DE3502110C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei einer aus der EP 01 02 507 A2 bekannten Einrichtung dieser Art hat der als Drahtwendel ausgeführte Glühkörper eine zylindrische Form und auch der Querschnitt des die Drahtwendel umgebenden Raumes ist über seine gesamte Länge gleich. Das kann in manchen Fällen dazu führen, daß nur im stromabliegenden Endbereich des Glühkörpers die Spritzstrahlen ausreichend erwärmt und die für deren Aufbereitung benötigte Luft in ausreichender Menge in die Spritzstrahlen einge­ saugt wird, so daß die Aufbereitung noch verbesserungsbedürftig ist.

Ferner ist aus der US-PS 14 54 972 eine Kraftstoffeinspritzein­ richtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der im Anschluß an die Einspritzdüse in einer zylindrischen Kammer im Zylinderkopf zwei gleichachsige konische Hülsen einen Brenner mit einer Brennkammer bilden, in der der zugeführte Kraftstoff verdampft und vollständig verbrennt. Die als Glühkörper oder Brenner wirkenden Hülsen werden beim Betrieb der Brennkraftmaschine erhitzt und üben ihre ver­ brennungsunterstützende Wirkung während des Betriebs der Brennkraft­ maschine aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Einspritzeinrichtung der eingangs genannten Art die Luftströmungsverhältnisse im Bereich des aus der Einspritzdüse aus- und durch den als Drahtwendel ausgeführten Glühkörper durchtretenden Spritzstrahls zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 ange­ geben.

Die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung hat den Vorteil, daß auf­ grund der der Spritzstrahlform angepaßten konischen Form der Draht­ wendel die Injektorwirkung der den Innenraum der Drahtwendel durch­ setzenden Spritzstrahlen erhöht wird. Bei dieser Ausgestaltung der Drahtwendel führt außerdem die der Strömungsrichtung des Kraftstoffs entgegengerichtete stetige Querschnittserweiterung des die Draht­ wendel umgebenden Ringraumes dazu, daß die angesaugte Luft über die gesamte Länge der Drahtwendel durch deren Windungszwischenräume an­ nähernd gleichmäßig in den Durchgang für die Spritzstrahlen eintreten kann. Ferner wird durch die konische Ausbildung der Drahtwendel ein besseres dynamisches Verhalten erreicht und dadurch die Bruchgefahr vermindert. Die konische Form der Drahtwendel wirkt sich ferner auch dadurch vorteilhaft aus, daß die den stromaufliegenden Bereich der Drahtwendel umgebenden Bauteile zum Halten und Kontaktieren der Drahtwendel sowie gegebenenfalls zum Abführen eines Teils der von der Drahtwendel auf den Düsenkörper der Einspritzdüse abgestrahlten Wärme, und die Verbindungsstellen dieser Bauteile untereinander thermisch weniger hoch beansprucht werden als bei zylindrischer Aus­ bildung des Glühkörpers.

Eine besonders gedrängte und fertigungstechnisch günstige Ausführung ergibt sich durch eine Ausgestaltung nach den Maßnahmen gemäß An­ spruch 2.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen je eines der Ausführungsbeispiele anhand eines vergrößerten Schnittes durch das brennraumseitige Stirnende einer Einspritzdüse und einen in deren Überwurfmutter integriertem Glühein­ satz.

Die Einspritzdüse nach Fig. 1 hat einen 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 Zwischen­ scheibe sind durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsen­ halter festgespannt, in welchem u.a. eine die Ventil­ nadel gegen die Ventilsitz pressende Schließfeder unter­ gebracht ist. Am brennraumseitigen Stirnende ist der Düsenkörper 10 mit einem konischen Wandabschnitt 14 ver­ sehen, welcher in eine ebene Stirnwand 16 übergeht.

Die Überwurfmutter 12 ist brennraumseitig über den Düsen­ halter 10 hinaus verlängert und stromab von dessen Stirn­ wand 16 mit einer inneren Stützschulter 18 versehen, an welcher ein als Ganzes mit der Bezugszahl 20 bezeich­ neter Glüheinsatz anliegt. Dieser hat als zentrales Bau­ element einen als Drahtwendel 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 Injektor­ wirkung hervorrufen, durch welche Luft aus dem Brennraum in das Innere des Glühkörpers 22 bzw. in die Randzonen der den Glühkörper 22 durchsetzenden Spritzstrahlen ein­ gesaugt wird.

