DE3404710A1

DE3404710A1 - Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in brennraeume von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3404710A1
Application number: DE19843404710
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7000 Stuttgart Auwärter; Ernst 7015 Münchingen Imhof; Iwan 8400 Regensburg Komaroff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-08-14
Also published as: GB8500640D0; GB2153909A; JPS60187756A; GB2153909B

Description

30.1.198U Ki/Le

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen

Stand der, Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der Gattung des Hauptanspruchs. Einrichtungen dieser Gattung haben den Vorteil, daß eine Abbremsung des Spritzstrahls durch Unterdruckbildung und Strahlverformung in der Glühwendel praktisch in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine vermieden werden kann, so daß die Spritzstrahlen mit der gewünschten Geometrie und ungebremst mit maximaler Ausflußgeschwindigkeit aus der Glühwendel austreten. Die in das Innere der Glühwendel seitlich angesaugte Luft erwärmt sich und dringt in die Randzone des Spritzstrahls ein, wo sich im Unterschied zu der Kernzone feinere Kraftstofftropfchen befinden und außerdem wegen kleinerer Tröpfchendichte als im Strahlkern ein für die Zündung und Verbrennung sehr günstiges Kraftstoff-Luft-Verhältnis herrscht. Beim Durchströmen der Glühwendel wird der Randzone des Spritzstrahls Wärme zugeführt, so daß beim Austreten des Spritzstrahls in den Brennraum die den Strahlkern umgebende Wolke aus Tröpfchen, Dampf und Luft zündet. Da diese Wolke anteilmäßig nur einen ge-

ringen Teil der Gesamtmenge im Spritzstrahl darstellt, erfordert die gattungsmäßige Glüheinrichtung zur Einleitung der Zündung nur verhältnismäßig wenig Wärmeenergie. Zusätzlich wird dabei die Eindringenergie des Spritzstrahls nicht gemindert, so daß sich der Spritzstrahl mit brennender Ummantelung im Brennraum ungehindert ausbreiten kann.

Bei den Ausführungsbeispielen nach dem Hauptpatent ist der mit der Anschlußleitung verbundene Endabschnitt der Glühwendel der Einspritzdüse zugekehrt, so daß sich die Glühwendel in Strömungsrichtung des Kraftstoffs zum brennraumseitigen Ende der Einrichtung hin erstreckt. Das bedingt einen verhältnismäßig scharfen Knick in dem der Einspritzdüse zugekehrten Endabschnitt der Glühwendel bzw. im zugekehrten Endabschnitt der Anschlußleitung, wenn beide Teile ohne Zwischenschaltung eines Kontaktstiftes oder überhaupt einstückig miteinander verbunden sind und wenn die Glühwendel so nahe an der Einspritzdüse angeordnet sein soll, daß der Spritzkegel des Kraftstoffs die Glühwendel mit Sicherheit nicht berührt. Wenn der brennraumseitige Endabschnitt der Glühwendel mit Masse kontaktiert oder gehäusefest abgestützt werden soll, muß ein zusätzliches Gehäuseteil im Strömungsweg der in die Spritzstrahlen angesaugten Verbrennungsluft angeordnet werden, welches die Montage der Glühwendel u.U. erschwert.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Kontaktierung der Glühwendel erleichtert wird und die Glühwendel auch bei größeren Spritzkegeln des Kraftstoffs so nahe an die Einspritzdüse herange-

rückt werden kann, daß der Kraftstoff die Glühwendel mit Sicherheit nicht berührt. Eine die Glühwendel umgebende Buchse zur Kontaktierung des einen Endabschnittes der Glühwendel entfällt, wodurch die Montage der Teile vereinfacht und Anordnung verbilligt wird. Die angegebenen Vorteile wirken sich besonders günstig aus, wenn zwischen der Einspritzdüse und der Glühwendel ein Wärmeschutzring angeordnet ist, der die brennraumseitige Stirnfläche des Düsenkörpers vor der Hitzestrahlung der Glühwendel abschirmt und einen gewissen Einbauraum in Achsrichtung der Einrichtung beansprucht.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Glühwendel nach Anspruch 2 ausgebildet ist. Dadurch ist erreicht, daß Verbindungsstellen der Glühwendel mit weiterführenden Leitungen überhaupt entfallen und der entsprechend vorgeformte Coax-Heizleiter als Ganzes an der Einspritzdüse festgelegt werden kann, wodurch auch der Zusammenbau der Teile wesentlich vereinfacht wird. Der Coax-Heizleiter hat auch in seinem Heizbereich einen verhältnismäßig großen Außendurchmesser, so daß sich bei ihm der Wegfall der Notwendigkeit einer scharfen Umlenkung zu dem kalten Stromzuführungsbereich besonders vorteilhaft auswirkt.

