DE4029500A1

DE4029500A1 - Air and fuel injection device - is for IC engine and has sequence of valve opening and closing to achieve thorough mixing of air and fuel

Info

Publication number: DE4029500A1
Application number: DE19904029500
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Rembold; Ernst Dipl Ing Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 1992-03-19

Abstract

The IC engine has a device which injects both air and fuel into the combustion chamber. The device has two valves with coaxial seats (40,46) arranged in a nozzle housing. The device has a fuel inlet (16) and an air inlet (17) which are connected to the fuel valve (57) and air valve (56) respectively. The device is so actuated that the fuel valve (57) opens after the air valve (56) opens and then closes before the air valve closes. This sequence of operation ensures that air and fuel are thoroughly mixed in the combustion chamber. USE/ADVANTAGE - Fuel injection system for IC engine with through mixing of air and fuel.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention is based on a combined device Blow out fuel and air for Fuel injection systems of internal combustion engines in the Preamble of claim 1 defined genus.

Solche Ausblasvorrichtungen dienen der verbesserten Gemischaufbereitung durch verbesserte Zerstäubung des Kraftstoffs bei hoher Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftstoff und Luft. Der Kraftstoff wird dabei intensiv mit Luft vermischt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch kann sowohl in das vom Zylinder der Brennkraftmaschine führende Saugrohr als auch unmittelbar in den Zylinder selbst angeblasen werden.Such blow-out devices serve the improved Mixture preparation through improved atomization of the Fuel at high relative speed between Fuel and air. The fuel gets intense with it Air mixed. The fuel-air mixture can be in both the intake pipe leading from the cylinder of the internal combustion engine as also be blown directly into the cylinder itself.

Bei einer bekannten Ausblasvorrichtung dieser Art (WO 86/00 960) sind die beiden Ventile in Achsrichtung des Gehäuses hintereinander angeordnet, wobei der Ventilsitz des einen Ventils in der Ausblasöffnung und der Ventilsitz des anderen Ventils mit wesentlichem Abstand vor der Ausblasöffnung angeordnet ist. Zwischen den beiden Ventilsitzen ist eine Mischkammer eingeschlossen. Das innere Ventil steuert dabei die Luftzufuhr in die Mischkammer und das als Schirmventil ausgebildete äußere Ventil das Ausblasen des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Mischkammer in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Die Ventilglieder beider Ventile sitzen auf einer von einem Elektromagneten betätigten Ventilstange und werden von einer an der Ventilstange angreifenden Ventilschließfeder auf die zugeordneten Ventilsitze aufgepreßt. Bei Erregung des Elektromagneten werden beide Ventile gleichzeitig geöffnet. Dadurch beginnen Luft und Kraftstoff nach Mischung in der Mischkammer in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu strömen.In a known blow-out device of this type (WO 86/00 960) are the two valves in the axial direction of the Housing arranged one behind the other, the valve seat of the a valve in the discharge opening and the valve seat of the other valve with a significant distance in front of the Blow-out opening is arranged. Between the two A mixing chamber is included in the valve seats. The inner The valve controls the air supply to the mixing chamber and the outer valve, designed as an umbrella valve, is used for blowing out of the fuel-air mixture from the mixing chamber into the Combustion chamber of the internal combustion engine. The valve members of both Valves sit on one operated by an electromagnet Valve stem and are attached to the valve stem by one attacking valve closing spring on the assigned Valve seats pressed on. When the electromagnet is excited both valves are opened at the same time. Start by that Air and fuel after mixing in the mixing chamber in the Flame combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Mischung von Luft und Kraftstoff erfolgt dabei in der Mischkammer relativ weit vor der Ausblasöffnung. Da es auf dem Weg bis zur Ausblasöffnung zu Wandanlagerungen des Kraftstoffs kommt, wird die mittlere Transportgeschwindigkeit des Gemisches stark herabgesetzt. Damit aber die gewünschte Kraftstoffmenge in der kurzen, zur Verfügung stehenden Öffnungszeit der Ausblasvorrichtung in den Brennraum gelangt, ist eine komplexe Steuerung der Kraftstoffzumessung, die diesen Sachverhalt berücksichtigt, in Abhängigkeit von Last und Drehzahl notwendig. Dabei sind Fehlanpassungen zu Lasten von Kraftstoffverbrauch und Abgasqualität im instationären Betrieb kaum zu vermeiden.The air and fuel are mixed in the Mixing chamber relatively far in front of the discharge opening. Since it's on the way up to the exhaust opening for wall deposits of the Fuel comes, the average transport speed of the mixture greatly reduced. But with that the desired one Amount of fuel in the short, available Opening time of the blow-out device reaches the combustion chamber, is a complex control of fuel metering that this fact is taken into account, depending on the load and speed required. Mismatches are at the expense of this of fuel consumption and exhaust gas quality in the transient Operation can hardly be avoided.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Zumischung von Kraftstoff und Luft unmittelbar in oder nahe der Ausblasöffnung im Moment des Ausblasens erfolgt und auf eine vorgeschaltete Mischkammer verzichtet ist. Durch verzögertes Öffnen des Kraftstoffventils gegenüber dem Luftventil und verzögertes Schließen des Luftventils gegenüber dem Kraftstoffventil wird sichergestellt, daß der gesamte zugemischte Kraftstoff in den Brennraum ausgeblasen wird und keinerlei Ablagerungen vor oder an der Ausblasöffnung entstehen, die langfristig zu einer Drift in der Zumessung führen würden. Durch die Drucksteuerung der beiden Ventile läßt sich das Öffnen und Schließen der Ventile durch Einstellung des Öffnungs- und Schließdrucks beliebig variieren, wodurch der Ausblasablauf optimal abgestimmt werden kann.The inventive device for combined blowing of fuel and air for fuel injection systems from Internal combustion engines with the characteristic features of the Claim 1 has the advantage that the admixture of Fuel and air immediately in or near the Blow-out takes place at the moment of blow-out and on a upstream mixing chamber is dispensed with. By delayed Open the fuel valve opposite the air valve and delayed closing of the air valve compared to Fuel valve ensures that the entire blended fuel is blown into the combustion chamber and no deposits in front of or at the discharge opening arise that in the long run lead to a drift in the metering would lead. By pressure control of the two valves can open and close the valves Any setting of the opening and closing pressure vary, which optimally matches the blow-out process can be.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Ausblasvorrichtung möglich.By the measures listed in the other claims are advantageous developments and improvements in Claim 1 specified blowing device possible.

