EP0266361B1 - Verfahren zum herstellen einer einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in einen brennraum einer kraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in einen brennraum einer kraftmaschine Download PDFInfo
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- EP0266361B1 EP0266361B1 EP19870900646 EP87900646A EP0266361B1 EP 0266361 B1 EP0266361 B1 EP 0266361B1 EP 19870900646 EP19870900646 EP 19870900646 EP 87900646 A EP87900646 A EP 87900646A EP 0266361 B1 EP0266361 B1 EP 0266361B1
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
- F02M53/04—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
- F02M53/06—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means with fuel-heating means, e.g. for vaporising
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
Definitions
- the invention relates to a method for producing a device for injecting fuel into a combustion chamber of an engine according to claim 1.
- a device for injecting fuel into a combustion chamber of an engine according to claim 1.
- vaporizing the fuel jet such as from US-A-2 066 860, US-A-1 456 018 and EP-A 0 188 744 known devices an incandescent body downstream of an injection nozzle.
- These incandescent bodies are produced by winding a round wire or a narrow flat strip into a coil in the form of a conical helix. With these simple incandescent bodies, however, the connection of the power supply conductors to the ends of the filaments requires a great deal of effort.
- the object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset, according to which conical incandescent bodies with flat and wide contact surfaces can be produced. This task is solved by the measures indicated in the characterizing part of claim 1.
- the manufacture of radiators from a flat sheet metal body is known from DE-B-650 676 and that of GB-A-274 560.
- the sheet metal body is first divided by parallel slits cut alternately from both sides transversely to its longitudinal extent, and then the resulting sections are bent apart to form a spatial zigzag structure.
- DE-B-650 676 is also pointed out that in the case of helically wound resistance bands, a better utilization of the band surface takes place, but apart from the production of a zigzag structure, no proposal is given for producing a spiral from a flat sheet metal body.
- the method according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that helical incandescent bodies with reliable contacting and mounting options can be produced with relatively little effort.
- those materials which are only available as flat material in the form of sheets and strips can also be used as the material for the incandescent body. If the interspaces of the turns are of the same size, the section modulus against flow influences is increased in comparison to heating coils made of round wire
- the measures contained in the subclaims allow advantageous developments of the method according to claim 1.
- the shape of the flat strip forming the incandescent body can be maintained extremely precisely if the spiral-shaped separating line is worked into the sheet metal body by means of a laser cut or by etching.
- a particularly reliable contacting of the incandescent body can be achieved if, according to the method features of claims 4 and 5, a closed contact ring is molded onto the ends of the flat strip forming the incandescent body.
- the contact rings can advantageously simultaneously serve for centering and for holding the incandescent body to a carrier, which can be designed, for example, as a sleeve supported on the nozzle clamping nut and surrounding the incandescent body with radial play.
- FIG. 1 shows an enlarged longitudinal section through the end of an injection nozzle on the combustion chamber side and an glow insert integrated in its union nut
- FIG. 2 shows a top view of the glow plug of the glow insert according to FIG. 1 in an intermediate stage of production.
- the device has an injection nozzle with a nozzle body 10, in which, as is known, a valve seat is formed and a valve needle is displaceably mounted.
- the nozzle body 10 and an intermediate disk limiting the stroke of the valve needle are clamped by a union nut 12 to a nozzle holder in which, among other things, a closing spring pressing the valve needle against the valve seat is accommodated.
- the nozzle body 10 is provided with a conical wall section 14 which merges into a flat end wall 16.
- the union nut 12 is extended on the combustion chamber side beyond the nozzle holder 10 and is provided downstream of its end wall 16 with an inner support shoulder 18 against which an annealing insert, designated as a whole by the reference number 20, bears.
- this has a filament 22 designed as a coil, which forms a passage 24 for the spray jets 26.
- the incandescent body 22 is dimensioned such that the spray jets do not wet the incandescent body, but do produce an injector effect, by means of which air is sucked out of the combustion chamber into the interior of the incandescent body 22 and the peripheral zones of the spray jets passing through the incandescent body.
