DE3623221C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse, insbeson­ dere Lochdüse, für direkteinspritzende Brennkraftmaschinen ge­ mäß den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Bekanntlich besteht der Düsenkörper aus Haltbarkeits- und Fe­ stigkeitsgründen aus hochlegiertem Stahl mit relativ schlechten Wärmeleiteigenschaften. Die Folge sind unzulässig hohe Bau­ teiltemperaturen in den kritischen Zonen, wie Düsenkuppe, Na­ delsitz, Düsennadel, die zu Funktionsstörungen der Einspritz­ düse führen und den Verbrennungsablauf der Brennkraftmaschine beeinflussen. Die Auswirkungen sind hinsichtlich Motorleistung, Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemission und Verbrennungsge­ räusch im allgemeinen negativ.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einer Kraftstoffein­ spritzdüse gemäß Fig. 5 nach der DE-PS 8 73 011 bekannt, den Düsenhals des Düsenkörpers umfangsseitig mit einer spaltfreien Abdeckung in Form einer Hülse aus einem gut wärmeleitenden Ma­ terial, nämlich Kupfer, zu versehen, die auf ganzer Länge mit Preßsitz am zylindrischen Düsenhals anliegt und somit eine wärmeableitende Funktion hat. Bei weiteren Ausführungen gemäß den Fig. 2 bis 4 nach der DE-PS 8 73 011 umschließt die Abdec­ kung den Düsenhals unterhalb des Düsensitzes mit geringem Ab­ stand und ist an der Stirnfläche des Düsenhalses ebenfalls mit Abstand zur Stirnfläche eingezogen. Die Abdeckung bzw. zylin­ drische Hülse wirkt dabei als Strahlungsschutz, wobei der ein­ gezogene Teil der Abdeckung besonders die temperaturkritischen Bereiche vor Wärmeeinfall schützen soll.

Maßnahmen dieser Art als sogenanntes Wärmeschild mit einem Ringspalt als isolierende Schicht führen zwar zu einer ther­ mischen Entlastung der kritischen Düsenzone, sie sind aber aufgrund der hohen Beanspruchungen in ihrer Dauerbelastbarkeit begrenzt. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung gemäß der DE-PS 8 73 011 liegt die wärmeleitende Hülse auf dem zylinderförmigen Düsenhals mit Preßsitz an. Die Wärmeabfuhr bzw. der Wärmetransport aus dem Kuppenbereich ist jedoch nur unzureichend, da verfahrensbedingt ein inniger Kontakt zwischen Hülse und Düsenkörper nicht zustande kommen kann. Eine ent­ sprechende Kontaktrauhigkeit ist unvermeidbar.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den temperaturkritischen Düsenbereich einer mit einem Düsenkörper aus hochlegiertem Stahl versehenen Kraftstoffeinspritzdüse da­ hingehend zu verbessern, daß bei günstigerer Wärmeabfuhr eine größere Dauerhaltbarkeit der Abdeckung erreichbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale.

Dadurch, daß sowohl der zylindrische Düsenhals als auch die Stirnfläche des Düsenhalses mit Ausnahme der Spritzlöcher ganzflächig spaltfrei überzogen bzw. abgedeckt ist und das zur Abdeckung vorgesehene Material durch chemisches oder elektrochemisches Auftragen einen innigsten Verbund mit dem Düsenkörper der Einspritzdüse eingeht, ergibt sich eine sehr wirksame Temperaturabsenkung im gefährdeten Kuppenbereich des Düsenhalses trotz einer gemäß Anspruch 2 in vorteilhafter Weise gewählten Dicke der hochwärmeleitenden Auftragsschicht von nur 0,05 bis 0,5 mm. Die Garantie für einen störungsfreien Betrieb der Einspritzdüse wird hierdurch erhöht, zumal bei dieser Art der Abdeckung auch die Dauerhaltbarkeit wesentlich größer ist. Ebenfalls als vorteilhaft ist schließlich gemäß Anspruch 3 die Verwendung von Platin anstelle von Kupfer anzusehen.

Aus der Motortechnischen Zeitschrift (MTZ) 1964, Heft 12, Seite 509 ist es zwar bekannt, elektrolytische Überzüge an korrosionsgefährdeten Innen- oder Außenflächen der Düse vorzu­ sehen. Solche korrosionsfesten metallischen Überzüge bestehen dabei jedoch aus drei Schichten wie Kupfer, Chrom und Nickel. Die letzteren beiden sind schlechte Wärmeleiter und das verwendete Kupfer dient nur als Haftvermittler für die Verchromung. Ein Wärmeschutz für die Düse soll auf diese Weise nicht erreicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der eine Ein­ spritzdüse teilweise im Schnitt zeigenden Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Eine als mehrstrahlige Lochdüse 1 ausgebildete Kraftstoffein­ spritzdüse ist im Zylinderkopf 2 einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine untergebracht, und zwar in einer stufig ausgebildeten Aufnahmebohrung 3.

