DE3342499A1

DE3342499A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE3342499A1
Application number: DE19833342499
Authority: DE
Inventors: Ivor Greenford Middlesex Fenne
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1982-12-08
Filing date: 1983-11-24
Publication date: 1984-06-14
Also published as: JPS59115461A; IT8323524A0; FR2537660A1; ES527836A0; ES8501061A1; IT1169640B; US4478189A; FR2537660B1

Description

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Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff-Einspritzsystem für einen Innenverbrennungsmotor mit Verdichtungszündung, das eine Einspritzdüse mit einem Kraftstoffeinlass und eine Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Hochdruckauslaß aufweist, welcher mit dem Kraftstoffeinlaß der Düse über eine Rohrleitung verbunden ist; die Düse umfaßt ein federbelastetes, durch den Kraftstoffdruck betätigtes Ventilelement, welches von einem Sitz abgehoben wird, um Kraftstoff durch einen Auslaß der Düse strömen zu lassen, wenn Kraftstoff unter Druck durch die Pumpe zur Düse gefördert wird.

Es ist üblich, nahe des Auslasses der Pumpe ein sogenanntes Förderventil anzuordnen. Das Förderventil ist im wesentlichen ein Einwegventil, welches durch den Druck des durch die Pumpe geförderten Kraftstoffes geöffnet wird. Wenn die Kraftstofförderung aufhört, schließt das Ventil, um die Pumpe von der Rohrleitung zu trennen. In den meisten Fällen jedoch ist das Förderventil ein Entladeventil, welches erlaubt, daß eine begrenzte Kraftstoffmenge von der Rohrleitung zu der Pumpe fließt. Der Zweck eines solchen Flusses ist es, den Druck in der Rohrleitung zu erniedrigen, damit das Ventilelement der Düse rasch schließen kann.

Ein Problem bei solch einem System ist "Sekundäreinspritzung", welche darauf beruht, daß das Ventilelement der Düse durch eine zurücklaufende Druckwelle wieder geöffnet wird. Die Druckwelle wird dadurch erzeugt, daß das Ventilelement der Düse auf seinem Sitz schließt, und die Welle wandert die Rohrleitung hinab und wird von dem geschlossenen oder sich schließenden Förderventil zurückgeworfen. In dem

Bestreben, die zurücklaufende Welle zu eliminieren, sifia sogenannte Ausbauventile (snubber valves) nahe des Förderventils an der der Pumpe gegenüberliegenden Seite eingebaut worden. Solche Ventile umfassen ein Einwegventil und einen begrenzten Nebenschlußdurchgang, und obwohl solche Ventile so ausgelegt werden können, daß sie die Wirkung der zurücklaufenden Druckwelle minimalisieren, ist der Geschwindigkeit sbereich begrenzt, in welchem sie wirksam sind und hängt von der Größe der öffnung in der Nebenschlußleitung ab.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsystem der vorstehend bezeichneten Art, welches die geschilderten Nachteile der herkömmlichen Systeme nicht aufweist.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem beinhaltet ein Ventil, das nahe des Auslasses der Pumpe angeordnet ist und das folgende Teile umfaßt: Eine Kammer, einen Kraftstoffeinlaß aus der Pumpe an dem einen Ende der Kammer, ein erstes Ventilelement mit einem Sitz, der in der Schließposition des Ventilelements diesen Einlaß verschließt, eine erste Feder, die dieses erste Ventilelement in die Schließposition drangt, ein in dieser Kammer bewegliches zweites Ventilelement, eine zweite Feder, welche dieses zweite Ventilelement auf einen Sitz drängt, der in dieser Kammer stromabwärts von diesem Einlaß gelegen ist, eine durch dieses erste Ventilelement kontrollierte Leitung, welche "^ sich öffnet, nachdem das erste Ventilelement sich um eine vorgegebene Strecke von diesem Einlaß wegbewegt hat, wobei diese Leitung, wenn sie geöffnet ist, Kraftstoff von diesem Einlaß über dieses zweite Ventilelement zu einem Auslaß aus der Kammer strömen läßt, eine Öffnung in diesem zweiten Ventilelement und ein unter Federdruck stehendes Ventilelement, das diese Öffnung kontrolliert; diese Öffnung steht in Verbindung mit einer Aufnahmekammer, die von diesem ersten Ventilelement begrenzt wird, wobei diese Ventil-

