DE4220619A1

DE4220619A1 - Injector

Info

Publication number: DE4220619A1
Application number: DE4220619A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Haefner
Original assignee: Krupp Mak Maschinenbau GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-05
Also published as: EP0575887B1; FI104013B; FI932941A0; FI932941A; FI104013B1; EP0575887A1; DE59305564D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzeinrich tung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel motoren mit Einspritzventilen für Kraftstoff bzw. Zünd öl und hochverdichtetem Brenngas.The invention relates to an injection device tion for internal combustion engines, especially diesel engines with injectors for fuel or ignition oil and highly compressed fuel gas.

Es sind Ausführungen sowohl bei Zweitakt- als auch bei Viertaktmotoren bekannt, in denen hochverdichtetes Brenngas nahe dem Zünd-OT-Punkt durch Düsen einge spritzt wird, um von einem Zündölstrahl aus einer anderen Düse bzw. einem anderen Düsenteil gezündet zu werden.There are versions of both two-stroke and Four-stroke engines are known in which highly compressed Fuel gas turned on near the ignition TDC point through nozzles is splashed around by a jet of pilot oil from a ignited another nozzle or another nozzle part become.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzeinrichtung für Motoren zu schaffen, mit dem ein besonders günstiges Einspritzverhalten erzielbar ist und wobei die Einspritzventile auf kleinem Raum unterzubringen sind.The object of the invention is an injection device for engines with which to create a special favorable injection behavior can be achieved and where to accommodate the injectors in a small space are.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiter vorteil hafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.This object is inventively characterized by nenden features of claim 1 solved. Another advantage adhesive features include the subclaims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß die beiden Einspritzdüsen in einem Halter zusammengefaßt sind und somit bei wenig Raumbe anspruchung ein leistungsfähiges Einspritzsystem für Brenn-, Gas- und Kraftstoff- bzw. Zündöl erzielt wird. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß statt der großbrauenden Stahlfedern eine hydraulische Be lastung der Düsennadeln verwendet wird.The main advantages achieved with the invention consist of the two injectors in one Holders are combined and thus with little space a powerful injection system for Fuel, gas and fuel or ignition oil is achieved. This is essentially achieved in that instead the large-brewing steel springs have a hydraulic loading load of the nozzle needles is used.

Das Problem, betriebssicher den sehr kurzen Zeitquer schnitt zu öffnen, den man braucht, um die richtige Gasmenge ausströmen zu lassen, wird dadurch gelöst, daß mit Hilfe einer gängigen, mit Steuerkanten behafteten Einspritzpumpe den hydraulischen Druck, der auf das Einspritzventil für den Gasbetrieb wirkt, durch ein Doppelkolbensystem abzubauen. Je nach notwendiger Steuerdauer wird der größere der beiden Doppelkolben, entsprechend der in dieser Zeit geförderten Steuermenge mehr oder weniger stark abgehoben, um dann bei Förder ende der Steuerpumpe wieder zurückzufallen, um das Steuernadelventil der Gasdüse zu verschließen.The problem is reliable the very short time cross open cut you need to get the right one Letting gas flow out is solved in that with the help of a common one with control edges Injection pump the hydraulic pressure on the Injector for gas operation acts through Dismantle the double piston system. Depending on the necessary Control duration becomes the larger of the two double pistons, according to the amount of tax funded during this period more or less lifted off, then at funding end of the control pump to fall back to the Close the control needle valve of the gas nozzle.

Um ein möglichst einfaches System für die hydraulische Belastung der beiden Nadeln zu finden, ist durch ge eignete Auswahl der Durchmesser der Nadeln und der Durchmesser der Steuerkolben mit ein und demselben hydraulischen Schließdruck auszukommen.To make the system as simple as possible for the hydraulic To find the load on the two needles is by ge appropriate selection of the diameter of the needles and the Diameter of the control piston with one and the same hydraulic closing pressure.

Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß es vorteil haft ist, daß der zu entzündende Kraftstoff immer in die Richtung gespritzt wird, wo durch den Zündkraft stoff der Zündherd entsteht. Es trägt dies ganz wesent lich zur guten Vermischung von Kraftstoff und Luft bei. Der so geschilderte Wunsch kann in der Regel kaum mit zwei unterschiedlichen Einspritzdüsen und bisher nur sehr schwierig mit Doppeldüsen oder Mehrfachdüsen dar gestellt werden. Erfindungsgemäß wird daher vorge schlagen, daß die Strahllagen von Gasdüsen und Vorein spritzdüsen, die ihrerseits auch im reinen Dieselbe trieb Hauptdüse sein kann, so gelenkt werden, daß sich die Strahlen räumlich in einer gemeinsamen Ebene und einer daraufliegenden Kreislinie bzw. Abstandslinie treffen.It has also been found to be beneficial is that the fuel to be ignited is always in the direction is sprayed where by the ignition force The ignition source is created. This is very important to the good mixing of fuel and air. The wish described in this way can hardly be accepted two different injectors and so far only very difficult with double or multiple nozzles be put. According to the invention is therefore provided suggest that the jet positions of gas nozzles and advance spray nozzles, which in turn also in the pure same Main jet can be so directed that the rays spatially in a common plane and a circular line or distance line lying thereon to meet.