drawing

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing Exemplary embodiments in the following description explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausblasvor richtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage von Brennkraftmaschinen mit im Längsschnitt dargestelllter Ausblasdüse, Fig. 1 is a schematic representation of a Ausblasvor device for a fuel injection system of internal combustion engines with dargestelllter in longitudinal section outlet nozzle,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des unteren Abschnitts der Ausblasdüse in Fig. 1, Fig. 2 is an enlarged view of the lower portion of the blow-off nozzle in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt der Ausblasdüse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, schematisch dargestellt, A longitudinal section of the blow-off nozzle according to a further embodiment, illustrated Fig. 3 schematically

Fig. 4 Diagramme des zeitlichen Verlaufs verschiedener Kenngrößen, und zwar des Kraftstoffdrucks an der Ausblasdüse (a), des Luftventilhubs (b), des Kraftstoffventilshubs (c) und der Magneterregung eines der Ausblasdüse vorgeschalteten Magnetventils (d). Fig. 4 diagrams of the time course of various parameters, namely the fuel pressure at the blow-out nozzle (a), the air valve lift (b), the fuel valve lift (c) and the magnetic excitation of a solenoid valve upstream of the blow-out nozzle (d).

Description of the embodiments

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen weist eine in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Ausblasdüse 10 auf, die in einer in einem zu einem Zylinder der Brennkraftmaschine führenden Saugrohr 11 oder unmittelbar in dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebrachten Stufenbohrung 12 eingesetzt ist und einerseits an einer Kraftstoffdruckquelle 13 und andererseits an einer Luftdruckquelle 14 angeschlossen ist. Die Ausblasdüse 10 hat ein Gehäuse 15, an dem ein Kraftstoffanschluß 16 und ein Luftanschluß 17 zum Anschluß an die Kraftstoffdruckquelle 13 bzw. Luftdruckquelle 14 ausgebildet ist. Das Gehäuse 15 ist mehrteilig ausgebildet und besteht aus einem topfförmigen Aufnahmeteil 18, einem becherförmigen Düsenkörper 19, der durch eine Bohrung im Boden des topfförmigen Aufnahmeteils 18 hindurchgesteckt ist und mit einem stirnseitigen Abstützflansch 20 am Boden des Aufnahmeteils 18 anliegt, einem in den Düsenkörper 19 hineinragenden zylinderförmigen Mittelstück 22, das mit einen Zentrierflansch 23 einerseits auf dem Abstützflansch 21 am Düsenkörper 19 und andererseits an der Innenwand des Aufnahmeteils 18 anliegt, einer becherförmigen Gehäusekappe 24, die mit einem Außengewindeabschnitt 25 in einem lnnengewindeabschnitt 26 in dem Aufnahmeteil 18 verschraubt ist und mit ihrer Stirnseite den Zentrierflansch 23 und den Abstützflansch 21 am Boden des Aufnahmeteils 18 festspannt, und einer den Düsenkörper 19 in seinem aus dem Aufnahmeteil 18 herausragenden Abschnitt umschließenden Einsetzhülse 27, die an einem Stirnende einen Auflageflansch 28 trägt. Nach Einsetzen der Ausblasdüse 10 in die dreistufige Stufenbohrung 12 im Saugrohr 11 befindet sich die Einsetzhülse 27 in dem unteren, durchmesserkleinsten Bohrungsabschnitt 121 und stützt sich mit ihrem Auflageflansch 28 an der zwischen dem unteren Bohrungsabschnitt 121 und dem mittleren Bohrungsabschnitt 122 ausgebildeten Schulter 29 ab. Der topfförmige Aufnahmeteil 18 erstreckt sich teilweise in dem oberen durchmessergrößten Bohrungsabschnitt 123 und ragt teilweise in den Bohrungsabschnitt 122 hinein und ist mittels einer Ringdichtung 30 gegenüber der Bohrungswand des mittleren Bohrungsabschnitts 122 luftdicht abgedichtet. Der Aufnahmeteil 18 endet dabei mit Abstand vor der Schulter 29 zum unteren Bohrungsabschnitt 121, so daß von dem Boden des Aufnahmeteils 18 und der Schulter 29 ein Ringraum 31 begrenzt wird, in dem eine im Saugrohr 11 der Brennkraftmaschine verlaufende Querbohrung 32 mündet, die den Luftanschluß 17 der Ausblasdüse 10 bildet. Im Mündungsbereich des oberen Bohrungsabschnittes 123 ist ein Innengewindeabschnitt 33 angeordnet, in dem eine auf dem Außengewindeabschnitt 25 der Gehäusekappe 24 verschraubte Schraubmuffe 34 zum Festspannen der Ausblasdüse 10 in der Stufenbohrung 12 eingeschraubt ist. Der Boden der becherförmigen Gehäusekappe 24 ist als Anschlußstutzen 35 mit Außengewinde 36 ausgebildet und bildet den Kraftstoffanschluß 16 der Ausblasdüse 10. Der Anschlußstutzen 35 wird von einer im Innenraum 66 der Kappe 24 mündenden Axialbohrung 37 durchzogen.The apparatus shown schematically in Fig. 1 for the combined purging of fuel and air for fuel injection systems of internal combustion engines has a blow-out nozzle 10 shown in Fig. 1 in longitudinal section, in a in a leading to a cylinder of the engine intake manifold 11 or directly in the cylinder head the internal combustion engine introduced stepped bore 12 is used and is connected on the one hand to a fuel pressure source 13 and on the other hand to an air pressure source 14 . The blow-out nozzle 10 has a housing 15 on which a fuel connection 16 and an air connection 17 are formed for connection to the fuel pressure source 13 and air pressure source 14 , respectively. The housing 15 is constructed in several parts and consists of a cup-shaped receiving part 18 , a cup-shaped nozzle body 19 which is inserted through a hole in the bottom of the cup-shaped receiving part 18 and bears with an end-side support flange 20 on the bottom of the receiving part 18 , one projecting into the nozzle body 19 cylindrical center piece 22 , which rests with a centering flange 23 on the one hand on the support flange 21 on the nozzle body 19 and on the other hand on the inner wall of the receiving part 18 , a cup-shaped housing cap 24 which is screwed to an external thread section 25 in an internal thread section 26 in the receiving part 18 and with it The face of the centering flange 23 and the support flange 21 is clamped to the bottom of the receiving part 18 , and an insert sleeve 27 which surrounds the nozzle body 19 in its section protruding from the receiving part 18 and which carries a support flange 28 at one end. After inserting the blow-out nozzle 10 into the three-stage stepped bore 12 in the intake manifold 11 , the insertion sleeve 27 is located in the lower, smallest-diameter bore section 121 and is supported with its support flange 28 on the shoulder 29 formed between the lower bore section 121 and the middle bore section 122 . The cup-shaped receiving part 18 extends partly in the upper diameter-largest bore section 123 and partially projects into the bore section 122 and is sealed airtight against the bore wall of the central bore section 122 by means of an annular seal 30 . The receiving part 18 ends at a distance in front of the shoulder 29 to the lower bore portion 121 , so that an annular space 31 is delimited by the bottom of the receiving part 18 and the shoulder 29 , in which a transverse bore 32 opens in the intake manifold 11 of the internal combustion engine and opens the air connection 17 of the blow-out nozzle 10 forms. In the mouth region of the upper bore section 123 , an internal thread section 33 is arranged, in which a screw sleeve 34 screwed onto the external thread section 25 of the housing cap 24 is screwed into the stepped bore 12 for tightening the blow-out nozzle 10 . The bottom of the cup-shaped housing cap 24 is designed as a connecting piece 35 with an external thread 36 and forms the fuel connection 16 of the blow-out nozzle 10 . The connecting piece 35 is traversed by an axial bore 37 opening in the interior 66 of the cap 24 .

