DE1576342A1 - Anordnung im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

^Belegexemplar

[iart nicht geändert werden Dr. Ing. E. BERKENFELD . Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

m 21. April 1967 Sch+ Name d. An™. American Bosch Arma Corp.

Springfield« Mass. Anordnung im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzdüse zum Einspritzen einer Brennstoffströmung in die Zylinder einee Verbrennungsmotors. Die Erfindung betrifft Insbesondere eine neue Anordnung mit Einrichtungen zum Abführen eines Leckbrennstoffes unmittelbar in die LuftelnlaSkammer des Motors.

Bei manchen Verbrennungsmotoren ist in herkömmlicher Welse für Jeden Zylinder eine Brennstoffeinspritzdüse vorgesehen« um Brennstoff unmittelbar in den Motorzylinder einzuführen. Diese Düsen weisen im allgemeinen einen länglichen, im wesentlichen zylindrischen Düsenhalter auf, in dem ein Brennstoffkanal ausgebildet ist, um den Brennstoff von einer geeigneten Quelle zur Düse zu Ihren, die an einem Ende des Halters montiert ist. Die Düse weist eine axial verlaufende Bohrung auf, in der ein Ventilelement montiert 1st, das von einer Im Düsenhalter angeordneten Feder normalerweise in Schließstellung geführt wird, um die Einspritzöffnungen in der in den Motorzylinder hineinragenden Düsenspltze zu verschließen. Die Düse weist ferner eine ringförmige Brennstoffkammer und einen Brennstoffkanal auf, der die Ringkammer mit dem Brenn-

109853/0232 - 1 -

Stoffanschluß im Halter verbindet, so daß, wenn der Druck des Brennstoffs in der Ringkammer steigt, das Ventilelement angehoben wird und infolgedessen der Brennstoff durch die öffnungen im äußeren Ende der Düsenspitze austreten kann. Es wurde gefunden, daß eine gewisse Menge des Brennstoffs am Ventilelement vorbeileckt und in die Federkammer eintritt, die dann eine Ableitung aufweisen muß, damit die Brennstoffeinspritzdüse richtig funktionieren kann. Die meisten dieser Anordnungen weisen daher einen Ableitungskanal im Düsenhalter auf, der an die Federkammer angeschlossen ist und durch geeignete Verbindungsstücke und eine Leitung zurück zum Brennstoffvorratsbehälter führt. In manchen Fällen steht die Ableitungsöffnung unmittelbar mit einem Ableitungskanal im Düsenhalter in Verbindung. Selbst wenn die Teile zur Erzielung sehr geringer Toleranzen zwischen den beweglichen Teilen der Brennstoffeinspritzdüse, wie etwa des Ventils und der Düsenbohrung, sehr sauber bearbeitet werden, so hat es sich dennoch erwiesen, daß eine gewisse Menge des Brennstoffes während des Betriebes der Düse in der beschriebenen Weise ausleckt; wenn die Düse einwandfrei arbeiter* soll, dann muß dieser Leckbrennstoff abgeleitet werden.

Es liegt auf der Hand, daß die zur Beseitigung des Leckbrennstoffes erforderlichen zusätzlichen Leitungen und Anschlüsse ebenso wie die Herstellung des Ableitungskanali im Düsenhalter die Gestehungskosten der Düsenanordnung erhöhen. Außerdem beanspruchen die Rückleitungen und Anschlußstücke wertvollen Raum in einem Bereich der Maschinen- und Düsenan-

109853/0232 "² "

Ordnung, in dem sich an sich schon viele Teile zusammendrängen.

Die vorliegende Erfindung schafft eine neue und verbesserte Ableitungsanordnung, bei der die oben erörterten Nachteile der bekannten Systeme vermieden sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Zylinderkopf eine Ableitungsöffnung angeordnet, die mit einem Ende an eine Ringkammer zwischen dem Düsenhalter und der öffnung zur Montage der Düsenanordnung und mit ihrem anderen Ende an die Lufteinlaßöffnung unmittelbar über dem Ventilsitz des Lufteinlaßventils angeschlossen ist.

Die vorliegende Erfindung soll ferner eine kompaktere Brennstoffeinspritzdüsenanordnung dadurch schaffen, daß sie den axial verlaufenden herkömmlichen Ableitungskanal im Düsenhalter vermeidet.

Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Merkmale und Einzelheiten der Arbeite- und Bauweise der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Teilschnitt durch einen Maschinenblock eine Brennstoffeinspritzdüse und einen Leckbrennstoff-AbIeitungskanal gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch einen Teil der Brennstoffeinspritzdüse. 109853/0232 "³"

Pig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 in

Fig. 2.

