DE1045167B

DE1045167B - Fuel injector

Info

Publication number: DE1045167B
Application number: DEM34652A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Holm
Original assignee: H Maihak AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1957-07-04
Filing date: 1957-07-04
Publication date: 1958-11-27

Description

Kraftstoffeinspritzvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Ergänzung und Verbesserung der in der Auslegeschrift 1004 431 beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotoren, bei welcher die Einspritzdüsen mehrerer Zylinder über eine gemeinsame Druckleitung mit einer einzylindrigen Einspritzpumpe verbunden sind.Fuel injection device The invention relates to a supplement and improvement of the fuel injector described in patent application 1004,431 for diesel engines, in which the injection nozzles of several cylinders have a common Pressure line are connected to a single cylinder injection pump.

Bei einer solchen Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann es vorkommen, daß bei hoher Drehzahl oder bei Kraftstofförderung mit besonders plötzlichem, steilem Druckanstieg in der Pumpe und der anschließenden Kraftstoffleitung während des durch seine Trägheit unvermeidlichen Öffnungsverzuges des von der Kompression im Arbeitszylinder mit beaufschlagten Einspritzventils der Druck in der für alle Einspritzventile gemeinsamen Kraftstoffleitung so hoch ansteigt, daß sich auch die anderen Ventile kurzzeitig öffnen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, diese Möglichkeit durch die im folgenden zu beschreibenden Maßnahmen auszuschließen.With such a fuel injector it can happen that at high speed or when pumping fuel with a particularly sudden, steep Pressure increase in the pump and the subsequent fuel line during the through its inertia inevitable opening delay of the compression in the working cylinder when the injection valve is pressurized, the pressure in the common for all injection valves Fuel line rises so high that the other valves are also briefly closed to open. The object of the present invention is to provide this possibility through the to exclude measures to be described below.

Unerwünschte Druckspitzen im Einspritzsystem können entsprechend dem Beispiel der Abb. 1 durch ein federbelastetes Sicherheitsüberdruckventil a an der Kraftstoffleitung b vermieden werden, die die Einspritzpumpe c mit den Einspritzventilen d verbindet. Dieses Sicherheitsventil muß möglichst trägheitslos auf einen Überdruck ansprechen, der zwischen dem Abspritzdruck des kompressionsentlasteten und dem Abspritzdruck der nicht kompressionsentlasteten Einspritzventile liegt.Unwanted pressure peaks in the injection system can accordingly Example in Fig. 1 with a spring-loaded safety pressure relief valve a on the Avoid fuel line b, which connects the injection pump c with the injection valves d connects. This safety valve must be able to react to an overpressure with as little inertia as possible respond between the injection pressure of the compression-relieved and the injection pressure of the injection valves not relieved of compression.

Den durch das Sicherheitsventil d abfließenden Kraftstoff leitet man zweckmäßig durch eine Rohrleitung e in den Kraftstoffbehälter zurück. Statt eines Sicherheitsventils können auch mehrere verwendet werden. Sie können nahe der Pumpe oder nahe den Einspritzventilen angeordnet werden oder mit der Pumpe oder den Einspritzventilen baulich vereinigt werden. Wesentlich ist nur, daß sie imstande und geeignet sind, unerwünschte Druckspitzen in der Kraftstoffleitung zwischen der Pumpe und den Einspritzventilen zu verhindern.The fuel flowing off through the safety valve d is directed expediently back into the fuel tank through a pipe e. Instead of one Several safety valves can also be used. You can be near the pump or be arranged near the injection valves or with the pump or the injection valves be structurally united. It is only essential that they are able and suitable unwanted pressure peaks in the fuel line between the pump and the injection valves to prevent.

Statt des oder der Sicherheitsventile können als Druckbegrenzer auch Elemente verwendet werden, wie sie die Abb. 2 beispielsweise zeigt. Sie bestehen aus einem in einem Zylinder f beweglichen Kolben g, der durch die Kraft der Feder h belastet und mit seinem Bund i gegen den Rand oder einen Bund des Zylinders f gedrückt wird. Die der Feder abgekehrte Seite des Kolbens wird vom Kraftstoffdruck beaufschlagt, da der Zylinderinnenraum mit dem Druckraum des Einspritzsystems verbunden ist. Sobald ein gewisser Höchstdruck in der Einspritzleitung überschritten wird, weicht der Kolben g unter Überwindung der Kraft der Feder h aus und verhindert einen zu hohen Druckanstieg. Der Kolben muß verhältnismäßig groß und leicht sein, damit er auf Drucküberhöhungen möglichst trägheitslos anspricht.Instead of the safety valve (s), elements such as those shown in Fig. 2, for example, can also be used as pressure limiters. They consist of a piston g movable in a cylinder f, which is loaded by the force of the spring h and is pressed with its collar i against the edge or a collar of the cylinder f. The side of the piston facing away from the spring is acted upon by the fuel pressure, since the cylinder interior is connected to the pressure chamber of the injection system. As soon as a certain maximum pressure is exceeded in the injection line, the piston g gives way by overcoming the force of the spring h and prevents an excessive pressure increase. The piston must be relatively large and light so that it responds to excess pressure with as little inertia as possible.

