DE3804368A1

DE3804368A1 - Einspritzduese und einspritzpumpe zu einer baueinheit zusammengefasst

Info

Publication number: DE3804368A1
Application number: DE19883804368
Authority: DE
Inventors: Rolf Backhauss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-12-21
Anticipated expiration: 2008-02-13
Also published as: DE3804368C2

Description

Stand der Einspritztechnik

Die heutige Einspritztechnik von Dieselmotoren bis zur Baugröße "P" der Firma Bosch, als Beispiel genannt, basiert fast immer auf der Trennung von Einspritz-Düsen, Einspritz-Leitung, Einspritz-Pumpe mit Regler und Spritzversteller.

Die Nachteile dieser Konstruktionen liegen

1. in der teuren Herstellung von 5 verschiedenen Baugruppen,
2. in dem Element - Einspritz-Pumpenkolben - der Pumpe, das
- a) Spitzendrücke bis zu 1000 bar und sogar höher leisten muß,
- b) in der gegensätzlichen Flußrichtung des Kraftstoffes im Zulauf, vom Ansaugen bis zum Absteuern über die Steuerkante und Längsnut, während des Förderhubes,
- c) in dem Vorhub, der hier zwar notwendig ist, aber undynamische Arbeit leistet;
3. in dem Druck-Entlastungs-Ventil, das eine ca. 30% Druckentlastung der Einspritzleistung und der Einspritzdüse bewerkstelligt, aber bereits geförderten Kraftstoff in entgegengesetzter Richtung undynamisch in den Kolbenraum zurückläßt;
4. in der Einspritzleitung, die wie eine Membrane unter den Drücken arbeitet, teilweise verstärkt durch eine Drossel im Einspritzdüsenhalter, eine Veränderung der Einspritzmenge zur Folge hat;
5. in dem Einspritzdüsenhalter, der bis zur Baugröße "P" fast ausschließlich nicht gekühlt ist. Weiterhin erfährt, bei abgefallenem Einspritzdruck der Einspritzdüse, die eingespritzte Kraftstoffmenge eine Steigerung so daß der Dieselmotor die Rauchgrenze überschreitet;
6. in dem Spritzversteller, der drehzahlabhängig nur eine Voreilung des Einspritzzeitpunktes, ohne Angleichung ob eine Teilmenge oder Vollast gefahren werden soll, bestimmt.

Beschreibung des Injectors

Der Injector, wie in Zeichnung 1 dargestellt, zeigt in der Vorderansicht deutlich dem Kühlmittelverlauf (9), und in der Seitenansicht den Kraftstoffverlauf (10, 12, 13 und 14). Kühlmittel und Kraftstoff durchspülen permanent den Injector bei Null-Stellung und sorgen für Kühlung.

Die Null-Stellung ist, wenn der Nocken der Nockenwelle (1) während der Umdrehung nicht den Schlepphebel (2 A), gesteuert von der Exzenterrolle, die in Null-Stellung liegen muß, berührt. Gleiches gilt für die in der Zeichnung 2 angeführten Nockenhebel (2 B) und Keilhebeln (2 C und 2 D), die auf eine Rolle (3 b) wirken.

Justierung der Null-Stellung wird durch die Länge der Führungshülse (7) bestimmt, und sie soll bei Injectoren, die der Bosch-Baugröße bis "P" entsprechen, ca. 0,3 bis 0,5 mm bis zur Schließung der Rücklaufbohrung (13) durch den Pumpenkolben (8), dem Förderbeginn, entsprechen.

Nockenform und Nockenhub sowie der Durchmesser des Pumpenkolbens bestimmen die geförderte Kraftstoffmenge und die von der Drehzahl abhängige Kraftstoffgeschwindigkeit. Da die Einspritzdauer bei heutigen Dieselmotoren sehr kurz ist, muß mit einem steilen Nocken (1) und einem großen Pumpenkolben (8) gearbeitet werden. Und dieses hat bei diesem Injector den Vorteil, daß nur wenige Nockenwellen-Grade, ca. 15° max., gebraucht werden, denn dieser Injector ist in seiner Einspritzcharakteristik mit einer Pumpe mit obenliegender Steuerkante zu vergleichen, die im Leerlauf eine späte Förderung und bei Vollast eine frühe Förderung hat.