Der Glühkörper 22 ist von einer metallischen Hülse 30 umgeben, die einen Flansch 32, 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 der Glühkörper 22 zen­ triert abgestützt und z.B. angelötet ist. Stromab der Stützschulter 18 weist die Überwurfmutter 12 einen Bohrungs­ abschnitt 36 auf, welcher die Hülse 30 passend umgreift. An den Bohrungsabschnitt 36 schließt sich ein Ringkragen 38 an, der das brennraumseitige Stirnende der Hülse 30 und des Glühkörpers 22 schützend umgibt.

Auf der Hülse 30 liegen übereinandergefügt ein erster ringförmiger Isolierkörper 44, eine metallische Kontakt­ scheibe 46, ein zweiter ringförmiger Isolierkörper 48 und ein metallischer Haltering 50 auf. Der Isolierkörper 44 ist durch einen Ringbund 52 der Hülse 32 zentriert.

Der Haltering 50 greift mit einen ringförmigen Schenkel 54 passend über die Isolierkörper 44 und 48, so daß auch der zweite Isolierkörper 48 gegenüber der Hülse 30 zen­ triert ist. Der äußere Ringrand der Kontaktscheibe 46 ist gegenüber dem mittleren Scheibenbereich axial ver­ setzt und so breit bemessen, daß auch die Kontaktscheibe 46 gegenüber der Hülse 30 zentriert ist.

Das stromauf liegende Ende des Glühkörpers 22 ist an der Kontaktscheibe 46 angelötet, die einen inneren Bördelrand 56 zum Zentrieren des Glühkörpers 22 hat. Am äußeren Ringrand ist die Kontaktscheibe 46 mit einer Kontaktfahne 58 versehen, die eine Umfangsaussparung in dem Schenkel 54 des Halterings 50 mit Spiel durchsetzt, in eine Querbohrung 59 der Überwurfmutter 12 hineinragt und zum Befestigen eines Anschlußkabels dient. Die Isolierkörper 44 und 48 bestehen vorzugsweise aus einem keramischen Material und die Kon­ taktfahne 58 ist vorzugsweise mit einer isolierenden Um­ hüllung versehen.

Zwischen Haltering 50 und Düsenkörper 10 ist ein metal­ lischer Wärmeschutzring 60 verformt eingespannt, der mit einem inneren Ringrand 62 gegen die Stirnwand 16 des Düsen­ körpers 10 drückt. Ein axial zum inneren Ringrand 62 ver­ setzter mittlerer Ringbereich 64 stützt sich am Haltering 50 ab und der äußere Ringrand 66 des Wärmeschutzringes 60 ist konisch nach oben gezogen und liegt an dem konischen Wandabschnitt 14 des Düsenkörpers 10 an. Dadurch ist der Wärmeschutzring 60 am Düsenkörper 10 zentriert und der Durchgang 24 gegen die den Wärmeschutzring 60 umgebende Kammer 68 einwandfrei abgedichtet.

Die Teile 44 bis 50 können miteinander und mit der Hülse 30 verlötet oder verklebt sein, so daß sie vor dem Zusammenbau der Einspritzdüse als eine selbständige Baueinheit gehandhabt werden können. Diese Bauein­ heit wird von der stromauf liegende Seite der Über­ wurfmutter 12 her in diese eingesetzt und bis zur An­ lage an der Stützschulter 18 vorgeschoben. Danach kann die Hülse 30 an geeigneter Stelle mit der Über­ wurfmutter 12 verklebt oder verlötet bzw. verschweißt werden. Die Montage der Einspritzdüse erfolgt hier­ nach zweckmäßig so, daß der Düsenhalter, die Zwischen­ scheibe und der Düsenkörper 10 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 auf­ geschraubt wird, wobei der sich verspannende Wärme­ schutzring am Düsenhalter 10 zentriert gehalten wird.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Teile 44 bis 50, ohne miteinander verbunden zu sein, zunächst nur durch Reibungsschluß in der Hülse 30 festgehalten werden. Beim Aufschrauben der Überwurfmutter 12 auf den Düsenhalter werden die Teile dann durch den sich verspannenden Wärmeschutzring 60 gegen den Flansch 32 der Hülse 30 und diese gegen die Stützschulter 18 der Überwurfmutter 12 gedrückt, so daß gegebenenfalls auch auf einen zusätzlichen Arbeitsgang zum festen Verbinden der Hülse 30 mit der Überwurfmutter 12 verzichtet werden kann.

