DE1807965A1 - Fuel injection system of a reciprocating internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection system of a reciprocating internal combustion engine

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DE1807965A1 DE19681807965 DE1807965A DE1807965A1 DE 1807965 A1 DE1807965 A1 DE 1807965A1 DE 19681807965 DE19681807965 DE 19681807965 DE 1807965 A DE1807965 A DE 1807965A DE 1807965 A1 DE1807965 A1 DE 1807965A1
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure

Description

P.4273 Gebrüder Sulzer Aktien^eSeilschaft, V/interthur/Schveiζ P.4273 Sulzer Brothers Aktien ^ e Seilschaft, V / interthur / Schveiζ

Brennstoffeinspritzsystem einer Kolbenbrennkraftmas chineFuel injection system of a reciprocating internal combustion engine

Die Erfindung betrifft ein Brennstoiföinspritzsystem einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Einspritzventil mit einer den Zutritt zu Düsenbohrungen verschliessenden, im wesentlichen zylindrischen Ventilnadel, die in einer Iladelbohrung geführt ist und an ihrem dem Ventilsitz zugewandten Ende einen vorderen Brennstoffraum aufweist, der durch einen entlang der Nadel im Ventilgehäuse verlaufenden Brennstoffkanal mit einem Speicherraum für Brennstoff verbunden ist.The invention relates to a fuel injection system a piston internal combustion engine with an injection valve with an inlet to the nozzle bores, essentially cylindrical valve needle which is guided in a Iladelbohrung and at its end facing the valve seat a has front fuel chamber, which is through a along the Needle in the valve housing extending fuel channel is connected to a storage space for fuel.

Bei Brennstoffeinspritzsystemen mit Ejnspritzventilen dieser Art ist es bekannt, die Bewegungen der Ventilnadel hydraulisch zu steuern. Dabei wurde in der Regel zur Steuerung eine Leitung herangezogen, die abwechselnd den Brennstoffdruck und einen niedrigeren Druck führte. Derartige Steuerleitungen sind jedoch v/egen der Höhe des Brannstoff druckes mechanisch stark belastet.For fuel injection systems with injection valves of this type it is known that the movements of the valve needle are hydraulic to control. As a rule, a line was used to control the fuel pressure and led to lower pressures. Such control lines, however, are mechanical due to the level of fuel pressure heavily loaded.

Die Erfindung hat die i-'chiffan^ ehu-c EinspritzsystomsThe invention has the i-'chiffan ^ ehu-c injection system

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BAD ORtGiNALBAD LOCAL

der erwähnten Art zum Ziel, welches einen wesentlich einfacheren Aufbau des Einspritzventiles gegenüber den bekannten Ventilen ermöglicht und durch einen niedrigen, hydraulischen Druck steuerbar ist, bei welchem eine wesentlich niedrigere Belastung der Steuerleitung besteht.of the type mentioned to the goal, which has a much simpler structure of the injection valve compared to the known Valves enabled and can be controlled by a low, hydraulic pressure, at which a much lower There is a load on the control line.

Das wird dadurch erreicht, dass im Gehäuse am dem Ventilsitz abgewandten Ende der Nadel ein hinterer Brennstoffraum ausgebildet ist, der durch eine Drosselbohrung mit dem Kanal verbunden ist und dass im Bereich des Ventiles ein hydraulisch betätigbares Steuerventil vorgesehen ist, welches durch einen Steuerdruck betätigbar ist, der wesentlich kleiner ist als der Einspritzdruck des Brennstoffes und bei seher Betätigung den hinteren Brennstoffraum mit einem Raum mit niedrigerem Druck als dem Brennstoffdruck verbindet.This is achieved by having a rear fuel chamber in the housing at the end of the needle facing away from the valve seat is formed, which is connected by a throttle bore with the channel and that in the area of the valve a hydraulic actuatable control valve is provided which can be actuated by a control pressure which is significantly smaller than that Injection pressure of the fuel and, if actuated, the connects rear fuel space with a space with a lower pressure than the fuel pressure.

Es ist dabei vorzugsweise mögüch, das Steuerventil mit einem Kolben zu versehen, der in einer Zylinderbohrung im wesentlichen dichtend geführt ist und diese in einen vorderen und einen hinteren Zylinderraum unterteilt, wobei der vordere Zylinderraum an die Quelle des Steuerdruckes anschliessbar ist und der hintere Zylinderraum dauernd mit einer Leitung mit niedrigerem Druck als den Steuerdruck in Verbindung steht.It is preferably possible to use the control valve to provide a piston which is guided essentially sealingly in a cylinder bore and this in a front one and subdivided a rear cylinder chamber, the front cylinder chamber being connectable to the source of the control pressure and the rear cylinder space is permanently connected to a line with a lower pressure than the control pressure.

