DE3151942A1

DE3151942A1 - "einspritzung fuer dieselmotor"

Info

Publication number: DE3151942A1
Application number: DE19813151942
Authority: DE
Inventors: Patrick R. 07452 Glen Rock N.J. Badgley; Andrew C. 47201 Columbus Ind. Rosselli
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1980-12-31
Filing date: 1981-12-30
Publication date: 1982-07-08
Also published as: KR830008027A; JPS57168053A; GB2091352B; US4448169A; GB2091352A; BR8108554A; IN153322B

Description

Einspritzung für Dieselmotor

Diese Erfindung boLrifft allgemein Treibstoffeinspritz-

systerne für Verbrennungsmotoren (Dieselmotoren) und insbesondere Einspritzdüsen, welche den Treibstoff in die
Verbrennungsräume des Motors einleiten. Die hier geoffen- \ barte Einspritzdüse ist zur Verwendung mit einer Einspritzanlage geeignet, welche mechanisch, hydraulisch oder ^J elektrisch betätigt wird, oder mit einer Hybridbetätigung
aus irgendwelchen der vorangegangenen Beätigungsarten. \

In den letzten Jahren wurde das Interesse und der Anreiz !

zur Entwicklung von Verbrennungsmotoren mit besserem ;-

Wirkungsgrad erneuert, die auch niedrigere Pegel an Emis- ;

sionen oder anderen, für die Umgebung unerwünschten Neben- ι.

produkten erzeugen. Es wurde festgelegt, daß diese Ziele \

teilweise dadurch erreicht werden, daß man den Zeitpunkt j der Treibstoffeinspritzung bezüglich der Kolben- oder

Kurbelwellenposition ändert, oder daß man einen hohen Ein- '

spritzdruck, eine kurze Einspritzdauer, eine variable Ein- j

- 2 - i

spritzdauer und ein abruptes Ende der Einspritzung ohne
Leckage oder Sekundäreinspritzung erzielt.

Bemühungen zum Erreichen dieser Ziele mit herkömmlichen, kurbelwellengetriebenen Einspritzdüsen haben nicht all
diesen Zielen entsprochen,, und zwar wegen der inhärenten,, zwangsläufigen Eigenschaften eines mechanischen Systems. Am bemerkenswertesten ist es, daß die Kombination aus einer Kurbelwelle, Zugstangen, Schwenkarmen usw. üblicherweise ^zu einem starren Zeitsteuerprogramm führt, das nicht geändert werden kann. Bemühungen zur Früh- oder Späteinspritzung haben hydraulisch ausfahrbare Stör.ol umfaßt, um den Kurbelwellen-Antriebsweg zu verlängern oder zu ■vorkürzen,, Derartige Stößel sind auf einigen Erfolg getroffen, haben aber nicht die Änderung der anderen Einspritzparameter zugelassen, welche die Motorleistung beeinträchtigen. Als Ergebnis haben die Hersteller mit anderen Einrichtungen experimentiert, um Treibstoffeinsprxtzdüsen zu aktivieren, wobei diese Einrichtungen elektrische Systeme, hydraulisehe Systeme und Systeme umfassen, welche eine Hybridanordnung beider sind. Diese Systeme führen zur Aufbringung Und Entfernung großer, aber präziser Kraftgrößen beinahe augenblicklich, um die gewünschten Einspritzcharakteristiken zu erzielen, aber die Einspritzdüse selbst nicht zu

beschädigen. Somit muß die Dieseleinspritzdüse nicht nur den Treibstoff in Übereinstimmung mit den obenerwähnten
Zielen einspritzen, sondern muß auch den momentanen Drücken widerstehen, welche hierauf aufgebracht werden.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Schwierigkeiten und Nachteile der früheren Anlagen zu überwinden, um selektiv die Zeitsteuerung und zahlreiche andere Eigenschaften der Treibstoffeinspritzung

zu verändern»
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine neue, zuverlässige und einfache Dieseleinspritzdüse vorzusehen, welche mit elektrischen, hydraulischen, mechanischen und hybiidon

Einspritzanlagen kompatibel ist.