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Bei Einrichtungen, deren Einspritzdüsengehäuse aus zwei Teilen besteht (Düsenkörper und Düsenhalter), welche durch eine Überwurfmutter miteinander verbunden sind, kann der die Glühwendel bildende Coax-Heizleiter vorteilhaft an der Überwurfmutter festgelegt sein, so daß an dem die Spritzöffnungen aufweisenden Düsenkörper keine Änderungen gegenüber einer handelsüblichen Ausführung vorgenommen werden müssen.

Eine exakte und sichere Festlegung des Coax-Heizleiters an der Überwurfmutter ergibt sich, wenn der Heizleiter zwischen einer seinem Querschnittsprofil angepaßten Lagerfläche an der Überwurfmutter und einer entsprechend angepaßten Gegenfläche eines an der Überwurfmutter befestigten Ringkörpers druckdicht festgelegt ist. Die Festlegung kann durch Klemmen oder Kleben oder durch beide Maßnahmen erfolgen.

Der Ringkörper kann zweckmäßig so ausgebildet sein, daß er den die Glühwendel bildenden Heizbereich des Coax-Heizleiters mit radialem, sich zur Brennraumseite hin vorzugsweise vergrößernden Abstand umgibt. Dadurch wird gleichzeitig ein Strömungskanal für die Verbrennungsluft gebildet, welche von den Kraftstoff-Spritzstrahlen zwischen den einzelnen Windungen der Glühwendel hindurch oder zwischen Einspritzdüse und Glühwendel aus dem Brennraum angesaugt wird.

Ein besonderes Bauteil zum Abstützen des freien Endes des Coax-Heizleiters entfällt,, wenn der der Einspritzdüse benachbarte Endabschnitt der Glühwendel gestreckt ausgeführt und in einer von Wandabschnitten der Überwurfmutter und vorzugsweise auch des Ringkörpers begrenzten Tasche abgestützt ist.

Eine symetrische und stabile Anordnung ergibt sich, wenn die Tasche diametral gegenüber der Lagerfläche an der Überwurfmutter angeordnet ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt den brennraumseitigen Teil einer Einspritzdüse mit nachgeschalteter Glühwendel im Schnitt, und in Figur 2 ist der die Glühwendel nach Figur 1 bildende Coax-Heizleiter teilweise geschnitten dargestellt. ·

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Einspritzdüse 10 hat einen Düsenkörper 12, in welchem ein Ventilsitz 1U gebildet und eine Ventilnadel 16 verschiebbar gelagert ist. Diese hat einen mit dem Ventilsitz 1h zusammenarbeitenden Dichtkegel 18, an den sich ein Drosselzapfen 20 anschließt, welcher in eine Spritzöffnung 22 im Düsenkörper 12 eintaucht. Die Spritzöffnung 22 mündet an der dem Brennraum zugekehrten Stirnseite 2k der Einspritzdüse 10 aus, welche über einen konischen Wandabschnitt 26 in die zylindrische Mantelfläche des Düsenkörpers 12 übergeht.

Der Düsenkörper 12 ist durch eine Überwurfmutter 28 zusammen mit einer nicht dargestellten Zwischenscheibe wie üblich an einem Düsenhalter festgespannt, welcher einen Anschluß für eine Kraftstoffleitung hat und im Inneren mit einer Kammer zur Aufnahme einer Schließfeder versehen ist, welche die Ventilnadel 16 gegen den Ventilsitz 1 U drückt. Die Überwurfmutter 28 ist der Außenform des Düsenkörpers 12 angepaßt und dementsprechend mit einem konischen Bohrungsabschnitt 30 versehen. Vom Düsenhalter führt durch die Zwischenscheibe ein Kraftstoffkanal in eine stirnsei-■cige Ringnut im Düsenkörper 12, welche über eine Zulaufleitung 3^ mit einem Druckraum 36 verbunden ist. Im Bereich

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des Druckraums 36 hat die Ventilnadel 16 eine Druckschulter 38, an welcher der Kraftstoffdruck eine der Schließfeder entgegenwirkende, die Ventilnadel· in Öffnungsrichtung verschiebende Kraft hervorruft.

