DD157428A3

DD157428A3 - Einspritzsystem zur dosierung von fluessigkeiten bei verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DD157428A3
Application number: DD22373980A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Sonntag; Rudolf Fassmann
Original assignee: Eberhard Sonntag; Rudolf Fassmann
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1982-11-10

Abstract

Die Anwendung der Erfindung erstreckt sich vorzugsweise auf die Kraftstoff- und/oder Schmierstoffdosierung bei Verbrennungsmotoren. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Einspritzsystems nach dem Pulsdruckprinzip,dessen Eigenschaften die Anwendung insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit hohen Drehzahlen und Mehrzylinderanordnungen ermoeglicht. Das Wesen der Erfindung ist eine Systemloesung. Besondere Systemeigenschaften entstehen dazu durch die erfindungsgemaessen Massnahmen zur Verhinderung von Kavitation und durch Eigenvorgaenge hervorgerufene Druckaenderungen in der zu dosierenden Fluessigkeit. Durch eine weitgehende Entkopplung der Systemkomponenten wird eine optimale Bemessung des Einspritzsystems erreicht. Die fuer die Fluessigkeitsdosierung erforderliche Druckwelle wird ueber die Energie erzeugt, die einem Impulskolben im Verlauf einer in bestimmter Weise gesteuerten Bewegung erteilt wird. Die zum Antrieb des Impulskolbens erforderliche Hilfsenergie kann elektrischer oder auch mechanischer Natur sein. Zur Energiedosierung und damit zur Dosierung der Fluessigkeitsmenge sind unterschiedliche Moeglichkeiten vorgesehen.

Description

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Eberhard Sonntag FO2M-51/OO

Rudolf Paßmann

Eberhard Rehschuh, Vertreter

Titel der Erfindung

Einspritzsystem zur Dosierung von Plüssigkeiten bei Verbrennungsmotoren

Anwendungsgebiet der Erfindung Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich insbesondere auf die Kraftstoff- und Schmierstoffdosierung bei Verbrennungsmotoren. Das Einspritzsystem kann auch zur Dosierung von flüssigen Zusatzstoffen wie Alkohol und Y/asser Anwendung finden.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen Vorbekannt ist durch die DD-PS JTr. 120514 ein System der Bauart Pumpe-Düse, bei dem ein.Pumpenkolben so in der einzuspritzenden Flüssigkeit bewegt wird, daß die ihm durch einen Elektromagneten erteilte kinetische Energie ein Maß für die einzuspritzende Flüssigkeitsmenge ist. Die Rückstellbewegung des Pumpenkolbens wird mittels einer Druckfeder realisiert. Bekannt ist auch die DE-AS Ir. 1088762. In dieser Schrift wird ein System der Bauart Pumpe-Düse vorgeschlagen, bei dem die Energie für den Einspritzvorgang während des Verdichtungsvorganges aus dem Brennraum des Verbrennungsmotores entnommen wird. Die Auslösung des Spritzvorganges erfolgt durch eine elektromagnetisch betätigte Entriegelung, wobei zur Dosierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge nur die Verdrängerwirkung des Pumpenkolbens ausgenutzt wird. Die Rückstellbewegung des Pumpenkolbens wird mittels einer Schraubenfeder erreicht.

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Nachteilig wirkt eich an. diesem Stand der Technik aus, daß eine starke gegenseitige Abhängigkeit ihrer Systemelemente vorliegts während die Freiheitsgrade zur optimalen. Bemessung sehr eingeschränkt sind. Ein wesentlicher Mangel des Standes der Technik ist das Fehlen von Maßnahmen zur Verhinderung von Kavitationserscheinungen in der einzuspritzenden Flüssigkeit _? wodurch das Anwendungsgebiet auf Verbrennungsmotoren mit niedriger Drehzahl begrenzt wird. Weiterhin wird durch die starke gegenseitige Abhängigkeit des Antriebs- und Rückstellsystems die optimale Bemessung der Einspritzsysteme unmöglich. Gleichermaßen ungünstige Bedingungen existieren auch für die optimale Steuerung des Einspritzvorganges sowohl bezüglich Kraft« stoffmenge als auch der Einspritzzeit. Das Verhältnis der nutzbaren Energie im Motor zur benötigten Energie im Einspritzsystem ist sehr ungünstig, insbesondere bei Motoren kleinen Hubraums.'