In dem teilweise aus dem Saugrohr 11 vorstehenden und dort von einer Umbördelung 38 umgriffenen Boden des becherförmigen Düsenkörpers 19 ist eine zentrale Axialbohrung 51 vorgesehen, deren äußere Mündung die Ausblasöffnung 39 der Ausblasdüse 10 bildet. Die Ausblasöffnung 39 ist mit einem ersten Ventilsitz 40 umgeben (Fig. 2). Mit dem Ventilsitz 10 wirkt ein am Ende einer Ventilnadel 41 ausgebildeter Schließkopf 42 zusammen. Die Ventilnadel 41 erstreckt sich durch ein Zentralbohrung 43 im Mittelstück 22, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der der Ventilnadel 41, hindurch bis in den Innenraum 66 der Gehäusekappe 24 hinein und trägt hier einen Federteller 44 für eine am Mittelstück 22 sich abstützende erste Schließfeder 45.A central axial bore 51 is provided in the bottom of the cup-shaped nozzle body 19 which partially protrudes from the suction pipe 11 and is surrounded by a flange 38 there, the outer opening of which forms the blow-out opening 39 of the blow-out nozzle 10 . The blow-out opening 39 is surrounded by a first valve seat 40 ( FIG. 2). A closing head 42 formed at the end of a valve needle 41 interacts with the valve seat 10 . The valve needle 41 extends through a central bore 43 in the center piece 22 , the diameter of which is substantially larger than that of the valve needle 41 , into the interior 66 of the housing cap 24 and here carries a spring plate 44 for a first closing spring 45 supported on the center piece 22 .

