DE3831989A1

DE3831989A1 - Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer selbstzuendenden brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3831989A1
Application number: DE3831989A
Authority: DE
Inventors: Iwan Komaroff; Guenther Schmid; Helmut Reum; Gerhard Auwaerter; Ernst Dipl Ing Imhof; Erwin Dipl Ing Ungerer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1990-03-29
Also published as: FR2636676A1; KR900005058A; JPH02115568A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Gattung (DE-Al-13 90 719, Fig. 11) ist die Glühwendel bis nahe an das brennraumseitige Stirnende der Einspritzdüse herangeführt und die radialen Durchlässe in der Hülse sind so angeordnet, daß ein wesent licher Teil der angesaugten Luft durch die Windungszwischenräume der Glühwendel in die Randzonen der Einspritzstrahlen gelangt. Bei die ser Anordnung kann es in ungünstigen Fällen vorkommen, daß die ange saugte Luft unerwünscht stark verwirbelt und die Glühwendel einer zusätzlichen Schwingungsbeanspruchung unterworfen wird, die zusammen mit der thermischen Belastung die Lebensdauer der Glühwendel ver kürzt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die angesaugte Luft weniger stark verwirbelt und mit geringeren Strömungsverlusten in die Rand zonen der Einspritzstrahlen gelangt als bei der bekannten Ausfüh rung, und daß die Randzonen der Einspritzstrahlen über annähernd die gesamte Länge der Glühwendel gleichmäßig erwärmt werden, wobei die Glühwendel auch weniger stark mechanisch beansprucht wird. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Leitblende wird das Innere des Glüh vorsatzes in einen strahlformenden und einen strahlbeheizenden Raum aufgeteilt, wodurch, wie Versuche ergeben haben, die HC- und NO-Emissionen des Dieselmotors insgesamt verbessert werden können.

Die Merkmale der Ansprüche 2-4 unterstützen die strahlbildende und funktionsteilende Wirkung der Leitblende und ergeben den weiteren Vorteil, daß die nach Spritzenende durch den Blendendurchlaß zum Dü senaustritt rückströmenden Gase am konischen Abschnitt des Durch lasses eingeschnürt werden und dort ihre mitgeführten Feststoffpar tikel absetzen. Die Form des Durchlasses der Leitblende kann von An wendungsfall zu Anwendungsfall den Betriebsanforderungen angepaßt und optimiert werden.

Durch die konstruktiven Merkmale der Ansprüche 5 und 6 ist erreicht, daß die in der angesaugten Luft mitgeführten Feststoffpartikel aus reichend weit vom Düsenaustritt am Düsenboden abgeschieden werden, wodurch der Verkokungsneigung der Einspritzdüse weiter entgegenge wirkt wird.

Eine fertigungsgerechte Ausführung, bei welcher die Glühwendel zu sammen mit den sie tragenden und kontaktierenden Teilen zu einer kompakten Baugruppe zusammengefaßt werden kann, ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 8. Bei der Endmontage muß lediglich die vorgefertigte Baugruppe mit der Stromzuführung und der Hülse, und gegebenenfalls die Hülse mit der Düsenspannmutter verbunden werden.

Eine schüttelfeste Kontaktierung der Glühwendel ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 9, und durch die Maßnahme gemäß Anspruch 10 kann die Fertigung des Glühvorsatzes weiter vereinfacht werden.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen vergrößerten Längsschnitt durch den brennraum seitigen Endbereich einer Einspritzdüse und eines Glühvorsatzes nach dem ersten Ausführungsbeispiel, und die Fig. 2 und 3 je einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch das zweite und dritte Aus führungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einrichtung nach Fig. 1 hat eine Einspritzdüse 10, deren Düsen körper durch eine Spannmutter 12 gegen einen nicht dargestellten Dü senhalter gespannt ist. Die Einspritzdüse 10 ist mit Hilfe der Spannmutter 12 in einer Bohrung 14 des Motorzylinderkopfes 16 der Maschine festgespannt, die an einer Ringschulter 18 in einen vereng ten Bohrungsabschnitt 20 übergeht, welcher in den Brennraum der Maschine führt. An der brennraumseitigen Stirnseite der Spannmutter 12 ist ein Vorsatzteil 22 befestigt, zwischen welchem und der Ring schulter 18 des Zylinderkopfes 16 ein den Bohrungsabschnitt 20 nach außen abdichtender Dichtring 24 eingespannt ist. Die Einspritzdüse 10 ist in bekannter Weise als Drosselzapfendüse ausgebildet, aus welcher die Einspritzstrahlen 26 in Form eines Spritzkegels austre ten.

