DE2334085A1

DE2334085A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung und kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2334085A1
Application number: DE19732334085
Authority: DE
Inventors: Mark Wallinger Goodinge; Robert Shephard
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Handel und Investments AG
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-04
Publication date: 1974-02-14
Also published as: FR2193934A1; JPS4945220A; US3819116A; JPS567122B2

Description

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG.

Gartenstraße 2

6300 ZUG /Schweiz

Unser Zeichen: P 2217

Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Kraftstoffeinspritzanlage

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung und eine Kraftstoffeinspritzanlage, die die Vorrichtung mit Kraftstoff versorgt. Die Erfindung kann auf allen technologischen Gebieten Anwendung finden, bei denen eine Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist, und kann deshalb z.B. verwendet werden bei Turbo-jet-Triebwerken,_t Turbo-prop-Triebwerken, anderen Gasturbinen, Zweitakt-Brennkraftmaschinen, Viertakt-Maschinen und Dieselmotoren und Zentralheizungsbrennkammern.

Es ist bekannt, daß die Zerstäubung von flüssigem Kraftstoff dadurch erzielt werden kann, indem man diesen Kraftstoff zu Einspritzvorrichtungen leitet., die in Schwingungen versetzt werden, wobei die Schwingungen ausreichen, um den Kraftstoff zu zerstäuben. In der älteren Patentanmeldung P 2 304 525-2

409807/0335

233408E

wird eine mit einem Vibrator ausgerüstete Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgeschlagen, die ein Rückschlagventil aufweist, insbesondere ein Kugelventil, damit ein Kraftstoffverlust durch die Vorrichtung verhindert wird, wenn keine Kraftstoffeinspritzung erfolgen sol¹= Die Verwendung eines Rückschlagventiles ermöglicht eine plötzliche Unterbrechung des Kraftstoff stromes, und dies ist erwünscht, um einen Kraftstoffverlust zu verhindern und dafür zu sorgen, daß sich die Maschine gut abstellen läßt.

Es wurde nun ermittelt, daß eine wirkungsvolle Kraftstoffzerstäubung dadurch erreicht werden kann, daß in den Perioden, in welchen durch die Vorrichtung keine Einspritzung erfolgt, der Kraftstoff verwirbelt wird und zwar insbesondere in der Nähe des Rückschlagventiles. Der verwirbelte Kraftstoff läßt sich mit der in Schwingungen versetzten Einspritzvorrichtung leichter zerstäuben als ein nicht verwirbelter Kraftstoff. Eine erleichterte Kraftstoffzerstäubung ist besonders dann erwünscht, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nur für relativ kurze Zeiträume erregt wird, z.B. bei relativ niedrigen Maschinendrehzahlen, wenn nur wenig Kraftstoff benötigt wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird daher eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kraftstoff in dem Zeitraum, in welchem durch die Vorrichtung keine Einspritzung erfolgt, verwirbelt wird. Vorzugsweise wird der Kraftstoff in dem Bereich der Vorrichtung verwirbelt, in welchem die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann derart ausgebildet sein, daß der Kraftstoff in die Nähe des z.B. als Kugelventil

·- 2 —

409807/0335

ausgebildeten Ruckschlagventiles mit Hilfe von Kraftstoffdurchlassen geleitet wird, die den Kraftstoff zu dem Rückschlagventil und von diesem wegleiten.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung weist ein Gehäuse auf mit einem Kraftstoffeinlauf, einem ersten Kraftstoffauslaß, einem zweiten Kraftstoffauslaß, einem am ersten Kraftstoffauslaß angeordneten Rückschlagventil, einem ersten Kraftstoffkanal, der zu dem Rückschlagventil führt, und einem zweiten Kraftstoffkanal, der von dem Rückschlagventil wegführt, wobei der Kraftstoff bei geschlossenem Rückschlagventil derart durch die Vorrichtung strömen kann, daß er durch den Kraftstoffeinlauf eintritt,durch den ersten Kraftstoffkanal und dann durch den zweiten Kraftstoffkanal strömt und durch den zweiten Kraftstof fauslaß austritt.

Die vorliegende Erfindung schlägt ferner eine Kraftstoffeinspritzanlage vor, die eine zur Einspritzung des Kraftstoffes in einen bestimmten Bereich, z.B. in die Luftansaugleitung des Motors, dienende Einspritzvorrichtung gemäß der Erfindung und einen Vibrator zur Erregung der Düse und damit zur Erzielung einer Zerstäubung des durch die Düse eingespritzten Kraftstoffes aufweist.