Auf der mit dem ersten Ventilsitz 40 zusammenwirkende Rückseite des Schließkopfes 42 ist ein zweiter Ventilsitz ausgebildet, auf dem eine die Ventilnadel 41 umschließende Ventilhülse 47 durch eine zweite Schließfeder 48 stirnseitig aufgepreßt wird. Die zweite Schließfeder 48 stützt sich einerseits an einem Ringflansch 49 an der Ventilhülse 47 und andererseits an der Stirnseite des Mittelstücks 22 ab. In einem Ventilnadelabschnitt sind Führungsstege 50 ausgebildet, mit dem die Ventilnadel 41 in der Ventilhülse 47 axial verschieblich geführt ist. Die Ventilhülse 47 gleitet in der Axialbohrung 51 im Boden des Düsenkörpers 19 und bildet somit eine Führung für die Ventilnadel 41 in deren Endbereich. Auf ihrem dem Schließkopf 42 zugekehrten Endabschnitt trägt die Ventilhülse 47 eine ringförmige Aussparung 52, so daß sich zwischen der Ventilhülse 47 und der Bohrungswand der Axialbohrung 51 ein Ringraum 53 ausbildet. lm Boden des Düsenkörpers 19 eingebrachte Schrägbohrungen 54 münden einerseits im Ringraum 53 und andererseits in einer zylindrischen Außenut 55 am Umfang des Düsenkörpers 19, die bis in den Ringraum 31 im mittleren Bohrungsabschnitt 122 der Stufenbohrung 12 hineinragt und mit Axialabstand vor dem den ersten Ventilsitz 40 tragenden Ende des Düsenkörpers 19 endet. Der erste Ventilsitz 40, der Schließkopf 42 und der Ringraum 53 bilden ein Luftventil, mit welchem Druckluft über die Auslaßöffnung 39 dosiert ausgeblasen werden kann. Der zweite Ventilsitz 46 am Schließkopf 42, die Ventilhülse 47 und das hohle Innere des becherförmigen Düsenkörpers 19 zusammen mit der Zentralbohrung 43 im Mittelstück 22 und dem Innenraum 66 der Gehäusekappe 24 bilden ein Kraftstoffventil 57, mit dem Kraftstoff in dosierter Menge aus der Ausblasöffnung 39 ausgeblasen werden kann.On the back of the closing head 42 , which interacts with the first valve seat 40 , a second valve seat is formed, on which a valve sleeve 47 enclosing the valve needle 41 is pressed on the end face by a second closing spring 48 . The second closing spring 48 is supported on the one hand on an annular flange 49 on the valve sleeve 47 and on the other hand on the end face of the middle piece 22 . In a valve needle section guide webs 50 are formed with which the valve needle 41 is guided axially displaceably in the valve sleeve 47 . The valve sleeve 47 slides in the axial bore 51 in the bottom of the nozzle body 19 and thus forms a guide for the valve needle 41 in its end region. On its end section facing the closing head 42 , the valve sleeve 47 has an annular recess 52 , so that an annular space 53 is formed between the valve sleeve 47 and the bore wall of the axial bore 51 . ln the bottom of the nozzle body 19, oblique bores 54 open out on the one hand in the annular space 53 and on the other hand in a cylindrical outer groove 55 on the circumference of the nozzle body 19 , which projects into the annular space 31 in the central bore section 122 of the stepped bore 12 and with an axial distance in front of the one carrying the first valve seat 40 End of the nozzle body 19 ends. The first valve seat 40 , the closing head 42 and the annular space 53 form an air valve with which compressed air can be blown out in a metered manner via the outlet opening 39 . The second valve seat 46 on the closing head 42 , the valve sleeve 47 and the hollow interior of the cup-shaped nozzle body 19 together with the central bore 43 in the middle piece 22 and the interior 66 of the housing cap 24 form a fuel valve 57 with which fuel is blown out of the blow-out opening 39 in a metered amount can be.

Der Kraftstoffanschluß 16, d. h. der Anschlußstutzen 35 mit Axialbohrung 37 an der Gehäusekappe 24, ist an einem 3/2-Wegemagnetventil 58 mit Federrückstellung angeschlossen. Von den beiden anderen Ventilanschlüssen ist der zweite Ventilanschluß durch ein Druckhalteventil 59, das auf 3-5 bar eingestellt ist, gegen eine Entlastungsleitung 60 abgeschlossen und der dritte Ventilanschluß ist mit der Kraftstoffdruckquelle 13 verbunden. Der erste Ventilanschluß ist in der unerregten Grundstellung des Magnetventils 58 mit dem zweiten Ventilanschluß und in der Umschaltstellung mit dem dritten Ventilanschluß verbunden. Die Kraftstoffdruckquelle 13 besteht aus einem Kraftstoffspeicher 61, der von einer Kraftstoffpumpe 62 auf einen Kraftstoffdruck von 10-15 bar gespannt wird. Die mit dem Luftanschluß 17 verbundene Luftdruckquelle 14 weist einen Druckluftspeicher 63 auf, der von einem Kompressor 64 auf einen Luftdruck von etwa 7 bar aufgeladen wird.The fuel connection 16 , ie the connecting piece 35 with an axial bore 37 on the housing cap 24 , is connected to a 3/2-way solenoid valve 58 with spring return. Of the two other valve connections, the second valve connection is closed off by a pressure-maintaining valve 59 , which is set to 3-5 bar, against a relief line 60 , and the third valve connection is connected to the fuel pressure source 13 . The first valve connection is connected to the second valve connection in the unexcited basic position of the solenoid valve 58 and to the third valve connection in the changeover position. The fuel pressure source 13 consists of a fuel reservoir 61 which is tensioned by a fuel pump 62 to a fuel pressure of 10-15 bar. The air pressure source 14 connected to the air connection 17 has a compressed air reservoir 63 which is charged by a compressor 64 to an air pressure of approximately 7 bar.

