DE9419995U1 - Fuel injection device for diesel engines - Google Patents

Fuel injection device for diesel engines

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Description

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AGKLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AG

51149 Köln, den 08. Dezember 1994 D 94/082 GM - VW-P Fi/Co51149 Cologne, 08 December 1994 D 94/082 GM - VW-P Fi/Co

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für DieselmotorenFuel injection device for diesel engines

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotoren, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for diesel engines, in particular according to the preamble of patent claim 1.

Handelsübliche Dieselmotoren besitzen eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Gleichraumentlastungsventil. Eine Entlastung der Kraftstoffeinspritzleitung ist erforderlich, um ein Nachspritzen der Kraftstoffeinspritzdüsen nach Beendigung der Einspritzung durch den Restdruck in der Kraftstoffeinspritzleitung zu vermeiden. Das Entlastungsvolumen wird für den ungünstigsten Fall, den Volleistungspunkt ausgelegt, da hier der Einspritzdruck und damit der Restdruck der Kraftstoffeinspritzleitung am höchsten sind. Bei Teillast mit niedrigerem Einspritzdruckniveau führt das zu einer Überentlastung der Kraftstoffeinspritzleitung. Diese verursacht einen unregelmäßigen, niedrigen Leerlauf und einen späten Förderbeginn mit hoher Kohlenwasserstoffemission,Commercial diesel engines have a fuel injection pump with a constant volume relief valve. The fuel injection line must be relieved to prevent the fuel injection nozzles from continuing to spray after the injection has ended due to the residual pressure in the fuel injection line. The relief volume is designed for the worst case scenario, the full power point, as this is where the injection pressure and thus the residual pressure in the fuel injection line are at their highest. At partial load with a lower injection pressure level, this leads to an over-relief of the fuel injection line. This causes irregular, low idling and a late start of delivery with high hydrocarbon emissions.

In der DE-A 40 27 842 wird eine Einspritzvorrichtung für Dieselmotoren beschrieben, bei der anstelle des Gleichraumentiastungsventil ein Gleichdruckentlastungsventil Verwendung findet. Das Gleichdruckentlastungsventil entlastet die Kraftstoffeinspritzleitung unabhängig von der Motorlast und -drehzahl immer auf den gleichen Vordruck. Dadurch wird auch im niedrigen Leerlauf eine gleichbleibende Einspritzmenge erzielt, die einen stabilen niedrigen Leerlauf zur Folge hat.DE-A 40 27 842 describes an injection device for diesel engines in which a constant pressure relief valve is used instead of the constant space relief valve. The constant pressure relief valve always relieves the fuel injection line to the same pre-pressure, regardless of the engine load and speed. This ensures that a constant injection quantity is achieved even at low idle speed, which results in stable low idle speed.

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08.12.199408.12.1994

Die bei Gieichdruckentlastung mit fallender Motordrehzahl stark ansteigende Einspritzmenge erfordert eine sogenannte Minusangleichung. Diese wird bei der DE-A 40 27 842 durch einen Stufenplunger verwirklicht. Bei einem Stufenplunger tritt eine geteilte Kraftstofförderung ein. Diese besteht darin, daß beim Schließen des Sauglochs in der Plungerbuchse durch die obere Plungerkante ein Teil des geförderten Kraftstoffs entlang der Stufe zurück in das Sauglocli gelangt. Dadurch vermindert sich die Kraftstoffeinspritzmenge und zugleich verzögert sich der Einspritzbeginn. Dieser Effekt ist drehzahlabhängig. Auf diese Weise wird der gewünschte Abfall der Einspritzmenge mit sinkender Drehzahl und die ebenfalls erwünschte Vorverlegung des Förderbeginns mit steigender Drehzahl erreicht.The injection quantity, which increases sharply with constant pressure relief as the engine speed drops, requires a so-called negative adjustment. This is achieved in DE-A 40 27 842 by means of a stepped plunger. With a stepped plunger, a split fuel delivery occurs. This consists in the fact that when the suction hole in the plunger bushing closes, part of the delivered fuel flows back into the suction hole along the step through the upper edge of the plunger. This reduces the fuel injection quantity and at the same time delays the start of injection. This effect is speed-dependent. In this way, the desired drop in the injection quantity with decreasing speed and the equally desired advance of the start of delivery with increasing speed are achieved.

