SE522351C2 - Bränsleinsprutningssystem för en förbränningsmotor - Google Patents

Description

522 351 Vid detta kända insprutningssystem kan det lägre bränsletrycket, exempelvis för förinsprutningen, ej doseras optimalt till följd av ledningsförluster i de relativt långa inj ektortillförselledningama.

Genom WO 98/09068 år vidare ett arbetsslagstyrt insprutningssystem känt, vid vilket likaledes två tryckackumulatorer finns för lagring av de båda bränsletrycken. Även här sker doseringen av ifrågavarande bränsletryck via centrala ventilenheter.

Fördelar hos uppfinningen.

För att uppnå en förbättrad dosering av det lägre bränsletrycket uppvisar insprutnings- systemet enligt uppfinningen de i patentkravet 1 angivna kånnetecknen.

Vidareutvecklingar i enlighet med uppfinningen framgår av de osjälvståndiga patentkraven.

Enligt uppfinningen föreslås att det lägre brånsletrycket ej alstras centralt utan alstras dissipativt lokalt via en nedregleringsenhet för varje injektor. Till följd av den korta ledningen mellan den lokala nedregleringsenheten och injektoms munstycksrum reduceras ledningsförluster till ett minimum. Till följd av det lokala alstrandet av det lägre trycket krävs ingen andra tryckackumulator. Ytterligare fördelar är den goda reproducerbarheten av för- och efterinsprutning med det lägre bränsletrycket samt ett minskat inflytande från komponenttoleranser på för- och efterinsprutningen.

Ytterligare fördelar och fördelaktiga utformningar av uppfinningsföremålet framgår av beskrivningen, ritningen och patentkraven.

Ritnin .

Olika utföringsexempel av brånsleinsprutningssystem enligt uppfinningen, vid vilka det lägre bränsletrycket alstras dissipativt för varje inj ektor för sig, visas schematiskt 10 15 20 j' 25 30 522 351 3 på ritningen och beskrivs nedan närmare. På ritningen visar Fig. 1 ett första arbetsslagstyrt bränsleinsprutzningssystem för en insprutning med två olika höga bränsletxyck, med var sin lokal nedregleringsenhet och ett lokalt ackumulatorrum för varje injektor, Fig. 2 ett andra arbetsslagstyrt bränsleinsprumingssystem med en jämfört med fig. 1 modifierad tryckalstring av det högre bränsletrycket, Fig. 3 ett tredje slagstyrt bränsleinsprutningssystem utan lokalt ackumulatorrum men med en jämfört med fig. 1 modifierad lokal nedregleiingsenhet för varje injektor, och F ig. 4 ett fig. 3 motsvarande fiärde bränsleinsprutningssystem men med tryckstyrda injektorer.

Beskrivning av utfóringsexemplen.

Vid det i fig. 1 visade första uttöringsexemplet av ett arbetsslagstyrt bränsle- insprutningssystem 1 matar en mängdreglerad högtryckspump 2 bränsle 3 fi-ån en förrådstank 4 med högt tryck via en matarledning 5 till en central tryckackumulator 6 (högtryck-common-rail), fiån vilken ett flertal, mot antalet enskilda cylindrar svarande, högnycksledningar 7 går till de enskilda injektorema 8 (insprutnings- anordning), som skjuter in i förbränningsrummet hos den törbränningsmotor, som skall bränslematas. I fig. 1 visas endast en av injektorema 8 närmare. I tryck- ackumulatom 6 kan ett första högre bränsletryck av ca 300 bar till 1800 bar lagras.