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Dadurch wird eine einfache Ausführung des Steuerventiles erhalten, das im Gehäuse nahe an der Ventilnadel angeordnet sein kann, was für den Einspritzvorgang wesentlich ist, da dabei dynamische Erscheinungen in den Leitungen entfallen.This makes the control valve simple obtained, which can be arranged in the housing close to the valve needle, which is essential for the injection process because there are no dynamic phenomena in the lines.

Vorteilhafterweise kann auch die Leitung,mit welcher der hintere Zylinderraum in Verbindung steht, ein Druckhalteventil aufweisen, welches im hinteren Zylinderraum einen Druck hält, der grosser als der atmosphärische Druck ist. Auf diese 'Weise können Kavitationserscheinungen im Ventil und im Einspritzsystem unterdrückt bzw. vermieden werden.Advantageously, the line with which the rear cylinder space is in communication, a pressure holding valve have, which holds a pressure in the rear cylinder space that is greater than atmospheric pressure. In this way, cavitation phenomena in the valve and in the injection system can be suppressed or avoided.

Zur Lieferung des Steuerdruckes kann ein an sich bekannter Steuerschieber, vorzugsweise ein Drehschieber, vorgesehen sein, der eine zum Ventil führende Steuerleitung mit einer Pumpe, die das Druckmittel mit dem Steuerdruck liefert, verbindet.A known control slide, preferably a rotary slide, can be provided to supply the control pressure the one control line leading to the valve with a pump that supplies the pressure medium with the control pressure, connects.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.The invention is explained using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.

In der Zeichnung ist ein Brennstoffeinspritzventil 1 einer nach dem Dieselprinzip arbeitenden Kolbenbrennkraftmaschine dargestellt. In einem Gehäuseteil 2 des Ventiles 1 ist eine Ventilnadel 3 in einer Bohrung dichtend geführt. DieThe drawing shows a fuel injector 1 of a piston internal combustion engine operating on the diesel principle shown. In a housing part 2 of the valve 1, a valve needle 3 is sealingly guided in a bore. the

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Ventilnadel 3 ist an ihrem Ende mit einem konischen Sitzteil versehen, der mit einem Ventilsitz 4 zusammenwirkt. Die Nadel verschliesst in Zusaminenwirkung mit dem Ventilsitz 4 nachValve needle 3 is provided at its end with a conical seat part which cooperates with a valve seat 4. the The needle closes in cooperation with the valve seat 4

demto the

Bedarf den Zugang zu Düsenbohrungen 5. Ueber/Ventilsitz 4 befindet sich ein vorderer Brennstoffraum 6, der durch einen Kanal 7 mit einem Speicherraum 8 für Brennstoff verbunden ist. Der Speicherraum 8 ist durch eine Brennstoffleitung 10 mit einer Brennstoffpumpe 11 verbunden, die den Brennstoff mit einem für die Einspritzung erforderlichen Druck, der im Bereich von 1000 Atmosphären liegen kann, aus einem Behälter 12 liefert.Requires access to nozzle bores 5. Over / valve seat 4 there is a front fuel chamber 6, which is through a Channel 7 is connected to a storage space 8 for fuel. The storage space 8 is connected by a fuel line 10 a fuel pump 11 connected, the fuel with a pressure required for the injection, which is in the area of 1000 atmospheres, supplies from a container 12.

Am dem Ventilsitz abgewandten Ende der Ventilnadel 3 ist ein hinterer Brennstoffraum 13 ausgebildet, der durch eine Drosselbohrung 14, d.h. eine Bohrung, deren Durchmesser kleiner ist als der des Kanales 7, mit dem Kanal 7 in Verbindung steht.At the end of the valve needle 3 facing away from the valve seat, a rear fuel chamber 13 is formed which passes through a throttle bore 14, i.e. a bore whose diameter is smaller than that of the channel 7, with which channel 7 is in communication.

