DE3615636A1 - Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in einen brennraum einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer gemäß Abs. 2 PatG zum Stand der Technik zählenden Einrichtung dieser Gattung (P 35 02 110.1) ist die das brennraumseitige Ende des Glüh­ körpers festhaltende und kontaktierende Ringschulter an der Hülse der Einspritzdüse zugekehrt, also der Kraftstoffströmung entgegen­ gerichtet, so daß der Glühkörper von dem der Einspritzdüse zugeord­ neten Ende der Hülse in diese eingesetzt werden muß. Das hat zur Folge, daß die das brennraumferne Ende des Glühkörpers festhaltende und kontaktierende Kontaktringscheibe erst nach dem Einsetzen des Glühkörpers befestigt werden kann, was u.U. den Zusammenbau der Tei­ le erschwert.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Glühkörper von der dem Brennraum zugekehrten Stirnseite der Hülse in diese einge­ setzt werden kann, so daß die Kontaktringscheibe schon vor dem Ein­ setzen des Glühkörpers an der Hülse befestigt und mit dieser zu einer Baueinheit vorgefertigt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteil­ hafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.

Das Einsetzen des Glühkörpers in die Hülse wird erleichtert, wenn gemäß Anspruch 2 der Glühkörper wie bekannt einen zur Einspritzdüse hin sich stetig verkleinernden Außendurchmesser hat.

Durch die konstruktiven Merkmale nach den Ansprüchen 3 bis 6 wird das Befestigen und Kontaktieren des Glühkörpers an der Kontakt­ ringscheibe erleichtert. Je größer die Wendelsteigung der der End­ windung des Glühkörpers benachbarten Windung ist, desto größer ist der Winkelbereich, über welchen die Endwindung vom inneren Ringrand der Kontaktringscheibe erfaßt werden kann. Die am innenliegenden Ringrand gebildeten Zungen der Kontaktringscheibe halten nach ihrer Verformung die Endwindung des Glühkörpers in der vorschriftsmäßigen Lage fest, wenn in einem folgenden Arbeitsgang der Glühkörper mit der Kontaktringscheibe, z.B. durch Laserschweißung, verbunden wird.

Auf die gleiche vorteilhafte Art kann das brennraumseitige Ende des Glühkörpers mit der Hülse verbunden und kontaktiert werden, wenn die Hülse gemäß Anspruch 7 ausgebildet ist. Der Blechkörper kann zu­ sammen mit zu beiden Seiten der Kontaktringscheibe angeordneten, zu deren isolierten Befestigung dienenden Keramikkörpern die Hülse bil­ den, wodurch die Herstellung einfacher und billiger wird und auch den beengten Platzverhältnissen besser Rechnung getragen werden kann als bei Verwendung einer spanabhebend gefertigten Hülse.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Glühkörper gemäß den An­ sprüchen 8 und 9 aus einem Flachband gewickelt ist, welches in Form einer Spirale aus einem ebenen Blechkörper (Tafel, Band) herausge­ trennt und danach zu einer konischen Wendel axial auseinandergezogen ist. Die beiden endseitigen Kontaktringe werden dabei ohne zusätz­ lichen Arbeitsaufwand erhalten. Diese Ausbildung des Glühkörpers hat den Vorteil, daß die Wendel aus einem Sonderwerkstoff bestehen kann, der nur in Tafel- oder Bandform erhältlich ist, und daß an der Wen­ del ebene, sich über einen geschlossenen Kreisumfang erstreckende Auflageflächen zur Verfügung stehen, die eine sichere Befestigung und Kontaktierung wesentlich erleichtern.