Die Funktion der beschriebenen Ausblasvorrichtung ist unter Beziehung der in Fig. 4 dargestellten Diagramme wie folgt: Im Ausgangszustand sind das Luftventil 56 und das Kraftstoffventil 57 geschlossen. In dem vom Innenraum 55 der Gehäusekappe 24 und dem hohlen Innern von Mittelstück 22 und Düsenkörper 19 gebildeten Ventilraum des Kraftstoffventils 57 herrscht der von dem Druckhalteventil 59 eingestellte Vordruck pv (Diagramm a in Fig. 4), der auf die vom Ventilnadelende 67 und Stirndende der Ventilhülse 47 gebildeten Druckbeaufschlagungsflächen wirkt. In dem vom Ringraum 31, Außennut 55 und Ringraum 53 gebildeten Ventilraum des Luftventils 56 herrscht der vom Druckluftspeicher 63 vorgegebene Luftdruck. Die Schließfederkraft der ersten Ventilschließfeder 45 ist größer als die Öffnungskraft aus Luftdruck und Kraftstoffvordruck pv. Der Schließkopf 42 wird von der ersten Schließfeder 45 auf den ersten Ventilsitz 40 und die Ventilhülse 47 wird von der zweiten Schließfeder 48 auf den zweiten Ventilsitz 46 aufgepreßt. Durch Erregung des Magnetventils 58 mit einem Stromimpuls gemäß Diagramm d in Fig. 4 schaltet das Magnetventil 58 um und verbindet den Kraftstoffanschluß 16 mit der Kraftstoffdruckquelle 13. Wie Diagramm a in Fig. 4 zeigt, steigt der Kraftstoffdruck p ausgehend von dem Vordruck p_V an, bis der vom Kraftstoffspeicher 61 maximal zur Verfügung stehende Maximaldruck p_max erreicht ist. Übersteigt der Kraftstoffdruck p den Öffnungsdruck p_L des Luftventils 56, d. h. ist die Summe von Kraftstoffdruck und Luftdruck größer als die Kraft der ersten Schließfeder 45 minus der zweiten Schließfeder 48, so hebt der Schließkopf 42 der Ventilnadel 41 vom ersten Ventilsitz 40 ab. Damit strömt Luft aus der Ausblasöffnung 39 aus. Nach einem Ventilnadelhub h_L (Fig. 2) schlägt der Ringflansch 49 der Ventilhülse 47 an dem becherförmigen Düsenkörper 19 an und wird an diesem festgehalten. Der Ventilnadelhub h_L kann mittels einer am Boden des Düsenkörpers 19 eingelegten Paßscheibe 65 justiert werden. Mit Anliegen des Ringflansches 49 hebt bei weiterem Ventilnadelhub die Ventilhülse 47 vom zweiten Ventilsitz 46 auf dem Schließkopf 42 der Ventilnadel 41 ab, und das Kraftstoffventil 57 öffnet. Nunmehr wird Kraftstoff dem Luftstrom beigemischt, und beide Komponenten entweichen über die Ausblasöffnung 39 in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Bei Wegfall des Ansteuerimpulses des Magnetventils 58 (Diagramm d in Fig. 4) schaltet das Magnetventil 58 wieder in seine Grundstellung zurück, in welcher die Kraftstoffdruckquelle 13 abgesperrt und der Kraftstoffanschluß 16 durch das Druckhalteventil 59 abgeschlossen ist. Der Druck am Kraftstoffanschluß 16 sinkt wieder auf den Kraftstoffvordruck p_V ab (Diagramm a in Fig. 4). Nach dem Ventilnadelhub h₁ drückt die zweite Schließfeder 48 die Ventilhülse 47 wieder an den zweiten Ventilsitz 46 auf der Rückseite des Schließkopfes 42 an. Das Kraftstoffventil 57 schließt, noch während das Luftventil 56 geöffnet ist. Nach weiterem Absinken des Kraftstoffdrucks setzt die erste Schließfeder 45 den Schließkopf 42 auf den ersten Ventilsitz 40 zurück, und auch das Luftventil 56 ist geschlossen. Durch das verzögerte Schließen des Luftventils 56 wird sichergestellt, daß der gesamte Kraftstoff in den Brennraum ausgeblasen wird. Der jeweilige Öffnungs- und Schließdruck der beiden Ventile 56, 57 ist beliebig variierbar, so daß der Einblasablauf optimal abgestimmt werden kann.The function of the blow-out device described is as follows with reference to the diagrams shown in FIG. 4: In the initial state, the air valve 56 and the fuel valve 57 are closed. In the valve chamber of the fuel valve 57 formed by the interior 55 of the housing cap 24 and the hollow interior of the center piece 22 and nozzle body 19 , the pre-pressure pv set by the pressure-maintaining valve 59 (diagram a in FIG. 4) prevails, which corresponds to that of the valve needle end 67 and the front end of the Valve sleeve 47 formed pressurizing surfaces acts. In the valve space of the air valve 56 formed by the annular space 31 , the external groove 55 and the annular space 53 , the air pressure specified by the compressed air reservoir 63 prevails. The closing spring force of the first valve closing spring 45 is greater than the opening force from air pressure and fuel pre-pressure pv. The closing head 42 is pressed onto the first valve seat 40 by the first closing spring 45 and the valve sleeve 47 is pressed onto the second valve seat 46 by the second closing spring 48 . By energizing the solenoid valve 58 with a current pulse according to diagram d in FIG. 4, the solenoid valve 58 switches over and connects the fuel connection 16 to the fuel pressure source 13 . As diagram a in FIG. 4 shows, the fuel pressure p increases from the admission pressure p _V until the maximum pressure p _max available from the fuel accumulator 61 is reached. If the fuel pressure p exceeds the opening pressure p _{L of} the air valve 56 , ie if the sum of the fuel pressure and air pressure is greater than the force of the first closing spring 45 minus the second closing spring 48 , the closing head 42 of the valve needle 41 lifts off the first valve seat 40 . Air therefore flows out of the blow-out opening 39 . After a valve needle stroke h _L ( FIG. 2), the annular flange 49 of the valve sleeve 47 abuts on the cup-shaped nozzle body 19 and is held there. The valve needle stroke h _L can be adjusted by means of a shim 65 inserted in the bottom of the nozzle body 19 . When the ring flange 49 is in contact, the valve sleeve 47 lifts from the second valve seat 46 on the closing head 42 of the valve needle 41 and the fuel valve 57 opens when the valve needle stroke continues. Now fuel is mixed into the air flow, and both components escape through the outlet opening 39 into the combustion chamber of the internal combustion engine. If the control pulse of the solenoid valve 58 is omitted (diagram d in FIG. 4), the solenoid valve 58 switches back to its basic position, in which the fuel pressure source 13 is shut off and the fuel connection 16 is closed by the pressure holding valve 59 . The pressure at the fuel connection 16 drops again to the fuel admission pressure p _V (diagram a in FIG. 4). After the valve needle stroke h ₁ , the second closing spring 48 presses the valve sleeve 47 against the second valve seat 46 on the back of the closing head 42 . The fuel valve 57 closes while the air valve 56 is open. After the fuel pressure has dropped further, the first closing spring 45 resets the closing head 42 to the first valve seat 40 , and the air valve 56 is also closed. The delayed closing of the air valve 56 ensures that all of the fuel is blown out into the combustion chamber. The respective opening and closing pressure of the two valves 56 , 57 can be varied as desired, so that the blowing-in process can be optimally coordinated.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ausblasdüse 10 dargestellt, die in der Ausblasvorrichtung gemäß Fig. 1 eingesetzt werden kann. Die nur schematisch im Längsschnitt dargestellte Ausblasdüse 10′ hat eine Gehäuse 70, das durch einen Mittelsteg 71 in eine obere Kammer 72 und in eine untere Kammer 73 unterteilt ist. In der oberen Kammer 72 mündet der Kraftstoffanschluß 16 und in der unteren Kammer über eine im Mittelsteg 71 verlaufende Schrägbohrung 74 der Luftanschluß 17. In der unteren Kammer 73 ist die Ausblasöffnung 39 ausgebildet, die wiederum von dem ersten Ventilsitz 40 des Luftventils 56 umgeben ist. Mit dem ersten Ventilsitz 40 wirkt wiederum der Schließkopf 42 am Ende der Ventilnadel 41 zusammen, die durch eine koaxiale Führungsbohrung 75 im Mittelsteg 71 hindurchgeführt ist. Ein in einer Ringnut im Mittelsteg 71 eingelegter Dichtungsring 76 dichtet die beiden Kammern 72, 73 gasdicht voneinander ab. An dem in der oberen Kammer 72 liegenden Ende trägt die Ventilnadel 41 wiederum einen Federteller 44, zwischen dem und dem Mittelsteg 71 sich die erste Schließfeder 45 abstützt. Vom Mittelsteg 71 ragt in die Kammer 72 ein ebenfalls der Führung der Ventilnadel 41 dienender Führungstutzen 77 hinein, dessen freies Stirnende einen Hubanschlag 78 für die Ventilnadel 41 bildet. FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a blow-out nozzle 10 which can be used in the blow-out device according to FIG. 1. The blow-out nozzle 10 shown only schematically in longitudinal section 'has a housing 70 which is divided by a central web 71 into an upper chamber 72 and a lower chamber 73 . The fuel connection 16 opens into the upper chamber 72 and the air connection 17 into the lower chamber via an oblique bore 74 running in the central web 71 . The blow-out opening 39 is formed in the lower chamber 73 , which in turn is surrounded by the first valve seat 40 of the air valve 56 . With the first valve seat 40, in turn, the closing head 42 cooperates at the end of the valve needle 41 , which is guided through a coaxial guide bore 75 in the central web 71 . A sealing ring 76 inserted in an annular groove in the central web 71 seals the two chambers 72 , 73 in a gas-tight manner from one another. At the end lying in the upper chamber 72 , the valve needle 41 in turn carries a spring plate 44 , between which and the central web 71 the first closing spring 45 is supported. From the center web 71 in the chamber 72 also a guide of the valve needle 41 protrudes serving guide sleeve 77 into which the free end face forms a stroke stop for the valve needle 78 41st

