DE2044572A1 - Einspritzvorrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

P.4469 Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur, Schweiz

Einspritzvorrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine mit einer Brennstoffpumpe mit hin- und her beweglichem Kolben und einem an diese angeschlossenen, im Arbeitszylinder der Maschine angeordneten Einspritzventil, das eine federbelastete Nadel aufweist, die zur Einspritzung selbsttätig durch den Druck des Brennstoffes beim Förderhub der Pumpe geöffnet wird.

Bei hoch aufgeladenen Dieselbrennkraftmaschinen besteht die Schwierigkeit, dass bei Vollast der Brennstoff mit hohen Drücken im Bereich von 1000 atü und mehr eingespritzt werden muss. Diese hohen pulsierenden Drücke belasten schwer die Brennstoffleitungen, mit deren Material man heute • an den Grenzen des Möglichen steht.

Die Erfindung hat die Schaffung einer Vorrichtung zum Ziel, welche die Senkung der Drücke in den Brennstoffleitungen in einen ungefährlichen Bereich gestattet, wobei jedoch der eigentliche Einspritzdruck beibehalten oder sogar noch weiter erhöht werden kann.

Das erfindungsgeraässe Ziel wird dadurch erreicht, dass in der Brennstoffleitung zwischen der Brennstoffpumpe und

209812/060 7

dem Einspritzventil ein einen Differentialkolben aufweisender Druckmultiplikator angeordnet ist, wobei der Förderdruck der Pumpe auf dessen grössere Kolbenfläche einwirkt und der Zylinderraum mit der kleineren Kolbenfläche mit dem Brennstoffraum des Einspritzventiles verbunden ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung,

Die Figc 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen dreier verschiedener Ausführungen der erfindungsgemässen Einspritzvorrichtung. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.-

Die in der Fig. 1 dargestellte Einspritzvorrichtung enthält eine Brennstoffpumpe 10 bekannter Bauart, die durch einen Mocken 11 betätigt wird. Die Brennstoffpumpe 10 enthält ein Einlassventil 12, ebenfall'? bekannter Ausführung, das über einen Hebel 13 vom Kolben 10^! der Brennstoffpumpe 10 gesteuert wird und den Beginn des Einspritzvorganges steuert. Ausserdem enthält die Brennstoffpumpe 10 noch ein Ueberströmventil 14, das vom Kolben der Brenn, stoff pumpe über einen Hebel betätigt wird und zur Bestimmung des Endes des Einspritzvorgaijges dient. F,in Ende des Hebels 15 1st in bekannter Weise an einem Exzenter 16 gelagert, durch dessen Verstellung das Ende des Einspritzvorganges und der Beginn der Ueberströmung durch das Ventil gesteuert werden kann«,

2 0 9 812/060 7

Die Brennstoffpumpe 10 ist mit einem Förderventil 17 versehen, an welches sich eine Druckleitung 18 anschliesst. Parallel zum Förderventil ist ein Druckbegrenzungsventil 19 geschaltet, das eine Feder 20 aufweist, die auf einen Ventilkörper 21 einwirkt und so bemessen ist, dass das Druckbegrenzungsventil erst bei Drücken über einem bestimmten Wert von z.B. 100 atü öffnet.

Die Druckleitung 18 der Brennstoffpumpe 10 führt zu einem Multiplikator 22, der ein Gehäuse 23 aufweist, in welchem ein Differentialkolben 24 dichtend geführt ist. Der Differentialkolben 24 enthält einen Teil 25 mit grösserem Durchmesser und einen Teil 26 mit kleinerem Durchmesser. Der Kolben 24 steht unter dem Einfluss einer Druckfeder 27, welche den Kolben in der Figur nach oben drückt. Der Kolben 24 ist ausserdem mit einem axialen Kanal 28 versehen, in welchem sich ein in der Richtung zum Teil 26 mit dem kleineren Durchmesser öffnendes Einwegventil 29 befindet. Der Zylinderraum 30 mit der kleineren Kolbenfläche des Multiplikators 22 ist durch eine Verbindungsleitung 31 mit einem Einspritzventil 32 bekannter Bauart verbunden. Die Räume über der Nadel 33 des Einspritzventiles 32 und unterhalb des Kolbenteiles 25 des Multiplikators 22 sind durch eine Abflussleitung 34 mit einem Behälter zur Aufnahme von Leckbrennstoff verbunden.

