DEVICE FOR THE INJECTION OF FUEL INTO COMBUSTION CHAMBERS OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES

Abstract: 1. Device for injecting fuel into combustion spaces of internal combustion engines, having at least one injection nozzle (10), downstream of which is fitted a glow body (40) which has a duct for the passage of the injection jets surrounded by heatable structures, and also having at least one ventilation opening (48) entering from the side into the path of the injection jets, via which ventilation opening air passes from the combustion space into the boundary zone of the injection jets due to injector effect, characterized in that the heatable structures are provided with a series circuit consisting of at least one electrically heating element (42) and an electrical resistor (52) subject to the radiation from the heating element (42), which resistor has a positive temperature coefficient (PTC resistor) and is designed as a washer-shaped body which is located between the heating element (42) and the combustion space end surface of the injection nozzle (10).

Description: Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in 3renr.raume von BrennkrSftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht aus van einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der gattung des Hauptanspruchs. Einrichtungen dieser Gattung haben den Vorteil, dass eine Abbremsung des Spritzstrtahls durch Unterdruckbildung und Strahlverformung im Kanal des Glühkörperd praktisch in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine vermieden werden kann, so dass die Spritzstrahlen mit der gew:inschten Geometrie und ungebremst mit maximaler Ausflussgeschwindig- keit aus dem Kanal austreten. Die in dem Kanal angesaugte Luft erwärmt sich und dringt in die Randzonen der Spritzstrahlen ein, wo sich im Unterschied zu der Kernzone feinere Kraftstofftröpfchen befinden und ausserdem wegen kleinerer Tröpfchendichte als im S-rahlkern ein für die Zündung und Verbrennung sehr günstiges Kraft stoff-Luft-Verhältnis herrscht. Beim Durchströmen des Kanals wird der Randzone des Spritzstrahls Wärme zugeführt, so dass beim Austreten Spritzstrahles in den Brennraum die der Strahlkern umgebende Wolke aus Tröpfchen, Dampf und Luf zündet. Da i-ese Wolke anteilmässig nur einen geringen Teil der Ge 3a=.menge im Spritzstrahl darstellt, erfordert die gattungsmässige Glüheinrichtung zur Einleitung der Zündung nur verhältnismässig wenig reizenergie. Zusätzlich wird dabei die Eindringenergie des Spritzstrahls nicht gemindert, so dass sich der Spritzstrahl mit brennender Ummantelung im Brenn rm m 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 vcrgeschlagen, zwischen der Einspritzdüse und dem Glühkcrper einen Hitzeschirm vorzusehen, welche von Fall zu Fall ncXh einen metallischen Wärmeschutzring tragen kann, der m- einer gegen die Stirnseite der Einspritzaüse drückenden Rlnglippe zur Ableitung der Wärme versehen ist. Diese An ordnung reicht nicht in allen Fällen aus, um eine unerwünscht starke Erhitzung des brennraumseitigen Endes der Einspritzdüse mit Sicherheit zu vermeiden, wenn der Glüh kçrper zu viel Wärme an den Düsenboden abstrahlt. Vcrteile 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 Gl:ihkörper auch in extremen Fälle erreicht werden kann. Der elektrische Widerstand mit PTC-Charakteristik steigt mit zunehmender Temperatur an der Stirnseite der Einspritzdüse an, wobei der Heizstrom zunehmend gedrosselt und im Ergebnis eine unschädliche Grenztemperatur eingeregelt wird. Gleichzeitig wird auch das Heizele- ment selbst vor Überlastung geschützt und dessen Eebens- dauer erhöht. Durch aie in den Unteransprüchen enthaltenen Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanstruch angegebenen Anordnung möglich. Der elektrische Wtierstand kann gemäss Anspruch 2 vortei - haft im noch zulässigen Grenztemperaturbereich einen exponentiellen Verlauf des Widerstandswertes aufweisen. Der Widerstand wirt in diesem Fall gewissermassen als Schalter, welcher den Heizstrom nach Massgabe der gegen die Einspritzdüse gerichteten Wärmestrahlung aus- uni enschaltet. dadurch kann die noch zulässige Grenztemperatur exakter eingehalten weraen als mit Widerständen, deren Widerstandswert sich stetig mit der Temperatur andert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäss Anspruch 3 der elektrische Widerstand als scheibenförmiger Körper ausgebildet ist, welcher zwischen dem Heizelement und dem brennraumseitigen Stirnende der Einspritzdüse angeordnet ist. Der scheibenförmige Widerstandskörper wirkt in diesem Fall zusatzlich als mechanische Abschirmung der Einspritzdüse gegen die Warmestrahlung des Glühkörpers. Die Merkmale der Ansprüche 4 bis 9 stellen vorteilhafte konstruktive Massnahmen dar, welche eine kompakte und betriebssichere Ausführung ergeben. Zeichnung Ein AusführungsbeisIel der erfindung ist in aer Zeich- nung dargectellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erlautert. Die e einzige Figur der Zeichnung zeigt den brennraumseitigen Teil einer Einspritzdüse mit nachge schaltetem Glühkörper im Schnitt. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Einspritzdüse 10 hat einen Düsenkörper 12, in welchem ein Ventilsitz 14 gebildet und eine Ventilnadel 16 ver schiebbar gelagert ist. Diese hat einen mit dem Ventilsitz 14 zusaamenarbeitenden Dichtkegel 18, an den sich ein Drosselzapfen 20 anschliesst, welcher in eine Spritzöff nung 22 im Düsenkörper 12 taucht. Die Spritzoffnung 22 mündet an der dem Brennraum zugekehrten Stirnseite 2L der Einspritzdüse aus, welche über einen konischen Wand abschnitt 26 in die zylindrische Mantel fläche des Düsenkörper 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 16 gegen -len Ventilsitz 14 drückt. Die Überwurfmutter 28 ist der Aussenform des Düsenkörpers 12 angepasst und dementsprechend mit einem konischen Bohrungsabschnitt 31 versehen. Vom Düsenhalter führt durch die Zwischenscheibe 30 ein Kraftstoffkanal in eine Ringnut 32 im Düsenkörper 12, welche über eine Zulaufbohrung 34 mit einem Druckraum 36 im Düsemkörper 12 verbunden ist. Im Bereich des Druckraumes 36 hat die Ventilnadel 16 eine Druckschulter 38, an welcher der Kraftstoffdruck eine der Schliessfeder entgegenwirkende, die Ventilnadel in Öffnungsrichtung verschiebende Kraft hervorruft. Der Einspritzdüse 10 ist ein als Ganzes mit der Bezugszahl 4C bezeichneter Glühkörper nachgeschaltet, welcher als zentrales Bauteil eine Glühwendel 42 hat, die in ihrem Inneren einen Kanal zum berührungsfreien Durchgang der Kraftstoff-Spritzstrahlen hat. Die Glühwendel 42 ist von einer metallischen cnuzzkapsel 14 umgeben, die nil einem Flanschrand 6 und oft seitlichen Belüft- ungsöffnungen 48 im Mantel, sowIe eit einer zentralen Durchgangsöffnung 50 im Boden versehen ist. Die durch die Glühwendel 42 hindurchtretenden Spritzstrahlen saugen 5er die Belüftungsöffnungen infolge Injektor- wirkung Luft aus dem Brennraum der Maschine an, die sich in der Glühwendel 42 in der bereits eingangs beschriebenen Weise -lt den Randzonen der Spritzstrahlen vermischt. Zwischen der winspritzdüse 10 und dem Glühkörper 40 140 ein scheibenförmiger elektrischer Widerstandskörper angeordnet, welcher in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise elektrisch in Serie mit der Glühwendel 142 geschaltet ist. Der Widerstandskörper 52 besteht aus Keramikmaterial, z. 3. aus BaTiO3, und ist an seinen beiden 3eitenflächen je mit einem Keramikvliess 54 bzw. 56 so bedeckt, dass eine Berührung mit der Überwurfmutter 28 und iem Flanschrand 146 der Schutzkapsel 44 vermieden ist. Die Keramikvliese 54 und 56 bestehen aus einem elektrisch nicht leitendem Material, z. B. aus Al203. Die Schutzkapsel 44 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 64 für die Glühwendel 42 druckdicht eingespannt. Die stromauf der Isolierbuchse 62 von einem Isoliermantel 66 umhüllte Zuleitung 64 ist durch einen seitlich offenen Schlitz 68 in der Überwurfmutter 28 hindurchgeführt und an der oberen Sei enfläche des beidseitig metallisierten Widerstandskörpers 52 angeschweisst. Das eine Ende der Glühwendel 42 ist an aie untere Seitenfläche des Widerstandskörpers 52 angeschweisst, während ihr anderes rnde mit der metallischen Schutzkapsel 44 verbunden und über diese, das Ringteil 60, die Uberwurfmutter 28 und den Zylinderkopf mit Masse kontaktiert ist. Beim Schliessen des über den Widerstandskörper 52 und die ala-wenael 42 führenden Heizstromkreises fliesst zunächst ein hoher Strom, wenn der Widerstandskörper 52 noch kalt und sein Widerstandswert daher noch gering ist. Bei Inbe- triebnahme der Maschine ist daher die Heizleistung