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Mangel des genannten Standes der Technik zu vermeiden und ein Einspritzsystem für Verbrennungsmotore zu entwickeln, das sich durch einfache und sichere Bauelemente kostengünstig anwenden läßt.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Einspritzsystems zur Dosierung von Flüssigkeiten bei Verbrennungsmotoren, das sich bei minimalen Eigenenergiebedarf auch für die Einspritzung an kleinen Ein- oder Mehrzylindermotoren und auch für hohe Drehzahlen eignet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Einspritzsystem nach dem Wirkprinzip der Pulsdruckeinspritzung realisiert wird« Einen Energiespeicher für kinetische, mechanische Energie, nachfolgend Impulskolben genannt, wird dabei ein bestimmter Betrag kinetischer

Energie erteilt. ,^

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Neuartig ist, daß sowohl die Antriebs- als auch die Rückführbewegung des Impulskolbens durch ein steuerbares Antriebssystem, vorzugsweise ein elektromagnetisches System mit mehreren getrennten Erregerkreisen erfolgt. Der Bewegungsablauf des Impulskolbens ist über eine elektronische Steuerung der Erregerströme optimal steuerbar. Die kinetische Energie des Impuls« kolbens wird über einen Sperrkörper·, vorzugsweise in Gestalt einer Membran, an die im Hauptraura des PuIsdruckeinspritzsystems befindliche Flüssigkeit abgegeben« An der dem Sperrkörper gegenüberliegenden Seite des Hauptraumes befindet sich erfindungsgemäß eine Einspritzleitung als Resonanzleitung, an deren anderem Ende die Einspritzdüse angeordnet ist. Über ein hydraulisches Anpaßglied, vorzugsweise in Form eines Exponentialtrichters, wird der hydraulische Leitungswiderstand an den des Hauptraumes -angepaßt. Gemäß der Erfindung gelangt die einzuspritzende Flüssigkeit aus einem Speichervolumen kleinen hydraulischen Innenwiderstandes durch ein Einlaßventilkombination, vorzugsweise aus .der Reihenschaltung eines dynamisch wirkenden Einlaßventils, einer Einkoppelstelle und eines statisch v/irkenden Einlaßventils bestehend, in den Hauptraum des Pulsdruckeinspritzsystems.

Vorteilhaft sind erfindungsgemäß die Einspritzleitung oder der Hauptraura an einer vorbestimmten Stelle angezapft und über eine-Verzögerungsleitung mit der Einkoppelstelle der Einlaßventilkombination verbunden, um Kavitationserscheinungen der Flüssigkeiten im Hauptraum zu vermeiden. Zu Beginn eines Einspritzvorganges befindet sich der Impulskolben in seiner Ausgangslage an einem Anschlag des Antriebssystems. Mit Hilfe des steuerbaren Antriebssystems wird der Impulskolben in Richtung des Sperrkörpers beschleunigt,

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Nach dem Auftreffen auf den Sperrkörper wird die kinetische Energie des Impulskolbens auf die einzuspritzende Flüssigkeit im Hauptraum des Pulsdruckeinspritzsystems übertragen. Die dort entstehende Druckwelle läuft durch die an. den Hauptraum angeschlossene Einspritzleitung zur Einspritzdüse, welche beim Erreichen eines Öffnungsdruckes oder bei Abgabe eines Offnungssignals den Y/eg für die einzuspritzende Flüssig» keit freigibt. Ein Teil der Druckwellenenergie wird über eine entweder in der Einspritzleitung oder direkt am Hauptraum befindliche Anzapfung entnommen und über eine. Verzögerungsleitung an die Einlaßventilkornbination eingekoppelt. Damit wird erreicht, daß das statisch wirkende Einlaßventil so öffnet, daß im Hauptraum des Pulsdruckeinspritzsystems Kavitation verhindert wird. Der erforderliche Druckausgleich in der Einlaßventilkombination und in der Verzögerungsleitung wird danach durch die über das dynamisch wirkende Einlaßventil aus einem Vorratsvolumen nachströmende.Flüssigkeit bewirkt.

Durch geeignete Steuerung des Antriebssystems wird der Impulskolben wieder in die Ausgangslage zurückgeführt. Das Wirkprinzip läßt sich erweitern,,in dem auch die Rückführung des Impulskolbens zur Erzeugung einer Druckwelle genutzt wird.

Ausführungsbeispiel ·

Die Erfindung soll an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein Einspritzsystem im Schnitt sowie den Vorratsbehälter, die Verzögerungsleitung und eine Einspritzdüse;

Fig. 2: Ein Einspritzsystem mit zwei Haupträumen und zwei Einspritzdüsen;

Fig. 3i ein Einspritzsystem mit zwei Haupträumen und

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einer Einspritzdüse.