Die Ventilnadel 41 ist im Übergangsbereich zum Schließkopf 42 verdickt ausgebildet. An diesem Ventilnadelabschnitt 411 mit größerem Durchmesser ist der zweite Ventilsitz 46 des Kraftstoffventils 57 ausgebildet. Mit diesem Ventilsitz 46 wirkt wiederum die Ventilhülse 47 zusammen, die auf der Ventilnadel 41 axial verschieblich geführt ist und von der zweiten Schließfeder 48 wiederum an den zweiten Ventilsitz 46 auf dem Ventilnadelabschnitt 411 angedrückt wird. Die zweite Schließfeder 48 stützt sich an einer Ringschulter an der Ventilhülse 47 und an einer in eine Ringnut in der Ventilnadel 41 eingelegten Sicherungsscheibe 79 ab. Unmittelbar vor dem Ventilsitz 46 ist in die Ventilnadel 41 eine Querbohrung 80 eingebracht, in welcher eine die Ventilnadel 41 bis zu ihrem in der oberen Kammer 72 liegenden Ende 67 durchziehende Axialbohrung 81 mündet. Im Mündungsbereich der Querbohrung 80 am Umfang der Ventilnadel 41 ist in die Ventilhülse 47 eine Ringnut 82 eingestochen, die zu dem auf dem Ventilsitz 46 aufliegenden Ende der Ventilhülse 47 hin frei ausläuft und deren vom Ventilsitz 46 abgekehrte Ringschulter 83 eine Druckbeaufschlagungsfläche bildet.The valve needle 41 is thickened in the transition area to the closing head 42 . The second valve seat 46 of the fuel valve 57 is formed on this valve needle section 411 with a larger diameter. The valve sleeve 47 , which is axially displaceably guided on the valve needle 41 and in turn is pressed by the second closing spring 48 onto the second valve seat 46 on the valve needle section 411, in turn interacts with this valve seat 46 . The second closing spring 48 is supported on an annular shoulder on the valve sleeve 47 and on a locking washer 79 inserted into an annular groove in the valve needle 41 . Immediately in front of the valve seat 46 , a transverse bore 80 is made in the valve needle 41 , in which an axial bore 81 opens out through the valve needle 41 up to its end 67 in the upper chamber 72 . In the mouth region of the transverse bore 80 at the periphery of the valve needle 41 in the valve sleeve 47, an annular groove 82 is inserted which runs out towards free to rest on the valve seat 46 the end of the valve sleeve 47 and which faces away from the valve seat 46 annular shoulder 83 forms a pressure impingement.

