DE1046949B

DE1046949B - Fuel injection system with pump and cooled injection valve

Info

Publication number: DE1046949B
Application number: DEM21729A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Mueller
Original assignee: MODAG MOTORENFABRIK DARMSTADT
Current assignee: MODAG MOTORENFABRIK DARMSTADT
Priority date: 1954-02-01
Filing date: 1954-02-01
Publication date: 1958-12-18

Description

Brennstoffeinspritzanlage mit Pumpe und gekühltem Einspritzventil Bei thermisch besonders hoch belasteten Motoren oder ungekühlten bzw. aufgeheizten Verbrennungsräumen bedürfen die Einspritzventile einer besonderen Kühlung, da sonst ein Verkoken der Düsenbohrungen und die Zerstörung des Nadelsitzes unvermeidlich ist.Fuel injection system with pump and cooled injection valve For motors with particularly high thermal loads or uncooled or heated ones In the combustion chambers, the injection valves require special cooling, otherwise coking of the nozzle bores and the destruction of the needle seat are inevitable is.

Das Kühlen der Brennstoffeinspritzventile mit Flüssigkeit ist an sich allgemein bekannt; man hat hierzu bereits im Gehäuse des Einspritzventils Kühlräume vorgesehen, die in einen besonderen Kühlflüssigkeitskreislauf eingeschaltet werden.The cooling of the fuel injectors with liquid is inherent well known; one already has cooling spaces in the housing of the injection valve for this purpose provided, which are switched into a special coolant circuit.

Ferner ist es bekannt, durch das an der Nadelführung austretende Lecköl eine gewisse Kühlung zu erreichen. Da diese Leckölmenge jedoch für eine gute Kühlung in den meisten Fällen zu gering ist, hat man auch bereits vorgeschlagen, den von der Brennstoffeinspritzpumpe zu viel geförderten Brennstoff, den sogenannten Z;Tberströmbrennstoff, als zusätzliche Kühlflüssigkeitsmenge zur Kühlung der Nadelführung zu verwenden. Bei dieser vorgeschlagenen Ausführung wird dann der Rückstrom dieser Kühlflüssigkeit von dein Einspritzventil mittels einer besonderen Leitung direkt in den Brennstoffsammelbehälter geleitet. Bei dieser vorgeschlagenen Ausführung erfolgt aber keine Kühlung des Düsennadelventils und seines Sitzes :im Austritt des Kraftstoffes in den Verbrennungsraum.It is also known that the leakage oil escaping from the needle guide to achieve a certain cooling. Since this amount of leakage oil, however, for good cooling is too low in most cases, it has also already been suggested that from too much fuel delivered by the fuel injection pump, the so-called Z; overflow fuel, to be used as an additional amount of coolant to cool the needle guide. In this proposed embodiment, the return flow of this cooling liquid is then used from your injection valve via a special line directly into the fuel collection container directed. In this proposed embodiment, however, there is no cooling of the nozzle needle valve and its seat: in the exit of the fuel into the combustion chamber.

Zur Kühlung dieser Stelle ist es bekannt, durch eine besondere Pumpe und entsprechende Zu- und Ableitungen einen dauernden Brennstoff-Kühlstrom durch den Düsenvorraum, den Brennstoffsammelbehälter und die Leitungen aufrechtzuerhalten. Die Einspritzung erfolgt hierbei in der Weise, daß in diesem Kreisstrom vor der Düse ein Pumpenkolben angeordnet ist, der zur Einspritzung betätigt wird und dann den Druck im Düsenraum so weit erhöht, daß die Düsennadel abgehoben wird. Ein in der Rückleitung zum Sammelbehälter angeordnetes federbelastetes und bei Druckerhöhung sich selbsttätig schließendes Ventil sperrt bei Betätigung des Pumpenkolbens den Rückstrom, so daß sich die Druckerhöhung im Düsenvorraum voll auswirken kann. Nachdem der Druck durch die Einspritzung wieder abgefallen ist, öffnet sich dieses Ventil wieder selbsttätig und ermöglicht somit wieder den Kreisstrom. Derartige federbelastete Organe sind wegen der sehr leicht möglichen Verstopfungen oder sonstiger Druckunterschiede störanfällig; auch müssen bei normalen Verhältnissen Federspannung und Kolbenfläche sehr genau aufeinander abgestimmt sein.It is known to use a special pump to cool this point and corresponding supply and discharge lines through a continuous fuel cooling flow maintain the nozzle vestibule, fuel sump and lines. The injection takes place here in such a way that in this circulating current before the Nozzle a pump piston is arranged, which is actuated for injection and then the pressure in the nozzle chamber is increased so that the nozzle needle is lifted. An in the return line to the collecting tank arranged spring-loaded and when the pressure increases The self-closing valve blocks the when the pump piston is actuated Backflow, so that the pressure increase in the nozzle antechamber can take full effect. After this the pressure has dropped again due to the injection, this valve opens again automatically and thus enables the circulating current again. Such spring-loaded Organs are because of the very easily possible blockages or other pressure differences prone to failure; spring tension and piston area must also be used under normal conditions must be very precisely coordinated.