Det i högtrycksledningen 7 rådande högre bränsletrycket ledes genom strömmatning av en 3/2-vägventil 9 via en tryckledning 10 in i ett munstycksrum 11 hos injektom 8. Insprutningen med det högre bränsletrycket (huvudinsprutning) sker med hjälp av ett i en styrborming axiellt förskjutbart kolvformat ventilelement 12 (munstycksnål), vars koniska ventiltätningsyta 13 samverkar med en ventilsätesyta på injektorhuset och därigenom tillsluter de där belägna insprutningsöppningarna 14. Inom mun- stycksruinmet 11 är en i ventilelementets 12 öppningsriktning vänd tryckyta av ventilelementet 12 utsatt för det där rådande trycket, varvid munstycksrurnmet 11 via en ringspalt mellan ventilelementet 12 och styrbonningen fortsätter fram till 10 15 20 25 30 52 2 s 51 :lšï-êïf 4 injektoms 8 ventiltätningsyta 13. Genom det i munstycksrummet 11 rådande trycket uppstyres det insprutningsöppningama 14 avtätande ventilelementet 12 mot verkan av en stängningskraft (stängningsfjäder 15), varvid fiäderrummet 16 är uyckavlastat medelst en läckledning 17. Ventilelementet 12 påverkas koaxialt i förhållande till stängningsfiädem 15 av en tryckkropp 18, som med sin från ventiltätningsytan 13 vända ändsida 19 begränsar ett stynum 20. Styrrummet 20 har ett bränsleinlopp från tryckledningen 10 med en första strypning 21 och ett bränsleutlopp till en tryckavlastningsledning 22 med en andra strypning 23, vilken genom ett styrorgan i form av en 2/2-vägventil 24 är fórbindbar med en läckledning 25. Genom trycket i styrmmmet 20 tryckbelastas tryckkroppen 18 i stängningsriktning. Genom påverkan (strömmatning) av 2/2-vägventilen 24 kan trycket i stymimmet 20 sänkas så att därefter det i öppningsriktning på ventilelementet 12 verkande trycket i munstycks- rummet 11 överstiger det i stängningsriktning på ventilelementet 12 verkande trycket. Ventiltätningsytan 13 lyfter från ventilsätesytan så att en insprutning sker med bränsletrycket. Därvid kan styrrummets avlastningsförlopp och därmed slag- styrningen av ventilelementet 12 påverkas via dimensioner-ingen av de båda stryp- ningarna 21, 23. Genom stängning av Z/Z-vägventilen 24 avslutas sedan insprut- ningen.

Denna insprutning med det högre bränsletrycket (huvudinsprutning) sker vid strömmatad 3/2-vägventil 9 slagstyrt via Z/Z-vägventilen 24. Under huvud- insprumingen fylles ett nära munstycksrumrnet 11 till tryckledningen 10 anslutet ackumulatorrum 26 med det under det högre bränsletrycket stående bränslet. Genom omkoppling av 3/2-vägventilen 9 tillbaka till strömlöst tillstånd avslutas huvud- insprutningen och tryckledningen 10 förbinds med läckledningen 25 via en till det andra lägre bränsleuycket (ca 300 bar) inställd tryckbegränsningsventil 127. Läck- ledningen 25 tjänar till tryckavlasming och kan leda tillbaka till förrådstanken 4. Till följd av omkopplingen sjunker det i tryckledningen 10, i ackumulatorrummet 26 och i munstycksrtmimet 11 först fortfarande rådande högre bränsletrycket till det lägre bränsletrycket. Detta lägre bränslenyck tjänar till fór- och/eller efterinspruming (HC-aruilcriing för avgasefterbehandling). 10 15 20 .If' 25 -"f: 30 5 2 2 3 5 1 šïï* filší - i? 1 Insprutningen med det i ackumulatorrummet 26 lagrade lägre bränsletrycket sker vid strömlös 3/2-vägvenfil 9 slagstyrt via 2/2-vägcentilen 24 och kan ske antingen efter huvudinsprutningen som efterinsprutning eller fore huvudinsprutningen som for- insprutning. Om ackumulatorrummet 26 också efter en efterinsprutning fortfarande är tillräckligt fyllt med under tryck stående bränsle kan detta bränsle utnyttjas for en fórinspruming vid nästa insprutningscykel. Ackumulatorrummets 26 storlek är anpassad till kraven for for- och efterinsprutning, varvid ackumulatorrummets 26 fimktion även kan uppfyllas av en tillräckligt dimensionerad tryckledning.

