DE3931456A1 - Einspritzeinrichtung fuer dieselmotoren - Google Patents
Einspritzeinrichtung fuer dieselmotorenInfo
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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- F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzeinrichtung
für Dieselmotoren, bei welcher der Dieselkraftstoff von einer
Einspritzpumpe über ein Gleichdruckventil und über eine erste
Leitung einem Raum vor dem Düsennadelsitz der Einspritzdüse
zugeführt wird, und eine Zusatzflüssigkeit vor Förderbeginn
der Einspritzpumpe über eine zweite Leitung unter Überdruck
dem Raum vor dem Düsennadelsitz über ein in Richtung zu
diesem Raum öffnendes Rückschlagventil in vorbestimmten
Mengen zugeführt wird, worauf die Zusatzflüssigkeit und der
Dieselkraftstoff gemeinsam unter dem Druck der Einspritzpumpe
eingespritzt werden. Solche Einspritzeinrichtungen sind
beispielsweise aus der EP-A- 2 82 819 bekannt.
Gemäß dieser
EP-A wird die Zusatzflüssigkeit, welche hier von einem
zweiten Kraftstoff gebildet ist, über eine gesonderte Pumpe
in den Raum vor der Düse gefördert, wobei die Fördermenge
durch ein elektromagnetisches Ventil bestimmt wird. Die
Zusatzflüssigkeit wird zwar hier auch vor Förderbeginn der
Einspritzpumpe dem Raum vor der Düse zugeführt, jedoch ist
immerhin der in der Einspritzleitung von der Einspritzpumpe
zur Düse anstehende Druck zu überwinden, so daß der von der
Förderpumpe erzeugte Druck verhältnismäßig hoch sein muß. Bei
einer solchen mit hohem Druck fördernden Pumpe ist die Gefahr
von Kavitation und Erosion gegeben und eine solche Anordnung
ist verhältnismäßig kostspielig. Die Dosierung der Zusatz
flüssigkeit durch das in der Zuführungsleitung von der Pumpe
zu dem Raum vor der Düse eingeschaltene Magnetventil ist
verhältnismäßig unpräzise und verzögert, da der Weg von
diesem Magnetventil bis zu dem Raum vor dem Düsennadel
sitz ins Gewicht fällt. Abgesehen vom großen Aufwand für die
Förderpumpe ist somit auch die Dosierung von Einspritzzyklus
zu Einspritzzyklus ungenau.
Die Erfindung zielt darauf ab, mit einfachen Mitteln
eine genaue Dosierung zu erreichen. Die Erfindung besteht im
wesentlichen darin, daß die zweite Leitung eine Schwung
leitung (hammer pipe) ist oder mit einer Schwungleitung
verbunden ist, welche über ein in Richtung zur Schwungleitung
öffnendes Rückschlagventil mit einer Druckquelle für die
Zusatzflüssigkeit verbunden ist, und zwischen dem in Richtung
zu dem Raum vor dem Düsennadelsitz öffnenden Rückschlagventil
und einem steuerbaren Abschlußventil, welches in Offen
stellung die Schwungleitung mit einem Rücklauf verbindet und
beim Schließen durch Umsetzung der kinetischen Energie der
strömenden Zusatzflüssigkeit in potentielle Energie einen
Druckstoß hervorruft, mündet. Die Förderpumpe muß die Zu
satzflüssigkeit lediglich bis zum Rückschlagventil fördern
und es muß daher die Schließkraft des Rückschlagventiles und
der in der Einspritzleitung von der Einspritzpumpe zur Düse
herschende Druck nicht überwunden werden. Der erforderliche
Druck der Förderpumpe ist daher verhältnismäßig gering.