Anschliessend an den Gehäuseteil 2 ist ein Gehäuseteil angeordnet, in welchem sich ein Steuerventil 16 befindet. Das Steuerventil ist in Bohrungen 17, 18 geführt. Die Bohrung 17 steht durch eine Bohrung 20 mit dem hinteren Brennstoffraum in Verbindung. In der Bohrung IS ist. ein Kolben 21 des VentilesAdjacent to the housing part 2 is a housing part in which a control valve 16 is located. That Control valve is guided in bores 17, 18. Hole 17 stands through a bore 20 with the rear fuel chamber in connection. In the hole IS is. a piston 21 of the valve

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16 beweglich, welcher die Bohrung 18 in einen vorderen Zylinderraum 22 und einen hinteren Zylinderraum 23 unterteilt. Der vordere Zylinderraum 22 steht durch einen Kanal mit einer Steuerleitung 25 in Verbindung. Der hintere Zylinderraum 23 ist durch einen Kanal 26 Bit einer Ueberströmleitung 27 verbunden, welche in den Behälter 12 zurückführt und in welcher ein Druckhalteventil 28 angeordnet ist. Das Steuerventil16 movable, which divides the bore 18 into a front cylinder chamber 22 and a rear cylinder chamber 23. The front cylinder chamber 22 is connected to a control line 25 through a channel. The rear cylinder space 23 is connected by a channel 26 bit of an overflow line 27, which leads back into the container 12 and in which a pressure holding valve 28 is arranged. The control valve

16 ist mit einer Längsbohrung 30 versehen, die in seinem vorseitlich
deren Teil/nach aussen führt und durch welche bei geöffnetem
16 is provided with a longitudinal bore 30 in his front side
whose part / leads to the outside and through which when open

Ventil 16 die Bohrung 20 mit dem Kanal 26 verbunden werden kann.Valve 16, the bore 20 can be connected to the channel 26.

In der Steuerleitung 25 ist ein Steuersiiieber 31 angeordnet, der als an sich bekannter Drehschieber ausgebildet sein kann und über eine Welle 32 cit der Kurbelwelle der Maschine in Verbindung steht. Der Antrieb erfolgt in an sich bekannter V/eise entweder mit gleicher oder mit halber Drehzahl der Kurbelwelle,je nachdem ob es sich um eine Zweitakt- oder eine Viertakt-Maschine handelt. Der Steuerschieber 31 dient der Steuerung der Zufuhr des zur Betätigung des Ventiles 16 dienenden Druckmittels, welches von einer Steuerpumpe 33 geliefert wird. Bei der dargestellten Ausführung wird als Druckmittel Brennstoff verwendet,'der ebenfalls dom Behälter 12A control valve 31 is arranged in the control line 25, which can be designed as a known rotary valve and via a shaft 32 cit of the crankshaft of the machine communicates. The drive takes place in a manner known per se, either at the same speed or at half the speed the crankshaft, depending on whether it is a two-stroke or a four-stroke machine. The control slide 31 is used to control the supply of the for actuating the valve 16 serving pressure medium, which is supplied by a control pump 33 will. In the embodiment shown, fuel is used as the pressure medium, the container 12, which is also domed

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entnommen wird. Der Steuerschieber 31 ist mit der Steuarpumpe 33 durch eine Förderleitung 34 verbunden.is removed. The control slide 31 is connected to the control pump 33 connected by a delivery line 34.

Wenn während des Betriebes der Maschine der Steuerschieber 31 die Verbindung der Leitungen 25 und 34 unterbricht, und die Leitung 25 mit der Abströmleitung 27 verbindet, so ist das Steuerventil 16 geschlossen, da es durch den in der Leitung 27 herrschenden Ueberdruck gegen seinen Sitz gedrückt wird und die Bohrung 20 verschliesst. Im vorderen Brennstoffraum 6 und im hinteren Brennstoffraum 13 herrscht der gleiche Druck, nämlich der durch die Leitung 10 zügeführte Druck der Brennstoffpumpe. Die Ventilnadel 3 wird wegen der grösseren Querschnittsfläche, die dem Raum 13 zugewandt ist, gegen ihren Sitz 4 gedrückt und verschljesst den Zugang des Brennstoffes zu den Düsenbohrungen 5.If the control slide 31 interrupts the connection of the lines 25 and 34 during operation of the machine, and the line 25 connects to the discharge line 27, the control valve 16 is closed because it is through the in the Line 27 is pressed against the prevailing overpressure against its seat and the bore 20 closes. In the front fuel compartment 6 and in the rear fuel chamber 13 are the same Pressure, namely the pressure supplied through line 10 Fuel pump. The valve needle 3 is because of the larger cross-sectional area, which faces the space 13, against their Seat 4 is pressed and closes the access of the fuel to the nozzle holes 5.

