DE3221770A1 - Kraftstoffeinspritzduese - Google Patents

Description

• Kraftstoffeinspritzdüse
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• PUr die Kraftstoffeinspritzung in Motorbrennräume von DiesUlmotoren, insbesondere von direkteinspritzenden Dieselmotoren, werden heute vorwiegend Mehrlochdüsen für Luftverteilung und Drosselzapfendüsen für Wandverteilung verwendet. PUr kleine Motoren sind die Mehrlochdüsen wegen der kleinen Einspritzmengen und folglich kleinen Düsenbohrungen empfindlich im Betrieb und teuer in der Herstellung. Außerdem benötigen die Motoren wegen der charakteristischen Kraftstoffverteilung in den Einspritzstrahlen und deren begrenzter Anzahl Ladungsdrehung in der Ansaugluft, was zur Kompromißabstimmung zwischen Liefergrad und Luftausnutzung zwingt.
• Es ist sohon vorgeschlagen worden, zur Verbesserung der Verteilung und Zerstäubung des Kraftstoffes der Sbaftstoffaustrittsöffnung der Düse eine Drallkammer vorzuschalten, die über im wesentlichen tangential einmündende Leitungen mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffraum versorgt wrd. In der Drallkammer bildet sich dann während des Einspritzvorganges eine Drallströmung aus, die für eine wirkungsvolle Auffächerung des Einspritzstrahles sorgt.
• Bekannt sind solche Drallkammern beispielsweise bei einer Ausführung nach der DE-OS 28 07 345, bei der die Einspritzddse eine nach innen öffnende Düsennadel aufweist. Dabei befindet sich die Drallkammer in Kraftstoffströmungsrichtung gesehen unmittelbar vor der durch die Düsennadel verschließbaren Kraftstoffaustrittsöffnung der Düse.
• Bei Kraftstoffeinspritzdüsen mit nach außen öffnender Düsennadel wäre diese Anordnung im Prinzip auch möglich und ist auch bereits vorgeschlagen worden. Hier ergibt sich jedoch der Nachteil, daß wegen der im Durchmesser wesentlich größeren Sitzfläche des Nadelkopfes der bei geöffneter tUsennadel vorhandene Auslaßspalt entsprechéad eng ausgeführt sein muß, so daß eine vor dieser Austrittsöffnung aufgebaute Drallströmung durch einen derartigen Spalt weitgehend wieder abgebaut wird. Der Auffächereffekt der Drallströmung wird bei einer derartigen Ausführung daher kaum mehr vorhanden sein.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einer nach außen öffnenden Düsennadel zu schaffen, bei der die Strahl qualität durch Verwendung einer Drallkammer wesentlich verbessert wird.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß liegt also die von dem einzuspritzenden Kraftstoffstrahl beaufschlagte Drallkammer nicht in Strömungsrichtung gesehen vor der Sitzfläche der Düsennadel, sondern kurz hinter dieser, wobei die zu der Drallkammer führenden Leitungen unmittelbar von der Sitzfläche ausgehen und beim Schließen der Düsennadel gleichfalls verschlossen werden. Damit wird zum einen gewährleistet, daß nach dem Öffnen der Düsennadel die abzuspritzende Kraftstoffmenge über die Leitungen in die Drallkammer unter Bildung einer ausgeprägten Drallströmung einströmt und von dort durch eine die Drallkammer zum Brennraum hin begrenzende Querschnittsverengung als aufgefächerter Kraftstoffstrahl austritt.
• Um sicherzustellen, daß der gesamte abzuspritzende Kraftstoff den Weg über die Leitungen und die Drallkammer geht, weist der Kopf der Düsennadel gemäß einer Weiterbildung der Erfindung unterhalb der Sitzfläche einen in einer Führung des Nadelträgers flüssigkeitsdicht geführten Führungsabsohnitt auf.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse mit einer nach außen öffnenden Dusennadel gemäß der Erfindung und Figur 2 eine Draufsicht auf den Düsennadelkopf.
