EP4426927B1 - Kraftstoff-/luft-einspritzsystem für verbrennungsmotoren, turbinentriebwerke und andere zerstäubungssysteme - Google Patents

Kraftstoff-/luft-einspritzsystem für verbrennungsmotoren, turbinentriebwerke und andere zerstäubungssysteme Download PDF

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EP4426927B1
EP4426927B1 EP22830743.5A EP22830743A EP4426927B1 EP 4426927 B1 EP4426927 B1 EP 4426927B1 EP 22830743 A EP22830743 A EP 22830743A EP 4426927 B1 EP4426927 B1 EP 4426927B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
fuel
nozzle needle
air
injection
Prior art date
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Active
Application number
EP22830743.5A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP4426927C0 (de
EP4426927A1 (de
Inventor
Hermann Golle
Steffen Heine
Eckhard Zipperling
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Polytec Science GmbH
Original Assignee
Polytec Science GmbH
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Publication date
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Publication of EP4426927B1 publication Critical patent/EP4426927B1/de
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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
    • F02M67/00—Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • F02M67/10—Injectors peculiar thereto, e.g. valve less type
    • F02M67/12—Injectors peculiar thereto, e.g. valve less type having valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices

Definitions

  • the invention relates to an injection system which has the features of the application DE 10 2015 015 518 A1 meaningfully supplemented and expanded.
  • An internal combustion engine is known with a pressure accumulator from which an additional medium promoting combustion in the cylinder can be supplied to the cylinder in a controlled manner, and with an injection nozzle via which fuel can be injected into the cylinder, wherein the pressure accumulator is connected to the injection nozzle having a nozzle needle and the additional medium can be introduced into the cylinder in a controlled manner by means of the injection nozzle.
  • the nozzle needle can be controlled in its stroke movement such that when a defined fuel pressure is reached, fuel and/or the additional medium can be introduced into the cylinder.
  • the injection nozzle can be a multi-hole nozzle with a blind bore.
  • a fuel injection valve is known with a nozzle body in which a nozzle needle is guided, which, against the force of a spring and against the direction of fuel flow, lifts off from a valve seat designed as a seat cone in the nozzle body with its conical seat surface.
  • a valve seat designed as a seat cone in the nozzle body with its conical seat surface.
  • a compressed air supply line opens into the blind hole and is designed to be closable when the nozzle needle is opened.
  • the supply line can consist of a stepped line section running centrally in the nozzle needle and opening into the blind hole, as well as line sections branching off from this in a forked manner and opening out on the spring side.
  • a fuel nozzle which is able to remove deposits in the nozzle formed in the nozzle body and to suppress the nozzle.
  • the blind hole located in front of the tip of the nozzle needle has at least one nozzle hole at its lower end, through which the fuel-air mixture ultimately enters the combustion chamber of the engine, and is therefore not strictly speaking a blind hole in the general, colloquial sense of the word.
  • the term blind hole has been adopted in engine technology for such a hole located between the tip of the nozzle needle and the at least one nozzle hole. Cavity has become established as a technical term and is therefore used as such below and should be understood in this sense.
  • blind hole is used as a premixing chamber to premix the fuel supplied to the blind hole from the fuel channel with the compressed air supplied to the blind hole from the air channel before this premixture is injected into the combustion chamber of the engine.
  • the fuel channel can comprise a cavity surrounding the nozzle needle, which only opens into the blind hole when the nozzle needle is in the open position.
  • the fuel flows around the nozzle needle and is retained in front of the blind hole by the sealing seat of the nozzle needle tip in its closed position. In its open position, it is introduced into the blind hole via the then-open sealing seat, where the fuel meets the compressed air.
  • the annular groove can advantageously be switched back and forth between an open position and a closed position as part of a mechanical valve circuit by the alternating upward and downward movement of the nozzle needle.
  • the annular groove in the open position, can be fluidly connected to a supply section of the air duct located in the nozzle body, whereby compressed air is fed into the annular groove.
  • the closed position there is no fluid connection between the annular groove and the supply section of the air duct located in the nozzle body, so that no compressed air is fed into the annular groove.
  • the position of the sleeve is determined by a spring element on the one hand and by a hydraulic pressure in a control chamber on the other hand, this pressure being derived from the control system of the injection injector.