elemente so angeordnet sind, daß während der anfänglichen Förderung von Kraftstoff durch diesen Einlaß das erste Ventilelement an dem zweiten Ventilelement angreift, bevor die Rewegung der Ventilelemente durch ein Sperrelement angehalten wird, und während des Schließens des Ventils setzt das erste Ventilelement unter der Wirkung seiner Federbelastung seine Bewegung fort, nachdem das zweite Ventilelement den Sitz berührt hat; die fortgesetzte Bewegung des ersten Ventilelements führt zu einem erniedrigten Kraftstoffdruck in dieser Aufnahmekammer, und jede Druckwelle von der Düse hebt dieses Ventilelement ab und wird in dieser Aufnahmekammer absorbiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem besteht aus einer Kraftstoffpumpe 10, einem Ventil 11 und einer Kraftstoff einspritzdüse 12, die mit dem Ventil über eine Rohrleitung 13 verbunden ist. Zweckmäßigerweise befindet sich das Ventil im Aufbau der Pumpe 10, jedoch kann es gewünschtenfalls auch außerhalb der Pumpe angeordnet sein. Die Düse ist von dem bekannten Typ, bei welchem ein Ventilelement durch eine Feder auf einen Sitz gedrückt und unter der Wirkung von unter Druck stehendem Kraftstoff von dem Sitz abgehoben wird, um Kraftstoff durch einen Auslaß fließen zu lassen. Die Pumpe ist von dem bekannten Typ, der einen sich hin- und herbewegenden Kolben aufweist.

Das Ventil weist eine Kammer 14 auf, in deren Boden ein Kraftstoffeinlaß 15 eingeschnitten ist, welcher mit dem Auslaß der Pumpe 10 verbunden ist. In der Kammer befindet sich ein Einsatz 16, welcher von zwei Teilen des Ventilgehäuses eingefaßt ist. Der Einsatz 16 begrenzt einen Sitz 17 an seinem von dem Einlaß abgewandten Ende, und er begrenzt auch eine Bohrung 18, in der ein erstes Ventil-

element 19 gleitbar angeordnet ist. Das erste Ventilelement ist becherförmig und sein Boden begrenzt einen ringförmigen Sitz 20, der in der dargestellten Schließposition des Ventilelements an dem Teil des Ventilkörpers angreift, in den der Einlaß 15 eingeschnitten ist. In der Schließposition des Ventilelements ist daher der Einlaß 15 geschlossen. Der Einsatz 16 begrenzt auch eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Durchgängen 21, welche in eine umlaufende Aussparung 22 münden, die in die innere Umfangsoberflache der Bohrung 18 eingeschnitten ist. Außerdem begrenzt der Becherteil des Ventilelements 19 eine Aussparung 23, die in der offenen Stellung des Ventilelements, wie noch näher erläutert wird, außerhalb des Endes des Einsatzes zu liegen kommt. Das Ausmaß der Bewegung des Ventilelements kann begrenzt sein durch dessen Anstoßen an das eine Ende des Einsatzes nahe des Einlasses 15 oder, wie noch erläutert wird, durch ein Sperrelement 24, das in der Kammer 14 angeordnet ist.

Mit dem Sitz 17 arbeitet ein zweites Ventilelement 25 von flacher Gestalt zusammen, welches mittels einer Druckfeder 26 auf den Sitz gedrückt wird. Das Ventilelement 25 ist mit einer zentralen Bohrung 27 versehen,^: welche durch ein flaches Ventilelement 28 kontrolliert wird, das mittels einer Spiraldruckfeder 29 in Kontakt mit dem Ventilelement O 25 gedrängt wird; die Feder 29 liegt in einer von dem ersten Ventilelement 19 begrenzten, sogenannten Aufnahmekammer 30. Die von der Feder 29 ausgeübte Kraft ist schwächer als die von der Feder 26 ausgeübte Kraft, so daß in der dargestellten Ruheposition das zweite Ventilelement 25 in Berührung mit dem Sitz 17 gehalten wird.