- the incandescent body 22 is surrounded by a metallic sleeve 30 which has a flange 32 which rests on the support shoulder 18 of the union nut 12.
- the sleeve 30 is provided with an inwardly directed annular collar 34, on which the end turn 35 of the incandescent body 22 on the combustion chamber side is supported and soldered, for example.
- the union nut 12 Downstream of the support shoulder 18, the union nut 12 has an enlarged bore section 36 in an annular collar 38, which surrounds the end of the sleeve 30 and the filament 22 on the combustion chamber in a protective manner.
- the sleeve 30 is evenly distributed with several Provide holes 40 in the jacket wall, which open into the enlarged bore section 36 of the union nut 12.
- a first ring-shaped insulating body 44, a metallic contact ring disk 46, a second ring-shaped insulating body 48 and a metallic support disk 50 are superimposed on the sleeve 30. These parts are firmly connected to each other and to the sleeve 30, e.g. centered against each other by soldering, and without further aids, only by correspondingly forming a joining tool when connecting.
- the upstream end of the incandescent body 22 is soldered to an inner ring zone 52 of the contact ring disk 46, which is provided with a plurality of uniformly distributed openings 54 in the central ring area.
- the contact ring disk 46 is provided with three raised contact lugs 56 which are offset by 120 ° from one another and are conductively connected to a power supply sleeve 58 which is insulated through the annular gap between the disk body 10 and the union nut 12 up to a higher-lying connection point of an outer supply line extends.
- a deformed metallic heat protection ring 60 is clamped between the support disk 50 and the nozzle body 10 and presses with an inner ring edge 62 against the end wall 16 of the nozzle body 10.
- a central ring region 64 of the heat protection ring 60 which is offset axially to the inner ring edge 62, bears against the support disk 50 and an outer ring edge 66 bears against the conical wall section 14 of the nozzle body 10.
- the heat protection ring 60 is centered on the nozzle body 10 and the passage 24 is properly sealed against the chamber 68 surrounding the heat protection ring 60.
- annular space 70 is formed which communicates with the combustion chamber via the holes 40 in the sleeve 30 and the enlarged bore section 36 of the union nut 12 connected is.
- the spray jets 26 suck in air from the combustion chamber by injector action, which, heated on the incandescent body (22), reaches the edge zones of the spray jets and forms an easily flammable fuel-air mixture there.
- the air entry into the spray jets is made uniform over the entire length of the incandescent body 22 and the insulating bodies 44, 48 or their advertising connection points with the adjacent metallic parts are thermally relieved.
- the conical design also improves the dynamic behavior of the filament and reduces the risk of breakage.
- the prefabricated structural unit formed from the parts 22, 30 and 44 to 50 is inserted into the union nut 12 from the upstream side thereof and advanced until it abuts the support shoulder 18.
- the sleeve 30 can then be glued or soldered or welded to the union nut 12 at a suitable point.
- the injection nozzle is then expediently installed in such a way that the nozzle holder, the washer and the nozzle body 10 are placed one on top of the other, the heat protection ring 60 is placed on the nozzle body 10, and then the union nut 12 together with the glow insert 20 is put on the parts and screwed onto the nozzle holder, whereby the tensing heat protection ring 60 is kept centered on the nozzle holder 10.
- the incandescent body 22 is wound from a flat strip 72 (FIG. 2), so that the individual turns have a rectangular cross section.
- the flat strip 72 is cut out in the form of a spiral from a flat sheet metal body and then pulled apart in the axial direction of the incandescent body 22 to form a conical coil.
- the spiral can be separated from the flat sheet metal body, for example by etching or also, as shown in Figure 2, done by laser cutting.
- the flat starting part is a sheet metal strip 74, from which the spiral flat strip 72 is separated by a cutting line 76, which begins at 78 and ends at 80.
- an inner circular cutting line 82 and an outer circular cutting line 84 are provided, with which the spiral is separated from the sheet metal strip 74.