Nachteilig am Gleichdruckentlastungsventil ist dessen relativ großes Totvolumen, daß das Erreichen hoher Einspritzdrücke erschwert, wie sie bei modernen Dieselmotoren aus Verbrauchs- und Emissionsgründen erforderlich sind.The disadvantage of the constant pressure relief valve is its relatively large dead volume, which makes it difficult to achieve high injection pressures, as are required in modern diesel engines for consumption and emission reasons.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, die bei vorgegebenen Kraftstoffmengen-und Einspritzzeitpunktsverlauf einen möglichst hohen Einspritzdruck verwirklicht.It is therefore an object of the invention to create a fuel injection device which achieves the highest possible injection pressure for a given fuel quantity and injection timing.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Rückströmdrosselventil bewirkt eine einspritzmengenunabhängige Entlastung der Kraftstoffeinspritzleitung auf den Saugraumdruck der Kraftstoffeinspritzpumpe. Dadurch findet in keinem Lastpunkt eine Überentlastung statt, was unter anderem zu einem stabilen, konstantem niedrigen Leerlauf führt. Im Vergleich zum Gleichdruckentlastungsventil verursacht das Rückströmdrosselventil nur wenig Schadraum, wodurch ein deutlich erhöhter Einspritzdruck ermöglicht ist. Der auch beim Rückströmdrosseiventil vorhandene hohe Anstieg der Einspritzmenge bei fallender Motordrehzahl wird durch die gegenläufig wirkende Einspritzmengencharakteristik des Stufenplungers kompensiert. Außerdem hat der durch ihn bewirkte frühere Einspritzbeginn mit steigender Motordrehzahl günstige Kraftstoffverbräuche zur Folge.The problem is solved by the characterizing features of patent claim 1. The backflow throttle valve relieves the fuel injection line of the intake chamber pressure of the fuel injection pump, regardless of the injection quantity. As a result, there is no over-relief at any load point, which leads, among other things, to a stable, constant low idle. In comparison to the constant pressure relief valve, the backflow throttle valve causes only a small amount of dead space, which enables a significantly increased injection pressure. The high increase in the injection quantity that also occurs with the backflow throttle valve when the engine speed falls is compensated by the counteracting injection quantity characteristic of the stepped plunger. In addition, the earlier start of injection caused by it with increasing engine speed results in favorable fuel consumption.

Klöckner-Humboldt-Deutz AG I &Lgr;3*-", ···.: Klöckner-Humboldt-Deutz AG I &Lgr;3*-", ···.:

"# ' '*'"*" - · 08.12.1994 "#''*'"*" - · 08.12.1994

Es ist von Vorteil, daß die Spritzlöcher als Sitzlochdüsen ausgebildet sind. Bei der Sitzlochdüse ist das Kraftstoffvolumen unterhalb des Düsennadelsitzes auf ein Minimum reduziert, nämlich auf das Volumen der Spritzlöcher. Ein Nachtropfen oder Nachverdampfen dieses Volumens führt zu nur geringer Kohlenwasserstoff-Emission.It is advantageous that the spray holes are designed as seat hole nozzles. With the seat hole nozzle, the volume of fuel below the nozzle needle seat is reduced to a minimum, namely to the volume of the spray holes. Dripping or evaporation of this volume leads to only a small amount of hydrocarbon emissions.

Bei der Abstimmung der Verbrennung haben sich fünf Spritzlöcher und der in den Ansprüchen 4 und 5 genannte Bereich für die Höhe und Tiefe des Stufenanschliffs als vorteilhaft erwiesen.
10
When tuning the combustion, five spray holes and the range for the height and depth of the step grinding mentioned in claims 4 and 5 have proven to be advantageous.
10

Weitere Merkmale sind durch die folgende Beschreibung gegeben und durch die Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.Further features are given by the following description and by the drawing, in which an embodiment of the invention is shown schematically.

Es zeigen:Show it:

Figur 1: Schnitt durch ein Rückstromdrosselventil 1,Figure 1: Section through a non-return valve 1,

Figur 2: Teilschnitt durch ein Einspritzpumpenelement 11 mit Stufenplunger 14,
Figur 3: Schnitt durch die Spitze einer Sitzlochdüse 22.
Figure 2: Partial section through an injection pump element 11 with stepped plunger 14,
Figure 3: Section through the tip of a seat hole nozzle 22.

Das Rückströmdrosselventil 1 der Figur 1 besteht aus einem Ventilgehäuse 2, in das ein Ventileinsatz. 3 eingepreßt ist. In diesem ist ein Ventilkörper 4 geführt, der von einer Ventilfeder 5 auf einen Ventilsitz 6 des Ventileinsatzes 3 gedruckt wird. Der Ventileinsatz 3 weist mehrere Radialbohrungen 7 und eine axiale Drossel bohrung 8 auf. Ein Füllstück 9 dient zur Minimierung des Schadvolumens, das auf die erforderliche Kraftstoffbohrung 10 reduziert ist.The backflow throttle valve 1 in Figure 1 consists of a valve housing 2 into which a valve insert 3 is pressed. A valve body 4 is guided in this, which is pressed by a valve spring 5 onto a valve seat 6 of the valve insert 3. The valve insert 3 has several radial bores 7 and an axial throttle bore 8. A filler 9 serves to minimize the damage volume, which is reduced to the required fuel bore 10.

