DE3335920A1

DE3335920A1 - Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in brennraeume von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3335920A1
Application number: DE3335920A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7000 Stuttgart Auwärter; Werner Dipl.-Phys. Dr. 7016 Gerlingen Grünwald; Ernst 7015 Münchingen Imhof; Iwan 8400 Regensburg Komaroff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-10-03
Filing date: 1983-10-03
Publication date: 1985-04-18
Also published as: EP0140148B1; EP0140148A3; DE3472701D1; JPS6095185A; EP0140148A2

Description

ROBERT 30SCH GMBH₅ 7ΟΟΟ Stuttgart 1

Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen

Stand der Technik.

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der Gattung des Hauptanspruchs. Einrichtungen dieser Gattung haben den Vorteil, daß eine Abbremsuiig des Spritzstrahls durch Unterdruckbildung und Strahlverformung im Kanal des Glühkörpers praktisch in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine vermieden werden kann, so daß die Spritζ strahlen mit der gewünschten Geometrie und ungebremst mit maximaler Ausflußgeschwindigkeit aus dem Kanal austreten. Die in dem Kanal angesaugte Luft erwärmt sich und dringt in die Handzonen der Spritzstrahlen ein, wo sich im Unterschied zu der Kernzone feinere Kraft stofftropfchen 'befinden und außerdem wegen kleinerer Tropfchendichöe als im Strahlkern ein für die Zündung und Verbrennung sehr günstiges KraftsOoff-Luft-Verhältnis herrscht. 3eim Durchströmen des Kanals wird der Randzone des Spri~zstrahls Wärme zugeführt, so daß beim Austreten

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des Spritzstrahles in den Brennraum die den Strahlkern u.agebende Wolke aus Tröpfchen, Dampf und Luft zündet. Da diese Wolke anteilmäßig nur einen geringen Teil der Gesamtmenge im Spritzstrahl darstellt, erfordert die gattungsmäßige Glüheinrichtung zur Einleitung der Zündung nur verhältnismäßig wenig Heizenergie. Zusätzlich wird dabei die Eindringenergie des Spritzstrahls nicht gemindert, so daß sich der Spritzstrahl mit brennender Ummantelung im Brennraum ungehindert ausbreiten kann.

Neben diesen Vorteilen könnte in wenigen Fällen durch die Anordnung eines Glühkörpers nahe dem brennraumseitigen Stirnende der Einspritzdüse das Problem auftreten, daß infolge der zusätzlichen Wärmeeinwirkung die in diesem Stirnende vorhandenen Spritzöffnungen schneller als bei Einspritzdüsen ohne Glühkörper zum Verkoken neigen. Zur Vermeidung dieses Mangels wird im Hauptpatent bereits vorgeschlagen, zwischen der Einspritzdüse und dem Glühkörper einen Hitzeschirm vorzusehen, welche von Fall zu Fall noch einen metallischen Wärmeschutzring tragen kann, der mit einer gegen die Stirnseite der Einspritzdüse drückenden Ringlippe zur Ableitung der Wärme versehen ist. Diese Anordnung reicht nicht in allen Fällen aus, um eine unerwünscht starke Erhitzung des brennraumseitigen Endes der Einspritzdüse mit Sicherheit zu vermeiden, wenn der Glühkörper zu viel Wärme an den Düsenboden abstrahlt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln ein wirksamer Schutz der Einspritzdüse vor Überhitzung durch den Glühkörper auch in extremen Fälle erreicht werden kann. Der elektrische Widerstand mit ?T2-Charakteristik steigt mit zunehmender Temperatur an der Stirnseite der Einspritzdüse an, wobei der Heizstrom zunehmend

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gedrosselt und im Ergebnis eine unschädliche Grenztemperatur eingeregelt wird. Gleichzeitig wird auch das Heizelement selbst vor Überlastung geschützt und dessen Lebensdauer erhöht.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Der elektrische Widerstand kann gemäß Anspruch 2 vorteilhaft im noch zulässigen Grenztemperaturbereich einen exponentiellen Verlauf des Widerstandswertes aufweisen. Der Widerstand wirkt in diesem Fall gewissermaßen als Schalter, welcher den Heizstrom nach Maßgabe der gegen die Einspritzdüse gerichteten Wärmestrahlung aus- und einschaltet. Dadurch kann die noch zulässige Grenztemperatur exakter eingehalten werden als mit Widerständen, deren Widerstandswert sich stetig mit der Temperatur ändert. -

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 3 der elektrische Widerstand als scheibenförmiger Körper ausgebildet ist, welcher zwischen dem Heiselement und dem brennraumseitigen Stirnende der Einspritzdüse angeordnet ist. Der scheibenförmige Widerstandskörper wirkt in diesem Fall zusätzlich als mechanische Abschirmung der Einspritzdüse gegen die Wärines trahlun-g des Glühkörpers.

