EP0195948B1 - Einspritzvorrichtung für Kraftstoffe bei Dieselmotoren - Google Patents

Einspritzvorrichtung für Kraftstoffe bei Dieselmotoren Download PDF

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EP0195948B1
EP0195948B1 EP86102511A EP86102511A EP0195948B1 EP 0195948 B1 EP0195948 B1 EP 0195948B1 EP 86102511 A EP86102511 A EP 86102511A EP 86102511 A EP86102511 A EP 86102511A EP 0195948 B1 EP0195948 B1 EP 0195948B1
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nozzle
pressure
motor
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Hugo Dipl.-Ing. Fiedler
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Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
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Krupp Mak Maschinenbau GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/18—Feeding by means of driven pumps characterised by provision of main and auxiliary pumps
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to an injection device for fuels in diesel engines, consisting of an injection pump driven by the engine, wherein an additional pump is switched on in the fuel supply to the injection pump and the suction space of the injection pump can be pressurized with a pre-pressure.
  • the object of the invention is to improve injection devices of the known type by increasing the overall pressure level and to provide a device for relatively high injection pressures in a simple and reliable manner, which enables a practical solution and ensures a mixture formation that is adaptable to the present operating conditions in an optimized ratio.
  • the spring space of the injection nozzle can be acted upon simultaneously by the pressure of the additional pump.
  • the opening and closing pressure of the valve of the injection nozzle changed by appropriate support of the spring, but there is also the possibility of varying the start of the injection by influencing the opening time via the selection of the admission pressure. This aspect is particularly important for the optimization of fuel consumption in diesel engines.
  • the feed line for the spring chamber of the injection nozzle has a pressure control valve controlled by a regulator, the regulator being able to be supplied with setpoint inputs of the engine via a computing unit.
  • the fuel supply line to the injection pump can be switched as multi-way valves and additional lines as a ring line when the engine is not running.
  • the fuel is fed via a feed pump 1 from a fuel tank 2 via line 3 to a pump 4, which generates a pre-pressure for an injection pump 5 and is connected via a line 6 to the suction chamber of the injection pump 5.
  • the injection pump 5 delivers the fuel to an injection nozzle 8 via a pressure line 7 Via a line 9 the spring space of the injector 8 is acted upon by the pre-pressure of the pump 4.
  • the pump 4 for generating the admission pressure is controlled by a controller 10, which can be supplied with setpoint inputs of the engine via a computing unit 11.
  • a controller 10 which can be supplied with setpoint inputs of the engine via a computing unit 11.
  • the speed of the engine n Mot , charge F, charge air temperature t Lt , cooling water temperature t Kw , fuel temperature t Br st is taken into account, for example, via the computing unit 11.
  • a pressure control valve 18 is switched on in line 9 as a supply space to the spring space of the injector 8, which can be controlled via a controller 12 and at the same time influenced by the computing unit 11. This makes it possible to set different pressure ratios on the injection nozzle 8 and as a pre-pressure on the injection pump 5 by hydraulic means.
  • multi-way valves 13, 14 for controlling an additional line 15 and further in a return line 17 from the suction space of the injection pump 5 are provided with a multi-way valve 16 in order to enable a ring system in heavy oil engines for the circulation of the preheated fuel when the engine is at a standstill .
  • the pump piston of the injection pump 5 to deliver the fuel via the injection nozzle 8 into the cylinder after the pressure in the pressure line 7 has been reached.
  • the respective pressure by the pressure control valve 18 in the spring chamber of the injection nozzle 8 is higher than the pre-pressure in the suction chamber of the injection pump 5 It is thus ensured that, if the admission pressure is specified accordingly, the opening and closing of the nozzle needle of the injection pump 5 takes place at pressure values which already guarantee optimal mixture formation ratios.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung für Kraftstoffe bei Dieselmotoren, bestehend aus einer vom Motor angetriebenen Einspritzpumpe, wobei in der Kraftstoffzuführung zur Einspritzpumpe eine zusätzliche Pumpe eingeschaltet und der Saugraum der Einspritzpumpe mit einem Vordruck beaufschlagbar ist.