Im Betrieb fördert die Brennstoffpumpe 10 in pulsierender Weise den zur Einspritzung bestimmten Brennstoff und führt diesen dem Einspritzventil 32 zu. Dabei wird im

209812/0607

Multiplikator 22 der Druck des geförderten Brennstoffes im Verhältnis der Kolbenflächender Teile 25 und 26 des Kolbens 24 vergrössert. In der Verbindungsleitung 31 herrscht daher ein Druck der z.B. doppelt so hoch ist, wie der Druck in der Leitung 18. Wenn somit der Druck in der Verbindungsleitung 31 den Wert von 1000 Atmosphären erreicht, so beträgt der Spitzendruck in der Leitung 18 nur 500 Atmosphären, was ein mit den heutigen Materialien beherrschbarer sicherer Wert ist.

Am Ende jedes Einspritzvorganges wird das Ueberströmventil 14 geöffnet, wodurch ein Teil des Brennstoffes ans der Leitung 18 und der vom Kolben der Brennstoffpumpe 10 noch weiter geförderte Brennstoff durch das Ueberströmventil 14 abfliesst. Das Druckbegrenzungsventil 19 hält dabei in der Druckleitung 18 einen Druck, welcher z.B. 100 Atmosphären betragen kann. Durch diesen Druck wird verhindert, dass heisse Brenngase von der Verbrennung in das Einspritzventil 32 zurückschlagen können.

Nach jedem Einspritzvorgang bewegt sich der Kolben 24 des Multiplikators.22 unter dem Einfluss der Feder 27 in der Fig. 1 nach oben, wobei der Brennstoff aus dem oberen Zylinderraum des Kolbenteiles mit dem grösseren Durchmesser durch den Kanal 28 nach unten in den unteren Zylinderraum 30 strömt. Damit bewegt sieh der Kolben 24 in seine Ausgangsstellung zurück und ist für den nächsten Arbeitshub vorbereitet.

209812/0607

Die Ausführung nach der Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Fig. 1. Das gesteuerte Einlassventil 12 ist bei dieser Ausführung durch ein einfaches Einwegventil 40 ersetzt, wobei die Zufuhr des Brennstoffes durch eine Zubringerpumpe 41 mit einem Druck von z.B. 5 atü erfolgt. Das Druckbegrenzungsventil 19 ist durch eine Drossel 42 ersetzt. Schliesslich ist ein Multiplikator 43 vorgesehen, welcher sich vom Multiplikator 22 aus der Fig. 1 unterscheidet. Das Gehäuse 44 des Multiplikators enthält eine Umfangsnut 45, die in der Bohrung des Kolbenteiles mit kleinerem Durchmesser ausgebildet ist. Die Nut 45 ist durch eine Leitung 46 mit der Druckleitung 18 verbunden. Der Kolben 47 des Multiplikators ist in diesem Falle voll ausgebildet und enthält keinen inneren Kanal.

Während des Förderhubes der Brennstoffpumpe 10 bewegt sich der Kolben 47 des Multiplikators 43 zuerst nach unten, ohne dass eine Einspritzung erfolgt. Erst nachdem die untere Kante des Kolbens 47 die untere Kante der Umfangsnut 45 erreicht hat, steigt schlagartig der Druck im Zylinderraum 30 und in der Leitung 31 auf den zur Einspritzung erforderlichen Wert, so dass der Einspritzvorgang beginnt.

Nach der Beendigung des Einspritzvorganges, dessen Ende auch in diesem Falle durch das Ueberströmventil 14 bestimmt ist, bewegt sich der Kolben 47 unter dem Einfluss der Feder 27 aus dem unteren Bereich des Zylinderraumes 30 nach oben. Bereits nach einem ganz geringen Hub des Kolbens sinkt

209812/0607

der Druck im Raum 30 und in der Leitung 31 auf den Dampfdruck des Brennstoffes, so dass der Einspritzvorgang praktisch schlagartig beendet wird. Nach einem weiteren Hub wird die Urafangsnut 45 freigelegt. In diesem Augenblick strömt schlagartig Brennstoff durch die Leitungen 46 und 18 ein. Die Drossel 42 hat dabei die Aufgabe, ein zu rasches Aufschlagen des Kolbens 47 gegen das Gehäuse des Multiplikators 43 in seiner oberen Endstellung zu verhindern, sowie Schwingungen der W Brennstoffsäule in der Leitung 18 zu schwächen bzw. zu vermeiden.