Während des Betriebs hebt, wenn Kraftstoff unter Druck von der Pumpe 10 gefördert wird, wobei der Kraftstoffdruck auf das Ende des Ventilelements wirkt, das innerhalb des Umfangs des Sitzes 20 liegt, das erste Ventilelement entgegen der

Wirkunq der Feder 29 ab. Infolge dieser Bewegung strömt Kraftstoff in Richtung zum zweiten Ventilelement 25, das vom Sitz 17 abgehoben wird, um Kraftstoff zu der Rohrleitung 13 und somit zu der Düse 12 fließen zu lassen. Solange Kraftstoff von der Pumpe IQ gefördert wird, setzt das erste Ventilelement 19 seine Bewegung entgegen der Wirkung der beiden hintereinander liegenden Federn fort. Diese Bewegung schreitet fort, bis entweder das Sperrelement 24 von dem Ventilelement 25 berührt wird, oder bis die Bewegung des ersten Ventilelements durch dessen Anstoßen an den Einsatz unterbrochen wird. In jedem Falle kommt, wenn die Bewegung der Ventilelemente abgebrochen wird, die Aussparung 23 außerhalb des Endes des Einsatzes zu liegen, und somit erfolgt der Kraftstofffluß zu der Düse über die Durchgänge 21 und die Aussparungen 22 und 23.

Wenn die Kraftstofförderung durch die Pumpe 10 aufhört, drängen die Federn die Ventilelemente in die in der Zeichnung dargestellten Positionen. Während der Ausgangsphase dieser Bewegung greifen die beiden Ventilelemente aneinander an, und deshalb fließt eine vorbestimmte Kraftstoffmenge zu der Pumpe 10 zurück, bevor das zweite Ventilelement 25 den Sitz berührt. Diese vorbestimmte Menge an Kraftstoff ergibt sich natürlich aus der Tatsache, daß das erste Ventilelement wie ein Kolben wirkt, sobald die Aussparung 23 von dem Ende des Einsatzes bedeckt worden ist. Wenn das Ventilelement 25 den Sitz berührt, kann eine Weiterbewegung des ersten Ventilelements 19 unter der Wirkung der Feder 29 stattfinden. Eine solche Bewegung bewirkt eine Erniedrigung des Druckes in der Aufnahmekammer 30 und die Druckerniedrigung ist zweckmäßigerweise ausreichend, um einen Hohlraum in der Aufnahmekammer zu erzeugen. Die Stärke der Feder 29 ist jedoch groß genug, um zu verhindern, daß das Ventilelement 25 wegbewegt wird. Eine solche Bewegung kann jedoch stattfinden, wenn die in der Düse 12 entstehende Druckwelle an der Bohrung 27 erscheint.

Die Druckwelle zusammen mit der Druckerniedrigung in der Kammer 30 bewirkt das Öffnen des Ventilelements 28 und die Druckwelle wird in der Aufnahmekammer 30 aufgezehrt.

Das beschriebene Ventil ist sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Geschwindigkeiten wirksam, um die Druckwelle zu absorbieren. Darüberhinaus ist das Ventil auch wirksam, um eine vorbestimmte Kraftstoffmenge aus der Rohrleitung 13 abzuziehen, um das rasche Schließen der Düse zu fördern.

