DE2924128A1 - Diesel engine using different fuel for starting and running - has single injector delivering starting and running fuel in sequence - Google Patents
Diesel engine using different fuel for starting and running - has single injector delivering starting and running fuel in sequenceInfo
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Abstract
Description
"Einrichtung zur Ein-spritzung von Zündkraftstoff einer"Device for the injection of ignition fuel into a
seits und zündunwilligem Hauptkraftstoff andererseits für Dieselmotoren" Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. on the one hand and non-ignitable main fuel on the other hand for diesel engines " The invention relates to a device according to the preamble of the patent claim 1.
Bei konventionellen Dieselbrennverfahren sind die Forderungen nach geringen spezifischen Kraftstoffverbräuchen einerseits und niedrigen Schadstoffimmissionen andererseits gegenläufig. Der dieselmotorische Zweistoffbetrieb bietet die Möglichkeit, beide Forderungen gleichzeitig zu erfüllen. Ein weiterer Vorteil dieses Zweistoffbetriebes besteht darin, daß ein beträchtlicher Anteil des Dieselöls durch alternative Kraftstoffe, wie beispielsweise aus pflanzlichen Rohstoffen hergestellte Alkohole, insbesondere Äthanol, ersetzt werden können.In the case of conventional diesel combustion processes, the requirements are as follows low specific fuel consumption on the one hand and low pollutant emissions on the other hand, in opposite directions. The diesel engine dual-fuel operation offers the possibility of to meet both requirements at the same time. Another advantage of this two-fuel operation consists in the fact that a considerable proportion of diesel oil is produced by alternative fuels, such as alcohols made from vegetable raw materials, in particular Ethanol, can be substituted.
Alkohole zeichnen sich durch extrem niedrige Cetan-Zahlen aus. Dies bedeutet geringe Zündwilligkeit, wodurch diese Kraftstoffe ohne zusätzliche Maßnahmen in Dieselmotoren nicht zu verbrennen sind Die Ursache für diese Eigenschaft der Alkohole und insbesondere des Äthanols ist die mehr als dreimal so große Verdampfungswärme bei normalen Dieselkraftstoffen. Ferner liegt die Zündtemperatur von Äthanol erheblich höher als die von normalem Dieselkraftstoff.Alcohols are characterized by extremely low cetane numbers. this means low ignitability, which means that these fuels can be used without additional measures The cause of this property is not to burn in diesel engines Alcohols and especially ethanol is the more than three times so much heat of vaporization with normal diesel fuels. The ignition temperature is also there of ethanol is considerably higher than that of normal diesel fuel.
Um bei Einsatz von Äthanol in Dieselmotoren Zündaussetzer zu vermeiden, sind schon verschiedene Maßnahmen zur Steigerung der Kompressionstemperaturen angewandt worden, nämlich Steigerung des Verdichtungsverhältnisses, Drosselung und Vorwärmung der Ansaugluft, Abgasrückführung und Heißkühlung. Wie Untersuchungen gezeigt haben, reicht jede Einzelmaßnahme der vorgenannten Art nicht aus, um Teillastbetrieb ohne Zündaussetzer zu gewährleisten. Zusätzliche Maßnahmen zur Kaltstarthilfe vorzusehen, ist steuerungstechnisch sehr aufwendig und für den Praxisbetrieb zu schwierig.To avoid misfiring when using ethanol in diesel engines, various measures to increase the compression temperatures have already been applied been, namely increasing the compression ratio, throttling and preheating the intake air, exhaust gas recirculation and hot cooling. As research has shown each individual measure of the aforementioned type is not sufficient for partial load operation without To ensure misfiring. Provide additional measures for cold starting assistance, is very complex in terms of control technology and too difficult for practical use.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits bekannt geworden, Äthanol über einen Vergaser oder eine Niederdruckeinspritzung der Ansaugluft beizugeben, also eine äußere Gemischbildung zwischen Äthanol und Luft vorzunehmen. Die Zündung erfolgt dann durch Hochdruckeinspritzung von herkömmlichem Dieselöl. Als nachteilig ist hierbei anzusehen, daß der Äthanolanteil nicht über 25 bis 40 % der gesamten Kraftstoffmenge gesteigert werden konnte, da sich eine klopfende Verbrernung einstellte.To avoid these disadvantages, it has already become known to use ethanol to be added to the intake air via a carburetor or a low-pressure injection system, thus to make an external mixture formation between ethanol and air. The ignition then takes place by high-pressure injection of conventional diesel oil. As disadvantageous it should be noted here that the ethanol content does not exceed 25 to 40% of the total Fuel quantity could be increased because a knocking combustion set in.
Eine wesentliche Steigerung des Äthanolanteils wurde mit einem Zweistoffbetrieb erreicht, bei dem Alkohol einerseits und konventioneller Dieselkraftstoff als Zündkraftstoff mittels völlig voneinander getrennter Hochdruck-Einspritzsysteme in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wurde. Dieser Verbesserung stand jedoch der Nachteil gegenüber, daß ein konventionaller Dieselmotor auf einen solchen Zweistoffbetrieb nicht umrüstbar ist, sondern zumindest einen neuen Zylinderkopf für die Unterbringung von zwei verschiedenen Einspritzdüsen benötigt. Außerdem wird ein neues Motorgehäuse mit einer Ausbildung zum Anflanschen von zwei unterschiedlichen Einspritzpumpen benötigt. Hinzu kommt, daß die Düsen für den Zündkraftstoff relativ leicht verkoken, weil nur relativ geringe Kraftstoffmengen durch diese Düsen jeweils eingespritzt werden, so daß Uberhitzungen die Verkokung einleiten.A significant increase in the proportion of ethanol was achieved with a two-fuel operation achieved with alcohol on the one hand and conventional diesel fuel as the ignition fuel by means of completely separate high-pressure injection systems into the combustion chamber of the cylinder was injected. However, there was a disadvantage to this improvement compared to that a conventional diesel engine on such a two-fuel operation is not convertible, but at least a new cylinder head for the accommodation needed by two different injectors. aside from that becomes a new motor housing with a training for flanging two different Injection pumps required. In addition, the nozzles for the ignition fuel are relative coke easily because only relatively small amounts of fuel flow through these nozzles respectively be injected so that overheating will initiate coking.
Aus der DE-OS 15 76 478 ist ein Kraftstoff-Einspritzventil bekannt, mittels dessen eine zweistufige Einspritzung ein und desselben Dieselkraftstoff in den Brennraum eines Zylinder möglich ist. Mit Hilfe einer solchen Voreinspritzung sollen die Verbrennungsgeräusche bei Dieselmotoren herabgesetzt und außerdem eine möglichst rauchfreie Verbrennung erhalten werden. Der Öffnungsdruck für die Haupteinspritzung soll hierbei höher sein als der Öffnungsdruck für die Voreinspritzung um eine klare Trennung zwischen diesen beiden Einspritzvorgängen zu erhalten.From DE-OS 15 76 478 a fuel injection valve is known, by means of which a two-stage injection of one and the same diesel fuel is possible in the combustion chamber of a cylinder. With the help of such a pilot injection should reduce the combustion noise in diesel engines and also a combustion that is as smoke-free as possible can be obtained. The opening pressure for the main injection should be higher than the opening pressure for the pre-injection by a clear To maintain separation between these two injection processes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß eine Direkteinspritzung von Zündkraftstoff einerseits und Hauptkraftstoff andererseits in den Brennraum des Zylinders eines Dieselmotors ein Umbau des Motors grundsätzlich nicht notwendig ist.The invention is based on the object of providing a device of the generic type Kind to train so that a direct injection of ignition fuel on the one hand and Main fuel, on the other hand, enters the combustion chamber of the cylinder of a diesel engine Modification of the engine is basically not necessary.