Der Einspritzdüse ist koaxial· eine Glühwendel kO nachgeschaltet, welche einen Kanal· zum berührungsfreien Durchgang der Kraftstoff-Spritzstrahlen 1*2 bildet. Die Glühwendel· ho ist von einem Ringkörper kh mit radialem Abstand umgeben, welcher bei U5 an der Überwurfmutter 28 angeschweißt ist. Im Betrieb der Brennkraftmaschine saugen die Spritzstrahlen 1+2 durch den Zwischenraum U6 zwischen dem Düsenkörper 12 und der Glühwendel· UO und dem zwischen dieser und dem Ringkörper Uk gebildeten, sich zum Düsenkörper 12 hin konisch verengenden Ringspalt U8 Luft aus einem Bereich des Brennraums an, wo ein verhältnismäßig hoher Sauerstoffanteil vorhanden ist. Die angesaugte Luft erwärmt sich an den Windungen der Glühwendel· kO auf ein höheres Temperaturniveau als im übrigen Brennraum und dringt im Inneren der Glühwendel· kO in die Randzonen der Spritzstrahlen k2 ein, wo sich ein für die Zündung und Verbrennung sehr günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch ergibt, welches beim Eintritt in den Brennraum sicher zündet.

Die G^hwendel· UO ist gebiidet durch den Heizbereich 1+9 (Figur 2) eines formstabil· ummantelten sogenannten Coax-Heizl·eiters 50, dessen ka^er Stromzuführungsbereich 52 mit dem Heizbereich h9 durch einen Übergangsbereich 5^ einstückig verbunden ist. Im Heizbereich k9 entha^ der Coax-Heizieiter 50 innen zwei Heizdrähte 56, 58, die einen verhäitnismäßig hohen spezifischen el·ektrischen Widerstand haben und an ihren Enden 60 miteinander verschweißt sind. Die Heizdrähte 56, 58 sind im Übergangs-

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bereich 5^ niit Anschlußdrähten 62, 6k verbunden, welche einen wesentlich geringeren spezifischen elektrischen Widerstand und zudem einen größeren Querschnitt als die Heizdrähte 56, 58 haben. Die Heizdrähte 56, 58 und die Anschlüßdrähte 62, 6^ sind in einer keramischen Isoliermasse 66, vorzugsweise MgO, eingebettet und von einem Mantel 68 aus gut wärmeleitendem, hitzebeständigen Stoff, z.B. Inconel, umgeben. Dieser Aufbau verleiht dem Coax-Heizleiter 50 eine so hohe Eigensteifigkeit, daß die durch seinen Heizbereich k-9 gebildete Glühwendel kO durch die thermischen und mechanischen Beanspruchungen im Betrieb nicht verformt wird. Wegen der unterschiedlichen spezifischen Widerstände und Querschnitte steigt die Temperatur der Heizdrähte 62 und 6k nur unwesentlich bzw. nur auf die Temperatur der Einspritzdüse 10 an.

Der Coax-Heizleiter 50 ist durch den Ringkörper kk an der Überwurfmutter 28 festgehalten. Die Überwurfmutter 28 hat zu diesem Zweck einen sich konisch verjüngenden Wandabschnitt 70, an welchem ein mit gleicher Konizität ausgeführter Wandabschnitt 72 des Ringkörpers kk anliegt. An einer Stelle hat die Überwurfmutter 28 eine nutartige Vertiefung lh im Wandabschnitt 70, welcher eine nutartige Vertiefung 76 im Wandabschnitt 72 des Ringkörpers kk gegenüberliegt. Dadurch ist ein Kanal gebildet, durch welchen ein Bereich 78 des Coax-Heizleiters 50 hindurchgeführt ist. Die beiden nutartigen Vertiefungen 7^ und 76 sind in ihrem Querschnitt dem Querschnittsprofil des Bereiches 78 derart angepaßt, daß sich an einer Stelle e-in Ringraum 80 ergibt, welcher mit einem gleichzeitig druckfest dichtenden Klebstoff zum Festhalten und Abdichten des Coax-Heizleiters ausgefüllt ist. Der Übergangsbereich 5^ und der kalte Strom-

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zuführungsbereich 52 des Coax-Heizleiters 50 sind durch eine Längsnut 82 im Mantelumfang der Überwurfmutter 28 hindurchgeführt, die nach dem Einlegen des Coax-Heizleiters durch eine keramische Masse 8^ oder Kunststoff ausgefüllt ist.