Ein noch anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Einspritzeinrichtung mit verbesserten Einspritzeigenschaften vorzusehen und hierbei den Wirkungsgrad und die Leistungsabgabe eines Motors zu fördern und unerwünschte Emissionen abzusenken.

Die obigen und andere Ziele werden dadurch erreicht, daß ^man eine Eispritzdüse für einen Dieselmotor vorsieht, wobei die Einspritzdüse ein Gehäuse und eine Sprühspitze aufweist. Das Gehäuse ist mit einer Bohrung versehen, welche einen Einlaß aufweist, der an eine Treibstoffquelle angeschlossen ist, sowie einen Auslaß, der an eine Treibstoff.

rückführung angeschlossen ist. Ein hin- und herbeweglicher Tauchkolben ist im Inneren der Bohrung angeordnet und wirkt hiermit zusammen, um eine Kammer zu bilden, welche sich vergrößert und verkleinert, um Treibstoff aufzunehmen und auszupressen. Der obere Abschnitt der Kammer pumpt den Treibstoff, und der untere Abschnitt fängt Treibstoff auf, um die Tauchkolbenbewegung zu dämpfen. Der Tauchkolben· und die Bohrung bilden auch oberhalb der Kammer, welche sich zusammen mit dem Tauchkolben hin- und herbewegt, ein Überströmventil. Innere Kanäle verbinden die Einlaßöffnung mit der Kammer, und den oberen Abschnitt der Kammer mit der Sprühspitze. Das Überlaufventil steht mit der Kammer in Verbindung. Ein innerer Entlastungskanal verbindet das Überlaufventil mit einer Austrittsöffnung und beendet abrupt und genau den Einspritzvorgang," wenn der Druck in der Sprühspitzeneinrichtung zusammenbricht.

Da« obige ist noch naher in der folgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Diese Beschreibung ist durch die beigefügten Zeichnungen illustriert, in «eichen:

Fig. 1 eine nichtmaßstäbliche, schematische Teildarstellung einer elektrohydraulischen Treibstoffeinspritzanlage ist, welche die Verwendung einer Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung zeigt,, und

.Fig, 2 eine vergrößerte Ansicht eines vertikalen Teilschnitts durch ein Ausführungsbeispiel der Treibstoffeinspritzdüse der vorliegenden Erfindung, gezeigt in der Dosierungsbetriebsart, ist.

Während ein spezielles„ bevorzugtes Ausführungsbeispiel hier geoffenbart ist, das in einer bevorzugten Ausrichtung orientiert ist., i-jird darauf hingewiesen_f daß Abänderungen in Ausbildung und Ausrichtung im Bereich der vorliegenden Erfindung liegen»

Es wird nun auf Fig» 1 Bezug genommen; dort ist eine elektrohydraulische Einspritzanlage für einen Dieselmotor gezeigt„ Die detaillierte Wirkungsweise dieser Anlage ist für das Verständnis der vorliegendem Erfindung nicht: erforderl ich, aber wird vorgetragen, um das Verständnis der Randbedingungen zu unterstützen, unter welchen die neuartige Einspritzdüse des Anmelders wirksam ist. Somit können sowohl größere als auch kleinere Anpassungen und Änderungen in der Anlage oder ihren Komponenten vorgenommen werden, ohne daß eine Einwirkung auf die Erfindung des Anmelders ausgeübt wird.

Eine Nockenwelle 10 ist in typischer Weise zur Drehbewegung

in einem Motorblock (nicht gezeigt) angebracht» Die Nockenwelle weist eine ausgewählte Anzahl exzentrischer Vorsprünge 11 rund um ihrem Umfang in gegenseitiger,, bestimmter,, zeitlich abgestimmter Zuordnung in Drehrichtung auf. Die Nockenwelle kann mit einer Motorkurbelwo]1c (nicht gezeigt) durch 30

irgendeine herkömmliche Zeitsteuereinrichtung verbunden sein,, um die beiden in einer zeitlich festliegenden Zuordnung zu halten und, falls erforderlich oder erwünscht,, die Drehung von Nockenwelle und Kurbelwelle zu koordinieren»

Ein Kurven- bzw„ Nockenwellenfühler 12 liegt gegen die Vorsprünge der Nockenwelle an und steht in rollender Berürung hiermit, um die Drehbewegung der Nockenwelle in eine Hin- und Herbewegung umzusetzen..