Diese Aufgabvwird bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen braucht also nur die Düse selber mit ihrem Düsenhalter ausgewechselt zu werden, um eine entsprechende Umrüstung von Einstoffbetrieb auf Zweistoffbetrieb vorzunehmen. Für die Förderung des durch normalen Dieselkraftstoff gebildeten Zündkraftstoffes ist keine -Hochdruckeinspritzpumpe erforderlich; die Förderung erfolgt vielmehr durch eine ständig fördernde Niederdruckpumpe, die leicht in einen konventionellen Dieselmotor integriert werden kann. So kann beispielsweise die üblicherweise vorgesehene zur Hochdruckeinspritzpumpe führende Förderaumpe doppeltwirkend ausgebildet werden, wobei die eine Seite den Zündkraftstoff und die andere Seite den Hauptkraftstoff fördert. Ebenso kann aber auch leicht eine solche ständig fördernde Niederdruckpumpe am Motor untergebracht werden. Wie sich insbesondere aus Anspruch 3 ergibt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß die aufeinanderfolgende Zuführung von Zündkraftstoff und Hauptkraftstoff durch eine Düse dadurch ermöglicht wird, daß eine Vorlagerung des Zündkraftstoffes vor den Hauptkraftstoff in der Düse vorgenommen wird. Hierbei kann noch eine teilweise Vermischung von Zündkraftstoff und Hauptkraftstoff unmittelbar vor der Einspritzung und zu Beginn der Einspritzung oder auch eine völlige Trennung der beiden Kraftstoffe in der Düse vorgenommen werden.This task is carried out with a device of the generic type the features of the characterizing part of claim 1 solved. By the invention Measures therefore only need to be exchanged for the nozzle itself with its nozzle holder in order to convert from one-fuel operation to two-fuel operation to undertake. For the promotion of the ignition fuel formed by normal diesel fuel no high pressure injection pump is required; rather, the funding takes place by means of a constantly pumping low-pressure pump, which can easily be converted into a conventional one Diesel engine can be integrated. For example, the usually provided The delivery chamber leading to the high-pressure injection pump is designed to be double-acting, one side being the pilot fuel and the other side being the main fuel promotes. However, such a constantly delivering low-pressure pump can also easily housed on the engine. As can be seen in particular from claim 3, there is an essential feature of the invention is that the successive feed of pilot fuel and main fuel is made possible through a nozzle, that a pre-storage of the ignition fuel is made before the main fuel in the nozzle will. A partial mixing of the ignition fuel and the main fuel can also occur here immediately before the injection and at the beginning of the injection or even a complete one Separation of the two fuels can be made in the nozzle.
Zahlreiche vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungen von zwischen Hochdruckeinspritzpumpe und Düse angeordnetem Entlastungsventil, Fig. 5 eine Düsenausführung mit zwei hintereinander angeordneten Teil-Druckräumen für Zündkraftstoff und Hauptkraftstoff, Fig. 6 eine der Ausbildung nach Fig. 5 ähnliche Düse mit einem Ringspalt zwischen den Teil-Druckräumen, Fig. 7 einen Düsenhalter für eine Düse nach den Fig. 8 bis 11 in schematischer Darstellung, Fig. 8 eine zu einem Düsenhalter nach Fig. 7 passende Düse in Detaildarstellung, wobei der Teildruckraum für den Zündkraftstoff mit einem Voreinspritzkolben verbunden ist, Fig. 9 einen Schnitt durch Fig. 8 gemäß der Schnittlinie IX-IX, Fig. 10 eine alternative Ausgestaltung zu Fig. 8, Fig. 11 eine weitere Alternative zu Fig. 8 und Fig. 1o, Fig. 12 einen Düsenhalter für eine Düse nach Fig. 13 und Fig. 14 in schematischer Darstellung, Fig. 13 eine Düse zu einem Düsenhalter nach Fig. 12 in Detaildarstellung mit nach außen öffnendem Ventil in der Düsennadel, Fig. 14 eine Alternative zu Fig. 13 mit einem nach innen öffnenden Ventil in der Düsennadel und Fig. 15 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung mit Maßnahmen bei Kaltstart und vor einem Langzeitstopp ausschließlich mit Zündkraftstoff zu fahren.Numerous advantageous features of the invention emerge from the Dependent claims and the following description of exemplary embodiments of Invention based on the drawing. In the drawing, FIG. 1 shows a device according to the invention in a schematic representation, Fig. 2 to 4 different versions of the relief valve arranged between the high pressure injection pump and nozzle, Fig. 5 shows a nozzle design with two sub-pressure chambers arranged one behind the other for Ignition fuel and main fuel, FIG. 6 a configuration similar to FIG. 5 Nozzle with an annular gap between the partial pressure chambers, Fig. 7 a nozzle holder for a nozzle according to FIGS. 8 to 11 in a schematic representation, 8 shows a detailed representation of a nozzle that matches a nozzle holder according to FIG. 7, wherein the partial pressure chamber for the ignition fuel is connected to a pre-injection piston FIG. 9 is a section through FIG. 8 along the section line IX-IX, FIG. 10 is a alternative configuration to FIG. 8, FIG. 11 a further alternative to FIG. 8 and FIGS. 10 and 12 show a nozzle holder for a nozzle according to FIG. 13 and FIG. 14 in FIG schematic representation, FIG. 13 shows a nozzle for a nozzle holder according to FIG. 12 in Detailed representation with an outwardly opening valve in the nozzle needle, FIG. 14 a Alternative to FIG. 13 with an inwardly opening valve in the nozzle needle and 15 shows a device according to the invention in a schematic representation with measures only use ignition fuel for a cold start and before a long-term stop.
Wie aus der übersichtskizze nach Fig. 1 hervorgeht, weist eine Einrichtung zur Einspritzung eines Zündkraftstoffes und eines Hauptkraftstoffes eine normale Niederdruckpumpe 1 auf, die Zündkraftstoff, in der Regel also normalen Dieselkraftstoff, aus einem Tank 2 ansaugt und über eine Leitung 3 mit einem Druck im Bereich von 20 bis 50 bar zu einem Düsenhalter 4 fördert. Weiterhin weist die Einrichtung eine übliche nochdruckeinspritzpumpe 5 auf, die den Hauptkraftstoff, in der Regel also Äthanol, aus einem Tank 6 über eine Hochdruckleitung 7 zum Düsenhalter 4 fördert.As can be seen from the overview sketch according to FIG. 1, a device for the injection of a pilot fuel and a main fuel a normal one Low-pressure pump 1 on which ignition fuel, usually normal diesel fuel, sucked in from a tank 2 and via a line 3 with a pressure in the range of Promotes 20 to 50 bar to a nozzle holder 4. Furthermore, the device has a usual still pressure injection pump 5, which is the main fuel, so usually Ethanol, promotes from a tank 6 via a high pressure line 7 to the nozzle holder 4.
Eine üblicherweise zwischen der Hochdruckeinspritzpumpe 5 und dem Tank 6 vorgesehene Förderpumpe ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Das in Fig. 1 dargestellte Leitungssystem und der eine Düsenhalter 4 dienen nur für einen Zylinder eines Dieselmotors. Durch Hochdruckleitungsstücke 7a, 7b und 7c ist lediglich angedeutet, daß die Hochdruckeinspritzpumpe 5 zur Versorgung sämtlicher Zylinder eines Dieselmotors dient. Gleichermaßen dient auch die eine Niederdruckpumpe 1 zur Versorgung sämtlicher Zylinder. Von dem Düsenhalter 4 führt im übrigen eine Leckleitung 8 zum Tank 6 zurück.One usually between the high pressure injection pump 5 and the The feed pump provided for tank 6 is not shown in the drawing. The in Fig. 1 shown line system and the nozzle holder 4 are only used for one cylinder of a diesel engine. By high pressure line pieces 7a, 7b and 7c it is only indicated that that the high pressure injection pump 5 to supply all cylinders of a diesel engine serves. The one low-pressure pump 1 also serves to supply all of them Cylinder. A leakage line 8 leads from the nozzle holder 4 back to the tank 6.