- the glow body 22 receives at its ends an inner closed contact ring 86 and an outer closed contact ring 88, with which the glow body 22 is contacted on the contact ring disk 46 and the sleeve 30.
- the described design of the incandescent body 22 results in flat contact surfaces between the parts to be contacted, which also extend over an entire circumference and therefore enable excellent contacting and fastening.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Kraftmaschine nach Anspruch 1. Zum Verdampfen des Kraftstoffstrahls haben solche beispielsweise aus der US-A-2 066 860, US-A-1 456 018 und EP-A 0 188 744 bekannte Einrichtungen einen einer Einspritzdüse nachgeschalteten Glühkörper. Diese Glühkörper sind durch Wickeln eines Runddrahtes oder eines schmalen Flachbandes zu einer Wendel in Form einer kegeligen Schraubenlinie hergestellt. Bei diesen einfachen Glühkörpern bedingt aber das Anschließen der Stromzuführungsleiter an den Enden der Wendeln einen hohen Aufwand.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, nach dem kegelige Glühkörper mit ebenen und breiten Kontaktierungsflächen hergestellt werden können. Die Lösung dieser Aufabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erreicht.
- Das Herstellen von Heizkörpern aus einem ebenen Blechkörper ist zwar aus der DE-B- 650 676 und der der GB-A-274 560 bekannt. Dabei wird der Blechkörper zunächst durch abwechselnd von beiden Seiten quer zu seiner Längserstreckung eingeschnittene, parallele Schlitze unterteilt und danach die entstandenen Abschnitte zu einem räumlichen Zick-Zack-Gebilde auseinandergebogen. In der DE-B-650 676 ist zudem darauf hingewiesen, daß bei schraubenförmig gewickelten Widerstandsbändern eine bessere Ausnutzung der Bandoberfläche stattfindet, es wird aber außer dem Herstellen eines Zick-Zack-Gebildes kein Vorschlag zum Herstellen einer Wendel aus einem flachen Blechkörper angegeben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß mit verhältnismäßig geringem Aufwand wendelförmige Glühkörper mit einer sicheren Kontaktierungs- und Halterungsmöglichkeit hergestellt werden können. Außerdem können als Material für den Glühkörper auch solche Werkstoffe verwendet werden, die nur als Flachmaterial in Form von Blechen und Bändern erhältlich sind. Bei gleich großen Windungszwischenräumen wird das Widerstandsmoment gegenüber Strömungseinflüssen im Vergleich zu Heizwendeln aus Runddraht erhöht
- Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Anspruch 1 möglich. Die Form des den Glühkörper bildenden Flachbandes läßt sich äußerst exakt einhalten, wenn die spiralförmige Trennlinie durch einen Laserschnitt oder durch Ätzen in den Blechkörper eingearbeitet wird. Eine besonders sichere Kontaktierung des Glühkörpers läßt sich erreichen, wenn gemäß den Verfahrensmerkmalen der Ansprüche 4 und 5 an die Enden des den Glühkörper bildenden Flachbandes je ein geschlossener Kontaktring angeformt wird. Die Kontaktringe können in diesem Fall vorteilhaft gleichzeitig zur Zentrierung und zum Festhalten des Glühkörpers an einem Träger dienen, welcher beispielsweise als eine an der Düsenspannmutter abgestützte, den Glühkörper mit radialem Spiel umgebende Hülse ausgebildet sein kann.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch das brennraumseitige Ende einer Einspritzdüse und einen in deren Überwurfmutter integrierten Glüheinsatz, und in Figur 2 ist eine Draufsicht auf den Glühkörper des Glüheinsatzes nach Figur 1 in einem Zwischenstadium der Herstellung dargestellt.
- Die Einrichtung hat eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper 10, in welchem wie bekannt ein Ventilsitz gebildet und eine Ventilnadel verschiebbar gelagert ist. Der Düsenkörper 10 und eine den Hub der Ventilnadel begrenzende Zwischenscheibe sind durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter festgespannt, in welchem u.a. eine die Ventilnadel gegen den Ventilsitz pressende Schließfeder untergebracht ist. Am brennraumseitigen Stirnende ist der Düsenkörper 10 mit einem konischen Wandabschnitt 14 versehen, welcher in eine ebene Stirnwand 16 übergeht.
