DE2251125A1

DE2251125A1 - Brennstoffeinspritzsystem und verfahren zur zyklischen erzeugung eines hochdruckstosses innerhalb eines derartigen systems

Info

Publication number: DE2251125A1
Application number: DE2251125A
Authority: DE
Inventors: George D Wolff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS4848826A; JPS515132B2; US3810453A

Description

Brennstoffeinspritzsystem und Verfahren zur
zyklischen Erzeugung eines Hochdruckstoßes
innerhalb eines derartigen Systems

Bei den meisten, seit einiger Zeit verwendeten Brennstoffein- j spritzsystemen wird die Abgabe des Brennstoffes aus der Ein- \ spritzdüse mit Hilfe eines federgespannten Ventils gesteuert,wel-j ches sich von seinem Sitz abhebt, wenn der Brennstoffdruck innerhalb der Ventilauslaßkammer hoch genug ist, um den Ventilkörper |

gegen die Spannwirkung der Ventilfeder zu öffnen. Die zur Anwen- j

dung kommenden .verhältnismäßig hohen Drücke haben während des

Einspritzzyklus zur Folge, daß die durch den Brennstoffdruck auf '

das Ventil ausgeübten Kräfte die durch die Ventilfeder entwickel-i ten Spannkräfte übersteigen. Am Ende des Einspritzzyklus bzw. j

der Einspritzzeit muß der Brennstoffdruck beträchtlich herabge- j setzt werden, bevor die Feder das Ventil in seine geschlossene
Position drücken kann. Als Folge davon wird am Ende jedes Ein-

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;spritzzyklus Brennstoff mit reduziertem Druck von der Düse ausgestoßen, was zu einer schlechten Zerstäubung des Brennstoffes innerhalb der Brennkammer und somit seiner unvollstänidgen und unwirt- j schaftlichen Verbrennung führt. Neben der offensichtlichen Jleduzierung oder Herabsetzung der Wirtschaftlichkeit im Betrieb des I Motors sind weitere Nachteile in Kauf zu nehmen, da sowohl Rauch als auch unverbrannte Brennstofftropfchen in den Abgasen des Motors vorliegen. Darüber hinaus ist die zum Verschließen des Ventils verfügbare Zeit sehr kurz, weshalb ein schnelles Absenken

des Druckes am Ende der Einspritzzeit von wesentlicher Bedeutung ist. Um dies zu erreichen muß die Druckentlastung am Pumpenende schnell sein, was zu negativen Druckwellen hoher Amplitude führt. Diese Druckwellen durchqueren am Ende der Einspritzzeit das Hochdrucksystem, begleitet durch Kavitations- bzw. Hohlraumbildung und nachfolgende unregelmäßige Einspritzung und Kavitationserosion im System.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Brennstoffeinspritzsysterc zu schaffen, bei welchem jeder Einspritzzyklus bzw. -ablauf abrupt oder scharf beendet werden kann, während der Einspritzdruck in wesentlichen auf seinem vollen : Normaldruck verbleibt. Auf diese Weise soll die Kavitations- ^j oder Hohlraumbildung und unregelmäßige Einspritzung vermieden werden, um zu maximalem Wirkungsgrad und vollständiger Brennstoffverbrennung zu gelangen.

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""ΟΙ

Ι Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Brennstoffpumpe

j des Systems mit einem durch den Motor angetriebenen, hin- und her-

bewegbaren Kolben versehen, um den Brennstoff in zyklischen Impulsen in eine Brennstoffeinspritzdüse zu pumpen. Die Düse ist mit einem federgespannten Ventil ausgestattet, dessen eine Schulter !dem Druck innerhalb der Brennstoffauslaßkammer ausgesetzt ist; aus dieser Kammer wird der Brennstoff bei geöffnetem'Ventil durch herkömmliche Düsenöffnungen ausgestoßen bzw. ausgespritzt. Die Brennstoffauslaßkammer steht direkt mit der Brennstoffaus1-laßkammer der Pumpe in Verbindung. Eine zweite Kammer befindet sich in der Brennstoffdüse, wobei das entgegengesetzte Ende des · Ventils dem Sog innerhalb der zweiten Kammer ausgesetzt ist; in- j folgedessen verstärkt jeder innerhalb der zweiten Kammer bestehende

j !