Die in der Fig. 3 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung nach der Fig. 2 dadurch, dass in der Leitung 31 zwischen dem Multiplikator 43 und dem Einspritzventil 32 ein Einwegventil 50 geschaltet ist, und dass zwischen dem Einwegventil 40 in der Zubringeleitung der Pumpe 10 eine Drossel 51 angeordnet ist.

Il · Das Einwegventil 50 hat die Aufgabe, im inneren Teil

31a der Leitung 31 einen Standdruck im Bereich von z.B. 100 atü aufrechtzuerhalten, welcher verhindern soll, dass im Betrieb heisse Rauchgase in das Einspritzventil 32 zurückschlagen können. Die Drossel 51 verhindert ihrerseits eine schlagartige Zuströmung von Brennstoff aus der Zubringepumpe 41 in die Leitungen 18, 46 im Augenblick, wo der Kolben 47 die Nut 45 freilegt. Eine solche rasche Strömung des Brennstoffes in den Zylinderraum 30, welcher kurz vorher unter Vakuum stand, könnte nämlich die Zubringerpumpe 41 bzw. die mit ihr verbundenen

Leitungen beschädigen.

209812/0607

Obwohl in den Zeichnungen aus Gründen der Anschaulichkeit der Multiplikator 22,43 und das Einspritzventil 32 als zwei verschiedene Teile dargestellt sind, versteht es sich, dass diese bei einer konkreten Ausführung vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengebaut sein können. Die Leitungen 31 und 31a sind in diesem Fall durch Kanäle des Gehäuses gebildet.

209812/0607

Claims (8)

20U572 Patentansprüche

1. ) Einspritzvorrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine rait einer Brennstoffpumpe mit hin- und her beweglichem Kolben und einem an diese angeschlossenen, im Arbeitszylinder der Maschine angeordneten Einspritzventil, das eine federbelastete Nadel aufweist, die zur Einspritzung selbsttätig durch den Druck des Brennstoffes beim Förderhub der

^ Pumpe geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffleitung zwischer der Brennstoffpumpe (10) und dem Einspritzventil (32) ein <--?aian Differentialkolbei (24,47) aufweisender Druckmultiplikator (22,4 3) angeordnet ist, wobei der Förderdruck der Brennstoffpumpe (10) auf dessen, grössere Kolbenfläche einwirkt und der Zylinderraum (30) mit der kleineren Kolbenfläche mit dem Brennstoff des Einspritzventile s (32) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

" zeichnet, dass der Multiplikator (22) mit einer Leitung (28' versehen ist, die seine beiden Zylinderräume verbindet und ein Einwegventil (29) aufweist, welches in der Richtung vom Zylinderraum mit dem grösseren Kolbendurchmesser zum Zylinder raum (30) mit dem kleineren Kolbendurchmesser öffnet (Fig. 1)

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, dass der Multiplikator (4 3) mit einer die beiden

209Si2/060?

Zylinderräume verbindenden Leitung (46) versehen ist, wobei der Zylinderraum (30) mit dem kleineren Kolbendurchmesser mit einem mit dem Kolben (47) zusammenwirkenden Steuerschlitz (45) versehen ist, in welchen die verbindende Leitung (46) mündet. (Fig. 2,3)

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einspritzventil (32) und dem Multiplikator (43) ein in der Richtung zum Einspritzventil (32) öffnendes Einwegventil (50) angeordnet ist. (Fig. 3)

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffpumpe mit einem Förderventil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Förderventil (17) ein in der Richtung aus der Druckleitung der Pumpe zum Pumpenraum öffnendes Druckbegrenzungsventil (19) angeordnet ist. (Fig. 1)

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Brennstoffpumpe mit einem Förderventil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Förderventil eine die Druckleitung (18) mit dem Pumpenraum der Brennstoffpumpe (10) verbindende Drosselstelle (42) angeordnet ist. (Fig. 2,3)

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, mit einer der Brennstoffpumpe vorgeschalteten Zubringepumpe, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Brennstoffpumpe (10) und der Zubringe-

709812/060 7

pumpe (41) ein in der Richtung zur Brennstoffpumpe (10) öffnendes Einwegventil (40) angeordnet ist. (Fig. 2,3)

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Einwegventil (40) eine Drosselstelle (40) in Serie geschaltet ist. (Fig. 3)

209812/0607