- Die Überwurfmutter 12 ist brennraumseitig über den Düsenhalter 10 hinaus verlängert und stromab von dessen Stirnwand 16 mit einer inneren Stützschulter 18 versehen, an welcher ein als Ganzes mit der Bezugszahl 20 bezeichneter Glüheinsatz anliegt. Dieser hat als zentrales Bauelement einen als Wendel ausgeführten Glühkörper 22, der einen Durchgang 24 für die Spritzstrahlen 26 bildet. Der Glühkörper 22 ist so bemessen, daß die Spritzstrahlen den Glühkörper nicht benetzen, jedoch eine Injektorwirkung hervorrufen, durch welche Luft aus dem Brennraun in das Innere des Glühkörpers 22 und die Randzonen der den Glühkörper durchsetzenden Spritzstrahlen eingesaugt wird.
- Der Glühkörper 22 ist von einer metallischen Hülse 30 umgeben, die einen Flansch 32 hat, der auf der Stützschulter 18 der Überwurfmutter 12 aufliegt. Am brennraumseitigen Ende ist die Hülse 30 mit einem nach innen gerichteten Ringbund 34 versehen, an welchem die brennraumseitige Endwindung 35 des Glühkörpers 22 zentriert abgestützt und z.B. angelötet ist. Stromab der Stützschulter 18 weist die Überwurfmutter 12 einen erweiterten Bohrungsabschnitt 36 in einem Ringkragen 38 auf, der das brennraumseitige Stirnende der Hülse 30 und des Glükörpers 22 schützend umgibt. Zwischen dem Flansch 32 und dem Ringbund 34 ist die Hülse 30 mit mehreren gleichmäßig verteilten Bohrungen 40 in der Mantelwand versehen, die in den erweiterten Bohrungsabschnitt 36 der Überwurfmutter 12 einmünden.
- Auf der Hülse 30 liegen übereinandergefügt ein erster ringförmiger Isolierkörper 44, eine metallische Kontaktringscheibe 46, ein zweiter ringförmiger Isolierkörper 48 und eine metallische Stützscheibe 50 auf. Diese Teile sind miteinander und mit der Hülse 30 fest verbunden, z.B. durch Löten, und ohne weitere Hilfsmittel allein durch entsprechende Ausbildung eines Fügewerkzeugs beim Verbinden gegeneinander zentriert. Das stromauf liegende Ende des Glühkörpers 22 ist an einer inneren Ringzone 52 der Kontaktringscheibe 46 angelötet, die mit mehreren gleichmäßig verteilten Durchbrüchen 54 im mittleren Ringbereich versehen ist. Am äußeren Ringrand ist die Kontaktringscheibe 46 mit drei um 120° zweinander versetzten, hochgestellten Kontaktfahnen 56 versehen, die mit einer Stromzuführungshülse 58 leitend verbunden sind, welche sich isoliert durch den Ringspalt zwischen Disenkörper 10 und Überwurfmutter 12 hindurch bis zu einer höherliegenden Anschlußstelle einer äußeren Zuleitung erstreckt.
- Zwischen der Stützscheibe 50 und dem Düsenkörper 10 ist ein metallischer Wärmeschutzring 60 verformt eingespannt, der mit einem inneren Ringrand 62 gegen die Stirnwand 16 des Düsenkörpers 10 drückt. Ein axial zum inneren Ringrand 62 versetzter mittlerer Ringbereich 64 des Wärmeschutzringes 60 liegt an der Stützscheibe 50 und ein äußerer Ringrand 66 am konischen Wandabschnitt 14 des Düsenkörpers 10 an. Dadurch ist der Wärmeschutzring 60 am Düsenkörpers 10 zentriert und der Durchgang 24 gegen die den Wärmeschutzring 60 umgebende Kammer 68 einwandfrei abgedichtet.
