DE3617353A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Einspritzdüsen lassen sich leicht montieren, weil der Glühkörper zusammen mit der Hülse und dem Kontaktelement als vorgefertigte Baueinheit vom offenen Ende der Überwurfmutter her in diese eingefügt und bis zur Stützschulter vor­ geschoben werden kann. Bei den bekannten Einspritzdüsen der ge­ nannten Gattung (DE-A 35 02 109.8) ist der Glühkörper durch eine Drahtwendel gebildet, die an ihrem vom Kontaktelement abgekehrten Ende an der Hülse abgestützt und kontaktiert ist. Diese Ausführung bedingt eine Hülse mit inneren Vorsprüngen, welche die Fertigung er­ schweren und auch die Strömung der durch Injektorwirkung angesaugten Luft behindern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die angesaugte Luft weitgehend ungehindert von der Brennkammer in den zwischen Hülse und Glühkörper gebildeten Ringraum gelangen kann und daß die Hülse keine inneren Vorsprünge haben muß. Der zur Bildung des Glühkörpers vorge­ sehene Mantelheizleiter ist ein erprobtes Bauelement, welches hohe elektrische Heizleistungen umsetzen kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Die Montage des aus Glühkörper, Hülse und Kontaktelement bestehen­ den Glühvorsatzes wird weiter vereinfacht, wenn der äußere Ring­ mantel des Mantelheizleiters mit dem vom Kontaktelement abgekehrten Ende des inneren Widerstandsdrahtes kontaktiert und mindestens an einer Stelle mit der Hülse verlötet ist.

Ein scharfes Abknicken des mit dem Kontaktelement verbundenen Endab­ schnittes des Mantelheizleiters gegenüber dem zugeordneten Endbe­ reich der Wendel wird vermieden, wenn dieser Endbereich brennraum­ seitig angeordnet ist und sich die Wendel entgegen der Strömungs­ richtung des Kraftstoffs zum Düsenkörper hin erstreckt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der dem Kontaktelement zugekehrte Endabschnitt des Mantelheizleiters als sogenanntes kaltes Ende aus­ gebildet ist, welches dem Heizstrom einen geringeren elektrischen Widerstand entgegensetzt als der übrige Teil des Mantelheizleiters.

Dadurch ist erreicht, daß die Hülse, das Anschlußende des Mantel­ heizleiters, insbesondere die dort vorgesehene Versiegelung, und das Kontaktelement thermisch weniger hoch beansprucht werden als bei Verwendung eines Mantelheizleiters, ohne kaltes Ende.

Eine Möglichkeit zur Realisierung eines kalten Endes des Mantelheiz­ leiters besteht darin, im betreffenden Bereich des Mantelheizleiters ein Material mit einem geringeren elektrischen Widerstand zu ver­ wenden als im übrigen Bereich, z.B. Kupfer, und eine möglichst kurze Übergangszone (Verbindungsstelle Kupfer/Heizleiter) zu schaffen.

Eine andere, bevorzugte Möglichkeit besteht darin, unterschiedliche Querschnittsflächen des Ringmantels und des inneren Widerstands­ drahtes insbesondere durch Hämmern oder Ziehen des entsprechenden Teils des Mantelheizleiters vor dem Wickeln herzustellen. Im End­ effekt ergibt sich dadurch ein verdickter Endabschnitt gegenüber einer Ausführung ohne kaltes Ende, dessen größere Oberfläche eben­ falls im Sinne einer thermischen Entlastung der Versiegelung am Man­ telheizleiter und des Kontaktelementes wirksam ist.

Wenn zur Stromzuführung eine zwischen Düsenkörper und Überwurfmutter angeordnete Hülse vorgesehen ist, kann das Kontaktelement bei den vorstehend geschilderten Maßnahmen zur Verringerung der thermischen Belastung auch unmittelbar durch einen verdickten bzw. nach innen gekehrten Rand der Hülse gebildet sein.

