DE2407856C3

DE2407856C3 - Einspritzdüse für flüssige Medien, insbesondere Kraftstoff

Info

Publication number: DE2407856C3
Application number: DE2407856A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 5160 Dueren Rohs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1978-09-14
Also published as: JPS50118121A; US4013229A; DE2407856A1; JPS5934865B2; DE2407856B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für flüssige Medien, insbesondere Kraftstoff, bestehend aus einem Düsenkörper mit einem Einlaßkanal und daran anschließenden, tangential in einen Drallraum gerichteten Drallkanälen, wobei der Drallraum im wesentlichen aus einer ringförmigen Ausnehmung im Düsenkörper und einem hierauf befestigten, mit einer Auslaßöffnung versehenen flachen Abdeckelement gebildet ist.

Durch die DE-PS 3 60 136 ist eine Einspritzdüse der vorgenannten Art bekannt, die aus einem Düsenkörper mit Kraftstoffzulauf besteht, an den Drallkanal·: angeschlossen sind. Der Drallraum ist durch eine ringförmige Ausnehmung im Düsenkörper gebildet, die von einer mit einer Auslaßöffnung versehenen Abdeckplatte verschlossen ist. Diese als »Membran« bezeichnete Abdeckplatte liegt im Ruhezustand dicht am Düsenkörper an und hebt sich im Betrieb unter der Wirkung des Verdichtungsdruckes vom Düsenkörpeir ab. Dabei bildet sie einen scheibenförmigen Spalt, dessen Höhe eine Funktion des Verdichtungsdruck»! der abgespritzten Kraftstoffmenge bzw. der Kraftstoff· menge selbst ist.

Hierdurch ändert sich der Abspritzwinkel, d. h. der öffnungswinkel des Kraftoffstrahles in Abhängigkeit von der Kraftstoffmenge. Würde man diese Düse in einer Brennkraftmaschine verwenden, so würden diese Eigenschaften die Verbrennung stark beeinflussen. Hinzu kommt, daß die Arbeitsbewegung der federnden Abdeckplatte auch unerwünschte Schwingungen im Abspritzsystem und damit Störungen in der Regelung verursacht. Infolgedessen eignet sich die bekannte Einspritzdüse bauartbedingt nicht zum Zerstäuben sehr kleiner Kraftstoffmengen, so daß sich auch ein großes Abspritzverhältnis erzielen läßt. Hierunter versteht man das Verhältnis der kleinsten zur größten Abspritzmenge, die mit einer Düse erzielbar ist. Das Abspritzverhältnis liegt bei bekannten Düsen bei 1:15, so daß sich ein begrenzter Regelbereich ergibt

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe

zugrunde, eine Einspritzdüse zu schaffen, die in der Lage ist, auch extrem kleine Flüssigkeitsmengen mit mög-

liehst konstantem öffnungswinkel des Spritzstrahles zu spritzen.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das flache Abdeckelement eine Platte ist, daß die Abdeckplatte mit der Stirnfläche des vom Drallraum

ίο begrenzten Kernes des Düsenkörpers auch im Ruhezustand einen scheibenförmigen Spalt bildet, durch den die Auslaßöffnung der Abdeckplatte mit der Drallkammer in Verbindung steht, und daß der Querschnitt der Auslaßöffnung um ein Mehrfaches größer ist als die Mantelfläche des scheibenförmigen Spaltes.

Gegenüber der bekannten Einspritzdüse bildet hierbei die Abdeckplatte mit dem Düsenkörper auch im Ruhezustand einen definierten scheibenförmigen Spalt und liegt nicht dicht am Düsenkörper an. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß bereits geringe Flüssigkeitsmengen gespritzt werden können, so daß sich ein sehr großes Abspritzverhältnis von mehr als 1:100 ergibt. Darüber hinaus wird ein Strahl mit über weite Bereiche konstantem öffnungswinkel unabhängig von der Menge oder dem Verdichtungsdruck der zugeführten Flüssigkeit erzielt Die erfindungsgemäße Einspritzdüse vermag sich daher weiten Lastunterschieden anzupassen und kann z, B. für Brennkraftmaschinen benutzt werden, die mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden, sogenannten Allstoff-Motoren.

Eine beträchtliche Vergrößerung des Abspritzverhältnisses wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, daß im Kern des Düsenkörpers eine mit der Auslaßöffnung fluchtende, in Strömungsrichtung hinter dem scheibenförmigen Spalt und vor der Auslaßöffnung angeordnete, einen Rücklaufkanal bildende Durchgangsbohrung vorgesehen ist.

Wenn die im Rücklaufkanal aufgenommene gleich der zugeführten Flüssigkeitsmenge ist, ist die abgespritzte Flüssigkeitsmenge gleich Null. Trotzdem herrscht in dem scheibenförmigen Spalt bereits eine so hohe Strömungsgeschwindigkeit, daß schon eine für die Zerstäubung erforderliche Energie vorhanden ist. Wird nun die rückgeführte Flüssigkeitsmenge geringfügig vermindert, bzw. die zugeführte Flüssigkeitsmenge geringfügig vergrößert, so tritt die geringe Überschußmenge bereits infolge der vorhandenen Energie einwandfrei zerstäubt aus der Austrittsöffnung aus. Hierdurch wird eine Übergangsphase zwischen der Flüssigkeitsmenge Null und einer abspritzfähigen Flüssigkeitsmenge vermieden.