Eine hydraulische Pumpe 13 ist mit hydraulischem Strömung am J ttc] aus einem geeigneten Vorratsbehälter 14 über eine Verbindungsleitung 15 gespeist. Die Energie zum Betreiben der Pumpe wird über eine Schubstange 16 zugeführt, welche betrieblich die Pumpe 13 und den Kurvenfühler miteinander verbindet. Unter Druck gesetztes,/hydraulisches Strömungsmittel (in der Größenordnung von 685 bar (10 p.s.i)) wird über eine Leitung 17 einem Speicher 18 zugeführt, der eine bestimmte Strömungsmitteldruckhöhe für das hydraulische System aufrechterhält.

Ein Verteiler bzw. Verteilermodul· 20, we^her in typischer Weise eine elektronische Schaltung aufweist, überwacht jode Anzahl von Motor*-, Umgebungs- und Belastungskennzeichen,

¹^ welche er heranzieht, um die Treibstoffeinspritzung zu steuern. Beispielsweise kann er die Motortemperatur, -drehzahl·, Krümmerdrücke, Treibstoffströmung, Beiastungsbedingungen, Drossei^appeneinste^ungen usw. überwachen und Zeitpunkt, Dauer sowie andere Eingenschäften der Treibstoff einspritzung einstehen.

Eine eiektrisch gesteuerte Ventiieinrichtung 21 steht in betriebiicher Verbindung mit dem Verteiler 20, und zwar durch eine geeignete Leitereinrichtung 22. Das Ventil· kann eiektromagnetisch von Magnetspuienwickiungen 22 gesteuert werden, welche auf einen Ventil-Steuerschaft 23 einwirken. Der VonLiIkörper kann ein Schtoberventil sein, das einen zylindrischen Schaft 24 mit einer bestimmten Anzahl von mit Axialabstand angeordneten Durchmessern aufweist,

die zur Dichtungsbewegung in beiden Richtungen innerhalb

der Ventiibohrung 25 angeordnet sind. Dieses Ventil· in der Lage sein, rasche Änderungen schnell aufzubringen oder hydrauiisches Strömungsmittel· mit sehr hohem Druck aus dem Druckspeicher abzuiassen.

Eine Treibstoffeinspritzdüse 26 ist im Motorbiock (nicht gezeigt) angeordnet, wobei ihre Düsenöffnung (cup) 27 in den Zyiinder-Verbrennungsraum (nicht gezeigt) hineinragt.

um die gewünschte Treibstoffmenge in einem geeigneten Schema" zu einem geeigneten Zeitpunkt zuzuführen. Treibstoff wird von einem geeigneten Vorratsbehälter 28 der Einspritzdüse durch eine herkömmliche Treibstoffpumpe zugeführt, welche hierzwischen angeordnet ist= Die Einrichtung zum Zuführen des Treibstoffes kann, wie erforderlich oder gewünscht, derart abgeändert werden, daß ein geeigneter Strömungsdurchsatz, Strömungsmitteldruck, Strömungsvolunien usw. erreicht werden. Die Einspritzdüse (die nachfolgend in Verbindung mit Pig» 2 noch näher beschrieben wird) umfaßt ein längliches Gehäuse 30, das eine Hauptbohrung 31 aufweist, welche sich im allgemeinen gemeinsam mit dem Gehäuse^.erstreckt. Ein Tauchkolben 32 ist in der Bohrung zur Hin- und Herbewegung angeordnet und ist betrieblich mit einer hydraulisehen Strömungsmittel-Betätigungseinrichtung 33 verbunden, welche Änderungen im hydraulischen Druck in eine HinundHerbewegung umwandelt. In Abhängigkeit von einem geeigneten Signal aus dem Verteiler 20 verbindet das Ventil 24 den Speicher 18 mit der Betätigungseinrichtung 33 über die Verbindungsleitunq 34 und bringt einen hydraulischen Druck zum Betätigen der Betätigungseinrichtung und zum Niederdrücken des Tauchkolbens 32 der Einspritzdüse auf. Die Betätigungseinrichtung 33 und der Tauchkolben 32 verbleiben in ihrer niedergedrückten Position, bis der Verteiler 20 dem Signal 24 signal is iert, sich zu verstellen und den Kanal vom Druckspeicher 18 her zur Betätigungseinrichtung 33 abzusperren und gleichzeitig den Kanal von der Betätigungseinrichtung 33 zum Vorratsbehälter 14 für hydraulisches Strömungsmittel zu öffnen, wobei der hydraulische Druck

