FI92242B

FI92242B - Pressure booster to supply diesel fuel to the injector

Info

Publication number: FI92242B
Application number: FI912170A
Authority: FI
Inventors: Otto Mikael Ventin
Original assignee: Sampower Oy
Priority date: 1991-05-06
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1994-06-30
Also published as: FI912170A0; FI92242C; WO1992019860A1; AU1651392A; FI912170A

Description

9224292242

Paineenkohottaja dieselpolttoaineen syöttämiseksi ruiskutus-suuttimelle. - Tryckhöjare för matning av dieselbräns1 e tili sprutmunstycket.Booster to supply diesel fuel to the injector. - Tryckhöjare för matning av dieselbräns1 e tili sprutmunstycket.

Keksinnön kohteena on paineenkohottaja dieselpolttoaineen syöttämiseksi ruiskutussuuttimel1 e.The invention relates to a pressure booster for supplying diesel fuel with an injection nozzle.

Dieselmoottorissa polttoaine on ruiskutettava palotilaan paineella, joka riittävästi ylittää palotilan puristuspaineen.In the case of a diesel engine, the fuel must be injected into the combustion chamber at a pressure which sufficiently exceeds the compression pressure of the combustion chamber.

Mitä suuremmalla paineella ruiskutus voidaan suorittaa, sitä hienojakoisempana saadaan polttoaine palotilaan, mistä puolestaan seuraa täydellisempi palaminen ja puhtaammat palokaasut. Ruiskutuspaineel1 a voidaan vaikuttaa myös siihen kuvioon, jolla polttoaine leviää ruiskutussuuttimesta palotilaan.The higher the pressure at which injection can be performed, the finer the fuel in the combustion chamber, which in turn results in more complete combustion and cleaner combustion gases. The injection pressure 1a can also affect the pattern in which the fuel spreads from the injection nozzle to the combustion chamber.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan rakenteeltaan yksinkertainen ja toimintavarma paineenkohottaja, jolla polttoaineen syöttöpaine voidaan kohottaa moninkertaiseksi verrattuna käytettävissä olevan painelinjan paineeseen.The object of the invention is to provide a pressure booster with a simple and reliable construction, by means of which the fuel supply pressure can be increased many times compared to the pressure of the available pressure line.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnöllä oheisessa patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.This object is achieved by the invention on the basis of the features set out in the appended claim 1.

Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen paineenkohottajän halki-leikkausta ja kuvio 2 esittää paineenkohottajän liikkuvaa mäntää.An embodiment of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows a cross-section of a pressure booster according to the invention and Figure 2 shows a movable piston of a pressure booster.

Kuvio 3 esittää esimerkkiä paine-, ohjaus- ja virtaus1 injakaa-viosta, johon keksinnön mukainen paineenkohottaja on sijoitettavissa.Figure 3 shows an example of a pressure, control and flow1 in which a booster according to the invention can be placed.

