AT2380U1

AT2380U1 - Einspritzdüse für eine direkt einspritzende brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT2380U1
Application number: AT0049797U
Authority: AT
Inventors: Gerhard Dipl Ing Heimel
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1998-09-25

Abstract

Einspritzdüse (1) für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, mit einer in einem Führungszylinder (4) des Düsenkörpers (2) axial verschiebbaren Düsennadel (3), wobei die Kraftstoffzuführung, vorzugsweise über eine in der Düsennadel (3) angeordnete Längsbohrung (7), in den Bereich des Nadelsitzes (8) der Düsennadel (3) erfolgt, mit zumindest einer im Düsenkörper (2) angeordneten Spritzöffnung (10). Eine möglichst einfache Veränderung des Spritzlochquerschnittes während des Betriebes wird dadurch erreicht, daß der Eintrittsquerschnitt (9) der Spritzöffnung (10) im Bereich des Zylindermantels (4a) des Führungszylinders (4) angeordnet ist, und die Düsennadel (3) im Bereich des Eintrittsquerschnittes (9) eine Steuerkante (11) aufweist, so daß für einen Hub der Düsennadel (3) der Eintrittsquerschnitt (9) der Spritzöffnung (10) von der Steuerkante (11) überstrichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, mit einer in einem Führungszylinder des Düsenkörpers axial verschiebbaren Düsennadel, wobei die Kraftstoffzuführung, vorzugsweise über eine in der Düsennadel angeordnete Längsbohrung, in den Bereich des Nadelsitzes der Düsennadel erfolgt, mit zumindest einer im Düsenkörper angeordneten Spritzöffnung.

Aus der DE 35 33 014 C2 ist eine Einspritzdüse der genannten Art bekannt, bei der die Eintrittsöffnungen in die Spritzlöcher in einer Kegelfläche der Düsenspitze angeordnet sind. Dadurch wird bei geringerem Düsennadelhub bereits der volle Eintrittsquerschnitt der Einspritzlöcher freigegeben.

Bei heutigen direkt einspritzenden Dieselmotoren besteht der Zielkonflikt zwischen der Erfüllung der vom Gesetzgeber geforderten, besonders niedrigen Abgasemissionen in einem bestimmten Testzyklus einerseits und dem Wunsch nach hoher Leistung andererseits. Für die Erfüllung der Abgasgrenzwerte ist die Anwendung eines kleinen Spritzlochquerschnittes im Testzyklus - also bei eher niedrigen Lasten und Drehzahlen - eine sehr effektive Massnahme.

Dementgegen steht allerdings eine stark reduzierte, mögliche Leistungsausbeute im Bereich der Nennleistung. Um eine höhere Leistungsausbeute zu erreichen, wäre eher eine Vergrösserung des Spritzlochquerschnittes von Vorteil. Dies gilt allgemein, insbesondere aber für Motoren mit Speichereinspritzstemen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzdüse zu entwickeln, bei der auf möglichst einfache Weise der Spritzlochquerschnitt verändert werden kann.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Eintrittsquerschnitt der Spritzöffnung im Bereich des Zylindermantel des Führungszylinders angeordnet ist, und die Düsennadel im Bereich des Eintrittsquerschnittes eine Steuerkante aufweist, so dass für einen Hub der Düsennadel der Eintrittsquerschnitt der Spritzöffnung von der Steuerkante überstrichen wird. Durch Auf- oder Zusteuerung des Eintrittsquerschnittes jedes Spritzloches durch die Steuerkante der Düsennadel kann praktisch jeder Spritzlochquerschnitt realisiert werden. Jedem Nadelhub wird dabei ein bestimmter Spritzlochquerschnitt zugeordnet. Der Nadelhub kann dabei in diskreten Stufen, vorzugsweise allerdings stufenlos eingestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilsitzfläche im wesentlichen in einer Normalebene auf die Düsennadelachse liegt. In geschlossener Stellung dichtet dabei die Düsennadel stimseitig am Nadelsitz ab. Beim Öffnungsvorgang wird die Nadel von ihrem Sitz angehobenund gleichzeitig wird von der Steuerkante ein Teil des Spritzlocheintrittes freigegeben. Neben der zylindrischen Nadelform ist auch eine kegelige Nadelfonn möglich.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Düsenhubverlauf und demzufolge der Spritzlochquerschnittsverlauf durch Steuerung des Zulaufquerschnittes und/oder des Ablaufquerschnittes des Steuerraumes einstellbar ist. Die Einstellung des Ventilhubes kann dabei bei einem konven-

