DE3117796A1 - Einspritzsystem zum einspritzen zweier brennstoffe durch eine einspritzduese - Google Patents
Einspritzsystem zum einspritzen zweier brennstoffe durch eine einspritzdueseInfo
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Description
KHE9.5Gqo:Köan:äo; den 29. April 1981
Unser "Zeichen; :p_:81/21 AE-ZPB Bü/Bi
Einspritzsystem zum Einspritzen zweier Brennstoffe durch eine Einspritzdüse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegrii. des ersten Anspruchs angegebenen Art,
Aus der DE-OS 29 24 128 ist eine Einspritzdüse zum
Einspritzen von Zündkraftstoff einerseits und zündunwilligem Hauptkraftstoff andererseits für Dieselmotoren
bekannt. Diese Einspritzdüse weist eine getrennte Zuführung für den Hauptbrennstoff und den
Zündbrennstoff zum Düsennadelsitz auf. Der Zündbrennstoff wird hierbei auf der einen und der Hauptbrennstoff
auf der anderen Seite der Düsennadel oberhalb des Sitzes angelagert. Um dafür Sorge zu tragen, daß
der Zündbrennstoff vor dem Hauptbrennstoff in den Brennraum gelangt, ist in dem Zündbrennstoffkanal ein
federbelasteter Vorspritzkolben mit Differentialkolben vorgesehen, der auf seiner federbelasteten Seite über
einen Stichkanal mit dem Hauptbrennstoffkanal verbunden ist. Der Zündbrennstoff wird auf der der federbelasteten
Kolbenseite gegenüberliegenden Seite zugeführt, so daß von diesem der Kolben gegen den Druck
der Feder verschoben werden muß, damit die no wendige Zündbrennstoffmenge zugeführt werden kann. Wird dann
der Hauptbrennstoff zugeführt, so kann er über den Stichkanal auf die federbelastete Seite des Voreinspritzkolbens
wirken und erhöht aufgrund des Differentialkolbens den Druck derart, daß die Düsennadel angehoben
wird, so daß der Zündbrennstoff in den Brennraum einge-
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spritzt wird. Sodann bricht der Druck des Zündbrennstoffes
zusammen, die Düsennadel schließt wieder und erst nach Aufbau eines ausreichenden Druckes in dem
Hauptbrennstoff öffnet sie wieder und läßt den Hauptbrennstoff in den Brennraum eintreten.
Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß - da
der Voreinspritzkolben von dem Zündbrennstoff gegen die Federkraft verschoben werden muß - der Zündbrennstoff
mit einem relativ hohen Druck von 20 bis 50 bar zugeführt werden muß. Darüberhinaus muß dem Voreinspritzkolben
ein Differentialkolben nachgeschaltet werden, damit der zu Anfang relativ niedrige Druck des Hauptbrennstoffes
derart verstärkt auf den Zündbrennstoff übertragen werden kann, daß dieser die Düsennadel
öffnen kann, da sichergestellt werden muß, daß der Zündbrennstoff immer vor dem Hauptbrennstoff eingespritzt
wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Einspritzsystem der eingangs genannten Art bereitzustellen,
mit" dem sicher eine ausreichende Zündbrennstoff menge der Düsennadel vorgelagert werden kann,
so daß bei deren Öffnen diese zuerst austritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des ersten Anspruchs ge.löst. Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen? daß
in dem Moment, indem in der Hauptbrennstoffleitung der Druck zusammenbricht, für den Zündbrennstoff ein
Entlastungsvolumen q.n dem Einspritzventil geschaffen
wird, so daß der Zündbrenns,toff mit einem relativ
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niedrigen Druck von zwei bis vier bar zugeführt werden kann, trotzdem im Bereich der Düsennadel
angelagert werden, so daß bei einem einzigen Öffnungshub der Düsennadel dieser zuerst austritt.