  • Fig. 1 shows the top view of an injection nozzle with a nozzle body 1. It contains a nozzle needle 2 in the middle as well as two holes 3 for locking pins of the nozzle body 1 opposite an injection injector 4 not visible in this illustration.
  • the line I - I shows the sectional plane through the nozzle body 1 as it is shown in the Fig. 2 to 5 is shown.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through a first embodiment with an air duct 10 partially guided through the nozzle needle 2.
  • the nozzle body 1 of the injection nozzle is firmly screwed to the injection injector 4.
  • the nozzle needle 2 closes, when the injection nozzle is closed, flush with its upper edge. From the fuel channel 5, the fuel flows via the groove/pressure shoulder 6 to the cone tip 7. From here, with the nozzle needle 2 raised, it enters the blind hole 8 under high pressure in order to pass through the nozzle holes 9 and trigger spray formation.
  • the air duct 10 leads via the annular groove 11 and the transverse bore 12 into the nozzle needle 2.
  • it is connected to the longitudinal bore 13, which is arranged centrally in the nozzle needle 2 and leads directly into the blind hole 8.
  • blind hole 8 thus takes the place of the air/gas groove 4 in DE 10 2015 015 518 A1 Depending on the prevailing conditions, blind hole 8 should be designed as a maxi-blind hole rather than a mini-blind hole. As the location of the premixing effect, it takes on a new function in injector 1.
  • the entire injection process therefore proceeds as follows: During the intake and compression strokes of the engine, the injection nozzle is closed, and the nozzle needle 2, as controlled by the injector control, rests firmly against its seat in the cone tip 7. Even in this state, compressed air is continuously blown through the path of air duct 10, annular groove 11, transverse bore 12, longitudinal bore 13, blind hole 8, and nozzle holes 9.
  • This novel mixing process consists of the compressed air flow entering centrally into the blind hole 8 and the concentrically flowing fuel cone of a few tenths of a millimeter thickness (corresponding to the nozzle needle stroke).
  • the air channel 10 is increasingly throttled/blocked. This prevents fuel from backflowing into the compressed air side at high fuel pressure and low compressed air levels.
  • the air channel 10 is simultaneously reopened, i.e., compressed air is blown in again. This leads to a clean, air-rich combustion finish and keeps the nozzle holes 9 clean.
  • the nozzle needle 2 is surrounded by a sleeve 14 fitted into the nozzle body 1 with minimal play, which is continuously connected to the air channel 10 on the one hand and to the annular groove 11 via a control bore 15 on the other. This allows control of when the compressed air system is temporarily shut off.
  • Fig. 3 It is shown that the nozzle needle 2 has completed its full stroke and has just closed the control bore 15. By positioning the sleeve 14 lower The compressed air system shuts off accordingly sooner. For such a displacement of the sleeve 14, discs 16 are arranged on both sides above and below the sleeve 14. By exchanging these discs, the height of this sleeve 14 can be adjusted.
  • the movement of the sleeve 14 can be integrated into the control of the injection injector 4, as shown in Fig. 4 is shown.
  • control of the compressed air system must be carried out within a very short time.
  • the control bore 15 in the variant according to Fig. 4a supplemented by a control groove 15a, so that the process takes place via control edges of this control groove 15a and the annular groove 11.
  • Fig. 2 to 4 also show the intervention of the injector control on the nozzle needle 2, represented here by the control pin 19.
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the air duct 10 is located exclusively in the nozzle body 1 of the injection nozzle and does not run partially within the nozzle needle 2. In large diesel engines, there is sufficient space in the cylinder head even for stronger nozzle bodies 1.
  • the air duct 10 is routed directly to the blind hole 8.
  • a check valve 20 arranged at the blind hole 8 prevents fuel from flowing back into the compressed air system; this can also be installed at any other point along the air path 10, 11, 12, 13.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem, welches die Merkmale der Anmeldung DE 10 2015 015 518 A1 sinnvoll ergänzt und erweitert.