Die Merkmale der Ansprüche h bis 9 stellen vorteilhafte konstruktive Maßnahmen dar, welche eine kompakte und betriebssichere Ausführung ergeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel ier Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt

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den brennraumseitigen Teil einer Einspritzdüse mit nachgeschaltetem Glühkörper im Schnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Einspritzdüse 10 hat einen Düsenkörper 12, in welchem ein Ventilsitz 1h gebildet und eine Ventilnadel 16 verschiebbar gelagert ist. Diese hat einen mit dem Ventilsitz 1U zusammenarbeitenden Dichtkegel 18, an den sich ein Drosselzapfen 20 anschließt, welcher in eine Spritzöffnung 22 im Düsenkörper 12 taucht. Die Spritzöffnung 22 mündet an der dem Brennraum zugekehrten Stirnseite 2U der Einspritzdüse aus, welche über einen konischen Wand^- abschnitt 26 in die zylindrische Mantelfläche des Düsenkörpers 12 übergeht.

Der Düsenkörper 12 ist durch eine überwurfmutter 28 zusammen mit einer Zwischenscheibe 30 wie üblich an einem in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Düsenhalter festgespannt, welcher einen Anschluß für eine Kraftstoffleitung hat und im Inneren mit einer Kammer zur Aufnahme einer Schließfeder versehen ist, welche die Ventilnadel 1o gegen den Ventilsitz 1k drückt. Die Überwurfmutter 28 ^- ist der Auiäenfcrm des Düsenkörpers 12 angepaßt und dementsprechend mit einem konischen Bohrungsabschnitt 31 ver- — sehen. Vom Düsenhalter führt durch die' Zwischenscheibe ein Kraftstoffkanal in eine Ringnut 32 im Düsenkörper 12, welche über eine Zulaufbohrung 3^ mit einem Druckraum im Düsenkörper 12 verbunden ist. Im Bereich des Druckraumes 3o hat die Ventilnadel 1o eine Druckschulter 33, an welcher der Kraft stoffdruck eine der Schließfeder entgegenwirkende,

die Yentilnadel in Cffnungsrichtung verschiebende Kraft COPY

hervorruft.

oniÖlNAL. ~'^sr Einspritzdüse 10 ist ein als Ganzes mit der Bezugszahl ^rO bezeichneter Glühkörper nachgeschalt et , welcher als zentrales Bauteil eine Glühwendel h2 hat, die in ihrem Inneren einen rZanal zum berührungs f re ien Durchgang ier Kraf t 3 tof f-oOr it zstr-ihlen hat. Die Z-lühwer.del

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U2 ist von einer metallischen Schutzkapsel kh umgeben, die mit einem Flanschrand k6 und mit seitlichen Belüftungsöffnungen h& im Mantel, sowie mit einer zentralen Durchgangsöffnung 50 im Boden versehen ist. Die durch die Glühwendel ^2 hindurchtretenden Spritzstrahlen saugen über die Belüftungsöffnungen infolge Injektorwirkung Luft aus dem Brennraum der Maschine an, die sich in der Glühwendel !+2 in der "bereits eingangs beschriebenen Weise mit den Randzonen der Spritzstrahlen vermischt.

Zwischen der Einspritzdüse 10 und dem Glühkörper Uo ist ein scheibenförmiger elektrischer Widerstandskörper angeordnet, welcher in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise elektrisch in Serie mit der Glühwendel k2. geschaltet ist. Der Widerstandskörper 52 besteht aus Keramikmaterial, z. B. aus BaTiO , und ist an seinen beiden Seitenflächen je mit einem Keramikvließ 5^- bzw. 56 so bedeckt, daß eine Berührung mit der Überwurfmutter 28 und dem Flanschrand U6 der Schutzkapsel hh vermieden ist. Die Keramikvliese 5^ und 56 bestehen aus einem elektrisch nicht leitendem Material, z. B. aus Al 0 .

Die Schutzkapsel h\ und der Widerstandskörper 52 sind gemeinsam durch ein mit einer Auflageschulter 58 versehenes Ringteil 60 an der Überwurfmutter 28 festgehalten. Der Ringteil· 60 ist an der Überwurfmutter 28 angeschweißt und zwischen beiden Teilen ist eine in einer Isolierbuchse 62 gefaßte Zuleitung Gh für die Glühwendel U2 druckdicht eingespannt. Die stromauf der Isolierbuchse 62 von einem Isoliermantel· 66 umhüllte Zuleitung Sh ist durch einen seitlich offenen Schlitz 68 in der Überwurfmutter 28 hindurchgeführt und an der oberen Sei-

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tenfläche des beidseitig metallisierten Widerstandskörpers 52 angeschweißt. Das eine Ende der Glühwendel h2 ist an die untere Seitenfläche des Widerstandskörpers 52 angeschweißt, während ihr anderes Ende mit der metallischen Schutzkapsel kh verbunden und über diese, das Ringteil 60, die Überwurfmutter 28 und den Zylinderkopf mit Masse kontaktiert ist.