Hierdurch ist es nicht erforderlich, daß ein Voreinspritzkolben
mit einem Differentialkolben vorgesehen wird, der von dem Hauptbrennstoff belastet wird,
so daß die Düsennadel einmal durch den Zündbrennstoff geöffnet wird und zum anderen durch den Haupt- ,
brennstoff. Erfindungsgemäß reicht das Zuführen des Hauptbrennstoffs und das Öffnen der Düsennadel durch
dessen Druck aus, den Zündbrenns^off voranzuspritzen
und dann erst den Hauptbrennstoff hinterherzuspritzen in einem einzigen Einspritzvorgang.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 verhindert, daß der Hauptbrennstoff in das Zündbrennstoffsystem eindringen kann,
Die Anordnung in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnung bringt ein äußerst geringes Totvolumen zwischen
Ventil und Austrittsöffnung mit sich. Dadurch wird während der Einspritzphase eine geringe Vermischung
der beiden Brennstoffe erzielt.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform des Absperrelementes, das
gemäß Anspruch 4 dimensioniert werden kann. Γ idurch erzielt man kleinstmöglichste Abmessungen, was den Vorteil
hat, daß beim Einsetzen des Einspritzvorgangs ein rasches Schließen und eine geringe Undichtigkeit erzielt
wird.
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Aufgrund der Ausbildung gemäß Anspruch 5 sind in der Düsennadel nur geringe Mengen Zündbrennstoff enthalten,
die die Bewegung der Düsennadel in keiner Weise beeinflussen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der einzigen Abbildung ist ein Querschnitt durch eine Einspritzdüse gemäß der Erfindung dargestellt*
Die Einspritzdüse 1 besteht in an sich bekannter Weise aus dem Düsenkörper 2ι in dem zentrisch die Düsennadel
3 angeordnet ist, die durch die Kraft der Druckfeder in Schließstellung gehalten wird· Der Düsenkörper 2
wird von einer Überwurfmutter 4 an dem Düsenhalter 5
befestigt.
Der Hauptbrennstoff wird in den Düsenhalter 5 bei 7
zugeführt. Er gelangt durch ein Stabfilter 8 in eine Zulaufbohrung 9, die durch einen Kolben 10, welcher
von einer Feder 11 belastet wird, verschließbar ist, Der Kolben 10 und die Feder 11 bilden ein Entlastungsventil.
Der Kolben IQ weist hierzu eine Sacklochbohrung 10.1 auf, die mit Abflußöffnungen 10.2 ausgerüstet ist,
die in der dargestellten Position verschlossen sind. Der Abstand der Abflußöffnungen 10.2 vom Sitz des Kolbens
10 ist ein Maß für die Größe des Entlastungsvolumens. Je größer dieser Abstand ist;, desto größer ist das Entlastungsvolumen.
Nach Passieren des Kolbens 10 gelangt der Hauptbrennstoff ^n die Druckkammer I^, die
konzentrisch um die Düsennadel 3 angeordnet ist. Die Düsennadel 3 weist innerhalb der Druckkammer eine
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Klöckner-HumboIdHDeutz AG
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Druckschulter 3.1 auf, so daß sie bei einem entsprechenden Druck des Hauptbrennstoffes gegen die
Kraft der druckfeder angehoben werden kann. Von der Druckkammer 12 verläuft ein Ringkanal 13 zur
Düsennadelsitzflache. Dieser Ringkanal wird von der Düsennadel im geschlossenen Zustand verschlossen.
In geöffnetem Zustand der Düsennadel geht der Ringkanal 13 in eine Zwischenbohrung 14
über, von der aus ein oder mehrere Spritzlöcher 15 abzweigen.
