DE3528804A1 - Brennstoffeinspritzanordnung einer kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzanordnung einer Kolbenbrennkraftmaschine, welche mindestens einen durch einen Zylinderdeckel abgeschlossenen Zylinder mit einem Kolben aufweist, der mit dem Zylinderdeckel einen Brennraum begrenzt, mit mindestens einem an ein Brennstoff­ versorgungssystem angeschlossenen Brennstoffeinspritzventil, welches einen in einer Durchtrittsöffnung des Zylinderdeckels angeordneten Düsenkörper enthält, der einen in den Brenn­ raum gerichteten Kopfteil mit Düsenöffnungen aufweist, die zur Bildung von in den Brennraum gerichteten Brennstoff­ strahlen geeignet sind.

Bei bisherigen Anordnungen der genannten Art, z. B. bei dem in der DE-Patentanmeldung P 35 01 236.6 (P. 925) vorgeschla­ genen Zylinderdeckel, steht der die Düsenöffnungen enthaltende Kopfteil des Düsenkörpers in den Brennraum vor und ist dem­ entsprechend in besonderem Masse der hohen Brennraumtemperatur ausgesetzt. Bei Brennraumtemperaturen, die über der Schmelz­ temperatur von nicht brennbaren Bestandteilen des Treibstoffes liegen, können sich diese Bestandteile im Brennraum absetzen. Je nach Art und Zusammensetzung des verwendeten Treibstoffes, insbesondere bei Dieselmotoren, die dauernd mit Schweröl be­ trieben werden, können diese bei entsprechenden Temperaturen schmelzenden, z. B. in Form von Oelaschen anfallenden nicht brennbaren Bestandteile des Treibstoffes die in den Brenn­ raum ragenden Teile, wie das Austrittsende des Düsenkörpers des Einspritzventils, durch Hochtemperaturkorrosion ge­ fährden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in dieser Hinsicht verbesserte Anordnung zu schaffen, durch welche das Austrittsende des Düsenkörpers auf einer Betriebstempera­ tur gehalten werden kann, die kleiner ist als die Schmelz­ temperatur der nicht brennbaren Bestandteile des Treibstoffes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an der Innenseite des Zylinderdeckels eine die Durchtrittsöffnung erweiternde muldenartige Vertiefung ausgebildet ist, welche den die Düsenöffnungen enthaltenden Kopfteil des Düsen­ körpers umgibt, und dass das dem Brennraum zugekehrte Ende des Kopfteils, vom Brennraum aus gesehen, im wesentlichen jenseits einer gedachten Bezugsfläche liegt, welche durch die an die Vertiefung angrenzenden Partien der Innenfläche des Zylinderdeckels bestimmt ist, wobei die Vertiefung durch Flächenpartien gebildet ist, die im Abstand von einer durch die Wege der Brennstoffstrahlen bestimmten, gedachten Um­ hüllungsfläche verlaufen.

Durch die erfindungsgemäss in der Vertiefung versenkte An­ ordnung des Kopfteils des Düsenkörpers wird das Ende des Kopfteils ausserhalb des Bereiches der höchsten Brennraum­ temperatur in einer relativ kühleren Zone gehalten, welche eine Begrenzung der Oberflächentemperatur des Kopfteils auf einen Wert gestattet, der unterhalb der Schmelztemperatur der nicht brennbaren Bestandteile des für den Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehenen, am häufigsten verwendeten Treibstoffes liegt. Entsprechend kann, insbesondere auch bei Ausführungen mit ungekühltem Austrittsende des Düsen­ körpers, die Oberflächentemperatur des Kopfteils unterhalb der der Teilschmelztemperatur der nicht brennbaren Bestand­ teile des Treibstoffes entsprechenden Hafttemperatur der Oelaschen gehalten werden, so dass ein Ansetzen der unver­ brannten Bestandteile am Kopfteil verhindert und damit die Gefahr einer Hochtemperaturkorrosion des Düsenkörpers ver­ ringert wird.

Bei einer Einspritzanordnung mit mindestens zwei um die Längsachse des Zylinders in dessen Umfangsrichtung gegen­ einander versetzt angeordneten Düsenkörpern kann auf besonders einfache Weise die Erwärmung der erfindungsgemäss versenkt angeordneten Kopfteile der Düsenkörper reduziert und damit eine tiefere Betriebstemperatur der Austrittsenden dadurch erzielt werden, dass die in den Düsenkörpern vorgesehenen Düsenöffungen jeweils in einen in Umfangsrichtung des Zylinders benachbarten Sektor des Querschnitts des Zylinders gerichtet sind, und dass die Vertiefungen, von den Durch­ trittsöffnungen für die Düsenkörper ausgehend, sich je in eine zumindest annähernd aus den Wegen der Brennstoffstrahlen resultierende Hauptrichtung erstrecken, welche im wesentlichen tangential zu einem zur Längsachse zentrischen, gedachten Kreis verläuft, dessen Radius kleiner ist als der Abstand des jeweiligen Düsenkörpers von der Längsachse des Zylinders.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäss ausgebildeten Zylinder­ deckel einer Kolbenbrennkraftmaschine in einer Teilinnenansicht mit Teilschnitt entsprechend der Linie I-I in der Fig. 2, und

Fig. 2 den Zylinderdeckel nach Fig. 1 und zugehörige Teile der Kolbenbrennkraftmaschine in einem Teilschnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1 in einer grösseren Darstellung.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Kolbenbrenn­ kraftmaschine ein längsgespülter Zweitaktdieselmotor ange­ nommen.