tionellen Speichereinspritzventil dadurch erfolgen, dass die öffnung-un Schliessgeschwin-
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querschnittes über einen Piezo-Steller erfolgt. Weiters ist es denkbar, dass auf die Düsennadel zumindest eine Zusatzfeder in Schliessrichtung wirkt.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einspritzdüse, Fig. 2 und 3 verschiedene Betätigungsmechanismen für die Düsennadel und Fig. 4 ein Detail aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Einspritzdüse 1, bestehend aus einem Düsenkörper 2 und der im Führungszylinder 4 des Düsenkörpers 2 längsverschiebbaren Düsennadel 3. Der einzuspritzende Kraftstoff gelangt dabei über die Zulaufbohrung 5, die Querbohrung 6 und die Längsbohrung 7 innerhalb der Düsennadel 3 in den Bereich des Nadelsitzes 8, welcher in Fig. 4 detailliert in halb geöffneter Stellung dargestellt ist. Die Eintrittsquerschnitte 9 der Spritzöffnungen 10 der Einspritzdüse 1 sind im unteren Bereich des Zylindermantels 4a des Führungszylinders 4 angeordnet. Die Düsennadel 3 weist im Bereich der Eintrittsquerschnitte 9 eine Steuerkante 11 auf, welche bei einem Hub der Düsennadel 3 die Eintrittsquerschnitte 9 der Spritzöffnungen 10 überstreicht. Mit Bezugszeichen 12 ist eine Leckölleitung bezeichnet.

Die Betätigung der Düsennadel 3 erfolgt in bekannter Weise, wobei die Öffnungskraft durch den Druck des einzuspritzenden Kraftstoffes aufgebracht wird. Die Schliesskraft für die Düsennadel 3 kann hydraulisch über einen beispielsweise mit einem Speichereinspritzsystem in Verbindung stehenden Steuerkolben oder über vorgespannte Schliessfedern erfolgen.

Fig. 2 zeigt einen hydraulischen Betätigungsmechanismus 12. Dabei weist der Schaft der Düsennadel 3 an seinem von der Düse abgewandten Ende einen Steuerkolben 13 auf, der an einen Steuerraum 14 des Düsenhalters 15 grenzt. Der Steuerraum 14 steht über eine Zulaufdrossel Z mit einem Hydrauliksystem, beispielsweise einem Speichereinspritzsystem, und über eine Ablaufdrossel A mit einem Leckölkreislauf in Verbindung. Die öffnung-un Schliessgeschwindigkeit der Düsennadel 3 wird in erster Linie durch die Auslegung der Zulaufdrossel Z und der Ablaufdrossel A bestimmt, wobei niedriger Speicherdruck kleine Geschwindigkeiten bedingt und umgekehrt.

Durch entsprechende Dimensionierung der Zulaufdrossel Z und Ablaufdrossel A werden die Eintrittsquerschnitte 9 der Spritzöffnungen 10 mit vorbestimmter Geschwindigkeit von der Steuerkante 11 der Düsennadel 3 überstrichen, wodurch eine kontrollierte Veränderung der Spritzlochquerschnittes möglich ist.