, Druck die Spannkraft der Ventilfeder, um das Ventil in seine ge- !■

! schlossene Position zu bewegen. In einer Position hinter der Vorderfläche des hin- und herbeweglichen Pumpkolbens ist ein im Durchmesser reduzierter Abschnitt am Kolben ausgebildet und ist über einen den Kolben durchsetzenden Innenkanal in konstanter Verbindung mit der Pumpenkammer. Wenn der Kolben während der

■ den Druck aufbauenden Bewegung um eine vorbestimmte Strecke nach vorne verschoben wird kommt eine Öffnung in der Seite des den

'. Kolben aufnehmenden Zylinders mit dem im Durchmesser reduzierten Abschnitt des Kolbens in Verbindung, wodurch ein gewisser Anteil

¹ des durch den Kolben komprimierten Brennstoffes die Pumpenkammer über den Innenkanal im Kolben, den im Durchmesser reduzierten Abschnitt und die öffnung in der Seite des Zylinders verläßt.

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Letztere Öffnung ist mittels einer Leitung an die zweite Kammer der Einspritzdüse angeschlossen.

Während des ersten Teils des zum Aufbauen des Druckes dienenden Bewegungstaktes des Kolbens wird die Öffnung durch die Seite des Kolbens geschlossen; infolgedessen wird der gesamte erste Anteil des durch den Kolben erzeugten Druckimpulses bzw. -Stoßes aus der «- Pumpenkammer in die Brennstoff aus laßkanuner der Düse geleitet. Wenn der Kolben sich ausreichend nach vorne bewegt hat, um die Öffnung freizulegen wird ein Oberdruckimpuls aus der Pumpenkammer durch die Öffnung in die zweite Kammer der Düse geleitet. Der sich dadurch entwickelnde Druck verstärkt die Federkraft, welche das Ven-ftil in seine geschlossene Position drückt. Je nach Federeinstel- ; lung kann sich das Ventil bei Ankunft der Druckwelle unmittelbar ! schließen, während der volle Pumpendruck nach wie vor in der Aus-; laßkanuner existiert. Der volle Pumpendruck verbleibt innerhalb j der Auslaßkammer, wenn der Oberdruckimpuls die zweite Kammer er- j reicht, da die Strömungsbahn aus der Pumpenkammer in die Auslaßkammer kleiner ist als die Strömungsbahn aus der Pumpenkammer in die zweite Kammer der Einspritzdüse.

Wenn die in der Seite des Zylinders befindliche Öffnung durch den im Durchmesser reduzierten Abschnitt des Kolbens freigelegt wird kommt der durch den Kolben entwickelte Druck plötzlich mit einem Bereich verhältnismäßig reduzierten Druckes in Verbindung; dieser Bereich umfaßt den gesamten Anteil des Systems bzw. der Anlage zwischen der Pumpenöffnung und der zweiten Kammer der

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Einspritzdüse. Bis der Druck im gesamten System ausgeglichen xverden kann fällt der Druck vor dem Kolben innerhalb der Pumpenkam-
! mer plötzlich ab, was einen negativen Druckimpuls bzw. Unterdruckimpuls auslöst, welcher von der Pumpenkammer in die Auslaßkammer

, der Hinspritzdüse gelangt. Da die Strömungsbahn aus der Pumpenkammer in die Auslaßkammer der Düse länger ist als die Stromungsbann von der Pumpenkammer in die zweite Kar.mer der Düse gelangt
dieser negative Impuls bzw. diese Reduzierung des Druckes erst an , das Ventil, nachdem die Oberdruckwelle die zweite Kammer erreicht hat. Der Druck in der Pumpenkammer fällt wie vorangehend erwähnt
unmittelbar nach dem Öffnen der in der Seitenwand des Zylinders
befindlichen Öffnung gegenüber dem im Durchmesser reduzierten
Abschnitt des Kolbens, da das Medium bzw. der Brennstoff in den

■ neu angeschlossenen Anteil des Systems abgegeben wird. Hin Druck-. . anstieg wird in den neu angeschlossenen Teil des Systems einge-

' leitet, bis dieser Teil unter Druck gesetzt ist. Diese Druckzu- ' ι nähme erreicht die zweite Dusenkammer, bevor die Druckänderung ;

■ in der Düsenauslaßkammer fühlbar wird. Es ist also eine - ;

j Situation geschaffen, ,durch welche sich der Druck in der zwei- :

ι :

j ten Kammer, die Kraft der Feder Übersteigend, aufbaut, bevor der , ; negative Druckimpuls" aus der Pumpenkammer verspätet ankommt. Das '.