Bei einer empirischen Festlegung des Einspritzzeitpunktes für einen Dieselmotor ist die Vor- oder Nachverlegung bei Teil- oder Vollast, bei der Drehzahl 200 U/min bis zur Enddrehzahl notwendig.

Es genügt zwar im herkömmlichen Dieselmotorenbau einen Punkt in der Einspritzzeitpunktkurve festzulegen, und die anderen Punkte danach auszurichten.

Diesen Anforderungen entspricht die Schlepphebelkonstruktion (2 A) und die Nockenhebelkonstruktion (2 B) mit dem Fehler, daß die Veränderung des Einspritzzeitpunktes gleichzeitig eine Veränderung der Einspritzmenge zur Folge hat. Diese Veränderung der Einspritzmenge liegt jedoch bei (2 C und D) nicht vor, so daß das Maß "A" bestehen bleibt.

Durch Verlagerung des Nockenhebels (2 B) in eine Schräglage läßt sich die Einspritzmengenveränderung verringern. Dabei sei noch erwähnt, das bei (2 B) der Injector nicht zentrisch unter der Nockenwelle (1) liegt, was jedoch nicht unbedingt zwingend ist, und man könnte nur das System anwenden, das für jede Konstruktion die beste Möglichkeit bietet.

In der Zeichnung 2 sind Spritzverstellerkurven aufgezeichnet. Die durchgezogene Linie oder Kurve ist die Kurve der mechanischen bisherigen Spritzversteller. Die unterbrochenen Linien zeigen annähernd, sie können darüber hinaus gehen, die Möglichkeiten für 2 A, B, C und D, der Veränderung während des Betriebes.

Einspritzmengen und Einspritzzeitpunkte können nur mit einer elektronischen Regelung ausgerichtet werden, um jederzeit bestimmte angeführte Angleichungen vorzunehmen. Weiterhin können mit einer elektronischen Regelung die Kraftstofftemperaturen, Motortemperaturen, Luftansaugtemperaturen und Ansauggeschwindigkeiten herangezogen werden.

Die Einspritzmenge beginnt mit dem Schließen der Rücklaufbohrung (13), dem Förderbeginn nach ca. 0,3 bis 0,5 mm Hub des Pumpenkolbens (8) und dem Schließen des Rückschlagventils (11) bis zur Öffnung des Dichtkonus (16 h) der Einspritzdüse (16). Die Hubgröße bestimmt hierbei die Einspritzmenge. Die Einspritzdüse (16) des Injectors arbeitet entgegengesetzt zu bisher bekannten Düseneinsätzen mit einem Konus (16 h), der allein von dem Verdichtungsdruck verschlossen gehalten würde, der der Abspritzrichtung entgegengesetzt wirkt, und so nur einen statischen Schließdruck von 5 bis 10 bar nötig hat um sicher zu gehen, daß während des Ansaughubes Kraftstoff mit angesaugt werden kann.

Die Bauarten (16 A) und (16 B) sind in der Zeichnung 3 gezeichnet mit den Einzelzeichnungen (16 R, S, T, U, V und W) möglicher Düsennadeln und Hülsen.

(16 R) ist eine Düsennadel, die bis zum vollen Ausheben des Maßes α einen gequetschten Kraftstoffstrahl liefert und danach bei vollem Aushub der Düsennadel frei einspritzt.

(16 S) ist eine Düsennadel, die ohne Quetschung des Kraftstoffstrahls arbeitet und einen Strahlwinkel bis zu 90° hat.

(16 T mit 16 W) ist eine Düsennadel mit Düsenhülse, die einen Kraftstoff-Ring am Dichtkonus (16 g) der Düsennadel (16 b) unter dem Kraftstoff-Dichtkonus (16 h) und einen Kraftstoff-Zapfen (16 i) hat. Die Düsenhülse (16 a) weist zum Kraftstoff-Zapfen eine Kraftstoff-Rille auf, die einen Vorstrahl bewerkstelligt, dem ein Quetschstrahl folgen kann, und bei überschreiten des Maßes α ein freier Strahl (16 f). Der Vorstrahl hat in etwa den Wert 0°, der freie Strahl ca. bis zu 90°. Dabei ist das Maß α geringer in der Höhe als der Kraftstoff-Zapfen am Dichtkonus.

(16 U mit 16 W) ist eine Düsennadel mit Düsenhülse wie vorangegangen (16 T mit 16 W). Der Unterschied jedoch besteht in dem Maß α, das hier größer ist, als der Kraftstoff-Zapfen (16 i), und der Vorstrahl dominiert.