Die grundsätzliche Wirkungsweise ist so, daß von der Niederdruckpumpe 1 eine bestimmte Menge des Zündkraftstoffes einer am Düsenhalter 4 angebrachten Zweistoff-Einspritz-Düse 9 geführt und in deren Druckraum 10 dem Hauptkraftstoff vorgelagert wird. Bei Betätigung der Hochdruckeinspritzpumpe 5 wird eine Düsennadel 11 durch den im Vergleich zum Druck der Niederdruckpumpe 1 erheblich höheren Druck der Einspritzpumpe 5 angehoben und die Düsenöffnung 12 zum nicht dargestellten Brennraum des Zylinders freigegeben. Aufgrund der Vorlagerung des Zündkraftstoffes vor dem Hauptkraftstoff wird zuerst der Zündkraftstoff durch die Düsenöffnung 12 in den Brennraum eingespritzt, wo er zuerst verdampft und auch zuerst zündet. Diese Verbrennung liefert bereits die Wärme und die Temperaturerhöhung, die notwendig sind, um den nachfolgend eingespritzten Hauptkraftstoff zu verdampfen und ohne Zündaussetzer zu verbrennen. Ein Rückschlagventil 13 verhindert bei Wirksamwerden des Drucks von der Einspritzpumpe 5 ein Verdrängen des Zündkraftstoff es durch die Leitung 3 zurück zur Niederdruckpumpe 1.The basic mode of operation is that of the low pressure pump 1 a certain amount of the ignition fuel attached to the nozzle holder 4 Two-substance injection nozzle 9 out and in the pressure chamber 10 the main fuel is upstream. When the high pressure injection pump 5 is actuated, a nozzle needle is activated 11 due to the considerably higher pressure compared to the pressure of the low-pressure pump 1 the injection pump 5 is raised and the nozzle opening 12 to the combustion chamber, not shown of the cylinder released. Due to the pre-storage of the ignition fuel before the The main fuel is first the ignition fuel through the nozzle opening 12 into the Injected into the combustion chamber, where it first evaporates and also ignites first. This burn supplies already the heat and the temperature increase, which are necessary to the following to vaporize the injected main fuel and burn without misfiring. A check valve 13 prevents the pressure from the injection pump from taking effect 5 Displacement of the ignition fuel through line 3 back to the low-pressure pump 1.
Da sich bei dieser Ausführungsform die Düse 9 von allgemein üblichen Düsen nur durch die zweite Zuführung für die Leitung 3 zum Druckraum 1o und das Rückschlagventil 13 unterscheidet, genügt insoweit die rein schematische Darstellung in Fig. 1 Die Verdrängung des Hauptkraftstoffes aus dem Druckraum 10 bei der Vorlagerung des Zündkraftstoffes läßt sich durch verschiedene Ausgestaltungen von Entlastungsventilen 14, 14a,14b realisieren, die am entsprechenden Ausgang der Einspritzpumpe 5, also am entsprechenden Eintritt in die Hochdruckleitung 7 angeordnet sind. Bei einer Ausgestaltung nach Fig. 2 ist in dem Entlastungsventil 14 ein Rückschlagventil 15 angeordnet, das bei einem Gegendruck von der Düse 9 her schließt. Dieses Rückschlagventil 15 wird von einem parallel angeordneten Druckventil 16 überbrückt, das erst bei einem bestimmten vorgegebenen Gegendruck von der Düse her öffnet. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 ist im Entlastungsventil 14a ebenfalls wieder ein Rückschlagventil 15 vorgesehen, das von einer Drossel 17 überbrückt wird. Bei beiden Entlastungsventilen 14, 14a bestimmen der Vorlagerungsdruck, d. h. der Druck mit der der Zündkraftstoff von der Niederdruckpumpe 1 in den Druckraum 1o gefördert wird, der Rücklaufdruck des verdrängten Hauptkraftstoffes in der Leitung 7, die Drosselcharakteristik des Druckventils 16 bzw. der Drossel 17 und die Drehzahl des Motors, d. h. die jeweilige Periodendauer einer Vorlagerung bis zum Einsetzen des Druckes des Hauptkraftstoffes von der Einspritzpumpe 5 her, die Menge des vorgelagerten Zündkraftstoffes.Since, in this embodiment, the nozzle 9 of the generally customary Nozzles only through the second feed for line 3 to pressure chamber 1o and that Check valve 13 differs, the purely schematic representation is sufficient in this respect in Fig. 1 The displacement of the main fuel from the pressure chamber 10 during the preliminary storage the ignition fuel can be through various designs of relief valves 14, 14a, 14b, which at the corresponding output of the injection pump 5, ie are arranged at the corresponding entry into the high pressure line 7. At a The embodiment according to FIG. 2 has a check valve 15 in the relief valve 14 arranged, which closes at a counter pressure from the nozzle 9 ago. This check valve 15 is bridged by a pressure valve 16 arranged in parallel, which only starts at a certain predetermined back pressure from the nozzle opens. In the design According to FIG. 3, a check valve 15 is again located in the relief valve 14a provided, which is bridged by a throttle 17. With both relief valves 14, 14a determine the pre-storage pressure, i.e. H. the pressure with which the ignition fuel is conveyed by the low pressure pump 1 into the pressure chamber 1o, the return pressure of the displaced main fuel in line 7, the throttle characteristic of the Pressure valve 16 or the throttle 17 and the speed of the engine, d. H. the respective Period duration of a pre-storage until the onset of the pressure of the main fuel from the injection pump 5, the amount of the upstream ignition fuel.
Bei dem Entlastungsventil 14b nach Fig. 4 ist nur das Rückschlagventil 15 vorgesehen. Mit dieser sogenannten Gleichraumentlastung ist auch der Fall ausführbar, daß der Druck auf der Hochdruckseite, also auf der von der Einspritzpumpe 5 her beeinflußten Seite bei geschlossener Düsennadel 11 auf einen Standdruck Null entlastet und anschließend durch die Vorlagerung des Zündkraftstoffes auf einen konstanten, dem Druck der Niederdruckpumpe 1 entsprechenden Wert angehoben wird. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, besonders kleine Mengen an Zündkraftstoff vorzulagern. Dessen Menge ist hierbei nur abhängig vom Vorlagerungsdruck, dem Elastizitätsmodul der Kraftstoffe und von dem Totvolumen zwischen Düse 9 und Entlastungsventil 14b, insbesondere also dem Totvolumen in der Düse 9, dem Düsenhalter 4 und der Hochdruckleitung 7.In the relief valve 14b according to FIG. 4, only the check valve is present 15 provided. With this so-called equal space relief, the case can also be carried out that the pressure on the high pressure side, that is to say on that of the injection pump 5 The affected side is relieved to a static pressure of zero when the nozzle needle 11 is closed and then by pre-storing the ignition fuel at a constant, the value corresponding to the pressure of the low-pressure pump 1 is increased. Through this In an embodiment, it is possible to store particularly small amounts of ignition fuel in advance. The amount of this is only dependent on the pre-storage pressure, the modulus of elasticity the fuels and the dead volume between nozzle 9 and relief valve 14b, in particular the dead volume in the nozzle 9, the nozzle holder 4 and the high pressure line 7th
Eine Vorlagerung des Zündkraftstoffes, in von der Drehzahl unabhängiger Menge, d. h. eine genaue vorgegebene Dosierbarkeit des Zündkraftstoffes kann in bekannter Weise mittels eines Magnetventils oder mittels eines magnetventilgesteuerten Zumeßkolbens erfolgen, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.A pre-storage of the ignition fuel, independent of the speed Amount, d. H. an exact predetermined metering of the ignition fuel can be in known way by means of a solenoid valve or by means of a solenoid valve-controlled Metering piston take place, which is not shown in the drawing.
In Fig. 5 ist eine Weiterbildung der in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Düse 9 dargestellt. Außerdem sind hieraus Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 1 ersichtlich. Die Düse 9 weist einen Düsenkörper 18 auf, in dem die Düsennadel 11 verschiebbar gelagert ist. Diese Düsennadel weist einen langgestreckten zylindrischen Abschnitt 19 größeren Durchmessers auf, der weitgehend dicht in einer entsprechenden Führungsbohrung 20 des Düsenkörpers 18 gleitet. Die Düsennadel ist auf ihrer dem Düsenhalter 4 zugewandten Seite von einer nicht dargestellten Ventilfeder belastet, die die Düsennadel 11 mit ihrem Ventilkörper 21 gegen einen der Düsenöffnung 12 benachbarten Ventilsitz 22 des Düsenkörpers drückt. Der Durchmesser des Ventilsitzes 22 ist erheblich kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 19. Der Übergangsbereich 23 zwischen Ventilkörper 21 und zylindrischem Abschnitt 19 befindet sich in einem Druckraum 10', der aus einem ersten, der Düsenöffnung 12 benachbarten Teildruckraum 1o'a und einem diesem nachgeordneten Teildruckraum 1o'b gebildet ist.FIG. 5 shows a further development of the one shown in FIG. 1 only schematically Nozzle 9 shown. This also gives details of the arrangement according to FIG. 1 evident. The nozzle 9 has a nozzle body 18 in which the nozzle needle 11 is slidably mounted. This nozzle needle has an elongated cylindrical Section 19 of larger diameter, which is largely tight in a corresponding Guide hole 20 of the nozzle body 18 slides. The nozzle needle is on your dem Nozzle holder 4 facing side loaded by a valve spring, not shown, which the nozzle needle 11 with its valve body 21 against one of the nozzle opening 12 neighboring Valve seat 22 of the nozzle body pushes. The diameter of the valve seat 22 is considerably smaller than the diameter of the cylindrical Section 19. The transition area 23 between valve body 21 and cylindrical Section 19 is located in a pressure chamber 10 ', which consists of a first, the nozzle opening 12 adjacent partial pressure chamber 1o'a and a partial pressure chamber arranged downstream of this 1o'b is formed.