Der in Fig. 1 dargestellte Zylinderdeckel 1 ist mit Schrau­ ben 2 an einem Zylindereinsatz 3 der Kolbenbrennkraftmaschine befestigt. Der Zylinderdeckel 1 schliesst einen Zylinder­ raum 4 nach oben ab, in dem ein auf- und abwärts bewegter Kolben 5 dichtend geführt ist. Der Kolben 5 begrenzt in seiner in der Fig. 2 dargestellten obersten Stellung mit dem Zylinderdeckel 1 einen Brennraum 4 a, in den mehrere, entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 vier Brennstoff­ einspritzventile 6 gerichtet sein können, die an ein nicht dargestelltes Brennstoffversorgungssystem angeschlossen sind.

Die Einspritzventile 6 sind im peripheren Bereich des Zylinderdeckels 1 bezüglich der Längsachse 9 des Zylinder­ einsatzes 3 rotationssymmetrisch gegeneinander versetzt angeordnet und durch den Zylinderdeckel 1 hindurchgeführt. Die Einspritzventile 6 weisen je einen Brennstoffzuführ­ kanal 7, eine mit einem kegeligen Ventilsitz zusammenwirkende Ventilnadel 8 und einen in den Brennraum 4 a mündenden Düsen­ körper 10 auf. Jeder Düsenkörper 10 ist in einer Durchtritts­ öffnung 17 des Zylinderdeckels 1 angeordnet und an seinem dem Brennraum 4 a zugekehrten Kopfteil 10 a mit Düsenöffnungen 11 versehen, die zur Bildung von in den Brennraum 4 a ge­ richteten Brennstoffstrahlen 12 geeignet sind.

Entsprechend dem dargestellten Beispiel kann der Zylinder­ deckel 1 mit einem zentral angeordneten Ventilsitz 13 und einem mit diesem zusammenwirkenden Auslassventil 14 versehen sein, welches jeweils eine Verbindung zwischen dem Brennraum 4 a und einer nicht dargestellten Auspuffanlage der Kolben­ brennkraftmaschine herstellt.

Der Zylinderdeckel 1 weist eine Innenfläche 18 auf, die durch eine zur Längsachse 9 zentrische Rotationsfläche ge­ bildet ist. In der Innenfläche 18 sind muldenförmige Ver­ tiefungen 15 ausgebildet, die je an eine der Durchtritts­ öffnungen 17 der Düsenkörper 10 anschliessen und diese Durchtrittsöffnungen 17 gegen den Brennraum 4 a hin erwei­ tern. Die Düsenkörper 10 sind in den Vertiefungen 15 ver­ senkt angeordnet, wobei die dem Brennraum 4 a zugekehrten Enden ihrer Kopfteile 10fa, vom Brennraum 4 a aus gesehen, im wesentlichen hinter einer gedachten Bezugsfläche 18 a liegen, die einem Abschnitt der inneren Rotationsfläche des Zylinderdeckels 1 entspricht.

An den Düsenkörpern 10 sind die Düsenöffnungen 11 jeweils im wesentlichen innerhalb eines begrenzten Sektors, beim dargestellten Beispiel innerhalb eines Quadranten, des Um­ fangs des betreffenden Düsenkörpers 10 angeordnet und gegen den jeweils in Umfangsrichtung des Zylinders benachbarten Quadranten des Querschnitts des Brennraums 4 a orientiert. Dabei sind die Düsenöffnungen 11 so eingestellt, dass die Resultierenden der Wege der je aus einem der Düsenkörper 10 austretenden Brennstoffstrahlen 12 im wesentlichen tangential zu einem zur Längsachse 9 des Zylinders konzentrischen, gedachten Kreis 16 verlaufen, dessen Radius kleiner ist als der Abstand des jeweiligen Düsenkörpers 10 von der Längs­ achse 9. Die Vertiefungen 15 sind je aus Flächenpartien gebildet, die im Abstand von einer durch die Wege der Brennstoffstrahlen 12 bestimmten, beim dargestellten Bei­ spiel annähernd kegelmantelförmigen, gedachten Umhüllungs­ fläche verlaufen. Entsprechend wird ein ungestörtes Aus­ strömen des Brennstoffes aus den Düsenöffnungen 12 gewähr­ leistet. Zugleich wird die Wärmeübertragung von den Ver­ brennungsgasen auf die in den Vertiefungen 15 versenkt an­ geordneten und damit ausserhalb des Bereichs der höchsten Temperatur befindlichen Kopfteile 10 a der Düsenkörper 10 entsprechend reduziert. Bei der dargestellten Ausführung, bei der die Durchtrittsöffnungen 17 für die Düsenkörper 10 - entsprechend der jeweils in Umfangsrichtung verlaufenden resultierenden Strahlverteilung - durch die Vertiefungen 15 jeweils einseitig in die betreffende Umfangsrichtung er­ weitert werden, werden die von Düsenöffnungen freien Umfangs­ bereiche der in den Vertiefungen 15 versenkt angeordneten Düsenkörper 10 je durch die den betreffenden Umfangsbereich eng umschliessende, einen Teil der Durchtrittsöffnung bildende Partie des Zylinderdeckels 1 gegen die im Brennraum 4 a be­ findlichen Verbrennungsgase abgeschirmt, wobei insbesondere ein direkter Kontakt zwischen den jeweils aus der Verbrennung der aus einem der Düsenkörper 10 austretenden Brennstoffmenge stammenden Verbrennungsgasen einerseits und dem in Strömungs­ richtung des Brennstoffes benachbarten Düsenkörper 10 anderer­ seits vermieden und damit einer Erwärmung der versenkt ange­ ordneten Düsenkörper 10 entgegengewirkt wird.