^ow bei der Betätigungeeinrichtung abgelassen wird. Wenn der Druck abgelassen ist, dann fährt der Tauchkolben der Einspritzdüse zurück=

Wie in Fig„ 2 zu sehen, weist das längliche Gehäuse 30 der Einspritzdüse eine SprühSpitzenanordnung 36 auf, welche nahe dem Düsenöffnungsende hiervon angebracht ist. Die Einspritzdüse kann am Motorblock oder Zylinderkopf (keines von beiden gezeigt) in irgendeiner herkömmlichen Weise ange-

bracht werden, vorausgesetzt, daß die Sprühdüsenöffnung 27

innerhalb des Verbrennungsraums des Zylinders angeordnet I

ist. Die Gehäuse-Hauptbohrung 31 ist bevorzugt zylindrisch, |

und der Tauchkolben 32 bewegt sich hierin aus einer zurück- ΐ

gefahrenen Position (in Fig. 2 gezeigt) in eine niederge- ; drückte Position, in welcher .er nach unten bis zur vollsten

Erstreckung in die Bohrung eingefahren ist. Die Sprühspitzen- f

anordnung 36 ist am unteren Ende der Bohrung 31 angeordnet und ist hiermit mittels irgendeiner geeigneten Einrichtung verbunden, wie etwa mittels einer Hülse 37, welche die

Sprühspitze umgibt und sie fest am Gehäuse hält. ;!

Das Gehäuse 30 umfaßt eine Einlaßöffnung 40, welche mit der Quelle für unter Druck gesetzten Dieseltreibstoff verbun-

den ist, wie etwa mit dem Treibstoff-Vorratsbehälter 28 ■

und der Pumpe 29 der Fig. 1. Das Sehäuse 30 ist auch mit ^:

einer Auslaßöffnung 41 zur Verbindung an irgendeine geeignete Dieseltreibstoff-Rückführung versehen, welche den überschüssigen Treibstoff zum Treibstoff-Vorratsbehälter 28 >■

zurückführt. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen können der *[

Bequemlichkeit entsprechend angeordnet sein. Die Haupt- ·■

bohrung 31 ist an ihrem oberen Ende 31A offen, während der ·<■ untere Abschnitt 31B der Sprühspitzenanordnung 36 nächstgelegen ist.

Der'hin- und herbewegliche Tauchkolben 32 weist ein erstes oder oberes Ende 32A auf, welches betrieblich mit der Betätigungseinrichtung 33 verbunden ist und die axiale Tauchkolbenbewegung steuert, sowie ein zweites oder pumpendes r

Ende 32B, welches in verschieblichem Dichteingriff innerhalb

des unteren Abschnitts 31B der Bohrung 31 angeordnet ist. f.

Das Tauchkolbenende 32B wirkt mit dem Bohrungsabschnitt 31B -** derart zusammen, daß eine §trömungsmitteldichte Kammer 45 p_:

festgelegt ist, welche einen Einlaß 46 aufweist, welcher ^v

" ■'"*

nahe ihrem Boden 45fi ausgebildet ist. Die Anbringungsstelle ;| des Einlasses 46 in der Kammer kann wunschgemäß geändert

werden, vorausgesetzt, die Strömung in die Kammer wird ,·

nicht abgcdrosselt, wenn sich der Tauchkolben 32 in seiner

i - 8 - 1

ο α ο β c #

zurückgefahrenen Position befindet= Die Kammer 45 ist auch mit einem oberen und unteren Auslaß 4 7Ά, 47Β versehen,, welche um einen bestimmten Axialabstand voneinander getrennt sind und in der Mitte zwischen dem Bodenabschnitt 45A der Kammer und den zweiten Tauchkolbenende 32B angeordnet sind, wenn sich der Tauchkolben in seiner angehobenen Position befindet= Axiale Änderungen in der Anbringungsstelle des Kammerauslasses werden die Menge des Treibstoffes, der eingespritzt wird, ändern, sowie den Dämpfungsgrad der Tauchkolbenbewegung, wie dies noch nachfolgend detaillierter' beschrieben wird«

