DE3528804C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Eine derartige Kolbenbrennkraftmaschine wurde bereits in der DE-OS 35 01 236 vorgeschlagen, die auf einem Umfangabschnitt des Kopfteils an­ geordnete Düsenöffnungen aufweist, bei der der Kopfteil des Düsenkör­ pers in den Brennraum vorsteht und dementsprechend in besonderem Maße der hohen Brennraumtemperatur ausgesetzt ist. Bei Brennraumtemperatu­ ren, die über der Schmelztemperatur 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 betrieben wer­ den, können diese bei entsprechenden Temperaturen schmelzenden, z. B. in Form von Ölaschen anfallenden nicht brennbaren Bestandteile des Treib­ stoffes die in den Brennraum ragenden Teile, wie das Austrittsende des Düsenkörpers des Einspritzventils, durch Hochtemperaturkorrosion ge­ fährden.

Aus der DE-AS 10 32 597 und aus der DE-Zeitschrift "Kraftfahrzeugtech­ nik", 7/76, Seiten 204-308 sind Kolbenbrennkraftmaschinen mit einem schräg zur Zylinderachse angeordneten Brennstoffeinspritzventil be­ kannt, welches einen in einer Durchtrittsöffnung im Zylinderdeckel an­ geordneten Düsenkörper mit einem Kopfteil enthält, der in eine die Durchtrittsöffnung gegen den Brennraum hin verbreiterte, im wesentli­ chen zylindrische bzw. kegelförmige, koaxial zum Kopfteil verlaufende Bohrung mündet und mit in axialer Richtung des Düsenkörpers orientier­ ten Düsenöffnungen versehen ist.

Aus der DE-OS 32 14 096 ist eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einer entsprechenden Einspritzanordnung mit zwei schräggestellten, in Um­ fangsrichtung gegeneinander versetzten Brennstoffeinspritzventilen be­ kannt, die je mit ebenfalls in axialer Richtung des Düsenkörpers orien­ tierten Düsenöffnungen tangential in eine kugelförmige Ausnehmung des jeweils in der oberen Totpunktlage befindlichen Kolbens gerichtet sind.

Bei diesen Einspritzanordnungen der bekannten Kolbenbrennkraftmaschinen mit im wesentlichen in axialer Richtung des Düsenkörpers austretenden Brennstoffstrahlen kann durch Zurücksetzen des Kopfteils von der Innen­ fläche des Zylinderdeckels zwar eine entsprechend geringere Erwärmung des Kopfteils erzielt werden, jedoch ist die ganze Stirnpartie des Kopfteils der in der betreffenden Bohrung herrschenden Brennraumtempe­ ratur ausgesetzt. Außerdem können dann nicht die Vorteile seitlich aus­ tretender Brennstoffstrahlen genutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer verbesserten Brennstoff­ einspritzanordnung zu schaffen, durch welche nicht nur ein besserer Schutz gegen Hochtemperaturkorrosion, sondern gleichzeitig auch eine bessere Kühlung mit Teilen des Zylinderkopfes möglich ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird der von Düsenöffnungen freie Umfangsbereich des Endes des Kopfteils gegen Verbrennungsgase abgeschirmt, damit außerhalb des Bereichs der höchsten Brennraumtemperatur in einer relativ kühleren Zo­ ne gehalten und außerdem über den Zylinderkopf gekühlt. Diese Anordnung gestattet eine Begrenzung der Oberflächentemperatur des Kopfteils auf einen Wert, der unterhalb der Schmelztemperatur der nicht brennbaren Bestandteile des für den Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehenen, am häufigsten verwendeten Treibstoffes liegt. Entsprechend kann, insbe­ sondere auch bei Ausführungen mit ungekühltem Austrittsende des Düsen­ körpers, die Oberflächentemperatur des Kopfteils unterhalb der der Teilschmelztemperatur der nicht brennbaren Bestandteile des Treibstof­ fes entsprechenden Hafttemperatur der Ölaschen gehalten werden, so daß ein Ansetzen der unverbrannten Bestandteile am Kopfteil verhindert und damit die Gefahr einer Hochtemperaturkorrosion des Düsenkörpers ver­ ringert wird.

Bei einer Einspritzanordnung mit mindestens zwei bezüglich der Längs­ achse des Zylinders rotationssymmetrisch versetzt angeordneten Düsen­ körpern kann auf besonders einfache Weise die Erwärmung der versenkt angeordneten Kopfteile der Düsenkörper reduziert und damit eine tiefere Betriebstemperatur der Austrittsenden dadurch erzielt werden, daß die Düsenkörper so eingestellt sind, daß die Düsenöffnungen jeweils in ei­ nen in Umfangsrichtung des Zylinders benachbarten Sektor des Quer­ schnitts des Zylinders gerichtet sind, und daß die Vertiefungen im we­ sentlichen tangential zu einem zur Längsachse zentrischen, gedachten Kreis verlaufen, dessen Radius kleiner ist als der Abstand des jeweili­ gen Düsenkörpers von der Längsachse des Zylinders.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Zylinderdeckel einer Kolbenbrennkraftmaschine in einer Teilinnenansicht mit Teilschnitt entsprechend der Linie I-1 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 schießt 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 10 a, 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, bei 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 Brennstoffeinspritzanordnung ist auch für andere Ausführungsformen, z. B. solche ohne Auslaßventil, geeignet. Ebenso sind Ausführungen mit einem z. B. zentrisch angeordneten Einspritzventil und/oder mit mehreren entsprechenden Einspritzventilen möglich.

Claims (2)

1. Kolbenbrennkraftmaschine, die mindestens einen durch einen Zylinderdeckel (1) abgeschlossenen Zylinder mit einem Kolben (5) aufweist, der mit der Innenfläche (18) des Zylinderdeckels (1) einen Brennraum (4 a) begrenzt, mit mindestens einem Brennstoffeinspritzventil (6) mit einer Durchtrittsöffnung (17) im Zylinderdeckel (1) zur Aufnahme eines Düsenkörpers (10), der einen in den Brennraum (4 a) gerichteten Kopfteil (10 a) mit auf einem Umfangsabschnitt angeordneten Düsenöffnungen (11) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffstrahlen (12) der Düsenöffnungen (11) in Umfangsrichtung des Brennraumes (4 a) gerichtet sind, und daß an der Innenfläche (18) des Zylinderdeckels (1) eine die Durchtrittsöffnung (17) erweiternde, muldenför­ mige Vertiefung (15) ausgebildet ist, die den Kopf­ teil (10 a) vollständig aufnimmt und sich in Brennstoff­ austrittsrichtung einseitig vom Düsenkörper (10) ausge­ hend erstreckt, wobei die Vertiefung (15) im Abstand von einer durch die Wege der Brennstoffstrahlen (12) be­ stimmten, gedachten Umhüllungsfläche verläuft und den Düsenkörper (10) ansonsten eng umschließt.

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit mindestens zwei bezüglich der Längsachse (9) des Zylinders rota­ tionssymmetrisch versetzt angeordneten Düsenkör­ pern (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkör­ per (10) so eingestellt sind, daß die Düsenöffnun­ gen (11) jeweils in einen in Umfangsrichtung des Zylin­ ders benachbarten Sektor des Querschnitts des Zylinders gerichtet sind, und daß die Vertiefungen (15) im wesentlichen tangential zu einem zur Längsachse (9) zentrischen, gedachten Kreis (16) verlaufen, dessen Radius kleiner ist als der Abstand des jeweiligen Düsenkörpers (10) von der Längsachse (9) des Zylinders.