Der Zündbrennstoff wird bevorzugt gemäß der Erfindung durch das bei üblichen Einspritzdüsen vorgesehene
Leckagesystem zugeführt. Hierzu gelangt der Zündbrennstoff über seine Anschlußleitung 16 und Bohrungen
in den Düsenhalter zum Druckfederraum 17 und von dort zur Düsennadel. Um ihn im Inneren der Düsennadel bis
kurz oberhalb der Nadelsitzfläche zu führen, weist die Düsennadel eine Sacklochbohrung 18 auf, in der
ein zylindrischer Einsatz 19 mit einer abgeflachten Seitenwand eingesetzt ist. Dadurch wird zwischen der
abgeflachten Seitenwand und der Düsennadelinnenwand ein Spalt 20 gebildet. Dieser ist im unteren Bereich
der Düsennadel mit einer zentralen Bohrung 21 im Einsatz 19 und der Düsennadel 3 verbunden, von deren
Ende kurz oberhalb der Düsennadelsitzfläche .ehrere Austrittsöffnungen 24 zu dem Ringkanal 13 vorgesehen
sind. In der Bohrung 21 ist eine Kugel 22 und eine Feder 23, die zusammen ein Rückschlagventil bilden
und sie verschließen, angeordnet.
Klöckner-Hiirnboldt-DeuU AG
~ k -: : ' , - ?7.OA. 1901
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Die orfindungsgemäßf! Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.
Zwischen zwei Einspritzvorgängen befindet sich das Einspritzventil 1 in der dargestellten Position,d. h.
die Düsennadel 3 ist geschlossen und der Kolben 10 befindet sich in seiner dargestellten Stellung. Diese
kann er deshalb einnehmen, weil im Hauptbrennstoffsystem
ein Druckentlastunqsventil vorgesehen ist, so daß der Druck in der Zulaufbohrung 9 nach Beendigung
des Einspritzvorganges absinkt, so daß die Feder 11 den Kolben 10 in die dargestellte Stellung verschieben
kann.
Da der Zündbrennstoff bei jedem Einspritzvorgang zu*-
erst eingespritzt werden soll, muß er auch zuerst zugeführt v/erden. Hierzu wird er von einer Konstantförderpumpe
mit einem Druck von 3 bis 4 bar über die Anschlußleitung 16, dem Druckfederraum 17 in
den Spalt 20 und von dort ijber die zentrale Bohrung 21 bis zu dem Rückschlagventil geliefert, Die Feder
23 des Rückschlagventils ist derart eingestellt, daß das Rückschlagventil bei einem Druck von 2 bar öffnet.
Dadurch fließt der Zündkraftstoff über die Austrittsöffnungen 24 in den Ringkanal 13.
Der in dem Ringknnal 13 vom letzten Einspritzvorgang
übriggebliebene Hauptbronnstoff liegt ebenfalls durcklos
vor, da durch die Verschließbewegung des als Ent->
lastungsventil ausgebildeten Kolbens 10 das zwischen dem Kolben 10 und dem Düsennadelsitz vorhandene Volumen
durch die Schließbewegung des KoIb ns 10,ζ.B, um 10 oder
OC010.00 PQ . F 350/1
Kföcknet+iumbolcft-Dcutz AG ΖΛίΓλϋ liü- " -' "
-■*-·' - 27.04.1981.
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15 mm^vergrößert wurde. Dadurch gelangt der Zündbrennstoff
leicht in den Ringkanal und kann sich um die Düsennadelspitze ansammeln.
Anschließend wird der Hauptbronnstoff unter Druck zugeführt. Die Kraft der Feder 11 dc-s Entlastungsventils ist derart bemessen, daß der Hauptbrennstoff
den Kolben 10 verschieben kann, so daß der Hauptbrennstoff über die Abflußöffnungen 10.2
zur Druckkammer 12 und von dort in den Ringkanal 13 fließen kann. Aufgrund des Druckes des Hauptbrennstoffes
wird die Düsennadel über die Druckschulter 3.1 angehoben. Dadurch kann der an dem Düsennadelsitz
vorgelagerte Zündbrennstoff über die Zwischenbohrung 14 und die Spritzlöcher 15 in den
Brennraum eintreten, gefolgt von dem Hauptbrennstoff.