ι System ist so reguliert, daß die das Ventil in ihre geschlossene ,

Position drückende, durch Druck verstärkte Federkraft die ent- i gegengesetzt wirkende Druckkraft in der Auslaßkammer überwindet, : während sich der Druck in der Auslaßkammer im wesentlichen auf | dem vollen Brennstoffeinspritzdruck befindet. Diese Wirkung

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führt zu einem schnellen Schließen des Ventils, xvährend gleichzeij

^: j tig das Einspritzen bei vollem Druck durchgeführt wird. J

Die Erfindung ist verwirklicht in einem Brennstoffeinspritzsystenij durch welches eine vollständigere und wirksamere Verbrennung des eingespritzten Brennstoffes erreicht werden soll; gleichzeitig sollen die Probleme vermieden werden, welche geringe Restleitungsdrücke' im System anhaften könnten, so Schwingungen und Kavitations erosion. Der Brennstoff wird in zyklischen Druckimpulsen von einerPumpe in eine Einspritzdüse abgegeben, welche durch ein fe- ' dergespanntes und auf Druck ansprechendes Ventil gesteuert ist."

¹I.

Das Ventil wird in die geöffnete, zur Brennstoffabgabe geeignete Position verlagert, wenn der Druck des Brennstoffes innerhalb der Auslaßkammer die Spankraft der Ventilfeder überwindet. Eine zweite Kammer ist inder Düse vorgesehen, um einen Druck an der entgegengesetzten Seite des Ventils, die Federkraft verstärkend, anzulegen, um das Ventil in seine geschlossene Position zu drükken. Während des Anfangsteiles jedes durch die Brennstoffpumpe erzeugten Druckimpulses wird der gesamte Impuls bzw. Druckstoß ; auf vollem Pumpendruck in die Auslaßkammer der Düse geleitet; | es wird dabei das Ventil geöffnet und der Brennstoff aus der Düse in die Brennkammer des Motors ausgespritzt. An einem ver- j stellbaren Punkt in dem druckerzeugenden Anteil jedes Pumpen- ^! zyklus wird die zweite Kammer der Düse mit der Pumpenkammer verbunden, so daß die beiden Kammern auf den gentgegengesetzten Sei-; ten des Ventils in Strömungsverbindung mit der Pumpe stehen. In · dem Moment, in welchem die zweite Kammer an die Pumpe angeschlos-:

sen ist bewegt sich eine positive Druckwelle btw. Oberdruckwelle j

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aus der Pumpe in die zweite Kammer, weshalb zeitlich begrenzt der Pumpenausgangsdruck abfällt, bis sich das System im Gleichgewicht befindet. Der plötzliche Druckabfall des Pumpendruckes löst in der j Tat eine negative Druckwelle aus, welche von der Pumpe in die Auslaßkammer gelangt. Wenn die positive Druckwelle in die zweite Kammer gelangt entwickelt sich ein Druck, welcher gegen das Ventil in einer die Federkraft am Ventil verstärkenden Richtung wirkt. Das Ventil bewegt sich in seine geschlossene Position,

wenn die Summe der Federkraft und der in der zx^eiten Kammer ausgeübten Druckkraft die entgegenwirkende Druckkraft übersteigt, welche vom Druck in der Auslaßkammer am Ventil ausgeübt wird. Um ^! das Ventil zu schließen, während 'sich der Druck in der Auslaßkammer immer noch auf vollem Pumpendruck oder nahe desselben befindet ist die Strömungsbahn zwischen der Pumpe und der Auslaßkammer größer bemessen als die Strömungsbahn von der Pumpe in die zweite Kammer.

