EP0845592A1 - Cooling element and fuel injector with cooling element for an internal combustion engine - Google Patents
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- F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
Definitions
- the invention relates to a cooling element e.g. for one Fuel injector and a Reciprocating internal combustion engine with fuel injector.
- a separate cooling circuit contains the nozzle is a nozzle body with a needle seat and Nozzle holes and a cooling jacket, which the Encloses the nozzle body, the nozzle body with its Nozzle holes protrude from the cooling jacket.
- the cooling jacket contains an inlet channel and an outlet channel for the Coolant and forms a with the valve body annular chamber in which the inlet and outlet channel flow out.
- the cooling of the injection nozzle in the cylinder cooling integrated, the cooling jacket and the Nozzle body is arranged so that it is in a Cylinder cover trained chamber that protrudes part of the cylinder cooling circuit. In both cooling systems cooling water is passed through the chambers.
- both systems have the disadvantage on that the distance between the area of Heat exposure and the range of the cooling effect relative is big.
- the invention has for its object a cooling element to create, in which the disadvantages are eliminated.
- the channels are designed as blind bores and Blind holes near the area of heat end up.
- the cooling channels are open on one side and flow into a common space to a free one To cause passage of the cooling medium.
- One fuel injector for one Reciprocating internal combustion engine is according to the invention with the Characterized feature of the claim.
- Through the positive connection between the cooling element and Nozzle body ensures good heat transfer.
- a reciprocating internal combustion engine with one Fuel injection nozzle is according to the invention by Characterized feature of the claim.
- FIG. 1 to 3 show one as a cylindrical body device 1 shown and a sleeve shown cooling element 2 and according to the invention Arrangements of cooling channels in the cooling element are trained.
- the cooling channels are as bores trained and the inlet openings are with a predetermined division.
- the cooling channels are 3 designed as through holes.
- the cooling channels 3 are inclined and inclined with respect to the body axis 4 trained, i.e. the pitch circle diameter D for the Inlet openings 5 is larger than that Pitch circle diameter d of the outlet openings 6 and Outlet openings 6 are in relation to the inlet openings 5 offset by an angle.
- each cooling channel 8 is one Radial bore 9 assigned to an outlet opening 10 create.
- cooling channels 11 designed as blind bores and with respect to Body axis 4 arranged inclined. To be added that the blind bores at a distance h of approx. 3 mm from the End of the sleeve.
- FIG. 4 shows the arrangement of a device for Fuel injection in a cylinder cover or head 21.
- the device comprises a cooling element 22, which in a hole is pressed into the cylinder cover 21, one Injection nozzle 23, which is arranged in the cooling element, and a flange 24, a spring assembly 25 and Fasteners 26, 27 to under the injector To keep bias in the cooling element.
- the Components of an injection nozzle are known.
- In the Injector 23 in question here has the Nozzle body 31 has a conical section 32, on the tapered end a number of nozzle holes 33 are formed and in which the needle seat is formed is.
- An inner cone is formed in the cooling element 22, in which the conical section 32 of the nozzle body 31st sits, so that a positive connection exists is.
- the injection nozzle is included Preload held in the inner cone, so that next to the positive connection also a non-positive connection is present.
- Fig. 5 shows an injection nozzle of the above described type of a cooling element with a 2 is assigned to the cooling duct arrangement.
- the Cooling element 41 is sleeve-shaped. At the extent the cooling element has a coolant inlet or outlet in the form of recesses 42, 43 through webs (not shown) separated by approx extend half the circumference and with the cylinder cover 21st Form flow chambers for the cooling medium. This Chambers each have a number of cooling channels 8 in connection.
- the cooling element 41 has a cylindrical section 44. Adjacent to the Section 44 is a second cylindrical section 45 with a larger outer diameter, which in a third cylindrical section 46 runs out.
- the second section 45 forms with cylinder cover 21 annular flow chamber 47 for the cooling medium.
- the cooling channels 8 are formed, only two radial bores 9 being shown in the figure are.
- a cylinder cover points in the bottom area as is known, a channel system for a cooling circuit.