Der zum Abstützen des Glühkörpers 22 dienende Ringbund 34 der Hülse 30 ist leicht schräg nach unten gerichtet und mit Bohrungen 70 zum Hindurchströmen der angesaugten Luft in einen den Glühkörper 22 umgebenden Ringraum 72 versehen. Die Achsen der Bohrungen 70 sind etwa parallel zu der benachbarten Mantellinie des Glühkörpers 22 aus­ gerichtet. Der Querschnitt des Ringraums 72 ist zum Düsenkörper 10 stetig erweitert und die stromauf liegen­ den Windungen des Glühkörpers 22 haben zu den Isolier­ körpern 44, 46 und deren Verbindungen mit dem benach­ barten metallischen Teilen 30, 46, 50 einen größeren Abstand, als es bei einer zylindrischen Ausführung des Glühkörpers der Fall wäre. Die Kontaktscheibe 46 ist mit Bohrungen 74 versehen, durch welche die angesaugte Luft aus dem Ringraum 72 auch in den zwischen Düsenkörper 10 und Kontaktscheibe 46 liegenden Ringraum treten kann.

Durch die der Strahlform gut angepaßte Ausbildung des Glühkörpers 22 wird an sich schon die Injektorwirkung der den Glühkörper durchsetzenden Spritzstrahlen ver­ bessert. Durch die Querschnittserweiterung des Ring­ raumes 72 wird der Lufteintritt in die Spritzstrahlen über die gesamte Länge des Glühkörpers 22 vergleich­ mäßigt und die Isolierkörper 44, 48 bzw. deren Ver­ bindungsstellen mit den anliegenden metallischen Teilen thermisch entlastet. Durch die konische Ausbildung wird auch das dynamische Verhalten der Glühwendel verbessert und die Bruchgefahr vermindert.

Die Einspritzdüse nach Fig. 2 hat eine Hülse 90, die zwischen der Stützschulter 18 und einer Stirnwand 92 fest in die Überwurfmutter 12 eingebördelt ist. Die Hülse 90 ist brennraumseitig mit einem inneren Ring­ bund 94 versehen, an welchem ein mit der Ausführung nach Fig. 1 übereinstimmender Glühkörper 22 zen­ triert abgestützt und befestigt ist. Im Ringbund 94 sind Bohrungen 96 für den Durchtritt der angesaugten Luft vorgesehen, die parallel zur Achse der Einspritz­ düse ausgerichtet sind.

Die Isolierkörper 44, 48, eine Kontaktscheibe 97 und eine ebene metallische Haltescheibe 98 sind miteinander und mit der Hülse 90 fest verbunden und ohne weitere Hilfsmittel allein durch entsprechende Ausbildung eines Hilfswerkzeugs beim Fügen der Teile gegeneinander zen­ triert. Die Anschlußfahnen der Kontaktscheibe 97 sind hochgestellt und mit dem nach innen gezogenen Konus der Stromzuleitung 99 verbunden.

Durch den Verzicht auf einen die Isolierkörper 44, 48 und die Kontaktscheibe 97 zentrierenden Ringbund an der Hülse 90 wird ein noch größerer Abstand zwischen Glühkörper 22 und Hülse 90 im oberen Bereich erzielt und daher die Verbindungsstelle von Hülse 90 mit dem benachbarten Isolierkörper 44 weiter thermisch ent­ lastet. Durch die achsparallele Anordnung der Bohrungen 96 können diese auch durch einfaches Stanzen herge­ stellt werden. Anstelle von Bohrungen können auch Schlitze in den Ringbund 94 gestanzt werden. Durch Wegfall eines im Querschnitt L-förmigen Halteringes (50 in Fig. 1) können bei gleichen Abmessungen der Überwurfmutter 12 der Außendurchmesser der Isolier­ körper vergrößert und dadurch die Klebe- bzw. Lötver­ bindungen der im Sandwich-Verfahren gefügten Teile weiter verstärkt werden.

Claims (2)

1. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzdüse und einem der Spritzöffnung der Einspritzdüse nachgeschalteten, als Drahtwendel ausgeführten Glühkörper, der einen Durchgang für die Spritzstrahlen hat und von einem Ringraum umgeben ist, der mit dem Brennraum in Verbindung steht und von welchem Kanäle in den Weg der Spritzstrahlen führen, über welche die Spritzstrahlen durch Injektorwirkung Luft aus dem Brennraum ansaugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel (22) über mindestens den größeren Teil ihrer Länge einen zur Ein­ spritzdüse hin sich stetig verkleinernden Außendurchmesser aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel (22) mit radialem Spiel von einer Hülse (30) umgeben ist, die brennraumseitig mit einem das eine Ende der Drahtwendel (22) zentriert festhaltenden und Durchbrüche (70) aufweisenden inneren Ringbund (34) versehen ist, und an welcher düsenseitig eine Kontakt­ ringscheibe (46) befestigt ist, welche das andere Ende der Draht­ wendel (22) zentriert festhält und mit einer Stromzuführung ver­ bindet, sowie im Bereich des zwischen Hülse (30) und Drahtwendel (22) gebildeten Ringraums (72) mit Durchbrüchen (74) versehen ist.