Die Wirkungsweise der Ausblasdüse 10′ gemäß Fig. 3 ist geringfügig modifiziert gegenüber dieser der Ausblasdüse 10 in Fig. 1 und 2. Im Ausgangszustand sind wiederum Luftventil 56 und Kraftstoffventil 57 geschlossen, da einerseits die Federkraft der ersten Schließfeder 45 größer ist als die Öffnungskraft aus Luftdruck und Kraftstoffvordruck p_V und andererseits die Schließkraft der zweiten Schließfeder 48 größer ist als der auf die Druckbeaufschlagungsfläche 83 an der Ventilhülse 47 wirkende Kraftstoffvordruck p_V. Durch Umschalten des an dem Kraftstoffanschluß 16 angeschlossenen Magnetventils 58 (Fig. 1) steigt der Kraftstoffdruck an, was zunächst zum Öffnen des Luftventils 56 führt, sobald dessen Öffnungsdruck p_L erreicht ist (Diagramm a und b in Fig. 4). Bei weiterem Anstieg des Kraftstoffdrucks p wird der Öffnungsdruck p_K des Kraftstoffventils 57 überschritten, und die Ventilhülse 47 wird entgegen der Schließkraft der zweiten Schließfeder 48 vom Ventilsitz 46 abgehoben. Das Kraftstoffventil 57 öffnet (Diagramm a und c in Fig. 4), und die beiden Komponenten Druckluft und Kraftstoff entweichen über die Ausblasöffnung 39 in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Beim Zurückschalten des Magnetventils 58 (Fig. 1) schließt zunächst wieder das Kraftstoffventil 57 und anschließend das Luftventil 56 (Diagramm c und b in Fig. 4).The operation of the blow-out nozzle 10 'according to FIG. 3 is slightly modified compared to that of the blow-out nozzle 10 in FIGS . 1 and 2. In the initial state, air valve 56 and fuel valve 57 are again closed, since on the one hand the spring force of the first closing spring 45 is greater than the opening force Air pressure and fuel admission pressure p _V and on the other hand the closing force of the second closing spring 48 is greater than the fuel admission pressure p _V acting on the pressurizing surface 83 on the valve sleeve 47 . By switching the solenoid valve 58 connected to the fuel connection 16 ( FIG. 1), the fuel pressure increases, which initially leads to the opening of the air valve 56 as soon as its opening pressure p _{L is} reached (diagrams a and b in FIG. 4). If the fuel pressure p increases further, the opening pressure p _{K of} the fuel valve 57 is exceeded, and the valve sleeve 47 is lifted off the valve seat 46 against the closing force of the second closing spring 48 . The fuel valve 57 opens (diagrams a and c in FIG. 4), and the two components compressed air and fuel escape through the blow-out opening 39 into the combustion chamber of the internal combustion engine. When the solenoid valve 58 ( FIG. 1) is switched back, the fuel valve 57 first closes again and then the air valve 56 (diagrams c and b in FIG. 4).

Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine die beschriebene Ausblasdüse 10 bzw. 10′ vorgesehen, wobei die Querbohrung 32 im Saugrohr 11 oder in den Zylinderköpfen die einzelnen Ausblasdüsen 10 miteinander verbinden, die endseitig an der Druckluftquelle 14 angeschlossen sind. Um nicht für jede Ausblasdüse 10 bzw. 10′ ein Magnetventil 58 vorsehen zu müssen, können die einzelnen Ausblasdüsen 10 bzw. 10′ über eine rotierende Verteilerwelle an das Magnetventil 58 angeschlossen werden.In a multi-cylinder internal combustion engine, the described exhaust nozzle 10 or 10 'is provided for each cylinder of the internal combustion engine, the transverse bore 32 in the intake manifold 11 or in the cylinder heads connecting the individual exhaust nozzles 10 , which are connected at the end to the compressed air source 14 . In order not to have to provide a solenoid valve 58 for each blow-out nozzle 10 or 10 ', the individual blow-out nozzles 10 or 10 ' can be connected to the solenoid valve 58 via a rotating distributor shaft.