- the cooling element 41 is designed and in Cylinder cover 21 arranged so that the cooling channels 8 with the cooling circuit in the cylinder cover in series are switched, the cooling medium in the forced pass flows through the cooling element. Flows during the forced run the coolant from the cylinder cooling circuit into the Inlet opening 42 and into those connected to it Cooling ducts 8. An evaporation or Condensation cooling.
- the cooling medium flows through the radial bores 9 into the annular chamber 47 and flows through the radial bores 9 in the Cooling channels connecting the outlet opening in the Cylinder cooling circuit back.
- Fig. 6 shows an injection nozzle
- the cooling element 51 with a cooling channel arrangement according to FIG. 3 is.
- the cooling element 51 has the cylindrical section 44 and a second cylindrical section 52, in which the cooling channels 11 are formed.
- the Cooling element 51 is pressed into the cylinder cover 21 and forms with this a chamber 54 which with the Cooling circuit is connected. In this version flows the cooling medium in free passage from the cooling circuit through the chamber and back into the cooling circuit.
- the sleeve-shaped cooling element has a plurality of Cooling channels 8, which are oblique with respect to the sleeve axis 4 and / or inclined in the longitudinal extension of the Cooling element are formed. With this arrangement the area of cooling effect to the area of Heat exposure adjusted. If the cooling element Cooling an injector Reciprocating internal combustion engine applied, so the Cooling channels connected in series with the cylinder cooling will.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlelement z.B. für eine Brennstoffeinspritzdüse und eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzdüse.The invention relates to a cooling element e.g. for one Fuel injector and a Reciprocating internal combustion engine with fuel injector.
Für Brennstoffeinspritzdüsen ist eine Kühlung erforderlich. Es sind zwei Kühlsysteme für Einspritzdüsen bekannt und zwar eine Kühlung mittels separaten Kühlwasserkreislauf oder mittels in der Zylinderkühlung integriertem Kühlwasserkreislauf.There is cooling for fuel injectors required. There are two cooling systems for injectors known and that cooling by means of separate Cooling water circuit or by means of cylinder cooling integrated cooling water circuit.
Wird ein separater Kühlkreislauf vorgesehen, so enthält die Düse einen Düsenkörper mit einem Nadelsitz und Düsenlöchern und einen Kühlmantel, welcher den Düsenkörper umschliesst, wobei der Düsenkörper mit seinen Düsenlöchern aus dem Kühlmantel ragt. Der Kühlmantel enthält einen Zulaufkanal und einen Ablaufkanal für das Kühlmedium und bildet mit dem Ventilkörper eine ringförmige Kammer, in welche der Zu- und Ablaufkanal münden.If a separate cooling circuit is provided, it contains the nozzle is a nozzle body with a needle seat and Nozzle holes and a cooling jacket, which the Encloses the nozzle body, the nozzle body with its Nozzle holes protrude from the cooling jacket. The cooling jacket contains an inlet channel and an outlet channel for the Coolant and forms a with the valve body annular chamber in which the inlet and outlet channel flow out.
Wird die Kühlung der Einspritzdüse in die Zylinderkühlung integriert, so entfällt der Kühlmantel und der Düsenkörper ist so angeordnet, dass dieser in einer im Zylinderdeckel ausgebildeten Kammer ragt, die ein Teil des Zylinderkühlkreislaufes ist. In beiden Kühlsystemen wird Kühlwasser durch die Kammern geleitet.The cooling of the injection nozzle in the cylinder cooling integrated, the cooling jacket and the Nozzle body is arranged so that it is in a Cylinder cover trained chamber that protrudes part of the cylinder cooling circuit. In both cooling systems cooling water is passed through the chambers.
Neben dem grösseren Aufwand für einen separaten Kühlwasserkreislauf, weisen beide Systeme den Nachteil auf, dass der Abstand zwischen dem Bereich der Wärmeeinwirkung und dem Bereich der Kühlwirkung relativ gross ist.In addition to the greater effort for a separate Cooling water circuit, both systems have the disadvantage on that the distance between the area of Heat exposure and the range of the cooling effect relative is big.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlelement zu schaffen, bei welcher die Nachteile behoben sind.The invention has for its object a cooling element to create, in which the disadvantages are eliminated.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with the features of
Mit der erfindungsgemässen Anordnung der Kühlkanäle wird der Bereich der Kühlwirkung an den Bereich der Wärmeeinwirkung unter Einhaltung eines geringen Raumbedarfs angepasst.With the arrangement of the cooling channels according to the invention the area of cooling effect to the area of Exposure to heat while maintaining a low Adjusted space requirements.