Die beiden Einspritzdüsen sind nebeneinander in einem gemeinsamen Düsenhalter angeordnet, der mit einem die Doppelkolbeneinrichtung sowie die entsprechenden Druck bohrungen und Kanäle aufweisendes Segment über eine Gewindehülse zusammengefaßt ist, die mit einem An schlußelement, in dem die Zuführungskanäle angeordnet sind, verbunden ist.The two injectors are side by side in one common nozzle holder arranged with a die Double piston device and the corresponding pressure segment with holes and channels over a Threaded sleeve is summarized with an closing element in which the feed channels are arranged are connected.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie ben. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing shown and will be described in more detail below ben. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Halter mit den beiden Einspritzventilen, Fig. 1 shows a longitudinal section through a holder having the two injectors,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 2 is a cross section along the line II-II of Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 3 is a cross section along the line III-III of Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Strahlbild der Brenn gase und der Kraftstoffe bzw. Zündöle und Fig. 4 is a plan view of a spray pattern of the combustion gases and the fuels or ignition oils and

Fig. 5 eine Vorderansicht des Strahlbildes mit in der Ebene auftreffenden Strahlen. Fig. 5 is a front view of the beam image with rays incident in the plane.

Die Einspritzeinrichtung umfaßt im wesentlichen in einem Halter 1 zusammengefaßt zwei Einspritzventile 2 und 3, die Düsennadeln 4 und 5 umfassen und Spritz löcher 36, 37 im Düsenelement 35 und 34 freigeben bzw. schließen.The injector essentially comprises in a holder 1 , two injectors 2 and 3 , the nozzle needles 4 and 5 and spray holes 36 , 37 in the nozzle element 35 and 34 release or close.

Das eine Einspritzventil 2 ist zur Zuführung von Brenn kraftstoff bzw. Zündöl und das weitere Einspritzventil 3 ist zur Zuführung von Brenngas in den Zylinder ausge legt.One injector 2 is for supplying fuel or ignition oil and the other injector 3 is for supplying fuel gas in the cylinder.

Der Halter 1 ist mit einem Segment 8 über eine Gewinde hülse 9 mit einem Anschlußelement 10 verbunden. In diesem sind Kanäle 11 und 12 für die Zuführung von einem Schließdruck S und einem Steuerdruck Z in das Segment 8 vorgesehen, in dem die Kanäle weitergeführt sind.The holder 1 is connected to a segment 8 via a threaded sleeve 9 with a connecting element 10 . In this channel 11 and 12 are provided for the supply of a closing pressure S and a control pressure Z in the segment 8 , in which the channels are continued.

Das Einspritzventil 3 weist eine Doppelkolbeneinrich tung D auf, die koaxial zur Düsennadel 5 angeordnet ist und einerseits über den Kanal 11 mit einem Schließ druck S und andererseits über den Kanal 12 mit einem Steuerdruck Z beaufschlagbar ist.The injection valve 3 has a Doppelkolbeneinrich device D, which is arranged coaxially to the nozzle needle 5 and on the one hand via the channel 11 with a closing pressure S and on the other hand via the channel 12 with a control pressure Z can be applied.

Die Einrichtung D umfaßt einen im Durchmesser größeren ersten Kolben 30 und einen im Durchmesser kleineren Kolben 31, der sich an der Düsennadel 5 anliegt. The device D comprises a first piston 30 with a larger diameter and a piston 31 with a smaller diameter, which rests on the nozzle needle 5 .

In dem Raum R zwischen den beiden Kolben 30 und 31 tritt der Kanal 12 für den Steuerdruck Z ein, wobei der Kanal 11 endseitig des größeren Kolbens 30 in einen Raum 13 einmündet. Weitere Kanäle 14 dienen zur Brenn gaszuführung in das Ventil 3, welche in einen Ringraum 16 unterhalb der Düsennadel 5 eintreten.In the space R between the two pistons 30 and 31 , the channel 12 enters the control pressure Z, the channel 11 opening into a space 13 at the end of the larger piston 30 . Further channels 14 are used for supplying fuel gas to the valve 3 , which enter an annular space 16 below the nozzle needle 5 .