Sobald der Steuerschieber 31 die Förderleitung 34 der Steuerpumpe 33 mit der Steuerleitung 25 verbindet, so wird durch den Druck auf den Kolben 21 das Ventil 16 angehoben uid öffnet eine Verbindung des hinteren Brennstoffraumes 13 durch die Bohrung 20, die Bohrung 30 des Schiebers 16 mit dem Kanal und der Ueberströmleitimg 27. Dadurch sinkt schlagartig der Druck im hinteren BrenrEtoffraum 13 und die Ventilnadel wirdAs soon as the control slide 31 connects the delivery line 34 of the control pump 33 to the control line 25, then the valve 16 is lifted uid by the pressure on the piston 21 opens a connection between the rear fuel chamber 13 through the bore 20, the bore 30 of the slide 16 with the channel and the overflow conduit 27. As a result, the pressure in the rear fuel chamber 13 drops suddenly and the valve needle becomes open

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durch den im vorderen Brennstoffraum 6 v/irkenden Druck angehoben. Der Brennstoff wird aus der Leitung 10 bzw. dem Speicherraum 8 durch die Düsenbohrungen 5 in den nicht dargestellten Brennraum der Maschine eingespritzt.raised by the pressure acting in the front fuel chamber 6. The fuel is from the line 10 or the storage space 8 through the nozzle bores 5 in the not shown Injected into the engine's combustion chamber.

Wenn der Einspritzvorgang beendet werden soll, so unterbricht der Steuerschieber 31 wieder die Verbindung der Leitungen 34 und 25 und verbindet die Leitung 25 mit der Ueberströmleitung 27. Das Ventil 16 wird durch den in der Leitung vor dem Druckhalteventil 28 herrschenden Druck geschlossen. Der Druck im hinteren Brennstoffraum 13 errezht sofort wieder den im Kanal 7 herrschenden Wert und die Nadel 3 schliesst. Die Schliessbewegung der Ventilnadel 3 wird durch den Druckabfall in Kanal 7 entlang der Ventünadel 3 unterstützt, welcher dazu führt, dass, während die Nadel 3 noch vom Ventilsitz 4 abgehoben ist, der Druck im hinteren Brennstoffraum 13 trotz des kleinen Querschnittes der Drosselbohrung 4 grosser ist als der Druck im vorderen Brennstoffraum 6.When the injection process is to be ended, the control slide 31 interrupts the connection of the Lines 34 and 25 and connects line 25 to the overflow line 27. The valve 16 is closed by the pressure prevailing in the line upstream of the pressure holding valve 28. The pressure in the rear fuel chamber 13 immediately rises again to the value prevailing in the channel 7 and the needle 3 closes. The closing movement of the valve needle 3 is supported by the pressure drop in channel 7 along the valve needle 3, which leads to the fact that, while the needle 3 is still lifted from the valve seat 4, the pressure in the rear fuel chamber 13 despite of the small cross section of the throttle bore 4 is greater than the pressure in the front fuel chamber 6.

Die Drosselbohrung 14 hat die Aufgabe, den hinteren Brennstoffraum 13 mit dem Kanal 7 auf eine derartige V/eise zu verbinden, dass boi angehobenem Ventil 16, v/enn der hinters Brennstoffrau's 13 mit der Ueberstromleitung 27 verbunden ist,The throttle bore 14 has the task of opening the rear fuel chamber 13 with the channel 7 in such a way to connect that boi raised valve 16, v / enn the rear Fuel room 13 is connected to the overflow line 27,

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eine -wesentliche Senkung des Brennstoffdruckes im Kanal 7 verhindert wird.A substantial reduction in the fuel pressure in the channel 7 is prevented.

Dadurch, dass das Druckhalteventil 28 in der Leitung 27 und damit auch im hinteren Zylinderraum 23 einen höheren als atmosphärischen Druck von z.B. einigen Atmosfe phären hält, wird eine Reihe von Vorteilen erzielt. So wird dadurch im ganzen System des Ventiles die Entstehung von Kavitation verhindert. Zusätzlich dazu wird eine weichere Betätigung des Ventiles 16 erhalten, da dieses nicht so hart schlagartig öffnet. Ein wesentlicher Vorteil besteht schliesslich darin, dass es auf diese V.'eise möglich ist, ein Ventil zu bauen, in welchem keine einzige Feder verwendet wird. Die Federn, die in derartigen Ventilen dynamisch hoch belastet sind, stellen nämlich in den meisten Fällen ein schwieriges Problem dar.Characterized in that the pressure holding valve 28 in the line 27 and thus also in the rear cylinder chamber 23 Holds higher than atmospheric pressure of e.g. a few atmospheres, a number of advantages are achieved. So will this prevents cavitation from occurring in the entire system of the valve. In addition to this, a smoother actuation becomes of the valve 16 received, since this does not suddenly open so hard. Finally, there is a major advantage that in this way it is possible to build a valve in which not a single spring is used. the Springs that are dynamically highly loaded in such valves, namely in most cases a difficult one Problem.