Die Erfindung ist anhand eines Ausfürungsbeispieles unter Bezugnahme muf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Die beigefügte Zeichnung stellt in schematischer, teilweise geschnittener Ansicht eine Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzsystems gemäß der Erfindung dar.

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In Fig. 1 ist ein Brennstoffeinspritzsystem gemäß der Erfindung dargestellt und umfaßt eine Pumpe 10 und eine Einspritzdüse 12. Die Pumpe 10 weist ein Gehäuse 14 mit einer Innenbohrung 16 auf, innerhalb welcher ein Pumpkolben 18 hin- und herbewegbar ist. Der Kolben 18 wird in seiner Wechselbewegung durch herkömmliche Mittel angetrieben, so auf einem Exzenter 20, der auf einer drehbaren Welle 22 angebracht ist. Die Welle 22 ihrerseits wird durch den Motor angetrieben, welcher durch das vorliegende System mit

j Brennstoff gespeist wird. In der Darstellung gemäß beigefügter

■ ι

Zeichnung beginnt der Kolben seine nach oben gerichtete Druckförderbewegung, wobei die Pumpenkammer 24 über einen Brennstoff- ; einlaßkanal 28 noch mit einer konstant gefüllten Brennstoff kammer ;

26 in Verbindung steht. Wenn sich der Kolben 18 nach oben Über den Kanal 28 bewegt entwickelt sich ein Druckdes Brennstoffes in der Pumpenkammer 24 oberhalb des Kolbens, so daß der Brennstoff unter Druck durch eine Hauptauslaßöffnung 30 abgegeben wird. Diese Brennstoffabgabe findet statt, wenn der Druck des Brennstoffes ausreicht, die Gegen- oder Spannwirkung eines federgespannten Differentialventils 32 zu überwinden. Wenn sich das Ven-' til 32 öffnet gelangt der Brennstoff über einen Kanal 34 im Pumpeh gehäuse in eine Hauptauslaßleitung 36, die an die Einspritzdüse j angeschlossen ist.

Der Kolben 18 ist mit einem Abschnitt bzw. einer Ausnehmung 38

reduzierten Durchmessers verbunden; die vordere Wand dieses Abschnittes ist bezüglich der Kolbenachse abgeschrägt, wie bei 40 dargestellt ist. Ein axial sich erstreckender Kanal 42 und ein

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- 9 verbindender Querkanal 44 setzen die Kolbenkammer 24 in konstante

j Verbindung mit dem Abschnitt 38. Wenn der Kolben 18 aus der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Position nach oben verlagert wird bewegt sich der Abschnitt 38 in Verbindung mit einer zweiten Ablaßöffnung 46, welche über einen inneren Kanal 50 mit einer zweiten Leitung 52 in Verbindung steht. Die Leitung 52 ist in gleicher Weise an die Einspritzdüse 12 angeschlossen.

Bei Betrieb wird der Kolben 18 kontinuierlich hin- und herbeivegt, um den Brennstoff mit Hilfe der Pumpe in zyklischen Druckimpulsen bestimmter Zeitdauer abzugeben; jeder Druckimpuls bzw. Druckstoß beginnt in dem Moment, in welchem sich der Kolben 18 nach oben ; , über den Brennstoffeinlaßkanal 28 bewegt und endet, wenn der Kolben 18 das obere Ende seiner Bewegung erreicht, dies unter der

Voraussetzung, daß die Ausnehmung bzw. der Einschnitt 38 nicht den Einlaßkanal 28 freigibt, was in gewissen Systemen der Fall sein mag. Während des Teils der nach oben gerichteten^Bewegung des Kolbens zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kolben 18 den Kanal 28 schließt und dem Zeitpunkt der Kolbenbewegung, während welcher der Abschnitt 38 beginnt die Öffnung 46 freizulegen,ist die Hauptauslaßöffnung 30der einzige Auslaß der Pumpenkammer 24. Wenn man | die Brennstoffabgäbe der Pumpe in Form von Druckimpulsen bzw. Druckstößen ansieht dann gelangt bei Beginn jedes durch die Pumpe entwickelten Druckimpulses der gesamte von der Pumpe abgegebene | Brennstoff bei vollem Pumpendruck in den Kanal 36 (abzüglich des j verhältnismäßig kleinen Druckes, welcher zum Abheben des Ventils 32 erforderlich ist).