Natürlich können noch andere Rückschlagventile zusätzlich zu dem vorher erwähnten Kugelventil verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Es sind unterschiedliche Vibratortypen bekannt, und der Vibrator, der bei dem Gegenstand der Erfindung Anwendung findet, kann ein piezo-elektrisches Bauteil aufweisen.

Die Kraftstoffeinspritzanlage gemäß der Erfindung kann eine

^mmt 3 "■

409807/0335

Kraftstoffördervorrichtung zur Förderung eines Kraftstoffstromes zur Düse aufweisen. Die Kraftstoffeinspritzanlage kann auch eine Zeitsteuervorrichtung aufweisen, die die Erregung der Düsenschwingungen, z.B. von Ultraschallschwingungen in gleichmäßig aufeinanderfolgende Perioden einteilen. Jede Zeitperiode kann einen veränderlichen Teil des Zyklus der Umdrehung der Maschine darstellen. Die Zeitsteuervorrichtung kann so an die Maschine angeschlossen sein, daß sie die Erregung des Ultraschallvibrator auf einen veränderlichen Abschnitt eines jeden Saughubes eines jeden Zylinders begrenzt, der über einen Strömungskanal mit Kraftstoff versorgt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführung, bei welcher Perioden auftreten, in welchen die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in ihrer Längsrichtung in Schwingungen versetzt wird, und bei welcher es Perioden gibt, in welchen keine solchen Schwingungen ausgeübt werden, ist das Kugelventil derart angeordnet, daß die Kugel normalerweise von dem Kraftstoffdruck auf ihrem Sitz gehalten wird, wobei diese Wirkung von einer Feder verstärkt wird, wenn dies erwünscht oder notwendig ist. Während der Zeit, in welcher die Schwingungen auf die Düse ausgeübt werden, werden Trägheitskräfte ausgenutzt, um ein periodisches öffnen des Rückschlagventiles und damit eine Strömung des Kraftstoffes zu bewirken. Falls es erwünscht ist, kann die Trägheitswirkung ergänzt oder sogar durch eine magnetische Beeinflussung des Rückschlagventiles ersetzt werden, z.B. mit Unterstützung einer Magnetspule, die während der betreffenden Kraftstoffeinspritzperiode erregt wird, d.h. während der Schwingungsperioden der Düse. Das Rückschlagventil ist in einem solchen Fall vollständig oder teilweise aus magnetischem Material hergestellt und so angeordnet, daß es von der Magnetwirkung der erregten Magnetspule in einer Richtung von seinem Sitz wegbewegt

- 4 409807/0335

werden kann.

Wenn die Kraftstoffeinspritzdüse in Schwingungen versetzt wird, dann Bind diese Schwingungen im allgemeinen "Ultraschallschwingungen", d.h. die Schwingungen erfolgen bei "Ultraschallfrequenzen¹¹. Die Schwingungen müssen natürlich dazu ausreichen, den Flüssigkeitsstrahl in kleine nebelartige Teilchen zu zerstäuben. In der Praxis kann gefunden werden, daß die untere Grenze des in Frage kommenden Frequenzbereichs in etwa an der oberen Grenze der von dem menschlichen Gehör vernehmbaren Schwingungen liegt. Um jedoch eine Geräuschbildung zu unterdrücken, wird es in der Praxis im allgemeinen vorzuziehen sein, Frequenzen zu verwenden, die hoch genug sind, damit kein hörbares Geräusch erzeugt wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, deren einzige Figur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung zeigt.

Die Zeichnung zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 mit einem Gehäuse 4. Das Gehäuse 4 weist einen Kraftstoffeinlauf 6, einen ersten Kraftstoffauslaß 8 und einen zweiten Kraftstoffauslaß 10 auf. An der Mündung des ersten Kraftstoffauslasses ist ein Kugelventil 12 angeordnet, und es sei darauf hingewiesen, daß der Auslaß 8 mit einer verengten Öffnung 16 versehen ist, die von einer inneren Schulter 18 begrenzt wird. Zu dem Kugelventil 12 führt ein ringförmiger Kraftstoffkanal 20, und von dem Kugelventil 12 führt ein innenliegender Kraftstoffkanal 22 weg.