• In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 die Kraftstoffeinspritzdüse insgesamt bezeichnet, die zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere zur Direkteinspritzung des Kraftstoffes in dem Brennraum, vorgesehen ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen mit 3 bezeichneten Nadelträger umfaßt. Der Nadelträger 3 weist eine zentrische Bohrung 4 auf, in der eine Düsennadel 5 mittels eines Führungsbundes 6 verschiebbar gehalten ist. Die Düsennadel 5 weist einen Kopf 7'auf, der eine in der Zeichnung kegelmantelförmige Dichtfläche 8 besitzt, mit der er an einer ebenfalls kegelförmigen Gegenfläche 9 des Nadelträgers 3 zur Anlage kommt. Unterhalb dieser Sitzfläche 8 weist der Nadelkopf 7 einen zylindrischen Führungsabschnitt 10 auf, der in einer Bohrung 11 des Nadelträgers 3 mit einer sehr engen Passung eingepaßt und geführt ist. Diese Passung muß dabei so eng sein, daß bei vom Sitz abgehobener Düsennadel 5 kein Kraftstoff aus dem Zwischenraum 16 zwischen dem Schaft 21 der Düsennadel 5 und der Bohrung 4 durch diese zylindrische Führung durchtritt.
• Der Kraftstoff soll vielmehr durch die in dem Düsennadelkopf 7 angeordneten Leitungsbohrungen 12 im wesentlichen tangential in eine ebenfalls in dem Nadelkopf 7 zentrisch angeordnete Drallkammer 13 unter Ausbildung einer markanten Drallsbfmung einströmen und von dort durch eine die Drallkammer zum Brennraum hin abgrenzende Querschnittsverengung 14, die als Kraftstoffaustrittsöffnung wirkt, in Form eines aufgefächerten Kraftstoffstrahles abgespritzt werden. An die Puerschnittsverengung 14 schließt sich in Kraftstoffströmungsrichtung gesehen am Nadelkopf 7 noch eine Erweiterung 15 an.
• Der zwischen dem Schaft 21 der Düsennadel 5 und der Bohrung 4 des Nadelträgers 3 verbleibende wischenraum 16 steht über Querbohrungen 17 in dem Nadelträger 3 mit einem Raum 18 in Verbindung, der auf hier nicht weiter gezeigte Weise mit einem Kraftstoffeintritt der Kraftstoffeinspritzdüse verbunden ist, der wiederum mit einer den Abspritzdrack liefernden und die Xraftstoffmenge zumessenden Kraftstoffpumpe in Verbindung steht.
• In dem Raum 18 ist eine Druckfeder 19 angeordnet, deren in der Zeichnung gezeigtes Ende auf einem Flansch des Nadelträgers 3 aufliegt, während das andere in der Zeichnung nicht gezeigte Ende ein Federwiderlager 20 belastet, das auf an sich bekannte Weise mit dem in der Zeichnung nicht weiter gezeigten oberen Ende der Düsennadel 5 verbindbar ist. Auf diese Weise hält die Druckfeder 19 die Düsennadel 5 gegen den in den Kraftstoffräumen 16 und 18 herrschenden Druck geschlossen. Dies geschieht jedenfalls 80 lange, bis der von der Kraftstoffpumpe gelieferte Kraftstoffdruck den vorgegebenen Öffnungsdruck überschreitet und den Kraftstoffeinspritzvorgang durch Abheben der Düsennadel 5 von dem Sitz 8, 9 bewirkt.
• In Schließrichtung wirkt noch der auf die Stirnfläche des Nadelkopfes 7 wirkende Druck der Brennkammer, der während der Verbrennung erhebliche Werte annehmen kann.
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Claims (3)

1. ANSPRttC RE W Eraftstoffeinspritzdüse mit einer nach außen öffnenden Düsennadel, die einen mit einer Sitzfläche an einer Gegenfläche des Nadelträgers zur dichtenden Anlage kommenden Kopf aufweist, und mit einer über im wesentlichen tangential einmündende^Leitungen mit Kraftstoff aus einem in dem Nadelträger vorgesehenen, mit einer Kraftstoffpumpe verbundenen Kraftstoffraum beaufschlagten Drallkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer (13) und die Leitungen (12) in dem Kopf (7) der Düsennadel (5) angeordnet sind, wobei die-Leitungen von der Sitzfläche (8) des. Kopfes ausgehen und nur bei geöffneter Düsennadel mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffraum (16, 18) beaufschlagbar sind.
2. 2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (7) der Düsennadel (5) unterhalb der Sitzfläche (8) einen in einer Führung (11) des Nadelträgers (3) flüssig-.keitsdicht geführten Führungsabsohnitt (10) aufweist.
3. 3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Drallkammer (13) zum Brennraum hin durch eine als Kraftstoffaustrittsöffnung ausgebildete Querschnittsyerengung (14) begrenzt ist.