Solange das steuerbare kinetische Abschlußventil offen ist,
fließt die Zusatzflüssigkeit mit hoher Strömungsenergie in
den Tank zurück. Wenn das steuerbare Abschlußventil plötzlich
abgeschlossen wird, entsteht ein hoher Druckstoß in der
Schwungleitung zwischen dem steuerbaren Abschlußventil und
dem in Richtung zur Schwungleitung öffnenden Rückschlag
ventil, durch welchen das in Richtung zu dem Raum vor dem
Düsennadelsitz öffnende Rückschlagventil geöffnet, und die
Zusatzflüssigkeit zu den Raum vor dem Düsennadelsitz ge
fördert wird. Es wird somit der Effekt der Schwungleitung
ausgenützt, daß beim plötzlichen Abschluß die kinetische
Energie in potentielle Energie bzw. statische Energie um
gesetzt wird. Hierbei wird der durch das Gleichdruckventil
konstant gehaltene Druck in der ersten Leitung überwunden,
und ein Teil des durch diese erste Leitung geförderten
Dieselkraftstoffes wird in Richtung zur Einspritzpumpe
zurückgedrückt, so daß die Zusastzflüssigkeit dem Diesel
kraftstoff in dem Raum vor der Düse vorgelagert wird. Der
Dieselkraftstoff und die Zusatzflüssigkeit werden beim
folgenden Förderhub gemeinsam eingespritzt. Durch den Ab
schluß des steuerbaren Abschlußventils erfolgt ein Druckstoß
in der Schwungleitung zwischen diesem steuerbaren Abschluß
ventil und dem in Richtung zur Schwungleitung öffnenden
Rückschlagventil schlagartig, so daß der Zeitpunkt, zu
welchem der Druckstoß das in Richtung zu dem Raum vor dem
Düsennadelsitz öffnende Rückschlagventil öffnet und die
Zusatzflüssigkeit in diesen Raum strömt, genau bestimmt ist.
Da gemäß der Erfindung die Menge der zugeführten Zusatz
flüssigkeit durch die Schließdauer des steuerbaren Abschluß
ventils bestimmt ist, ist damit auch die Dosierung der
Zusatzflüssigkeit sehr präzise. Vor allem kann dadurch die
Förderpumpe für die Zusatzflüssigkeit mit sehr geringem Druck
arbeiten, so daß die Gefahr von Kavitation und Erosion in
dieser Förderpumpe weitgehend ausgeschaltet ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet die Schwung
leitung in einen Kanal des Düsenhalters, dessen der Düse
zugewendetes Ende durch das in Richtung zu dem Raum vor dem
Düsennadelsitz öffnende Rückschlagventil abgeschlossen ist,
und dessen anderes Ende durch das steuerbare Abschlußventil
abschließbar ist. Der bei Abschluß des steuerbaren Abschluß
ventils in der Schwungleitung auftretende Druckstoß wirkt
sich somit unmittelbar in diesem Kanal aus. Zweckmäßig ist
hierbei die Mündung der Schwungleitung in den Kanal näher zum
steuerbaren Abschlußventil angeordnet als zum Rückschlagven
til, wodurch der Effekt des Abschlusses des steuerbaren
Ventils verbessert wird.
Gemäß der Erfindung ist die Anordnung zweckmäßig so
getroffen, daß die Schwungleitung über das in Richtung zur
Schwungleitung öffnende Rückschlagventil an einen Druckraum
angeschlossen ist, an welchen eine die Zusatzflüssigkeit
fördernde Förderpumpe angeschlossen ist, und welcher über ein
Druckhalteventil mit einer Rückflußleitung verbunden ist.
Dies hat den Vorteil, daß der Druck, unter welchem die
Zusatzflüssigkeit der Schwungleitung zugeführt wird und damit
die kinetische Energie der Zusatzflüssigkeit bei offenem
Abschlußventil konstant gehalten wird, wodurch auch der beim
Abschließen dieses steuerbaren Abschlußventils auftretende
Druckstoß eine konstante Höhe aufweist.
Gemäß der Erfindung ist das steuerbare Abschlußventil
ein von einer, vorzugsweise elektronischen, Steuereinheit
gesteuertes elektromagnetisches Ventil. Hierbei ist vorzugs
weise das steuerbare Abschlußventil in Abhängigkeit von einer
Betriebsgröße des Dieselmotors, insbesondere von der Last
und/oder Drehzahl, gesteuert. Da der Druckstoß in der
Schwungleitung plötzlich und ohne Verzögerung auftritt, wird
es auf diese Weise ermöglicht, die zugeführte Menge der
Zusatzflüssigkeit kurzfristig, u. zw. sogar von Einspritz
zyklus zu Einspritzzyklus je nach Bedarf ändern.
Die Zusatzflüssigkeit kann ein alternativer Kraftstoff,
beispielsweise ein Alkoholkraftstoff, sein, durch welchen die
Zündbedingungen des Dieselkraftstoffes verändert bzw. ver
bessert werden. Es kann aber auch die Zusatzflüssigkeit
Wasser sein, wodurch der Stickoxyd-Ausstoß des Motors ver
ringert wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines sche
matischen Ausführungsbeispieles erläutert.