Als besonders vorteilhaft erweist sich, wenn die Kanäle als Blindbohrungen ausgebildet sind und die Blindbohrungen nahe dem Bereich der Wärmeeinwirkung enden. In diesem Fall tritt in den Kanälen eine Verdampfungs- bzw. Kondensationskühlung auf, welche eine hohe Effizienz hat. Bei einer Ausführungsform sind eine Einlass- und Auslassöffnung, in welche jeweils eine Anzahl von Durchflusskanälen münden und radiale Verbindungskanäle vorgesehen, um einen Zwangsdurchlauf des Kühlmediums zu bewirken. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kühlkanäle einseitig offen und münden in einem gemeinsamen Raum, um einen freien Durchlauf des Kühlmediums zu bewirken.It proves to be particularly advantageous if the channels are designed as blind bores and Blind holes near the area of heat end up. In this case, one occurs in the channels Evaporation or condensation cooling, which a has high efficiency. In one embodiment, one Inlet and outlet opening, in each of which one Number of flow channels open and radial Connection channels provided to a forced pass of the cooling medium. Another one Embodiment, the cooling channels are open on one side and flow into a common space to a free one To cause passage of the cooling medium.
Eine Brennstoffeinspritzdüse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine ist erfindungsgemäss mit dem Merkmal des Anspruches gekennzeichnet. Durch die formschlüssige Verbindung zwischen Kühlelement und Düsenkörper wird eine gute Wärmeübertragung bewirkt.One fuel injector for one Reciprocating internal combustion engine is according to the invention with the Characterized feature of the claim. Through the positive connection between the cooling element and Nozzle body ensures good heat transfer.
Eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Brennstoffeinspritzdüse ist erfindungsgemäss durch das Merkmal des Anspruches gekennzeichnet.A reciprocating internal combustion engine with one Fuel injection nozzle is according to the invention by Characterized feature of the claim.
Damit kann auf einen separaten Kühlkreislauf für die Einspritzdüse verzichtet werden. Wird die Brennstoffdüse unter Vorspannung in dem Kühlelement gehalten, ergibt sich eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen Düsenkörper und Kühlelement einerseits und eine beanspruchungsmässige Entlastung der Einspritzdüse.This allows a separate cooling circuit for the Injector are dispensed with. Will the fuel nozzle held in the cooling element under prestress results there is improved heat transfer between Nozzle body and cooling element on the one hand and one Relief of the injector under load.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.The invention is described below with reference to the enclosed Drawings explained.
Es zeigen:
- Fig. 1
- Eine schematische Darstellung einer ersten Anordnung von Kühlkanälen in einem Kühlelement;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer zweiten Anordnung von Kühlkanälen in einem Kühlelement;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer dritten Anordnung von Kühlkanälen in einem Kühlelement;
- Fig. 4
- einen Schnitt durch eine Brennstoffeinspritzdüse, welche in einem Zylinderdeckel montiert ist und welcher ein Kühlelement zugeordnet ist;
- Fig. 5
- einen Abschnitt einer Brennstoffeinspritzdüse, welcher ein Kühlelement mit einer Kühlkanalanordnung gemäss Fig. 2 zugeordnet ist und
- Fig. 6
- einen Abschnitt einer Brennstoffeinspritzdüse, welcher in Kühlelement mit einer Kühlkanalanordnung gemäss Fig. 3 zugeordnet ist.
