EP0268811A1

EP0268811A1 - Brennstoffeinspritzanordnung einer Kolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: EP0268811A1
Application number: EP87115163A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Pernter
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1988-06-01
Also published as: DK489287D0; CH671074A5; FI874355A0; JPS63143382A; DK489287A; FI874355A

Abstract

Die Brennstoffeinspritzanordnung weist ein Einspritzventil (5) auf, das einen in einer Durchtrittsöffnung eines Zylinderdeckels (1) angeordneten Düsenkörper (6 bis 9) umfasst. Der Kopfteil (9) dieses Düsenkörpers ragt in einen Brennraum (4) und hat mindestens eine Düsenöffnung (21), die zum Bilden eines in den Brennraum (4) gerichteten Brennstoffstrahls dient. Der Düsenkopf (9) besteht aus einer Titanbasislegierung, die ausser herstellungsbedingten Verunreinigungen 2 bis 10 % Aluminium, 0 bis 55 % Niob, 0 bis 10 % Zirkonium, 0 bis 6 % Molybdän, 0 bis 1 % Silizium und 0 bis 10 % Tantal enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzanordnung einer Kolbenbrennkraftmaschine, die mindestens einen durch einen Zylinderdeckel abgeschlossenen Zylinder mit einem darin beweglichen Kolben aufweist, der mit dem Zylinderdeckel einen Brennraum begrenzt, mit mindestens einem an ein Brennstoffversorgungssystem angeschlossenen Brennstoffeinspritzventil, das einen in einer Durchtrittsöffnung des Zylinderdeckels angeordneten Düsenkörper aufweist, der mit einem in den Brennraum ragenden Kopfteil mit mindestens einer Düsenöffnung versehen ist, die zur Bildung eines in den Brennraum gerichteten Brennstoffstrahls dient.
Bei bisher bekannten Anordnungen dieser Art besteht der die Düsenöffnungen enthaltende Kopfteil des Düsenkörpers aus einer Stahllegierung, die im Betrieb der Brennkraftmaschine mehr oder weniger stark einer Abnutzung durch Korrosion und Erosion unterworfen ist. Je nach Art und Zusammensetzung des verwendeten Brennstoffs - insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen, die dauernd mit Schweröl betrieben werden - können die bei entsprechend hohen Temperaturen im Brennraum schmelzenden, nichtbrennbaren Bestandteile des Brennstoffs, die in Form von Schlacken und Oelaschen anfallen, den in den Brennraum ragenden Kopfteil des Einspritzventils durch Hochtemperaturkorrosion gefährden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Brennstoffeinspritzventil in der eingangs genannten Anordnung so zu verbessern, dass die Abnutzung des in den Brennraum ragenden Kopfteils drastisch verringert oder ganz vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Düsenkopf aus einer Titanbasislegierung besteht, die ausser herstellungsbedingten Verunreinigungen 2 bis 10 % Aluminium, 0 bis 55 % Niob, 0 bis 10 % Zirkonium, 0 bis 6 % Molybdän, 0 bis 1 % Silizium und 0 bis 10 % Tantal enthält.
In Betriebsversuchen hat sich gezeigt, dass der aus der Titanbasislegierung bestehende Kopfteil wesentlich besser gegen Hochtemperaturkorrosion beständig ist als der bekannte Kopfteil aus einer Stahllegierung, was darauf zurückgeführt wird, dass die Titanlegierung im Betrieb der Brennkraftmaschine korrosionsfeste, dichte und gut haftende Passivschichten bildet. Dank diesem Verhalten ist die Abnutzung des Kopfteils gegenüber solchen aus einer Stahllegierung stark reduziert, wodurch sich eine wesentlich erhöhte Lebensdauer des Kopfteils ergibt. Es ist also weniger häufig als bisher notwendig, das Brennstoffventil auszubauen, um den Kopfteil auszuwechseln, wodurch die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine vergrössert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgen den Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Axialschnitt durch einen Teil eines Brennstoffeinspritzventils zeigt.
Die Brennstoffeinspritzanordnung einer Diesel-Brennkraftmaschine umfasst einen Zylinderdeckel 1, der zusammen mit einem in einem Zylinder 2 auf- und abbeweglichen Kolben 3 einen Brennraum 4 begrenzt, und ein als ganzes mit 5 bezeichnetes Brennstoffeinspritzventil. Das Einspritzventil 5 weist einen gehäuseartigen Düsenkörper auf, der sich in diesem Beispiel aus den Teilen 6, 7, 8 und 9 zusammensetzt. Der oberste Teil 6 weist einen Gewindeansatz 6ʹ auf, der mit einer Ueberwurfmutter 10 verschraubt ist, die die Teile 6 bis 9 zusammenhält. In einer zentralen Bohrung 11 des obersten Teils 6 befindet sich eine Stange 12, die an ihrem oberen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ende durch eine Druckfeder belastet ist und mit ihrem unteren Ende auf einer Ventilnadel 13 ruht. Die Ventilnadel 13 ist in einer Bohrung 22 des sich an den Teil 6 anschliessenden Teils 7 geführt. Im unteren Bereich des Teils 7 bildet dessen Bohrung 22 eine kegelige Ventilsitzfläche 14, die mit dem entsprechend kegelig ausgebildeten unteren Ende der Ventilnadel 13 zusammenwirkt. Im Teil 7 ist oberhalb der Sitzfläche 14 ein Raum 15 ausgespart, dem über eine Bohrung 16, 17 im Teil 7 bzw. 6 Brennstoff von einem nicht gezeigten Brennstoffversorgungssystem unter hohem Druck zugeführt wird.
Der Teil 7 ist in seinem unteren Bereich von dem hülsenförmig ausgebildeten Teil 8 umgeben, der an seinem unteren Ende eine nach innen ragende Schulter 18 bildet, auf der der Teil 9 mit einem Flansch 9ʹ ruht. Der Teil 9, der den Kopfteil des Einspritzventils 5 bildet, weist eine zentrale Bohrung 20 auf, die sich an die Bohrung 22 des Teils 7 anschliesst und am unteren Ende verschlossen ist. Mit seinem unteren Ende ragt der Kopfteil 9 in den Brenn raum 4. Am unteren Ende des Kopfteils sind mehrere Düsenbohrungen 21 angebracht, von denen jede der Bildung eines in den Brennraum 4 gerichteten Brennstoffstrahls dient. Zwischen dem Kopfteil 9 und dem ihn umgebenden Teil 8 kann eine Schrumpfverbindung bestehen.
Der Kopfteil 9 besteht aus einer Titanbasislegierung, die z.B. folgende Zusammensetzung hat: 6 % Aluminium, 5 % Zirkonium, 0,5 % Molybdän, 0,25 % Silizium und Rest Titan. Es hat sich gezeigt, dass mit einem Kopfteil aus dieser Titanlegierung sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber Hochtemperaturkorrosion erzielt werden, so dass die Lebensdauer des Kopfteils gegenüber einem solchen aus einer Stahllegierung wesentlich erhöht wird.
Weitere Titanbasislegierungen, die gute Ergebnisse erbracht haben, sind folgende:

a) 6 % Aluminium, 7 % Niob und Rest Titan und
b) 6 % Aluminium, 6 % Niob, 1 % Tantal und Rest Titan.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird der Brennstoff über die Bohrungen 17 und 16 dem Raum 15 taktweise mit einem Druck von beispielsweise 800 bar zugeführt, wodurch die Ventilnadel 13 gegen den Schliessdruck der auf die Stange 12 wirkenden Feder von der Sitzfläche 14 abgehoben wird, so dass der Brennstoff nunmehr über die Bohrung 20 des Kopfteils 9 zu den Düsenbohrungen 21 gelangen kann und von dort aus als Strahlen in den mit komprimierter Luft gefüllten Brennraum 4 eintritt. Der Hub der Ventilnadel 13 beträgt etwa 1,2 mm.

Claims

1. Brennstoffeinspritzanordnung einer Kolbenbrennkraftmaschine, die mindestens einen durch einen Zylinderdeckel abgeschlossenen Zylinder mit einem darin beweglichen Kolben aufweist, der mit dem Zylinderdeckel einen Brennraum begrenzt, mit mindestens einem an ein Brennstoffversorgungssystem angeschlossenen Brennstoffeinspritzventil, das einen in einer Durchtrittsöffnung des Zylinderdeckels angeordneten Düsenkörper aufweist, der mit einem in den Brennraum ragenden Kopfteil mit mindestens einer Düsenöffnung versehen ist, die zur Bildung eines in den Brennraum gerichteten Brennstoffstrahls dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf aus einer Titanbasislegierung besteht, die ausser herstellungsbedingten Verunreinigungen 2 bis 10 % Aluminium, 0 bis 55 % Niob, 0 bis 10 % Zirkonium, 0 bis 6 % Molybdän, 0 bis 1 % Silizium und 0 bis 10 % Tantal enthält.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfteil einen vom Düsenkörper des Einspritzventils lösbaren Teil bildet.