Die in der Darstellung nach Fig. 2 und der Bezugsfläche 18 a bündigen Kopfteile 10 a können auch im Abstand von der Bezugs­ fläche 18 a angeordnet sein oder gegebenenfalls über diese um ein geringes Mass, z. B. 1-2 mm, in den Brennraum 4 a vor­ stehen.

Die erfindungsgemässe Anordnung ist auch für andere Aus­ führungsformen, z. B. solche ohne Auslassventil, geeignet. Ebenso sind Ausführungen mit einem z. B. zentrisch ange­ ordneten Einspritzventil und/oder mit mehreren entsprechen­ den Einspritzventilen möglich. Die Düsenkörper können auch mit über den ganzen Umfang verteilt angeordneten Düsenöffnungen versehen sein, aus denen die Brennstoff­ strahlen z. B. kegelförmig austreten, wobei die Vertiefungen ebenfalls je eine der entsprechenden Umhüllungsfläche der Brennstoffstrahlen angepasste Form aufweisen.

Claims (2)

1. Brennstoffeinspritzanordnung einer Kolbenbrennkraft­ maschine, welche mindestens einen durch einen Zylinder­ deckel (1) abgeschlossenen Zylinder mit einem Kolben (5) aufweist, der mit dem Zylinderdeckel (1) einen Brenn­ raum (4 a) begrenzt, mit mindestens einem an ein Brenn­ stoffversorgungssystem angeschlossenen Brennstoffein­ spritzventil (6), welches einen in einer Durchtritts­ öffnung (17) des Zylinderdeckels (1) angeordneten Düsenkör­ per (10) enthält, der einen in den Brennraum (4 a) ge­ richteten Kopfteil (10 a) mit Düsenöffnungen (11) aufweist, die zur Bildung von in den Brennraum gerichteten Brennstoff­ strahlen (12) geeignet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, dass an der Innenfläche (18) des Zylinder­ deckels (1) eine die Durchtrittsöffnung (17) erweiternde mul­ denartige Vertiefung (15) ausgebildet ist, welche den die Düsenöffnungen (11) enthaltenden Kopfteil (10 a) des Düsen­ körpers (10) umgibt, und dass das dem Brennraum (4 a) zu­ gekehrte Ende des Kopfteils (10 a), vom Brennraum (4 a) aus ge­ sehen, im wesentlichen jenseits einer gedachten Bezugs­ fläche (18 a) liegt, welche durch die an die Vertiefung (15) an­ grenzenden Partien der Innenfläche (18) des Zylinderdeckels (1) bestimmt ist, wobei die Vertiefung (15) durch Flächen­ partien gebildet ist, die im Abstand von einer durch die Wege der Brennstoffstrahlen (12) bestimmten, gedachten Umhüllungsfläche verlaufen.

2. Einspritzanordnung nach Anspruch 1, mit mindestens zwei um die Längsachse (9) des Zylinders in dessen Um­ fangsrichtung gegeneinander versetzt angeordneten Dü­ senkörpern (10), dadurch gekennzeichnet, dass die in den Düsenkörpern (10) vorgesehenen Düsenöffnungen (11) jeweils in einen in Umfangsrichtung des Zylinders be­ nachbarten Sektor des Querschnitts des Zylinders ge­ richtet sind, und dass die Vertiefungen (15), von den Durchtrittsöffnungen für die Düsenkörper (10) ausgehend, sich je in eine zumindest annähernd aus den Wegen der Brennstoffstrahlen (12) resultierende Hauptrichtung er­ strecken, welche im wesentlichen tangential zu einem zur Längsachse (9) zentrischen, gedachten Kreis (16) verläuft, dessen Radius kleiner ist als der Abstand des jeweiligen Düsenkörpers (10) von der Längsachse (9) des Zylinders.