der Glühwendel 42 gross, wodurch die Zündfreudigkeit des im Glühkörper 40 gebildeten Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Startphase weiter erhöht wird. Sobald die Temperatur des Widerstandskörpers 52 durch die Wärmestrahlung der Gl:ih- wendel 42 und des Brennraumes ansteigt, nimmt sein Wider standswert zu und dementsprechend der die Glühwendel 42 durchfliessende Heizstrom ab. Dadurch schwächt sich auch die Wärmestrahlung auf den Widerstandskörper 52 ab, so dass sicn im getrieb der Maschine für jeden Belastungszustand eine bestimmte Grenztemperatur der Strahlung einstellen wird, bel welcher sich noch keine schädlichen Wirkungen in Bezug auf ein Verkoken der Spritzöffnung 2P ergeben. in manchen Fällen kann es zweckmässig sein, die Widerstandscharakteristik so zu wählen, dass nach der Startphase der Widerstandskörper 52 allein schon durch die Wärme strahlung des Brennraumes den Heizstrom der Glüh- wendel 42 praktisch unterbricht, so dass die Glühwendel 42 nur in der Startphase eingeschaltet ist. Neben seiner Regelfunktion schirmt der Widerstandskörper 52 lie Stirnseite 24 des Düsenkörpers 12 gegen den Brennraum nin weitgehend ab. Der Widerstandskörper 32 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 42, der Schutzkapsel 44 und der Zuleitung 64 vor dem rinbau in die Einspritz- düse 10 zu einer vorgefertigten Baugruppe zusammengesetzt weraen kann, wodurch der Zusammenbau der Einspritzdüse erleichtert wird.

Claims: Ansprüche 1. Einrichtung zum Einspritzen von Kra-,stoff in Brennräume 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 In Åaektorwirkung Luft as dem Brennraum in die Randzone der Spritzstrahlen gelangt, nach Patent (P 33 07 109.8), dadurch gekennzeichnet, dass die heizbaren Strukturen mit einer Serienschaltung von mindestens einem elektrischen Heizelement (42) und einem der Strahlung des Heizelementes (42) ausgesetzten elektrischen Widerstand (52) mit pos einem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand) versehen sind. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (52) in einem bestimmten Temperaturbereich einen exponentiellen bzw. sprunghaften Verlauf des Widerstandswertes aufweist. 3. Einrichtung rach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der elekJrische Widerstand (52) als scheibenförmiger Kurzer ausgebildet ist, welcher zwischen dem Heizelement (142' und der brennraumseitigen Stirnseite der Einspritzdüse (@@) angeordnet ist. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Widerstandskörper (52) aus einem Keramikmaterial, vorzugsweise aus 3aTi03, besteht. 5. Einrichtung rauch Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Widerstandskörper (52) an beiden Seitenflächen me.allisiert ist und an der einen Seitenfläche mit dem heizelement (42), an der anderen Seitenfläche dagegen mit einem das Gehäuse (28) der Einspritzdüse (10) durchsetzenden Stromleiter (64) verbunden ist. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Widerstandskörper (52) an beiden Stirnflächen durch eine Isolierscheibe (54, 56), vcrzugsweise ein Keramikvlies aus Al203, abgedeckt ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Widerstandskörper (52) zusammen mit einem Flansch (46) einer Schutzkapsel (44), die das Heizelement (42) umgibt, an der Stirnseite einer Überwurfmutter (28) festgehalten ist, welche einen Düsenkörper (12) der Einspritzdüse (10) gegen einen Düsenhalter spannt. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper (52) und die Schutzkapsel (44) durch ein an ie Überwurfmutter (28) angeschweisstes, mit einer Auflageschulter (58) versehenes Ringteil (60) an der Überwurfmutter (28) festgehalten ist. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (60) einen konischen Bohrungsabschnitt hat, welcher auf einem Lt t gleicher Konizität ausge- führten Mantelflächenabschnitt der Überwurfmutter (28) aufliegt, und dass der zum Widerstandskörper '52) führen- de Stromleiter (64) zwischen den konischen Flächenabschnitten an Überwurfmutter (28) und ringteil (6C) druckfest und dicht eingespannt ist.

Inventors: AUWARTER, GERHARD, GRUNWALD, WERNER, DR. DIPL.-PHYS., IMHOF, ERNST, KOMAROFF, IWAN, Auwärter, Gerhard, Grünwald, Werner, Dr. Dipl.-Phys.
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1984
Main classification: F02M53
IPC codes: F02M57, F02M53, F02P19, F23Q7