Man hat auch den Brennstoff in größerer Menge, als zur Einspritzung erforderlich, unmittelbar mittels der Einspritzpumpe in den Düsenraum des Ventils eingeführt und in der Rückleitung zum Sammelbehälter ein mit der Einspritzdüse zu einer Einheit vereinigtes, mechanisch regelbar gesteuertes Absperrorgan eingeschaltet. Dieses regelbar gesteuerte Absperrorgan erfordert jedoch einen besonderen Antrieb, der bei fertigen und bisher ohne Kühlung der Einspritzorgane laufenden Motoren nicht ohne weiteres zur Verfügung steht oder nur durch wesentlichen Umbau oder Anbau erreicht wird.The fuel is also available in larger quantities than for injection required, directly into the nozzle chamber of the valve by means of the injection pump introduced and in the return line to the collecting tank one with the injection nozzle too one unit combined, mechanically controllable shut-off device switched on. However, this controllable shut-off device requires a special drive, not in the case of finished engines that have previously been running without cooling of the injection elements is readily available or can only be achieved through substantial modifications or additions will.

Ein anderer Vorschlag geht dahin, den eigentlichen Druckkolben der Einspritzpumpe zusätzlich als Steuerorgan für die Rückleitung heranzuziehen. Bei dieser Ausführung wirkt sich aber nachteilig aus, daß der rückströmende und durch die Kühlung erwärmte Brennstoff beim Durchströmen des Gehäuses der Brennstoffpumpe seine Wärme an das Pumpengehäuse abgibt. Diese Wärmezuführung kann sich aber in der Brennstoffversorgung des Motors durch Blasenbildung nachteilig auswirken. Ein weiterer Nachteil dieser besonderen Ausbildung der Brennstoffpumpe ergibt sich dann, wenn man einen bisher ohne Kühlung der Einspritzdüse betriebenen Motor auf Kühlung umbauen will. Hierbei müssen dann nicht nur die eigentlichen Düsen ausgewechselt, sondern auch die Brennstoffpumpe gegen eine neue ausgetauscht werden.Another suggestion is to use the actual plunger The injection pump should also be used as a control element for the return line. at this version has a disadvantageous effect that the backflow and through the cooling heated fuel as it flowed through the housing of the fuel pump gives off its heat to the pump housing. This heat supply can be in adversely affect the fuel supply of the engine through the formation of bubbles. A Another disadvantage of this special design of the fuel pump is then if an engine that was previously operated without cooling the injection nozzle is switched to cooling want to remodel. In this case, not only do the actual nozzles have to be replaced, but also the fuel pump can be exchanged for a new one.

Die Erfindung geht ebenfalls von dem Gedanken aus, den in größerer Menge von der Einspritzpumpe dem Düsenarm des Ventils zugeführten Brennstoff als Kühlmittel zu verwenden. Hierbei soll aber einerseits der Nachteil vermieden werden, daß der Pumpenkolben direkt diese Funktion eines Steuerorgans übernimmt und somit die Pumpe erwärmt wird, als auch andererseits der Nachteil, den ein mechanisch gesteuertes Organ mit sich bringt, nämlich daß ein besonderer Antrieb erforderlich ist. Auch soll, wie es bei einem bereits zuvor erwähnten Vorschlag der Fall ist, das Steuerorgan nicht direkt durch den zur Einspritzung gelangenden Brennstoff betätigt werden, weil die geringste Unregelmäßigkeit in der Funktion des Steuerorgans einen unerwünschten Einfluß auf den Einspritzzeitpunkt haben kann. Gemäß der Erfindung wird somit bei einer Brennstoffeinspritzanlage mit Einspritzpumpe und gekühltem Einspritzventil, bei der Brennstoff in größerer Menge, als zur Einspritzung erforderlich, dem Düsenraum des Ventils zugeführt und die überschüssige Brennstoffmenge von dort durch ein im Einspritzventil angeordnetes, die Einspritzung durch Öffnen und Selllieren der Rückleitung steuerndes Absperrorgan uiarnittelbar in den Brennstoffbehälter wieder abgefiihrt wird, vorgeschlagen, das Absperrorgan als gegen l,ederlzraft hydraulisch betätigbaren Kolbensehieber auszubilden und eine übliche, mit Absteuerung der überschüssigen Fördermenge am Ende des Förderhubes mittels Schrägkantensteuerung des Pumpenkolbens arbeitende Einspritzpumpe zu verwenden, deren in der Pumpenzylinderlauffläche angeordnete Überströmöffnung über eine zusätzliche Druckleitung mit der Druckkammer des Kolbenschiebers derart verbunden ist, daß beim Überschleifen der zur Druckleitung führenden Überströmöffnung Druck aus dem Pumpenraum in die Kammer des Kolbenschiebers gegeben wird.The invention is also based on the idea that in larger Amount of fuel supplied by the injection pump to the nozzle arm of the valve as Use coolant. On the one hand, the disadvantage is to be avoided here, that the pump piston directly takes over this function of a control member and thus the pump is heated, as well as the other hand, the disadvantage that a mechanically controlled Organ brings with it, namely that a special drive is required. Even should, as is the case with an already mentioned proposal, the control organ are not actuated directly by the fuel being injected, because the slightest irregularity in the functioning of the control organ is an undesirable one Can have an influence on the injection timing. According to the invention is thus in a fuel injection system with injection pump and cooled Injection valve, in which fuel in larger quantity than required for injection, fed to the nozzle chamber of the valve and the excess amount of fuel from there by an arranged in the injection valve, the injection by opening and selling the return line controlling the shut-off device directly into the fuel tank is discharged again, it is proposed that the shut-off device be operated hydraulically against oil To train actuatable piston valve and a customary one, with control of the excess Delivery rate at the end of the delivery stroke by means of the bevel control of the pump piston To use working injection pump, their arranged in the pump cylinder running surface Overflow opening via an additional pressure line with the pressure chamber of the piston valve is connected in such a way that when the overflow opening leading to the pressure line is grinded Pressure from the pump chamber is given into the chamber of the piston valve.