Durch Wegfall einer metallischen Stützscheibe zwischen dem Wärme­ schutzring und dem benachbarten Isolierkörper kann die Bauhöhe der aus der Hülse, der Kontaktringscheibe und den beiden Isolierkörpern gebildeten Baugruppe weiter verringert werden.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen vergrößerten Längsschnitt durch das brennraum­ seitige Ende einer Einspritzdüse mit integriertem Glüheinsatz als erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Glühkör­ per des Glüheinsatzes nach Fig. 1 in einem Zwischenstadium der Her­ stellung, Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel und Fig. 4 eine Teilansicht der Kontakt­ ringscheibe nach Fig. 3 in Richtung des dort gezeigten Pfeiles A.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einspritzdüse nach den Fig. 1 und 2 hat einen Düsenkörper 10, in welchem wie bekannt ein Ventilsitz gebildet und eine Ventilnadel verschiebbar gelagert ist. Der Düsenkörper 10 und eine den Hub der Ventilnadel begrenzende Zwischenscheibe sind durch eine Überwurf­ mutter 12 an einem Düsenhalter festgespannt, in welchem u.a. eine die Ventilnadel gegen den Ventilsitz pressende Schließfeder unterge­ bracht ist. Am brennraumseitigen Stirnende ist der Düsenkörper 10 mit einem konischen Wandabschnitt 14 versehen, welcher in eine ebene Stirnwand 16 übergeht.

Die Überwurfmutter 12 ist brennraumseitig über den Düsenhalter 10 hinaus verlängert und stromab von dessen Stirnwand 16 mit einer inneren Stützschulter 18 versehen, an welcher ein als Ganzes mit der Bezugszahl 20 bezeichneter Glüheinsatz anliegt. Dieser hat als zen­ trales Bauelement einen als Wendel ausgeführten Glühkörper 22, der einen Durchgang 24 für die Spritzstrahlen 26 bildet. Der Glühkörper 22 ist so bemessen, daß die Spritzstrahlen den Glühkörper nicht be­ netzen, jedoch eine Injektorwirkung hervorrufen, durch welche Luft aus dem Brennraum in das Innere des Glühkörpers 22 und die Randzonen der den Glühkörper durchsetzenden Spritzstrahlen eingesaugt wird.

Der Glühkörper 22 ist von einer metallischen Hülse 30 umgeben, die einen Flansch 32 hat, der auf der Stützschulter 18 der Überwurf­ mutter 12 aufliegt. Am brennraumseitigen Ende ist die Hülse 30 mit einem nach innen gerichteten Ringbund 34 versehen, an welchem der Glühkörper 22 zentriert abgestützt und z.B. angelötet ist. Stromab der Stützschulter 18 weist die Überwurfmutter 12 einen erweiterten Bohrungsabschnitt 36 in einem Ringkragen 38 auf, der das brennraum­ seitige Stirnende der Hülse 30 und des Glühkörpers 22 schützend um­ gibt. Zwischen dem Flansch 32 und dem Ringbund 34 ist die Hülse 30 mit mehreren gleichmäßig verteilten Bohrungen 40 in der Mantelwand versehen, die in den erweiterten Bohrungsabschnitt 36 der Überwurf­ mutter 12 einmünden.

Auf der Hülse 30 liegen übereinandergefügt ein erster ringförmiger Isolierkörper 44, eine metallische Kontaktringscheibe 46, ein zwei­ ter ringförmiger Isolierkörper 48 und eine metallische Stützscheibe 50 auf. Diese Teile sind miteinander und mit der Hülse 30 fest ver­ bunden, z.B. durch Löten bei Verwendung von an den ebenen Stirn­ seiten metallisierten Keramikkörpern als Isolierkörper 44, 48. Das stromauf liegende Ende des Glühkörpers 22 ist an einer inneren Ring­ zone 52 der Kontaktringscheibe 46 angelötet, die mit mehreren gleichmäßig verteilten Durchbrüchen 54 im mittleren Ringbereich ver­ sehen ist. Am äußeren Ringrand ist die Kontaktringscheibe 46 mit drei um 120° zueinander versetzten, hochgestellten Kontaktfahnen 56 versehen, die mit einer Stromzuführungshülse 58 leitend verbunden sind, welche sich isoliert durch den Ringspalt zwischen Düsenkörper 10 und Überwurfmutter 12 hindurch bis zu einer höherliegenden An­ schlußstelle einer äußeren Zuleitung erstreckt.

Zwischen der Stützscheibe 50 und dem Düsenkörper 10 ist ein me­ tallischer Wärmeschutzring 60 verformt eingespannt, der mit einem inneren Ringrand 62 gegen die Stirnwand 16 des Düsenkörpers 10 drückt. Ein axial zum inneren Ringrand 62 versetzter mittlerer Ring­ bereich 64 des Wärmeschutzringes 60 liegt an der Stützscheibe 50 und ein äußerer Ringrand 66 am konischen Wandabschnitt 14 des Düsen­ körpers 10 an. Dadurch ist der Wärmeschutzring 60 am Düsenkörpers 10 zentriert und der Durchgang 24 gegen die den Glüheinsatz 20 oberhalb der Stützschulter 18 umgebende Kammer 68 einwandfrei abgedichtet.

