-
Die Erfindung bezeiht sich einerseits darauf, den (die) aus einer Einspritzdüse austretenden Kraftstoffstrahl(en), bzw. Einspritzstrahl(en), auf eine (jeweils eine) Prallplatte auftreffen zu lassen, sowie andererseits – (ggf. zusätzlich) – darauf, insbesondere bei Ottomotoren, die Einspritzdüse mit einer Zündkerze zu kombinieren, bzw. bei Dieselmotoren die Einspritzdüse mit einer Glühkerze, sowie ggf. bei Vielstoffmotoren die Einspritzdüse mit beiden, Zündkerze und Glühkerze.
-
Stand der Technik
-
Einspritzdüsen insbesondere im Bereich der Motorentechnik wurden in den letzten Jahren vehement weiterentwickelt, verbessert, und zwar sowohl für Anwendungen im Bereich der Dieselmotoren als auch in solchen für Benzinmotoren.
-
Die Entwicklungen dienten allesamt dem Ziel, die Kraftstoffverbrennungsabläufe zu optimieren, so dass sich in der Folge Kraftstoffeinsparungen, Verbesserungen der Abgaswerte und ein ruhigerer Motorenlauf, was für die Geräuschentwicklung günstig ist, ergaben.
-
Einen ganz besonderen Entwicklungsschub brachten der Einsatz von Piezotechnik für die Düsenansteuerung anstelle der sonst bis dahin gebräuchlichen Magnetspulen.
-
Ein von hohem Forschergeist und entsprechender Ingenieurkunst mit Erfolgsgewissheit getriebener und durchdrungener Wille und damit verbundener Ausdauer ließen das Ergebnis entstehen, den Einspritzvorgang zeitlich präzise und in mehrere genau dosierte Treibstoff – Portionen zu steuern mit den oben bereits erwähnten großartigen Fortschritten und Verbesserungen.
-
Da aber selbst gute und beste Ergebnisse dennoch ständig nach weiteren Verbesserungen verlangen, wird dieses Problem erfindungsgemäß durch das Nachfolgende gelöst:
Es wird hiermit vorgeschlagen, den aus der Einspritzdüse austretenden Einspritzstrahl mit der dazu gehörigen Einspritzstrahlachse auf eine Prallplatte zu lenken, so dass er in viele Einzelpartikel zerfällt.
-
Bei einer Mehrlochdüse mit entsprechend zahlreichen Einspritzstrahlen soll bevorzugt jeder Einzelstrahl auf eine solche Prallplatte treffen.
-
Der Kraftstoff wird damit (wie bereits erwähnt) in allerkleinste Partikel „zerlegt”, was seine Durchmischung mit Sauerstoff und seine Zündwilligkeit zusätzlich verbessert und auf diese Weise noch geringere Kraftstoffverbräuche und weiterhin verbesserte Abgaswerte sowie wohl auch einen noch ruhigeren Motorenlauf zur Folge hätte.
-
Die Prallplatte selbst ist bevorzugt plan ausgeführt und ihre Ebene steht bevorzugt 90° zur jeweiligen Einspritzstrahlachse. Von den 90° abweichende Winkel sind jedoch vorstellbar.
-
Statt plan zu sein, kann die Prallplatte auch in gebogener Form, sei es konvex, konkav oder in anderer, z. B. unregelmäßiger Gestalt, vorliegen, ihre jeweilige „Mittellinie” sollte, wie zuvor erwähnt, bevorzugt 90° zur Einspritzstrahlachse stehen, Abweichungen hiervon sind aber nicht auszuschließen. In der Draufsicht können die Prallplatten kreisrund, oval, quadratisch, rechteckig oder auch in irgendeiner anderen für zweckmäßig erachteten Form gestaltet sein. Die jeweilige Prallplatte ist bevorzugt an einer Halterung befestigt, die z. B. über den Düsenfuß geschoben und bevorzugt als Ring (mit Lasche-n) ausgebildet ist.
-
Der Ring muß mit dem Düsenfuß fest verbunden sein, sei es bevorzugt geschweißt, geklemmt, ggf. mit einer Klemmvorrichtung, gepresst, im Pressverband oder ggf. geklebt. Es ist in jedem Fall sicherzustellen, dass die feste Verbindung erhalten bleibt, auch bei höheren Temperaturen und auf Dauer.