Das weitere Ventil 2 zur Kraftstoff- bzw. Zündölzu führung im Halter 1 umfaßt die Düsennadel 4, deren Kopf 17 in einen Raum 18 eintaucht, der mit einem Kanal 19 verbunden ist, über den die Düsennadel 4 mit einem Schließdruck S aus dem Kanal 11 beaufschlagbar ist. Zur Verbindung dieser beiden Kanäle 11 und 19 ist in der Trennebene zwischen dem Anschlußelement 10 und dem Seg ment 8 ein Querkanal 20 z. B. eine Fräsung vorgesehen. Die Zuführung des Brennkraftstoffes bzw. Zündöls zum Ventil 2 erfolgt in einem Ringraum 21 über einen weiteren Kanal 23.The further valve 2 for fuel or Zündölzu management in the holder 1 comprises the nozzle needle 4 , the head 17 immersed in a space 18 which is connected to a channel 19 through which the nozzle needle 4 can be acted upon with a closing pressure S from the channel 11 is. In order to connect these two ducts 11 and 19 is, in the separation plane between the connecting member 10 and the Seg ment 8 is a cross-channel twentieth B. provided a milling. The fuel or ignition oil is supplied to valve 2 in an annular space 21 via a further channel 23 .

Im Halter 1 sind zwei Düsennadeln 4 und 5 dargestellt. Denkbar sind z. B. bei größeren Motoren statt der einen Düsennadel 5 auch mehrere davon, die z. B. konzentrisch um die Düsennadel 4 angeordnet sein können. Durch die zwei Gaskanäle 14 strömt das, unter hohem Druck vorge spannte Brenngas in den Ringraum 16 der Düse 5 samt Düsennadel und wirkt dort auf die Schulter 5a der Düsennadel 5 mit dem Ziel, diese hochzuheben. Im Zwischensegment 8 wirkt der kleine Kolben 31, gepreßt vom größeren Kolben 30, unter dem über den Kanal 11 zugeführten Schließdruck S dem Abgasdruck G entgegenge setzt auf die Nadel 5.In the holder 1 , two nozzle needles 4 and 5 are shown. Are conceivable, for. B. in larger engines instead of a nozzle needle 5 and several of them, the z. B. can be arranged concentrically around the nozzle needle 4 . Through the two gas channels 14 , the fuel gas biased under high pressure flows into the annular space 16 of the nozzle 5 together with the nozzle needle and acts there on the shoulder 5 a of the nozzle needle 5 with the aim of lifting it up. In the intermediate segment 8, the small piston 31 , pressed by the larger piston 30 , acts under the closing pressure S supplied via the channel 11 to counter the exhaust gas pressure G to the needle 5 .

Wird nun von einer Steuerpumpe P aus eine Menge von Steueröl über den Kanal 12 und den anschließenden Kanal 12a dem Doppelkolbenzwischenraum R zugeführt, so wird beim Ansteigen des dortigen Druckes sich der größere Kolben 30 vom kleineren Kolben 31 wegbewegen, so daß auf die Düsennadel 5 nur noch eine relativ kleine Kraft wirkt, die aus dem Steueröldruck und der Stirnfläche des kleinen Kolbens 31 entsteht. Es kann dann der an stehende Gasdruck G über die vorgenannte Schulter 5a die Nadel 5 hochheben. Wenn die Steuerpumpe P dann Förderende hat, wird der große Kolben 30 sofort wieder durch den Schließdruck aus der Leitung 11 nach unten gedrückt und die Nadel 5 schließt sich, womit die Gas zufuhr aus der Leitung 14 gestoppt wird.If now the subsequent channel a the double piston clearance R fed from a pilot pump P from a set of pilot oil through the channel 12 and 12, so at the rise of the local pressure will be 30 move away from the larger piston from the smaller piston 31, so that on the nozzle needle 5 only a relatively small force acts, which arises from the control oil pressure and the end face of the small piston 31 . The gas pressure G at the above shoulder 5 a can then raise the needle 5 . When the control pump P then has the end of delivery, the large piston 30 is immediately pressed down again by the closing pressure from the line 11 and the needle 5 closes, thus stopping the gas supply from the line 14 .

Der Raum 18 über der Düsennadel 4 ist mit dem Schließ druckkanal 11 z. B. durch den Querkanal 20 mit dem Kanal 19 verbunden, so daß die Nadel 4 gegenüber dem Gasdruck des Zylinders, dicht auf ihrem Sitz 32 gehalten wird. Wird nun die Zündölmenge oder auch die normale Diesel menge durch den Kanal 23 unter die Schulter 4a der Düsennadel 4 gepumpt, so wird der dort ansteigende Druck die Düsennadel nach oben bewegen und der Zündöl einspritzvorgang oder der Dieselkraftstoffeinspritzvor gang erfolgt.The space 18 above the nozzle needle 4 is with the closing pressure channel 11 z. B. connected by the transverse channel 20 to the channel 19 so that the needle 4 against the gas pressure of the cylinder is held tightly on its seat 32 . If the amount of ignition oil or the normal amount of diesel is pumped through the channel 23 under the shoulder 4 a of the nozzle needle 4 , the pressure rising there will move the nozzle needle upwards and the ignition oil injection process or the diesel fuel injection process takes place.