Beide Teildruckräume lo'a und 1o'b sind miteinander durch einen überdeckungsabschnitt 24 verbunden.Both partial pressure spaces lo'a and 1o'b are connected to one another by an overlap section 24 connected.
In den der Düsenöffnung 12 benachbarten Teil-Druckraum 1o'a mündet ein mit der Leitung 3 verbundener Zündkraftstoff-Kanal 25 ein, in dem auch das Rückschlagventil 13 angeordnet ist, durch das ein Rückströmen des Zündkraftstoff es aus dem Teil-Druckraum 10'a zur Niederdruckpumpe 1 verhindert wird.In the partial pressure chamber 1o'a adjacent to the nozzle opening 12 opens a pilot fuel channel 25 connected to line 3, in which the check valve is also located 13 is arranged, through which the ignition fuel flows back out of the partial pressure chamber 10'a to the low-pressure pump 1 is prevented.
In den Teil-Druckraum 1o'b mündet ein Hauptkraftstoff-Kanal 26, der mit der Hochdruckleitung 7 verbunden ist. Die Ausgestaltung nach Fig. 6 unterscheidet sich von der nach Fig. 5 nur dadurch, daß zwischen den Teil-Druckräumen 1o'a und 1o'b ein Ringspalt 27 mit einer Spaltweite ( o,1 mm ausgebildet ist.A main fuel channel 26 opens into the partial pressure chamber 1o'b, the is connected to the high pressure line 7. The embodiment according to FIG. 6 differs differs from that of FIG. 5 only in that between the partial pressure chambers 1o'a and 1o'b an annular gap 27 is formed with a gap width (0.1 mm.
In sämtlichen bisher erläuterten Fällen wurde der Einfachheit halber der Begriff Düsenöffnung verwendet. Es kann sich hierbei - wie in Fig. 5 und 6 dargestellt - um Mehrlochdüsen handeln. Es kann sich aber auch um Zapfendüsen handeln.In all cases explained so far, for the sake of simplicity the term nozzle opening is used. It can be - as shown in FIGS. 5 and 6 - are multi-hole nozzles. But it can also be a nozzle nozzle.
Bei der Vor lagerung des Zündkraftstoffes wird dieser von der Niederdruckpumpe 1 in die Teil-Druckkammer lo'a gedrückt und verdrängt hierbei den auch in dieser Teil-Druckkammer 1o'a befindlichen Hauptkraftstoff durch den Überdeckungsabschnitt 24 bzw. den Ringspalt 27 in den Teil-Druckraum 1o'b, und zwar solange, bis von der Hochdruckeinspritzpumpe 5 her der im Hauptkraftstoff-Kanal 26 befindliche Hauptkraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird.When the ignition fuel is stored, it is supplied by the low-pressure pump 1 is pressed into the partial pressure chamber lo'a and hereby displaces the also in this Partial pressure chamber 1o'a located main fuel through the overlap portion 24 or the annular gap 27 in the partial pressure chamber 1o'b, namely until from the High pressure injection pump 5 in the main fuel duct 26 located main fuel is pressurized with high pressure.
Dieser Druck pflanzt sich durch den Zündkraftstoff-Kanal 25 bis zum Rückschlagventil 13 fort und schließt dieses.This pressure is planted through the ignition fuel channel 25 to Check valve 13 continues and closes this.
Dann wird aufgrund des auf die Differenzfläche zwischen dem zylindrischen Abschnitt 19 einerseits und dem Ventilkörper 21 andererseits einwirkenden Hochdruck die Düsennadel 11 vom Ventilsitz 22 abgehoben. Anschließend wird zuerst der im Teil-Druckraum 1o'a befindliche Zündkraftstoff und anschließend der in den Teil-Druckraum 1o'b befindliche Hauptkraftstoff durch die Düsenöffnung 12 in den Brennraum gespritzt, wobei die Verbrennung so abläuft, wie es oben bereits geschildert wurde.Then due to the difference in area between the cylindrical Section 19 on the one hand and the valve body 21 on the other hand acting high pressure the nozzle needle 11 is lifted from the valve seat 22. Then the one in the partial pressure chamber is first 1o'a located ignition fuel and then in the partial pressure chamber 1o'b the main fuel located is injected through the nozzle opening 12 into the combustion chamber, whereby the combustion takes place as it has already been described above.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 7 bis 11 mündet einerseits wieder die von der Niederdruckpumpe 1 kommende Leitung 3 in einen Düsenhalter 4', von wo ein Zündkraftstoff-Kanal 25 mit einem hier nicht dargestellten Rückschlagventil 13 bis in einen Teil-Druckraum 10"a führt.In the embodiments according to FIGS. 7 to 11 opens on the one hand again the line 3 coming from the low pressure pump 1 into a nozzle holder 4 ', from where a pilot fuel channel 25 with a non-return valve, not shown here 13 leads to a partial pressure chamber 10 ″ a.
Im Düsenhalter 4' verzweigt sich die von der Hochdruckeinspritzpumpe 5 kommende Hochdruckleitung 7 zu einem Hauptkraftstoff-Kanal 26, der wiederum bis zu einer Teil-Druckkammer 1o"b führt, und einen Steuerdruck-Kanal 28.The nozzle holder 4 'branches off from the high pressure injection pump 5 coming high pressure line 7 to a main fuel channel 26, which in turn up to leads to a partial pressure chamber 1o ″ b, and a control pressure channel 28.
In den Hauptkraftstoff-Kanal 26 ist hier ein Rückschlagventil 29 geschaltet, das zur Hochdruckleitung 7 hin schließt. Die Einzelheiten sind in den Fig. 8 bis 11 dargestellt. Aus Fig. 8 ist insbesondere ersichtlich, daß der Düsenkörper 18' mittels einer Uberwurfmutter 30 gegen den Düsenhalter 4' geschraubt ist, wobei zwischen Düsenkörper 18 und Düsenhalter 4' eine Zwischenplatte 31 angeordnet ist. Aus Fig. 8 ist auch ersichtlich, wie die Düsennadel 11 von einer Ventilfeder 32 über einen Ventilteller 33 mit seinem Ventilkörper 21 in den Ventilsitz 22 gedrückt wird.In the main fuel channel 26, a check valve 29 is connected here, which closes towards the high pressure line 7. The details are in Figs 11 shown. From Fig. 8 it can be seen in particular that the nozzle body 18 ' is screwed against the nozzle holder 4 'by means of a union nut 30, with between Nozzle body 18 and nozzle holder 4 'an intermediate plate 31 is arranged. From Fig. 8 can also be seen how the nozzle needle 11 of a valve spring 32 via a Valve plate 33 is pressed with its valve body 21 into the valve seat 22.
Wie aus Fig. 9 hervorgeht, sind bei dieser Ausgestaltung die den Druckraum 1o" bildenden Teil-Druckräume lo"a und 1o"b in der Weise weitgehend voneinander getrennt, daß der Ventilkörper 21 und der Ubergangsbereich 23 zum zylindrischen Abschnitt 19 der Ventilnadel zusammen mit zwei im wesentlichen vertikalen, einander gegenüberliegenden Wandbereichen jeweils einen Spalt 34 bilden.As can be seen from FIG. 9, in this embodiment they are the pressure chamber 1o "forming sub-pressure spaces lo" a and 1o "b in such a way largely from one another separated that the valve body 21 and the transition region 23 to the cylindrical Section 19 of the valve needle together with two substantially vertical one another opposite wall areas each form a gap 34.