(16 B) ist eine Einspritzdüse, die der Bosch-Düse DLLA entsprechen kann. Ihre Düsennadel (16 b) ist mit einem Pilz (16 B 4) versehen, der Kraftstoff-Rinnen aufweist. Weiterhin dient der Pilz der Hubbegrenzung der Düsennadel, so daß bei zunehmender Drehzahl des Dieselmotores mit Abstimmung der Größe der Spritzlöcher eine hohe Kraftstoffgeschwindigkeit entsteht, und beim Schließen der Düsennadel ein kleinster Teil der Kraftstoffmenge, die in dem Mundstück lagert, zurückgesaugt wird. Somit wird das Mundstück vor verkokenden Kraftstoffteilchen geschützt.

Der Spritzlochwinkel kann weit gewählt werden, wie auch die Baugröße und Länge der Düsennadel, denn hier wird nicht mit Spitzendrücken von 1000 bar gearbeitet, sondern nur bis um 150 bar.

Weiterhin darf darauf verwiesen werden, daß dieser Injector nicht nur eine Kraftstoff-Kühlung, sondern gleichzeitig eine Kühlmittelkühlung hat.

Dies führt selbstverständlich zu einer Aufheizung des Kraftstoffvorrats.

Bestandteile des Injectors

Claims

Oberbegriff:
Einspritzdüse und Einspritzpumpe zu einer Baueinheit zusammengefaßt, mit veränderbarem Hub, gekennzeichnet durch folgende Merkmale.
- 1. Die Einspritzdüse und Einspritzpumpe zu einer Baueinheit zusammengefaßt wird von hier an INJECTOR genannt.
- 2. Der Injector wird in Nullstellung des Pumpenkolbens (8) permanent vom durchlaufenden Kraftstoff mit ca. 2 bar Druck vom Zulauf über das Rückschlagventil (11) und der Kraftstoffkanäle (16 e) der Einspritzdüse bis zum Pumpenkolben (8) über die freigegebene Rücklaufbohrung (13) durchspült.
- 3. Der Injector wird permanent von Kühlflüssigkeit im Kühlraum (9) bis zur Einspritzdüse (16) über den Zulauf und den Rücklauf versorgt.
- 4. Die Einspritzmenge wird durch einen veränderbaren Hub des Pumpenkolbens (8) bestimmt.
- 5. Der veränderbare Hub für den Pumpenkolben (8) wird durch eine Exzenterrolle (3 a) im Stößel (4) oder Keilhebel (2 C und D) oder einen Nockenhebel (2 B) mit einer Rolle (3 b) im Stößel (4) erzeugt.
- 6. Die Förderung des Kraftstoffes setzt ein, wenn die Rücklaufbohrung (13) verschlossen ist und das Rückschlagventil (11) geschlossen ist, etwa nach 0,3 mm Hub des Kolbens (8).
- 7. Der Einspritzzeitpunkt liegt im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine im Spät-Bereich, bei Vollast im Früh-Bereich.
- 8. Früh- und Späteinspritzung können für alle Drehzahlen durch Verlagerung des Schlepphebels (2 A), des Nockenhebels (2 B) oder der Keilhebel (2 C) entgegengesetzt zur Drehrichtung der Nockenwelle (1) vorgenommen werden.
- 9. Die Einspritzdüse hat einen statischen Abspritzdruck am Kraftstoff-Dichtkonus (16 h) von 5 bis 10 bar.
- 10. Auf den Kraftstoff-Dichtkonus (16 h) wirkt der Verdichtungs- und Verbrennungsdruck entgegengesetzt ein, so daß der statische Abspritzdruck und der Verdichtungs- oder Verbrennungsdruck gesamt den Abspritzdruck bestimmen.
- 11. Die Art der Einspritzung kann für Tropfen oder Filmverdampfung (16 A, 16 B) angepaßt werden.
- 12. Die federnde Hitzeschutzplatte (18) und der Abstand des Injectors zum Zylinderkopf gewähren keine direkte Hitzeübertragung.
- 13. Der Injector muß so befestigt sein, daß der Druck zum Einspritzen auf den Pumpenkolben (8) sich mit dem entgegengesetzt wirkenden Verbrennungsdruck auf den Düsenmund (16 B 3) aufhebt.