CH225227A - Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

  Einspritzdüse für     Brennl;raftmaschinen.       Die Anwendung besonders gestalteter  Verbrennungsräume in     Brennkraftmaschinen     ermöglicht unter der Voraussetzung einwand  freier Verbrennung aussergewöhnliche Er  sparnisse an Kraftstoff. Die einwandfreie  Verbrennung erfordert in diesen Fällen die  Einführung des Brennstoffes in Form eines  wehwinkligen, annähernd gleichmässig mit  Kraftstoff erfüllten Einspritzkegels, in wel  chem die Strömungsgeschwindigkeit des  Kraftstoffes nieder sein soll.

   Mit bisher aus  geführten     Einspritzdüsen,    bei denen der  Kraftstoff so geführt ist, dass er bei seinem  Austritt mit     einzelnen    gerichteten Kernstrah  len von hoher Geschwindigkeit und Durch  schlagskraft durchsetzt ist, können diese For  derungen nicht erfüllt werden.  



  Der vorstehend geforderte, annähernd  gleichmässig mit Kraftstoff     erfüllte        Ein-          spritzkegel    mit niederer Strömungsgeschwin  digkeit des Kraftstoffes     kann    nur erzielt  werden, wenn der     Kraftstoffstrom    bei seinem  Austritt aus der Düse gleichmässig zerrissen    wird und sich unmittelbar darauf, ohne dass  eine besondere Richtwirkung in der Aus  trittsöffnung auf ihn ausgeübt wird, in den  Verbrennungsraum ausbreiten kann.  



  Die Erfindung ermöglicht es, die ange  führte Wirkung zu erzielen, und betrifft eine  Einspritzdüse für     Brennkraftmaschinen,    bei  welcher der Kraftstoff im Düsenkörper von  einer Stelle hohen Druckes aus unter Ände  rung seiner Strömungsrichtung in einen ring  förmigen Raum geleitet wird, der von aussen  nach innen durchflossen wird und an dessen  innere Begrenzung sich die Austrittsöffnung  anschliesst.

   Die     Erfindung        besteht    darin, dass  einerseits die im Betrieb wirksame Höhe  dieses ringförmigen Raumes so klein ist, dass  die auf einer Seite vom     innern    Rand der  Austrittsöffnung begrenzte, ringförmige Aus  trittsstelle des ringförmigen Raumes minde  stens den gleichen     Durchflusswiderstand    auf  weist wie die Austrittsöffnung, und dass  anderseits die axiale Länge der Austritts  öffnung höchstens halb so gross     ist    wie ihr      lichter Durchmesser, um zu erzielen, dass der  Kraftstoff von der genannten Austrittsstelle  aus möglichst unmittelbar unter     Zerstäubung     in den Verbrennungsraum expandiert.  



  In der Zeichnung sind drei Ausführungs  beispiele der Erfindung schematisch darge  stellt, und zwar zeigt:       Fig.    1 einen Querschnitt durch den Mün  dungsteil einer Einspritzdüse,       Fig.    2 eine etwas andere Bauart dieser  Düse und       Fig.    3 eine weitere Ausführungsform.

    Bei der Bauart nach     Fig.    1 ist in einem  Düsenkörper 10 eine Ventilnadel 12 geführt,  die eine Schulter 14 sowie eine zum Beispiel       kegelige        Sitzfläche    16 besitzt und an ihrem  Ende mit einem zweckmässig zylindrischen       Leitkörper    18 versehen ist, dessen freie     End-          fläche    20 sich in unmittelbarer Nähe, zum  Beispiel in einem Abstand von wenigen     Hun-          derstel-Millimeter,    von dem die Austritts  öffnung enthaltenden, aus einem Düsenplätt  chen 22 bestehenden Teil befindet.

   Der  Kraftstoff wird durch eine Leitung 24 zu  geführt und hebt die Nadel durch seinen  Druck auf die Schulter 14 gegen den Druck  einer an sich bekannten und daher nicht  näher dargestellten Feder etwas an, so dass  er an der Sitzfläche 16 vorbei in den den  Leitkörper 18 umgebenden Raum 26 strömen  kann. Am untern Ende dieses Raumes     -wird     der Kraftstoffstrom durch den     Leitkörper    18  scharf in die waagrechte Richtung umgelenkt  und gelangt in einen ringförmigen Raum e,  der von der freien Endfläche 20 des Leit  körpers und dem Düsenplättchen 22 begrenzt  wird und an dessen innere Begrenzung sich  die Austrittsöffnung f anschliesst.  



  Die im Betrieb wirksame Höhe a des ring  förmigen Raumes e wird zum Beispiel durch  einen Anschlag, der den Hub der Ventilnadel  1.2 begrenzt, oder durch entsprechende Be  messung der auf die Ventilnadel wirken  den Feder so klein gehalten, dass die auf  einer Seite vom     innern    Rand b der Austritts  öffnung f     begrenzte    ringförmige Austritts  stelle c aus dem ringförmigen Raum e min-         destens    den gleichen     Durchflusswiderstand     aufweist wie die     Austrittsöffnung    f. Die  Austrittsstelle c ist hier von einer durch die       Austrittsöffnung    gelegte, vom Rand b und  von der Fläche 20 begrenzte, gleichachsig mit  der Nadel 12 angeordnete Zylinderfläche ge  bildet.