Im Düsenkörper 18' ist ein Voreinspritzzylinder 35 angeordnet, der mittels einer Voreinspritzbohrung 36 mit der Teil-Druckkammer 10"a verbunden ist. Dem Voreinspritzzylinder 35 ist ein in der Zwischenplatte 31 ausgebildeter Steuerzylinder 37 vorgeordnet, der wiederum auf seiner dem Voreinspritzzylinder 35 abgewandten Seite mit dem Steuerdruck-Kanal 28 verbunden ist. In den beiden Zylindern 35, 37 sind jeweils ein Voreinspritzkolben 38 und ein Steuerkolben 39 angeordnet, die durch ein Verbindungsstück 40 miteinander verbunden sind. Der Steuerzylinder 37 und entsprechend der Steuerkolben 39 haben einen größeren Durchmesser als der Voreinspritzzylinder 35 und der zugeordnete Voreinspritzkolben 38, so daß die beiden Kolben 38, 39 einen Differentialkolben bilden.In the nozzle body 18 'a pre-injection cylinder 35 is arranged, the is connected to the partial pressure chamber 10 ″ a by means of a pre-injection bore 36. The pre-injection cylinder 35 is a control cylinder formed in the intermediate plate 31 37 upstream, which in turn faces away from the preinjection cylinder 35 on its Side is connected to the control pressure channel 28. In the two cylinders 35, 37 are each a pre-injection piston 38 and a control piston 39 arranged through a connecting piece 40 are connected to one another. The control cylinder 37 and accordingly the control piston 39 have a larger diameter than the pilot injection cylinder 35 and the associated pre-injection piston 38, so that the two pistons 38, 39 one Form differential pistons.
Bei dieser Aus:ührungsform wird der Zündkraftstoff über die Leitung 3 durch den Zündkraftstoff-Kanal 25 in den Teil-Druckraum 1o"a und durch die Voreinspritzbohrung 36 in den Voreinspritzzylinder 35 gedrückt und verschiebt hierbei den Differentialkolben 38, 39, 40 gegen eine Feder 41 in Richtung auf den Steuerdruck-Kanal 28. Durch das Rückschlagventil 29 wird verhindert, daß eine Vorlagerung des Zündkraftstoffes in den TeiEDruckraum 1o"b erfolgt; es wird also sichergestellt, daß nur die Menge an Zündkraftstoff vorgelagert wird, die dem Querschnitt und Hub des Voreinspritzkolbens 38 entspricht.With this Aus: ührungsform the ignition fuel is via the line 3 through the ignition fuel channel 25 into the partial pressure chamber 1o "a and through the pre-injection bore 36 pressed into the pre-injection cylinder 35 and thereby displaces the differential piston 38, 39, 40 against a spring 41 in the direction of the control pressure channel 28. By the Check valve 29 prevents a pre-storage of the ignition fuel in the partial pressure space 1o "b takes place; it is thus ensured that only the amount of Ignition fuel is stored in front of the cross section and stroke of the pre-injection piston 38 corresponds.
Wenn jetzt der Druck in der Hochdruckleitung 7 steigt, so baut sich zum einen in demSteuerzylinder 37, d. h. vor dem Steuerkolben 39 und gleichermaßen in der Teil-Druckkammer 1o"b ein entsprechender Druck auf. Andererseits wird dieser Druck im Voreinspritzzylinder 35 aufgrund des Differentialkolbeneffektes erheblich, beispielsweise auf das Dreifache, verstärkt. Dies hat zur Folge, daß bei einem Ansteigen des Drucks in der Hochdruckleitung 7 für den Hauptkraftstoff auf einen noch weit unter dem öffnungsdruck der Düsennadel 11 liegenden Druck im Druckraum 1o" bereits ein ein Abheben der Düsennadel 11 vom Ventilsitz 22 bewirkender Druck herrscht, so daß tatsächlich ein solches Abheben eintritt. Aufgrund des Drucks im Steuerdruck-Kanal 28 wird der Steuerkolben 39 im Steuerzylinder 37 derart verschoben, daß der Voreinspritzkolben 38 die im Voreinspritzzylinder 35 befindliche Menge an Zündkraftstoff ausdrückt, wodurch die gleiche Menge an Zündkraftstoff aus dem Teil-Druckraum 10"a durch die Düsenöffnung 12 in den Brennraum des Zylinders gespritzt wird.If now the pressure in the high pressure line 7 rises, it builds up on the one hand in the control cylinder 37, d. H. before the control piston 39 and likewise in the partial pressure chamber 1o "b a corresponding pressure. On the other hand this pressure in the pre-injection cylinder 35 is due to the differential piston effect considerably, for example three times as much. This has the consequence that when the pressure in the high pressure line 7 for the main fuel rises to a pressure in the pressure which is still far below the opening pressure of the nozzle needle 11 Pressure chamber 1o ″ already causes the nozzle needle 11 to lift off the valve seat 22 There is pressure so that such lifting actually occurs. Because of the pressure In the control pressure channel 28, the control piston 39 is displaced in the control cylinder 37 in such a way that that the pre-injection piston 38 the amount located in the pre-injection cylinder 35 Ignition fuel expresses, whereby the same amount of ignition fuel from the sub-pressure chamber 10 "a is injected through the nozzle opening 12 into the combustion chamber of the cylinder.
Am Ende dieses Einspritzvorganges bricht der Druck in der Hochdruckleitung 7 kurzzeitig zusammen. Außerdem bricht der Druck in den Teil-Druckräumen 10"a und 1o"b zusammen, weil die Förderung durch den Voreinspritzkolben 38 beendet ist, so daß die Düsennadel 11 wieder auf den Ventilsitz 22 gedrückt wird. Wenn der Druck des Hauptkraftstoffes wieder zunimmt, und Öffnungsdruck der Düsennadel 11 von beispielsweise 150 bis 250 bar erreicht, bei dem die Düsennadel 11 wieder vom Ventilsitz 22 abhebt, wird der Hauptkraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Durch die zuvor geschilderten Maßnahmen wird eine eindeutige zeitliche Trennung zwischen der Einspritzung des Zündkraftstoffes und des Hauptkraftstoffes erreicht.At the end of this injection process, the pressure in the high-pressure line breaks 7 together for a short time. In addition, the pressure breaks in the partial pressure chambers 10 ″ a and 1o "b together, because the delivery through the pre-injection piston 38 has ended, so that the nozzle needle 11 is pressed onto the valve seat 22 again. When the pressure of the main fuel increases again, and the opening pressure of the nozzle needle 11 of, for example 150 to 250 bar reached at which the nozzle needle 11 lifts off the valve seat 22 again, the main fuel is injected into the combustion chamber. Through the previously described Measures will be a clear time separation between the injection of the Ignition fuel and the main fuel reached.
Der freie Raum 42 zwischen dem Voreinspritzkolben 38 und dem Steuerkolben 39 ist über eine Leckbohrung 43 mit einem sich an die Führungsbohrung 20 anschließenden Leck-Kanal- 44 verbunden, der in die Leckleitung 8 einmündet.The free space 42 between the pre-injection piston 38 and the control piston 39 is connected to the guide bore 20 via a leakage bore 43 Leak channel 44 connected, which opens into the leak line 8.
Hierdurch lassen sich auch die Volumenänderungen des Freiraums 42 ausgleichen, die bei den Hin- und Herbewegungen von Voreinspritzkolben 38, Steuerkolben 39 und Verbindungsstück 40 auftreten.This also makes it possible to change the volume of the free space 42 Compensate for the back and forth movements of the pre-injection piston 38, control piston 39 and connector 40 occur.
Die Ausführungsform nach Fig. 1o unterscheidet sich von der nach den Fig. 8 und 9 dadurch, daß der Zündkraftstoff-Kanal 25' nicht in den Teil-Druckraum lo"a, sondern in den Voreinspritzzylinder 35 einmündet. Die Voreinspritzbohrung 36 ist mit einer Drosselstelle 45 versehen. Die Vor lagerung des Zündkraftstoffes erfolgt also unter den Voreinspritzkolben 38. Abweichend von den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist die Düse als Zapfendüse ausgebildet, d. h. die Düsennadel 11' weist einen verhältnismäßig langen Spritzzapfen 46 auf. Wie bereits oben erwähnt, können solche Zapfendüsen selbstverständlich auch bei allen anderen bereits beschriebenen Ausführungsformen anstelle der dort vorgesehenen Mehrlochdüsenvorgesehen sein.The embodiment according to FIG. 1o differs from that according to the 8 and 9 in that the ignition fuel channel 25 'does not enter the partial pressure chamber lo "a, but opens into the pre-injection cylinder 35. The pre-injection bore 36 is provided with a throttle point 45. The prior storage of the ignition fuel thus takes place under the pre-injection piston 38. Deviating from the previously described Embodiments, the nozzle is designed as a pin nozzle, d. H. the nozzle needle 11 ′ has a comparatively long injection spigot 46. As mentioned above, such spigot nozzles can of course also be used with all the others already described Embodiments can be provided instead of the multi-hole nozzles provided there.