Man kann das unerwünschte Öffnen und Mitspritzen von Einspritzventilen nicht im Arbeitstakt begriffener Zylinder ohne Druckbegrenzung im Einspritzsystem auch durch Unterteilung der Ventilnadeln erreichen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Abb.3 wird das Ventil k von dem durch die Feder L belasteten Kolben m auf seinen Sitz gepreßt.The undesired opening and injection of injection valves of cylinders that are not in the working cycle can also be achieved without pressure limitation in the injection system by subdividing the valve needles. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the valve k is pressed onto its seat by the piston m loaded by the spring L.

Der Feder L wirkt die am Kragen des Ventils k angreifende schwächere Feder n entgegen, die bestrebt ist, das Ventil k zu öffnen. Der Durchmesser des Kolbens m, der sich in dem Zylinder o verschieben kann, ist etwas größer als der äußere Sitzdurchmesser des Ventils k. Die Abmessungen des Ventils k und des Kolbens m sowie die Vorspannungen der Federn l und n kann man so aufeinander abstimmen, daß ein Öffnen des Ventils nur durch die Mitwirkung der Kompression im Arbeitszylinder möglich, ohne dieselbe jedoch unmöglich ist. Die Verhältnisse bei ansteigendem Kraftstoffdruck im Einspritzventilgehäuse zeigt das Diagramm Abb. 4. In Abszissenrichtung ist der Kraftstoffdruck im Ventilgehäuseraum aufgetragen, in Ordinatenrichtung die Ventilsitzbelastung. Eine positive Ventilsitzbelastung bedeutet dabei, daß das Ventil auf seinen Sitz gepreßt wird und geschlossen bleibt. Bei negativer Belastung öffnet es sich. Der Linienzug A-B-C zeigt die Kraftverhältnisse ohne Kompression im Arbeitszylinder des Motors. Beim Kraftstoffdruck Null wird das Ventil mit der Differenz der Federkräfte (Federn l und n) auf seinen Sitz gepreßt (Punkt A). Bei steigendem Kraftstoffdruck nimmt die Ventilsitzbelastung linear ab bis zum Punkt B, da der Kolben -,in einen größeren Durchmesser hat als das Ventil k, so daß die Druckentlastung auf dem Ventilsitz größer ist als die zusätzliche Belastung, während die Feder it für den Kraftschluß zwischen dem Ventil k und dem Kolben m sorgt. Im Punkt B wird der Kraftschluß unterbrochen, weil der Kraftstoffdruck auf das Ventil k die Vorspannkraft der Federn erreicht.The spring L is counteracted by the weaker spring n which acts on the collar of the valve k and tries to open the valve k. The diameter of the piston m, which can move in the cylinder o, is slightly larger than the outer seat diameter of the valve k. The dimensions of the valve k and the piston m as well as the pretensioning of the springs l and n can be coordinated so that the valve can only be opened by the cooperation of the compression in the working cylinder, but is impossible without it. The relationship with increasing fuel pressure in the injection valve housing is shown in the diagram in Fig. 4. The fuel pressure in the valve housing space is plotted in the direction of the abscissa, the valve seat load in the direction of the ordinate. A positive valve seat load means that the valve is pressed onto its seat and remains closed. When the load is negative, it opens. The line ABC shows the force relationships without compression in the working cylinder of the engine. When the fuel pressure is zero, the valve is pressed onto its seat with the difference in spring forces (springs l and n) (point A). With increasing fuel pressure, the valve seat load decreases linearly up to point B, because the piston -, in has a larger diameter than the valve k, so that the pressure relief on the valve seat is greater than the additional load, while the spring it for the frictional connection between the valve k and the piston m ensures. At point B the frictional connection is interrupted because the fuel pressure on valve k reaches the pretensioning force of the springs.

Bei weiterer Drucksteigerung im Kraftstoffraum trennen sich das Ventil k und der Kolben m, so daß keine weitere Entlastung auf den Ventilsitz übertragen werden kann. Die Ventilsitzbelastung steigt von hier ab vielmehr wieder steil an. Das Ventil kann sich also bei keinem noch so hohen Kraftstoffdruck im Ventilgehäuse öffnen. Im Gegenteil, es wird mit weitersteigendem Druck immer fester auf seinen Sitz gepreßt.If the pressure in the fuel chamber increases further, the valve k and the piston m separate so that no further relief can be transferred to the valve seat. Instead, the valve seat load increases again steeply from here on. The valve cannot open even if the fuel pressure in the valve housing is so high. On the contrary, as the pressure increases, it is pressed more and more firmly onto its seat.