- Zwischen der Hülse 30 und dem Glühkörper 22 ist ein Ringraum 70 gebildet, der über die Bohrungen 40 in der Hülse 30 und den erweiterten Bohrungsabschnitt 36 der Überwurfmutter 12 mit dem brennraum verbunden ist. Über den beschriebenen Strömungsweg und die Windungszwischenräume des Glühkörpers 22 saugen die Spritzstrahlen 26 durch Injektorwirkung Luft aus dem Brennraum an, welche, am Glühkörper (22) erhitzt, in die Randzonen der Spritzstrahlen gelangt und dort ein leicht entflammbares Kraftstoff-Luftgemisch bildet. Durch die der Strahlform gut angepaßte Ausbildung des Glühkörpers 22 wird die Injektorwirkung der Spritzstrahlen 26 verbessert. Durch die Querschnittserweiterung des Ringraumes 70 zur Einspritzdüse hin wird der Lufteintritt in die Spritzstrahlen über die gesamte Länge des Glühkörpers 22 vergleichmäßigt und die Isolierkörper 44, 48 bzw. deren Werbindungsstellen mit den anliegenden metallischen Teilen thermisch entlastet. Durch die konische Ausbildung wird auch das dynamische Verhalten der Glühwendel verbessert und die Bruchgefahr vermindert.
- Die aus den Teilen 22, 30 und 44 bis 50 gebildete vorgefertigte Baueinheit wird von der stromauf liegenden Seite der Überwurfmutter 12 her in diese eingesetzt und bis zur Anlage an der Stützschulter 18 vorgeschoben. Danach kann die Hülse 30 an geeigneter Stelle mit der Überwurfmutter 12 verklebt oder verlötet bzw. verschweißt werden. Die Montage der Einspritzdüse erfolgt hiernach zweckmäßig so, daß der Düsenhalter, die Zwischenscheibe und der Düsenkörper 10 umgekehrt aufeinandergesetzt, der Wärmeschutzring 60 auf den Düsenkörper 10 aufgelegt und danach die Überwurfmutter 12 samt Glüheinsatz 20 auf die Teile aufgestülpt und auf den Düsenhalter aufgeschraubt wird, wobei der sich verspannende Wärmeschutzring 60 am Düsenhalter 10 zentriert gehalten wird.
- Der Glühkörper 22 ist aus einem Flachband 72 (Figur 2) gewickelt, so daß die einzelnen Windungen einen rechteckigen Querschnitt haben. Das Flachband 72 ist in Form einer Spirale aus einem ebenen Blechkörper herausgetrennt und danach in Achsrichtung des Glühkörpers 22 zur konischen Wendel auseinandergezogen. Das Heraustrennen der Spirale aus dem ebenen Blechkörper kann beispielsweise durch Ätzen oder auch, wie in Figur 2 gezeigt, durch Laserschnitt erfolgen. Gemäß Figur 2 ist das ebene Ausgangsteil ein Blechband 74, aus dem das spiralförmige Flachband 72 durch eine Schnittlinie 76 herausgetrennt ist, die bei 78 beginnt und bei 80 endet. Zusätzlich zur Schnittlinie 76 ist eine innere kreisförmige Schnittlinie 82 und eine äußere kreisförmige Schnittlinie 84 vorgesehen, mit welcher die Spirale aus dem Blechband 74 herausgetrennt ist.
- Durch die beiden Schnittlinien 82 und 84 erhält der Glühkörper 22 an seinen Enden einen inneren geschlossenen Kontaktring 86 und einen äußeren geschlossenen Kontaktring 88, mit welchen der Glühkörper 22 an der Kontaktringscheibe 46 und der Hülse 30 kontaktiert ist. Durch die beschriebene Ausbildung des Glühkörpers 22 ergeben sich zwischen den zu kontaktierenden Teilen ebene Auflageflächen, die sich zudem über einen ganzen Kreisumfang hinweg erstrecken und daher eine vorzügliche Kontaktierung und Befestigung ermöglichen.
Claims (5)
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