DE3623223C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Die EP 01 02 507 zeigt ein auf einem Düsenkörper einer Kraftstoffeinspritzdüse angeordnetes Aufsatzelement, welches eine Durchtrittsöffnung für einen von dem Düsenkörper ausgehenden Kraftstoffstrahl und eine weitere Öffnung zum Einlaß von vorverdichteter Verbrennungsluft in die aus Aufsatzelement und Düsenkörper gebildete Kammer aufweist. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß infolge der Zusatzöffnung im Aufsatzelement in der Kammer in solch einem Maße Gasbewegungen gegeben sind, daß ein einwandfreies Hindurchtreten des Kraftstoffstrahles durch die dafür vorgesehene Öffnung im Aufsatzelement nicht gewährleistet ist. Die Folge davon ist ein häufiges Auftreffen einer größeren Kraftstoffmenge auf die Wandung des Aufsatzelementes, welche dadurch stark abkühlt. Um einer zu großen Wärmeabgabe entgegenzuwirken, ist beim Gegenstand der EP 01 02 507 sogar ein zusätzliches Heizelement vorgesehen.

Die DE-AS 11 02 474 zeigt eine Vorkammer, bei der ein Kraftstoffstrahl ausgehend von einem Düsenkörper direkt auf die Verbindungsöffnung zum Brennraum hin gerichtet ist, jedoch kommt es hier aufgrund der Form der Vorkammer und insbesondere aufgrund der vom Kraftstoffstrahl zu überwindenden langen Strecke bis zum Erreichen der Austrittsöffnung aus der Vorkammer zur gasbewegungsbedingten Ablenkung des Kraftstoffstrahles und somit auch zu der zuvor genannten Abkühlung der Vorkammer, die zusätzlich noch durch deren große Oberfläche gefördert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art zu schaffen, bei der das Aufsatzelement auch ohne zusätzliches Heizelement ständig auf einer zur Entzündung des Kraftstoffes optimalen Temperatur gehalten wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.

Durch das Aufsatzelement wird vom Brennraum der Brennkraftmaschine eine seperate Zündkammer abgetrennt, deren Gasinhalt aufgrund des geringen Querschnittes der im Aufsatzelement angeordneten Öffnung von den "Strömungsvorgängen" im Brennraum selbst weitestgehend unbeeinflußt bleibt. So kann ein aus dem Düsenkörper austretender Kraftstoffstrahl durch die in dem Aufsatzelement angeordnete Öffnung, deren Längsachse koaxial zu derjenigen in der Spritzlochbohrung im Düsenkörper ist, ungehindert in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen und dies unabhängig von der Brennkraftmaschinendrehzahl. Die wenigen außerhalb des Kraftstoffstrahlmantels befindlichen Kraftstoffteilchen prallen dabei auf die Innenseite des Aufsatzelementes, wo sie sich schließlich infolge hoher Wandtemperaturen entzünden.

Die erfindungsgemäß dimensionierte Kammer bietet erstens eine nur geringe Oberfläche, über die Wärme abfließen kann, zweitens hat der Kraftstoffstrahl vom Austritt aus dem Düsenkörper bis hin zum Erreichen der Öffnnung im Aufsatzelement einen nur minimalen Weg zurückzulegen, so daß er nahezu keine Ablenkung erfährt und drittens sind die Gasbewegungen in der Kammer selbst auf ein Minimum reduziert, da die Kammer bis auf die Kraftstoffstrahlaustrittsöffnung geschlossen ist.

Diese drei Punkte führen dazu, daß sich das Aufsatzelement auf ein solch hohes Temperaturniveau erwärmt, daß sich die auf die Wandung des Aufsatzelementes auftreffenden wenigen Kraftstoffteilchen sofort entzünden können.

Daß diese ausreichend hohen Wandtemperaturen immer gegeben sind, ist darauf zurückzuführen, daß die Innenseite des Aufsatzelementes kaum mit den relativ kühlen, beim Saugtakt in den Brennraum einströmenden Luftmassen in Berührung kommt.