  • Aus DE 10 2017 201 275 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine bekannt mit einem Druckspeicher, aus welchem ein zusätzliches die Verbrennung im Zylinder förderndes Medium dem Zylinder gesteuert zuführbar ist, und mit einer Einspritzdüse, über welche Kraftstoff in den Zylinder einspritzbar ist, wobei der Druckspeicher an die eine Düsennadel aufweisende Einspritzdüse angeschlossen ist und das zusätzliche Medium mittels der Einspritzdüse in den Zylinder gesteuert einleitbar ist. Die Düsennadel kann in ihrer Hubbewegung derart gesteuert sein, dass bei Erreichen eines definierten Kraftstoffdruckes Kraftstoff und/oder das zusätzliche Medium in den Zylinder einleitbar sind/ist. Sie kann des weiteren in ihrem Inneren einen Mediumkanal aufweisen, über welchen das zusätzliche Medium in den Zylinder einleitbar ist und sie kann eine radial angeordnete Querbohrung zur Zuführung des Mediums aufweisen, welche durch den Hub der Düsennadel geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Einspritzdüse kann eine Mehrlochdüse mit Sackloch sein.
  • Aus DE 39 36 986 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt mit einem Düsenkörper, in dem eine gegen die Kraft einer Feder und entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung mit ihrer kegelförmigen Sitzfläche von einem entsprechend als Sitzkegel im Düsenkörper ausgebildeten Ventilsitz abhebende Düsennadelgeführt ist, deren Nadelspitze bei Schließstellung der Düsennadel in ein Sackloch eintaucht, von dem mindestens ein Spritzloch abgeht, wobei in das Sackloch eine druckluftführende Zuführleitung mündet, die beim Öffnungsdruck der Düsennadel verschließbar ausgeführt ist. Die Zuführleitung kann aus einem in der Düsennadel zentral verlaufenden und in das Sackloch mündenden gestuften Leitungsabschnitt sowie von diesem gabelförmig abzweigenden und federseitig ausmündenden Leitungsabschnitten bestehen.
  • Bei der Entwicklung der Einspritzdüsen ist in letzter Zeit eine Miniaturisierung zu verzeichnen, die Bauelemente sind erheblich verkleinert worden. Die Durchmesser der Düsennadeln liegen heute im Bereich von nur 4 mm und auch die Dichtkegel an der Düsennadelspitze sind entsprechend kleiner geworden.
  • Dadurch ist zum Beispiel die Anordnung einer Luft-/Gas-Nut (Bezugszeichen 4 in DE 10 2015 015 518 A1 ) an der Kegelspitze der Düsennadel schwierig geworden und muss neu gestaltet werden. Auch die Steuerung der Druckluftzufuhr durch den Hub der Düsennadel, ein entscheidendes Merkmal, bedarf einer Präzisierung.
  • Außerdem ist aus DATABASE WPI, Week 200846, Thomson Scientific, London, GB; AN 2008-H24500, XP002808846 & JP 2008 138609 A eine Kraftstoffdüse bekannt, die in der Lage ist, Ablagerungen in der im Düsenkörper ausgebildeten Düse und um die Düse herum zu unterdrücken.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, Turbinentriebwerke und andere Zerstäubungssysteme, nach den Ansprüchen 1 oder 4 vorgeschlagen, das einen Einspritzinjektor sowie eine Einspritzdüse mit
    • einem Düsenkörper und
    • mindestens einem Düsenloch,
    • einer durch den Einspritzinjektor gesteuert bewegbaren Düsennadel sowie
    • mindestens einem Kraftstoffkanal und
    • mindestens einem Luftkanal umfasst,
    • wobei die Düsennadel an ihrer Spitze eine Dichtfläche aufweist, die in einer Schließstellung der Düsennadel mit einem Dichtsitz der Einspritzdüse dichtend zusammenwirkt, und
    • wobei zwischen der Spitze der Düsennadel und dem mindestens einen Düsenloch im Düsenkörper ein Sackloch zur Vormischung von Kraftstoff und Druckluft angeordnet ist und beide Medien aus dem mindestens einen Kraftstoffkanal im Düsenkörper und dem mindestens einen Luftkanal in der Düsennadel oder dem Düsenkörper unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils diesem Sackloch zufließen.
  • Das vor der Spitze der Düsennadel befindliche Sackloch weist an seinem unteren Ende mindestens ein Düsenloch auf, durch welches das Kraftstoff-Luft-Gemisch schließlich in den Verbrennungsraum des Motors gelangt, und ist insofern streng genommen kein Sackloch im allgemeinen, umgangssprachlichen Wortsinn. Jedoch hat sich der Begriff Sackloch in der Motorentechnik für einen solchen, zwischen der Spitze der Düsennadel und dem mindestens einen Düsenloch befindlichen Hohlraum als Fachbegriff durchgesetzt, wird deshalb nachfolgend auch so verwendet und soll in diesem Sinne verstanden werden.
