DE2048161A1

DE2048161A1 - Kraftstoffeinspritzduse

Info

Publication number: DE2048161A1
Application number: DE19702048161
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Griffiths, Kenneth, Walsall, Staf ford (Großbritannien)
Priority date: 1969-09-30
Filing date: 1970-09-30
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3687375A; DE7036241U; GB1283205A

Description

PATENTANWÄLTE ^

DIPL.PHYS.-ING.H.VON SCHUMANN DIPLXHEM.-ING. W.D. OEDEKOVEN

Dresdner Bank AG München 8 Milndien 22, Widenmayentrafie

Konto Nr. 222.300 Telegrammadreue: Protector München

Po$ttdu)ckkonto: München 49463 Telefon 081I-224893

29.9,1970 2/M

KEMETH GEIFFIiTHS, 100 Hall Lane, Great Wyrley, Valsall, Staffordshire, Grossbritannien

Kr aftstoffeinspritzdu.se

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse mit mehreren Einspritzöffnungen. Solche Düsen sind in Brennkraftmaschinen eingebaut.

Bisher ist es üblich gewesen, Kraftstoffeinspritzdüsen mit Einspritzöffnungen kreisförmigen Querschnitts zu versehen. Bei den öffnungen handelt es sich gewöhnlich einfach um Bohrungen, welche in das Ende des Düsenkörpers gebohrt worden sind. Im allgemeinen verläßt bei diesen bekannten Einspritzdüsen der aus den runden öffnungen unter Druck ausgespritzte Kraftstoff diese öffnungen in einem scheinbar zusammenhängenden Strom, der erst in einem gewissen Abstand von den Jeweiligen öffnungen aufbricht und sich zerteilt. Die aus den öffnungen austretenden zusammenhängenden Ströme weisen jeweils einen Durchmesser auf, der etwa dem Innendurchmesser der zugehörigen Öffnungen entspricht. Unbeeinflusst sind Ströme zwischen etwa 150 und 300 mm lang, bevor sie aufbrechen. Im Praxi haben 3ie jedoch nicht diese Länge, und zwar wegen der begrenzten Innenräume der Zylinder, in welche der Kraftstoff von den Düsen

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eingespritzt wird. Tatsächlich werden die Ströme durch Berührung mit den Zylinderoberflächen aufgebrochen. Dies hat keine gute Verteilung des Kraftstoffes zur Folge, so daß nur eine wenig wirksame Verbrennung zustande kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben. Dies ist mit einer Kraftstoffeinspritzdüse mit mehreren Einspritzöffnungen erreicht, welche erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch ein Metallrohr, welches an einem Ende derart nach innen verformt ist, daß Abschnitte der Rohrwand gegeneinander gedrückt sind, und das Rohrinnere in wenigstens zwei in Richtung der Rohrlängsachse verlaufende Kanäle aufgeteilt ist, welche jeweils eine rohrförmige Einspritzöffnung mit einem sich senkrecht zur Rohrlängsachse verjüngenden Querschnitt bilden.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse wird der der Düse unter Druck zugeführte Kraftstoff aufgebrochen und verteilt, sobald er aus den Düsenöffnungen austritt. Dies ist eine Folge davon, daß wegen der seitlich sich verjüngenden Gestalt des Querschnitts jeder Einspritzöffnung der Druck des sie durchströmenden Kraftstoffs über den öffnungsquersohnitt variiert. Demgemäß bewegt sich der Kraftstoff an verschiedenen Stellen des Öffnungsquerschnitts mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, was ein Aufbrechen des Kraftstoffstroms zur Folge hat. Es ist ein feiner, gut verteilter bzw. zerteilter Strahl erzielbar, was eineverbesserte und vollkommenere Verbrennung ergibt.