In der Zeichnung der Pig. 1 ist ein erfindungsgemäßes • Ausfiihrungsbeispiel eines Pulsdruckeinspritzsystems mit Impulskolben für einen Einzylinderverbrennungsmotor dargestellt. .

5" Das System besitzt einen elektromagnetischen 'Antrieb, bestehend aus dem Impulskolben 1, den Elektromagneten und einer Führungshülse 14» Ein Sperrköfper 2 trennt den elektromagnetischen Antrieb vom Hauptraum 3» an den die Flüssigkeitszuführung, bestehend aus Vorratsvolumen 7, dynamischen Ventil 8, Einkoppelstelle 9_S statischen Ventil 10 einerseits und über ein Anpaßglied 6 die Einspritzleitimg 4 zur Einspritzdüse 5 andererseits angeordnet sind. Die Einkoppelstelle 9 ist über die Verzögerungsleitung 12 mit der Einspritzleitung 4 an einer Ankoppelstelle 11 verbunden.

In Pig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei welchem das elektromagnetische -Antriebssystem mit zwei Haupträumen 3 und den jeweils dazugehörigen Einspritzleistungen 4 so gekoppelt ist, daß die Bewegung des Impulskolbens 1 in beiden Richtungen zur Energieabgabe an die einzuspritzende Flüssigkeit genutzt wird.

Eine vorteilhafte Anwendung ergibt sich bei Mehrzylinderverbrennungsmotoren, insbesondere aber bei ZweiZylinderverbrennungsmotoren mit versetzten Einspritzzeit punkten. In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei wie bei der Ausführung nach Fig. 2 beide Bewegungsrichtungen des Impulskolbens 1 zur Energieabgäbe an die einzuspritzende Flüssigkeit genutzt werden. Die Einspritzleitung 4, aber über ein Koppelglied 15 auf nur eine Einspritzdüse 5 wirken. Damit'wird die Einspritzfrequenz doppelt so hoch wie die Arbeitsfrequenz des Impulskolbens 1. Eine vorteilhafte Anwendung ist insbesondere bei sehr Schnellaufenden Verbrennungsmotoren gegeben.

Claims

1. Einspritzsystem zur Dosierung von Flüssigkeiten bei Verbrennungsmotoren, in welchem ein elektromagnetisch gesteuerter Impulskolben in einer Führungshülse bewegt wird,.gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere steuerbare Elektromagnete (13) sowie ein oder mehrere Sperrkörper (2), welche quer zur Bewegungsrichtung des Impulskolbens (1) liegen, von der einzuspritzenden Flüssigkeit getrennt angeordnet sind und im Anschluß an die Sperrkörper (2) Haupträume (3) mit hydraulischem Anpaßglied (6) mit der Innenförm eines rotationssymmetrischen Exponentialtrichter5zugeordnet sind, die mit Zuleitungen vom Einlaßventilsystem (8;9;10) eines Flüssigkeitsbehälters mit Vorratsvolumen (7) verbunden sind und daß die. Exponent ialtri-clrt er mit dem Anpaßglied (6) Einspritzleitungen (4) tragen, die als Resonanzleitungen dienen und mit Verzögerungsleitungen (12) verbunden sind, wobei Einspritzdüsen (5) die Enden der Einspritzleitungen (4) bilden.

2. Einspritzsystem nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß am Hauptraum (3) ein zusätzliches Druckerzeugungssystem angebracht ist, das mit seinen Impulsen die Impulse des Impulskolbens (1) überlagert. ,

3« Einspritzsystem nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß das Anpaßglied (6) als rotationssymmetrischer kegelförmiger. Trichter mit Kegelabschnitten unterschiedlicher Steigung ausgebildet ist.

4. Einspritzsystem nach Punkt 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, daß die Sperrkörper (2) vorzugsweise aus Metall, Nichtmetall oder einer Kombination beider bestehen.

5. Einspritzsystem nach Punkt 1 Ms 4 gekennzeichnet dadurch s daß in der- Verzögerungsleitung (12) ein steuerbares Ventil angebracht ist.

6. Einspritzsystem nach Punkt 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch, daß vom Hauptraum (3) zum Flüssigkeitsbehälter mit Vorratsvolumen (7) eine steuerbare Ausgleichsleitung angebracht ist.

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Erfindungsanspruch ·

7. Einspritzsystem nach Punkt 1 bis 6 gekennzeichnet dadurch, daß das Koppelglied (1'5) derart angebracht ist, daß es sich zwischen der Einspritzleitung (4) und der Einspritzdüse (5.) befindet.

HieiziL-iLSeiten Zeichnungen''