Das Einspritzpumpenelement 11 der Figur 2 besteht aus einer Pumpenbuchse 12 mit einem Saugloch 13 und einem in der Pumpenbuchse 12 dichtend geführtem Stufenplunger 14. Dieser weist einen Stufenanschliff 15, eine schräge Steuerkante 16 und eine Stoppnut 17 auf. Der Stufenanschliff 15 hat eine Höhe von 10% und eine Tiefe von 2,5% des Plungergrunddurchmessers. The injection pump element 11 of Figure 2 consists of a pump bushing 12 with a suction hole 13 and a stepped plunger 14 which is sealingly guided in the pump bushing 12. This has a stepped bevel 15, an oblique control edge 16 and a stop groove 17. The stepped bevel 15 has a height of 10% and a depth of 2.5% of the plunger base diameter.

Klöckner-Humboldt-Deutz AG: A4.-* ·. .* %: Klöckner-Humboldt-Deutz AG : A4 .-* ·. .* %:

i *·:· · : &Lgr; ·*·:··:* D 94/082 GM i *·:· · : &Lgr; ·*·:··:* D 94/082 GM

*■" ·'·' " ' 08.12.1994 *■"·'·'"' 08.12.1994

Der Schnitt durch die Spitze des Einspritzdüseneinsatzes 18 nach Figur 3 zeigt einen Düsenkörper 19 mit einer Düsennadel 20. Diese sitzt auf einem Düsennadelsitz 21, von dem auch die Sitzlochdüse 22 ausgeht.The section through the tip of the injection nozzle insert 18 according to Figure 3 shows a nozzle body 19 with a nozzle needle 20. This sits on a nozzle needle seat 21, from which the seat hole nozzle 22 also extends.

Die erfindungsgemäße Anordnung funktioniert folgendermaßen: The arrangement according to the invention works as follows :

Beim Hochgehen des Pumpenplungers 14* schließt zuerst dessen obere Kante das Saugloch 13. Aufgrund der gezielten Leckage durch den Stufenanschliff 15 wird ein Teil der geförderten Kraftstoffmenge zurück in das Saugloch 13 gedrängt. Diese Menge nimmt mit sinkender Motordrehzahl und damit größerem Zeitquerschnitt der Leckage zu, so daß die gewünschte Minus-Angleichung der Einspritzmenge als Kompensation der Mengencharakteristik des Rückstromdrosselventils 1 verwirklicht wird. Zugleich wird durch den Stufenanschliff 15 ein mit steigender Motordrehzahl nach früh verlegter Förderbeginn erreicht, der sich günstig auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt.When the pump plunger 14* rises, its upper edge first closes the suction hole 13. Due to the targeted leakage through the stepped cut 15, part of the delivered fuel quantity is forced back into the suction hole 13. This quantity increases as the engine speed decreases and the time cross-section of the leak increases, so that the desired negative adjustment of the injection quantity is achieved as compensation for the quantity characteristics of the return flow throttle valve 1. At the same time, the stepped cut 15 achieves an earlier start of delivery as the engine speed increases, which has a positive effect on fuel consumption.

Nach Durchlaufen der Höhe des Stufenanschliffs 15 beginnt die bypaßfreie Förderung des Kraftstoffs. Der Kraftstoff durchströmt die Kraftstoffbohrung 10 des das Schadvoiumen minimierenden Füllstücks 9 und gelangt zum Rückströmdrosselventil 1. Dieses öffnet durch Anheben des Ventilkörpers 4 vom Ventilsitz 6 entgegen der Kraft der Ventilfeder 5. Der Kraftstoff strömt durch die Radialbohrungen 7 ins Innere des Ventilkörpers 4 und weiter über die nicht dargestellte Kraftstoffeinspritzleitung zum Einspritzdüseneinsatz 18. Nach Anheben der Düsennadel 20 gelangt der Kraftstoff über die Sitzlochdüse 22 in den nicht dargestellten Brennraum. Die Zahl der Sitzlochdüsen 22 des Einspritzdüseneinsatzes 18 beträgt fünf.After passing through the height of the stepped cut 15, the bypass-free feeding of the fuel begins. The fuel flows through the fuel bore 10 of the filler piece 9, which minimizes the harmful volume, and reaches the backflow throttle valve 1. This opens by lifting the valve body 4 from the valve seat 6 against the force of the valve spring 5. The fuel flows through the radial bores 7 into the interior of the valve body 4 and further via the fuel injection line (not shown) to the injection nozzle insert 18. After lifting the nozzle needle 20, the fuel reaches the combustion chamber (not shown) via the seat hole nozzle 22. The number of seat hole nozzles 22 of the injection nozzle insert 18 is five.