Die erfindungsgemäße Düse ist hauptsächlich für das Einspritzen von Kraftstoff gedacht, der der Düse mit einem verhältnismäßigen niedrigem Druok zugeführt wird, beispielsweise mit einem Druck zwischen etwa 1 und etwa 2 kg/cm . Unter diesen Bedingungen werden die besten Ergebnisse erzielt. Zufriedenstellende Resultate werden jedoch

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auch erhalten, wenn der Kraftstoff mit höherem Druck zugeführt wird. Die Länge der rohrförmigen Einspritzöffnungen beeinflusst die Form der Strahlen, in denen der Kraftstoff aus den Öffnungen austritt. Sind die Öffnungen kurz, beispielsweise kürzer als etwa 5 mm, dann ergeben sich breite Strahlen. Sind die Öffnungen verhältnismäßig lang, beispielsweise länger als etwa 6 mm, dann sind die Strahlen enger, wobei die Strahlen mit wachsender Länge der Einspritzöffnungen immer enger werden und sich der Gestalt eines Stromes nähern. Die für die meisten Anwendungen ideale Länge stellt einen Kompromiß zwischen diesen beiden Formen dar. Normalerweise ist es daher wünschenswert, daß die Einspritzöffnungen zwischen etwa 5 und etwa 6 mm lang sind.

Das Eohr, aus welchem die erfindungsgemäße Kraftstoff einspritzdüse hergestellt wird, kann jeden gewünschten Innendurchmesser aufweisen. Die Auswahl des Bohrungsdurchmessers des Rohres ist normalerweise durch die Anzahl der Einspritzöffnungen bestimmt, welche die Düse aufweisen soll, ferner von der gewünschten Kraftstoffabgabe der Düse. Im allgemeinen ist ein Mindestinnendurchmesser von etwa 6 mm erforderlich.

Im allgemeinen wird ein dünnwandiges Eohr verwendet. Die Wandstärke liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,5 bis etwa 0,8 mm. Das Eohr kann aus jedem geeigneten Metall bestehen. Besonders geeignet ist ein Rohr aus rostfreiem Stahl. Das Eohr kann durch Preßrollen oder auf jede andere bekannte Art und Weise verformt werden.

Jede gewünschte Anzahl von Öffnungen kann ausgebildet werden und vorliegen. Die größste Anzahl an Öffnungen, welche ausgebildet werden können, hängt von der Querschnitts größe des verwendeten Rohres und der Querschnittsgröße der

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gewünschten Einspritzöffnungen ab. Die Einspritzöffnungen können alle dieselbe oder alle verschiedene Querschnittsgröße und -gestalt aufweisen.

Die Rohrwandung kann so verformt sein, daß die 'gebildeten rohrförmigen Einspritzöffnungen sich parallel nebeneinander verlaufend in einer Reihe erstrecken. Dabei weisen die beiden äußeren öffnungen der Reihe mit Vorteil jeweils einen tränenförmigen Querschnitt auf. Die Querschnittsgestalt kann jedoch auch eine andere sein, beispielsweise pfeil- oder diamantförmig. Sind wenigstens W drei öffnungen vorgesehen, dann weist die innere Öffnung bzw. weisen die inneren öffnungen jeweils einen ovalen Querschnitt auf, welcher an den beiden schmaleren Seiten spitz zuläuft. Die Seiten der öffnungen können linear konvergieren, um sich an den engen Enden ihres Querschnitts zu treffen. Stattdessen können sie doch auch zu diesen Enden hin in konkaven Bögen konvergieren, oder aber in konvexen Bögen, so daß die engen Enden Spitzen bilden. Stattdessen kann die innere öffnung bzw. können die inneren öffnungen zwischen den beiden äußeren öffnungen der Reihe auch jeweils im Querschnitt diamantförmig oder möglicherweise als Zweispitz ausgebildet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse können auch wenigstens drei um die Längsachse vom Rohr winklig versetzt angeordnete öffnungen vorgesehen sein. 'Vorteilhafterweise weist dann jede öffnung einen tränen-' förmigen Querschnitt auf, wobei das schmale Ende zur Längsachse hin gerichtet ist. Der Querschnitt jeder öffnung kann jedoch auch anders ausgestaltet sein, beispielsweise pfeil oder diamantförmig.