- Fig. 1
- A schematic representation of a first arrangement of cooling channels in a cooling element;
- Fig. 2
- a schematic representation of a second arrangement of cooling channels in a cooling element;
- Fig. 3
- a schematic representation of a third arrangement of cooling channels in a cooling element;
- Fig. 4
- a section through a fuel injector which is mounted in a cylinder cover and which is assigned a cooling element;
- Fig. 5
- a section of a fuel injector, which is assigned a cooling element with a cooling channel arrangement according to FIG. 2 and
- Fig. 6
- a section of a fuel injector, which is assigned in the cooling element with a cooling channel arrangement according to FIG. 3.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine als zylindrischer Körper
dargestellte Einrichtung 1 und ein als Hülse
dargestelltes Kühlelement 2 sowie erfindungsgemässe
Anordnungen von Kühlkanälen, die in dem Kühlelement
ausgebildet sind. Die Kühlkanäle sind als Bohrungen
ausgebildet und die Einlassöffnungen sind mit einer
vorbestimmten Teilung angeordnet.1 to 3 show one as a
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 sind die Kühlkanäle
3 als Durchgangslöcher ausgebildet. Die Kühlkanäle 3 sind
bezüglich der Körperachse 4 geneigt und schräg
ausgebildet, d.h. der Teilkreisdurchmesser D für die
Einlassöffnungen 5 ist grösser als der
Teilkreisdurchmesser d der Auslassöffnungen 6 und die
Auslassöffnungen 6 sind bezüglich den Einlassöffnungen 5
um einen Winkel versetzt.In the embodiment according to FIG. 1, the cooling channels are
3 designed as through holes. The
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 sind die Kühlkanäle
8 als Blindbohrungen ausgebildet und gleich wie in Fig. 1
angeordnet. Zusätzlich sind jedem Kühlkanal 8 eine
Radialbohrung 9 zugeordnet, um eine Auslassöffnung 10 zu
schaffen.In the embodiment according to FIG. 2, the cooling channels are
8 designed as blind bores and the same as in Fig. 1st
arranged. In addition, each
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 sind die Kühlkanäle
11 als Blindbohrungen ausgebildet und bezüglich der
Körperachse 4 geneigt angeordnet. Nachzutragen ist noch,
dass die Blindbohrungen im Abstand h von ca. 3 mm von der
Stirnseite der Hülse enden. 3 are the
Es wird auf die Fig. 4 bis 6 Bezug genommen. Die Fig. 4
zeigt die Anordnung einer Einrichtung zur
Brennstoffeinspritzung in einem Zylinderdeckel oder -kopf
21. Die Einrichtung umfasst ein Kühlelement 22, das in
eine Bohrung im Zylinderdeckel 21 eingepresst ist, eine
Einspritzdüse 23, die im Kühlelement angeordnet ist,
sowie einen Flansch 24, ein Federpaket 25 und
Befestigungsmittel 26, 27, um die Einspritzdüse unter
Vorspannung in dem Kühlelement zu halten. Die
Bestandteile einer Einspritzdüse sind bekannt. Bei der
hier in Rede stehenden Einspritzdüse 23 hat der
Düsenkörper 31 einen konischen Abschnitt 32, an dessen
verjüngten Ende eine Anzahl von Düsenlöchern 33
ausgebildet sind und in dem der Nadelsitz ausgebildet
ist. Im Kühlelement 22 ist ein Innenkonus ausgebildet, in
welchem der konische Abschnitt 32 des Düsenkörpers 31
sitzt, so dass eine formschlüssige Verbindung vorhanden
ist. Wie bereits erwähnt ist die Einspritzdüse mit
Vorspannung in dem Innenkonus gehalten, so dass neben der
formschlüssigen auch eine kraftschlüssige Verbindung
vorliegt. Mit der form- und kraftschlüssigen Verbindung
zwischen Düsenkörper und Kühlelement in Verbindung mit
der Pressverbindung zwischen der Kühlelemente mit dem
Zylinderdeckel, wird die Einspritzdüse in vorteilhafter
Weise beanspruchungsmässig entlastet.4 to 6, reference is made. 4
shows the arrangement of a device for
Fuel injection in a cylinder cover or
Die Fig. 5 zeigt eine Einspritzdüse der vorstehend
beschriebenen Art, der ein Kühlelement mit einer
Kühlkanalanordnung gemäss Fig. 2 zugeordnet ist. Das
Kühlelement 41 ist hülsenförmig ausgebildet. Am Umfang
weist das Kühlelement einen Kühlmitteleinlass bzw.