Zwischen der Hülse 30 und dem Glühkörper 22 ist ein Ringraum 70 ge­ bildet, der über die Bohrungen 40 in der Hülse 30 und den erwei­ terten Bohrungsabschnitt 36 der Überwurfmutter 12 mit dem Brennraum verbunden ist. Über den beschriebenen Strömungsweg und die Windungs­ zwischenräume des Glühkörpers 22 saugen die Spritzstrahlen 26 durch Injektorwirkung Luft aus dem Brennraum an, welche, am Glühkörper 22 erhitzt, in die Randzonen der Spritzstrahlen gelangt und dort ein leicht entflammbares Kraftstoff-Luftgemisch bildet. Durch die der Strahlform gut angepaßte Ausbildung des Glühkörpers 22 wird die In­ jektorwirkung der Spritzstrahlen 26 verbessert. Durch die Quer­ schnittserweiterung des Ringraumes 70 zur Einspritzdüse hin wird der Lufteintritt in die Spritzstrahlen über die gesamte Länge des Glüh­ körpers 22 vergleichmäßigt und die Isolierkörper 44, 48 bzw. deren Verbindungsstellen mit den anliegenden metallischen Teilen thermisch entlastet. Durch die konische Ausbildung wird auch das dynamische Verhalten der Glühwendel verbessert und die Bruchgefahr vermindert.

Die aus den Teilen 22, 30 und 44 bis 50 gebildete vorgefertigte Bau­ einheit wird von der stromauf liegenden Seite der Überwurfmutter 12 her in diese eingesetzt und bis zur Anlage an der Stützschulter 18 vorgeschoben. Danach kann die Hülse 30 an geeigneter Stelle mit der Überwurfmutter 12 verklebt oder verlötet bzw. verschweißt werden. Die Montage der Einspritzdüse erfolgt hiernach zweckmäßig so, daß der Düsenhalter, die Zwischenscheibe und der Düsenkörper 10 umge­ kehrt aufeinandergesetzt, der Wärmeschutzring 60 auf den Düsenkörper 10 aufgelegt und danach die Überwurfmutter 12 samt Glüheinsatz 20 auf die Teile aufgestülpt und auf den Düsenhalter aufgeschraubt wird, wobei der sich verspannende Wärmeschutzring 60 am Düsenhalter 10 zentriert gehalten wird.

Der Glühkörper 22 ist aus einem Flachband 72 (Fig. 2) gewickelt, so daß die einzelnen Windungen einen rechteckigen Querschnitt haben. Das Flachband 72 ist in Form einer Spirale aus einem ebenen Blech­ körper herausgetrennt und danach in Achsrichtung des Glühkörpers 22 zur konischen Wendel auseinander gezogen. Das Heraustrennen der Spirale aus dem ebenen Blechkörper kann beispielsweise durch Ätzen oder auch, wie in Fig. 2 gezeigt, durch Laserschnitt erfolgen. Ge­ mäß Fig. 2 ist das ebene Ausgangsteil ein Blechband 74, aus dem das spiralförmige Flachband 72 durch eine Schnittlinie 76 herausgetrennt ist, die bei 78 beginnt und bei 80 endet. Zusätzlich zur Schnitt­ linie 76 ist eine innere kreisförmige Schnittlinie 82 und eine äußere kreisförmige Schnittlinie 84 vorgesehen, mit welcher die Spirale aus dem Blechband 74 herausgetrennt ist.

Durch die beiden Schnittlinien 82 und 84 erhält der Glühkörper 22 an seinen Enden einen inneren geschlossenen Kontaktring 86 und einen äußeren geschlossenen Kontaktring 88, mit welchen der Glühkörper 22 an der Kontaktringscheibe 46 und der Hülse 30 kontaktiert ist. Durch die beschriebene Ausbildung des Glühkörpers 22 ergeben sich zwischen den zu kontaktierenden Teilen ebene Auflageflächen, die sich zudem über einen ganzen Kreisumfang hinweg erstrecken und daher eine vor­ zügliche Kontaktierung und Befestigung ermöglichen.