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Bei der Anordnung der Einspritz öffnungen um die Rohrlängsachse herum kann auch mit Vorteil auf "bzw. im Bereich der Rohrlängsachse eine mittlere öffnung vorgesehen sein. Deren Gestalt hängt von der Anzahl und der Gestalt der sie umgebenden Einspritzöffnungen ab. Weisen die umgebenden Einspritzöffnungen einen tränenförmigen Querschnitt auf, dann ist die mittlere öffnung normalerweise mit einem Querschnitt ausgestaltet, der die Gestalt eines Sterns mit drei oder mehr Spitzen bzw. Zacken hat.

Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung ler beigefü
ben. Darin zeigen:

anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrie-

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse mit zwei Einspritzöffnungenj

Fig. 2 eine perspektivische Wiedergabe des Abgabeendes einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse mit vier nebeneinander in einer Reihe angeordneten Einspritzöffnungen;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Abgabe— endes einer weiteren erfindungsgemäßen Kraft stoffeinspritzdüse mit gleichfalls vier Einspritzöffnungen, welche jedoch kreuzartig an geordnet sind;

Fig. 4 und 5 Jeweils die perspektivische Wiedergabe des Abgabeendes einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung mit drei bzw. fünf Einsprit zöffnun^en.

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Alle in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsformen der erfindungs gemäß en ltraftstoffeinspritzdu.se sind aus einem' dünnwandigen Rohr 10 aus Hetall, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, hergestellt. Die Gestalt der Abgabeenden der Einspritzdüsen ist in der Zeichnung der besseren Verständlichkeit wegen übertrieben dargestellt.

Die Kraftstoffeinspritzdüse nach Figur 1 weist zwei rohrförmige Einspritzöffnungen 11 auf, welche nebeneinander liegend angeordnet sind.. Die Einspritzöffnungen fe 11 sind durch dichtes Aneinanderdrücken diametral gegenüberliegender Abschnitte 12 vom Rohr 10 am Rohrende hergestellt, so daß an den gegenüberliegenden Enden eines Durchmessers vom Rohr 10 Kanäle ausgebildet sind, welche sich in Längsrichtung des Rohres 10 erstrecken und die Einspritzöffnungen 11 bilden. Das Ende des Rohres 10 kann durch jede bekannte Vorrichtung zusammengedrückt werden. Die so gebildeten kanalartigen Einspritzöffnungen 11 weisen ähnliche Größe und ähnliche Gestalt auf. Gewünschtenfalls können sie auchunterschiedliche Größe besitzen. In diesem lall weisen die öffnungen 11 einen tränenförmigen Querschnitt auf, dessen schmales Ende nach innen zur Längsachse des Rohres 10 hin gerichtet ist.

Die Ausführungsform nach Figur 2 weist vier rohrförmige, kanalartige Einspritzöffnungen 11 auf, welche parallel zueinander in einer Reihe angeordnet sind. Die öffnungen 11 sind hergestellt, indem das Ende des Rohres 10 von den gegenüberliegenden Seiten so zusammengedrückt ist, daß sich in Längsrichtung verlaufende Rillen 13 ergeben. Die sich in Längsrichtung erstreckenden Vertiefungen 14 ^;· der Rillen 13 auf einer Seite des zusammengedrückten Rohres 10 grenzen an die Vertiefungen 14 der Rillen 13 auf der gegenüberliegenden Seite vom Rohr 10 entlang eines Rohrdurchmessern en. Die Einspritzöffnungen 11 sind von Kanälen