  • Eine derartige Ausbildung ist nach der JP-A-58-180759 bekannt. Hierdurch soll das Problem gelöst werden, daß durch den Antrieb des Einspritznockens direkt vom Motor der erreichbare Einspritzdruck nicht von der Drehzahl des Motors abhängig ist und somit besonders bei niedrigen Drehzahlen niedrige Einspritzdrucke sowie damit zusammenhängende Gemischbildungsverhältnisse nicht auftreten.
  • Aus der FR-A-1 543 434 ist ferner bekannt, als Zuführpumpen einer Einspritzpumpe eine Hochdruck- und eine Niederdruckpumpe einzusetzen.
  • Es hat sich aber in der Praxis gezeigt, daß diese Maßnahmen nicht ausreichen, bei allen Betriebszuständen optimierte Gemischbildungsverhältnisse und daraus resultierende verbrennungstechnische Vorteile zu erzielen.
  • Nach der US-A-3- 976 249 ist zwar eine Anordnung mit einer federbelasteten Düsennadel bekannt geworden. Diese isolierte Maßnahme reicht aber nicht aus, da aufgrund der Kompressibilität des Kraftstoffes ein gewisser Förderhub bzw. Zeitraum benötigt wird, bis die Düsennadel bei einem für die Gemischbildung relativ niedrigen Druck öffnet. Dieser Druck ist durch die konstruktiven Gegebenheiten sowie die erreichbaren Vorspannungen der Düsenhalterfedern begrenzt. Aus den gleichen Gründen mit den ebenfalls auftretenden Nachteilen erfolgt das Schließen der Düsennadeln schleichend unter für die Gemischbildung ungünstigen Verhältnissen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, Einspritzvorrichtungen der bekannten Art unter Anhebung des gesamten Druckniveaus zu verbessern und auf einfache Weise betriebssicher eine Vorrichtung für relativ hohe Einspritzdrücke zu schaffen, die eine praktikable Lösung ermöglicht und eine dem vorliegenden Betriebsverhältnissen anpaßbare Gemischbildung im optimierten Verhältnis gewährleistet.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Einspritzdüse eine federbelastete Düsennadel aufweist und daß die zusätzliche Pumpe über einen Regler steuerbar ist, der über eine Recheneinheit mit Sollwerteingaben des Motors versorgbar ist.
  • Weiterhin ist zur Verbesserung vorgesehen, daß der Federraum der Einspritzdüse durch den Druck der zusätzlichen Pumpe gleichzeitig beaufschlagbar ist. Hierdurch wird nicht nur der Öffnungs- und Schließdruck des Ventils der Einspritzdüse durch entsprechende Unterstützung der Feder verändert, sondern es ergibt sich auch die Möglichkeit, durch Beeinflussung des Öffnungszeitpunktes über die Wahl des Vordruckes den Beginn der Einspritzung zu variieren. Dieser Gesichtspunkt ist besonders für die Optimierung des Brennstoffverbrauchs bei Dieselmotoren wichtig.
  • Hierdurch wird ein konventionelles intermittierendes Einspritzsystem derart vervollkommnet, daß sowohl das Öffnen als auch das Schließen der Düsennadel bei bereits für die Verbrennung optimalen Drücken erfolgt und eine Verbesserung der Gemischbildung erzielt wird.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß die Zuführleitung für den Federraum der Einspritzdüse ein über einen Regler gesteuertes Druckregelventil aufweist, wobei der Regler über eine Recheneinheit mit Sollwerteingaben des Motors versorgbar ist.
  • Um eine Zirkulation von vorgewärmten Kraftstoff zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden Temperaturniveaus zu gestatten, wird vorgeschlagen, daß die Kraftstoffzuführleitung zur Einspritzpumpe über Mehrwegeventile und Zusatzleitungen als Ringleitung bei Stillstand des Motors schaltbar ist.
  • In der Zeichnung ist ein Einspritzsystem schematisch dargestellt.