  • Ein ganz wesentlicher Aspekt der Erfindung kann darin erblickt werden, dass das Sackloch als Vormischkammer dafür genutzt wird, den Kraftstoff, der dem Sackloch aus dem Kraftstoffkanal zugeführt wird, mit der Druckluft, die dem Sackloch aus dem Luftkanal zugeführt wird, vorzumischen, bevor dieses Vorgemisch in den Verbrennungsraum des Motors eingespritzt wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Kraftstoffkanal einen die Düsennadel umschließenden Hohlraum umfassen, der nur in einer Öffnungsstellung der Düsennadel in das Sackloch mündet. Mit anderen Worten umfließt der Kraftstoff die Düsennadel und wird durch den Dichtsitz der Spitze der Düsennadel in deren Schließstellung vor dem Sackloch zurückgehalten, und in deren Öffnungsstellung über den dann offenen Dichtsitz in das Sackloch eingeleitet, wo der Kraftstoff mit der Druckluft zusammentrifft.
  • Der Luftkanal, durch den die Druckluft dem Sackloch zugeführt wird, kann beispielsweise im Düsenkörper der Einspritzdüse verlaufen und direkt in das Sackloch münden, wobei unmittelbar am Sackloch oder an anderer Stelle des Luftkanals ein Rückschlagventil angeordnet sein kann. Alternativ kann der Luftkanal so gestaltet sein, dass zumindest ein Teil des Luftkanals durch die Düsennadel geführt ist und an der Spitze der Düsennadel in das Sackloch mündet. Der Luftkanal ist in der Düsennadel durch eine Ringnut, eine Querbohrung und eine Längsbohrung ausgebildet. In diesem Fall wird die Druckluft in einem oberen Bereich der Düsennadel in die Ringnut eingespeist, von wo aus sie durch die Querbohrung in die Längsbohrung tritt und durch die Längsbohrung bis zur Spitze der Düsennadel geführt wird und dort in das Sackloch eintritt.
  • Die Ringnut kann dabei vorteilhaft als Teil einer mechanischen Ventilschaltung durch die abwechselnd aufwärts und abwärts gehende Bewegung der Düsennadel zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung hin und her geschaltet werden. Beispielsweise kann die Ringnut in der Öffnungsstellung strömungsleitend mit einem Zuleitungsabschnitt des Luftkanals verbunden sein, der im Düsenkörper angeordnet ist, wodurch Druckluft in die Ringnut eingespeist wird. In der Schließstellung hingegen besteht keine strömungsleitende Verbindung zwischen der Ringnut und dem im Düsenkörper angeordneten Zuleitungsabschnitt des Luftkanals, so dass auch keine Druckluft in die Ringnut eingespeist wird.
  • Die Düsennadel sitzt zumindest mit ihrem oberen, d.h. der Spitze gegenüberliegenden Ende in einer in den Düsenkörper der Einspritzdüse eingepassten Hülse, die mindestens eine zum Luftkanal gehörende Steuerbohrung oder/und mindestens eine Steuernut aufweist. Durch die Steuerbohrung oder/und die Steuernut wird im oberen Bereich der Düsennadel in deren Öffnungsstellung Druckluft in die Ringnut eingeleitet, die darin wie bereits beschrieben bis zum Sackloch geführt wird.
  • Die Größe eines durch den mindestens einen Luftkanal strömenden Luftvolumenstroms ist durch die Änderung der relativen Positionen der Ringnut der Düsennadel einerseits und der Steuerbohrung oder/und der Steuernut der Hülse andererseits einstellbar. Durch diese Einstellung kann die Überdeckung zwischen der Ringnut der Düsennadel und der Steuerbohrung oder/und der Steuernut der Hülse von "keine" über "teilweise" bis "vollständig" verstellt werden.
  • Die Verstellbarkeit der relativen Positionen der Ringnut der Düsennadel einerseits und der Steuerbohrung oder/und der Steuernut der Hülse andererseits wird dadurch realisiert, die Position der Hülse in axialer Richtung der Düsennadel einstellbar ist. Hierzu kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Position der Hülse durch den Einspritzinjektor gesteuert bewegbar ist.