Ein innerer IiinJaßkannl 50 ist. 1 in Gelwiur.o· -30 nusyi?b.I Idol und verbindet die Einlaßöffnung 40 mit dem Kainmereinlaß 46 über einen Kanal 50A, der am Bodenabschnitt 45A ausgebildet ist. Ein Einlaß-Rückschlagventil 51, das eine Kugel und einen passenden Sitz 53 aufweist, ist im Kanal 5OA an der Verbindung hiervon mit der Kammer 45 angeordnet und stellt sicher, daß der Treibstoff strom im Kanal vomlder Einlaßöffnung 40 in die Kammer 45 in nur einer Richtung stattfindet= Die Kugel 52 ist in Richtung auf den Sitz 53 durch die Schwerkraft vorgespannt und ist von ihrem Sitz gelöst, wenn die Kraft auf die ,Kugel aus dem Druck im Kanal 5OA die kombinierten Kräfte überschreitet, die an der Kugel aufgrund des Gewichts und des Drucks innerhalb der Kammer 45 angreifen» Ein Ventil jener Ausbildung, das die Strömung in einer Richtung gestattet, ist geeignet, und es kann auch Spanneinrichtungen umfassen, falls dies erforderlich

oder erwünscht ist.
30

Die Sprühspitzenanordnung 36 umfaßt ein Sprühventil-Steuerelement 56, das nahe der Unterseite des Gehäuses 30 angeordnet ist, sowie ein Sprühventilteil 55, das vom Steuerelement 56 herabhängt. Wie vorher erwähnt, ist die Sprühspitzenanordnung 36 durch irgendeine geeignete Einrichtung am Gehäuse 30 mittels der Hülse 37 befestigt.

Das Sprühventilteil 55 umfaßt ein.Ventilgehäuse 57, dns

eine Innenbohrung 58 aufweist, welche sich im wesentlichen gemeinsam hiermit erstreckt. Die Sprühdüsenöffnung 27 ist f an der Spitze des Gehäuses 57 angeordnet und steht in Ver- { bindung mit der Bohrung 58. Die Düsenöffnung 27 weist eine

5 oder inchrare öffnungen auf, um Treibstoff in einem bestimmten * Muster in den Zylinder-Verbrennungsraum (nicht gezeigt) abzugeben. Ein Mündungsventilschaft 59 ist zur Hin- und Herbe- ι*

wegung in der Bohrung 58 angebracht und wirkt hiermit zu- I

sammen, um eine Sprühmündungskammer 60 am unteren Ende der '·' Bohrung 58 und nahe der Sprühdüsenöffnung 27 zu bilden. Der " Schaft 59 weist ein oberes Segment 59A mit einem ersten Durch- ·; messer auf, welches zusammen mit der Bohrung 58 eine strömungsmitteldichte Abdichtung bildet, ein Segment 59B mit ei- "j nem zweiten, kleineren Durchmesser, welches innerhalb der _η

Kammer 60 angeordnet ist, und ein unteres, sich verjüngendes Segment 59C, welches der Düsenöffnung 27 nächstgelegen' ^ ist. Das Segment 59C befindet sich in einem dichtenden Sitz an der Unterseite der MUndungsventilkammer 60 und verhindert einen Strömungsaustritt aus der Mündungsventilkammer 60 zur Sprühdüsenöffnung 27, wenn sich der Tauchkolben 59 in seiner untersten Position befindet. Die Mündungsventil·- * kammer 60 umfaüB-t auch eine Einiaßöf fnung 61 , we^he mit den j Kammerauslä.ssen 47A, 47B durch einen inneren Sprühkanal· 62 verbunden ist. ■ ι

