CH623891A5

CH623891A5 - Injection device for self-ignition internal combustion engines

Info

Publication number: CH623891A5
Application number: CH1295477A
Authority: CH
Inventors: Wilfried Dr Ing Hoefken
Original assignee: Orange Gmbh & Co Kg L
Priority date: 1976-12-11
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1981-06-30
Also published as: GB1546315A; DE2656276C2; DE2656276A1; JPS5712026B2; FR2373688A1; JPS5372924A; FR2373688B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für selbstzündende Brennkraftmaschinen, insbesondere mittlerer oder grosser Bauart mit Hochaufladung, bei denen die Vollast-Einspritzmenge ein Vielfaches der Einspritzmenge bei niedriger Last ausmacht.

Insbesondere für selbstzündende Brennkraftmaschinen mittlerer und grosser Bauart, die in Verbindung mit der Hochaufladung für Mitteldrücke zwischen 20 und 30 bar ausgelegt sind, ergeben sich bei Vollast grosse Einspritzmengen, auf die Einspritzpumpe und Einspritzventil ausgelegt sein müssen, wobei sich entsprechend der grossen Einspritzmenge entsprechend grosse Einspritzlöcher ergeben. Bei niedriger Last und entsprechend kleiner Kraftstoffmenge ist über derartig grosse Einspritzlöcher nur noch eine mangelhafte Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes zu erreichen, so dass solche Motoren zur Russbildung im Abgas neigen.

Durch die Erfindung soll eine Einspritzvorrichtung geschaffen werden, mit dem sich sowohl für kleine als auch grosse Einspritzmengen, also über den gesamten Lastbereich, eine zumindest in Annäherung gleich gute Zerstäubung des Kraftstoffes erreichen lässt.

Gemäss der Erfindung wird dies bei einer Einspritzvorrichtung der vorgenannten Art erreicht durch ein Einspritz-Dop-pelventil mit gesondertem Kleinmengen- und Grossmengenanschluss, gesonderten Spritzlöchern für Kleinmengen- und Grossmengeneinspritzung und Anordnung der Spritzlöcher derart, dass die im Querschnitt kleineren Spritzlöcher des

Kleinmengen-Einspritzventiles durch die davorliegenden Spritzlöcher des Grossmengen-Einspritzventiles einspritzen. Durch diese erfindungsgemässe Ausgestaltung lässt sich über alle Lastbereiche hinweg eine annähernd gleichmässig gute Kraftstoffzerstäubung erreichen, und es ist dementsprechend auch im Teillastbereich die Russbildung im Abgas zumindest weitgehend vermieden.

In konstruktiv einfacher Weise und unter Verwendung erprobter Maschinenteile lässt sich dieses beispielsweise erreichen, indem das Grossmengen-Einspritzventil als Nadelventil ausgebildet ist, dessen Ventilnadel das kleine Einspritzventil bildet. Bei einer derartigen Konstruktion lässt sich mit einfachen Mitteln erreichen, dass bei geschlossenem Grossmengen-Einspritzventil in Flucht zu dessen Spritzlöchern die in seiner Ventilnadel vorgesehenen Spritzlöcher des Kleinmengen-Einspritzventiles liegen.

Ein derartiges Einspritz-Doppelventil kann bezüglich seiner gesonderten Anschlüsse gesonderten Pumpen zugeordnet sein. Insbesondere erweist es sich aber im Rahmen der Erfindung als zweckmässig, wenn eine Einspritz-Kolbenpumpe mit einem Kleinmengen- und einem Grossmengenanschluss vorgesehen wird, deren mit Steuerkanten versehener, zur Spritzmengenverstellung drehbarer Kolben mit einem Drehschieber drehfest verbunden ist. Entsprechend der zur Verstellung der Spritzmenge vorgenommenen Drehung des Pumpenkolbens ergibt sich bei einer derartigen Konstruktion eine Drehung des Drehschiebers, über den damit in Verbindung mit der Spritzmengenverstellung durch Drehung des Kolbens gleichzeitig die Zuführung zum entsprechenden Anschluss sicherzustellen ist. Der Pumpenkolben ist dabei zweckmässigerweise gegenüber dem Drehschieber axial verschiebbar, so dass dieser die Axialbewegungen des Kolbens nicht mitzumachen braucht, was zu einem entsprechend einfachen Aufbau führt.

Der Drehschieber ist im Rahmen der erfindungsgemässen Lösung zweckmässigerweise mit Steuerfenstern versehen, die in Umfangrichtung ein Mehrfaches des Querschnitts des gehäuseseitigen Anschlusskanales ausmachen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und einer erfindungsgemässen Einspritzvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Oberteil einer Einspritzpumpe gemäss der Erfindung mit vom Kolben gesteuerten Drehschieber,

Fig. 2a eine Abwicklung des Drehschiebers zur Kenntlichmachung des Steuervorganges,

Fig. 3 einen Schnitt durch das erfindungsgemässe Einspritz-Doppelventil bei geschlossenen Ventilen und

Fig. 3a in einem Ausschnitt einen Querschnitt durch die Spitze beider Ventile.