2 922422 92242

Paineenkohottajaan kuuluu runkokappaleeseen 21 tehty porrastettu sy1interiti1 a 1, 2, 3, jossa on tietyissä rajoissa edestakaisin liikkumaan pääsevä mäntä 4. Mäntä 4 jakaa sy1interiti 1 an ainakin kolmeen kammioon 1, 2 ja 3, joita rajoittaa vastaavasti ainakin kolme pinta-alaltaan eri suurta mäntäpintaa 5, 6 ja 7. Pinta-alaltaan suurimman mäntäpinnan 5 rajoittama kammio 1 on yhteydessä ohjauspainelin jaan 11, jossa on ohjattava venttiili 15 ohjauspaineen kytkemiseksi päälle ja pois. Kysymyksessä voi olla esim. nopea digitaaliventtii1i, jolla on 1ähtöasentona * jompi kumpi kuviossa 3 esitetyistä asennoista. Jos venttiili 15 1ähtäasennossaan yhdistää ohjauspainelinjan 11 säiliöön R, on mäntä 4 oikeanpuoleisessa ääriasennossaan, josta lähtien se suorittaa edestakaisen iskun, kun venttiiliä 15 käytetään sähköisellä ohjauspulssi11 a toisessa asennossaan. Jos venttiili 15 1ähtöasennossaan yhdistää ohjauspaineen 16 ohjauspainelinjaan 11, on mäntä 4 vasemmanpuoleisessa ääriasennossaan, josta lähtien se suorittaa edestakaisen iskun kun venttiiliä 15 käytetään sähköisellä ohjauspulssi11 a toisessa asennossaan.The booster comprises a stepped cylinder 1, 2, 3 made in the body 21 and having a reciprocating piston 4 within certain limits. The piston 4 divides the cylinder 1 into at least three chambers 1, 2 and 3, respectively delimited by at least three piston surfaces of different surface areas. 5, 6 and 7. The chamber 1, delimited by the piston surface 5 with the largest area, communicates with the control pressure part 11, which has a controllable valve 15 for switching the control pressure on and off. This can be, for example, a high-speed digital valve with one of the positions shown in Fig. 3 as the starting position *. If the valve 15 in its initial position connects the control pressure line 11 to the tank R, the piston 4 is in its right-hand extreme position, from which it performs a reciprocating stroke when the valve 15 is operated by an electric control pulse 11a in its second position. If the valve 15 in its initial position connects the control pressure 16 to the control pressure line 11, the piston 4 is in its leftmost position, from which it performs a reciprocating stroke when the valve 15 is actuated by an electric control pulse 11a in its second position.

Pinta-alaltaan toiseksi suurimman mäntäpinnan 6 rajoittama kammio 2 on yhteydessä painelinjaan 12, jossa vallitseva paine sekä mäntäpintojen 6 ja 7 välinen pintala-alaero määräävät ulostulevan polttoaineen ruiskutuspaineen. Kun mäntäpinta 8 jätetään vielä tarkastelun ulkopuolelle ja tarkastellaan vain kolmea edellä mainittua mäntäpintaa 5, 6 ja 7, on pienimmän mäntäpinnan 7 rajoittama kammio 3 yhteydessä yksisuuntaisten venttiilien 9 ja 10 kautta toisaalta polttoaineen syöttölinjaan 13 ja toisaalta ruiskutussuuttimel1 e 19 menevään linjaan. Suurin ja pienin mäntäpinta 5 ja 7 osoittavat samaan suuntaan ja toiseksi suurin mäntäpinta 6 osoittaa vastakkaiseen suuntaan.The chamber 2, delimited by the second largest piston surface 6, communicates with the pressure line 12, where the prevailing pressure and the area difference between the piston surfaces 6 and 7 determine the injection pressure of the outgoing fuel. When the piston surface 8 is still excluded and only the three aforementioned piston surfaces 5, 6 and 7 are considered, the chamber 3 delimited by the smallest piston surface 7 communicates via one-way valves 9 and 10 on the one hand to the fuel supply line 13 and on the other to the injector 19. The largest and smallest piston surfaces 5 and 7 point in the same direction and the second largest piston surface 6 points in the opposite direction.

Edellä mainittujen kolmen mäntäpinnan lisäksi mäntää ympäröi neljäs mäntäpinta 8, jonka rajoittama kammio on yhteydessä ainoastaan vuotolinjaan 14, johon vuotava polttoaine voidaan palauttaa polttoainesäiliöön R, koska kaikissa edellä maini-In addition to the three piston surfaces mentioned above, the piston is surrounded by a fourth piston surface 8, the chamber bounded by which communicates only with a leak line 14 into which the leaking fuel can be returned to the fuel tank R, because in all the above

IIII

3 92242 tuissa linjoissa on samaa polttoainetta. Kun männän 4 ja sitä ympäröivien sylinteripintojen välillä voidaan sallia tietty vuoto, saadaan mäntä riittävän herkkäliikkeiseksi. Pinnan 8 pinta-alalla ei sinänsä ole merkitystä, mutta sen suuruudella voidaan vaikuttaa pinta-alojen 5 ja 6 väliseen pinta-alaeroon.3 92242 supported lines have the same fuel. When a certain leakage can be allowed between the piston 4 and the surrounding cylinder surfaces, the piston is made sufficiently sensitive. The area of surface 8 is not per se relevant, but its size can affect the area difference between areas 5 and 6.