] Das Sprühventil-Steuerelement 56 umfaßt ein Steuergehäuse ^: 63, welches eine innere Ventilfederkammer 64 bildet, die eine Druckfeder 65 oder eine andere Spanneinrichtung enthält. Innerhalb einer öffnung 66, weiche mit der Federkammer 64 und der Münduncjsvonti!bohrung 58 in Verbindung steht, * ist verschiebiich ein Verbindungsstück 67 angeordnet, wel- ^>! ches betrieblich die Feder 65 mit dem Mündungsventil·schaft ; 59 verbindet und diesen derart nach unten drückt, daß das . ^r Schaftsegment 59C sich im Sitz gegenüber der Düsenöffnung

³^ 27 befindet. Der Schaft.59 löst sich aus dem Sitz, wenn die Kraft des Strömungsmittel·drucks in der Mündungskammer 60, I weiche auf die Differenzfiäche einwirkt, die aus dem Seg- . | ment 59A mit dem ersten Durchmesser abzügiich dem Segment I

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_ 4V

59B mit dem zweiten Durchmesser gebildet ist, die Kraft der Ventilfeder 65 und die Massenträgheit van. Ventilschafte 59, Verbindungsstück 67 und ' . Feder 65 überwindet. Das Schaftsegment 59C bleibt vom Sitz gelöst, so lange der Strömungsmittelsdruck der Mündungskammer 60 über einem bestimmten Minmalwert bleibt.

Ein innerer Entlastungskanal 70, der in Achsrichtung über den Kammerauslässen 47A, 47B angeordnet ist, verbindet die Gehäusebohrung 31 und die Austrittsöffnung 41 über ein Aus-. läß'r-Rückschlagventil 71. Das Auslaß-Rückschlagventil umfaßt eine Kugel 72, einen dazupassenden Sitz 73 und eine Spanneinrichtung 74, um die Kugel gegen den Sitz zu drücken, und stellt somit die Strömungsmittelströmung im Kanal 70 von der Bohrung 31 zur Auslaßöffnung 41 in einer einzigen Richtung sicher. Das Auslaß-Rückschlagventil 71 kann auch ir-; gendeine geeignete, andere Ausbildung aufweisen.

Ein Überlauf-Schieberventil 80 ist oberhalb der Kammer 45

angeordnet und wird von einem Abschnitt 31C der Bohrung 31 mitten zwischen dem oberen und unteren Abschnitt 31A und 31B sowie einer Ringnut 81 gebildet, welche in der Außenseite des Tauchkolbens 32 mitten zwischen dem ersten Endsegment 32A und dem zweiten Endsegment 32B gebildet ist. Wenn das Ventil 80 offen ist, dann verbindet es die Sprühmündung skammer 60 mit der Auslaßöffnung 41 über den Entlastungskanal 70 und den Sprühkanal 62_/ was die Strömung in beiden Richtungen zuläßt. Der Axialabstand zwischen dem

Tauchkolben 32B und dem unteren Abschnitt der Nut 81 ist 30

derselbe wie der Axialabstand zwischen den beiden Kammerauslässen 47A, 47B. Wenn somit der Tauchkolben 31 niedergedrückt wurde, so daß sein Segment 32B den unteren Auslaß 47B verschließt, dann überspannt die Nut 81 den Abstand

zwischen dem oberen Kammerauslaß 47A und dem Entlastungs-35

kanal 70 und gestattet die Strömungsmittelströmung hierzwisehen.

Wenn im Betrieb sich die Einspritzdüse in ihrem Dor.iorurujs-

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. 4f

zyklus befindet, dann befinden sich der Tauchkolben 32 und die Betätigungseinrichtung 33 beide in ihrer voll rückgefahrenen Position, wie in Fig. 2 gezeigt, und die Kammer nimmt ihr maximales Volumen ein. In. diesem Fall ist der Entlastungskanal 70 von dem Tauchkolbensegment 32B des überlaufventils 80 abgedichtet. Der Treibstoff wird mit einem verhältnismäßig niedrigem Druck zur Einlaßöffnung 40 befördert und strömt durch den Einlaßkanal 50. Der Druck des Treibstoffs gegen die Kugel 52 erzeugt eine Kraft, die aüsreicht, um die Kugel aus dem Sitz zu bewegen und es dem Treibstoff zu gestatten, die Kammer 45 zu füllen. Der Mündungsventilschaft 59 verbleibt allerdings währenddessen in seinem Sitz und dichtet hierbei die Kammer 60 gegenüber der Sprühdüsenöffnung 27 ab, weil die Kraft, die von dem niedrigen Treibstoffdruck erzeugt wird, nicht ausreicht, um die Vorspannung der Feder 65 zu überwinden.