In Figur 1 ist mit A die selbstzündende Brennkraftmaschine bezeichnet, die als Hubkolbenmaschine einen Kolben B aufweist und in deren Zylinderkopf C das direkt in den Brennraum einspritzende Ventil 31 angeordnet ist. Dem Ventil 31, das als Einspritz-Doppelventil ausgebildet ist, sind gesonderte Anschlüsse für die Kleinmengen- und die Grossmengeneinspritzung zugeordnet, die über entsprechende Einspritzleitungen 1 und 2 mit entsprechenden Ausgängen der Einspritzpumpe D verbunden sind, welche in ihrer Ausbildung als Kolbenpumpe in üblicher Weise über eine von der Kurbelwelle E angetriebene Nockenwelle F angetrieben ist.

Die insgesamt mit D bezeichnete Pumpe ist in Figur 2 des näheren dargestellt, und es ist hier mit 3 die innerhalb des Pumpengehäuses 4 angeordnete Kolbenführung bezeichnet.

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Die Kolbenführung 3 stützt sich mit ihrem Rand 8 dichtend auf dem Pumpengehäuse 4 ab und trägt ein Drehschiebergehäuse 7, das über einen Flansch 6 zusammen mit der Kolbenführung 3 axial über Schrauben 5 gegen das Pumpengehäuse 4 verspannt ist.

In der Kolbenführung 3 ist mit kleinstem Spiel ein Kolben 9 eingeläppt, auf den zwei Steuerkanten 10 eingeschliffen sind, die in bekannter Weise, wie bei Einspritzkolben üblich, mit Steuerbohrungen 11 zusammenarbeiten.

Der Kolben 9 ist kopfseitig mit einem Zapfen 12 versehen, welcher in einen Schlitz 13 des Drehschiebers 14 eingreift, der axial fixiert drehbar innerhalb des Drehschiebergehäuses 7 angeordnet ist. Der Schlitz 13 und der Zapfen 12 sind so ausgebildet, dass sich der Zapfen zwar bei der Hubbewegung des Kolbens im Schlitz auf- und abbewegen kann, bei der Verdrehung des Kolbens aber den Drehschieber spielfrei mitnimmt. Über die hier nicht dargestellte Regelstange lastabhängig zur Mengeneinstellung erfolgende Verdrehungen des Kolbens macht der Drehschieber also spielfrei mit.

Der Drehschieber 14, der seinerseits spielfrei in dem Drehschiebergehäuse eingeläppt ist, ist mit zwei radialen Bohrungen 15 und 16 versehen, die auf, wie insbesondere die Abwicklung gemäss Figur 2a zeigt, sich in Umfangsrichtung des Drehschiebers erstreckende Steuerfenster 15a und 16a ausmünden. Im Drehschiebergehäuse 7 sind den Bohrungen 15 und 16 Kanäle 17 und 18 zugeordnet, die auf Druckventile 20 bzw. 21 ausmünden. Je nach Verdrehwinkel des Kolbens 9 besteht bei der gegebenen Anordnung eine Verbindung zwischen dem Pumpenraum 19 und einem der Druckventile 20 oder 21, die einmal über die Bohrung 16, das Steuerfenster 16a und den Kanal 18 und zum anderen über die Bohrung 15, das Steuerfenster 15a und den Kanal 17 hergestellt wird.

Durch entsprechende geometrische Ausbildung des Steuerfensters 15a bzw. 16a und durch die entsprechend der Winkelstellung des Drehschiebers 14 sich ergebende Lage der Bohrung 15 und 16 lässt sich die Mengenverteilung zu den beiden Einspritzleitungen 1 und 2 steuern. So ist es beispielsweise möglich, bei kleiner Fördermenge diese über die Bohrung 16 und den Kanal 18 zu fördern, während bei weiter ansteigender Menge die Bohrung 15 und der Kanal 17 zum Einsatz gebracht werden. Bei noch weiter ansteigender Menge kann die Bohrung 16 mit dem Kanal 18 abgesteuert werden, so dass nunmehr die gesamte Menge über die Bohrung 15 und den Kanal 17 gefördert wird.

Bei den gezeigten Druckventilen 20 bzw. 21 handelt es sich um konventionelle Konstruktionen, so dass sich eine weitere Erläuterung erübrigt. Der Kraftstoff hebt hier den Ventilkegel 22 bzw. 23 gegen die Kraft einer Feder 24 bzw. 25 an, so dass der Weg bei Überschreiten eines bestimmten Druckes zum jeweiligen Kanal 26 bzw. 27 freigegeben wird. Diese Kanäle 26 und 27 münden auf Stutzen 28 und 29 aus, an die die Einspritzleitungen 1 und 2, wie aus Figur 1 ersichtlich, anzuschrauben sind.

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In Figur 3 ist der obere Teil des Einspritzventiles nicht gezeigt. Der Anschluss an die Einspritzleitungen 1 und 2 erfolgt jedoch so, dass der Kraftstoff aus der Einspritzleitung 1 in den Kanal 30 und aus der Einspritzleitung 2 in den Kanal 44 des Einspritzventiles 31 einströmt.

