FUEL INJECTOR FOR AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE

Abstract: 1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines, with a nozzle body, in which a valve seat is formed and a valve needle is displaceably mounted, which valve needle opens against the fuel flow, is acted upon by a closing spring and, in the other direction, by the fuel pressure, and which is provided at the front with a throttle pin which enters, with throttling clearance, in a nozzle bore adjoining the valve seat on the downstream side and, along with the wall of the nozzle bore, bounds a fuel discharge hole, characterized in that an attachment (58) with a discharge chamber (60) is arranged downstream of the fuel discharge hole, in that the discharge chamber (60) has a cylindrical section (62) which is concentric to the fuel discharge hole, adjoins the wall having the discharge hole with a diameter which is greater than that of the fuel discharge hole and which has a section (64) which tapers conically in flow direction, adjoins the cylindrical section (62) and extends up to the discharge hole (68) on the combustion chamber side, in that at least one passage (70) opening toward the combustion chamber opens out into the cylindrical section (62) to supply air to the discharge chamber (60), and in that the cross-sections of the discharge chamber (60) and of the passage (70) are matched to each other and with respect to the parameters determining the injection quantity and the injection sequence in such a way that the injected jet completely fills the discharge hole (68) of the discharge chamber (60) at least approximately over the entire opening stroke of the valve needle (14) and at every operating point of the internal combustion engine.

Description: Kraftstoff-RinsPritzdüse für Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Einspritzdüsen dieser Gattung werden beispielsweise bei Dieselmotoren mit unterteiltem Verbrennungsraum verwendet. Die besondere Einspritzcharakteristik dieser Einspritzdüsen mit ausgepragten Vorund Haupt strahl ermöglicht eine geräuscharme Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs. Nachteilig ist jedoch, dass die Verbrennungsgase aus dem Brennraum unmittelbar an die Ausmündung der Düsenbohrung gelangen, so dass sich die Drosselstelle der Spritzöffnung verhältnismässig rasch durch abgelagerte Russteilchen aus den Brenngasen zusetzt. Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemässe Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber denVor- teil, dass beim Einspritzen des Kraftstoffs keine Verbrennungsgase an oder in den Drosselspalt gelangen können. In der Schlussphase der Einspritzung können die Verbrennungsgase zwar in den Schutzkanal eindringen, wobei sie jedoch die mitgeführten Russteilchen entfernt von der Spritzöffnung an den Wänden des Schutzkanals ablagern. Der Spritzstrahl saugt infolge Injektorwirkung Brenngase durch die seitliche Öffnung oder Öffnungen an, wodurch verhindert wird, dass sich der Spritzstrahl bei kleinen Einspritzmengen an einer Seite des Schutzkanales anlegt und eine unerwünschte Form annimmt. Die erfindungsgemässe Anordnung ist besonders vorteilhaft bei Einspritzdüsen, bei denen der Drosselzapfen der Ventilnadel stirnseitig mit einem im Durchmesser kleineren Kegelzapfen versehen ist, der bei voll ge öffnetem Ventil mindestens ein Stück weit in die Düsenbohrung eintaucht. Bei derartigen Einspritzdusen tritt ohne die Anordnung eines Schutzkanals bei kleinen Einspritzmengen eine Str ömungsablö sung an der Wand der Düsenbohrung und des Kegelzapfens an der Ventilnadel auf, welche das Eindringen von Russ begünstigt