Während des Betriebes der Vorrichtung 2 tritt Kraftstoff durch den Kraftstoffeinlauf 6 in die Vorrichtung 2 ein und strömt nach oben durch den Kraftstoffkanal 20 in eine Wirbelkammer 24,

- 5 409807/0335

die an das Kugelventil 12 anschließt. In dieser Kammer 24 wirbelt der Kraftstoff an dem Kugelventil 12 vorbei, wenn das Kugelventil geschlossen ist, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, und strömt dann schließlich nach unten durch den Kraftstoffkanal 22. Der Kraftstoff kann dann durch den zweiten Kraftstoff aus laß 10 aus d<~r Vorrichtung 2 ausströmen. Wenn es erwünscht ist, Kraftstoff durch den ersten Auslaß 8 auszuspritzen, dann wird die Düse mittels eines ültraschallvibrators, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, erregt. Der Vibrator versetzt die Düse in schnelle Schwingungen, und die Kugel des Kugelventils wird sehr oft von ihrem Sitz auf der Schulter 18 abgehoben. Infolge der Verwirbelung des Kraftstoffes erzielt man eine sehr gute Kraftstoffzerstäubung, die unmittelbar oder sehr bald nach dem Beginn der Schwingungen eintritt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 2 kann aus jedem beliebigen Material hergestellt sein. Der Kanal 20 wird im allgemeinen dadurch erzeugt, daß man eine zentrale Bohrung 26 in das Gehäuse 4 bohrt und dann in die Bohrung 26 ein Rohr 22A einsetzt, welches den inneren Kraftstoffkanal 22 bildet. Das Rohr 22A wird von Lötverbindungen 3O, 32 gehalten. Es sei darauf hingewiesen, daß die Lötverbindung 32 mit Durchgängen 34 versehen ist, so daß der Kraftstoff durch die Lötstelle hindurchströmen kann. Die Lötverbindung 30 ist dagegen nicht mit Durchgängen versehen, weil es nicht erwünscht ist, daß der sich in dem Kanal 20 befindliche Kraftstoff nach unten zum zweiten Auslaß 10 strömt. Der Kraftstoff, der sich in dem Kraftstoffkanal 20 befindet, muß nach oben durch die Durchgänge 34 in der Lötverbindung 32 strömen, und der Kraftstoff, der sich in dem Rohr 22A befindet, muß durch den Kraftstoffkanal 22 nach unten strömen und daher durch die mittlere Bohrung in der Lötverbindung 30. Es ergibt sich also, daß, wenn

- 6 409807/0335

die Vorrichtung 2 nicht in Schwingungen versetzt wird um Kraftstoff auszuspritzen, der Kraftstoff dauernd von dem Einlauf 6 zum Auslaß 10 durch die Vorrichtung 2 strömt. Der Kraftstoff, der aus dem Auslaß 10 herausströmt, kann z.B. über einen Kraftstofftank wieder in Umlauf gebracht werden.

409807/0335

Claims

Patentansprüche

Kraftstoffeinspritzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß der Kraftstoff in dem Zeitraum, in welchem durch die Vorrichtung keine Einspritzung erfolgt, verwirbelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kraftstoff in dem Bereich der Vorrichtung verwirbelt wird, in welchem die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein den Kraftstoffstrom unterbrechendes Rückschlagventil (12) vorgesehen ist, und daß der Kraftstoff in der Nähe des Ruckschlagventiles mit Hilfe von Kraftstoffdurchlässen (20,34) verwirbelt wird, die den Kraftstoff zu dem Rückschlagventil und von diesem wegleiten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil ein Kugelventil ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung ein Gehäuse (4) mit einem Kraftstoffeinlauf (6), einem ersten Kraftstoff-

U 0 S H Z ";; 0 2 <

auslaß (8), einem zweiten Kraftstoffauslaß (10), einem am ersten Kraftstoffauslaß (8) angeordneten Rückschlagventil (12), einem ersten Kraftstoffkanal (20), der zu dem Rückschlagventil (12) führt, und einen zweiten Kraftstoff kanal (22), der von dem Rückschlagventil wegführt aufweist, und daß der Kraftstoff bei geschlossenem Rückschlagventil derart.durch die Vorrichtung strömen kann, daß er durch den Kraftstoffeinlauf (6) eintritt, durch den ersten kraftstoffkanal (20) und dann durch den zweiten Kraftstoffkanal (22) strömt und durch den zweiten Kraftstoff auslaß (10) austritt.
6. Kraftstoffeinspritzanlage, dadurch gekennzeichn e t , daß die Kraftstoffeinspritzanlage eine Einspritzvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 aufweist.
7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung einer Zerstäubung des von der Düse der Einspritzvorrichtung eingespritzten Kraftstoffes ein Vibrator vorgesehen ist, der die Düse in Schwingungen versetzt.
8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Vibrator ein piezoelektrisches Bauteil aufweist.

409807/0335

JiO

Leerseite