DE3617354C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der Gattung des Hauptanspruches. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Gattung (DE 33 35 920 A1) sind sowohl zwischen der Kontaktringscheibe und einem Flansch des Stützkörpers als auch zwischen der Kontaktringscheibe und der Stirnseite einer Düsenspann­ mutter je ein Keramikvlies aus Al₂O₃ angeordnet und ein am Flansch des Stützkörpers angreifender, an die Düsenspannmutter ange­ schweißter Haltering vorgesehen, welcher die Teile gegen deren Stirnseite spannt. Bei dieser Ausführung ist eine feste Verbindung zwischen Kontaktringscheibe und Stützkörper nicht erforderlich und auch nicht vorgesehen, jedoch ist eine einen zerstörungsfreien Aus­ bau des Gühkörpers erlaubende Ausführung nicht möglich und außerdem muß beim Zusammenbau sorgfältig auf die richtige Lage der Teile ge­ achtet werden, wodurch die Fertigung erschwert wird.

Bei einer zum Stand der Technik zählenden gattungsgemäßen Ein­ richtung der Anmeldung P 35 02 109.8 ist schon vorge­ sehen, daß der Keramikkörper mit dem Stützkörper und der Kontakt­ ringscheibe verklebt oder verlötet bzw. verschweißt wird, so daß die­ se Teile eine selbständig handhabbare Baueinheit bilden. Mangels näherer Angaben ist davon auszugehen, daß es sich dabei um das üb­ liche Hartlötverfahren von Keramikkörpern handelt, bei welchen die entsprechenden Flächen der Keramikkörper metallisiert werden. Dieses Verfahren erfordert mehrere Verfahrensschritte, wodurch die Ver­ bindung nicht nur kompliziert, sondern auch teuer wird. Hinzu kommt, daß eine solche Verbindung verhältnismäßig unelastisch ist und bei hohen Temperaturunterschieden aufgrund der gegebenen stark unter­ schiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik ver­ hältnismäßig leicht reißen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gat­ tungsmäßigen Art so weiterzubilden, daß der Stützkörper mit der Kon­ taktringscheibe und dem eingesetzten Glühkörper mit fertigungs­ gerechten Maßnahmen zu einer Baueinheit verbunden werden kann, die gegebenenfalls auch für sich ausgebaut und ausgewechselt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Beim Aktivlöten sind wesentlich weniger Verfahrensschritte als bei einem Hartlötverfahren mit Metallisierung der entsprechenden Oberflächen der Keramikkörper notwendig. Der Aktiv­ lötprozeß unterscheidet sich als solcher im Ablauf nicht von einem üblichen Lötvorgang unter Schutzgas oder im Vakuum. Als Lote werden jedoch sogenannte Aktivlote verwendet, das sind Hartlote mit Legierungsanteilen an reaktionsfreudigen Metallen, wie beispiels­ weise Titan, Zirkon, Chrom usw. Bei der Oxydkeramik reagiert das flüs­ sige Aktivlot, indem es von der Berührungsfläche aus die Ober­ flächenschicht des Grundwerkstoffs unter Bildung von Suboxyden redu­ ziert. Dabei werden freie chemische Valenzen an der Keramikober­ fläche geschaffen, die Lot binden können und dadurch eine gute Be­ netzung des flüssigen und eine feste Haftung des erstarrten Lotes an der Keramik bewirken. Da fast alle Metalloxyde untereinander löslich sind, lagern sich außerdem in der Regel Aktivmetalloxyde in der Oberflächenschicht in der Keramik ein. Durch die Anwendung des Aktivlotverfahrens wird die Fertigung billiger und außerdem die Gefahr des Reißens der Lotstellen verhin­ dert.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteil­ hafte Weiterbildungen der Anordnung gemäß Hauptanspruch möglich.

Bei Einrichtungen, bei denen die Kontaktringscheibe auch gegenüber Teilen der Einspritzdüse durch einen zweiten Keramikring aus Oxyd­ keramik elektrisch isoliert ist, wird vorgeschlagen, daß die Kon­ taktringscheibe auch mit diesem Keramikkörper durch einen Aktivlöt­ prozeß fest verbunden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der zwischen Einspritzdüse und Kontaktringscheibe angeordnete Keramik­ körper auf der von der Kontaktringscheibe abgewandten Seite mit einer insbesondere metallischen Gleitschicht versehen ist, auf welcher ein gegen eine brennraumseitige Stirnwand der Einspritzdüse drückender Federring abgestützt ist. Durch diese Maßnahme kann sich der Federring in eine günstige Lage ohne hindernde Reibung bewegen.

Der Einbau des Glühkörpers in den Glüheinsatz wird erleichtert, wenn der Glühkörper in an sich bekannter Weise eine vorzugsweise sich in Spritzrichtung konisch erweiternde Heizwendel ist, deren End­ windungen als Stromanschlüsse und zum Befestigen des Glühkörpers am Stützkörper und der Kontaktringscheibe dienen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vergrößerten Längsschnitt durch den brennraum­ seitigen Endabschnitt einer Einspritzdüse mit integriertem Glühein­ satz gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel.