Der Zusammenbau der Einspritzdüse wird vereinfacht, wenn der Mantel­ heizleiter, die ihn tragende und kontaktierende Hülse, ein auf deren oberer Stirnseite aufliegender Isolierkeramikkörper und das Kon­ taktelement durch Löten bzw. Kleben zu einer Einbaueinheit vorge­ fertigt sind.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den brennraumseitigen Teil des ersten Ausführungs­ beispiels vergrößert und im Schnitt, Fig. 2 den Glühkörper der Ein­ spritzdüse nach Fig. 1, und Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel anhand eines der Fig. 1 entsprechenden Schnitts.

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 Ventilandel 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 Düsenkörper 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 Glühvorsatz 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 22 nicht benetzen, jedoch eine Injektorwirkung hervorrufen, durch welche Luft aus dem Brennraum in das Innere des Glühkörpers 22 angesaugt wird.

Der Glühkörper 22 ist von einer metallischen Hülse 30 umgeben, die einen zylindrischen Abschnitt 32 größeren Durchmessers und einen zylindrischen Abschnitt 34 kleineren Durchmessers hat. Am Übergang zwischen den Abschnitten 32 und 34 ist eine Ringschulter 36 gebil­ det, die auf der Stützschulter 18 der Überwurfmutter 12 aufliegt. Stromab der Stützschulter 18 ist die Überwurfmutter 12 mit einem Bohrungsabschnitt 38 versehen, welcher den Abschnitt 34 der Hülse passend und dichtend umgreift.

Zwischen Hülse 30 und Düsenkörper 10 ist ein metallischer Wärme­ schutzring 40 verformt eingespannt, der mit einem inneren Ringrand 42 gegen die Stirnwand 16 des Düsenkörpers 10 dichtend drückt. Der axial zum inneren Ringrand 42 versetzte äußere Ringrand 44 des Wärmeschutzringes 40 stützt sich dichtend auf einer Ringschulter 46 im Inneren der Hülse 30 ab und drückt diese bei aufgeschraubter Überwurfmutter 12 schüttelfest an die Stützschulter 18 an. Der Wärmeschutzring 40 schützt die Stirnwand 16 des Düsenkörpers 10 vor der Hitzestrahlung des Glühkörpers 22 und führt Wärme von der Stirn­ wand 16 auf die Hülse 30 ab, von wo sie über die Überwurfmutter 12 auf das Motorgehäuse abgeleitet wird.

Der Glühkörper 22 ist erfindungsgemäß durch einen Mantelheizleiter bekannter Bauart gebildet, dessen mittlerer Bereich zu einer Wendel 50 (Fig. 2) gewickelt ist. Die Wendel 50 ist mit zwei gestreckten Anschlußenden 52, 54 versehen, die beide tangential vom Wicklungs­ durchmesser abgehen. Das Anschlußende 52 ist dem brennraumseitigen Endabschnitt 56 der Wendel 50 zugeordnet und mit einem abgewinkelten Abschnitt 58 versehen, der durch eine parallel zur Düsenachse ver­ laufende Bohrung 60 in der Hülse 30 hindurchgeführt und darin dichtend eingelötet ist. Widerstandsdraht und Mantel sind nach dem Durchstecken des Abschnitts 58 und Einlöten in die Bohrung 60 hoch­ temperaturfest versiegelt. Am Ende des Abschnittes 58 ist der innere Widerstandsdraht 62 des Mantelheizleiters 22 ein Stück weit frei aus und dessen äußeren Ringmantel 64 herausgeführt.

Das aus dem äußeren Ringmantel 64 herausgeführte Ende des inneren Widerstandsdrahtes 62 ist an einen Kontaktring 66 angelötet, der unter Zwischenlage eines keramischen Isolierringes 68 auf der oberen Stirnseite der Hülse 30 befestigt ist. Die Befestigung kann durch Kleben oder auch Löten erfolgen. Der Isolierring 68 und der Kontakt­ ring 66 sind in dem keilförmigen Ringraum 70 zwischen dem konischen Wandabschnitt 14 des Düsenkörpers 10 und der Überwurfmutter 12 ange­ ordnet. Der Kontaktring 66 ist mit einer Stromzuführungshülse 74 verbunden, deren Ausbildung hier im einzelnen nicht näher interes­ siert und beispielsweise in der DE-A 35 02 098 beschrieben ist.