Der nach innen gerichtete Ringbund 34 der Hülse 30 hat eine er­ findungsgemäß vom Düsenkörper 10 abgekehrte Ringschulter 90, die eine Durchstecköffnung 91 umgibt, deren lichter Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kontaktringes 88 des Glühkörpers 22 ist. Die Außendurchmesser aller anderen Windungen des Glühkörpers 22 sind kleiner als der lichte Durchmesser der Durchstecköffnung 91, so daß der Glühkörper 22 vom brennraumseitigen Ende her in die Hülse 30 eingesteckt werden kann, bis seine Konaktringe 86, 88 an der bereits angebauten Kontaktringscheibe 46 und der Ringschulter 90 der Hülse 30 zur Anlage kommen. Danach kann der Glühkörper 22 mittels geeig­ neter Verfahren, z.B. durch Laserschweißung, mit der Kontakt­ ringscheibe 46 und der Hülse 30 verbunden und kontaktiert werden.

Die Einrichtung nach den Fig. 3 und 4, die grundsätzlich gleich wie jene nach den Fig. 1 und 2 aufgebaut ist, hat einen aus Rund­ draht gewickelten Glühkörper 92, dessen beide Endwindungen 93, 94 über einen möglichst großen Umfang hinweg in einer senkrecht zur Achse des Glühkörpers 22 angeordneten Ebene liegen. Bezüglich der im Durchmesser kleineren Endwindung 94 wird dies dadurch unterstützt, daß die benachbarte Windung 95 eine größere Wendelsteigung als die anderen Windungen hat. Die den Glühkörper 92 umgebende Hülse ist hier durch einen napfförmig geformten Blechkörper 96 gebildet, der mit einem Flansch 97 auf der Schulter 18 a der Überwurfmutter 12 a aufliegt. Mit dem Flansch 97 sind wiederum zwei keramische Isolier­ körper 44, 48 und eine Kontaktringscheibe 98 verbunden, welche die obere Endwindung 94 des Glühkörpers 92 zentriert festhält und kon­ taktiert.

Zu diesem Zweck ist der innere Ringrand 99 der Kontaktringscheibe 98 mit einem axialen Kragen 100 versehen, der vor dem Einsetzen des Glühkörpers 92 eine zylindrische Form hat und dem inneren Durch­ messer der Endwindung 94 angepaßt ist. Im mittleren Ringbereich ist die Kontaktringscheibe 98 mit acht gleichmäßig über den Umfang ver­ teilten Aussparungen 101 versehen, durch welche im Betrieb die an­ gesaugte Luft auch in den zwischen dem Glühkörper 92 und dem Düsen­ körper 10 liegenden Ringraum treten kann. In jede Aussparung 101 ragt eine vom inneren Ringrand 99 ausgehende Zunge 102 hinein, die nach dem Einsetzen des Glühkörpers 92 um dessen Endwindung 94 herum­ gelegt wird, wie der Pfeil B in Fig. 3 andeutet. Die Zunge 102 wird dabei über das Zwischenstadium 102 a in die Endform 102 b gebracht, wobei oder wonach der Rand des Kragens 100 leicht nach außen ge­ drückt wird, wo durch die Endwindung 94 unverlierbar und spiellos festgehalten wird.

Die brennraumseitige Endwindung 93 des Glühkörpers 22 hat einen Innendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser der benachbar­ ten und aller anderen Windungen ist. Der Blechkörper 96 hat einen Boden 104 mit Belüftungsöffnungen 105 und einer zentralen Durch­ stecköffnung 106, deren lichter Durchmesser kleiner als der Außen­ durchmesser der Endwindung 93, jedoch größer als die Durchmesser aller anderen Windungen des Glühkörpers 22 ist. Die Endwindung 93 des Glühkörpers 22 liegt auf einer die Durchstecköffnung 106 um­ gebenden, erfindungsgemäß vom Düsenkörper 10 abgekehrten Ringschul­ ter 107 auf und ist ebenfalls durch an den Ringrand 104 angeformte Zungen 108 festgehalten, welche nach dem Einsetzen des Glühkörpers 92 um dessen Endwindung 93 herumgebogen werden. Das Einsetzen des Glühkörpers 92 kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgen, nachdem die Kontaktringscheibe 98 über den Isolierkörper 44 bereits am Blechkörper 96 befestigt ist. Der Glühkörper 92 wird beim Ver­ binden mit der Kontaktringscheibe 98 und dem Blechkörper 96, z.B. durch Laserschweißen, in fertigungsgerechter Weise durch die Zungen 102 und 108 zentriert festgehalten.