  • Es kann besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Position der Hülse von einem Federelement einerseits und von einem hydraulischen Druck in einem Steuerraum andererseits bestimmt ist, wobei dieser Druck vom Steuersystem des Einspritzinjektors abgeleitet ist.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei geschlossener Düsennadel ein ständiger gesteuerter Druckluftstrom in das Sackloch und durch die Düsenlöcher strömt. Dadurch kann einem Zusetzen der sehr feinen Düsenlöcher durch Verbrennungsrückstände aktiv entgegengewirkt werden.
  • Nachfolgend werden verschiedene Aspekte der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
    • Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Einspritzdüse mit Angabe der Schnittebene für die Längsschnittdarstellungen der nachfolgenden Figuren,
    • Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem teilweise durch die Düsennadel geführten Luftkanal,
    • Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer fest angeordneten Hülse,
    • Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung mit einer verschiebbaren Hülse,
    • Fig. 4a eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung mit einer Hülse mit Steuerbohrung und Steuernut, und
    • Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung mit einem durch den Düsenkörper bis zum Sackloch geführten Luftkanal.
  • Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper 1. Sie enthält mittig eine Düsennadel 2 sowie zwei Bohrungen 3 für Arretierstifte des Düsenkörpers 1 gegenüber einem in dieser Darstellung nicht sichtbaren Einspritzinjektor 4. Die Linie I - I zeigt die Schnittebene durch den Düsenkörper 1, wie er in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem teilweise durch die Düsennadel 2 geführten Luftkanal 10. Der Düsenkörper 1 der Einspritzdüse ist mit dem Einspritzinjektor 4 fest verschraubt. Die Düsennadel 2 schließt, wenn die Einspritzdüse geschlossen ist, mit deren Oberkante bündig ab. Vom Kraftstoffkanal 5 fließt der Kraftstoff über die Nut/Druckschulter 6 zur Kegelspitze 7. Von hier tritt er bei angehobener Düsennadel 2 unter hohem Druck in das Sackloch 8 ein, um die Düsenlöcher 9 zu passieren und eine Spray-Bildung auszulösen.
  • Der Luftkanal 10 führt über die Ringnut 11 und die Querbohrung 12 in die Düsennadel 2. Hier steht er in Verbindung mit der Längsbohrung 13, welche zentral in der Düsennadel 2 angeordnet ist und direkt in das Sackloch 8 führt.
  • Beim Anheben der Düsennadel 2 findet hier im Sackloch 8 die Vormischung von Kraftstoff und Druckluft statt.
  • Das Sackloch 8 tritt also an die Stelle der Luft-/Gas-Nut 4 in DE 10 2015 015 518 A1 . Das Sackloch 8 ist, den jeweiligen Verhältnissen entsprechend, eher als Maxisackloch statt Minisackloch auszuführen. Es erhält als Ort des Vormischeffektes eine neue Funktion in der Einspritzdüse 1.
  • Der gesamte Einspritzvorgang läuft demgemäß in folgender Art und Weise ab:
    Im Ansaug- und Verdichtungstakt des Motors ist die Einspritzdüse geschlossen, die Düsennadel 2 liegt, durch die Injektorsteuerung veranlasst, fest an ihrem Sitz in der Kegelspitze 7 an. Auch in diesem Zustand wird ständig Druckluft über den Pfad Luftkanal 10, Ringnut 11, Querbohrung 12, Längsbohrung 13, Sackloch 8 und Düsenlöcher 9 nachgeblasen.
  • Mit dem Einspritzbeginn, d.h. dem Anheben der Düsennadel 2, findet die Vormischung von Kraftstoff und Druckluft sowie ggf. weiterer Stoffe in gasförmiger oder flüssiger Phase im Sackloch 8 statt.
  • Dieser neuartige Mischprozess besteht aus dem zentral in das Sackloch 8 eintretenden Druckluftstrom und dem konzentrisch zuströmenden Kraftstoffkegel von wenigen Zehntelmillimeter Dicke (entsprechend dem Düsennadelhub).