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gebildet, welche zwischen gegenüberliegenden Erhöhungen 15 der Rillen 13 auf beiden Seiten des zusammengedrückten Röhrendes eingeschlossen sind. Gewiinsentenfalls können drei oder mehr als vier parallele Einspritzöffnungen 11 in dieser Weise ausgebildet sein. Aus Figur 2 geht deutlich hervor, daß die äußeren Öffnungen 11 der Einspritzöffnungsr-. .reihe jeweils einen etwa tränenförmigen Querschnitt aufweisen, dessen schmaleres Ende nach innen zur Längsachse vom Rohr 10 gerichtet ist. Die dazwischen liegenden anderen beiden öffnungen 11 weisen jeweils einen Querschnitt mit der Gestalt eines abgewandelten Ovals auf, wobei die schmaleren Enden jeweils in einer Spitze auslaufen. ™

Die Kraftstoff einspritzdüsen nach Figur 3 "und 4-sind mit vier bzw. drei rohrförmigen, kanalartigen Einspritzöffnungen 11 versehen, welche um die Längsachse des Rohres 10 herum gegeneinander winklig versetzt angeordnet sind. In jedem Fall sind die öffnungen 11 von Kanälen gebildet, welche dadurch hervorgebracht sind, daß winklig gegeneinander versetzte Abschnitte 16 der Wand vom Rohr 10 derart nach innen gedruckt sind, daß diese Abschnitte 16 in der Mitte vom Rohr 10 aneinanderliegen und gegeneinander gepreßt sind. Diese öffnungen 11 weisen gleichfalls jeweils einen tränenförmigen Querschnitt auf, dessen schmaleres En- ä de zur Mitte der Düse hin gerichtet ist.

Bei den in Figur 3 und 4 wiedergegebenen Ausführungsformen sind die nach innen gedrückten Abschnitte 16 der Rohrwand van. den gleichen Winkel auf dem Rohrumfang gegeneinander versetzt, so daß die öffnungen 11 ähnlich große Querschnitte aufweisen. Die Abschnitte 16 müssen jedoch nicht notwendigerweise so angeordnet sein, d.h. gleichmäßig über den Umfang vom Rohr 10 verteilt sein. Sind Öffnungen 11 unterschiedlicher Querschnittsgröße erforderlich, dann können die Abschnitte 16 in ungleichem Abstand voneinander auf dem

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Umfang vom Rohr 10 verteilt sein. Bei der Ansicht vom Abgabeende her weisen die Rohre nach Figur 3 und 4- (jeweils vier bzw. drei Nasen 17 tränenförmiger Gestalt auf, welche von der Längsachse des Rohres 10 ausgehen ■ und jeweils eine öffnung 11 im äußeren, wulstigen Abschnitt umfassen. Die Achsen der öffnungen 11 erstrecken sich sowohl bei der Düse nach Figur 3 als auch bei derjenigen nach Figur 4 parallel zur Längsachse vom Rohr Es können mehr als vier Nasen 17, und demgemäß mehr als vier Einspritzöffnungen 11, erforderlichenfalls auf ähnliche Weise in einer Düse ausgebildet sein.

Die in Figur 5 wiedergegebene Düse weist fünf Einspritzöffnungen 11, 11' auf und ist auf ähnliche Weise gebildet, wie die Düse nach Figur 3, abgesehen davon, daß in diesem Fall die gleichmäßig über den Umfang vom Rohr 10 verteilten Abschnitte 18 der Rohrwand, welche nach innen gedrückt sind, sich in der Mitte vom Rohr 10 nicht treffen. Vielmehr grenzen die Abschnitte 18 in kurzer Entfernung von der Rohrmitte aneinander, so daß die Rohrmitte offen bleibt und eine mittlere öffnung 11' gebildet ist. Diese ist von vier öffnungen 11 umgeben, welche jeweils im wülstigen Außenabschnitt einervon vier Nasen 19 eingeschlossen ^ ist, welche jeweils mit der jeweils benachbarten Nase 19 einen Winkel von etwa 90 einschließen, d.h. um die Längsachse vom Rohr 10 gleichmäßig winklig verteilt sind, und jeweils tränenförmig ausgebildet sind. Die Achsen aller fünf öffnungen 11, 11' sind parallel zueinander angeordnet. Es können wiederum mehr als vier Nasen 19, und demgemäß mehr als vier öffnungen 11, um die mittlere öffnung 11' herum angeordnet sein. Wie bei der Ausführungsform nach Figur 4- weist jede äußere öffnung 11 einen tränenförmigen Querschnitt auf, dessen schmaleres Ende zur Mitte vom Rohr 10 hin gerichtet ist. Die mittlere öffnung 11' besitzt im • Querschnitt die Gestalt eines vierzackigen Sterns.