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Wenn die Pumpe 18 jedoch den Punkt ihrer zum Erzeugen des Druckes erforderlichen Bewegung erreicht, bei welchem die öffnung 46 gegenüber dem Abschnitt 38 freiliegt dann besteht für den Brennstoff innerhalb der Kammer 22 ein zweiter Auslaß; während des verbleiben den Teiles des Druckimpulses kann der Brennstoff sowohl über den ^! Kanal 36 als auch über die Leitung 52 entweichen. Das plötzliche öffnen der öffnung 46 erzeugt ein Druckgefälle im Kanal 36, wenn sich der Druck in der Leitung 52 aufbaut.

Da die obere bzw. vordere Kante 40 der Ausnehmung bzw. des Abschnittes 38 abgeschrägt verläuft kann der die öffnung 46 freigebende Punkt in der Aufwärtsbewegung des Kolbens 18 genau bestimmt werden, indem man den Kolben auf eine yorbestimmte Position bezüglich der öffnung 46 dreht. Dies geschieht durch herkömmliche Zahnstangen- und Ritzeleinrichtungen bekannter Art, welche ι schematisch bei 54 dargestellt sind.

üie Einspritzdüse 12 ist mit Auslaßöffnungen 56 versehen, welche über eine Bohrung 58 mit einer ersten inneren Kammer 60 in Ver-

! bindung stehen. Ein hin- und herbewegbarer Ventilkörper 62 ist

j innerhalb einer Bohrung 64 der Einspritzdüse 12 verschiebbar und wird mit Hilfe einer Feder 66 elastisch in eine geschlossene Position gedrückt, in welcher der Ventilkopf 68 an einem Ventilsitz 70 aufliegt, um die Verbindung zwischen der ersten Kammer 60 und den öffnungen 56 zu blockieren. Die Kammer 60 ist Über einen j Einlaßkanal 72 in konstanter Verbindung mit dem Kanal 36» Eine nach unten gerichtete Schulter 74 am Ventilkopf 62 ist gegenüber ' der Kammer 60 frei; wenn also der Druck des in der Kammer 60 auf

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die Schulter 74 wirkenden Brennstoffes ausreicht, die Spannwirkung I der Feder 66 zu überwinden dann wird der Ventilkörper 62 in eine !geöffnete Position nach oben bewegt, in welcher der Ventilkopf 68 frei vom Ventilsitz 70 abgehoben ist, um den Brennstoff aus der Jammer 60 über die Öffnungen 56 abgeben bzw. herausdrücken zu können.

Die die Feder 66 aufnehmende Innenbohrung 76 steht über einen Kanal 78 in der Einspritzdüse 12 mit der Leitung 52 in Verbindung, ßine nach oben gerichtete Fläche 80 am Ventilkörper 62 ist gegenüber der Kammer 76 frei, so daß jeder in der Kammer 76 entwickelte Druck gegenüber der Fläche 80 wirksam ist, um eine den Ventilkörper 62 nach unten in seine geschlossene Position drückende Kraft auszulösen.

Das in Fig. 1 dargestellte System ist insbesondere geeignet, eine

scharfe Trennung bzw. Beendigung jedes Impulses von Brennstoff !auszulösen, welcher aus den Öffnungen 56 in die Brennkammer des

jMotors abgegeben wird. Brennstoffeinspritzsysteme der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Bauart arbeiten mit sehr hohen Einspritzdrücken, in gewissen Fällen mit 700 kp/cm und mehr.Bei gewöhnlichen Einspritzdüsen geschieht das Verschließen des Düsen- : ventiles lediglich mit Hilfe der Federkraft, welche das Ventil auf seinen Sitz zurückdrückt, wenn sich der Brennstoffdruck am ünde des Einspritzzyklus verringert. Da der erforderliche Brennstoff druck, um das Einspritzventil gegenüber der Spannwirkung seiner Feder offen zu halten, bei herkömmlichen Anlagen normalerweise wesentlich kleiner ist als der Einspritzdruck selbst muß

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bei den eine Feder zum Verschließen der Einspritzdüse aufweisender Anlagen ein beträchtlicher Druckabfall des Brennstoffes an der Düse auftreten, bevor die Feder das Ventil in geeigneter Weise auf ihren Sitz drücken kann. Dies führt dazu, daß Brennstoff am Ende jedes Einspritzzyklus während einer gewissen Zeit bei kontinuierlich fallendem Druck ausgestoßen wird. Die Folge ist eine schlechte Zerstäubung bzw. "Atomisierung" des Brennstoffes und eine unwirtschaftlichere bzw. unvollständigere Verbrennung des Brennstoffes in der Brennkammer des Motors.