Wie die Fig. 4 und 5 näher zeigen, weisen die Zünd öldüsen 34 sowie die Gasdüse 35 definiert gerichtete Spritzlöcher 36 und 37 auf, die jeweils weitgehend gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die aus den Spritzlöchern 36 austretenden Gasstrahlen 38 sowie die aus den Spritzlöchern 37 austretenden Kraftstoff strahlen 39 treffen deshalb in einer gemeinsamen Ebene E auf einer Kreislinie K in einem Bereich bzw. in einem Punkt zusammen. Der Kreismittelpunkt M liegt zwischen den beiden Düsennadeln 4 und 5, so daß die Strahlen sich in einem etwa gleichen Abstand von diesem Mittelpunkt M treffen.As shown in FIGS. 4 and 5 in more detail, have the ignition oil nozzles 34 and the gas nozzle 35 defines directed injection holes 36 and 37 which are each arranged distributed substantially uniformly. The gas jets 38 emerging from the spray holes 36 and the fuel jets 39 emerging from the spray holes 37 therefore meet in a common plane E on a circular line K in an area or at a point. The center of the circle M lies between the two nozzle needles 4 and 5 , so that the jets meet at approximately the same distance from this center M.

Claims

1. Injection device for internal combustion engines, especially diesel engines with injectors for fuel or ignition oil and highly compressed combustion gas, characterized in that the two nozzles needles ( 4 , 5 ) of the valves ( 2 , 3 ) from a common hydraulic closing pressure (S) can be acted upon, which acts on the one hand via a Doppelkolbenein direction (D) on the nozzle needle ( 5 ) in one injection nozzle ( 35 ) for fuel gas and on the other hand directly on the nozzle needle ( 4 ) in the further injection nozzle ( 34 ) for fuel or pilot oil and that the two pistons ( 30 , 31 ) of a direction (D) a defined control pressure (Z) are set, which is superimposed on the closing pressure (S) and the fuel gas pressure (G) during the injection process and that the control pressure (Z ) an opening and closing position of the one nozzle needle ( 5 ) can be introduced, the further nozzle needle ( 4 ) for opening against the closing pressure (S) v om fuel or ignition oil supplied via the channel ( 23 ) can be acted upon.

2. Injection device according to claim 1, characterized in that the double piston device (D) has a larger diameter piston ( 30 ) which cooperates with a smaller diameter piston ( 31 ) in such a way that the larger piston ( 30 ) opposite the closing pressure (S) is movable bar and abuts the nozzle needle ( 5 ) and can be displaced against the control pressure (Z) to achieve an open position of the nozzle needle ( 5 ) when fuel gas is applied.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the closing pressure (S) to the larger piston ( 30 ) of the injection valve ( 3 ) leading channel ( 11 ) via a transverse channel ( 20 ) (milling) with a channel ( 19 ) is connected, which leads to the further injection valve ( 2 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in a nozzle holder ( 1 ) two nozzle needles ( 4 , 5 ) are arranged side by side, the one nozzle needle ( 5 ) for gas supply and the further nozzle needle ( 4 ) is designed for fuel or ignition oil supply.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle holder ( 1 ) with a double piston device (D) and the channels ( 12 and 19 ) for the closing and control pressure segment ( 8 ) via a threaded sleeve ( 9 ) is held together, which engages behind a flange of the nozzle holder ( 1 ) and is connected to a connecting element ( 10 ) which has the feed channels ( 11 , 12 ) of the closing and control pressure.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a plurality of nozzle needles ( 4 ) for the fuel are arranged concentrically around the fuel gas nozzle needle ( 5 ).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a plurality of spray holes ( 36 , 37 ) in the two injection nozzles ( 35 , 34 ) are each arranged uniformly distributed and the emerging jets ( 38 , 39 ) from the focal point -A spray nozzle ( 5 ) and the fuel injection nozzle ( 35 ) meet in a common plane (E) and on an identical circular line (K) (distance line) and the circle has its center point (M) between the two injection nozzles ( 34 , 35 ) having.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a space between the rear end of the gas nozzle needle ( 5 ) and the smaller piston ( 31 ) of the device (D) is connected to a leak hole ( 33 ).