Die Einspritzdüse nach Fig. 1 hat einen Düsenkörper 10, der durch eine Überwurfmutter 12 an einem nicht dargestellten Düsenhalter festgespannt ist. Der Düsenkörper 10 hat einen an einer Ringschulter 14 beginnenden Schaft 16, der von einer Einsatzhülse 18 umgeben ist, die eine an der Ringschulter 14 des Düsenkörpers 10 anliegende innere Ringschulter 20 und eine äußere Ringschulter 22 hat. Gegen diese ist eine innere Spannschulter 24 der Überwurfmutter 12 ge­ drückt, an welcher ein die Einsatzhülse 18 umgebender hülsenförmiger Ansatz 26 der Überwurfmutter 12 beginnt, dessen Stirnende 28 die Einsatzhülse 18 axial ein Stück weit überragt. Die Überwurfmutter 12 ist mit einem Außengewinde 30 versehen, mit welchem die komplette Einspritzdüse in eine Einbaubohrung 32 eines Motorgehäuses 34 ein­ geschraubt ist.

Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 36 verschiebbar gelagert, die im Bereich eines Druckraumes 38 eine Druckschulter 40 hat, an welche sich über einen zylindrischen Zwischenabschnitt 41 ein Ventilkegel 42 und stromab davon ein in eine Drosselöffnung 44 eintauchender Drosselzapfen 46 anschließt. In den Druckraum 38 mündet ein Kraft­ stoffkanal 48, der sich bis zu einem Anschlußstutzen am Düsenhalter fortsetzt, in welchem auch eine Schließfeder für die Ventilnadel 36 untergebracht ist. Der zu Beginn einer Einspritzung ansteigende Kraftstoffdruck im Druckraum 38 hebt die Ventilnadel 36 entgegen der Kraft der Schließfeder vom Ventilsitz am Düsenkörper 10 ab, wonach der Kraftstoff in Form des angedeuteten Spritzkegels 50 in den Brennraum ausgespritzt wird.

Der Düsenöffnung 44 ist ein Glühkörper 52 in Form einer sich konisch gegen den Brennraum vergrößernden Drahtwendel nachgeschaltet, durch welche der Spritzkegel 50 berührungslos hindurchgeht. Das brennraum­ seitige Ende des Glühkörpers 52 ist zentriert gehalten und kon­ taktiert an einem nach innen gekehrten Rand 54 eines Stützkörpers 56, an den sich ein zylindrischer Abschnitt 58 anschließt, der den Glühkörper 52 mit radialem Spiel umgibt. Der zylindrische Abschnitt 58 geht über in einen sich konisch zum Stirnende 28 der Überwurf­ mutter 12 hin erweiternden Abschnitt 60, der mit einem Kranz von Bohrungen 62 versehen ist. An den konischen Abschnitt 60 schließt sich ein Flansch 64 an, der - nach dem Zusammenbau mit weiteren, im folgenden beschriebenen Teilen - an das Stirnende 28 der Überwurf­ mutter 12 angeschweißt ist.

Der Flansch 64 des Stützkörpers 56 hat einen Ringkragen 66, der passend in das Stirnende 28 der Überwurfmutter 12 eingreift. Der Ringkragen 66 umschließt eine stirnseitige Ausnehmung 68 im Flansch 64, auf deren Boden ein ringförmiger Keramikkörper 70 aus isolieren­ der Oxydkeramik aufliegt. Der Keramikkörper 70 trägt eine Kontakt­ ringscheibe 72, an deren innerem Ringrand 74 das düsenseitige Ende des Glühkörpers 52 zentriert befestigt ist. Die Kontaktringscheibe 72 ist ferner mit einer Anzahl von Bohrungen 76 versehen, die mit den Bohrungen 62 im Stützkörper 56 korrespondieren.

Die obere Stirnseite des Keramikkörpers 70 liegt etwa auf der Höhe der ebenen Stirnwand 78 des Düsenkörpers 10, an die sich eine ko­ nische Seitenwand 80 eines sich zum Glühkörper 52 hin verjüngenden Endabschnittes 82 des Düsenkörpers 10 anschließt. Durch diese Aus­ bildung und gegenseitige Zuordnung der Teile ist ein die Ausnehmung 68 im Stützkörper 56 ergänzender Ringraum 84 geschaffen, in welchem ein zweiter elektrisch isolierender, ringförmiger Keramikkörper 86 und ein im Querschnitt gewellter Federring 88 untergebracht sind. Der zweite Keramikkörper 86 ist auf seiner oberen Stirnseite mit einer metallischen Gleitschicht 86 a versehen, auf welcher sich der mittlere Ringbereich des Federringes 88 abstützt. Der innere Ringrand 90 des Federringes 88 liegt federnd an der Seitenwand 80 des Düsenkörpers 10 an, wogegen sein äußerer Ringrand 12 gegen die Stirnseite der Einsatzhülse 18 drückt.