Pig. 4 und 5 zeigen in Schnitten ähnlich der Fig. 3

andere Ausfiihrungsformen der Brennstoffeinspritzdüse und des Leckbrennstoff-Ableitungskanals gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Brennstoffeinspritzdüsenanordnung 10 in einer länglichen Bohrung 11 eines Motorzylinderkopfes derart montiert, daß das Ende der Düse in den Zylinder 14 hineinragt. Der Motor weist ein Lufteinlaßventil 13 auf, das in einer Lufteinlaßkammer 15 montiert ist.

Die Brennstoffeinspritzdüsenanordnung weist einen länglichen, im wesentlichen zylindrischen Halter 16 und eine Düse 18 auf, die auf einem Ende des Halters mittels einer Überwurfmutter 20 montiert ist.

Aus Fig. 2 erkennt man am besten, daß die Düse einen obem, im wesentlichen zylindrischen Körper 24 und einen langgestreckten Düsenschaft 26 aufweist, der vom Düsenkörper wegragt. Die Brennstoffdüse weist eine abgestufte, axiale Bohrung 28 auf, die aus einem oberen Bohrungsabschnitt 28a und einem unteren Bohrungsabschnitt 28b kleineren Durchmessers besteht, wobei an der Übergangsstelle zwischen diesen beiden Bohrungsabschnitten eine Erweiterung vorgesehen ist, die eine ringförmige Brennstoffkammer ι bildet. In der axialen Bohrung ist ein Ventilelement 32 angeordnet, das

- 4 -109853/0232

eine kegelige Spitze 34 aufweist; ein entsprechend gestalteter, hohlkegeliger Ventilsitz 36 ist im Ende der Düsenspitze 26 ausgebildet. Das Ventilelement 32 wird von einer Feder 40, die in einer Federkammer 42 im Düsenhalter 16 angeordnet ist, normalerweise in Schließstellung auf den Sitz 36 gedrückt.

Von einem geeigneten Brennstoffvorrat her wird Brennstoff über einen Anschluß 44 am oberen Ende des Düsenhalters 16 und durch einen Brennstoffkanal 46 in den Düsenhalter geführt; an das innere Ende des Brennstoffkanals ist ein kurzer Kanal 48 im Düsenkörper angeschlossen, der wiederum gemäß der Darstellung in Fig. 2 in die Brennstoffkammer 30 mündet. Das Ventilelement 32 weist in dieser Kammer 30 eine schräg anlaufende Schulter 50 auf. Wenn der auf diese Schulter wirkende Druck des Brennstoffs in der Ringkammer 30 soweit steigt, daß er die Kraft der Feder 4o überwindet, dann wird das Ventilelement 32 angehoben, so daß der Brennstoff von der Kammer 30 abwärts durch den Ringraum zwischen derrfVentilelement und dem Bohrungsabschnitt 28b sowie durch die öffnungen 52 im Ende der Düse in den Motorzylinder oder die Verbrennungskammer eintritt.

Im normalen Betrieb der Brennstoffänspritzdüse tritt eine gewisse Menge des Brennstoffes zwischen dem Ventilelement und der Bohrung hindurch, in der dieses Ventilelement montiert ist; wie oben bereits erwähnt wurde, muß man daher eine Ableitung für diesen Leckbrennstoff vorsehen, damit die Brennstoffeinspritzdüse richtig arbeitet. Im einzelnen tritt der Leckbrennstoff zwischen dem oberen Abschnitt 28a der

109853/0232 ""

Bohrung und dem Ventilelement hindurch in die Federkammer 42 ein. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, um den Leckbrennstoff abzuleiten und ihn unmittelbar in die Einlaßsammel^leitung oder die Kammer 15 des Motors abzuführen. Hierzu ist im vorliegenden Fall ein- kurzer Radialkanal 60 im Düsenhalter vorgesehen, der an einem Ende mit der Federkammer 42 und an seinem äußeren Ende mit einer ringförmigen Ausnehmung 62 in Verbindung steht, die von einer Ringnute auf dem Düsenhalter zwischen dem Halter und der Wand der Bohrung gebildet wird, in der die Düsenanordnung montiert ist. Diese ringförmige Ausnehmung 62 ist am besten in Fig. 2 dargestellt und steht über einen Verbindungskanal 70 unmittelbar mit der Lufteinlaßkammer in Verbindung, über und unter der ringförmigen Ausnehmung 62 sind Dichtungen vorgesehen, so daß der Leckbrennstoff unmittelbar in den Lufteinlaßsammler 15 gelangt. Diese Dichtungen bestehen gemäß der Darstellung in Fig. 1 aus einer Ringdichtung 72, die in einer Nute im Düsenhalter oberhalb der Ausnehmung 62 sitzt, sowie aus einer Dichtungsscheibe 74 zwischen der Unterseite der Überwurfmutter und der Ringschulter in der Bohrung 11 des Zylinderblockes 12.