  • Bei der dargestellten Anordnung wird der Kraftstoff über eine Förderpumpe 1 aus einem Kraftstoffbehälter 2 über Leitung 3 einer Pumpe 4 zugeführt, die einen Vordruck für eine Einspritzpumpe 5 erzeugt und über eine Leitung 6 mit dem Saugraum der Einspritzpumpe 5 verbunden ist. Über eine Druckleitung 7 fördert die Einspritzpumpe 5 den Kraftstoff zu einer Einspritzdüse 8. Parallel zur Leitung 6 wird über eine Leitung 9 der Federraum der Einspritzdüse 8 mit dem erzeugten Vordruck der Pumpe 4 beaufschlagt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Pumpe 4 zur Erzeugung des Vordrucks über einen Regler 10 gesteuert, der über eine Recheneinheit 11 mit Sollwerteingaben des Motors versorgbar ist. Hierbei wird beispielsweise über die Recheneinheit 11 die Drehzahl des Motors nMot, Füllung F, Ladelufttemperatur tLt, Kühlwassertemperatur tKw, Brennstofftemperatur tBr st berücksichtigt.
  • In der Leitung 9 als Zuführraum zum Federraum der Einspritzdüse 8 ist ein Druckregelventil 18 eingeschaltet, das über einen Regler 12 steuerbar und gleichzeitig von der Recheneinheit 11 beeinflußbar ist. Hierdurch ist es möglich, unterschiedliche Druckverhältnisse an der Einspritzdüse 8 und als Vordruck an der Einspritzpumpe 5 auf hydraulischem Weg einzustellen.
  • Zusätzlich sind in den Leitungen 6 und 3 Mehrwegeventile 13, 14 zur Steuerung einer Zusatzleitung 15 und weiterhin in einer Rückleitung 17 vom Saugraum der Einspritzpumpe 5 mit einem Mehrwegeventil 16 versehen, um ein Ringsystem bei Schwerölmotoren zur Zirkulation des vorgewärmten Kraftstoffes bei Stillstand des Motors zu ermöglichen.
  • Mit dieser Anordnung ist es nunmehr möglich, daß der Pumpenkolben der Einspritzpumpe 5 nach Erreichen des Druckes in der Druckleitung 7 den Kraftstoff über die Einspritzdüse 8 in den Zylinder fördert. Hierbei ist der jeweilige Druck durch das Druckregelventil 18 im Federraum der Einspritzdüse 8 höher als der Vordruck im Saugraum der Einspritzpumpe 5 Es wird damit sichergestellt, daß bei entsprechender Vorgabe des Vordruckes das Öffnen und Schließen der Düsennadel der Einspritzpumpe 5 bei Druckwerten erfolgt, die bereits optimale Gemischbildungsverhältnisse garantieren.

Claims (3)

  1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Dieselmotors, bestehend aus einer vom Motor angetriebenen Einspritzpumpe (5) und aus einer oder mehreren von der Einspritzpumpe (5) gespeisten Einspritzdüse(n) (8), wobei in der Kraftstoffzuführung (3,6) zur Einspritzpumpe (5) eine zusätzliche steuerbare Pumpe (4) eingeschaltet ist, die den Saugraum der Einspritzpumpe (5) mit einem steuerbaren Vordruck beaufschlagt, und wobei die zusätzliche Pumpe (4) über einen Regler (10) gesteuert wird, der über eine Recheneinheit (11) mit Sollwerteingaben des Motors versorgt wird, und wobei die Einspritzdüse (8) eine federbelastete Düsennadel aufweist, deren Feder in einem Federraum in der Einspritzdüse (8) untergebracht ist, daurch gekennzeichnet, daß der Federraum, und damit die Düsennadel, durch den steuerbaren Vordruck der zusätzlichen Pumpe (4) beaufschlagt wird.
  2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (9) für den Federraum der Einspritzdüse (8) ein über einen Regler (6) gesteuertes Druckregelventil (18) aufweist, wobei der Regler (6) über eine Recheneinheit (11) mit Sollwerteingaben des Motors versorgt wird.
  3. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführleitung (3,6) zur Einspritzpumpe (5) über Mehrwegeventile (13, 14, 16) und Zusatzleitungen (15, 17) als Ringleitung bei Stillstand des Motors geschaltet ist.
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