-
Die Prallplatte(n) können auch in den Zylinderkopf integriert sein, d. h. sie können unabhängig von der Einspritzdüse im oder am Zylinderkopf derart angebracht sein, dass der (die) Einspritzstrahl(en) günstigst auftrifft (auftreffen).
-
Zur Stabilisierung der Lagen der Prallplatten können sie untereinander durch einen Steg verbunden sein. Die Außenmaße von Prallplatten und Ring sollten den Außendurchmesser der Einspritzdüse, bzw. des Düsenkörpers, bevorzugt nicht überschreiten.
-
Statt einzelner Prallplatten ist z. B. bei Mehrlochdüsen ein Prallplattenring, geschlossen oder bevorzugt mit Öffnungen versehen, vorstellbar.
-
Der Abstand Düsenfußboden-Prallplattenebene(n), bzw. Prallplattenfläche(n), sollte nicht zu groß gewählt sein, d. h., Prallplatten bzw. Steg oder Prallplattenring dürfen den Kolben des Motors nicht „behindern”. Der Abstand von Düsenöffnung zu Prallplatten, Steg oder Prallplattenring muß nicht zwingend überall gleich groß sein.
-
Vorstellbar ist auch eine Beschichtung der Prallplatten. Diese Beschichtung, mit z. B. piezokeramischem Material, könnte beim Aufprall des Kraftstoffstrahls elektrische Spannung erzeugen, die den Zündvorgang günstig beeinflusst, ggf. eine Zündkerze (bei Benzinmotoren) gar erübrigen.
-
Wegen der engen Einbauverhältnisse der Einspritzdüsen im Zylinderkopf können die Prallplatten gestaltet sein ähnlich den Masseelektroden einer Zündkerze, u. a. auch z. B. denen einer 4-poligen Zündkerze; die Auftrefffläche(n), auf die der (die) Kraftstoffstrahl(en, bei einer Mehrlochdüse), bzw. die Teilstrahlen bei Mehrfacheinspritzung, auftrifft (auftreffen), kann (können) verschiedenartig in Bezug auf Größe, Form und Lage, s. o., die Prallplatte(n) selbst bevorzugt plan, oder s. o. andersartig, gestaltet sein.
-
Es ist vorstellbar, die Einspritzdüse mit der für Benzin-verbrauchende Otto-Motoren notwendigen Zündkerze in einer „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze”, oder kurz: „KEZ:” (in Englisch: „combined-injection nozzle-sparkplug”, abgekürzt „CINS”) genannt, zu vereinen. Das brächte Vorteile für die sehr engen Raumverhältnisse in den Zylinder-Köpfen, wenngleich eine Umgestaltung derselben damit verbunden wäre. Der aus der Einspritzdüse austretende Kraftstoffstrahl könnte auf die z. B. als Prallplatte, s. o., gestaltete Masseelektrode auftreffen, während die Zündelektrode durch den Zündfunken die Kraftstoff-Zündung einleitet. Bei einer Mehrlochdüse sind entsprechend der Lochzahl, z. B. die oben erwähnten 4, andere Anzahlen sind denkbar, eine ggf. gleich große Anzahl an Masseelektroden angeordnet. Jeder Masse-Elektrode kann z. B. je eine Zündelektrode zugeordnet sein. Andere Lösungen sind vorstellbar, z. B., dass die Zündelektrode als „Mantel” oder Rundkörper mit ggf. verlängerten „Nasen” ausgeführt wird.
-
Die „KEZ” kann als Rundkörper, zylindrisch, oval, symmetrisch oder ggf. unsymmetrisch zur Mittellinie, jeweils aber auch tailliert, d. h. sich nach unten, zum Düsenfuß hin verjüngend ausgebildet sein, aber ebenso gut auch mehreckig, mit oder ohne Verjüngung, mit gleichem oder unterschiedlichem Eckenabstand von der Mittellinie.
-
Eine ähnliche Konstellation, wie zuvor für Otto-Motoren beschrieben, lässt sich auch bei Diesel-Motoren vorstellen. Auch hier könnte die Einspritzdüse mit einer Glühkerze zu einer Einheit kombiniert sein, eine „Kombinierte-Einspritzdüse-Glühkerze”, oder kurz: „KEG” bezeichnet. (in Englisch auch: „combined-injection nozzle-glowplug”, abgekürzt „CING”).