Dank dieser Anordnung tritt der während des Betriebes in die Federkammer 42 gelangende Leckbrennstoff durch den Radialkanal 60, die ringförmige Ausnehmung 62 und den Verbindunfgcanal 70 in den Lufteinlaßsammler 15 ein. Man beachte, daß der Brennstoff in den Lufteinlaßsammler 15 unmittelbar

109853/0232

oberhalb des Einlaßventils 1j5, also an einer Stelle eintritt, wo die Luftgeschwindigkeit verhältnismäßig hoch ist, so daß der Leckbrennstoff gut angesaugt wird. Dieser angesaugte Leckbrennstoff wird dann beim Saughub in den Motorzylinder gesaugt, so daß vor der Einspritzung der Hauptbrennstoffcharge in die Verbrennungskammer gewisse Vorverbrennungsreaktionen stattfinden.

Diese Anordnung zur Ableitung des Leckbrennstoffes ist außerdem viel einfacher als die bisher bekannten Verfahren, bei denen ein Ableitungskanal im Düsenhalter, Anschlußstücke auf dem Düsenhalter und eine Leitung verwendet wurde, mit der der Leckbrennstoff zurück zum Brennstoffvorrat geleitet wird. Durch die Vermeidung dieser Teile werden die Konstruktion wesentlich vereinfacht und die Gesamtkosten der Anordnung verringert.

In den Figuren 4 und 5 sind weitere Ausführungsformen einer Brennstoffeinspritzdüsenanordnung mit Leckbrennstoff- Ableitungsvorrichtungen Kemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Brennstoffeinspritzdüsenanordnung gemäß Fig. ist im wesentlichen identisch mit der oben im Zusammenhang mit den Figuren 1-3 beschriebenen Ausführungsform. Sie weist einen länglichen, im wesentlichen zylindrischen Düsenäihlter 116 und eine Düse 118 auf, die an einem Ende des Düsenhalters mit einer Überwurfmutter 20 montiert ist; die ganze Anordnung ist in einer länglichen Bohrung 111 in einem Motorzylinderkopf 112 montiert. Ein Ventilelement 1j52 ist in einer Axialbohrung 128 in der Düse 118 montiert und wird von einer

- 7 -109853/0232

Feder 14O, die in einer Federkammer 142 im unteren Ende des Halters 116 angeordnet ist, normalerweise in Schließstellung geführt. Man erkennt aus der zeichnerischen Darstellung, das der Durchmesser der Bohrung 111 etwas größer ist als der Durchmesser der Brennstoffeinspritzdüsenanordnung, so daß ein Ringraum 119 zwischen diesen beiden Teilen entsteht. Der Ringraum 119 ist an beiden Enden durch Dichtungen verschlossen, und zwar sind ein O-Ring 172 im vorliegenden Fall in einer Ringnut 173 in der Wand der Bohrung 111 sowie eine Dichtungsscheibe 174 vorgesehen. Dieser Ringraum 1 19 steht mit einem Leckbrennstoff-Ableitungskanal I70 im Motorzylinderkopf 112 in Verbindung, wobei dieser Kanal 170 in die Lüfteinlaßkammer des Motors führt. Im vorliegenden Fall ist der Bohrungsabschnitt 128a am oberen Ende zur Bildung einer Ringkammer T3I an der in axialer Richtung inneren Stirnfläche des Düsenkörpers 116 erweitert, wobei diese Ringkammer 131 mit dem Ringraum II9 zwischen der BrennstoffeinspritzdüsenanOrdnung und der Bohrung 111 durch einen radialen Schlitz 133 in der in axialer Richtung inneren Stirnfläche des Düsenkörpers in Verbindung steht. Ferner ist in die Überwurfmutter 120 ein Loch 1^5 «ebohrt. Dank dieser Ausbildung fließt im Betrieb der Brennstoffeinspritzdüsenanordnung der

entlang Leckbrennstoff, der am Ventilelement durch den oberen Abschnitt der Axialbohrung in die Ringkammer I3I gelangt, durch den Radialschlitz 1j5j5 und die Bohrung I35 zum Ringraum II9, der die ganze Anordnung umgibt und von dem aus der Leckbrennstoff in den Ableitungskanal I70 und in die Lufteinlaßkammer gelangt, in die dieser Kanal I70 mündet.