Während des Einspritzstadiums wird die Betätigungseinrichtung erregt, um den Tauchkolben 32 mit hoher Kraft niederzudrükken. Diese nach·unten gerichtete Bewegung des Tauchkolbens in die Kammer 55 hinein erhöht deutlich - und drastisch den Treibstoffdruck im Inneren der Kammer 45. Dieser letztgenannte Druck erzeugt eine Kraft, welche das Einlaß-Rückschlagventil 51 versperrt und den Druck in dem Sprühkanal· 62, der Einl·aßöffnung 61 und der Mündungskammer 60 erhöht. Der Treibstoffdruck in der Mündungskammer wirkt auf die Differenzfiäche des Ventilschaftes 59 ein, um die Kraft der Ventiifeder 65 und die Massenträgheit des Ventiis zu überwinden. Der hochgespannte Treibstoff wird dann zur Sprühdüsenöffnung 27 gepreßt und wird in den Verbrennungsraum eingespritzt. Die Einspritzung fährt fort, so iange sich der Tauchkolben nach unten zum Boden der Kammer bewegt, wobei er den Treibstoff aus der Kammer über den unteren Kammerauslaß 47B drückt. Der Auslaß 47A ist durch das

Segment 32B des Tauchkolbens abgedichtet.

Gerade dann, wenn das Tauchkolbensegment 32B den unteren Kammerauslaß 47B abdichtet, verbindet die Überlauf nut 81

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den oberen Kammerauslaß 47ä mit dem Entlastungskanal 70> was einen raschen Zusammenbruch des Treibstoffdruckes im Sprühkanal 62 und der Mündungskammer 60 veranlaßt, wenn eine Richtungsumkehr des Treibstoffstromes stattfindet und ° dieser über das Auslaß-Rückschlagventil 71 nach außen gelangt. Als Ergebnis sperrt der Mündungsventilschaft rasch unter der Vorspannung der Ventilfeder 65 ab„ was ein sauberes und scharfes Ende des Einspritzvorganges ohne Nachtropfen

liefert.
10

Infolge der außerordentlich hohen Kraft, die auf den Tauchkolben 32 durch die Kombination von Druckspeicher und Betätigungseinrichtung ausgeübt wird, erreicht der Tauchkolben eine außerordentlich hohe Geschwindigkeit, welche schwierig

abzubremsen ist. Um dieses Problem zu lösen, sind die Kammerauslässe 47A, 47B oberhalb des Kammerbodens 45A angeordnet, wobei ein Strömungsmittelreservoir gebildet ist, welches als hydraulischer Anschlag wirkt, während es gleichzeitig dem Treibstoffdruck in der Sprühmündungskammer 60 gestattet,

rasch zusammenzubrechen und den Einspritzvorgang scharf abzuschließen. Nach dem Ende des Einspritzvorganges kehrt der Tauchkolben in seine ausgefahrene Stellung zurück, vns dem Zyklus die Wiederholung gestattet, sobald Treibstoff

wiederum in die Kammer 45 dosierend eingebracht wird. 25

Bei den Vorzügen des Inhalts der Anmeldung ist es ersichtlich, daß Ergänzungen und Anpassungen vorgenommen werden können^ um die Ausbildung von Gehäuse, Tauchkolben und

Sprühspitze zu verändern. Diese Änderungen sind allerdings 30

in den Bereich der Erfindung miteingeschlossen.

