axis of the blind borehole (3), so as to achieve an acute diverging angle of the injection jet, characterised in that at least part of the nozzle bores (13) are associated with inlet chambers (16) emanating from the blind borehole (3), with the inside diameter of said inlet chambers (16) being larger than the diameter of the nozzle bores (13) and with said inlet chambers (16) being configured in such a way that all nozzle bores (13) of the row of boreholes are at least similar in length.
- A fuel injection device according to claim 1, characterised in that the inlet chambers (16) are configured in such a way that the case length of the nozzle bores (13) is essentially equal across their circumference.
- A fuel injection device according to claim 1 or 2, characterised in that all nozzle bores are essentially identical in length.
- A fuel injection device according to one of the preceding claims, characterised in that an entry chamber (16) is associated with at least the outer nozzle bores (13) of a row of nozzle bores.
- A fuel injection device according to one of the preceding claims, characterised in that the entry chambers are at least partly shaped as recesses (17) of approximately hemispherical cross-sectional shape, in the nozzle head (4).
- A fuel injection device according to claim 5, characterised in that an entry chamber shaped as a hemispherical recess (17) is associated with each nozzle bore (13).
- A fuel injection device according to one of the preceding claims 5 or 6, characterised in that the centre of each hemispherical recess (17) forming an entry chamber is located on the axis of the respectively associated nozzle bore (13).
- A fuel injection device according to one of the preceding claims 5 to 7, characterised in that a guide stay (19) is provided between adjacent entry chambers formed by hemispherical recesses (17).
- A fuel injection device according to one of the preceding claims, characterised in that the entry chambers are at least in part configured as ring-segment shaped recesses (20) of the nozzle head (4).
- A fuel injection device according to claim 9, characterised in that a middle group of nozzle bores (13) flanked by other nozzle bores (13) is associated with a common entry chamber formed by a ring-segment shaped recess (20).
- A fuel injection device according to one of claims 9 or 10, characterised in that the centre of the ring-segment shaped recess (20) forming an entry chamber associated with a nozzle bore (13) is aligned on the axis of the respectively associated nozzle bore (13).
- A fuel injection device according to one of the preceding claims, characterised in that the walls of the nozzle bores (13) and the associated entry chambers encompass an angle of at least approximately 90°.
- A fuel injection device according to one of the preceding claims, characterised in that at the outer end of the nozzle bores (13) a step-shaped cross-sectional enlargement formed by a punched-out part (22) is provided.
- A fuel injection device according to claim 13, characterised in that the punched-out part (22) comprises an inner delimitation surface (23) arranged along the normal axis of the associated nozzle bore (13).
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