Dadurch, daß das Aufsatzelement nur minimal weiter in den Brennraum hineinragt als die Kraftstoffeinspritzdüse selbst, ist eine spürbare Beeinträchtigung der Drallbewegung der angesaugten Luft im Brennraum und somit auch der Gemischbildung durch das Aufsatzelement nicht gegeben.

Die Öffnung in dem Aufsatzelement so auszugestalten, daß sie den Kraftstoffstrahl mantelförmig umgibt, hat den Vorteil, daß nur eine minimale Kraftstoffmenge, nämlich genau die Kraftstoffteilchen, die sich außerhalb des Strahles befinden, in der Zündkammer zurückbleibt, wodurch letztere kaum abkühlt und demzufolge optimale Zündbedingungen gegeben sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

In einem Zylinderkopf 1 einer luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine ist in einer dafür vorgesehenen Bohrung 2 eine Kraftstoffeinspritzdüse 3 eingesetzt, die einen Düsenhalter 4, der - wie der Zylinderkopf 1 - der Einfachheit halber nur teilweise dargestellt ist und einen an diesen anschließenden Düsenkörper 5 aufweist. Der Düsenkörper 5 ist von einem minimal in den Brennraum 6 der Brennkraftmaschine hineinragenden, als Zündkammeraufsatz 7 ausgebildeten Aufsatzelement mantelförmig umgeben, und zwar derart, daß die Unterseite 8 des Düsenkörpers 5 und die Innenseite 9 des Zündkammeraufsatzes 7 eine kleine Zündkammer 10 begrenzen, welche die Form einer Halbkugel mit einem zylindrischen Oberteil besitzt. Das Volumen der Zündkammer 10 beträgt dabei ungefähr das 0,008- bis 0,1- fache des Kompressionsvolumens eines Brennraumes 6 der Brennkraftmaschine.

Auf der Unterseite 8 des Düsenkörpers 5 sind zwei Spritzloch­ bohrungen 11 angeordnet aus denen der Kraftstoff während eines Einspritzvorganges strahlförmig austritt. Die Ver­ längerungen der zwei Längsachsen 12 der Spritzlochbohrungen 11 im Düsenkörper 5 bilden ebenso die Längsachsen 12 von zwei im Zündkammeraufsatz 7 angeordneten Öffnungen 13, die eine die Kraftstoffstrahlen 16 mantelförmig umhüllende Form aufweisen.

Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht nur auf Kraftstoffdüsen mit zwei Spritzlochbohrungen beschränkt ist, sondern auch auf solche Düsen mit weniger oder mehr Spritz­ lochbohrungen anwendbar ist. Dabei ist die Anzahl der Spritz­ lochbohrungen immer gleich der Anzahl der Öffnungen im Zünd­ kammeraufsatz.

Auf seiner dem Brennraum 6 abgewandten Seite weist der Zünd­ kammeraufsatz 7 einen Außenbund 14 auf, der durch den in der Bohrung 2 eingeschraubten Düsenhalter 4 gegen eine Bohrungs­ schulter 15 gehalten ist.

Die zuvor beschriebene Ausgestaltung der Öffnungen 13 be­ wirkt nun bei einem Einspritzvorgang, daß die abgespritzten Kraftstoffstrahlen 16 ungehindert durch die Öffnungen 13 hindurch in den Brennraum 6 treten können, nur solche Kraft­ stoffteilchen 17, die sich außerhalb des Mantelbereiches eines Kraftstoffstrahles 16 aufhalten, prallen gegen die Innenseite 9 der Zündkammer 10. Da jedoch beim Ansaugtakt in der Zündkammer 10 aufgrund der doch verhältnismäßig ge­ ringen Querschnitte der Öffnungen 13 fast keine Spülung ge­ geben ist, und da der Oberflächenanteil der Zündkammer zur Wärmeabfuhr an den Zylinderkopf 1 sehr klein ist, herrschen auf der Innenseite 9 der Zündkammer immer relativ hohe Tem­ peraturen, wodurch sich die schon frühzeitig in der Zünd­ kammer 10 zurückgehaltenen Kraftstoffteilchen 17 gut ent­ zünden können und somit ein minimaler Zündverzug gegeben ist.