Claims

'■>·'■ λ· PATENTANWÄLTE DR. KADOR & DR. KLUNKER

K 13 858/7we

Cummins Engine Company, Inc. 1000 Fifth Street
Columbus, Indiana 47201
Vereinigte Staaten von Amerika

Einspritzung für Dieselmotor

Ansprüche

1J Einspritzdüse zum Einleiten von Treibstoff in den Zylinder eines Dieselmotors, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- ein längliches Gehäuse (30) mit einer Sprühspitzencinrichtung (36) am einen Ende des Gehäuses, um Treibstoff in einen Verbrennungsraum einzuleiten, der im Zylinder ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine Einlaßöffnung (40) zum Anschluß an eine Druckquelle (29) für Dieseltreibstoff aufweist, eine Auslaßöffnung (41) zum Anschluß an eine Diesel-Rückführleitung, sowie eine Hauptbohrung (31) , welche sich allgemein koaxial mit dem Gehäuse erstreckt und einen ersten und zweiten Abschnitt (31B, 31A) aufweist, wobei der erste Abschnitt (31B) der Sprühspitzeneinrichtung nächstgelegen ist,

- ein Tauchkolben (32), welcher hin- und herbeweglich innerhalb der Bohrung (31) angeordnet ist und betrieblich mit einer hin- und hergehenden Einrichtung (33) verbunden ist, wobei Tauchkolben und Bohrung eine strömungsmittel dichte Kammer (45) am ersten Ende der Bohrung bilden, welche

sich bei der Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens expandiert/ um Treibstoff aufzunehmen, und teilweise verkleinert, um Treibstoff auszupressen, und wobei die Kammer einen oberen Abschnitt aufweist, der Treibstoff pumpt, sowie einen unteren, abdichtbaren Abschnitt, welcher der Sprühspitze (36) nächstgelegen ist und Treibstoff einschließt, um die Tauchkolbenbewegung in die Kammer hinein abzudämpfen,

- eine überlaufventileinrichtung (8 0), welche mit der Kammer in Verbindung steht und gemeinsam mit dem Tauchkolben arbeitet,

- eine innere Einlaßkanaleinrichtung (50), welche im Gehäuse ausgebildet ist und die Einlaßöffnung an die Kammer anschließt,

- eine innere Sprühkanaleinrichtung (62), welche im Gehäuse ¹^ ausgebildet ist und den oberen Abschnitt der Kammer mit der Sprühspitzeneinrichtung verbindet, und

- eine innere Entlastungsventileinrichtung (70), die im Gehäuse ausgebildet ist und das Überlaufventil (80) mit der Auslaßöffnung (41) verbindet, so daß, wenn sich der Kolben in einer bestimmten Relativlage innerhalb der Bohrung befindet, die eine Verbindung zwischen der Sprühspitzeneinrichtung und der Aulaßöffnung über den Sprühkanal und das Überlaufventil herstellt, der Druck in der Sprühspitzeneinrichtung zusammenbricht und abrupt

den Einspritzvorgang beendet.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühspitzeneinrichtung (36) eine innere Mündungs-

kammer (60) aufweist, welche einen Einlaß (61) aufweist, 30

der mit dem Sprühkanal (62) verbunden ist, einen oder mehrere Auslässe (27), um Treibstoff in den Verbrennungsraum auszupressen, und eine Auslaßventileinrichtung . (56, 59, 65, 67), welche zwischen der Kammer und dem Auslaß angeordnet ist, um

die Kammer zu öffnen oder abzudichten, wobei die Auslaß-CU)

ventileimichLung derart vorgespannt ist, daß sie lösbar die Ventileinrichtung in einer geschlossenen Stellung hält, vorausgesetzt, der Druck innerhalb der Mündu".ngskammer überschreitet nicht einen bestimmten Wert.
3„ Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanaleinrichtung (50) ein Einlaß-Rückschlagventil (52, 53) umfaßt, welches aufmacht, um es Treibstoff zu gestatten, in die Kammer (45) einzutreten, und zumacht, um Treibstoff daran zu hindern, aus der Kammer zu entweichen.
4 ο Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsventileinrichtung

(70) ein Auslaß-Rückschlagventil (71) umfaßt, welches aufmacht, um es Treibstoff zu gestatten, den Sprühkanal (62) zu verlassen, und zumacht, um Treibstoff daran zu hindern, über die Auslaßöffnung (41) in den Sprühkanal zu gelangen.
5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufventileinrichtung ('800 eine ringförmige Nut (81) umfaßt, welche in der Außenseite des Tauchkolbens (82) ausgebildet ist.
6» Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und hergehende Einrichtung (33) einen hydraulischen Druckspeicher (18) umfaßt.
7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und hergehende Einrichtung (33) ein elektrisch betätigtes Magnetventil aufweist.