Im übrigen ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1o der Wirkungsmechanismus der gleiche wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 mit dem Unterschied, daß die Drosselstelle 45 die Voreinspritzdauer verlängert.Otherwise, in the embodiment according to FIG. 1o, the mechanism of action is the same as in the embodiment according to FIGS. 8 and 9 with the difference, that the throttle point 45 extends the pilot injection period.
Die Ausführungsform nach Fig. 11 unterscheidet sich wiederum von der nach Fig. 1o dadurch, daß der Zündkraftstoff-Kanal 25" in einen zwischen der Führungsbohrung 20 und der Düsennadel 11" durch eine Eindrehung in die Düsennadel 11" gebildeten Ringkanal 47 einmündet. Von hier aus führt eine Verbindungsbohrung 48 oberhalb der Drosselstelle 45 in die Voreinspritzbohrung 36, so daß die Vorlagerung des Zündkraftstoffes auf diesem Wege gleichzeitig zu einer Lecksperre für den Hauptkraftstoff aus dem Teil-Druckraum 1o"b führt. Da Alkohole zum einen geringe Schmiereigenschaften haben und zum anderen wegen ihres immer vorhandenen Wasseranteils korrodierend wirken,.wird durch diese Ausgestaltung erreicht, daß zum einen die Düsennadel 11" immer gut geschmiert ist und zum anderen Korrosion in der Führungsbohrung 20 und nachgeordneten Bereichen weitgehend unterbunden wird. Auch hier ist ansonsten der Wirkungsmechanismus der gleiche wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 8 und 9 einerseits und Fig. 10 andererseits, d. h. auch hier erfolgt eine Zweistoffeinspritzung mit Zündstrahl-Voreinspritzung.The embodiment according to FIG. 11 again differs from that according to Fig. 1o in that the ignition fuel channel 25 ″ in one between the guide bore 20 and the nozzle needle 11 ″ formed by turning into the nozzle needle 11 ″ Annular channel 47 opens. From here a connecting bore 48 leads above the Throttle point 45 in the pre-injection bore 36, so that the pre-storage of the ignition fuel in this way at the same time to a leakage barrier for the main fuel from the Partial pressure chamber 1o "b leads. Because alcohols on the one hand have poor lubricating properties and on the other hand have a corrosive effect because of their always present water content, .will achieved by this configuration that on the one hand the nozzle needle 11 " always is well lubricated and on the other hand corrosion in the guide bore 20 and downstream Areas is largely prevented. Here, too, is otherwise the mechanism of action the same as in the embodiments according to FIGS. 8 and 9 on the one hand and Fig. 10 on the other hand, i. H. Here, too, there is a dual-fuel injection with pilot injection pre-injection.
Bei der Ausgestaltung nach den Fig. 12 bis 14 unterscheidet sich der Düsenhalter 4" von dem Düsenhalter 4' nach Fig. 7 nur dadurch, daß in den Hauptkraftstoff-Kanal kein Rückschlagventil eingeschaltet ist. Alle übrigen Kanäle sind im übrigen prinzipiell gleich ausgestaltet, so daß sie auch mit den gleichen Bezugsziffern wie oben versehen sind.In the embodiment according to FIGS. 12 to 14, the differs Nozzle holder 4 "from the nozzle holder 4 'according to FIG. 7 only by being in the main fuel channel no check valve is switched on. All other channels are, moreover, in principle configured identically, so that they are also provided with the same reference numerals as above are.
Einzelheiten über den Aufbau der Düsen 9 ergeben sich für zwei verschiedene Ausführungsformen nach den Fig. 13 und 14. Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 mündet wiederum derHauptkraftstoff-Kanal 26 in einen ungeteilten Druckraum 1o"'b für den Hauptkraftstoff. Der Zündkraftstoff-Kanal 25"' mündet unterhalb eines Voreinspritzkolbens 38' in einen Voreinspritzzylinder 35'. Auf der anderen Seite des Voreinspritzkolbens 38' mündet der Steuerdruck-Kanal 28 in den hier als Steuerzylinder 37' dienenden Teil des Zylinders. Vom Vorejnspritzzylinder 35' führt eine Voreinspritzbohrung 36' zu einem Ringkanal 49, der über eine Durchlaßbohrung 50 mit einer feinen Düsenbohrung 53 der hohl ausgebildeten Düsennadel 11"' verbunden ist.Zwischen der Durchlaßbohrung 50 und dieser Düsenbohrung 53 ist noch eine nach außen, also in Strömungsrichtung öffnende Düse 52 angeordnet.Details about the structure of the nozzles 9 arise for two different ones Embodiments according to FIGS. 13 and 14. In the embodiment according to FIG In turn, the main fuel channel 26 opens into an undivided pressure chamber 1o "'b for the main fuel. The ignition fuel channel 25 "'opens below a pre-injection piston 38 'into a pre-injection cylinder 35'. On the other side of the pilot piston 38 ', the control pressure channel 28 opens into the one serving here as a control cylinder 37' Part of the cylinder. A pre-injection bore leads from the pre-injection cylinder 35 ' 36 'to an annular channel 49, which has a passage bore 50 with a fine nozzle bore 53 of the hollow nozzle needle 11 '' 'is connected. Between the passage bore 50 and this nozzle bore 53 is still one to the outside, that is to say in the direction of flow opening nozzle 52 arranged.
Die den Spritzzapfen 46' durchsetzende feine Düsenbohrung 53 zündet in den Brennraum. Im übrigen ist - wie bereits angedeutet - die Düse als Zapfendüse ausgebildet.The fine nozzle bore 53 penetrating the spray pin 46 'ignites into the combustion chamber. Otherwise - as already indicated - the Nozzle designed as a spigot nozzle.
Bei dieser Ausführungsform wird durch den Druck des von der Niederdruckpumpe 1 geförderten Zündkraftstoffes der Voreinspritzzylinder 35' unter gleichzeitiger entsprechender Verschiebung des Voreinspritzkolbens 38' in Kraftrichtung einer Feder 41a gefüllt. Die Düse 52 ist so eingestellt, daß sie bei dem relativ niedrigen Vorlagerungsdruck des Zündkraftstoffes noch nicht öffnet. Wenn jetzt der Druck des Hauptkraftstoffes von der Hochdruckleitung 7 her steigt und den öffnungsdruck der Düse 52 überwindet, dann öffnet diese Düse, so daß aufgrund der Verschiebung des Voreinspritzkolbens 38' durch die in den Steuerzylinder 37 einströmende Menge an Hauptkraftstoff die vorgelagerte Menge Zündkraftstoff durch den Innenraum 51 und die Düsenbohrung 53 der Düsennadel 11"' in den Brennraum eingespritzt wird. Wenn der Voreinspritzkolben 38' seine untere Endlage erreicht hat, schließt die Düse 52 wieder, d. h. die Voreinspritzung des Zündkraftstoffes ist abgeschlossen.In this embodiment, the pressure of the low-pressure pump 1 delivered ignition fuel of the pilot injection cylinder 35 'with simultaneous corresponding displacement of the pre-injection piston 38 'in the direction of force of a spring 41a filled. The nozzle 52 is set to operate at the relatively low pre-storage pressure of the ignition fuel does not yet open. If now the pressure of the main fuel increases from the high pressure line 7 and overcomes the opening pressure of the nozzle 52, then this nozzle opens, so that due to the displacement of the pre-injection piston 38 'by the amount of main fuel flowing into the control cylinder 37 upstream quantity of ignition fuel through the interior space 51 and the nozzle bore 53 the nozzle needle 11 "'is injected into the combustion chamber. When the pre-injection piston 38 'has reached its lower end position, the nozzle 52 closes again, i. H. the pilot injection the ignition fuel is complete.
Wenn anschließend der Hauptkraftstoff den erforderlichen öffnungsdruck für die Düsennadel 11"' erreicht hat, hebt diese vomVentilsitz 22 ab, so daß der Hauptkraftstoff aus dem Druckraum 1o"' in den Brennraum eingespritzt wird.If then the main fuel has the required opening pressure has reached for the nozzle needle 11 '' ', this lifts from the valve seat 22 so that the Main fuel from the pressure chamber 1o "'is injected into the combustion chamber.