-
Allerdings wird die Glühkerze nur während des Anlassvorgangs gebraucht. Die Prallplatte(n) ist (sind) in ihrer Lage in die jeweils günstigste Position zur (zu den) Einspritzstrahlachse(n) gebracht. Die Glühkerze ihrerseits kann mit gebogenem Fuß ausgeführt und derart zur Einspritzstrahlachse (mindestens) eines Kraftstoffstrahles positioniert sein, dass sie gleichzeitig als Prallplatte an dieser Stelle verwendet werden kann.
-
Bei Mehrlocheinspritzdüsen bleiben die übrigen Prallplatten, wie zuvor erwähnt, erhalten. Eine kombinierte Einspritzdüse mit Zündkerze und Glühkerze ist z. B. für Vielstoffmotoren unter Beibehaltung des oben in Bezug auf die Prallplatten gesagten vorstellbar.
-
Sowohl die „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze” als auch die „Kombinierte-Einspritzdüse-Glühkerze” sind auch ohne Prallplatte(n) verwendungsfähig.
-
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus einem den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiel.
-
Es zeigen:
-
1, 1a die Wirkung einer Mehrlocheinspritzdüse
-
1b eine bisher gebräuchliche, standardmäßige Einspritzdüse,
-
2, 2a, 2b, 2c, 2d eine schematische Form verschiedenartiger Prallplatten,
-
3 das untere Ende einer Einspritzdüse mit am Düsenfuß aufgesetztem Ring mit Laschen, und daran befestigten Prallplatten,
-
4 eine schematische Darstellung von Prallplatten und dem die Prallplatten verbindenden Steg
-
5 die Ansicht X aus 4 mit Prallplatten und Steg,
-
6 eine Ausführung ähnlich einer Zündkerze,
-
7 eine „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze”,
-
8 eine „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze” in „taillierter”, sich verjüngender, Form,
-
9 eine Einspritzdüse mit einer über eine Halterung an ihr befestigten Glühkerze,
-
10 eine „Kombinierte-Einspritzdüse-Glühkerze”,
-
11 das untere Ende einer Einspritzdüse, Prallplatte und das untere Ende einer Glühkerze mit gebogenem Glühkerzenfuß.
-
Es zeigen:
-
1a eine Mehrlochdüse, deren Einspritzstrahlen in verschiedene Richtungen sichtbar werden;
-
1b eine bisher und noch gebräuchliche Einspritzdüse, deren Düsenkörper 1 sowie den Einspritzdüsenfuß 2.
-
2a einen Einspritzstrahl bzw. eine Einspritzstrahlachse 3, sowie eine zu diesem Strahl senkrecht stehende Prallplatte 5 in planer Ausführung;
-
2b einen Einspritzstrahl bzw. eine Einspritzstrahlachse 3, sowie eine zu diesem Strahl senkrecht stehende Prallplatte 5 in gebogener, konvexer, Form;
-
2c einen Einspritzstrahl bzw. eine Einspritzstrahlachse 3, sowie eine zu diesem Strahl senkrecht stehende Prallplatte 5 in gebogener, konkaver, Form;
-
2d mehrere Einspritzstrahlen bzw. Einspritzstrahlachsen 3, sowie ihnen zugeordnet je eine senkrecht stehende Prallplatte 5 in planer Ausführung.
-
3 das untere Ende einer Einspritzdüse 1 bzw. eines Einspritzdüsenkörpers 1a mit am Einspritzdüsenfuß 2 aufgesetzten Ring mit Laschen 4, den daran befestigten Prallplatten 5, den Einspritzstrahlachsen 3, bzw. den Kraftstoffstrahlachsen 3.
-
4 eine Darstellung des Einspritzdüsenfußes 2 mit aufgesetztem Ring mit Laschen 4, daran befestigten Prallplatten 5, dem die Prallplatten 5 verbindenden Steg 6, sowie den Einspritzstrahlachsen 3.
-
5 die Ansicht „x” aus 4, mit 4 (in diesem Fall, andere Anzahlen sind vorstellbar) Prallplatten 5, dem sie verbindenden Steg 6, (in diesem Fall nicht durchbrochen dargestellt, Durchbrechungen oder Öffnungen des Steges sind denkbar) sowie den Einspritzstrahlachsen 3.
