FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES

Abstract: 1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines, for intermittent direct injection into the combustion space of the internal combustion engine, with a nozzle body (1) having at least one spray opening (3) in a bottom (12) facing the combustion space, of the nozzle body (1) which is covered by a heat protection cap (11) which is recessed at the spray opening (3) and is pushed onto a cylindrical section (10) of the nozzle body (1) and which delimits a closed air gap (13) towards the bottom (12) of the nozzle body (1), characterized in that the heat protection cap (11) is coated on its surface facing the combustion space with a heat-retarding layer (15) of Zr O2 (zirconium oxide) which is stabilised by Y2 O3 (yttrium oxide).

Description: Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei den Direkteinspritzmotoren ist der Boden des Düsenkörpers ausserordentlichen Temperaturbelastungen ausgesetzt. Die Verdichtungsendtemperatur beim Dieselmotor liegt zwischen 700 und 9oo C, bei einem Verbrennungshöchstdruck zwischen 65 und 9o bar. Die moderne Entwicklung, den Motor aus hitzebeständigerem Material, beispielsweise aus Keramik, zu machen und den Druck der Verdichtung und analog der Einspritzung zu erhöhen, um bessere, besonders thermische Wirkungsgrade zu erhalten, vergrössert entsprechend die Belastung der Einspritzdüse.Zwar bewirkt der beim Einspritzen die Einspritzdüse durchströmende Kraftstoff eine gewisse Kühlung, doch reicht diese häufig nicht aus, um eine Verkokung an den Spritzöffnungen oder gar am Ventilsitz zu unterbinden. Die Nachteile sind eine schlechte Kraftstoffzerstäubung und damit eine schlechte Kraftstoffluftgemischaufbereitung mit der Folge vermehrter RuS- emission u. von Leistungsverlusten bzw. hohem Kraftstoffverbrauch. Diese Belastung des Düsenkörperbodens wird extrem, wenn in der Nähe desselben im Brennraum eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, durch die die Zündung des Kraftstoffluftgemisches besonders bei kalten Brennkraftmaschinen verbessert wird. Aber auch bei warmen Brennkraftmaschinen wird durch den Dauerbetrieb eines derartigen Glühvorsatzes eine Wirkungsgradverbesserung erzielt, sowie eine Verringerung des Verbrennungsgeräusches im Teillastbereich. Besonders bei Vollast wirkt sich dieses Dauerglühen als eine ausserordentlich hohe thermische Belastung des Düsenkörperbodens aus Es ist schon vorgeschlagen worden, den Düsenkörperboden mittels einer Wärmeschutzscheibe, in welcher Ausnehmungen für den Kraftstoffstrahl vorgesehen sind, gegen diese Temperaturen von der Brennraumseite her zu schützen. Derartige Wärmeschutzscheiben haben den Nachteil, dass sich einerseits Verkokungen zwischen Düsenkörperboden und Wärmeschutzscheiben bilden und andererseits diese Wärmeschutzscheiben besonders bei der Verwendung von Glühvorsätzen auf konstruktive Probleme bezüglich des zur Verfügung stehenden Raumes stossen. Die Wärmeschutzscheiben müssen nämlich im Brennraum befestigt werden, wobei diese - sofern sie durch die Kraftstoffeinspritzdüse eingespannt sind - sehr schwer wieder entfernt werden können. Bei der Verwendung eines Glühvorsatzes sollte dieser möglichst dicht am Düsenkörperboden angeordnet sein, was durch die bekannten Wärmeschutzscheiben behindert wird. Ausserdem beeinträchtigen diese Wärmeschutzscheiben die Strömungsverhältnisse am Glühvorsatz, da die vom Einspritzstrahl durchdrungenen Ausnehmungen strömungstechnisch wie Blenden wirken. Vorteile der Erfinauna Die erfindungsgemässe Kraftstoffeinspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat aemgegenüber den Vorteil eines ausreichenden Wärmeschutzes des Düsenkörperbodens ohne die oben beschriebenen Nachteile. Der Luftspalt zwischen Düsenkörperboden und Kappe verhindert den unmittelbaren metallischen Wärmeübergang von Kappe zu Düsenkörper. Da die Kappe im Bereich der Spritzöffnung unmittelbar am Düsenkörperboden anliegt und im übrigen im wesentlichen dessen Oberfläche folgt, ist der vor der Düse im Brennraum zur Verfügung stehende Raum minimal beansprucht. Aufgruni dieser Kappenausbildung kann der schädliche Raum zwischen Düse- körperboden und oberer Totlage des Motorkolbens vorteilhafterweise minimiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Wärmeschutz gemeinsam mit der Düse bei deren Berausschrauben aus aem Motor mitdemontiertwird. Bei der Verwendung von der Düse nachgeschalteten Heizvorrichtungen besteht zudem der Vorteil, dass diese Wärmeschutzeinrichtung in Form der Schutzkappe keinerlei Einfluss auf die Strömung von Luft und Kraftstoff nimmt, ohne deshalb weniger wirksam za sein, als die bekannten Wärmeschutzscheiben. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im zylindrischen Abschnitt des Düsenkörpers eine der Dicke der Kappenwand entsprechende Abdrehung vorgesehen, auf die der zylindrische Teil der Kappe steckbar ist, so dass der Aussendurchmesser von Kappe und Düsenkörper weitgehend übereinstimmen. Hierdurch ist es möglich, die die Düse aufnehmende Bohrung im Motorkopf so klein zu halten, dass lediglich ein enger radialer Spalt zwischen Bollrungsinnenwand und Düsenkörper bzw. Kappenaussenwand besteht. Je enger dieser Spalt ist, desto weniger strömen Brenngase hinein, die ein Festkleben bewirken können und umso günstiger ist der die Düse kühlende Wärmeübergang von Düse zu Motor. Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Kappe eine Schicht aus wärmedämmendem Material vorgesehen, welche die unmittelbare Hitzestrahlung, insbesondere beim Einsatz von Heizvorrichtungen, auffängt. Weitere Vorteile des Gegenstandes der Erfindung sind der nachfolgenden Beispielsbeschreibung und den Ansprüchen entnehmbar. Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Beschreibung des Ausführunqsbeispiels In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch den Teil einer Einspritzdüse dargestellt, der zumindest teilweise in den Brennraum einer Brennkraftmaschine ragt. Bei diesem Teil handelt es sich um einen Düsenkörper 1, in dem eine Ventilnadel 2 durch den unter Druck zugeführten Kraftstoff entgegen einer Rückstellkraft axial verschiebbar gelagert ist. Diese Ventilnadel 2 steuert eine Spritzöff nung 3 im Düsenkörper 1. Der Kraftstoff wird von einer nichtdargestellten intermittierend arbeitenden Kraftstoffeinspritzpumpe durch eine Bohrung 4 in einen Druckraum 5 gefördert, um dann - wenn bei ausreichend hohem Druck die Ventilnadel 2 entgegen der Schliesskraft verschoben wird - über die Spritzöffnung 3 in den Brennraum 6 des Motors 7 eingespritzt zu werden. Der Düsenkörper 1 durchdringt eine Bohrung 8 im Motorkopf, wobei zwischen dieser Bohrung 8 und dem Düsenkörper 1 nur ein schmaler Ringspalt 9 verbleibt. Die Düse selbst ist entweder - wie nicht dargestellt - in den Motorkopf geschraubt oder über einen Flansch an diesem befestigt und wird bei der Demontage in Öffnungsrichtung der Ventilnadel 2 aus der Bohrung 8 gezogen. Auf dem Düsenkörper 1 ist eine Abdrehung lo vorgesehen, auf die eine Wärmeschutzkappe 11 gesteckt ist. Die Kappe 11 wird durch nichtdargestellte Mittel nach Aufstecken auf den Düsenkörper 1 fest mit diesem verbunden. Zwischen dem Boden 12 des Düsenkörpers und der Kappe 11 ist ein Luftspalt 13 vorgesehen, der lediglich im Bereich der Spritzöffnung 3 unterbrochen ist. In diesem Bereich stützt sich die Kappe 11 an einem konischen Bund 14 des Düsenkörpers 1 ab. Die dem Brennraum zugewandte Seite der Kappe 11 ist mit einer wärmedämmenden Isolierschicht 15 überzogen, die beispielsweise aus ZrO2 (Zirkonoxid) besteht, welche durch Y203 (Ytriumoxid) stabilisiert ist.

