DE1933489A1

DE1933489A1 - Brennstoff-Einspritzventil mit elektromagnetischer Betaetigung

Info

Publication number: DE1933489A1
Application number: DE19691933489
Authority: DE
Inventors: Huber Dipl-Ing Robert
Original assignee: Societe des Procedes Modernes dInjection SOPROMI
Current assignee: Societe des Procedes Modernes dInjection SOPROMI
Priority date: 1968-08-28
Filing date: 1969-07-02
Publication date: 1970-03-05
Also published as: DK130486C; FR2016477A1; NL160913B; SE348526B; CH495504A; NL6912824A; DK130486B; GB1277220A; US3610529A

Description

Societe des Proctides Modernes d¹ Injection SOPROMI,

103, Avenue du Marechal-Foch, 78 Lbs Mureaux (Frankreich)

Brennstoffeinspritzventil mit elektromagnetischer Betätigung

Die Erfindung betrifft ein Brennstoff-Einspritzventil mit elektromagnetischer Betätigung für Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, bei welchem das elektromagnetische Dosierventil am oberen Ende des Düsenhalters angeordnet ist und unmittelbar vor der Zerstäuberdüse ein Nadelventil sitzt, dessen Nadel durch den Druckabfall einer vom Dosierventil gesteuerten Entlastungslßitung _vgeöffnet wird.

Ein Einspritzventil dieser Art, bei dem die Einspritzmenge durch die Dauer des dem elektromagnetischen Dosierventil zugeführten elektrischen Impulses bestimmt wird, ist bereits bekannt.

Das Schlies'sen der Düsennadel nach jedem Einspritzvorgang bewirkt bei diesem Ventil eine Feder, die in einem mit der Entlastungsleitung verbundenen 5teuerraum angeordnet ist. Durch das zusätzliche Volumen dieses Steuerraumes wird das Gesamtvolumen, in welchem bei jeder Einspritzung ein Druckabfall erzeugt werden muss, relativ gross. Dies wirkt sich ungünstig auf die Dauer des Druckabfalles und -Wiederanstieges aus und bewirkt eine Verzögerung der Steuergeschwindigkeit, insbesondere bei rasch laufenden Motoren.

Die Erfindung bezweckt diesen Nachteil dadurch zu beheben, dass erfindungsgemäss zum Schliessen der Düsennadel nach jeder Einspritzung entweder Federmittel in einem vom Steuerraum getrennten Raum vorgesehen sind, oder dass vom Brennstoffdruck im Steuerraum betätigbare Schliessmittel vorgesehen sind.

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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematische Längsschnitte durch drei elektromagnetische Brennstoff-Einspritzventile und die Fig. 4 eine Variante der Fig. 3.

Das in Fig. 1 dargestellte Ventil weist in bekannter Weise in seinem elektromagnetischen Teil einen Kern 1 mit einer Wicklung 2 und einen beweglichen Anker 3 auf, der mit der Nadel 4 eines Dosierventils starr verbunden ist. Die Nadel 4 wirkt mit dem Ventilsitz 5 zusammen. Der Anker 3 wird durch eine Feder 24 nach unten gedruckt, so dass die Dosiernadel 4 auf dem Ventilsitz 5 aufliegt. Die Feder 24 stützt sich oben auf einem gleitend im Anker gelagerten Anschlag 25 ab, der seinerseits am Kern 1 anliegt. Im Ventilkörper 6 ist eine Stange 7 dichtend und axial verschiebbar gelagert. An die Stange 7. schliesst sich die Düsennadel 8 an, die mit dem Ventilsitz 9 zusammenwirkt und das eigentliche Einspritzventil bildet, welches die durch die Zerstäuberdüse 10 austretende Brennstoffmenge steuert. In einer Kammer 11 ist eine Feder 12 angeordnet, die auf die Stange 7 und dadurch auf die Düsennadel 8 drückt und bestrebt ist, diese in geschlossener Lage zu halten.

Der unter dem Druck einer Hochdruckförderpumpe stehende Brennstoff strömt durch die Leitung 13 und die Bohrungen 14, 15 zur Kammer 11 und gleichzeitig zum Raum 16 vor dem Ventilsitz 9. , '

Die Bohrung 15 steht auch mit einem Ringraum 17 in Verbindung, der über eine Drosselbohrung 18 mit Bohrungen 19 verbunden ist, welche eine Entlastungsleitung bilden. Diese verbindet einen Steuerraum 20 über der Düsennadel 8 mit dem Ventilsitz 5 des Dosierventils und mündet bei geöffnetem Dosierventil 4, 5 in einen Raum 21, der über die Bohrung 22 mit der Rückleitung 23 verbunden ist, in welcher der Brennstoff unter annähernd Atmosphärendruck steht. Der Brennstoff kann durch nicht dargestellte Kanäle im Kern 1 zur Leitung 23 fliessen.