Eine flexiblere Veränderung des Spritzlochquerschnittes kann erreicht werden, wenn der Querschnitt der Zulaufdrossel Z oder der Querschnitt der Ablaufdrossel A durch ein Ventil 16 verändert werden kann. Die Betätigung des Ventiles 16 erfolgt vorteilhafterweise über einen Piezo-Steller, sie kann aber auch über einen Elektromagneten erfolgen.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Betätigungsmechanismus 16 zum Aufbringen der Schliesskraft auf die Düsennadel 3. Die Schliesskraft wird dabei von zwei Schliessfedern 17 und 18 mit unter-

schiedlichen Federkennlinien bzw. mit unterschiedlich eingestellten Federvorspannungen aufgebracht. Auf die geschlossene Düsennadel 3 wirkt die Kraft der schwächeren Schliessfeder
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dabei bestimmte freigegebene Eintrittsquerschnitte 9 in die Spritzöffnungen 10 zugeordnet. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Teillast/Vollast-Regelung im Motorkennfeld durchführen.

In den Ausführungsbeispielen ist die Ventilsitzfläche 8 im wesentlichen normal zur Düsennadelachse 3a ausgebildet. Daneben ist aber auch eine kegelige Nadelsitzfläche möglich.

Die Querschnitte der Spritzöffnungen 10 können rund, rechteckig, dreieckig sein oder jede beliebige, beispielsweise durch Funkenerosion herstellbare, geometrische Form aufweisen.

Obwohl die Erfindung anhand eines Speichereinspritzsystems beschrieben ist, ist der Einsatz in anderen Einspritzsystemen, beispielsweise mit herkömmlichen, nockengetriebenen Vertei- 1er- oder Reiheneinspritzpumpen, ebenfalls möglich.

Claims

ANSPRÜCHE l. Einspritzdüse (l) für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel- Brennkraftmaschine, mit einer in einem Führungszylinder (4) des Düsenkörpers (2) axial verschiebbaren Düsennadel (3), wobei die Kraftstoffzuführung, vorzugsweise über eine in der Düsennadel (3) angeordnete Längsbohrung (7), in den Bereich des Nadelsitzes (8) der Düsennadel (3) erfolgt, mit zumindest einer im Düsenkörper (2) angeordneten Spritzöffnung (10), dadurch gekennzeichnet dass der Eintrittsquerschnitt (9) der Spritzöffnung (10) im Bereich des Zylindermantel (4a) des Führungszylinders (4) an- geordnet ist, und die Düsennadel (3) im Bereich des Eintrittsquerschnittes (9) eine Steu- erkante (11) aufweist, so dass für einen Hub der Düsennadel (3) der Eintrittsquerschnitt (9) der Spritzöffnung (10)

von der Steuerkante (11) überstrichen wird.
2. Einspritzdüse (1) nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzfläche (8) im wesentlichen in einer Normalebene auf die Düsennadelachse (3a) liegt.
3. Einspritzdüse (l) nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelhub der Düsennadel (3) stufenlos einstellbar ist.
4. Einspritzdüse (1) nach Anspruch 3, für ein Speichereinspritzsystem, wobei zur Aufbrin- gung der Nadelschliesskraft die Düsennadel (3) an einen hydraulischen Steuerzylinder (14) mit einer Zulaufdrossel (Z) und einer Ablaufdrossel (A) grenzt, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Düsenhubverlauf und demzufolge der Spritzlochquerschnittsverlauf durch Steuerung des Zulaufquerschnittes und/oder des Ablaufquerschnittes des Steuer- raumes (14) einstellbar ist.
5. Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Zu- lauf- oder des Ablaufquerschnittes über einen Piezo-Steller erfolgt.
6. Einspritzdüse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Düsenna- del (3) zumindest eine Zusatzfederfin Schliessrichtung wirkt.
7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzöffhung (10) einen rechteckigen Eintrittsquerschnitt (9) aufweist.
8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzöffnung (10) einen dreieckigen Eintrittsquerschnitt (9) aufweist.