-
6 eine Ausführung des Einspritzdüsenfußes 2 mit daran fest verbundenen, d. h. mit diesem bevorzugt verschweißten, Laschen einschließlich der daran befestigten (in diesem Fall gebogenen, andere Formen, z. B. planen oder weiteren sind möglich) Prallplatten 5, eine Ausführung, ähnlich einer Zündkerze, sowie den Einspritzstrahlachsen 3.
-
7 eine für Ottomotore anzuwendende „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze”, (KEZ), in einer Einheit, in der die Einspritzdüse 1, bzw. der Einspritzdüsenkörper 1 und ihr Einspritzdüsenfuß 2 mit den Elementen einer Zündkerze, z. B. einer oder mehrerer Zündelektrode(n) 9, der oder den Masseelektrode(n), 12, eingebettet in die Masse 13, bzw. mit ihr verbunden, sowie einer Isolierung 8, dem (oder den) Isolierkörper(n) 10, dem elektrischen Anschluß einer Zündkerze 7, dem Einschraubgewinde 11 verbunden ist; die Masseelektrode(n) 12 ist (sind) gleichzeitig als Prallplatte(n) 5 ausgebildet (in Formen, die zuvor beschrieben worden sind), so dass der Einspritzstrahl, entlang der Einspritzstrahlachse 3 auf sie auftrifft.
-
8 eine ähnliche Ausführung wie die in 7 beschriebene für Ottomotoren zu verwendende „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze”, (KEZ), jedoch in einer taillierten, d. h. sich zum Einspritzdüsenfuß 2 hin verjüngenden Form; auch hier ist eine Einheit aus Einspritzdüse 1, bzw. Einspritzdüsenkörper 1 und dem Einspritzdüsenfuß 2 mit den Elementen einer Zündkerze gebildet worden; es bedeuten darin weiterhin 7 den elektrischen Anschluß einer Zündkerze, 8 eine Isolierung, 9 die Zündelektrode(n), 10 den oder die Isolierkörper, 13 die Masse, 11 das Einschraubgewinde, 12 die Masseelektrode(n), die gleichzeitig als Prallplatte(n) 5 ausgebildet ist (sind) und die Einspritzstrablachse(n) 3.
-
9 eine bevorzugt bei Dieselmotoren zu verwendende Einspritzdüse 1 bzw. einen Einspritzdüsenkörper 1 mit Einspritzdüsenfuß 2 kombiniert mit einer über eine Halterung 15 an der Einspritzdüse 1 befestigten Glühkerze 14; weiterhin eine (ggf mehrere) mit der Einspritzdüse 1 fest verbundenen Prallplatte(n) 5; eine (ggf. notwendige) Ausfräsung 16 am Einspritzdüsenkörper 1 ermöglicht das Herandrücken der Glühkerze 14 an die Einspritzdüse 1 bzw. an den Einspritzdüsenfuß 2 und damit der Glühkerze 14 an zumindest einen der durch die Einspritzstrahlachse 3 markierten Kraftstoffeinspritzstrahlen.
-
10 eine insbesondere bei Dieselmotoren zu verwendende „Kombinierte-Einspritzdüse-Glühkerze”, (KEG), bei der der Einspritzdüsenkörper 1 und der Einspritzdüsenfuß 2 mit der Glühkerze 14 eine Einheit bilden, wobei bevorzugt auf eine schlanke Ausführung der Glühkerze 14 zu achten ist; die Prallplatte(n) 5 ist (sind) fest mit dem Einspritzdüsenkörper 1 verbunden, die Einspritzstrahlachse 3, und damit einher gehend der (die) Kraftstoffstrahl(en) wird (werden) somit günstigst auf die Prallplatte(n) 5 gelenkt; die „Kombinierte-Einspritzdüse-Glühkerze”, (KEG), wird mit Hilfe des Einschraubgewindes 11 in den Motor-Zylinderkopf eingeschraubt.
-
11 – als modifizierte Form des in 10 dargestellten – das untere Ende des Einspritzdüsenfußes 2, die fest mit dem Düsenkörper 1 (hier nicht dargestellt) verbundene(n) Prallplatte(n) 5, das untere Ende der Glühkerze 14, die mit einem gebogenen Glühkerzenfuß 14 günstig zur Einspritzstrahlachse 3 positioniert ist, damit ggf. eine der ggf. mehreren Prallplatten ersetzt, und vor allem den Anlassvorgang des Motors günstig beeinflusst.