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Die Wirkungsweise des Einspritzventils ist folgende: Der unter Druck stehende, durch die Leitung 13 eintretende Brennstoff füllt über die Bohrungen 14, 15 die Räume 11, 16, 17 und gelangt durch die Drosselbohrung 18 in den Kanal 19 und den Steuerraum 20. Wenn die Wicklung 2 durch einen Stromimpuls erregt wird, hebt sich der Anker 3 mit der Dosiernadel 4 an. Dadurch fällt der Druck in der Entlastungsleitung 19 und im Steuerraum 20. Da die Querschnittsfläche der Düsennadel 8 grosser als diejenige der Stange 7 ist, wird die Düsennadel 8 von ihrem Sitz" 9 abgehoben und der Brennstoff spritzt durch die Zerstäuberdüse 10 in den nicht dargestellten Zylinder. Sobald kein Strom mehr durch die Wicklung 2 fliesst, schliesst die Dosiernadel 4. Die Feder 12"drückt die Düsennadel 8 wieder in ihren Sitz 9 und gleichzeitig erhöht sich der Druck in der Entlastungsleitung 19 und im 5teue£raum 20 wieder.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist über der Stange 27, die der Stange 7 der Fig. 1 entspricht, ein zusätzlicher Kolben 28 angeordnet. Die Stange 27 ist mit 5piel im Ventilkörper 6 eingebaut. Der Raum 29 über der Düsennadel 8 ist mit dem Raum 30 verbunden und dieser steht über Kanäle bzw. Bohrungen 31, 32 mit dem Raum 34 und über die Bohrung 33 und Kanäle im Kern 1 mit der Auslassleitung 23 in Verbindung, so dass in allen diesen Räumen und Verbindungsleitungen annähernd Atmosphärendruck herrscht.

Der unter hohem Druck durch die Leitung 13 zugeführte Brennstoff fl'iesst durch die Bohrungen 35 zum Raum 36 und durch die Drosselbohrung 37 zum Steue'rraum 38 über dem Kolben 28.

Bei Erregung der Wicklung 2 wird die Dosiernadel 4 angehoben, so dass der hohe Druck im Steuerraum 38 abfällt. Infolge des hohen Druckes im Raum 36 wird die Düsennadel 8 vom Sitz 9 abgehoben und der Brennstoff durch die Zerstäuberdüse 10 in den Zylinder gespritzt. Der bei jeder E-inspritzung zu entlastende Steuerraum 38 hat in diesem Fall ein sehr kleines Volumen. Sobald die Dosierna'dcl 4 wieder auf ihren Sitz 5 abgesenkt wird, drückt die Feder _..: „ie Düsennadel 8 wieder auf ihren Sitz 9 und der Druck im Steuerraum 38 baut sich wieder auf.

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Das Mittel zum Schliessen der Düsennadel ist bei der Ausführungsfbrm nach Fig. 1 allein die Feder 1'2. Bei der Ausführungsform nach ■Fig. 2 ist die Feder nicht unbedingt notwendig oder es kann eine nur schwache Feder vorgesehen werden, wenn der zusätzliche Kolben 2Θ einen etwa-s grösseren Durchmesser aufweist als der Schaft der Ventilnadel, weil dann die vom Kolben. 28 ausgeübte Schliesskraft grosser ist als die auf die Wadel nach oben wirkende Kraft.

•Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine solche Schliessfeder auch nicht notwendig. Nach diesem Beispiel ist direkt über der Düsennadel B ein Kolben 40 angeordnet, der einen grösseren Querschnitt als die Düsennadel B hat. Der durch die Leitung 13 einströmende, unter hohem Druck stehende Brennstoff gelangt durch die Bohrungen 41 zum Raum 42 und durch die Drosselbohrung 43 und die Bohrung 44 in den Steuerraum 45.

Der Raum 46 zwischen dem Kolben 40 und der Düsennadel 8 ist dagegen dauernd über die Bohrungen 47 mit dem Raum 48 und über die Bohrung 49 und Kanäle im Kern 1 mit der Auslassleitung 23 verbunden.

Infolge der grösseren Querschnittsfläche des Kolbens 40 übt dieser eine Schliesskraft auf die Düsennadel B aus. Sobald jedoch das Dosierventil 4, 5 durch Erregung der Wicklung 2 geöffnet wird, sinkt der Druck im Steuerraum 45 ab und die Düsennadel 8 wird infolge des unveränderten Druckes im Raum 42 angehoben und der Brennstoff . tritt durch die Zerstäuberdüse 10 aus. Schliesst das Dosierventil 4, 5, so steigt sofort der Druck im Steuerraum 45 und der Kolben 40 druckt die Düsennadel 8 wieder auf ihren Sitz 9.