Die beiden Keramikkörper 70, 86 sind mit dem Stützkörper 56 und der Kontaktringscheibe 72 durch einen Aktivlötprozeß verbunden, dessen Besonderheiten in der Beschreibungseinleitung erläutert sind. Die Kontaktringscheibe 72 ist am äußeren Ringrand mit einer radial ab­ stehenden Kontaktzunge 94 versehen, die mit ausreichendem Spiel durch eine örtliche Aussparung 96 im Flansch 64 hindurchtritt, welche mit einer Längsnut 98 im Mantel der Überwurfmutter 12 korres­ pondiert. An die Kontaktzunge 94 ist ein Stromkabel 100 angelötet, welches sich durch die Längsnut 98 hindurch bis zu einer an der Überwurfmutter 12 vorgesehenen Anschlußstelle für eine äußere Zu­ leitung erstreckt. Das brennraumseitige Ende des Glühkörpers 52 ist über den Stützkörper 56 und die Überwurfmutter 12 mit dem geerdeten Maschinengehäuse 34 elektrisch leitend verbunden.

Die Einbaubohrung 32 des Maschinengehäuses 34 geht an einer Ring­ schulter 102 in einen verengten Bohrungsabschnitt 104 über, welcher in den Brennraum führt. Auf der Ringschulter 102 liegt ein Dichtring 106 auf, der seinerseits an einer ebenen Ringfläche 108 am Flansch 64 anliegt und von der Überwurfmutter 12 über den Flansch 64 dichtend gegen die Ringschulter 102 gepreßt ist.

Die Keramikkörper 70, 86 haben einen Innendurchmesser, der etwa dem Schaftdurchmesser des Düsenkörpers 10 entspricht, und sind daher wesentlich größer als die entsprechenden Bauteile der zum Stand der Technik zählenden Ausführung, was mit Rücksicht auf eine möglichst geringe thermische Belastung der Keramikkörper und ihrer Ver­ bindungen mit den anliegenden metallischen Bauteilen sehr vorteil­ haft ist.

Beim Zusammenbau der Einspritzdüse werden zunächst der Stützkörper 56, der Glühkörper 52, die Kontaktringscheibe 72, die Keramikkörper 70, 86 und das Stromkabel 100 miteinander zu einer Baugruppe ver­ bunden, welche danach als Ganzes an die Überwurfmutter 12 angesetzt und angeschweißt wird. Dann werden nacheinander der Federring 88, die Einsatzhülse 18 und der Düsenkörper 10 in die Überwurfmutter 12 eingesetzt und der Düsenkörper 10 durch Anziehen der Überwurfmutter 12 an den Düsenhalter festgespannt. Dabei wird der Federring 88 unter Verformung dichtend gegen die benachbarten Bauteile gepreßt, wobei sich der Federring 88 dank der metallischen Gleitschicht 86 a auf dem Keramikkörper 86 ohne hindernde Reibung in die günstigste Lage bewegen kann.

Die Einspritzdüse nach Fig. 2 unterscheidet sich von der vor­ beschriebenen Ausführung nur dadurch, daß eine Einsatzhülse 18 nicht vorgesehen ist und die mit entsprechend größerer Wandstärke ausge­ führte Überwurfmutter 12 a eine stirnseitige Ausnehmung 110 aufweist, welche den äußeren Ringrand 92 des Federringes 88 aufnimmt und zen­ triert.

Claims (4)

1. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzdüse, die eine von einer Düsennadel gesteuerte und koaxial zu dieser im Düsenkörper an­ geordnete Spritzöffnung hat, sowie mit einem der Einspritzdüse nach­ geschalteten, sich in Einspritzrichtung erstreckenden Glühkörper, der einen Durchgang für den beim Einspritzvorgang aus der Spritz­ öffnung austretenden Kraftstoffstrahl aufweist und den mit radialem Abstand ein metallischer Stützkörper umgibt, der mit Wanddurch­ brüchen versehen ist, über welche der Kraftstoffstrahl Luft aus dem Brennraum in das Innere des Glühkörpers einsaugt, der zwei Elektro­ anschlüsse aufweist, von denen der eine mit dem Stützkörper und der andere mit einer elektrisch leitenden Kontaktringscheibe verbunden ist, die unter Zwischenlage eines Keramikkörpers aus elektrisch iso­ lierender Oxydkeramik am Stützkörper aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (70) sowohl mit dem Stützkörper (56) als auch mit der Kontaktringscheibe (72) durch Aktivlötung fest ver­ bunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kontaktringscheibe gegenüber Teilen der Einspritzdüse durch einen zweiten, an der Kon­ taktringscheibe einspritzdüsenseitig anliegenden Keramikkörper aus Oxydkeramik elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktringscheibe (72) auch mit dem zweiten Keramikkörper (86) durch Aktivlötung fest verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Keramikkörper (86) auf seiner der Kontaktringscheibe (72) abgewandten Seite mit einer insbesondere metallischen Gleitschicht (86 a) versehen ist, auf welcher ein gegen eine brennraumseitige Stirnwand der Einspritzdüse drückender Federring (88) abgestützt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper (52) eine vorzugsweise sich in Spritzrichtung konisch erweiternde Glühwendel ist, deren zwei Enden zugleich als Elektroanschlüsse sowie der Befestigung des Glühkörpers (52) am Stützkörper (56) und an der Kontaktringscheibe (72) dienen.