Ist die Förderung des Hauptbrennstoffes beendet und
bricht der Druck in der Hauptbrennstoffleitung zusammen, so schließt sowohl die Düsennadel 3 als der
Kolben 10 wieder. Damit wird in dem Hauptbrennstoffkanal zwischen dem Kolben 1.0 und der Düsennadelsitzfläche
wieder das EntlastungsvDlumen gebildet, so daß
der Zündbrennstoff zugeführt werden kann.
Aufgrund des Rückschlagventils in der Zündbi innstoffleitung
wird während des Einspritzvorgangs verhindert, daß Hauptbrennstoff in die Zündbrennstoffleitung tindringt,
so daß beim Zuführen von Zündbrennstoff der Hauptbrennstoff erst wieder herausgedrückt werden muß.
Da dieser dann das geschaffene Entlastungsvolumen im Ringkanal 13 ausfüllen würde, könnte zuw-nig Zündbrenn
Klockner-Humboldt-OeutzAG ^Λ Lr *&.titi l!*äf _.-■
- Υϊ* ~ : 27.04.1981
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stoff vorgelagert werden. Aus diesem Qrunde ist; das
Rückschlagventil auch so nahe wie jnöglich an den Austrittsöffnunpn 24 angeordnet und weist eine derart
geringe Masse auf, daß es verzögerungsfrei reagieren
kann.
Claims (5)
- Ktöckner-Humbolcft-Doutz AG AMMO. ·· · 3117796: : :50.0p :Koln 80V-'den 27. April 1981 *.-" Wser. .Zeichens: D.-131/21 AE-ZPB Bü/BiPatentansprüche■ l.y Einspritzsystem zum Einspritzen zweier Brennstoffe durch eine Einspritzdüse, der die beiden Brennstoffe getrennt zugeführt werden und erst im Bereich der Düsenna^elspitze aufeinandertreffen, wobei die Hauptbrennstoffleitung durch ein Entlastungsventil, vorzugsweise in der Einspritzpumpe, druckentiastbar ist und wobei innerhalb der Einspritzdüse ein federbelasteter Kolben vorgesehen ist, der mit der Hauptbrennstoff leitung verbunden ist.dadurch gekennzeichnet, daß der federbelastete Kolben (10) ein Druckentlastungsventil ist, das in der Hauptbrennstoff leitung (9) eingebaut ist und in drucklosem Zustand der Hauptbrennstoffleitung (9) diese verschließt und daß der Kolben (10) durch die Federkraft (11) ein Entlastungsvolumen zwischen dem Ventil und dem Düsennadelsitz erzeugt.
- 2. Einspritzsystem nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbrennstoffleitung (9) von der Zündbrennstoffleitung durch ein in der Zündbrennstoffleitung in unmittelbarer Nähe ihrer Austrittsöffnung (24) angeordnetes Absperrelement (22, 23) getrennt ist.
- 3. Einspritzsystem nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (22, 23) ein federbelastetes Kugelventil ist.Kföcknei^umboldt-DeutzAG ZAETOlETiIV 3117796
- 4. Einspritzsystem naqh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (22) einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 1 mm aufweist.
- 5. Einspritzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,wobei die Zündbrennstoffleitung innerhalb der Einspritzdüse in der Düsennadel verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündbrennstoffleitung innerhalb der Düsennadel (3) als Drosselspalt (20) aufgebaut ist, indem in einer Sacklochbohrung (18) ein zylindrischer Einsatz (19) mit abgeflachter Wand derart einsetzbar ist, daß ein Spalt entsteht, der über eine in dem Einsatz (19) und der Düsennadel (3) angeordneten Bohrung (21) mit der Austrittsöffnung (24) aus der Düsennadel (3) verbunden ist.1000010.80 PB ■ ' FKO/1
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