1 ist ein Einspritzpumpenelement, wobei 2 den Pumpen
kolben und 3 den Arbeitsraum des Pumpenkolbens darstellt. Von
einem Tank 4 wird der Dieselkraftstoff über eine Förderpumpe
5 und ein Filter 6 angesaugt und gelangt in üblicher Weise in
den Arbeitsraum 3. Der Arbeitsraum 3 ist ein über ein Gleich
druckventil 7 und eine Leitung 8 mit einer Bohrung 9 im
Düsenhalter 10 verbunden. 11 ist die Einspritzdüse und 12 der
Sitz der Düsennadel 13. Über die Bohrung 9 gelangt der
Dieselkraftstoff in einen Raum 14 vor dem Düsennadelsitz 12.
15 ist ein Behälter für die Zusatzflüssigkeit. Aus
diesem Behälter wird die Zusatzflüssigkeit durch eine Förder
pumpe 16 angesaugt und in einen Druckraum 17 gefördert. An
diesen Druckraum 17 ist eine Rückflußleitung 18 zum Behälter
15 angeschlossen, in welche ein Druckhalteventil 19 einge
schaltet ist. Durch dieses Druckhalteventil 19 wird der Druck
im Druckraum 17 konstant gehalten.
Eine Schwungleitung 20 ist über ein in Richtung zur
Schwungleitung öffnendes Rückschlagventil 21 an den Druckraum
17 angschlossen, welche in einen Kanal 22 im Düsenhalter 10
mündet. Der Kanal 22 ist an den Raum 14 vor dem Düsennadel
sitz 12 über ein in Richtung zum Düsennadelsitz 12 öffnendes
Rückschlagventil 23 angeschlossen. An dem von der Einspritz
düse 11 abgewendeten Ende des Kanals 22 ist ein steuerbares
Abschlußventil 24 angeordnet, wobei die Schwungleitung 20 in
den Kanal 22 zwischen dem Rückschlagventil 23 und dem steuer
baren Abschlußventil 24 mündet.
Das steuerbare Abschlußventil 24 ist ein elektro
magnetisches Ventil, welches durch eine elektronische Steuer
einheit 25 gesteuert wird.
Solange das steuerbare Abschlußventil 24 geöffnet ist,
fließt die Zusatzflüssigkeit von der Schwungleitung 20 über
eine Rückflußleitung 26 mit hoher kinetischer Energie in den
Behälter 15 zurück. Wenn das steuerbare Abschlußventil 24
plötzlich geschlossen wird, wird die kinetische der/über die
Schwungleitung 20 und die Rückflußleitung 26 strömenden
Zusatzflüssigkeit schlagartig in potentielle bzw. statische
Energie umgewandelt. Es entsteht ein Druckstoß in der
Schwungleitung 20 und im Kanal 22, welcher in Anbetracht der
hohen kinetischen Energie der strömenden Zusatzflüssigkeit
sehr groß ist und das Rückschlagventil 23 öffnet, so daß die
Zusatzflüssigkeit in den Raum 14 vor dem Düsensitz 12 ge
langt. Die Mündung 27 der Schwungleitung 20 in den Kanal 22
ist nahe zum steuerbaren Abschlußventil 24 angeordnet, so daß
sich der Abschluß dieses steuerbaren Abschlußventils 24
unmittelbar auswirkt.
Die Steuereinheit 25 steuert sowohl den Abschluß des
steuerbaren Abschlußventils 24 als auch das Öffnen desselben.
Es wird somit durch die Steuereinheit 25 die Schließdauer des
steuerbaren Abschlußventils 24 bestimmt und dadurch wird die
Menge der dem Raum 14 zugeführten Zusatzflüssigkeit geregelt.
Der Druckstoß bzw. die Druckerhöhung tritt in der Schwung
leitung 20 und im Kanal 22 zwischen dem Rückschlagventil 21
und dem steuerbaren Abschlußventil 24 auf, da dieses Rück
schlagventil 21 eine Rückströmung zum Druckraum 17 ver
hindert.