Hierdurch wird es ermöglicht, daß der Düsenvorraum zur Kühlung durchspült und durch die Rückleitung des Brennstoffes direkt in den Brennstoffbehälter keine Wärme an die Kraftstoffpumpe abgegeben wird. Gleichzeitig wird es ermöglicht, einen bisher ohne Kühlung der Einspritzventile betriebenen Motor ohne großen Aufwand mit einer derartigen Kühlung zu versehen. Hierbei sind dann lediglich die eigentlichen Einspritzventile auszuwechseln und zusätzliche Leitungen anzulegen. Die Brennstoffpumpe hingegen braucht nicht gegen eine andere ausgewechselt zu werden. Auch ist kein zusätzlicher mechanischer Antrieb erforderlich. Die Steuerung des vorgesehenen Steuerschiebers erfolgt allein durch den Druck im Überströmkanal der Einspritzpumpe. Das Einspritzventil wird also mit einem Umschaltschieber ausgerüstet, um eine Trennung des Arbeitsbrennstoffes vom Kühlbrennstoff zu erreichen. Dieser Schieber wird hydraulisch durch den Rückströmdruck der Brennstoffpumpe gesteuert, indem eine Verbindungsleitung vom Rückströmraum zum Einspritzventil gelegt wird. Die Mengenregulierung des Arbeitsbrennstoffes geschieht in der üblichen Art durch Überschleifen der Rücklaufbohrung durch eine Schrägkante im Plunger der Brennstoffpumpe.This makes it possible for the nozzle antechamber to be flushed through for cooling and because the fuel is fed back directly into the fuel container, none Heat is given off to the fuel pump. At the same time it is possible to have a previously operated without cooling the injection valves with the engine with little effort to provide such a cooling. Here are only the actual Replace injection valves and create additional lines. The fuel pump however, it does not need to be exchanged for another. Also is no additional mechanical drive required. The control of the intended control slide takes place solely through the pressure in the overflow duct of the injection pump. The injector is therefore equipped with a switch valve to separate the working fuel from cooling fuel. This slide is hydraulic by the backflow pressure the fuel pump controlled by a connecting line from the return flow space to the Injection valve is placed. The amount of working fuel is regulated in the usual way by grinding the return hole with a bevel in the plunger of the fuel pump.

In der Zeichnung ist ein Schema eines Ausführungsbeispiels der neuen Kühlung dargestellt. Im Pumpenzylinder 1 arbeitet der Plunger 2, der durch einen nicht gezeielineten Regler um seine Längsachse drehbar ist und dabei mit Hilfe des bekannten Schrägschlitzes 3 einen Teil der geförderten Brennstoffmenge in den Kanal 4 übertreten läßt.In the drawing is a scheme of an embodiment of the new Cooling shown. In the pump cylinder 1, the plunger 2 works, which is through a not shown is rotatable controller about its longitudinal axis and with the help of the known inclined slot 3 part of the amount of fuel delivered into the channel 4 can be trespassed.