Der Linienzug D-E-F-G-H zeigt die gleichen Verhältnisse unter Mitwirkung eines Kompressionsdruckes im Arbeitszylinder. Bei jedem Kraftstoffdruck wirkt die Kompression gleichmäßig um denselben Betrag entlastend auf die Ventilsitzbelastung, so daß der Linienzug D-E-F-G-H, um ein Stück weiter nach unten verschoben, genau dem Linienzug A-B-C entspricht. Zwischen den Punkten E und G ist die Ventilsitzbelastung jetzt negativ, d. h., das Ventil kann sich zwischen den diesen Punkten entsprechenden Druckgrenzen im Kraftstoffraum öffnen. Der dem Punkt E im Diagramm entsprechende Druck ist der Abspritzdruck des Einspritzventils.The line D-E-F-G-H shows the same relationships with participation a compression pressure in the working cylinder. The works at every fuel pressure Compression evenly by the same amount relieving the valve seat load, so that the line D-E-F-G-H, shifted a little further down, exactly corresponds to the line A-B-C. The valve seat load is between points E and G. now negative, d. i.e., the valve can move between the corresponding points Open the pressure limits in the fuel chamber. The one corresponding to point E in the diagram Pressure is the injection pressure of the injection valve.

Eine ähnliche Wirkung kann mit der in Abb. 5 beispielsweise dargestellten Anordnung erreicht werden. Das Ventil p hat einen Schaft q, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der äußere Ventilsitzdurchmesser. Er ist passend in die Büchse r eingeschliffen und stützt sich gegen ihren oberen Abschlußboden s ab. Der Innenraum der Büchse r ist durch ein Loch t mit dem Außenraum verbunden. Die Büchse r ist ihrerseits im Ventilgehäuse u passend eingeschliffen und durch die Feder v belastet. Die Feder v drückt über die Büchse r das Ventil p auf seinen Sitz.A similar effect can be achieved with the arrangement shown in Fig. 5, for example. The valve p has a shaft q, the diameter of which is slightly smaller than the outer valve seat diameter. It is ground to fit in the bushing r and is supported against its upper end base s. The interior of the sleeve r is connected to the exterior through a hole t. The sleeve r is in turn ground into the valve housing u and loaded by the spring v. The spring v presses the valve p onto its seat via the bushing r.

Bei richtiger Abstimmung der Abmessungen und der Federkraft aufeinander wird wie bei der Bauart entsprechend Abb.3 erreicht, daß das Ventil p sich nur unter der Mitwirkung eines Kompressionsdruckes im Arbeitszylinder innerhalb gewisser Druckgrenzen des Kraftstoffes im Einspritzventilgehäuse u öffnen kann, nicht dagegen ohne einen Kompressionsdruck. Weitere einfache Mittel zur Abschwächung von Druckspitzen sind entsprechend dem Beispiel der Abb. 6 die Anordnung von Querschnitterweiterungen und Hohlräumen w in der Einspritzleitung nahe der Pumpe oder den Einspritzventilen oder beiden sowie entsprechend Abb. 7 die Verwendung eines an sich bekannten Entlastungsventils x mit Kolbenwirkung als Druckventil in der Einspritzpumpe oder eines Rückflußventils y entsprechend Abb. 8, das gleichfalls bekannt ist.If the dimensions and the spring force are correctly coordinated As with the design according to Fig.3, the valve p is only below the contribution of a compression pressure in the working cylinder within certain pressure limits of the fuel in the injection valve housing u can open, but not without one Compression pressure. Further simple means of attenuating pressure peaks are according to the example in Fig. 6, the arrangement of cross-section extensions and cavities w in the injection line near the pump or the injection valves or both and, as shown in Fig. 7, the use of a known relief valve x with piston action as a pressure valve in the injection pump or a reflux valve y according to Fig. 8, which is also known.

Claims

PATENT CLAIM: Fuel injection device for multi-cylinder diesel engines, according to patent application H 16930Ia / 46C2, characterized. that for the purpose of preventing simultaneous spraying of several injection valves in the event of a particularly steep pressure rise in the injection line system, the following, individually known measures are used either alone or in any combination, namely a) that the injection valve needles in a manner known per se in a needle part (w, r), on which the fuel pressure in the opening direction and the spring (L, v) in the closing direction act, and a needle part (k, p), which supports the valve body, are divided; b) that at least one safety valve (ca) is connected to the injection line; c) that an escape piston (g) is connected to the injection line; d) that a space (w) with a widened cross section serving to accommodate the pressure peaks is connected to the injection line; e) that a relief valve (x) with a return valve or a pressure valve and a separate return valve (y) are provided on the injection pump. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 535 404, 648 653, 802 601; British Patent Nos. 334 083, 557 965.