Um auch bei fehlendem Brennstoffdruck, also bei abgestelltem Motor, die Düsennadel 8 auf ihrem Sitz 9 zu halten, kann gemäss Fig. 4 im Kolben 40 eine schwache Feder 50 eingebaut sein, die über einen Hilfskolben 51 auf die Düsennadel θ drückt.

3ei den«drei Ausführungsformen ist der Steuerraum einerseits über eine kalibrierte Leitung 18, 37, 43 mit der Brennstoffzuleitung

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und anderseits direkt oder über die Leitungen 19, 44 mit dem elektromagnetisch gesteuerten Auslass verbunden. Die Abmessungen des kalibrierten Querschnittes und des vom Ventil freigelegten Querschnittes haben einen grossen Einfluss auf den Einspritzverlauf. Wird z.B. der kalibrierte Zulauf verglichen mit dem vom Ventil gesteuerten Querschnitt gross gemacht, so erfolgt das Oeffnen der Nadel relativ langsam, da die von der Nadel bei Fig. 1 oder vom 5teuerkolben nach Fig. 2 und 3 zu' verdrängende Flüssigkeit nur langsam entweichen kann, das Schliessen jedoch erfolgt wegen des grossen Zuflussquerschnittes sehr rasch.

Umgekehrt erfolgt bei kleinem Zuflussquerschnitt und grossem Ventilquerschnitt das Qeffnen sehr rasch, das Schliessen aber viel langsamer.

Durch die geeignete Wahl der Durchflussquerschnitte kann der Einspritzverlauf dem Motor angepasst werden.

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Claims

Patentansprüche

1. ferennstoff-Einspritzventil mit elektromagnetischer Betätigung für Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, bei welchem das elektromagnetische Dosierventil am oberen Ende des Düsenhalters angeordnet ist und unmittelbar vor der Zerstäuberdüse ein Nadelventil sitzt, dessen Nadel durch den Druckabfall einer vom Dosierventil gesteuerten Entlastungsleitung geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schliessen der Düsennadel (8) nach jeder Einspritzung entweder Federmittel (12) in einem vom Steuerraum (20, 38, 45) getrennten Raum (11, 30) vorgesehen sind, oder dass vom Brennstoffdruck im Steuerraum betätigbare Schliessmittel (40) vorgesehen sind.

2. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schliessfedsr (12) in einem dauernd unter Brennstoffdruck stehenden Kammer (11) angeordnet ist und über eine im Düsenkörper (6) gleitbar und dichtend gelagerte Stange (7) auf die Düsennadel einwirkt, wobei der 5teuerraum (20) auf der hinteren Stirnseite der Düsennadel (B) angeordnet ist (Fig. 1).

3. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine 5chliessfeder (12) in einer dauernd vom Brennstoffdruck entlasteten Kammer (30) angeordnet ist und über eine Stange (27) auf die Düsennadel (8) einwirkt, und dass die Stange (27) ferner mit einem Kolben (2B) in Antriebsverbindung steht, der den in unmittelbarer Nähe des üosierventils (4, 5) angeordneten Steuerraum (38) begrenzt.

4. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführfeder (12) in einer dauernd vom Brennstoffdruck entlasteten Kammer (30) angeordnet ist und über eine Stange (27) auf die Düsennadel (8) einwirkt, und dass die Stange (27) ferner mit einem Kolben (2B) in Antriebsverbindung steht, der einen grösseren Durchmesser hat als der Durchmesser des Nadelschaftes und der den in unmittelbarer Nähe des Dosierventils (4, 5) angeordneten Steuerraum begrenzt.

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5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (45) von einem Steuerkolben (40) begrenzt ist, der einen grösseren Querschnitt als die Düsennadel (8) aufweist, und dass dieser Steuerkolben (40) unmittelbar auf die Düsennadel (8) einwirkt, so dass der Brennstoffdruck im Steuerraum (45) auch das 5chliessen der Düsennadel steuert

• (Fig. 3).

6. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerkolben (40) ein durch eine Feder (50) belasteter Hilfskolben (51) angeordnet ist, um die Düsennadel (8) bei fehlendem Brennstoffdruck geschlossen zu halten (Fig.4).

7. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Atrstrcmquerschnitt aus dem Steuerraum .(20, 38, 45) grosser ist als der Zuströmquerschnitt, um ein.rasches Anheben und langsames Absenken der Düsennadel (8) zu erhalten.

8. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmquerschnitt aus dem Steuerraum (20, 38, 45) kleiner ist als der Zuströmquerschnitt, um ein langsames Anheben und rasches Absenken der Düsennadel (B) zu erhalten.

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