Silloin kun männän 4 pinta-alat on valittu edellä selostetulla tavalla, toimii paineenkohottaja, kuten jäljempänä tarkemmin selostetaan, myös ilman kammiossa 2 olevaa jousta 16. Jousella 16 voidaan kuitenkin joko tehostaa painelinjan 12 hydraulipai-netta tai kokonaan korvata hydraulipaineen käyttö ruiskutusvoi-man lähteenä. Viimeksi mainitussa tapauksessa männän 4 pinnan 6 pinta-alalla suhteessa muihin pinta-aloihin ei ole merkitystä. Kuitenkaan pelkästään jousen 16 voimaan perustuvalla toiminnalla ei saavuteta optimaalista tulosta suurilla toimintanopeuksilla ja paineen kohotusarvoi1 la, vaan tällöin tarvitaan painelinjaa 12.When the areas of the piston 4 are selected as described above, the booster, as described in more detail below, also works without the spring 16 in the chamber 2. However, the spring 16 can either increase the hydraulic pressure of the pressure line 12 or completely replace the use of hydraulic pressure as a source of injection. In the latter case, the area of the surface 6 of the piston 4 in relation to the other areas is irrelevant. However, the operation based on the force of the spring 16 alone does not achieve an optimal result at high operating speeds and a pressure rise value, but a pressure line 12 is required.

Silloin kun painelinjaa 12 käytetään, on edullista käyttää siihen liittyvää paineakkua, jotta painelinjassa voidaan ylläpitää vakiopaine.When the pressure line 12 is used, it is preferable to use an associated pressure accumulator in order to maintain a constant pressure in the pressure line.

Paineenkohottajän toiminta tapahtuu seuraavasti. Kun ohjauslin-ja 11 paineistetaan ohjaamalla venttiili 15 kuviossa 3 esitetystä oikeanpuoleisesta asennosta vasemmanpuoleiseen asentoon, mäntä 4 liikkuu vasemmalle, koska kammiota 1 rajoittavan mäntä-pinnan 5 pinta-ala on suurempi kuin kammiota 2 rajoittavan mäntäpinnan 6 pinta-ala. Vastaava tilanne saavutetaan vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa mitoittamalla jousen 16 voima pienemmäksi kuin se voima, jonka ohjauspaine aiheuttaa pintaan 5. Painelinjaa 12 käytettäessä voi polttoaineen paine painelinjas-sa 12 ja ohjauslinjassa 11 olla sama. Männän 4 liikkuessa vasemmalle se imee polttoainetta korkeapainekammioon 3 yksitie-venttiilin 9 kautta. Yksitieventtiili 10 ylläpitää haluttua painetta ruiskutussuuttimel1 e 19 menevässä painelinjassa 20.The operation of the booster is as follows. When the guide line 11 is pressurized by guiding the valve 15 from the right position shown in Fig. 3 to the left position, the piston 4 moves to the left because the area of the piston surface 5 delimiting the chamber 1 is larger than the area of the piston surface 6 delimiting the chamber 2. A similar situation is achieved in an alternative embodiment by dimensioning the force of the spring 16 to be less than the force exerted by the guide pressure on the surface 5. When using the pressure line 12, the fuel pressure in the pressure line 12 and the guide line 11 may be the same. As the piston 4 moves to the left, it sucks fuel into the high-pressure chamber 3 via a one-way valve 9. The one-way valve 10 maintains the desired pressure in the pressure line 20 passing through the spray nozzle 19.