Von dem Kanal 30 gelangt der Kraftstoff über die Dichtfläche 32 in den Kanal 35 und in den Ringraum 36 des Düsenelementes 34, das mit der Spannhülse 33 dichtend gegen das Gehäuse verspannt ist. Aus dem Ringraum 36 kann der Kraftstoff durch die Bohrungen 37 der Ventilnadel 38 in den Ringraum 39 strömen.

In der Ventilnadel 38 ist eine zweite Ventilnadel 40 mit kleinstem Spiel eingeläppt. Der Kraftstoff vom Ringraum 39 kann nun, wie bei einem konventionellen Nadeleinspritzventil, aufgrund der Differenzfläche zwischen Nadelquerschnitt und Querschnitt des Ventilsitzes 41 die Ventilnadel 40 gegen die Kraft der Feder 42 anheben, wodurch sich, über den Sitz 41, ein freier Durchfluss zu den Einspritzlöchern 43 in der Ventilnadel 38 ergibt.

Bei weiter ansteigender Einspritzmenge wird, wie eingangs dargelegt, über die Einspritzleitung 2 der Kraftstoff dem Kanal 44 zugeführt. Er gelangt von hier in den Ringraum 45 und kann hier ebenfalls eine Differenzfläche beaufschlagen, die nun von der Ventilnadel 38 und dem Querschnitt des Ventilsitzes 46 gebildet wird. Die Düsennadel 38 ist ihrerseits spielfrei in dem Düsenelement 34 eingeläppt und wird von der Feder 47 über den Federteller 48 auf den Sitz 46 gedrückt.

Der Kraftstoff im Ringraum 45 kann also auch hier, wie bei einem konventionellen Nadeleinspritzventil, die Ventilnadel 38 gegen Federkraft, und zwar die Kraft der Federn 42 und 47 anheben, so dass der Kraftstoff durch die Spritzlöcher 50 in den Brennraum gelangt.

Die Spritzlöcher 43 und 50 sind, wie aus Figur 3a ersichtlich, bei auf ihrem Sitz 46 aufsitzender Ventilnadel 38 fluchtend zueinander ausgerichtet, so dass bei Anheben der in der Ventilnadel 38 angeordneten kleineren Ventilnadel 40 der Kraftstoff aus den Einspritzlöchern 43 kleineren Querschnittes über die Einspritzlöcher 50 grösseren Querschnittes frei in den Brennraum eingespritzt werden kann. Eine Verdrehung der Ventilnadel 38 gegenüber dem Düsenelement 34, durch die ein Versatz der Einspritzlöcher 43 und 50 gegeneinander auftreten könnte, ist dadurch ausgeschlossen, dass die Ventilnadel 38 gegenüber dem Düsenelement 34 durch einen Stift 49, der in einer axialen Ausnehmung des Düsenelementes 34 geführt ist, ausgerichtet wird.

Durch den bei der erfindungsgemässen Lösung gegebenen Einbau eines «kleinen» Einspritzventils in der Ventilnadel eines «grossen» Einspritzventils ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau und zugleich ein Schutz für das kleinere und damit empfindlichere der beiden Einspritzventile. Insbesondere besteht bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung nicht die Gefahr des Verkokens des einen oder anderen Ventiles, wenn dieses für längere Zeit ausser Betrieb steht.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

623 891 PATENTANSPRÜCHE

1. Einspritzvorrichtung für selbstzündende Brennkraftmaschinen, insbesondere mittlerer oder grosser Bauart, mit Hochaufladung, bei denen die Vollast-Einspritzmenge ein Vielfaches der Einspritzmenge bei niedriger Last ausmacht, gekennzeichnet durch ein Einspritz-Doppelventil (31) mit gesondertem Kleinmengen- und Grossmengenanschluss, gesonderten Spritzlöchern (43, 50) für die Kleinmengen- und die Grossmengeneinspritzung und Anordnung der Spritzlöcher (43,50) derart, dass die im Querschnitt kleineren Spritzlöcher (43) des Kleinmengen-Einspritzventiles durch die davorliegenden Spritzlöcher (50) des Grossmengen-Einspritzventiles einspritzen.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grossmengen-Einspritzventil als Nadelventil ausgebildet ist, dessen Ventilnadel (38) als das Kleinmengen-Einspritzventil ausgebildet ist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Grossmengen-Einspritzventil in Flucht zu dessen Spritzlöchern (50) die in seiner Ventilnadel (38) vorgesehenen Spritzlöcher (43) des Kleinmengen-Einspritzventiles liegen.

4. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritz-Kolbenpumpe mit einem Kleinmengen- und einem Grossmengenanschluss vorgesehen ist, deren mit Steuerkanten (10) versehener, zur Spritzmengenverstellung drehbarer Kolben (9) mit einem Drehschieber zur Zuführung des Kraftstoffes zum Kleinmengen- und/oder Grossmengenanschluss drehfest verbunden ist.

5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (9) gegenüber dem Drehschieber (14) axial verschiebbar ist.

6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (14) mit Steuerfenstern (15a, 16a) versehen ist, die in Umfangsrichtung ein Mehrfaches des Querschnittes des gehäuseseitigen Anschlusskanales (17,18) ausmachen.