Nach Abschluß der Einspritzung schließen die Düsennadel 20 den Kraftstoffdüseneinsatz 18 und der Ventilkörper 4 das Rückströmdrosselventil 1. Bei geschlossener Düsennadel 20 kann nur noch das relativ kleine Volumen der Sitzlochdüsen 22 austropfen oder ausdampfen, wodurch die Kohlenwasserstoff-Emission niedrig gehalten wird.After the injection is complete, the nozzle needle 20 closes the fuel nozzle insert 18 and the valve body 4 closes the return flow throttle valve 1. When the nozzle needle 20 is closed, only the relatively small volume of the seat hole nozzles 22 can drip out or evaporate, which keeps the hydrocarbon emissions low.

Klöckner-Humboldt-Deutz AG: Klöckner-Humboldt-Deutz AG :

08.12.199408.12.1994

Bei geschlossenem Rückströmdrosselventil 1 findet durch die Drosselbohrung 8 des Ventilkörpers 4 ein allmählicher Abfall des Leitungsdrucks auf den Druck des Saugraums der Einspritzpumpe statt. Dadurch wird eine Überentlastung der Kraftstoffeinspritzleitung und die damit verbundene Unregelmäßigkeit und Verspätung der Einspritzung vermieden.When the return flow throttle valve 1 is closed, the line pressure gradually drops to the pressure in the suction chamber of the injection pump through the throttle bore 8 of the valve body 4. This prevents over-relief of the fuel injection line and the associated irregularity and delay in injection.

Das niedrige Schadvolumen des Rückströmdrosselventils 1 und des Füllstücks 9 des Ventilgehäuses 2 ermöglichen ein hohes Einspritzdruckniveau.
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The low damage volume of the return flow throttle valve 1 and the filler piece 9 of the valve housing 2 enable a high injection pressure level.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden ein stabiler niedriger Leerlauf, eine angemessene Drehmomentüberhöhung, eine niedrige Kohlenwasserstoffemission und ein geringer Kraftstoffverbrauch des Dieselmotors verwirklicht.The arrangement according to the invention achieves a stable low idle, an appropriate torque increase, low hydrocarbon emissions and low fuel consumption of the diesel engine.

Claims (5)

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AG 51149 Köln, den 08. Dezember 1994 D 94/082 GM - VW-P Fi/Co Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotoren ANSPRÜCHEKLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AG 51149 Cologne, 08 December 1994 D 94/082 GM - VW-P Fi/Co Fuel injection device for diesel engines CLAIMS 1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotoren, mit mindestens einer Kraftstoffeinspritzpumpe, die mindestens einen Pumpenplunger aufweist, der als Stufenplunger ausgebildet und von einer Nockenwelle angetrieben ist und der Kraftstoff über eine Entlastungsvorrichtung und eine Kraftstoffeinspritzleitung zu einem Kraftstoffeinspritzventil fördert, das einen Kraftstoffdüseneinsatz mit Spritzlöchern aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsvorrichtung als Rückströmdrossel (1) ausgebildet ist.
1. Fuel injection device for diesel engines, with at least one fuel injection pump, which has at least one pump plunger, which is designed as a stepped plunger and is driven by a camshaft and which delivers fuel via a relief device and a fuel injection line to a fuel injection valve, which has a fuel nozzle insert with spray holes,
characterized in that the relief device is designed as a return flow throttle (1).
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1,2. Fuel injection device according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzlöcher als Sitzlochdüsen (22) ausgebildet sind. characterized in that the spray holes are designed as seat hole nozzles (22). 3. Kraftstoffeinspritzvorrichtuing nach Anspruch 2,3. Fuel injection device according to claim 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Spritzlöcher mehr als drei, insbesondere fünf beträgt. characterized in that the number of spray holes is more than three, in particular five. 4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,4. Fuel injection device according to claim 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Stufenanschliffs (15) des Stufenplungers (14) 2,5% bis 25%, insbesondere 10% des Plungergrunddurchmessers beträgt. characterized in that the height of the step grinding (15) of the step plunger (14) is 2.5% to 25%, in particular 10% of the plunger base diameter. 5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4,5. Fuel injection device according to claim 1 to 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Stufenanschliffs (15) 0,25% bis 10%, insbesondere 2,5% des Plungergrunddurchmessers beträgt. characterized in that the depth of the step grinding (15) is 0.25% to 10%, in particular 2.5% of the plunger base diameter.
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