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Claims (4)

PatentansOrüciiGPatent application 1. Brennstoffeinspritzsystem einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Einspritzventil mit einer den Zutritt zu Düsenbohrungen verschliessenden, im wesentlichen zylindrischen Ventilnadel, die in einer Nadelbohrung geführt ist und an ihrem dem Ventilsitz zugewandten Ende einen vorderen Brennstoffraum aufweist, der durch einen entlang der Nadel im Ventilgehäuse verlaufenden Brennstoffkanal mit einem Speicherraum für Brennstoff verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) am dem Ventilsitz (4) abgevandten Ende der Nadel (4) ein hinterer Brennstoffraum (13) ausgebildet ist, der durch eine Drosselbohrung (14) mit dem Kanal (7) verbunden ist und dass im Bereich des Ventiles (1) ein hydraulisch betätigbares Steuerventil (16) vorgesehen ist, welches durch einen Steuerdruck (31, 33) botätigbar ist, der wesentlich kleiner ist als der Einspritzdruck des Brennstoffes und bei seiner Betätigung den hinteren Brennstoffraum (13) mit einem Raum (26, 27) mit niedrigerem Druck als dem Brennstoffdruck verbindet.1. Fuel injection system of a reciprocating internal combustion engine with an injection valve with an essentially cylindrical one closing the access to the nozzle bores Valve needle which is guided in a needle bore and at its end facing the valve seat a front fuel chamber having a fuel channel running along the needle in the valve housing with a storage space for fuel is connected, characterized in that in the housing (2) at the valve seat (4) facing away from the end of the needle (4) a rear Fuel chamber (13) is formed, which is through a throttle bore (14) is connected to the channel (7) and that in the area of the valve (1) a hydraulically actuated control valve (16) is provided, which can be actuated by a control pressure (31, 33) is, which is much smaller than the injection pressure of the fuel and when it is actuated the rear fuel chamber (13) connects to a space (26, 27) with a lower pressure than the fuel pressure. 2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (16) mit einem Kolben (21)2. Fuel injection system according to claim 1, characterized characterized in that the control valve (16) with a piston (21) 009831/0621009831/0621 BADBATH - ίο -- ίο - versehen ist, der in einer Zylinderbohrung (18) im wesentlichen dichtend geführt ist und diese in einen vorderen (22) und einen hinteren (23) Zylinderraum unterteilt, wobei der vordere Zylinderraum (22) an die Quelle (31, 33) des Steuerdruckes anschliessbar ist und der hintere .Zylinderraum (23) dauernd mit einer Leitung (26, 27) mit niedrigerem Druck als dem Steuerdruck in Verbindung steht.is provided, which is guided essentially sealingly in a cylinder bore (18) and this in a front (22) and a rear (23) cylinder chamber, the front cylinder chamber (22) being connectable to the source (31, 33) of the control pressure and the rear .Zylinderraum (23) is permanently connected to a line (26, 27) at a lower pressure than the control pressure stands. 3. Brennstoffehspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (26, 27),mit welcher der hintere Zylinderraum (23) in Verbindung steht, ein Druckhalteventil (28) aufweist, welches im hinteren Zylinderraum (23) einen Druck hält, der grosser ist als der atmosphärische Druck,3. Fuel injection system according to claim 2, characterized characterized in that the line (26, 27), with which the rear cylinder space (23) is connected, a pressure holding valve (28) has, which holds a pressure in the rear cylinder space (23) which is greater than atmospheric pressure, 4. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lieferung des Steuerdruckes ein Steuerschieber (31) vorgesehen ist, der eine zum Ventil führende Steuerleitung (25) mit einer Pumpe (33), die das Druckmittel mit dem Steuerdruck liefert, verbindet.4. Fuel injection system according to claim 1, characterized characterized in that a control slide (31) is provided for supplying the control pressure, which is a control line leading to the valve (25) with a pump (33) which supplies the pressure medium with the control pressure. 009831 /0621009831/0621 SAD ORIGINALSAD ORIGINAL
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