Claims (10)

1. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzdüse und einem nachge­ schalteten, als Wendel ausgebildeten Glühkörper, der einen Durchgang für die Kraftstoff-Spritzstrahlen bildet und mit radialem Spiel von einer Hülse umgeben ist, die eine axiale Ringschulter hat, an der das brennraumseitige Ende des Glühkörpers befestigt ist und kon­ taktiert ist, und ferner mit einer Kontaktringscheibe, die an der Hülse isoliert befestigt ist und mit einem inneren Ringrand das andere Ende des Glühkörpers festhält und kontaktiert, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die axiale Ringschulter (90, 107) an der Hülse (30, 96) vom Düsenkörper (10) der Einspritzdüse abgekehrt ist und eine Durchstecköffnung (91, 106) umgibt, deren lichter Durchmesser kleiner als der äußere Durchmesser der brennraumseitigen Endwindung (88, 93) des Glühkörpers (22, 92) ist, und daß ferner die äußeren Durchmesser aller anderen Windungen des Glühkörpers (22, 92) höchstens so groß wie der lichte Durchmesser der Durchstecköffnung (91, 106) sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper (22, 92) wie bekannt einen zum Düsenkörper (10) der Ein­ spritzdüse hin sich stetig verkleinernden Außendurchmeser hat.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die dem Düsenkörper (10) zugekehrte Endwindung (94) des Glühkörpers (92) über einen möglichst großen Umfang hinweg in einer senkrecht zur Achse des Glühkörpers (92) angeordneten Ebene liegt und daß der innere Ringrand (99) der aus Blech bestehenden Kontakt­ ringscheibe (98) mit mehreren über den Umfang verteilten, durch ört­ liche Verformungen des Ringrandes (99) gebildeten Klauen (102 b) die Endwindung (94) des Glühkörpers (92) faßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Endwindung (94) benachbarte Windung (95) des Glühkörpers (92) eine größere Wendelsteigung als die anderen Windungen hat.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktringscheibe (98) im mittleren Ringbereich mit mehreren über den Umfang verteilten Aussparungen (101) versehen ist und daß die die Endwindung (94) des Glühkörpers (92) erfassenden Klauen (102 b) durch abgebogene Zungen (102) am inneren Ringrand (99) der Kontaktringscheibe (98) gebildet sind, welche in der Konfiguration des Blechzuschnittes der Kontaktringscheibe (98) in die Aussparungen (101) hineinragen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der innere Ringrand (99) der Kontaktringscheibe (98) mit einem die Endwindung (94) des Glühkörpers (92) innen zen­ trierenden axialen Kragen (100) versehen ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den Glühkörper (92) umgebende Hülse mindestens teilweise durch einen topf- bzw. napfförmig geformten, mit einer Bodenöffnung (106) versehenen Blechkörper (96) gebildet ist, an dessen die Bodenöffnung (106) umgebenden inneren Ringrand die brenn­ raumseitige Endwindung (93) des Glühkörpers (92) durch abgebogene Zungen (108) festgehalten ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Glühkörper (22) aus einem Flachband (72) ge­ wickelt ist, welches in Form einer Spirale aus einem ebenen Blech­ körper (74) herausgetrennt und danach zu einer konischen Wendel axial auseinandergezogen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Enden des den Glühkörper (22) bildenden Flachbandes (72) je ein ge­ schlossener Kontaktring (86, 88) angeformt ist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Wärmeschutzring, der sich einerseits am Düsenkörper der Einspritz­ düse und andererseits über Isolierkörper an der den Glühkörper um­ gebenden Hülse abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die der Hülse (30, 96) zugekehrte Stützfläche des Wärmeschutzrings (60) ohne Zwischenlage einer metallischen Stützscheibe unmittelbar auf dem be­ nachbarten Isolierkörper (49) aufliegt.