4 922424,9242

Kun paine poistetaan ohjauslinjasta 11 ohjaamalla venttiili 15 kuvion 3 esittämään vasemmanpuoleiseen asentoon, mäntä 4 liikkuu oikealle, koska mäntäpinta 6 on suurempi kuin korkeapaine-kammiossa 3 oleva mäntäpinta 7. Yksitieventtii1i 9 sulkeutuu ja polttoaine virtaa yksitieventtii1 in 10 kautta polttoaineen ruiskutussuuttimel1 e 19.When the pressure is released from the control line 11 by guiding the valve 15 to the left position shown in Fig. 3, the piston 4 moves to the right because the piston surface 6 is larger than the piston surface 7 in the high pressure chamber 3. The one-way valve 9 closes and fuel flows through the one-way valve 10.

Kuten jo aiemmin esitettiin, voi venttiilin 15 ja männän 4 lähtöasema ja liikesuunta olla päinvastainen. Kun mäntäpintaan 5 vaikuttava ohjauspaine hetkellisesti poistuu, suorittaa mäntä 4 pumppausiskun vasemmalta oikealle ja palaa takaisin vasempaan ääriasentoonsa kun ohjauspaine palaa kammioon 1.As already stated earlier, the starting position and direction of movement of the valve 15 and the piston 4 can be reversed. When the control pressure acting on the piston surface 5 is momentarily released, the piston 4 performs a pumping stroke from left to right and returns to its leftmost position when the control pressure returns to the chamber 1.

Männän 4 iskunpituus määrää kullakin ruiskutuskerral1 a ruiskutettavan polttoaineen määrän, jota siis voidaan muuttaa muuttamalla männän 4 iskunpituutta.The stroke length of the piston 4 determines the amount of fuel to be injected with each injection 1a, which can thus be changed by changing the stroke length of the piston 4.

Viitenumerolla 17 on merkitty polttoainepumppua ja numerolla 18 on merkitty polttoainesuodatinta. Pumppu 17 on piirretty erikseen kuhunkin johtimeen 11, 12, 13, vaikka käytännössä johdot 11, 12, 13 voidaan haarauttaa samalta pumpulta 17, koska kaikissa johdoissa voi vallita sama paine.Reference numeral 17 denotes a fuel pump and numeral 18 denotes a fuel filter. The pump 17 is drawn separately for each line 11, 12, 13, although in practice the lines 11, 12, 13 can be branched from the same pump 17, since the same pressure can prevail in all lines.

IlIl

Claims

92242

A booster for supplying diesel fuel with an injection nozzle, the booster comprising a piston movable in a stepped cylinder, dividing the cylinder space into at least three chambers (1, 2, 3) delimited by at least three piston surfaces (5, 7) of different surface areas, respectively. ), characterized in that the chamber (1) delimited by the piston surface having the largest surface area communicates with a control pressure line (11) with a controllable valve (15) for switching the control pressure on and off, the chamber (1) delimited by the second largest piston surface (6) 2) communicates with the pressure line and the chamber (3) delimited by the smallest piston surface (7) communicates via one-way valves (9 and 10) with the fuel supply line (13) on the one hand and with the injection nozzle line on the other hand, and that the largest and smallest piston surface (5 and 7) point in the same direction and the second largest piston surface (6) in the opposite direction.

Pressure booster according to Claim 1, characterized in that the piston (4) is surrounded by a fourth piston surface (8), the boundary of which is connected to the leakage line (14).

Pressure booster according to Claim 1 or 2, characterized in that the pressure line (12) and the control pressure element (11) have the same pressure.

Pressure booster according to any one of claims 1 to 3, characterized in that all said chambers and lines contain the same fuel.

A booster for supplying diesel fuel to an injection nozzle, the booster comprising a piston movable in a stepped cylinder space, dividing the cylinder space into at least three chambers (1, 2, 3) bounded by at least three piston surfaces 92242, characterized in that the first piston surface (5) 1) communicates with a control pressure line (11) associated with a controllable valve (15) for switching the control pressure on and off, a spring (16) rests against the second piston surface (6) and a similar power unit and a high pressure chamber (3) delimited by the third piston surface (7) through the valves (9, 10) to the fuel supply line (13) on the one hand and to the line to the injection nozzle (19) on the other hand, and that the first and third piston surfaces (5, 7) point in the same direction and the second piston surface (6) in the opposite direction. Il 7 92242