Zwischen der Einspritzdüse 10 und der Glühwendel 1+0 ist ein Wärmeschutzring 86 vorgesehen, der sich an einer Innenschulter 88 der Überwurfmutter 28 abstützt und mit einer Ringlippe 90 federnd gegen die Stirnseite 2k des Düsenkörpers 12 drückt. Der Wärmeschutzring 86 schirmt die Stirnseite 2k gegen die Strahlung der Glühwendel 1+0 ab. Außerdem wird über die federnde Ringlippe 90 die Wärme von der die Spritzöffnung 22 umgebenden Zone des Düsenkörpers 12 zur Überwurfmutter 28 und über diese zum Motorgehäuse hin abgeleitet, wodurch eine schädliche Überhitzung dieser Zone vermieden wird.

Die Glühwendel 1+0 hat, von ihrer Formgestalt her gesehen, zwei tangential abstehende Endabschnitte 92, 9I+, von denen der eine, 92, mit dem zwischen der Überwurfmutter 28 und dem Ringkörper 1+1+ festgelegten Bereich 78 des Coax-Heizleiters 50 verbunden ist. Der Endabschnitt 92 ist brennraumseitig angeordnet, so daß sich die Glühwendel k0 entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs zur Einspritzdüse 10 hin erstreckt. Dadurch ist erreicht, daß der Biegewinkel Oi zwischen den Bereichen 78 und 5^ kleiner als bei einer Ausführung sein kann, bei.welcher der Bereich 78 mit dem der Einspritzdüse 10 zugekehrten Endabschnitt der Glühwendel k0 verbunden ist. Der andere Endabschnitt 9^ der Glühwendel kO greift in eine Tasche 96 ein, welche durch einen radialen Schlitz im Stirnende der Überwurfmutter 28 gebildet und durch die Wandflächen 98 dieses Schlitzes sowie dem Wandabschnitt 72 des Ringkörpers kk begrenzt ist. Der Endabschnitt 9k der Glühwendel k0 ist in der Tasche 96 axial, radial und in Umfangsrichtung festgelegt und abgestützt.

Claims

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30. 1 . 1981+ Ki/Le

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

M.) Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräumen von Brennkraftmaschinen, mit mindestens einer Einspritz düse und einer dieser nachgeschalteten Glühwendel, durch welche die Kraftstoff-Spritzstrahlen hindurchtreten und deren einer Endabschnitt mit einer durch die Einspritzdüse hindurch- bzw. an dieser entlanggeführten Anschlußleitung verbunden ist, und ferner mit mindestens einer in den Weg der Spritzstrahlen von der Seite her einmündenden Belüftungsöffnung, über welche durch Injektorwirkung Luft aus dem Brennraum in die Randzone der Spritzstrahlen gelangt, nach Patent (Patentanmeldung P 33 o7 109.8), dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Anschlußleitung (52, 5¹O verbundene Endabschnitt (92) der Glühwendel (J+0) brennraumseitig angeordnet ist und sich die Glühwendel (ho) entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs zur Einspritzdüse (10) hin erstreckt.

2. Einrichtung nach Anspruch ΐ, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühwendel (U0) durch den entsprechend geformten Heizbereich (h9) eines unter der Bezeichnung "Coax-Heizleiter" bekannten, formstabil ummantelten Heizleiters (50) gebildet ist, dessen mit dem Heizbereich (U9) bzw. der Glühwendel (U einstückig verbundener, die Anschlußleitung bildender kalter Stromzuführungsbereich (52) an der Einspritzdüse (10) festgelegt ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, deren Einspritzdüsengehäuse aus zwei Teilen besteht (Düsenkörper und Düsenhalter), welche miteinander durch eine Überwurfmutter verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (50) an der Überwurfmutter (28) festgelegt ist.

U. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (50) zwischen einer seinem Querschnittsprofil angepaßten Lagerfläche (7*0 an der Überwurfmutter (28) und einer entsprechend angepaßten Gegenfläche (Τβ) eines an der Überwurfmutter (28) befestigten Ringkörpers (UU)druckdicht festgelegt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (UU) den die G-lühwendel (UO) bildenden Heizbereich (U9) des Heizleiters (50) mit radialem, sich zur Brennraumseite hin vorzugsweise vergrößernden Abstand (1+8) umgibt.

6. Einrichtung nach Anspruch U oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der Einspritzdüse (1O) benachbarte Endabschnitt (9*0 der Glühwendel (UO) in einer von Wandabschnitten (98, 72) der Überwurfmutter (28) und vorzugsweise auch des Ringkörpers (UU) begrenzten Tasche (96) abgestützt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt der Glühwendel (Uo) diametral·gegenüber der Lagerfläche (7U) in der Tasche (96) fixiert ist.