   Die jeweilige Grösse des Hubes der  Ventilnadel ist eine Funktion aus dem Druck  des Kraftstoffes und der auf die Ventilnadel  wirkenden Federkraft. Der sich aus diesen  beiden Grössen ergebende jeweilige     Grösstwert     des Hubes ist die im Betrieb wirksame Höhe  des ringförmigen Raumes e. Ausserdem kann  diese Höhe     auch    durch einen an sich bekann  ten Anschlag bestimmt werden, an den sieh  die Ventilnadel zum Beispiel mit einem Bund  bei ihrer     Üffnungsbewegung    anlegt. Die Zeit  dauer, während der die Ventilnadel in ihrer  höchsten Stellung verharrt, hängt in beiden  Fällen von dem in den einzelnen Zeitab  schnitten in der Düse herrschenden Druck  ab. Diese Druckverteilung ist. wiederum von  der Charakteristik der Einspritzpumpe ab  hängig.

   Der Kraftstoffstrom gelangt zwi  schen der Endfläche 20 des Leitkörpers und  dem     Düsenplättchen    22 zu der die engste  Stelle des     Strömungsquerschnittes    bildenden  Austrittsstelle c, die zugleich die Stelle des  grössten Staudruckes (zwischen der Leitung  24 und der Austrittsöffnung) bildet.     Unmit-          telbar    nach dein Durchströmen dieses Quer  schnittes ist dem Kraftstoff die Möglichkeit  gegeben, über die Austrittsöffnung f frei in  den Verbrennungsraum 28 zu expandieren,  d. h. zu zerstäuben.

   Durch alle diese -Mass  nahmen wird (wie die nach der Erfindung  ausgeführte Einspritzdüsen beweisen) er  reicht, dass nicht nur der Kraftstoff prak  tisch vollkommen zerstäubt wird, sondern  dass auch der Verbrennungsraum annähernd  gleichmässig mit Kraftstoff erfüllt wird und  dass keine einzeln hervortretenden, gerichte  ten Kraftstoffstrahlen von höherer Strö  mungsgeschwindigkeit entstehen.  



  Die Austrittsöffnung hat, da sie prak  tisch scharfkantig ist, nur eine sehr kurze  axiale Länge, die wesentlich kleiner ist als  der halbe lichte Durchmesser dieser Öffnung.      Die in     Fig.    1 gezeigte scharfkantige Aus  führung der Austrittsöffnung ist neben den  Schwierigkeiten zur Herstellung gegebenen  falls bei Verwendung nicht hinreichend ge  reinigten Kraftstoffes unerwünschten     Ver-          schleisserscheinungen    unterworfen, so dass es  vorteilhaft ist, die scharfe Austrittskante  gemäss     Fig.    2 durch eine zum Beispiel zylin  drische Bohrung 30 zu ersetzen.

   Die Länge  d dieser Bohrung darf jedoch ein Mass von       0,5mal    dem lichten Durchmesser der Aus  trittsöffnung nicht überschreiten, ohne die  durch die Erfindung ermöglichte Form des  Brennstoffstrahls     grundlegend    zu verändern.  



  Wie     Fig.    3 zeigt, ist es zur Erreichung  der gewünschten Wirkung nicht unbedingt  nötig, dass der Kraftstoffstrom am untern  Ende des Raumes 26 in einander genau ent  gegengesetzten Richtungen verläuft; die  Endflächen des Leitkörpers und die Gegen  fläche des Düsenplättchens können auch als  stumpfer Kegel 32     bezw.    als entsprechender  Hohlkegel 34 ausgeführt werden, wenn dies  zum Beispiel mit Rücksicht auf die Herstel  lung oder die     Lebensdauer    der Austritts  öffnung zweckmässig erscheint; es entsteht  damit zwischen den Flächen 32 und 34 ein  ringförmiger Raum 40. Auch in diesem Fall  könnte die Austrittsöffnung,     wie    strichpunk  tiert angedeutet, als Bohrung 30 mit den  obengenannten Massverhältnissen ausgeführt  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, bei welcher der Kraftstoff im Düsenkörper von einer Stelle hohen Druckes aus unter Änderung seiner Strömungsrichtung in einen ringförmigen Raum geleitet wird, der von aussen nach innen durchflossen wird und an dessen innere Begrenzung sich die Austritts öffnung anschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass -einerseits die im Betrieb wirksame Höhe dieses ringförmigen Raumes so klein ist, dass die auf einer Seite vom innern Rand der Austrittsöffnung begrenzte,

   ringförmige Austrittsstelle des ringförmigen Raumes mindestens den gleichen Durchflusswider- stand aufweist wie die Austrittsöffnung und dass anderseits die axiale Länge der Austrittsöffnung höchstens halb so gross ist wie ihr lichter Durchmesser, um zu erzielen, dass der Kraftstoff von der genannten Aus trittsstelle aus möglichst unmittelbar unter Gerstäubung in den Verbrennungsraum ex pandiert: UNTERANSPRüCHE 1.

   Einspritzdüse nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (12) an ihrem der Austrittsöffnung zuge kehrten Ende als mindestens annähernd zy lindrischer Leitkörper (18) ausgebildet ist, der zur Erzielung der genannten Richtungs änderung dient und dessen freie Endfläche zusammen mit dem die Austrittsöffnung ent haltenden Teil (22) den genannten ringför migen Raum begrenzt. 2. Einspritzdüse nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die den ringförmigen Raum begren zenden Flächen eben sind. 3. Einspritzdüse nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die den ringförmigen Raum begren zenden Flächen Kegelflächen sind.