Die geförderte Brennstoffmenge geht durch die Leitung 5 und den Kanal 6 des Einspritzventtilgehäuses 7 zur Kammer 8, in welcher die Düsennadel 9 unter dem Druck der Feder 10 auf dem Ventilsitz 11 an der Düse 12 gedrückt wird. Von der Kammer 8 führt nun ein weiterer Kanal 13 zu einem Kolbenschieber 14, der in der gezeichneten Lage den Rücklauf des Brennstoffes sperrt. Wird der Brennstoff vom Plunger 2 her so stark unter Druck gesetzt, daß die Feder 10 zurückgedrückt wird, so erfolgt in bekannter Weise die Einspritzung.The amount of fuel delivered goes through line 5 and the channel 6 of the injection valve housing 7 to the chamber 8, in which the nozzle needle 9 under the pressure of the spring 10 on the valve seat 11 at the nozzle 12 is pressed. Of the Chamber 8 now leads another channel 13 to a piston valve 14, which is in the location shown blocks the return of the fuel. If the fuel is from Plunger 2 put under so much pressure that the spring 10 is pushed back, the injection takes place in a known manner.

Wird nunmehr der Kolbenschieber 14 entgegen dem Druck der Feder 15 nach links gedrückt, so kann der Brennstoff durch den Ringraum 16 und die Bohrungen 17 und 18 in den Raum 19 übertreten und gelangt von dort in die Leitung 20 und in den Brennstofftank 21 zurück. Aus diesem kann er dann wieder durch Leitung 22 vom Plunger 2 angesaugt werden.If the piston slide 14 is now counter to the pressure of the spring 15 pressed to the left, the fuel can through the annular space 16 and the bores 17 and 18 pass into room 19 and from there into line 20 and in the fuel tank 21 back. From this he can then again by line 22 from Plunger 2 are sucked in.

Die Steuerung des Kolbenschiebers 14 erfolgt ebenfalls vom Plunger 2 aus, und zwar über die Leitung 4, welche mit der Kammer 25 in Verbindung steht. Wird bei einer entsprechenden Stellung des Plungers 2 Brennstoff in die Leitung 4 gefördert, so schiebt dieser den Kolbenschieber 14 nach links, wodurch die Leitung 13 mit dem Ringraum 16 in bereits beschriebener Weise verbunden wird, so daß der Rücklauf des Brennstoffes freigegeben wird.The piston valve 14 is also controlled by the plunger 2, via the line 4, which is in communication with the chamber 25. If the plunger 2 is in the appropriate position, fuel is fed into the line 4 promoted, this pushes the piston valve 14 to the left, whereby the line 13 is connected to the annular space 16 in the manner already described, so that the Return of the fuel is released.

Führt der Plunger 2 seinen Förderhub aus, so wird zunächst der Druck in dem System 5, 6, 8 erhöht, bis der Brennstoff aus der Düse 12 austritt. Wenn dann der Schrägschlitz im weiteren Verlauf des Hubes des Plungers 2 über die Austrittskante der Leitung 4 schleift, erhält der Kolbenschieber 14 Druck und gibt die Rücklaufleitung 13, 16, 17, 18, 19 und 20 frei, wobei die Einspritzung unterbrochen wird.If the plunger 2 executes its delivery stroke, the pressure is first in the system 5, 6, 8 increased until the fuel emerges from the nozzle 12. if then the inclined slot in the further course of the stroke of the plunger 2 over the trailing edge the line 4 slips, the piston valve 14 receives pressure and releases the return line 13, 16, 17, 18, 19 and 20 free, whereby the injection is interrupted.

Je nach der Regelung am Plunger 2, das heißt je nach der Verdrehung dieses Plungers um seine Achse, erfolgt das Überschleifen des Schrägschlitzes 3 über die Mündung der Leitung 4 früher oder später, und entsprechend dieser Steuerung wird auch der Kolbenschieber 14 betätigt.Depending on the regulation on the plunger 2, that is, depending on the rotation of this plunger around its axis, the oblique slot 3 is ground over via the mouth of the line 4 sooner or later, and according to this control the piston valve 14 is also actuated.

Claims

PATENT CLAIM: Fuel injection system with injection pump and cooled injection valve, in which fuel is supplied to the nozzle antechamber of the valve in a larger amount than is necessary for injection and the excess amount of fuel from there through a shut-off device which is arranged in the injection valve and which controls the injection by opening and closing the return line the fuel tank is discharged again, characterized in that the shut-off element is designed in a manner known per se as a piston valve (14) which can be hydraulically actuated against spring force and that a conventional injection pump operating with control of the excess delivery rate at the end of the delivery stroke by means of inclined edge control of the pump piston is used whose overflow opening arranged in the pump cylinder running surface is connected to the pressure chamber (25) of the control piston (14) via a control line (4). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 485 864, 735 928; Swiss patents No. 217 850, 237 848; French Patent No. 904186; British Patent Nos. 178,416, 441615, 492,211, 665,325.