109853/0232

Die Brennstoffeinspritzdüsenanordnung gemäß Pig. 5 weist auch einen Düsenhalter 216 und eine Düse 218 auf, die auf einem Ende des nüsenhalters mit einer Überwurfmutter 220 montiert ist. nie Bohrung 211 im Zylinderkopf 212, in der die Brennstoffeinspritzdüsenanordnung montiert ist, hat etwas größeren Durchmesser, so daß ein Ringraum 219 entsteht, der über einen Ableitungskanal 270 mit der Lufteinlaßkammer in Verbindung steht. Der Ringraum 219 ist mit einem wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 in einer Rignute in der Wand der Bohrung 211 angeordneten O-Ring und mit einer Dichtungsscheibe 274 an beiden Enden verschlossen. Die Anordnung weist ferner ein Ventilelement 252 auf, das mittels einer in einer Federkammer 242 im unteren Ende des Düsenhalters angeordneten Feder 240 federnd in Schließstellung geführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein kurzer Radialkanal 250 im Düsenhalter und im Anschluß hieran ein kurzer Axialkanal 252 vorgesehen, der den Radialkanal 250 mit dem oberen Ende der Federkammer 242 verbindet. Der Leckbrennstoff fließt in diesem Fall also von der Federkammer 242 durch den Axialkanal 252 und den Radialkanal 250 in den Ringraum 219 und von dort durch den Verbindungskanal 270 zur Lufteinlaßkammer.

nie beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sollen selbstverständlich nur zur Erläuterung und nicht etwa zur Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienen. Sie können in vielfacher Hinsicht abgeändert und abgewandelt werden, ohne daß damit der Rahmen der vorliegenden Erfindung erlassen wird.

Patentansprüche

109853/0232 " ⁹ "

Claims (9)

Dr. ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KÖLN, Universitätsstraße 31 Anlage Aktenzeichen zur Eingabe vom 21. April 1967 Sch+ Named.Anm. American Bosch Arma Corp. Springfield Mass. Patentansprüche

1. Anordnung im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, in dem eine Lüfteinlaßkammer und eine schachtartige öffnung zum Einsetzen einer Brennstoffeinspritzdüse ausgebildet ist,

gekennzeichnet durch einen Brennstoffableitungskanal (60,70; 133*170;250,270) zwischen der Brennstoffeinspritzdüse (16; 1165216) und der Lufteinlaßkammer (15).

2. Anordnung im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, in dem eine Lufteinlaßkammer und eine schachtartige öffnung zum Einsetzen einer Brennstoffeinspritzdüse ausgebildet ist, wobei diese Brennstoffeinspritzdüse im wesentlichen aus einem- zylindrischen Halter besteht, in dem ein Brennstoffkanal vorgesehen ist, der in eine axiale Bohrung mündet, in der ein Ventilelement angeordnet ist, das mittels einer in einer Federkammer angeordneten Feder in Schließstellung geführt wird,

gekennzeichnet durch einen Verbindungskanal (60,70; 1j53> 170; 250,270) zwischen der Federkammer (42;142;242) und der Lufteinlaßkammer (15)·

- 1 109853/0232

3. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß im Brennstoffeinspritzdüsenhalter (16) eine Ringnute (62) ausgebildet ist, die über einen Radialkanal (60) mit der Federkammer (42) verbunden ist und daß im Zylinderkopf (12) ein Vabindungskanal (70) zwischen der Ringnute und der Lufteinlaßkammer (15) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3*

dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der schachtartigen Öffnung (111,211) im Zylinderkopf (112,212) größer ist als der Außendurchmesser des Brennstoffeinspritzdüsenhalters (116,216), und daß der Verbindungskanal (170,270) in die so entstehende Ringkammer (119*219) mündet.

5. Anordnung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Ringkammer (119,219) Dichtungen (172,174;272,274) vorgesehen sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen aus einem Dichtungsring (72) in einer Ringnute im Brennstoffeinspritzdüsenhalter (16) und einer Dichtungsscheibe (74) bestehen, die auf einer Abstufung in der schachtartigeη öffnung (11,111,211) im Zylinderkopf (12,112,212) angeordnet ist, wobei eine die Düse (18,118,218) am Halter (16,116,216) befestigende Überwurfmutter (20,120,220) gegen die Dichtungsscheibe anliegt.

109853/0232

7. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der axialen Bohrung (128) in der Düse (118) am dem Brennstoffeinspritzdüsenhalter (116) benachbartenfEnde eine Ringnute (131) und in diesem Ende ein Radialschlitz (133) angeordnet sind, der mit einem Ende an die Rlgnute und mit dem anderen Ende an den Verbinduliskanal (I70) angeschlossen ist,

8. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß im Brennstoffeinspritzdüsenhalter (216) ein kurzer Radialkanal (250) angeordnet ist, der an den Verbindungskanal (270) angeschlossen ist, und daß ein kurzer Axialkanal (252) den Radialkanal mit der Federkammer (2^2) verbindet.

9. Anordnung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (172) in einer Ringnute (173) in der schachtartigen Öffnung (111) fiir den Brennstoffeinspritzdüsenhalter (116) angeordnet ist,

109853/0232

Leerseite