Es ergeben sich extrem hohe, bisher noch nicht erreichte Abspritzverhältnisse bei weitgehend konstanten Öffnungswinkeln des Flüssigkeitsstrahles, so daß diese Einspritzdüse insbesondere für Brennkraftmaschinen, aber auch bei verfahrenstechnischen Brennkammern und vor allem auch bei Heizungen für kleine Heizleistungen gut geeignet ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung

bo an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert und zwar zeigen:

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine im Düsenhalter angeordnete Einspritzdüse;

F i g. 2 einen vergrößerten Längsschnitt einer ande-

M ren Ausführungsform einer Einspritzdüse;

F i g. 3 einen vergrößerten Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Einspritzdüse;

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine Einspritzdüse

nach der Linie IV—IV in F i g. 5 und

Fig.5 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Einspritzdüse.

F i g. 1 zeigt einen Düsenhalter 1, mit einer, zu einer darin gehaltenen Einspritzdüse 2 führenden Zuleitung 3 für das zu spritzende Medium und einem zentralen Rückführkanal 4.

Die Einspritzdüse 2 besteht im einzelnen aus einem Düsenkörper 5, in dessen einer Stirnfläche 2 konzentrische Nuten 6,7 vorgesehen sind. Auf der Stirnfläche des Düsenkörpers 5 ist eine Abdeckplatte 8 befestigt, die eine zentrale Auslaßöffnung 9 aufweist

Die von der Nut 6 und der Abdeckplatte 8 gebildete ringförmige Aufnahmekammer 11 ist durch eine im Düsenkörper 5 vorgesehene Bohrung 10, die als Einlaßkanal dient, mit der Zuleitung 3 verbunden.

Wie Fig.4 zeigt, sind zwischen der Aufnahmekammer 11 und einem Drallraum 12, der von der inneren ringförmigen Nut 7 und der Abdeckplatte 8 gebildet ist, tangentiale Drallkanäle 13 vorgesehen.

Die Stirnfläche des vom Drallraum 12 umgebenen Kernes 14 des Düsenkörpers 5 bildet mit der Abdeckplatte 8 einen Scheibenspalt 15, dessen Mantelfläche um ein vielfaches kleiner ist, als der Querschnitt der Auslaßöffnung 9 in der Abdeckplatte 8.

Es kann sogar vorgesehen sein, daß sich die Abdeckplatte elastisch an die Stirnfläche des Kernes 14 anlegt und der Scheibenspalt 15 somit im Ruhezustand praktisch gleich Null ist und sich erst bei entsprechendem Spritzdruck um ein geringes vergrößert

In ihrer einfachsten Form kann die Einspritzdüse gemäß F i g. 3 ausgebildet sein. Die beiden ringförmigen Nuten 6, 7 haben einen rechteckigen Querschnitt Ein Rückführkanal ist hierbei weder im Düsenkörper 5 noch im Düsenhalter 1 vorgesehen.

Um zwecks besserer Zerstäubung im Bereich der Auslaßöffnung 9 eine scharfe Kante zu haben ist im Kern 14 des Düsenkörpers 5 wie Fig.2 bei einer weiteren Ausführungsform zeigt eine Sacklochbohrung 16 vorgesehen, die mit der Auslaßöffnung 9 fluchtet

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einspritzdüse zeigt Fig. 1. Hier ist die in Fig. 2 vorgesehene Sacklochbohrung 16 als Durchgangsbohrung 17 ausgebildet und an den Rückführkanal 4 angeschlossen, der bei den Ausführungen nach den F i g. 2 und 3 nicht nötig ist

Fig.5 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der Einspritzdüse nach Fig. 1. Wie die Zeichnung deutlich erkennen läßt ist die im Kern 14 des Düsenkörpers 5 vorgesehene, zum Rückführkanal 4 führende Durchgangsbohrung 17 in zwei Abschnitte 18, 19 unterteilt. Der von der Stirnfläche des Kernes 14 ausgehende Abschnitt 18 hat einen Querschnitt etwa in der Größenordnung oder etwas größer als der Querschnitt der Auslaßöffnung 9, während der obere Abschnitt 19 einen größeren Querschnitt aufweist. Hierdurch wird ein besonders günstiger Rücklauf des Spritzgutes ermöglicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einspritzdüse für flüssige Medien, insbesondere Kraftstoff, bestehend aus einem Düsenkörper mit einem Einlaßkanal und daran anschließenden, tangential in einen Drallraum gerichteten Drallkanälen, wobei der Drallraum im wesentlichen aus einer ringförmigen Ausnehmung im Düsenkörper und einem hierauf befestigten, mit einer Auslaßöffnung versehenen flachen Abdeckelement gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Abdeckelement eine Platte (8) ist, daß die Abdeckplatte (8) mit der Stirnfläche des vom Draüraum (12) begrenzten Kernes (14) des Düsenkörpers (5) auch im Ruhezustand einen scheibenförmigen Spalt (15) bildet, durch den die Auslaßöffnung (9) der Abdeckplatte (8) mit der Drallkammer (12) in Verbindung steht, und daß der Querschnitt der Auslaßöffnung (9) um ein Mehrfaches größer ist als die Mantelfläche des scheibenförmigen Spaltes (15).

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kern (14) des Düsenkörpers (5) eine mit der Auslaßöffnung (9) fluchtende, in Strömungsrichtung hinter dem scheibenförmigen Spalt (15) und vor der Auslaßöffnung (9) angeordnete, einen Rücklaufkanal bildende Durchgangsbohrung (17) vorgesehen ist.