-auslass in Form von Ausnehmungen 42, 43, die durch Stege
(nicht dargestellt) getrennt sich jeweils um ca. den
halben Umfang erstrecken und mit dem Zylinderdeckel 21
Durchflusskammern für das Kühlmedium bilden. Diese
Kammern stehen jeweils mit einer Anzahl von Kühlkanälen 8
in Verbindung. An dem Ende, welches dem Brennraum
zugewandt ist, weist das Kühlelement 41 einen
zylindrischen Abschnitt 44 auf. Angrenzend an den
Abschnitt 44 ist ein zweiter zylindrischer Abschnitt 45
mit einem grösseren Aussendurchmesser ausgebildet, der in
einen dritten zylindrischen Abschnitt 46 ausläuft. Der
zweite Abschnitt 45 bildet mit dem Zylinderdeckel 21
ringförmige Durchflusskammer 47 für das Kühlmedium. Im
Bereich der vorstehend genannten Abschnitte 44, 45 und 46
und dem Innenkonus sind die Kühlkanäle 8 ausgebildet,
wobei in der Figur nur zwei Radialbohrungen 9 dargestellt
sind. Ein Zylinderdeckel weist im Bodenbereich
bekanntlich ein Kanalsystem für einen Kühlkreislauf auf.
Das Kühlelement 41 ist so ausgestaltet und im
Zylinderdeckel 21 so angeordnet, dass die Kühlkanäle 8
mit dem Kühlkreislauf im Zylinderdeckel in Serie
geschaltet sind, wobei das Kühlmedium im Zwangsdurchlauf
das Kühlelement durchströmt. Beim Zwangsdurchlauf strömt
das Kühlmittel aus dem Zylinderkühlkreislauf in die
Einlassöffnung 42 und in die mit dieser verbundenen
Kühlkanäle 8. In den Kühlkanälen tritt eine Verdampfungs- bzw.
Kondensationskühlung auf. Das Kühlmedium strömt
durch die Radialbohrungen 9 in die Ringkammer 47 und
strömt durch die Radialbohrungen 9 in die mit der
Auslassöffnung verbindenden Kühlkanäle in den
Zylinderkühlkreislauf zurück. Durch die Anordnung der
Kühlkanäle 8 ergibt sich ein gekrümmter Bereich der
Kühlwirkung der den Düsenkörper umschliesst. Dieser
Bereich ist durch gestrichelte Linien markiert.Fig. 5 shows an injection nozzle of the above
described type of a cooling element with a
2 is assigned to the cooling duct arrangement. The
Cooling element 41 is sleeve-shaped. At the extent
the cooling element has a coolant inlet or
outlet in the form of
Die Fig. 6 zeigt eine Einspritzdüse, der ein Kühlelement
51 mit einer Kühlkanalanordnung gemäss Fig. 3 zugeordnet
ist. Das Kühlelement 51 weist den zylindrischen Abschnitt
44 und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 52 auf, in
welchen die Kühlkanäle 11 ausgebildet sind. Das
Kühlelement 51 ist im Zylinderdeckel 21 eingepresst und
bildet mit diesem eine Kammer 54, die mit dem
Kühlkreislauf verbunden ist. Bei dieser Ausführung strömt
das Kühlmedium im freien Durchlauf aus dem Kühlkreislauf
durch die Kammer und in den Kühlkreislauf zurück.Fig. 6 shows an injection nozzle, the
Das hülsenförmige Kühlelement weist eine Mehrzahl von
Kühlkanälen 8 auf, die bezüglich der Hülsenachse 4 schräg
und/oder geneigt in der Längserstreckung des
Kühlelementes ausgebildet sind. Mit dieser Anordnung wird
der Bereich der Kühlwirkung an den Bereich der
Wärmeeinwirkung angepasst. Wird das Kühlelement zur
Kühlung einer Einspritzdüse einer
Hubkolbenbrennkraftmaschine angewendet, so können die
Kühlkanäle in Serie mit der Zylinderkühlung geschaltet
werden.The sleeve-shaped cooling element has a plurality of
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