Claims

1. Device for the combined blowing-out of fuel and air for fuel injection systems of internal combustion engines with a nozzle housing which has a fuel and air connection and a blow-out opening connected to it, and with two valves arranged in the nozzle housing with valve seats coaxial with the blow-out opening and valve members interacting with the valve seats , one of which is a valve (fuel valve) in the connection between the fuel connection and the blow-out opening and the other valve (air valve) in the connection between the air connection and the blow-out opening, characterized in that the valve seats ( 40 , 46 ) are at or near the outlet opening ( 39 ) and the valve members ( 41 , 42 , 47 ) are pressure-controlled in such a way that the fuel valve ( 57 ) opens after the air valve ( 56 ) and closes before the air valve ( 56 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the valve seat ( 40 ) of the air valve ( 56 ) in the blow-out opening ( 39 ) on the housing ( 19 ) and the valve seat ( 46 ) of the fuel valve ( 57 ) on the valve member ( 41 , 42 ) of the air valve ( 56 ) is formed.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the valve member of the air valve ( 56 ) is designed as a valve needle ( 41 ) which with an outwardly opening closing head ( 42 ) under the action of a closing spring ( 45 ) on the valve seat ( 40 ) rests and carries a pressurizing surface ( 67 ) located in a fuel chamber ( 66 ; 72 ) which is connected to the fuel connection ( 16 ) and which counteracts the closing spring ( 45 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the closing spring ( 45 ) in the fuel chamber ( 66 ; 72 ) is arranged.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the valve member ( 47 ) of the fuel valve ( 57 ) is formed by a on the valve needle ( 41 ) displaceable valve sleeve ( 47 ) which, under the action of a second closing spring ( 48 ) to the first closing spring ( 45 ) opposing closing force rests on the face of the valve seat ( 46 ) and that the sleeve interior is connected to the fuel connection ( 16 ) and / or to the fuel chamber ( 66 ; 72 ) connected to it.

6. The device according to claim 5, characterized in that the valve sleeve ( 47 ) is at least partially enclosed by the valve seat ( 40 ) of the air valve ( 56 ) delimited valve chamber ( 53 ; 73 ) of the air valve ( 56 ).

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the valve seat ( 46 ) of the fuel valve ( 57 ) on the closing head ( 42 ) of the valve needle ( 41 ) is formed and the second closing spring ( 48 ) on the one hand on the valve sleeve ( 47 ) and on the other hand is supported on an abutment ( 22 ) fixed to the housing and that the valve sleeve ( 47 ) carries a radially projecting collar ( 49 ) which, after a partial opening stroke (h ₁ ) of the valve needle ( 41 ), abuts a stop ( 65 ) fixed to the housing.

8. The device according to claim 7, characterized in that the blow-out opening ( 39 ) from the mouth of a at its other end with the fuel chamber ( 66 ) communicating bore ( 51 ) is formed, the upstream end portion as a seal at the same time opposite the fuel chamber ( 66 ), the guide for the valve sleeve ( 47 ) is designed such that the valve needle ( 41 ), which is smaller in diameter than the inside diameter of the valve sleeve ( 47 ), carries guide ribs ( 50 ) for support on the inner wall of the sleeve and that the valve chamber ( 53 ) of the air valve ( 56 ) is formed by an up to the closing head ( 42 ) of the valve needle ( 41 ) extending annular recess ( 52 ) between the inner wall of the bore and the outer wall of the sleeve, which is connected via inlet bores ( 54 ) with a connection to the air connection ( 16 ) Recess ( 52 ) coaxial annular channel ( 55 ) is connected.

9. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the valve seat ( 46 ) of the fuel valve ( 57 ) on one of the closing head ( 42 ) upstream, enlarged in diameter valve needle portion ( 41 ) is formed and the second closing spring ( 48 ) on the one hand on the valve sleeve ( 47 ) and on the other hand on an abutment ( 79 ) held on the valve needle ( 41 ), that an annular groove ( 82 ) reaching into the valve seat ( 46 ) is pierced, the annular shoulder of which is turned away from the valve seat ( 46 ) ( 83 ) a pressure application surface counteracts the second closing spring ( 48 ) such that the valve needle ( 41 ) in the area of the annular groove ( 82 ) has at least one radial bore opening on the circumference of the needle on the one hand and in an axial blind bore ( 81 ) in the valve needle ( 41 ) on the other hand ( 80 ) and that the blind bore ( 81 ) in the valve needle ( 41 ) communicates with the fuel chamber ( 72 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that a housing-fixed stop ( 78 ) for limiting the opening stroke of the valve needle ( 41 ) is provided.

11. The device according to claim 9, characterized in that the valve sleeve ( 47 ), valve seat ( 46 ) and second closing spring ( 48 ) in the valve chamber ( 73 ) of the air valve ( 56 ) is arranged, which serves to guide the valve needle ( 41 ) housing portion (71) is closed from the fuel space (72), and that the valve needle (41) protrudes with its the mouth of the blind bore (81) carrying the needle end (67) in the fuel space (72).

12. Device according to one of claims 1-10, characterized in that the air connection ( 17 ) is connected to a compressed air source ( 14 ) which provides an approximately constant air pressure.

13. Device according to one of claims 1-11, characterized in that the fuel connection ( 16 ) is connected to a 3/2-way solenoid valve ( 58 ) with spring return, which the fuel connection ( 16 ) in its one switching position with a fuel pressure source ( 13th ) and in its other switching position with a pressure control valve ( 59 ).

14. The apparatus according to claim 12, characterized in that the fuel pressure source ( 13 ) has a fuel reservoir ( 61 ) which is biased to a fuel pressure of about 10-15 bar, and that the pressure maintaining valve ( 59 ) has a fuel pressure of about 3 -5 bar.

15. Device according to one of claims 11-13, characterized in that the air pressure of the compressed air source ( 14 ) is approximately 7 bar.