Demgegenüber wird bei der in der Zeichnung dargestellten Anlage eine scharfe Trennung bzw. Beendigung des Einspritzzyklus erreicht,

indem man den Druckimpuls des Brennstoffes während des letzten *

i Impulsteiles aufteilt, um einen positiven Druck an der Oberseite | des Ventilkörpers 62 anzulegen, welcher die das Ventil schließende Spannkraft der Feder 66 unterstützt. Gleichzeitig wird Brennstoff kontinuierlich unter Druck in die Kammer 60 eingegeben.

Wie vorangehend erwähnt entwickelt sich ein Druck in der Menge | des in der Pumpenkammer 24 befindlichen Brennstoffes, wenn der Pumpenkolben 18 beginnt, sich von der Basis seiner Wechselbewe- | gung nach oben zu verlagern. Entsprechend findet eine Druckzu- ! nähme des Brennstoffes im Kanal 36, im Kanal 72 und in der Kammer,' 60 statt. Gewöhnlich wird am Beginn des Druckimpulses von einer j Druckwelle gesprochen, welche sich aus der Pumpenkammer 24 über den Kanal 36 und den Kanal 72 ausbreitet, wobei die Druckwelle bei Erreichen der Kammer 60 ausreichend Kraft ausübt, um den

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- 13 Ventilkörper 62 anzuheben. Dabei beginnt die unter Druck sich voi:.

ziehende Brennstoffabgabe aus der Kammer,60 durch die öffnungen 56 in die Brennkammer des Motors. Es ist bald ein Zustand erreicht, bei welchem durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens 18 ein Druck in der Kammer 60 aufrecht erhalten xvird,'indem kontinuierlich die über die Öffnungen 56 gesteuert abgegebene Menge des Brennstoffes ersetzt wird. Wie vorangehend erwähnt tritt diese Wirkungsfolge ein, bis der Kolben 18 nach oben sich bewej gend den Punkt erreicht, an welchem der Abschnitt 38 des Kolbens

18 die öffnung 46 freilegt.

! ι

Wenn die Ausnehmung 38 die öffnung 46 freilegt bzw. mit dieser in

ent
Verbindung gelangt steht eine zweite Druckwelle, welche aus der

, Pumpenkammer 24 durch die Kanäle 42 und 44 des Kolbens K, durch die Ausnehmung 38 und über die öffnung 46 und den Kanal 50 in die Leitung 52 gelangt. Die Folge ist ein Druckabilill in der Pumpenkammer 24, da diese mit einem Bereich relativ reduzierten Druckes; plötzlich in Verbindung gesetzt wurde. Wenn also die öffnung 46 ■ durch die Ausnehmung 38 freigelegt wird beginnt eine positive · ι Druckwolle sich von der Pumpe, über die öffnung 46, den Kanal 50 ; und die Leitung 52 in Pachtung der Kammer 76 der Einspritzdüse zu bewegen. Gleichzeitig beginnt eine entsprechend negative Druckwelle sich aus der Pumpenkammer 24 über den Kanal 34, den Kanal 36 und den Kanal 72 in Richtung der Einspritzkammer 60 zu

bewegen.