Die Lochdüse 1 setzt sich im wesentlichen aus einem einen langgestreckten zylindrischen Düsenhals 4 aufweisenden Düsen­ körper 5 aus hochlegiertem Stahl und einer darin entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung und gegen die Kraft einer Feder 6 von ihrem Ventilsitz 7 abhebenden Düsennadel 8 zusammen. Der Düsenkörper 5 ist in seinem oberen Bereich von einem Düsenhal­ ter 9 umschlossen, der im erweiterten Teil 3a der Aufnahmeboh­ rung 3 anliegt.

In dem durchmessermäßig kleineren Teil 3b der Aufnahmebohrung 3 erstreckt sich der bis in den Brennraum 10 der Brennkraftmaschine hineinragende Düsenhals 4 mit seiner als Düsenkuppe 11 ausgebildeten Stirnfläche 13, in der Spritzlöcher 12 münden. Der Düsenhals 4 ist mit einem Spaltabstand 16 zum Teil 3b der Aufnahmebohrung 3 angeordnet. Der Düsenhals 4 ist ferner umfangsseitig in seinem frei in die Aufnahmebohrung 3 und den Brennraum 10 hineinragenden Bereich mit einer umfangsseitig zylinderförmigen, spaltfrei umgebenden Abdeckung (14) versehen, die auch die brennraumseitige Stirnfläche mit Ausnahme der Spritzlöcher 12 vollständig überzieht.

Die Abdeckung besteht aus einem wärmeleitfähigen Material, das als dünne Schicht chemisch oder elektrochemisch (galvanisch) aufgetragen ist. Die Schichtdicke beträgt lediglich 0,05 bis 0,5 mm. Als wärmeleitendes Material ist z. B. Kupfer oder Platin vorgesehen. Die die Düsenkuppe 11 bzw. Stirnfläche 13 abdec­ kende hochwärmeleitfähige Schicht erstreckt sich nahtlos bis in den oberen Bereich des zylindrischen Düsenhalses 4. Die den Düsenhals 4 ummantelnde Schicht bzw. Abdeckung 14 endet dabei direkt an dem unteren Ende des Düsenhalters 9, der sich an ei­ ner die Abführung der Wärme in den Zylinderkopf 2 unterstüt­ zenden Kupferringscheibe 15 abstützt. Der Spaltabstand 16 zwi­ schen dem Düsenhals 4 und dem Teil 3b der Aufnahmebohrung 3 bleibt trotz der aufgetragenen Schicht bzw. Abdeckung 14 er­ halten.

Durch den innigsten Verbund zwischen der hochwärmeleitfähigen Abdeckung 14 und dem Düsenhals 4 sowie der völligen Abdeckung des Düsenhalses mit der Düsenkuppe 11 ist eine relativ dünne Abdeckschicht bei schneller Wärmeabführung aus dem Kuppenbe­ reich realisierbar. Ferner ist durch die chemisch oder elektrochemisch aufgetragene Schicht am Düsenhals der Einsatz der störungsfreien Einspritzdüse dauerhaltbarer.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere Lochdüse, für di­ rekteinspritzende Brennkraftmaschinen, mit einer Düsennadel, die bei einem mit Hilfe einer Einspritzpumpe erzeugten Kraft­ stoffeinspritzdruck entgegen einer Feder von ihrem Ventilsitz in einem Düsenkörper abhebt, dessen bei eingebauter Kraft­ stoffeinspritzdüse mit einem Spaltabstand zu einer Aufnahme­ bohrung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneter und mit seiner mindestens ein Spritzloch aufweisenden Stirnseite in deren Brennraum hineinragender zylindrischer Düsenhals umfangsseitig mit einer zylinderförmigen, den Düsenhals zumin­ dest in seinem frei in die Aufnahmebohrung und den Brennraum hineinragenden Bereich spaltfrei umgebenden Abdeckung aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhals (4) außer der umfangsseitigen auch eine die brennraumseitige Stirnfläche (13) mit Ausnahme der Mündungs­ stelle des wenigstens einen Spritzlochs (12) vollständig über­ ziehende Abdeckung (14) aufweist, deren insgesamt spaltfreie Anbringung auf die Weise erfolgt, daß das gut wärmeleitende Material in einer dünnen Schicht chemisch oder elektrochemisch aufgetragen ist.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (14) eine Schichtdicke von 0,05-0,5 mm aufweist.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als gut leitendes Material für die Abdeckung (14) anstelle von Kupfer Platin Verwendung findet.