Aufgrund der Auslegung der Öffnungen 13 bleibt nur eine ge­ ringe Anzahl an Kraftstoffteilchen 17 in der Zündkammer 10 zurück, zu deren Verbrennung in der Zündkammer 10 der erfor­ derliche Sauerstoff immer vorhanden ist, obwohl diese kaum gespült wird.

Die Öffnungen 13 können auch zylindrisch ausgebildet werden. Hierbei ist nur darauf zu achten, daß die Querschnitte der zylindrischen Öffnungen mindestens so groß oder etwas größer sind wie die Querschnitte der Kraftstoffstrahlen an den Stellen ihres Eintrittes in die Öffnungen des Zündkammeraufsatzes.

Die Montage von Kraftstoffdüse 3 und Zündkammeraufsatz 7 be­ ginnt damit, daß zunächst der Zündkammeraufsatz 7 in die Bohrung 2 eingesetzt wird. Um den Zündkammeraufsatz 7 in einer definierten Lage fixieren zu können, und um gleich­ zeitig dessen Verdrehen während des Betriebes der Brennkraft­ maschine zu verhindern, werden zwei Bohrungen 18 u. 19, von denen die eine 18 im Außenbund 14 des Zündkammeraufsatzes 7 und die andere 19 in der Schulter 15 angeordnet ist, durch einen in diese Bohrungen 18 u. 19 eingepaßten Führungszapfen 20 zur Überdeckung gebracht. Im Anschluß daran wird die Kraft­ stoffdüse 3 mit ihrem Düsenhalter 4 in die Bohrung 2 einge­ schraubt. Damit auch gewährleistet ist, daß die Spritz­ lochbohrungen 11 nach dem Einbau der Düse 3 in der richti­ gen Lage sind, ist auf dem Umfang des Düsenhalters 4 und auf der Oberseite des Zylinderkopfes 1 je eine entsprechen­ de Markierung oder Fixierung angebracht, die beide beim Einschraubvorgang ebenfalls zur Überdeckung gebracht werden.

Um den Wärmeabfluß von der Zündkammer 10 in den Zylinder­ kopf 1 noch weiter zu verringern, ist es ferner möglich, einen kleinen Luftspalt zwischen dem Zündkammeraufsatz 7 und der Bohrung im Zylinderkopf 1 vorzusehen.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:

• - im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ist eine Kraftstoffeinspritzdüse eingesetzt,
• - die Kraftstoffeinspritzdüse weist einen Düsenkörper auf,
• - auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite des Düsenkörpers ist mindestens eine einen Kraftstoffstrahl in den Brennraum richtende Spritzlochbohrung angeordnet,
• - auf dem Düsenkörper ist ein diesen mantelförmig umge­ bendes Aufsatzelement angeordnet,
• - das Aufsatzelement weist auf der dem Brennraum zugewandten Seite mindestens eine Öffnung auf,
• - die Längsachse dieser Öffnung verläuft koaxial zu derjenigen der Spritzlochbohrung im Düsenkörper und
• - der Düsenkörper und das Aufsatzelement begrenzen eine über die Öffnung mit dem Brennraum in Verbindung stehende Kammer,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Kammer (10) ist ausschließlich über solche Öffnungen (13) mit dem Brennraum (6) verbunden, auf die eine im Düsenkörper (5) angeordnete Spritzlochbohrung gerichtet ist und
• - das Volumen der Kammer beträgt das 0,008- bis 0,1fache des Kompressionsvolumens des Brennraumes (6).

2. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (13) eine zylindrische Form aufweist.

3. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (13) eine sich in Richtung des Brennraumes (6) aufweitende Form aufweist.

4. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (13) eine den Kraftstoffstrahl (16) mantelförmig umgebende Form aufweist.