-
Um ggf. die Bestandteile der „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze und/oder -Glühkerze”, z. B. im Falle eines Defektes einer der beiden Grundbestandteile, sei es des Einspritzteils oder des Zünd- bzw. des Glühteils, von einander trennen und ggf. einzeln ersetzen zu können, erscheint es ratsam, diese Möglichkeit vorzusehen.
-
Das soll in der nachfolgend beschriebenen Weise geschehen:
Wie in 7a dargestellt wird um die Einspritzdüse 1 im unteren Teil, dort, wo sich die eine normale Zündkerze ersetzenden Zündelemente 7, 8, 9, 10, 11, 12 (5), 13, befinden, (bzw. das Glühelement 14, s. 9 und 10), eine Gleitschicht bzw. eine Gleithülse 17 angeordnet; über den elektrischen Anschluß 7 mit dem zugehörigen „Verteilerring” (nicht gesondert mit einer Ziffer belegt), mit dem die Zündelektrode(n) 9 verbunden sind, wird zur Befestigung an der Einspritzdüse 1 ein isolierter Klemmring bzw. eine isolierte Klemm- oder Rastervorrichtung 18 vorgesehen, der bzw. die den „Zündteil” mit den Zündelementen 7, 8, 9, 10, 11, 12 (5), 13, 18, der bzw. die über die Gleitschicht bzw. Gleithülse 17 bis an den an der Einspritzdüse 1 angebrachten Stützring 19 als Einheit geschoben worden ist, dort befestigt.
-
Die Einspritzdüse 1 könnte ggf., um eine Einrasterung bzw. ein Einklicken zu ermöglichen, entsprechend gestaltet sein.
-
Bei der „Kombinierte-Einspritzdüse-Glühkerze”, s. 10, kann ähnlich vorgegangen werden, d. h. die Gleitschicht wäre an dem bzw. die Gleithülse über dem Glühelement 14 vorzusehen.
-
Nach Ausbau der „Kombinierte-Einspritzdüse-Zündkerze” bzw. der „Kombinierte-Einspritzdüse-Glühkerze” können die beiden Grundbestanteile von einander getrennt und wie oben beschrieben behandelt werden.
-
Es wäre auch vorstellbar, dass der zu dem elektrischen Anschluß 7 gehörende (nicht gesondert mit einer Ziffer belegte) „Verteilerring” so gestaltet wäre, dass die eine Zündkerze ersetzenden Zündelemente 7, 8, 9, 10, 11, 12 (5), 13 nach oben über die nach außen hin größer werdende Einspritzdüse 1 mit ihrer Zu- bzw. Rückleitung gehoben wird. Dazu wird der „Verteilerring” geteilt, oder aufklappbar hergestellt oder mit einer entsprechend großen Öffnung versehen, so dass er (in der Draufsicht) keinen geschlossenen 360° Kreis bildet.
-
Grundsätzlich könnte ggf. eine Kühlung – oder ggf. eine Erwärmung – eines oder beider Teile der beiden Grundbestandteile (s. o.) vorgesehen sein; dieses könnte auf unterschiedliche Weise ermöglicht werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Einspritzdüse bzw.
- 1a
- Einspritzdüsenkörper
- 2
- Einspritzdüsenfuß
- 3
- Einspritzstrahlachse bzw. Kraftstoffstrahlachse (s. 4, u. a.)
- 4
- Ring mit Lasche(n)
- 5
- Prallplatte (s. 2a, u. a.)
- 6
- Steg
- 7
- Elektroanschluß Zündkerze bzw. Zündelektrode
- 8
- Isolierung
- 9
- Zündelektrode (+), verbunden mit dem Elektroanschluß 7
- 10
- Isolierkörper der Zündelektrode 9
- 11
- Einschraubgewinde
- 12
- Masseelektrode(n) z. T. im unteren Teil gleichzeitig als Prallplatte 5
- 13
- Masse mit der Masseelektrode 12 verbunden
- 14
- Glühkerze
- 15
- Halterung
- 16
- ggf. notwendige Ausfräsung aus dem Einspritzdüsenkörper 1a.
- 17
- Gleitschicht bzw. Gleithülse
- 18
- Klemmring bzw. Klemm- oder Rastervorrichtung
- 19
- Stützring