Der Einspritzdüse 10 ist eine Glühwendel 30 nachgeschaltet, die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch den Heizbereich eines form stabilen ummantelten Koax-Heizleiter gebildet ist, der durch die Spannmutter 12 und das Vorsatzteil 22 durchgeführt und im Vorsatz teil 22 festgehalten ist. Die Glühwendel 30 könnte jedoch auch durch irgendein anderes, für den vorliegenden Zweck bereits vorgeschlage nes Heizleiterelement gebildet sein. Die Glühwendel 30 ist mit ra dialem Spiel von einer Hülse 32 umgeben, die einstückig an dem Vor satzteil 22 angeformt ist. Die Hülse 32 begrenzt mit der Wand der Bohrung 20 einen Ringraum 34, der mit dem Brennraum der Maschine un gedrosselt in Verbindung steht.

Zwischen der Einspritzdüse 10 und der Glühwendel 30 ist erfindungs gemäß eine Leitblende 40 angeordnet, die mit einem zentralen Durch gang 42 für die Einspritzstrahlen 26 versehen ist. Die Leitblende 40 hat einen äußeren Ringrand 44, der am Vorsatzteil 22 befestigt ist und am Boden der Einspritzdüse 10 anliegt. Zwischen der Leitblende 40 und der Einspritzdüse 10 ist ein Ringraum 46 gebildet, der über Öffnungen 48 im Ringrand 44 mit einem zwischen der Hülse 32 und der Glühwendel 30 gebildeten Ringraum 50 in Verbindung steht. Unmittel bar unter den Öffnungen 48 in der Leitblende 40 ist die Hülse 32 mit radialen Durchlässen 52 versehen, die durch Wandflächen 53, 54 be grenzt sind, welche zu den Öffnungen 48 hin schräg ansteigen.

Der zentrale Durchgang 42 der Leitblende 40 hat einen zylindrischen Abschnitt 56, an den sich brennraumseitig ein sich konisch erwei ternder Abschnitt 58 anschließt. Dieser ist in einem axialen Ansatz 59 der Leitblende 30 gebildet, welcher ein Stück weit in das Innere der Glühwendel 30 hineinragt. Die Leitblende 40 teilt das Glühvor satzinnere in einen strahlformenden und einen strahlbeheizenden Ab schnitt auf. Die durch die Injektorwirkung der Einspritzstrahlen 26 angesaugte Luftmenge wird dank der Anordnung der Leitblende 40 größ tenteils von der Glühwendel 30 weg nach oben in den Ringraum 46 ge lenkt, wo die Luft in die Randzonen der Spritzstrahlen gelangt. Die in der angesaugten Luft mitgeführten Feststoffpartikel werden ober halb der Öffnungen 48 am äußeren Ringrand des Düsenbodens entfernt von der Düsenöffnung abgesetzt. Die nach Spritzende durch die Leit blende 40 gegen den Düsenboden strömenden Gase werden im Durchlaß 52 der Leitblende 40 eingeschnürt, wobei sich deren mitgeführten Verun reinigungen insbesondere an der Wand des konischen Abschnittes 58 abscheiden.

Bei der Einrichtung nach Fig. 2, die im wesentlichen mit jener nach Fig. 1 übereinstimmt, ist einer Einspritzdüse 10 eine Glühwendel 30 a nachgeschaltet, die durch einen Glühdraht 60 aus Edelmetall ge bildet und von einem Verschlußteil 62 getragen ist, welches am brennraumseitigen Stirnende einer Hülse 32 a befestigt ist. Das Ver schlußteil 62 ist mit einem zentralen Durchlaß 64 für die Einspritz strahlen 26, sowie mit einem axialen Kragen 66 versehen, der sich bis zu einer Leitblende 40 a erstreckt, die im wesentlichen wie die Leitblende 40 nach Fig. 1 ausgebildet ist und wie diese einen Ring raum 46 am Düsenboden begrenzt. Der Kragen 66 trägt auf seiner Stirnseite einen Isolierkörper 68 aus Keramik, insbesondere aus Al₂O₃, und auf diesem aufliegend einen metallischen Ringkörper 70, durch dessen zentrale Bohrung 72 der axiale Ansatz 59 a der Leit blende 40 a mit Spiel hindurchragt. Der keramische Isolierkörper 68 ist ohne vorherige Metallisierung der Oberflächen unter Verwendung von Aktivlot mit dem Verschlußteil 62 und dem Ringkörper 70 verlötet.