Claims: Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen Ansprüche 1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen für intermittierende direkte Einspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine mit einem Düsenkörper mit mindestens einer Spritzöffnung in einem dem Brennraum zugewandten Boden des Düsenkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12) durch einen Wärmeschutzring abgedeckt ist, welcher als die Spritzöffnung aussparende Kappe (11) ausgebildet auf einen zylindrischen Abschnitt (lo) des Düsenkörpers (1) steckbar ist und einen geschlossenen Luftspalt (13) zu dessen Boden (12) hin begrenzt. 2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zylindrischen Abschnitt des Düsenkörpers (1) eine der Dicke der Kappenwand entsprechende Abdrehung (lo) vorgesehen ist, auf die der zylindrische Teil der Kappe steckbar ist, so dass die Aussendurchmesser von Kappe (11) und Düsenkörper (1) weitgehend übereinstimmen. 3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kappe (11) eine Schicht (15) aus wärmedämmendem Material vorgesehen ist. 4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als wärmedämmendes Material ZrO2 (Zirkonoxid) dient, das durch Y203 (ytriumoxid) stabilisiert ist. 5. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung für mit einer zusätzlichen, der Kraftstoffdüse nachgeschalteten, im Brennraum angeordneten Heizeinrichtung, mit einer Hitzestrahlung in Richtung Düsenkörper (1) (nicht dargestellt).

Inventors: AUWARTER, GERHARD, IMHOF, ERNST, KIRNER, KUNO, DR.-ING., KOMAROFF, IWAN, Auwärter, Gerhard
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1984
Main classification: F02M53
IPC codes: F02M53, F02M61