Die Wendel 50 erstreckt sich von ihrem eingangsseitigen Endbereich 56 entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs zum Düsenkörper 10, wobei der Wicklungsdurchmesser stetig kleiner wird. Das zweite Anschlußende 54 der Wendel 50 ist in einer Wandkerbe 72 im Inneren der Hülse 30 abgestützt. Der äußere Ringmantel 64 des Mantelheiz­ leiters 22 ist am Anschlußende 54 mit dem inneren Widerstandsdraht 62 kontaktiert und dient selbst als Masseleiter, welcher das vom Kontaktring 66 abgekehrte Ende des Widerstandsdrahtes 62 mit der Hülse 30 und über diese mit Masse verbindet. Zu diesem Zweck ist der äußere Ringmantel 64 an beiden Ende mit der Hülse 30 verlötet.

Bei der beschriebenen Ausführung kann der Mantelheizleiter 22 kostensparend ohne kalte Enden ausgeführt sein, ohne daß der Kon­ taktring 66 unzulässig stark erwärmt wird.

Der Zusammenbau der Einspritzdüse geht so vor sich, daß zunächst die Hülse 30 mit dem Glühkörper 22, dem Isolierring 68 und dem Kontakt­ ring 66 zu einer Baueinheit vorgefertigt werden.

Danach wird die Stromzuführungshülse 74 mit dem Kontaktring 66 elektrisch leitend verbunden. Diese Baugruppe wird dann mit dem auf­ gesteckten Wärmeschutzring 40 in die Überwurfmutter 12 von oben her eingesetzt und soweit vorgeschoben, bis die Hülse 30 an der Stütz­ schulter 18 der Überwurfmutter 12 anschlägt. Beim Anziehen der Über­ wurfmutter 12 und Spannen des Düsenkörpers 10 gegen den Düsenhalter wird auch der Wärmeschutzring 40 verspannt, wodurch die gesamte Glühvorsatz-Baugruppe spiellos am Düsenkörper 10 festgehalten wird. Die Hülse 30 könnte aber auch mit der Überwurfmutter 12 durch Löten fest verbunden bzw. in diese eingepreßt sein.

Die Einspritzdüse nach Fig. 3 stimmt bis auf zwei Abweichungen mit der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 überein. Die eine Abweichung besteht darin, daß im Abschnitt 58 a des als Mantelheizleiter ausge­ bildeten Glühkörpers 22 a sowohl der äußere Ringmantel als auch der innere Widerstandsdraht 62 a eine größere Querschnittsfläche haben als im übrigen Teil des Mantelheizleiters und daß daher der ein so­ genanntes kaltes Ende bildende Abschnitt 58 a vom Heizstrom weniger stark erwärmt wird als der Abschnitt 58 nach den Fig. 1 und 2.

Die zweite Abweichung der Einspritzüse nach Fig. 3 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß ein gesonderter Kon­ taktring 66 (Fig. 1) ganz entfällt und daß der innere Widerstands­ draht 62 a des Mantelheizleiters 22 a direkt an einen nach innen ge­ kehrten Rand 76 einer Stromzuführungshülse 78 angelötet ist, die im übrigen wie die Stromzuführungshülse 74 nach Fig. 1 ausgebildet sein kann. Der Wegfall eines gesonderten Kontaktrings 66 wird durch die geringere thermische Belastung möglich, die sich durch die Aus­ bildung des Abschnittes 58 a des Mantelheizleiters 22 a des kalten Endes ergibt.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 3 können die Hülse 30 a, der Glüh­ körper 22 a, der zweckmäßig aus Keramik bestehende Isolierring 68 und die Stromzuführungshülse 78 durch Löten zu einer Baueinheit vorge­ fertigt sein.