  • Mit dem Anheben der Düsennadel 2 findet zugleich eine zunehmende Drosselung/Absperrung des Luftkanals 10 statt. Damit wird verhindert, dass bei hohem Kraftstoffdruck und niedrigerem Druckluftspiegel ein Zurückschlagen von Kraftstoff in die Druckluftseite erfolgt.
  • Mit dem Einspritzende, d.h. dem Schließen der Düsennadel 2, wird zugleich der Luftkanal 10 wieder geöffnet, d.h. erneut Druckluft nachgeblasen. Dies führt zu einem sauberen, luftreichen Verbrennungsabschluss und hält die Düsenlöcher 9 sauber.
  • Dazu ist die in DE 10 2015 015 518 A1 bereits genannte, durch den Hub der Düsennadel 2 steuerbare Druckluftzuführung durch folgende neue Merkmale gekennzeichnet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
  • Die Düsennadel 2 ist von einer spielarm in den Düsenkörper 1 eingepassten Hülse 14 umgeben, welche einerseits ständig mit dem Luftkanal 10, andererseits über eine Steuerbohrung 15 mit der Ringnut 11 in Verbindung steht. Damit ist steuerbar, wann das kurzzeitige Absperren des Druckluftsystems erfolgt.
  • In Fig. 3 ist dargestellt, dass die Düsennadel 2 ihren vollen Hub ausgeführt und dabei die Steuerbohrung 15 gerade abgeschlossen hat. Durch eine tiefere Stellung der Hülse 14 tritt ein Abschließen des Druckluftsystems entsprechend früher ein. Für eine solche Verschiebung der Hülse 14 sind beidseitig oberhalb und unterhalb der Hülse 14 Scheiben 16 angeordnet, durch deren Austausch die Höhenlage dieser Hülse 14 einstellbar ist.
  • Für Dieselmaschinen mit vorwiegend konstanter Drehzahl kann durch entsprechende Rechnungen/Simulationen und praktische Erprobung eine feste Einstellung der Überdeckungslagen von Luftkanal 10 und Ringnut 11 möglich sein, also die Hülse 14 entfallen.
  • Für variable Drehzahlen kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Bewegung der Hülse 14 in die Steuerung des Einspritzinjektors 4 eingebunden sein, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
  • An die Stelle der oberen Scheiben 16 ist ein Federelement 17, vorzugsweise eine Tellerfeder, eingesetzt und unten befindet sich ein Steuerraum 18, welcher durch einen vom hydraulischen System des Einspritzinjektors 4 abgezweigten Druck beaufschlagt wird. Damit ist die Bewegung der Hülse 14 und damit die Steuerung/Absperrung des Druckluftsystems an die Zeit/Drehzahl/Druckverhältnisse des gesamten Systems anpassbar.
  • Die Steuerung des Druckluftsystems muss innerhalb sehr kurzer Zeit erfolgen. Damit dieser Vorgang präzise abläuft, ist die Steuerbohrung 15 in der Variante gemäß Fig. 4a durch eine Steuernut 15a ergänzt, so dass der Vorgang über Steuerkanten dieser Steuernut 15a und der Ringnut 11 abläuft.
  • Die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 bis 4 zeigen auch den Eingriff der Injektorsteuerung auf die Düsennadel 2, hier dargestellt durch den Regelstift 19.
  • Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Luftkanal 10 ausschließlich im Düsenkörper 1 der Einspritzdüse liegt und nicht z. T. innerhalb der Düsennadel 2 verläuft. Bei großen Dieselmaschinen ist im Zylinderkopf ausreichend Platz auch für stärkere Düsenkörper 1.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der Luftkanal 10 direkt bis zum Sackloch 8 geführt. Ein am Sackloch 8 angeordnetes Rückschlagventil 20 verhindert ein Rückströmen von Kraftstoff in das Druckluftsystem, dieses kann auch an jeder anderen Stelle des Luftpfades 10, 11, 12, 13 eingebaut sein.
    • Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, Turbinentriebwerke und andere Zerstäubungssysteme Bezugszeichenliste
    • 1
    Düsenkörper
    2
    Düsennadel
    3
    Bohrung Arretierstift
    4
    Einspritzinjektor
    5
    Kraftstoffkanal
    6
    Nut/Druckschulter
    7
    Kegelspitze
    8
    Sackloch
    9
    Düsenloch
    10
    Luftkanal
    11
    Ringnut
    12
    Querbohrung
    13
    Längsbohrung
    14
    Hülse
    15
    Steuerbohrung
    15a
    Steuernut
    16
    Scheibe
    17
    Federelement
    18
    Steuerraum
    19
    Regelstift
    20
    Rückschlagventil

Claims (6)

  1. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, Turbinentriebwerke und andere Zerstäubungssysteme, umfassend einen Einspritzinjektor (4) sowie eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper (1) und mindestens einem Düsenloch (9), einer durch den Einspritzinjektor (4) gesteuert bewegbaren Düsennadel (2) sowie mindestens einem Kraftstoffkanal (5) und mindestens einem Luftkanal (10), wobei die Düsennadel (2) an ihrer Spitze eine Dichtfläche (7) aufweist, die in einer Schließstellung der Düsennadel (2) mit einem Dichtsitz der Einspritzdüse (1) dichtend zusammenwirkt, wobei zwischen der Spitze der Düsennadel (2) und dem mindestens einen Düsenloch (9) im Düsenkörper (1) ein Sackloch (8) zur Vormischung von Kraftstoff und Druckluft angeordnet ist und beide Medien aus dem mindestens einen Kraftstoffkanal (5) im Düsenkörper (1) und dem mindestens einen Luftkanal (10) in der Düsennadel (2) diesem Sackloch (8) zufließen, wobei der mindestens eine Luftkanal (10) in der Düsennadel (2) durch eine Ringnut (11), eine Querbohrung (12) und eine Längsbohrung (13) ausgebildet ist, wobei die Düsennadel (2) zumindest mit ihrem der Spitze gegenüberliegenden Ende in einer in den Düsenkörper (1) der Einspritzdüse eingepassten Hülse (14) sitzt, die mindestens eine zum Luftkanal (10) gehörende Steuerbohrung 15 oder/und mindestens eine Steuernut (15a) aufweist, wobei die Größe eines durch den mindestens einen Luftkanal (10) strömenden Luftvolumenstroms durch die Änderung der relativen Positionen der Ringnut (11) der Düsennadel (2) und der Steuerbohrung (15) oder/und der Steuernut (15a) der Hülse (14) einstellbar ist und wobei die Position der Hülse (14) in axialer Richtung der Düsennadel (2) einstellbar ist.
  2. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem nach Anspruch 1, bei dem die Position der Hülse (14) durch den Einspritzinjektor (4) gesteuert bewegbar ist.
  3. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem nach Anspruch 2, bei dem die Position der Hülse (14) von einem Federelement (17) einerseits und von einem hydraulischen Druck in einem Steuerraum (18) andererseits bestimmt ist, wobei dieser Druck vom Steuersystem des Einspritzinjektors (4) abgeleitet ist.
  4. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, Turbinentriebwerke und andere Zerstäubungssysteme, umfassend einen Einspritzinjektor (4) sowie eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper (1) und mindestens einem Düsenloch (9), einer durch den Einspritzinjektor (4) gesteuert bewegbaren Düsennadel (2) sowie mindestens einem Kraftstoffkanal (5) und mindestens einem Luftkanal (10), welche in dem Düsenkörper (1) angeordnet sind, wobei die Düsennadel (2) an ihrer Spitze eine Dichtfläche (7) aufweist, die in einer Schließstellung der Düsennadel (2) mit einem Dichtsitz der Einspritzdüse (1) dichtend zusammenwirkt, wobei zwischen der Spitze der Düsennadel (2) und dem mindestens einen Düsenloch (9) im Düsenkörper (1) ein Sackloch (8) zur Vormischung von Kraftstoff und Druckluft angeordnet ist und beide Medien aus dem mindestens einen Kraftstoffkanal (5) im Düsenkörper (1) und dem mindestens einen Luftkanal (10) in dem Düsenkörper (1) unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils (20) diesem Sackloch (8) zufließen.
  5. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der mindestens eine Kraftstoffkanal (5) einen die Düsennadel (2) umschließenden Hohlraum umfasst, der nur in einer Öffnungsstellung der Düsennadel (2) in das Sackloch (8) mündet.
  6. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem bei geschlossener Düsennadel (2) ein ständiger gesteuerter Druckluftstrom in das Sackloch (8) und durch die Düsenlöcher (9) strömt.
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