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Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
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die Bohrung hindurch nicht mehr gewährleistet werden. Eine wirksame Vorwärmung des Brennstoffes durch die Heizplatte wird infolge der Krackschicht auf derselben, welche die Wärmeaufnahme beeinträchtigt, verhindert.
Daneben sind auch schon Einspritzdüsen bekanntgeworden, bei denen die Vorwärmung des Brennstoffes durch elektrische Heizelemente erfolgen soll. Eine allgemein verwendbare Einspritzdüse muss aber nicht nur standardisierte Abmessungen aufweisen können, sondern auch von einer elektrischen Energiequelle für die Beheizung der Düsen unabhängig sein. Abgesehen davon, hat diese Konstruktion den Nachteil, das fremde Heizenergie für die Vorwärmung des Brennstoffes benötigt wird, was die Wirtschaftlichkeit herabsetzt.
Diese Nachteile sucht die gegenständliche Erfindung durch Vorwärmen des Brennstoffes in einer Einspritzdüse zu beheben, wobei diese dadurch gekennzeichnet ist, dass die Begrenzungsflächen des Kanals mindestens teilweise aus einem Material gebildet sind, dessen Wärmeleitfähigkeit ein Mehrfaches derjenigen von Stahl beträgt, wobei dieses Material sich bis zur Oberfläche des Kopfteils erstreckt und den den Kanal durchfliessenden Brennstoff vor dem Austritt aus den Einspritzöffnungen vorwärmt.
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Wärmeleitfähigkeit, z. B. Kupfer, aufweisen.
. Diese Teile bilden jedoch nicht Wandungen oder Oberflächen die mit dem Brennstoff in der Düse in direkter Berührung stehen, und dienen nur der Übertragung von Wärme von der Düse an den gekühlten Zylinderkopf.
Um möglichst viel Brennstoff vorzuwärmen kann zwischen zwei Teilen des Kanals im Düsenkörper eine ringförmige Kammer gebildet werden, wobei mindestens eine der Wandflächen aus dem besser leitfähigen Material besteht. Als gut wärmeleitfähiges Material kann Kupfer, das eine sechs bis siebenmal bessere Leitfähigkeit gegenüber Stahl besitzt oder Silber oder deren Legierungen verwendet werden.
Di der Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Fig. 1, Fig. 3 eine zweite Variante einer Einspritzdüse und Fig. 4 der dazugehörige Querschnitt entlang der
Linie IV-IV von Fig. 3, Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer Einspritzdüse und Fig. 6 ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 5.
Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte, im allgemeinen zylindrische Düsenkörper 1, der eine verschiebbar angeordnete zylindrische Düsennadel 2 enthält, besitzt vom Kopfteil her in den Körper ragende, zylinderförmige Einsätze 3. In Fig. 2 sind beispielsweise vier derartige Einsätze gezeigt, die zum grössten Teil vom Düsenkörper'1 umgeben werden und mit einem für den Durchfluss des Brennstoffes vorgesehenen Kanal 5 in direkter Berührung stehen. Die Einsätze 3 sind untereinander mit einem im Kopfteil eingelassenen Ring 4, der aus dem gleichen Material besteht wie die Einsätze 3, aus einem Stück gebildet oder durch Schweissen, Löten od. dgl. einstückig miteinander verbunden.
Dies Einsätze bestehen aus einem gut wärmeleitfähigen Material, wie Kupfer, Silber oder deren Legierungen.
Der Kopfteil des Düsenkörpers besitzt eine kugelförmige Spitze 6, die mehrere, an sich bekannte Einspritzöffnungen 7 aufweist, die mit dem Kanal 5 in Verbindung stehen. Diese Verbindung kann mit der kegelförmigen Düsennadelspitze 2a, die mit einem im Düsenkörper 1 angebrachten Ventilsitz 8 zusammenarbeitet, unterbrochen werden. Der Kanal 5, der gegen aussen vom Düsenkörper 1 resp. den Einsätzen 3 und gegen innen von der Düsennadel 2 begrenzt ist, mündet in eine Ringnute 9, in die zudem noch ein Kanal 10, der im Düsenkörper schräg zur Düsenkörperachse verläuft, von der dem Kanal 5 entgegengesetzten Seite einmündet.
Die Düsennadel 2 verläuft koaxial zum Düsenkörper 1, in dem sie derart geführt ist, dass sie nur in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist. Ihre Spitze 2a wird mittels einer nicht eingezeichneten starken Feder gegen den Ventilsitz 8 gedrückt, wo sie den Kanal 5 von den Einspritzöffnungen trennt. Der Brennstoff der von einer nicht eingezeichneten Einspritzpumpe unter sehr hohem Druck (über 60 atü) in denKanal 10 gespritzt wird, gelangt in die Ringnute 9 und von dort in den Kanal 5 bis zur Düsennadelspitze 2a. Der Kopfteil der Einspritzdüse, der mit dem Verbrennungsraum beispielsweise eines Dieselmotors in Verbindung steht, erwärmt sich infolge der dort komprimierten Luft, die zirka 7000 - 9000 C aufweist.
Diese Wärme wird hauptsächlich vom Ring 4 aufgenommen und mittels den Einsätzen 3 nach hinten gegen den Kanal 5 geleitet.
Dort wird die Wärme an dem sich im Kanal 5 befindlichen Brennstoff abgegeben, um ihn vor dem Einspritzen in den Verbrennungsraum vorzuwärmen. Das Wegführen der Wärme vom Kopfteil hat ferner noch den Vorteil, die Einspritzöffnungen 7 und die Nadelspitze 2a mit dem Ventilsitz 8 zu schonen, da sie nicht mehr so stark erwärmt werden und sich nur kleine Temperaturschwankungen ergeben.