Claims (10)

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem durch eine Überwurfmutter an einem Düsenhalter festgespannten Düsenkörper und einem stromab des Düsenkörpers angeordneten Glühkörper, der einen Durchgang für die Spritzstrahlen hat und mit radialem Spiel von einer Hülse umgeben ist, die auf einer stromab des Düsenkörpers angeordneten Stützschulter der Überwurfmutter aufliegt, ferner mit mindestens einer von der Seite her in den Weg der Spritzstrahlen führenden Belüftungsöffnung, durch welche die Spritzstrahlen Luft aus dem Brennraum in die Randzonen der Spritzstrahlen einsaugen, und ferner mit einem den einen Stromanschluß des Glühkörpers mit einer Zuleitung verbindenden Kontaktelement, welches zusammen mit der Hülse an der Überwurfmutter festgehalten ist, deren Innendurchmesser in dem stromauf ihrer Stützschulter liegenden Bereich größer als die Außendurchmesser der Hülse und des Kontaktelementes ist, sodaß diese Teile mit samt dem Glühkörper vom stromaufliegenden Ende her in die Überwurfmutter einsetzbar und bis zur Stützschulter vorschiebbar sind, nach Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 35 02 109.8), dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper (22) in an sich bekannter Weise durch einen zu einer formstabilen Wendel (50) geformten Mantelheiz­ leiter gebildet ist, der an dem Kontaktelement (66, 76) sowie an der Hülse (30) als Masseleiter kontaktiert ist.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringmantel (64) des Mantelheizleiters (22) mit dem vom Kon­ taktelement (66, 76) abgekehrten Ende des inneren Widerstandsdrahtes (62) des Mantelheizleiters (22) kontaktiert und mindestens an einer Stelle mit der Hülse (30) verlötet ist.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichent, daß der äußere Ringmantel (64) des Mantelheizleiters (22) an seinen beiden Enden mit der Hülse (30) verlötet ist.

4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kotaktelement (66, 76) zugeordnete Endbereich (56) der Wendel (50) brennraumseitig angeordnet ist und sich die Wendel (50) ent­ gegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs zum Düsenkörper (10) hin erstreckt.

5. Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kontaktelement (66, 76) zugekehrte Endabschnitt (58) des Mantel­ heizleiters (22) durch eine mindestens annähernd parallel zur Düsen­ achse verlaufende Bohrung (60) der Hülse (30) hindurchgeführt ist, deren dem Kontaktelement (66, 76) zugekehrte Mündung (61) nach dem Durchstecken des Endabschnittes (58) hochtemperaturfest versiegelt ist.

6. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kontaktelement (76) zugekehrte Endab­ schnitt (58 a) des Mantelheizleiters (22 a) als sogenanntes kaltes Ende ausgebildet ist, welches dem Heizstrom einen geringeren elektrischen Widerstand entgegensetzt als der übrige Teil des Man­ telheizleiters (22 a).

7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmantel und der innere Widerstandsdraht (62 a) Bereich des dem Kontaktelement (76) zugekehrten Endabschnittes (58 a) des Mantelheiz­ leiters (22 a) eine größere Querschnittsfläche haben als im übrigen Teil des Mantelheizleiters (22 a).

8. Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Querschnittsflächen des Ringmantels und des inneren Widerstandsdrahtes (62 a) durch Hämmern bzw. Ziehen des entsprechen­ den Teils des Mantelheizleiters (22 a) vor dem Wickeln hergestellt sind.

9. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kontaktelement (76) durch den verdickten bzw. nach innen gekehrten Rand einer zwischen Düsenkörper (10) und Überwurf­ mutter (12) angeordneten Stromzuführungshülse (78) gebildet ist.

10. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelheizleiter (22, 22 a), die ihn tragende und kontaktierende Hülse (30, 30 a), ein auf deren oberer Stirnseite aufliegender Isolierkeramikkörper (68) und das Kontaktelement (66, 74, 76, 78) durch Löten bzw. Kleben zu einer Einbaueinheit vorge­ fertigt sind.