und dessen Abtragung verhindert. Durch die Anordnung des Schutzkanales werden diese Nachteile vermieden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schutzkanal in Strömungsrichtung gesehen konfusorartig verengt ist. Dadurch ist erreicht, dass der Spritzstrahl nur die Austrittskante des Schutzkanals benetzt und die Kohlenwasserstoff-Schademission in tragbaren Grenzen bleibt. Die seitlichen Öffnungen des Schutzkanals sind besonders wirksam, wenn sie näher am Beginn des Schutzkanals als an dessen brennraumseitigen Ende liegen. Zweckmässig ist der Schutzkanal über mindestens drei gleichmässig verteilte Öffnungen belüftet, die vorteilhaft tangential in den Schutzkanal einmünden. Wenn der Schutzkanal und die seitlichen Öffnungen in einem am Düsenkörper befestigten Vorsatzteil gebildet sind, können die anderen Teile der Einspritzdüse weitgehend den herkömmlichen Aufbau haben. Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels, teilweise im Schnitt, Figur 2 vergrössert den Bereich A der Figur 1 und Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Figur 2. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Einspritzdüse hat einen DüsenkÏrper 10, in welchem ein Ventilsitz 12 gebildet und eine Ventilnadel 14 verschiebbar gelagert ist. Die Ventilnadel 14 hat einen kegeligen Abschnitt 16, welcher eine mit dem Ventilsitz 12 zusammenarbeitende Ventilfläche bildet. An den Abschnitt 16 schliesst sich ein Drosselzapfen 18 an, der mit geringem Spiel durch eine Düsenbohrung 20 greift, welche vom Ventilsitz 12 ausgehend zur brennraumseitigen Stirnfläche 22 des Düsenkörpers 10 führt. An den Drosselzapfen 18 ist ein im Durchmesser kleinerer Kegelzapfen 19 angeformt, der bei üblicher Vewendung der Einspritzdüse zur Spritzstrahlformung dient. Der Düsenkörper 10 ist zusammen mit einer Zwischenscheibe 24 durch eine Überwurfmutter 26 an einem Düsenhalter 28 festgespannt. Dieser ist mit einem Anschlussstutzen 30 für eine Kraftstoff-Zuführungsleitung versehen, der über Kanäle 32, 34, 36, 38 und 40 mit einem Druckraum 42 im Düsenkörper 10 verbunden ist. Der Druckraum 42 ist über den Ventilsitz 12 mit der Düsenbohrung 20 verbunden und im Bereich des Druckraumes 42 ist die Ventilnadel 14 mit einer Druckschulter 44 versehen. Die Ventilnadel 14 hat stromauf einen Zapfen 46, der in eine gestufte Mittenbohrung der Zwischenscheibe 24 hineinragt und ein Druckstück 48 trägt' über welches eine in einer Kammer 50 des Düsenhalters 28 angeordnete Schliessfeder 52 auf die Ventilnadel 14 im Schliesssinn'einw'irkt. Die Kraft der Schliessfeder 52 ist dem Druck des Kraftstoffs entgegengerichtet, welcher dieser im Ringraum 42 auf die Druckschulter 44 der Ventilnadel 14 ausübt. Der bisher beschriebene Aufbau entspricht dem einer herkömmlichen Drosselzapfendüse. Beim Öffnungshub der Ventilnadel 14 spritzt zunächst ein mengenmässig begrenzter Vorstrahl durch den Drosselspalt zwischen Drosselzapfen 18 und Düsenbohrung 20 aus. Wenn der Drosselzapfen 18 aus der Düsenbohrung 20 ausgetreten ist, wird durch den dann wesentlich grösseren Ringspalt zwischen Düsenbohrung 20 und Kegelzapfen 19 der Hauptstrahl des Kraftstoffs ausgespritzt. Ohne zusätzliche Schutzmassnahmen können die Verbrennungsgase nach dem Schliessen des Ventils 12, 14 an den Drosselspalt treten und diesen allmählich zusetzen. Im Teillastbetrieb kann es ausserdem vorkommen, dass in der Haupteinspritzphase sich der Kraftstoffstrahl von der Wand der Düsenbohrung 20 und des Kegelzapfens 19 ablöst. Das begünstigt das Eindringen von Russ in die Düsenbohrung 20 und dadurch das vorzeitige Zusetzen des Drosselspalts, was seinerseits den Einspritzverlauf verändert und den Motorbetrieb verschlechtert. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bei der erfindungsgemässen Einspritzdüse am Düsenkörper 10 ein Vorsatzteil 58 befestigt, das einen zentralen Kanal 60 hat, durch die der ausgespritzte Kraftstoffstrahl hindurchtritt. Der Kanal 60 hat einen zylindrischen Abschnitt 62, an den sich ein Konfusor 64 anschliesst. Dieser endet in einer schmalen zylindrischen Ringkante 66, welche eine Austrittsöffnung 68 umschliesst. In den Abschnitt 62 münden tangential vier Querbohrungen 70 ein, deren Funktion im nachfolgenden beschrieben wird. Beim Einspritzen des Kraftstoffs saugt der in den Kanal 6o eintretende Spritzstrahl infolge Injektorwirkung durch die Querbohrungen 70 Luft- bzw. Verbrennungsgase ein, die mit dem Spritzstrahl durch die Austrittsöffnung 68 wieder ausgestossen werden. Der Spritzstrahl erhalt so ein grösseres Volumen und füllt bei entsprechender Abstimmung der Querschnitte des Kanals 60 und der Querbohrungen 70 mit den übrigen, die Einspritzmenge und den Einspritzverlauf bestimmende Parameter bei jedem Betriebspunkt der Maschine und mindestens annahernd über den gesamten Öffnungshub der Ventilnadel 14 den Querschnitt der Austrittsöffnung 68 voll aus. Bei Fehlen der Querbohrungen 70 würde sich der Spritzstrahl bei kleinen Einspritzmengen an einer Seite des Kanals 60 anlegen, wodurch dessen Schutzfunktion beeintrachtigt sein könnte. Der aus dem Kanal 60 austretende Spritzstrahl benetzt praktisch nur die sehr schmale Ringkante 66 der Wandung des Kanals, wodurch eine erhohte Kohlenwasserstoff Schademission vermieden ist. Der erfindungsgemasse Vorschlag kann sinnvoll dadurch ergänzt werden, dass die Länge der Düsenbohrung 20 so kurz wie möglich gehalten wird.

Claims: Ansprüche 1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem ein Ventilsitz gebildet und eine entgegen der Kraftstoffströmung öffnende, von einer Schliessfeder und entgegengesetzt dazu vom Kraftstoffdruck beaufschlagte Ventilnadel verschiebbar gelagert ist, welche stirnseitig mit einem Drosselzapfen versehen ist, der mit Drosselspiel in eine stromab an den Ventilsitz sich anschliessende Düsenbohrung im Düsenkorper taucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbohrung (20) in einen im Durchmesser grösseren Schutzkanal (60) einmündet, der über mindestens eine seitliche Öffnung (70) belüftet ist, und dass die Querschnitte des Schutzkanals (60) und der seitlichen Öffnung (70) so aufeinander und so gegenüber den die Einspritzmenge und den Einspritzverlauf bestimmenden Parametern abgestimmt sind, dass mindestens annähernd über den gesamten Öffnungshub der Ventilnadel (14) und in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine der Spritzstrahl die Austrittsöffnung (68) des Schutzkanals (60) voll ausfüllt. 2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkanal (60) in Strömungsrichtung gesehen konfusorartig verengt ist. 3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Öffnung (70) näher am Beginn des Schutzkanals (60) als an dessen Austrittsöffnung (68) liegt. 4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkanal (60) über mindestens drei gleichmässig zueinander versetzte Öffnungen (70) be lüftet ist. 5. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Öffnungen (70) tangential in den Schutzkanal (60) einmünden. 6. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkanal (60) und die seitlichen Öffnungen (70) in einem am Düsengehäuse (10) befestigten Vorsatzteil (58) gebildet sind.

Inventors: ITOH, KATSUOKI, DIPL.-ING., KOMAROFF, IWAN
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1983
Main classification: F02M61
IPC codes: F02M61