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Gekühltes Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen
Es ist bekannt, Einspritzventile für Verbrennungskraftmaschinen mit Hilfe eines
flüssigen Kühlmittels zu kühlen. Dabei wird das Kühlmittel beispielsweise durch
Bohrungen gegen die zu kühlende Düse geleitet und hierauf wiederum durch Bohrungen
abgeleitet. Der nm die Düse herum angeordnete Kühlraum wird in der Regel mit zusätzlichen
Bohrungen oder Erweiterungen versehen.
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Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die verhältnismäßig engen Bohrungen,
durch welche das Kühlmittel zur Düse und hierauf wieder abgeleitet wird, sich leicht
verstopfen, wenn nicht sehr reines Wasser, vorzugsweise destilliertes Wasser, verwendet
wird. Die Erweiterung des Kühlraums um die Düse herum hat dagegen den Nachteil,
die Strömung des Kühlmittels um die Düse herum zu verlangsamen und damit den Wärmeübergang
von der Düse an das Kühlmittel zu verschlechtern. Die Bohrungen in der Umgebung
der Düse haben ferner den Nachteil, daß das Kühlmittel in ihnen infolge ungenügenden
Umlaufs nicht genügend erneuert werden kann, infolgedessen zum Sieden neigt, so
daß Ablagerungen aus dem Kühlmittel, z. B. Kesselstein, unvermeidlich sind, wenn
das Kühlmittel nicht aus einem homogenen bzw. keine Rückstände hinterlassenden Destillat
besteht.
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Die Erfindung verfolgt den Zweck, diese Nachteile zu vermeiden. Sie
besteht darin, daß das Kühlmittel innerhalb des Ventilkörpers in einem kreisringförmigen
oder annähernd kreisringförmigen Zuleitungskanal bis an die Düsenplatte geleitet
und von dieser in einem den Zuleitungskanal umgebenden oder von diesem umgebenen,
ebenfalls kreisringförmigen oder annähernd kreisringförmigen Kanal abgeleitet wird.
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Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Schnitt nach der Linie I-I der Abb. 3.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Abb. 3.
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Abb.3 stellt eine Ansicht von oben eines nach der Erfindung ausgebildeten
Einspritzventils dar.
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Abb. q. ist ein Schnitt durch die Linie IV-IV von Abb. i.
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In Abb. i bezeichnet i den Zylinderdeckel einer Verbrennungskraftmaschine,
in welchen das Gehäuse 2 und die Kappe 3 des für luftlose Einspritzung eingerichteten
Einspritzventils eingesetzt sind. In der Kappe 3 sitzt konisch dichtend die Düse
q., welche mit einer axialen Bohrung 5 versehen ist. Mit der Bohrung 5 kommunizieren
am untern Ende der Düse die Düsenlöcher 6 und 7, durch welche der Brennstoff in
schlanken Strahlen 8 und g in den Verbrennungsraum io eingespritzt wird.
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Die Düse q. wird durch das dickwandige Rohr ii auf ihren Sitz in der
Kappe 3 gepreßt. Das Rohr ii wird seinerseits durch den Ventildeckel 12 und die
Schrauben 13 und 14. festgehalten. Die Bohrung 15 des dickwandigen Rohrs ii kommuniziert
mit der Bohrung 16 der Brennstoffzuleitung 17, welche durch die Packung 18 und die
Stopfbüchse ig nach außen abgedichtet ist.
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Der kreisringförmige Kanal 2o des Einspritzventils, durch welchen
das Kühlmittel zur Düse geleitet wird, ist durch die im Deckel 12 angeordnete Dichtung
22 nach außen abgedichtet.
Der ebenfalls kreisringförmige Kanalei
des Einspritzventils, der zur Ableitung des von der Düse herkommenden Kühlmittels
dient, steht unten mit dem Kanal 2o in Verbindung und wird oben durch den Deckel
12 abgeschlossen. Dem Kanal 2o wird das Kühlmittel durch das Zuleitungsrohr 23 zugeführt,
während das durch den vom Kanal 2o umgebenen Kanal ei aufsteigende Kühlmittel durch
die Leitung 2q. abfließt. Das die Kanäle 2o und 21: voneinander trennende Rohr 25
ist mit dem Deckel 12 verschraubt.