Um zu verhindern, daß beim Einspritzen der vorgelagerten Zündkraftstoffmenge diese in den Zündkraftstoff-Kanal zurückströmt, ist dort - wie bei den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen - -ein in Fig. 13 nicht erkennbares Rückschlagventil vorgesehen.To prevent the upstream amount of ignition fuel from being injected this flows back into the ignition fuel channel is there - as with the ones described earlier Embodiments - a non-return valve, which cannot be seen in FIG. 13, is provided.
Der Raum zwischen dem Voreinspritzkolben 38' und dem nicht dargestellten Rückschlagventil dient bei der Ausführung nach Fig. 13 im wesentlichen als Druckraum lo"'a für den vorzulagernden Zündkraftstoff. Wie in Fig. 13 nur angedeutet ist, wird der Zündkraftstoff durch die Düsenbohrung 53 etwa mittig in den Brennraum eingespritzt, während der Hauptkraftstoff durch einen diesen mittigen Bereich umgebenden Bereich eingespritzt wird.The space between the pre-injection piston 38 'and the not shown In the embodiment according to FIG. 13, the non-return valve serves essentially as a pressure chamber lo "'a for the ignition fuel to be stored. As only indicated in FIG is, the ignition fuel is injected through the nozzle bore 53 approximately in the middle of the combustion chamber, while the main fuel by an area surrounding this central area is injected.
Die Alternative nach Fig. 14 ist nur schematisch dargestellt. Hierbei ist die Düsennadel 11"" wiederum hohl ausgebildet, wobei in dieser Düsennadel 11"" eine weitere innere Düsennadel 54 angeordnet ist, deren Ventilkörper 55 auf einem vor einer Düsenbohrung 56 in der Düsennadel 11"" angeordneten Ventilsitz 57 aufliegt. Die innere Düsennadel 54 weist einen den Ventilkörper 55 tragenden Abschnitt 58 und einen Abschnitt 59 größeren Durchmessers auf, der in einer entsprechenden Führungsbohrung 60 in der Düsennadel 11"" weitgehend abgedichtet verschiebbar geführt ist. Diese innere Düsennadel 54 ist über einen Ventiltellffl 61 mit einer Feder 62 belastet. Es ist wiederum ein Voreinspritzkolben 38' vorgesehen, auf dessen einer Seite der Steuerdruck-Kanal 28 in den Steuerzylinder 37' und auf dessen anderer Seite der Zündkraftstoff-Kanal 25"' in den Voreinspritzzylinder 35' mündet. Hier ist das in den Zündkraftstoff-Kanal 25"' eingeschaltete Rückschlagventil 13' dargestellt. Die Voreinspritzbohrung 36' mündet hier in einen Druckraum 10""a für den Zündkraftstoff ein, der über Durchlaßbohrungen 50' mit dem Innenraum 51' der Düsennadel 11"" verbunden ist, und zwar in dem Bereich des zylindrischen Abschnitts 58 mit geringerem Durchmesser.The alternative according to FIG. 14 is only shown schematically. Here the nozzle needle 11 "" is again made hollow, in this nozzle needle 11 "" a further inner nozzle needle 54 is arranged, the valve body 55 on a valve seat 57 arranged in front of a nozzle bore 56 in the nozzle needle 11 ″ ″. The inner nozzle needle 54 has a section 58 carrying the valve body 55 and a portion 59 of larger diameter which is in a corresponding guide bore 60 is guided displaceably in a largely sealed manner in the nozzle needle 11 ″ ″. These inner nozzle needle 54 is loaded with a spring 62 via a valve disk 61. Again, a pre-injection piston 38 'is provided, on one side of which the Control pressure channel 28 in the control cylinder 37 'and on the other side of the Ignition fuel duct 25 '' 'opens into pilot injection cylinder 35'. This is in FIG the pilot fuel channel 25 "'is shown with the non-return valve 13' switched on. The Pre-injection bore 36 'opens here into a pressure chamber 10 ″ ″ a for the ignition fuel one which is connected to the interior space 51 'of the nozzle needle 11 "" via passage bores 50' is, in the region of the cylindrical portion 58 with a smaller diameter.
Der Hauptkraftstoff-Kanal 26 mündet in einen im Düsenkörper 18"' ausgebildeten Druckraum to""b ein, der wiederum über einen die Düsennadel 11 ttlw umgebenden Ringkanal 63 zum Ventilsitz 22' führt, an den sich die Düsenöffnung 12' einer Mehrlochdüse anschließt. Der in der Führungsbohrung 20' geführte zylindrische Abschnitt 19' der Düsennadel 11'll ist mittels einer Ventilfeder 32' gegen die zugeordnete Unterseite des Ventiltellers 61 abgestützt, der wiederum über die Feder 62 abgestützt ist.The main fuel channel 26 opens into one formed in the nozzle body 18 "' Pressure chamber to "" b a, which in turn via an annular channel surrounding the nozzle needle 11 ttlw 63 leads to the valve seat 22 ', on which the nozzle opening 12' of a multi-hole nozzle connects. The guided in the guide bore 20 'cylindrical section 19' of Nozzle needle 11'll is by means of a valve spring 32 'against the associated bottom of the valve disk 61, which in turn is supported by the spring 62.
Durch den von der Niederdruckpumpe 1 kommenden Druck des Zünd-Kraftstoffes wird der Voreinspritzzylinder 35' unter entsprechender Verschidbung des Voreinspritzkolbens 38' gefüllt. Bei der Druckerhöhung des von der Hochdruckeinspritzpumpe 5 über die Hochdruck leitung 7 kommenden Hauptkraftstoffes wird bei Überschreiten des öffnungsdruckes der inneren Düsennadel 54 diese von ihrem Ventilsitz 57 abgehoben und der Zündkraftstoff aus dem Druckraum 10""a über die Durchlaßbohrungen 50', durch den Ringkanal 64 zwischen dem Abschnitt 58 der inneren Düsennadel 54 und der Düsennadel 11"" zu der Düsenbohrung 56 gedrückt und in die Düsenöffnung 12' der Mehrlochdüse gespritzt, von wo aus der Zündkraftstoff als Zündstrahl 65 in den Brennraum eintritt. Wenn der Voreinspritzkolben 38 am unteren Ende des Voreinspritzzylinders 35' angekommen ist, wird die innere Düsennadel 54 wieder auf ihren Ventilsitz 57 gedrückt, d. h. die Düsenbohrung 56 wird geschlossen.By the pressure of the ignition fuel coming from the low-pressure pump 1 becomes the pre-injection cylinder 35 'with a corresponding displacement of the pre-injection piston 38 'filled. When the pressure is increased by the high pressure injection pump 5 via the High pressure line 7 coming main fuel is exceeded when the opening pressure is exceeded the inner nozzle needle 54 lifted this from its valve seat 57 and the ignition fuel from the pressure chamber 10 "" a via the passage bores 50 ', through the annular channel 64 between the section 58 of the inner nozzle needle 54 and the nozzle needle 11 ″ ″ to the nozzle bore 56 pressed and injected into the nozzle opening 12 'of the multi-hole nozzle, from where the Ignition fuel enters the combustion chamber as ignition jet 65. When the pilot piston 38 has arrived at the lower end of the pilot injection cylinder 35 ', the inner The nozzle needle 54 is pushed back onto its valve seat 57, d. H. the nozzle bore 56 will be closed.
Bei weiterem Ansteigen des Druckes des Hauptkraftstoffes öffnet bei Erreichen des öffnungsdruckes der Düsennadel 11"" diese durch Abheben von ihrem Ventilsitz 22', so daß der Hauptkraftstoff aus der Druckkammer 10""b über den Ringkanal 63 in die Düsenöffnungen 12" und 12' strömt und von hier aus in den Brennraum eingespritzt wird. Bei auf dem Ventilsitz 22' aufsitzender Düsennadel 11"" sind die Düsenöffnungen 12" abgedeckt.If the pressure of the main fuel increases further, opens at The opening pressure of the nozzle needle 11 "" is reached by lifting it off Valve seat 22 'so that the main fuel from the pressure chamber 10 "" b via the annular channel 63 flows into the nozzle openings 12 ″ and 12 ′ and from here is injected into the combustion chamber will. When the nozzle needle 11 ″ ″ is seated on the valve seat 22 ′, the nozzle openings are 12 "covered.