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Die Rohre 10 aller vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsformen weisen in Praxi vorzugsweise eine Wandstärke von etwa 0,5 bis etwa 0,8 mm und einen Innendurchmesser von wenigstens etwa 6 mm auf. Die öffnungen 11, 11' sind vorzugsweise etwa 5 bis 6 mm lang.

In jedem Fall ist das den öffnungen 11 und gegebenenfalls 11' abgewandte Ende vom Rohr 10 so ausgebildet, daß · das Rohr 10 damit mit dem Abgabeende einernicht dargestellten Speiseleitung verbunden werden kann, welche von einer gleich» falls nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ausgeht. Über die Speiseleitung wird dem Rohr 10 Kraftstoff unter Druck zugeführt.

Diese Düsen spritzen lediglich Kraftstoff in die Brennkraftmaschinenzylinder, denen sie im Betrieb zugeordnet sind. Luft wird den Zylindern unabhängig davon zugeführt, beispielsweise über normale, von den Düsen getrennte Luftansaugeinrichtungen.

Es hat sich herausgestellt, daß bei allen beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Düsen dann, wenn ihnen Kraftstoff mit einem Druck zwischen etwa 1 und etwa 2 kg/cm zugeführt wird, sich ein feiner, gleichmäßig verteilter Strahl ausbildet, und zwar unmittelbar beim Austritt des Kraftstoffs aus den öffnungen. Dies hat festgestelltermaßen eine sehr gute Verbrennung und ein verbessertes Verhalten derjenigen Brennkraftmaschinen zur Folge, welche mit den erfindungsgemäßen Düsen bestückt sind.

Besonders gute Ergebnisse sind mit den beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Düsen bei Ein- und Zweitaktmotoren für Motorräder erzielt worden.

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Die erfindungsgemäßen Düsen können sehr leicht und billig hergestellt werden.

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Claims

Ansprüche

Clsvkraft stoff einspritzdüse mit mehreren Einspritzöffnungen, gekennzeichnet durch ein Metallrohr (10), welches an einem Ende derart nach innen verformt ist, daß Abschnitte (12; 14-; 16; 18) der Rohrwand gegeneinander gedruckt sind, und das Eohrinnere in wenigstens zwei in Richtung der Rohrlängsachse verlaufende Kanäle aufgeteilt ist, welche jeweils eine rohrförmige Einspritzöffnung (11; 11') mit einem sich senkrecht zur Rohrlängsachse verjüngenden Querschnitt bilden.
2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (11) parallel nebeneinander verlaufend in einer Reihe angeordnet sind.
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beifen äußeren Öffnungen (11) der Reihe jeweils einen tränenförmigen Querschnitt aufweisen.
A. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Öffnungen (11) vorgesehen sind, wobei die innere öffnung (11) bzw. inneren öffnungen (11) jeweils einen ovalen Querschnitt aufweist, bzw. aufweisen, welcher an den beiden schmaleren Seiten spitz zuläuft.
5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei um die Längsachse vom Rohr (10) winklig versetzt angeordnete Öffnungen (11) vorgesehen sind.
6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet., daß jede öffnung (11) einen tränenförmigen Querschnitt aufweist, wobei das schmale Ende zur Rohrlängsachse hin gerichtet ist.

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7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf "bzw. im Bereich der Rohr längs achse eine mittlere Öffnung (11') vorgesehen ist.

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