■ Wenn die positive Druckwelle die Fläche 80 des Ventilkörpers 62 j erreicht hat die entsprechende negative Druckwelle, welche über

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den Kanal 36 und den Kanal 72 in Richtung der Kammer 60 fortschrei tet diese noch nicht erreicht. Der an der Fläche 80 zum Zeitpunkt der Ankunft der positiven Druckwelle bestehende Druck ist in sich kleiner als der Druck in der Kammer 60, da eine Druckreduzierung in der Kammer 24 durch das Freilegen der öffnung 46 i und entsprechend durch das Abziehen des positiven Druckimpulses | stattgefunden hat. Der an der Fläche 80 wirkende Druck nimmt je- ; doch weiter zu, wenn sich das System in Gleichgexvichtslage bewegt j zu einem gewissen Zeitpunkt erreicht der an der Fläche 80 wirkend«^ Druck einen Punkt, an welchen dieser Druck,, verstärkt durch die Kraft der Feder 66, wirksam wird, um den Ventilkörper 62 gegenüber der Druckkraft in der Kammer 60 zu schließen.

' Der Ventilkörper 62 kann also geschlossen und der Einspritzvorgang beendet werden, ohne daß irgendein beträchtlicher Druckabfall des Einspritzdruckes stattfindet. Der Zeitpunkt, an welchem sich das Ventil bzw. der Ventilkörper 62 beginnt, zu schließen, ist der Moment, an welchem die kombinierte Kraft der Feder 66 und die durch den Dme' auf der Fläche 80 entstehende Kraft die entgegengesetzte Kraft überwinden, welche durch den Druck in der

; Kammer 60 auf dem Ventilkörper 62 ausgeübt wird. -Je nach eingestellter Federkraft der Feder 66 und relativer Länge der über die Leitungen 36 und 52 bestehenden Strömungsverb indungen kann das Schließen des Ventils entweder vor Ankunft der negativfMi Druckwelle an der Kammer 60 oder entsprechend der Ankunft de;

! negativen Impulses bzw. DruckstoP.es vorgenommen v/erden.

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- 15 Die Kammer 76 ist so dimensioniert, daß sie zusammen mit der übrigen Anlage und infolge der Kompressibilität des Mediums diejenige Menge des Mediums bzw. des Brennstoffes aufnehmen kann, welche nach Beendigung des Einspritzvorganges durch den Kolben verlagert wird. Der Druck wird im System während des Rückführungs-

taktes bzw. der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens 18 \ entlastet, indem die Leitung 52 und der Kanal 50 durch Freigabe mit dem Brennstoffvorrat bzw. Sumpf verbunden werden, wenn der Kolben sich am unteren Ende einer Bewegung befindet. Überschussi- ! ger Druck aus der Kammer 76 und in der Leitung 52 kann vor Freigabe der Öffnung 82 aus der Leitung 52 über das Kugelrückschlagventil 84 in die Leitung 36 entlüftet bzw. entlastet werden. Der \ am Beginn des nachfolgenden Eijispritzvorganges im Hochdruck- J i system (welches im wesentlichen die Leitungen 36, 72 und die 1 Kammern 35 und 60 umfaßt) vorherrschende Restdruck kann eingestellt werden, wenn man den Schließdruck des Ventils 32 mit Hilfe eines Stopf es 32a und einer Feder 32b entsprechend bestimmt. Falls!

auf die Öffnung 82 verzichtet wird verbleibt dieser Restdruck i
^! gleichfalls im verbleibenden Anteil des Systems (einschließlieh

der Kammer 76, des Kanals 78 und der Leitung 52).

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BAD

Claims

Patsntanwälte

Dr. Ing. H. Ncgendank

Dipl. Ing. H. Hatick - Diol Phys. W. Schmitt

DIpI. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnert

β M*inc£;on 2, fvtorcrtstrae· 23

Telefon 5330586 George D. Wolff

Avenue F, N.E. 17. Oktober 1972

Winter Haven, Florida, USA Anwaltsakte M-2355

Patentansprüche

1.jBrennstoffeinspritzsystem mit einer Einspritzdüse, welche einen Einlaßkanal, eine Innenkammer, eine Ausläßöffnung und einen Ventilkörper aufweist, der innerhalb der Düse zwischen einer geöffneten Position, in welcher der Einlaßkanal mit der Auslaßöffnung in Verbindung steht, und einer geschlossenen Position bewegbar ist, in welcher er die Verbindung zwi- ' sehen dem Einlaßkanal und der öffnung blockiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (62) entgegengesetzte Flächen (74,80) aufweist, welche gegenüber dem Einlaßkanal (72) und gegenüber der Innenkammer (76) freiliegen, um den Ventilkörper entsprechend des Druckes innerhalb des Einlaßkanales in seine geöffnete Position zu drücken und um ihn entsprechend des Druckes innerhalb der Innenkammer (76) in seine geschlossene Position zu drücken, daß dem Einspritzsystem eine Pumpe (10) zugeordnet ist,um Brennstoff in zyklisch erzeugten Druckimpulsen zu pumpen, und daß Leitungen (34,36; 42,44,46,52,78) einen ersten Teil jedes durch die Pumpe (10)