Bezugszeichenliste
1 Einspritzpumpenelement
2 Pumpenkolben
3 Arbeitsraum
4 Dieselkraftstofftank
5 Förderpumpe
6 Filter
7 Gleichdruckventil
8 Dieselkraftstoffleitung
9 Bohrung für Dieselkraftstoff
10 Düsenhalter
11 Düse
12 Düsennadelsitz
13 Düsennadel
14 Raum vor Düsennadelsitz
15 Behälter für Zusatzflüssigkeit
16 Förderpumpe
17 Druckraum
18 Rückflußleitung
19 Druckhalteventil
20 Schwungleitung
21 Rückschlagventil
22 Kanal
23 Rückschlagventil
24 steuerbares Abschlußventil
25 Steuereinheit
26 Rückflußleitung
27 Mündung der Schwungleitung
2 Pumpenkolben
3 Arbeitsraum
4 Dieselkraftstofftank
5 Förderpumpe
6 Filter
7 Gleichdruckventil
8 Dieselkraftstoffleitung
9 Bohrung für Dieselkraftstoff
10 Düsenhalter
11 Düse
12 Düsennadelsitz
13 Düsennadel
14 Raum vor Düsennadelsitz
15 Behälter für Zusatzflüssigkeit
16 Förderpumpe
17 Druckraum
18 Rückflußleitung
19 Druckhalteventil
20 Schwungleitung
21 Rückschlagventil
22 Kanal
23 Rückschlagventil
24 steuerbares Abschlußventil
25 Steuereinheit
26 Rückflußleitung
27 Mündung der Schwungleitung
Claims (7)
1. Einspritzeinrichtung für Dieselmotoren, bei welcher
der Dieselkraftstoff von einer Einspritzpumpe über ein
Gleichdruckventil und über eine erste Leitung einem Raum vor
dem Düsennadelsitz der Einspritzdüse zugeführt wird, und eine
Zusatzflüssigkeit vor Förderbeginn der Einspritzpumpe über
eine zweite Leitung unter Überdruck dem Raum vor dem Düsen
nadelsitz über ein in Richtung zu diesem Raum öffnendes
Rückschlagventil in vorbestimmten Mengen zugeführt wird,
worauf die Zusatzflüssigkeit und der Dieselkraftstoff ge
meinsam unter dem Druck der Einspritzpumpe eingespritzt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung eine
Schwungleitung (22) (hammer pipe) ist oder mit einer Schwung
leitung (22) verbunden ist, welche über ein in Richtung zur
Schwungleitung (22) öffnendes Rückschlagventil (21) mit einer
Druckquelle (16) für die Zusatzflüssigkeit verbunden ist, und
zwischen dem in Richtung zu dem Raum (14) vor dem Düsennadel
sitz (12) öffnenden Rückschlagventil (23) und einem steuer
baren Abschlußventil (24), welches in Offenstellung die
Schwungleitung (20) mit einem Rücklauf (26) verbindet und
beim Schließen durch Umsetzung der kinetischen Energie der
strömenden Zusatzflüssigkeit in potentielle Energie einen
Druckstoß hervorruft, mündet.
2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schwungleitung (20) in einen Kanal (22) des
Düsenhalters (10) mündet, dessen der Düse (11) zugewendetes
Ende durch das in Richtung zu dem Raum (14) vor dem Düsen
nadelsitz (12) öffnende Rückschlagventil (23) abgeschlossen
ist, und dessen anderes Ende durch das steuerbare Abschluß
ventil (24) abschließbar ist.
3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mündung (25) der Schwungleitung (20) in den
Kanal (22) näher zum steuerbaren Abschlußventil (24) als zum
Rückschlagventil (23) liegt.
4. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungleitung (20) über das
in Richtung zur Schwungleitung (20) öffnende Rückschlagventil
(21) an einen Druckraum (17) angeschlossen ist, an welchen
eine die Zusatzflüssigkeit fördernde Förderpumpe (16)
angeschlossen ist, und welcher über ein Druckhalteventil (19)
mit einer Rückflußleitung (18) verbunden ist.
5. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zugeführten Zusatz
flüssigkeit durch die Schließdauer des steuerbaren Abschluß
ventils (24) bestimmt ist.
6. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Abschlußventil
(24) ein von einer, vorzugsweise elektronischen,
Steuereinheit (27) gesteuertes elektromagnetisches Ventil
ist.
7. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Abschlußventil
(24) in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des
Dieselmotors, insbesondere von der Last und/oder Drehzahl,
gesteuert ist.
Priority Applications (4)
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