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Der im Verbrennungsraum beim Verdichten entstehende Druck bewirkt das Öffnen des Nadelventils, wodurch sich ein kleiner Teil des aufgeheizten Brennstoffes entspannt und in Gas umwandelt, das sich mit
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bildet. Durch diese Flammenherde wird der Rest des dosierten, flüssigen Brennstoffes gestossen, um die weitergelagerten Sauerstoffvorräte im Verbrennungsraum zu erreichen, wo er rauchlos und ohne Zündver- zug verbrennt.
Das in Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Einspritzdüse besitzt ebenfalls eine im Düsenkörper 11 gelagerte, verschiebbare Düsennadel 2 sowie mehrere, beispielsweise sechs, vom
Kopfteil aus verlaufende Einsätze, die mit 13 bezeichnet sind und in den Körper 11 ragen. Die Einsät- ze 13, die auch aus gut wärmeleitendem Material bestehen, ragen bis über die sich im Körper 11 befind- liche Ringnute 19 in den Düsenkörper, wo sie einen Teil der Ringnutenwandung bilden. Der in diesem
Beispiel mit 10 bezeichnete Kanal, der die gleiche Funktion besitzt wie bei der Düse nach Fig. 1, ver- läuft auch noch zum Teil in einem der Einsätze 13, bevor er in die Ringnute 19 mündet. Von der Ring- nute 19 aus erstreckt sich der Kanal 5 bis zur Düsennadelspitze 2a.
Der Kanal 5 besitzt im Unterschied zur Düse gemäss Fig. l keine direkte Berührung mit den Einsätzen 13. Diese bilden vielmehr einen Teil des Mantels der Einspritzdüse.
Die Herstellung dieses Düsenkörpers erfolgt beispielsweise aus folgender Art : Ein zylindrixcher Stahl- körper wird mit Bohrungen, die in gleichen Abständen uctereinander auf einem zentrischen Teilkreis an- geordnet sind, versehen, wobei die Tiefe derselben durch eine später einzudrehende Ringnute bestimmt ist. Diese Bohrungen werden sodann mit Material, z. B. Kupfer, ausgefüllt (durch Einpressen, Eingiessen, Einlöten usw.), worauf ein Teil des zylindrischen Körpers im Durchmesser verjüngt wird, so dass die Kup- fereinsätze auf der ganzen Länge des verjüngten Teils zum Vorschein kommen. Um beim Abdrehen ein Ausbrechen der Kupfereinsätze zu verhüten, werden diese vorteilhaft vor dem Verjüngen mit dem Körper verlötet.
Die Funktion dieser Einspritzdüse ist die gleiche, wie die der Düse gemäss Fig. l, wobei der Brennstoff jedoch in der Ringnute 19 vorgewärmt wird und im warmen Zustand in den Kanal 5 gelangt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kopfteil der Düse nicht mit einem ringförmigen Einsatz versehen, wie in Fig. l, da die die Wärme aufzunehmende Fläche der Einsätze 13 grösser ist als bei der ersten Ausführungvariante.
Eine dritte beispielsweise Ausführungsform einer Einspritzdüse zeigen die Fig. 5 und 6, bei denen der generell mit 21 bezeichnete, zylindrische Düsenkörper ebenfalls eine verschiebbar angeordnete Düsennadel 2 enthält.
Der Düsenkörper 21 ist aus einem zylindrischen Einsatz 22, einem denselben über den grössten Teil seiner Länge umgebenden Mantel 23 und einem die oberen Enden vom Einsatz 22 und Mantel 23 umfassenden Ring 24 aufgebaut. An seinem unteren Ende besitzt der Einsatz 22 auch eine kugelförmige Spitze 6 mit den Einspritzöffnungen 7, analog den Beispielen gemäss Fig. 1 und 3. Die Einspritzöffnungen 7 stehen mit dem die Düsennadel 2 enthaltenden Kanal 5 in Verbindung.
Ferner besitzt der Einsatz 22 eine quer zum Kanal 5 verlaufende Bohrung 25, die über eine ringförmige Kammer zwischen dem Mantel 23 und dem Einsatz 22 mit axialen Kanälen 26 in Verbindung steht.
Die Kammer, ebenso wie die Kanäle 26, werden durch eine Erweiterung des Mantels 23 bzw. durch Ausnehmungen im Einsatz 22 gebildet und sind an ihrer inneren Wandfläche durch den Einsatz 22 begrenzt, wogegen der Mantel 23 die äussere Wandfläche bildet. Der Mantel steht dabei an einem Wulst 22a des Einsatzes 22 an. Im Wulst 22a sind parallel zur Düsenkörperachse verlaufende, nicht dargestellte Öffnungen oder Bohrungen vorgesehen, durch die Brennstoff in die Kammer und von dort durch die Bohrung 25 bis zum, durch die Düsenspitze 2a verschlossenen Ventilsitz 8 gelangen kann. Der Inhalt der Kammer sowie der Kanäle 26 ist vorzugsweise mindestens so gross, wie das pro Einspritzung unter Vollast benötig- te Brennstoffvolumen.
Durch die rasche Zündung nach dem Einspritzen des Brennstoffes kann dieser nahezu vollständig verbrannt werden, was eine bessere Wirtschaftlichkeit, weniger rauchende Abgase und zudem eine bessere Klopffestigkeit des Motors auch bei Verwendung von schlechtem Brennstoff zur Folge hat. Ein Versuchsmotor beispielsweise erzeugte, unter Verwendung der erfindungsgemässen Einspritzdüsen, bei Vollbela- stung 80 - 90sus weniger rauchende Abgase als bei Verwendung von bisher üblichen Einspritzdüsen.