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Aus Abb. 2 ist ersichtlich, wie das Gehäuse 2 des Einspritzventils
durch die Schrauben 29 und 30 auf dem Deckel i befestigt ist.
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Abb. 3 zeigt, wie die Schrauben 13, 1q., 29
und 3o angeordnet
sind, damit das Einspritzventil möglichst wenig Raum in Anspruch nehme.
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Abb. q. zeigt, daß sowohl der Zuleitungskanal 2o als auch der Ableitungskanal
2i als kreisringförmigen Querschnitt aufweisende Leitungen ausgebildet sind.
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Das Kühlmittel tritt durch die Leitung 23 in Richtung des Pfeiles
26 ein, durchfließt den Kanal 2o nach unten und wird in der Umgebung der Düse q.,
den Pfeilen 27 und 28 entsprechend, scharf umgelenkt, so daß der Wärmeübergang von
der Düsenplatte an das Kühlmittel an der Umlenkstelle einen Höchstwert erreicht,
fließt hierauf durch den Kanal ei nach oben und schließlich durch die Leitung 24
(in Richtung des Pfeiles 31) ab.
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Durch die kreisringförmige Ausbildung der Kanäle für die Zu- und Ableitung
des Kühlmittels zur bzw. von der Düse wird der Vorteil erreicht, daß der lichte
Querschnitt für das Kühlmittel auf seinem ganzen Wege durch das Einspritzventil
viel größer wird, als wenn das Kühlmittel nur durch Bohrungen zu- und abgeleitet
würde. Der Querschnitt kann auch elliptisch oder in gewellter Form verlaufen. Durch
die besondere Ausbildung wird es möglich, auch ungereinigtes Wasser für die Kühlung
der Einspritzventile zu benutzen, ohne die Betriebssicherheit der Kühlung zu gefährden.
Ferner wird, selbst wenn sich mit der Zeit etwas Kesselstein um die Düse herum bilden
sollte, der Durchfluß des Kühlmittels viel weniger gedrosselt, als wenn das Kühlmittel
durch Bohrungen zu- und abgeleitet würde.
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Die beschriebene Einspritzvorrichtung, die natürlich auch als gesteuertes
Ventil ausgebildet sein könnte, bietet außerdem den Vorteil, die Reinigung und die
Instandhaltung des Kühlraums des Einspritzventils bedeutend zu vereinfachen. Zur
Reinigung des Kühlraums genügt es, die Schrauben 13 und i¢ zu lösen, worauf das
Rohr 25 mitsamt dem Deckel xz, dem dickwandigen Rohr ii und der Düse q. herausgenommen
werden können. Die Entfernung etwa vorhandenen Kesselsteins wird dadurch wesentlich
erleichtert.
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Durch die scharfe Umlenkung des Kühlmittels in Richtung der Pfeile
27 und 28 in der Umgebung der Düse q. wird endlich erreicht, daß der Wärmeübergang
zwischen dem Einspritzventil und dem Kühlmittel in der Umgebung der Düse q. seinen
Höchstwert erreicht. Die Rückführung des Kühlmittels längs des dickwandigen Rohres
ii hat einerseits den Vorteil, daß der sich im Kanal 15 des dickwandigen Rohres
ii befindende Brennstoff durch das durch die Düse q. erwärmte Kühlmittel vorgewärmt
wird, wodurch die Zähflüssigkeit des Brennstoffs vermindert und infolgedessen seine
Förderung erleichtert wird.
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Die übermäßige Erhitzung bzw. Verdampfung und Verkokung des Brennstoffs
in der Düse wird andererseits durch den künstlich erhöhten Wärmeübergang in der
Umgebung der Düse vermieden. Der Brennstoff wird infolgedessen auf die sowohl für
die Förderung als auch für die Einspritzung bestgeeignete Temperatur erwärmt. Durch
die in der Zeiteinheit zufließende Kühlmittelmenge kann die Temperatur des Brennstoffs
außerdem noch innerhalb eines weiten Bereichs verändert werden.