Die Glühwendel 30 a ist mit zwei gestreckten Drahtenden 74 a und 74 b versehen, die in Bohrungen im Verschlußteil 62 und dem Ringkörper 70 mit Hochtemperatur-Lot verlötet sind. Das Verschlußteil 62 und der Ringkörper 70 sind mit radialen Schultern zur zentrischen Führung und mit axialen Schultern zur axialen Abstützung der Glühwendel 30 a versehen. Eine durch die Einspritzdüse 10 durchgeführte elektrische Zuleitung 76 ist an den Ringkörper 70 angelötet und über diesen mit dem einen Drahtende 74 b der Glühwendel 30 a kontaktiert, deren ande res Drahtende 74 a über das Verschlußteil 62 an Masse liegt. Das aus Glühwendel 30 a, Verschlußteil 62, Isolierkörper 68 und Ringkörper 70 gebildete Glühelement ist zu einer kompakten Einheit zusammengefaßt, die unabhängig von den anderen Bauteilen der Einrichtung hergestellt und kontaktiert werden kann. Das Einlöten der Drahtenden 74 a, b in Bohrungen der Teile 62, 70 gibt die Gewähr, daß nahezu alle Draht windungen im Betrieb zum Glühen kommen. Die Kontaktierung der Glüh wendel 30 a mit der Zuleitung 76 am Ringkörper 70 ist weitgehend schwingungsfrei, wodurch die Dauerbruchgefahr herabgesetzt wird.

Bei der Variante nach Fig. 3 ist ein Verschlußteil 62 a als ein im wesentlichen ebener Scheibenkörper ausgebildet, der einen als Buchse geformten keramischen Isolierkörper 68 a trägt, dessen Länge so be messen ist, daß der Ringkörper 70 wie bei der Ausführung nach Fig. 2 den axialen Ansatz 49 a der Leitblende 40 a umgibt.

Claims

1. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzdüse, einem deren Spritzöffnung nachgeordneten, in den Brennraum führenden Ka nal, in welchem eine mit einem Durchgang für die Kraftstoff-Ein spritzstrahlen versehene Glühwendel angeordnet ist, die mit radialem Abstand von einer den Kanal mindestens teilweise bildenden Hülse um geben ist, welche mit einer in den Brennraum führenden Bohrung des Maschinen-Zylinderkopfes einen Ringraum begrenzt, der über minde stens einen radialen Durchlaß in der Hülse mit mindestens einer in den Kanal einmündenden Belüftungsöffnung in Verbindung steht, über welche die mindestens im wesentlichen berührungsfrei durch den Kanal und die Glühwendel hindurchgehenden Einspritzstrahlen durch Injek torwirkung Luft aus dem Brennraum an- und in ihre Randzonen einsau gen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Einspritzdüse (10) und Glühwendel (30, 30 a) eine mit einem zentralen Durchgang (42) für die Einspritzstrahlen versehene Leitblende (40, 40 a) angeordnet ist, welche mindestens einen Teil der durch die etwa in Höhe der Leit blende (40, 40 a) angeordneten radialen Durchlässe (52) in der Hülse (32, 32 a) angesaugten Luft von der Glühwendel (30, 30 a) weg in einen zwischen Einspritzdüse (10) und Leitblende (40, 40 a) gebildeten Ringraum (46) lenkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zen trale Durchgang (42) der Leitblende (40, 40 a) einen zur Brennraum seite hin sich konisch erweiternden Abschnitt (58) hat.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich konisch erweiternde Abschnitt (58) in einem axialen Ansatz (59) der Leitblende (40, 40 a) gebildet ist, der ein Stück weit in die Glüh wendel (30, 30 a) hineinragt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Durchgang (42) der Leitblende (40, 40 a) stromauf des sich konisch erweiternden Abschnitts (58) einen zylindrischen Ab schnitt (56) hat.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Leitblende (40, 40 a) den gesamten inneren Querschnitt der Hülse (32, 32 a) überdeckt und mit nahe der inneren Bohrungswand der Hülse (32, 32 a) angeordneten Öffnungen (48) ver sehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (52) in der Hülse (32, 32 a) unterhalb der Öffnungen (48) in der Leitblende (40, 40 a) angeordnet und durch vorzugsweise schräg zu diesen Öffnungen (48) hin ansteigende Wandflächen (53, 54) be grenzt sind.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das der Einspritzdüse (10) zugekehrte Ende der Glühwendel (30, 30 a) ohne Berührung mit der Leitblende (40, 40 a) ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß am brennraumseitigen Stirnende der Hülse (32 a, Fig. 2) ein mit einem zentralen Durchlaß (64) für die Einspritzstrah len (26) versehenes Verschlußteil (62) befestigt ist, an welchem das brennraumseitige Ende der Glühwendel (30 a) zentriert abgestützt und kontaktiert ist und welches über ein im Ringraum zwischen Hülse (32 a) und Glühwendel (30 a) angeordnetes Isolierelement (68, 68 a) ei nen das andere Ende der Glühwendel (30 a) neben der Leitblende (40 a) zentriert stützenden und kontaktierenden Ringkörper (70) trägt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühwendel (30 a) mit gestreckten Drahtenden (74 a, 74 b) versehen ist, die in Bohrungen im Verschlußteil (62, 62 a) und im Ringkörper (70) mit Hochtemperatur-Lot eingelötet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (68, 68 a) ein Keramikkörper ist, der ohne vor herige Metallisierung der Oberfläche unter Verwendung von Aktiv-Lot mit dem Verschlußteil (62, 62 a) und dem Ringkörper (70) verlötet ist.