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erzeugten Druckimpulses mit dem Einlaßkanal verbinden und einen nachfolgenden Anteil jedes durch die Pumpe erzeugten Druckimpulses mit dem Einlaßkanal (72) und mit der Innenkammer (76)
verbinden.

2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Strömungsbahn über die Leitung (34,36)
von der Pumpe (10) in den Einlaßkanal (72) größer ist als die
Strömungsbahn über die Leitung (50,52,78) von der Pumpe (10) in die Innenkammer (76).

3. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-^

net, daß die Pumpe (10) einen innerhalb einer Pumpenkammer (24) hin- und herbewegbaren Kolben (18) aufweist, und daß die Leitungen eine erste Leitung (34,36) umfassen, welche die Pumpen- ; kammer (24) mit dem Einlaßkanal (72) verbindet, als auch eine
zweite Leitung (50,52,78), welche mit der Kammer (76) innerhalb der Düse in konstanter Verbindung steht, und daß Kanäle ^; (42,44) innerhalb des Pumpenkolbens (18) die zweite Leitung ^: während eines vorbestimmten Anteiles der zyklischen Bewegung ■

des Kolbens mit der Pumpenkammer verbinden.

:4. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich-

I net, daß die Strömungsbahn über die erste Leitung an den Ventil-¹ körper (52) und in den Einlaßkanal (72) länger ist als die j Strömungsbahn aus der Pumpenkammer über die zweite Leitung
in die Innenkammer (76) der Einspritzdüse (12).

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5. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch

eine Vorrichtung (54), um verstellbar das Ausmaß der Kolbenbe-j

! wegung einzustellen, während welcher die zweite Leitung (50,52,

78) mit der Pumpenkammer (24) in Verbindung steht.

6. Brennstoffeinspritzsystein nach Anspruch 3, gekennzeichnet j

durch einen Kanal (82), um die zweite Leitung zyklisch zu [ lüften, wobei der Kanal während eines vorbestimmten Anteiles
der zyklischen Bewegung des Kolbens mit einem Bereich geringe-, ren Druckes in Verbindung steht.

7. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet
durch eine Vorrichtung (76), welche nach vollendeter Einspritzung die durch den Kolben (18) verdrängte Brennstoffmenge speichert, und eine Vorrichtung (84), welche den Brennstoff während eines vorbestimmten Anteiles der zyklischen
Beilegung des Kolbens lüftet.

8. Brennstoffeinspritzsystein nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein zum Lüften der ersten Leitung dienendes Ventil, welches
nach dem Ende des Einspritzens den in der ersten Leitung verbleibenden Druck bestimmt.

9. Brennstoffeinspritzsysten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil entsprechend dem Druck einstellbar ist,

bei welchem das Lüften bzw. Druckentlasten beendet ist.

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10. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durcl einen Kanal, welcher den Einlaßkanal (72) 'und' die Innenkammer (76) verbindet, und ein Ventil (84), welches normalerweise die Strömung vom Einlaßkanal durch den Kanal in die Innenkammer blockiert.

11. Verfahren zum zyklischen Erzeugen eines Hochdruckstoßes in einem Brennstoffeinspritzsystem unter Verwendung einer Überdruck-Verdrängerpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und größere Anteil des Druckimpulses durch eine Leitung gerichtet wird, um ein Brennstoffauslaßventil zu öffnen und um den Brennstoff auszusprühen, und daß der zweite und kleinere Anteil des Druckimpulses durch eine weitere Leitung gerichtet wird, um das Brennstoff auslaßventil zu schließen und das Aussprühen des Brennstoffes zu beenden.

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