Fig. 15 zeigt eine Möglichkeit, eine Einrichtung zum Einspritzen von zwei verschiedenen Kraftstoffen, wie sie vorstehend in mehreren Ausführungsformen beschrieben ist, so einzusetzen, daß bei einem Ivaltstart ausschließlich Zü.ndkraftstoff eingespritzt wird, daß bei einem Langzeitstop die gesamtePinrichtung ausschließlich mit korrosionsschützendem Zündkraftstoff gefüllt ist und daß der zugeordnete Motor nur mit einem geeigneten Kraftstoff betrieben wird. Hierzu ist in die Versorgungsleitung 66 für die Einspritzpumpe 5 ein Magnetentil 67 geschaltet, das zwei Eingänge 68, 69 aufweist, von denen der eine Eingang 68 mit dem Tank 2 für den Zündkraftstoff und der andere Eingang 69 mit dem Tank 6 für den Hauptkraftstoff über entsprechende Leitungen verbunden ist. Die den Eingängen 68, 69 jeweils zugeordneten Ausgänge 7°r 71 des Magnetventils 67 sind auf die Versorgungsleitung 66 zusammengeführt.Fig. 15 shows one possibility, a device for injecting two different fuels as described above in several embodiments is to be used in such a way that only ignition fuel is used when starting the engine is injected so that in the event of a long-term stop, the entire device is exclusively is filled with anti-corrosive ignition fuel and that the associated engine operated only with a suitable fuel will. This is A solenoid valve 67 is connected in the supply line 66 for the injection pump 5, which has two inlets 68, 69, of which one inlet 68 with the tank 2 for the ignition fuel and the other input 69 with the tank 6 for the main fuel is connected via appropriate lines. The inputs 68, 69 each assigned Outputs 7 ° r 71 of the solenoid valve 67 are brought together on the supply line 66.
Im Kühlwasserkreislauf 72 des Motors ist ein Temperaturschalter 73 vorgesehen, der bei einer Temperatur des Kühlwassers unterhalb der Betriebstemperatur geschlossen ist, so daß die Magnetspule 74 des Magnetventils 67 über eine Stromquelle 75 erregt wird, wodurch der Stellkolben 76 des Magnetventils 67 in die in Fig. 15 nicht dargestellte Stellung kommt, in der der Eingang 69 für den Hauptkraftstoff gesperrt und der Eingang 68 für den Zündkraftstoff geöffnet ist, so daß die Einspritzpumpe 5 ausschließlich mit Zündkraftstoff versorgt wird. Bei Erreichen der Betriebstemperatur öffnet der Temperaturschalter, wodurch durch Entregung der Magnetspule 74 der Stellkolben 76 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung kommt, in der der Eingang 68 für den Zündkraftstoff geschlossen und der Eingang 69 des Magnetventils 67für den Hauptkraftstoff geöffnet ist, so daß von jetzt ab die Einspritzpumpe 5 ausschließlich mit Hauptkraftstoff versorgt ist.A temperature switch 73 is located in the cooling water circuit 72 of the engine provided at a temperature of the cooling water below the operating temperature is closed, so that the solenoid 74 of the solenoid valve 67 via a power source 75 is excited, whereby the actuating piston 76 of the solenoid valve 67 into the position shown in FIG position, not shown, comes in which the input 69 for the main fuel locked and the input 68 is open for the ignition fuel, so that the injection pump 5 is supplied exclusively with ignition fuel. When the operating temperature is reached the temperature switch opens, whereby the actuating piston is de-energized by the solenoid 74 76 comes into the position shown in the drawing, in which the input 68 for the ignition fuel is closed and the input 69 of the solenoid valve 67 for the main fuel is open, so that from now on the injection pump 5 only with main fuel is supplied.
Wenn der Motor kurzzeitig gestoppt werden soll, wird der in üblicher Weise an der Einspritzpumpe 5 angebrlchte Stopphebel 77 entsprechend der BetätigungL'richtung 78 in die Stoppstellung gebracht, wodurch die Itrderung dar Einspritzpumpe 5 auf Null geht. Das Wiedeanfahren erfolgt im Zweistoffbetrieb, weil der Stellkolben 7G des Ma§netventils 67 sich noch in der in der Zeichnung argc.stel7;eza Stellung befindet, da ja die Kühlwassert@@@eratur noch in etwa der Betriebstemperatur entspricht.If the engine is to be stopped briefly, this is more common Stop lever 77 attached to the injection pump 5 in accordance with the actuation direction 78 brought into the stop position, whereby the Itrderung the injection pump 5 on Zero goes. The restart takes place in dual-fuel operation because the actuating piston 7G of the magnet valve 67 is still in the position argc.stel7; eza in the drawing, since the cooling water value still roughly corresponds to the operating temperature.
Um für einen Langzeitstop die Einspritzpumpe 5, die Hochdruckleitungen 7, 7a, 7b, 7c und die Düsenhalter 4, 4' bzw. 4" und die zugeordneten Düsen mit dem korrosionshemmenden Zündkraftstoff und nicht mit dem hochkorrosiven Hauptkraftstoff zu füllen, wird unmittelbar vor dem Anhalten der Maschine ausschließlich auf Betrieb mit Zündkraftstoff umgeschaltet. Hierzu ist an der Einspritzpumpe 5 zusätzlich zum Stopphebel 77 ein Abstellhebel 79 vorgesehen, der vor Beginn des Langzeitstopps aus der in der Zeichnung dargestellten Stellung entgegen der Betätigungsrichtung 78 des Stopphebels 77 zu diesem hin verschwenkt wird. Dadurch kommt der Abstellhebel 79 mit einem Schleifkontakt 80 in Kontakt, durch den wiederum die Magnetspule 74 des Magnetventils 67 erregt wird, so daß der Stellkolben auf die in der Zeichnung nicht dargestellte Stellung umschaltet, in der ausschließlich Zündkraftstoff von der Einspritzpumpe 5 gefördert wird. Hierdurch wird die gesamte Einrichtung und der Motor mit Zündkraftstoff gespült.In order to stop the injection pump 5, the high pressure lines 7, 7a, 7b, 7c and the nozzle holders 4, 4 'or 4 "and the associated nozzles with the corrosion-inhibiting ignition fuel and not with the highly corrosive main fuel to fill, immediately before the machine is stopped, it will only operate switched with ignition fuel. For this purpose, is on the injection pump 5 in addition to Stop lever 77 a shut-off lever 79 is provided before the start of the long-term stop from the position shown in the drawing against the direction of actuation 78 of the stop lever 77 is pivoted towards this. This brings the shut-off lever 79 in contact with a sliding contact 80, through which the magnetic coil 74 of the solenoid valve 67 is excited, so that the actuating piston on the in the drawing position not shown switches in the only ignition fuel from the injection pump 5 is promoted. This will make the entire facility and the engine flushed with ignition fuel.
Bei dem erwähnten Verschwenken des Abstellhebels 79 wird dieser mit dem Stopphebel 77 verrastet; gleichzeitig wird ein nicht dargestelltes Federwerk gespannt, das den Abstellhebel 79 unter Mitnahme des Stopphebels 77 entsprechend der Betätigungsrichtung 78 in seine Ausgangslage verzögert zurückführt, an deren Ende der Motor ausgeschaltet wird, da auch der Stopphebel 77 in seiner Endlage ist. Um den Motor ausschließlich im Einstoffbetrieb aus dem Tank 2 betreiben zu können,kann das Magnetventil in der nicht in der Zeichnung dargestellten Stellung dadurch blockiert werden, daß der Abstellhebel 79 entgegen der Betätigungsrichtung 78 zum Stopphebel 77 hin verschwenkt und in dieser Stellung fest eingerastet wird.With the mentioned pivoting of the shut-off lever 79 this is with the stop lever 77 locked; at the same time a spring mechanism (not shown) is created tensioned, which the shut-off lever 79 with entrainment of the stop lever 77 accordingly the direction of actuation 78 returns delayed to its starting position, at their At the end of the motor is switched off, since the stop lever 77 is also in its end position. In order to be able to operate the engine exclusively in single-fuel operation from the tank 2, can the solenoid valve blocked in the position not shown in the drawing be that the shut-off lever 79 against the direction of actuation 78 to the stop lever 77 is pivoted towards and firmly locked in this position.
Die Mehrloch- oder Zapfendüsen können für indirekte oder direkte Brennverfahren eingesetzt werden.The multi-hole or pin nozzles can be used for indirect or direct combustion processes can be used.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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