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Claims

LUC 48

LUCAS INDUSTRIES p.l.c Birmingham, England

Kraftstoffeinspritzsystem

Patentansprüche:

Kraftstoff-Einspritzsystem für einen Innenverbrennungsmotor mit Verdichtungszündung, bestehend aus

einer Einspritzdüse mit einem Kraftstoffeinlaß und einer Kraftstoffpumpe mit einem Hochdruckauslaß, der mit dem Kraftstoffeinlaß der Düse über eine Rohrleitung verbunden ist, wobei die Düse ein federbelastetes, durch Kraftstoffdruck betätigtes Ventil beinhaltet, das von einem Sitz abgehoben wird, um Kraftstoff durch einen Auslaß der Düse fließen zu lassen, wenn durch die Pumpe Kraftstoff unter Druck zu der Düse gefördert wird, sowie

einem in dem Auslaß oder in der Nähe des Auslasses der Pumpe angeordneten Ventil,

dadurch gekennzeichnet, daß dieses Ventil folgende Teile umfaßt:

Eine Kammer, einen Kraftstoffeinlaß aus der Pumpe an dem einen Ende der Kammer, ein erstes Ventilelement mit einem Sitz, der in der Schließposition des Ventilelements diesen Einlaß verschließt, eine erste Feder, die dieses erste Ventilelement in die Schließposition drängt, ein in dieser Kammer bewegliches zweites Ventilelement, eine zweite Feder, welche dieses zweite Ventilelement auf einen Sitz drängt, der in dieser Kammer stromabwärts von diesem Einlaß gelegen ist, eine durch dieses erste Ventilelement kontrollierte Leitung, welche sich öffnet, nachdem das erste Ventilelement sich um eine vorgegebene Strecke von diesem Einlaß wegbewegt hat, wobei diese Leitung, wenn sie geöffnet ist, Kraftstoff von diesem Einlaß über dieses zweite Ventilelement zu einem Auslaß aus der Kammer strömen läßt, eine Öffnung in diesem zweiten Ventilelement und ein unter Federdruck stehendes Ventilelement, das diese Öffnung kontrolliert, wobei diese Öffnung in Verbindung steht mit einer Aufnahmekammer, die von diesem ersten Ventilelement begrenzt wird, diese Ventilelemente so angeordnet sind, daß während der anfänglichen Förderung von Kraftstoff durch diesen Einlaß das erste Ventilelement an dem zweiten Ventilelement angreift, bevor die Bewegung der Ventilelemente durch ein Sperrelement angehalten wird, und während des Schließens des Ventils das erste Ventilelement unter der Wirkung seiner Federbelastung seine Bewegung fortsetzt, nachdem das zweite Ventilelement den Sitz berührt hat, so daß die fortgesetzte Bewegung des ersten Ventilelements zu einem erniedrigten Kraftstoffdruck in dieser Aufnahmekammer führt und jede Druckwelle von der Düse dieses Ventilelement abhebt und in dieser Aufnahmekammer absorbiert wird.
2. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses erste Ventilelement becherförmige Gestalt hat und sein Boden diesen Sitz begrenzt, und daß diese erste Feder eine Spiraldruckfeder ist, die in dem Raum angeordnet ist, welcher von dem Becher dieses Ventilelements umschlossen ist, und der eine Aufnahmekammer bildet.
3. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses erste Ventilelement in einer Bohrung gleitbar angeordnet ist und daß diese Leitung eine umlaufende Aussparung in dem Becher dieses ersten Ventilelements beinhaltet, die in ihrer Stellung außerhalb des Endes der Bohrung unbedeckt ist, um diesen Kraftstofffluß zu ermöglichen, wenn dieses erste Ventilelement sich um diese vorgegebene Strecke bewiegt hat.
4. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in der Wand dieser Bohrung angeordnete weitere Aussparung, die in ständiger Verbindung mit dieser ersten Aussparung steht und mit diesem Einlaß verbunden ist, wenn der Einlaß von dem ersten Ventilelement freigegeben worden ist.
5. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Ventilelement durch diese erste Feder in die Schließposition gedrängt wird.
6. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Sperrelement so angeordnet ist, daß dieses zweite Ventilelement an ihm angreift.
7. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese zweite Aussparung mit einem Durchgang in Verbindung steht, der einen Teil dieser Leitung bildet und in ein Teil eingeschnitten ist, das>diese Bohrung umschließt.