Beim Schließen des über den Widerstandskörper 52 und die Glühwendel U2 führenden Heizstromkreises fließt zunächst ein hoher Strom, wenn der Widerstandskörper 52 noch kalt und sein Widerstandswert daher noch gering ist. Bei Inbetriebnahme der Maschine ist daher die Heizleistung der Glühwendel U2 groß, wodurch die Zündfreudigkeit des im Glühkörper ko gebildeten Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Startphase weiter erhöht wird. Sobald die Temperatur des Widerstandskörpers 52 durch die Wärmestrahlung der Glühwendel U2 und des Brennraumes ansteigt, nimmt sein Widerstandswert zu und dementsprechend der die Glühwendel h2 durchfließende Heiastrom ab. Dadurch schwächt sich auch die Wärmestrahlung auf den Widerstandskörper 52 ab, so daß sich im Betrieb der Maschine für jeden Belastungszustand eine bestimmte Grenztemperatur der Strahlung einstellen wird, bei welcher sich noch keine schädlichen Wirkungen in Bezug auf ein Verkoken der Spritzöffnung 2? ergeben.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Widerstandscharakteristik so zu wählen, daß nach der Startphase der Widerstandskörper 52 allein schon durch die Wärmestrahlung des Brennraumes den Heizstrom der Glühwendel k2 praktisch unterbricht, so daß die Glühwendel U2 nur in der Startphase eingeschaltet ist.

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rieben seiner Regelfunktion schirmt der Widerstandskörper 52 die Stirnseite 2^'des Düsenkörpers 12 gegen den Brennraum hin weitgehend ab. Der Widerstandskörper 52 übt also beim gewählten Ausführungsbeispiel zwei Funktionen gleichzeitig aus, die beide ein und derselben Aufgabe dienen. Diese Ausbildung hat ferner den Vorteil, daß der Widerstandskörper 52 mit der Glühwendel k2, der Schutzkapsel hk und der Zuleitung 6U vor dem Einbau in die Einspritzdüse 10 zu einer vorgefertigten Baugruppe zusammengesetzt werden kann, wodurch der Zusammenbau der Einspritzdüse erleichtert wird.

Claims

2.9.1983 Ki/Kc

ROBERT BOSCH GiMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

1.J Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräuiae von Brennkraftmaschinen, mit mindestens einer Einspritzdüse, welcher ein Glühkörper nachgeschaltet ist, der einen von heizbaren Strukturen umgebenen Kanal zum Durchtritt der Spritzstrahlen hat, und ferner mit mindestens einer in den Weg der Spritzstrahlen von der Seite her einmündenden Belüftungsöffnung, über welche durch Injektorwirkung Luft aus dem Brennraum in die Randzone der Spritsstrahlen gelangt, nach Patent (P 33 OJ 109-8), dadurch gekennzeichnet, daß die heizbaren Strukturen mit einer Serienschaltung von mindestens einem elektrischen Heizelement (i+2) und einem der Strahlung des Heizelementes (^2) ausgesetzten elektrischen Widerstand (52) mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand) versehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 der elektrische Widerstand (52) in einem bestimmten Temperaturbereich einen exponentiellen bzw. sprunghaften

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Verlauf des Widerstandswertes aufweist.

3. Einrichtung nach. ij.nspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand (52) als scheibenförmiger Körper ausgebildet ist, "welcher zwischen dem Heizelement (k2) und der brennraumseitxgen Stirnseite der Einspritzdüse (10) angeordnet ist.

h. Einrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Widerstandskörper (52) aus einem

Keramikmaterial, vorzugsweise aus BaTiO-, besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Widerstandskörper (52) an beiden Seitenflächen metall:.siert ist und an der einen Seitenfläche mit dem Heize!.ement (U2), an der anderen Seitenfläche dagegen mit einem das Gehäuse (28) der Einspritzdüse (10) durchsetzenden Stromleiter (6U) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Widerstandskörper (52) an beiden Stirnflächen durch eine Isolierscheibe (5U, 56), vorzugsweise ein Kerami^vlies aus Al 0 , abgedeckt ist.

T. Einrichtung nach

Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der scheibenförmige Widerstandskörper (52) zusammen mit einem Flansch ( U6 ) einer Schutzkapsel (UU), die das Heizelement (U2) umgibt, an der Stirnseite einer Überwurfmutter (28) festgehalten ist, welche einen Düsenkörper (12) der Einspritzdüse (1O) gegen einen Düsenhalter spannt. !

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8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper (52) und die Schutzkapsel (UU) durch'ein an die Überwurfmutter (28) angeschweißtes, mit einer Auflageschulter (58) versehenes Ringteil (6O) an der Überwurfmutter (28) festgehalten ist.

9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (6o) einen konischen Bohrungsabschnitt hat, welcher auf einem mit gleicher Konizität ausgeführten Mantelflächenabschnitt der Überwurfmutter (28) aufliegt, und daß der zum Widerstandskörper (52) führende Stromleiter (6U) zwischen den konischen Flächenabschnitten an Überwurfmutter (28) und Ringteil (60) druckfest und dicht eingespannt ist.

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