Den i fig. 1 som helhet med 28 betecknade lokala nedregleringsenheten av 3/2- vägventilen 9 och tryckbegränsningsventilen 27 kan vara anordnad antingen inom (fig. la) eller utom (fig. 1b)injektorhuset.

Nedan behandlas i beskrivningen av de ytterligare figurema endast skillnadema mot bränsleinsprutningssystemet enligt fig. 1. Identiskt eller fimktionsmässigt lika komponenter har erhållit samma hänvisningssiffror och beskrivs ej närmare.

Det i fig. 2 visade insprutningssystemet 30 motsvarar insprutningssystemet 1, med undantag för alstringen av det högre bränsletrycket. Högtryckspumpen 2 matar bränslet till en första central tryckackumulator 31 (lågtryck-common-rail). Det där under ett tryck av ca 300 till 1000 bar lagrade bränslet komprimeras med hjälp av en central tryckomvandlingsenhet till det högre bränsletrycket (ca 600 till ca 2000 bar) och lagras i den andra centrala tryckackumulatom 6. Tryckomvandlingsenheten omfattar en ventilenhet 32 for tryckomvandlingsstymingen, en tryckomvandlare 33 med ett tryckorgan 34 i form av ett fiírskjutbart kolvelement samt två backventiler 35 och 36. Tryckorganet 34 kan vid ena änden med hjälp av ventilenheten 32 vara i anslutet till den första tryckackumulatom 31 så att det tryckbelastas på ena änden av det i en primärkammare 37 belägna bränslet. Ett differensrum 38 är medelst en läckledning 39 tryckavlastat så att tryckorganet 34 kan fórskjutas i kompressions- riktning fór minskning av volymen hos en tryckkammare 40. Därigenom 10 15 20 .*'fi I I W M - -w . . 522 351 6 komprimeras det i tryckkammaren 40 belägna bränslet i motsvarighet till ytför- hållandet mellan primärkammare 37 och tryckkammare 40 till det högre bränsle- trycket och tillföres den andra tryckackumulatom 6. Backventilen 35 förhindrar återströmning av komprimerat bränsle från den andra tryckackumulatom 6. Om primärkammaren 37 med hjälp av ventilenheten 32 anslutes till en läckledning 41 sker återställning av tryckorganet 34 och återfyllning av tryckkammaren 40, vilken via backventilen 36 är ansluten till den första tryckackumulatom 31. Till följd av tryckförhållandena i primärkammaren 37 och tryckkammaren 40 öppnar back- ventilen 36, så att tryckkammaren 40 står under bränsletrycket hos den forsta tryck- ackumulatom 31 och tiyckorganet 34 hydrauliskt återföres till sitt utgångsläge. För förbättring av återställningsegenskapema kan en eller flera fiädrar vara anordnade i rummen 37, 38 och 40. I det visade utföringsexemplet är ackumulatonummet 26 anordnat i tryckledningen 10 mellan den lokala nedregleringsenheten 28 och inloppet till styrrummet 20, varvid ventilenheten 32 endast som exempel visas som 3/2-vägventil.

Till skillnad fi'ån insprutningssystemet 30 uppvisar insprutningssystemet 50 enligt fig. 3 en modifierad lokal nedregleringsenhet 51 och inget ackumulatorrum. Ned- regleringsenheten 51 omfattar en 3/2-vägventil 52 för att antingen genomkoppla det i den andra tryckackumulatom 6 lagrade högre bränsletrycket eller nedreglera detta dissipativt medelst en strypning 53 och en till det lägre bränsletrycket inställd och med en lâckledning 54 förbunden tryckbegränsningsventil 55. Det ifiågavarande rådande trycket vidareledes då såsom i fig. 1 via tryckledningen 10 till den slag- styrda injektom 8, varvid en backventil 56 förhindrar bortströmning av det högre bränsletrycket via backvenlilen 55.

Det insprutningssystemet 50 i övrigt motsvarande insprutningssystemet 60 (fig. 4) i använder tryckstyrda injektorer 61, vid vilka ventilelementet 12 uppstyres enbart genom det i munstycksrummet 11 rådande högre eller lägre bränsletrycket. Det ifrågavarande efter den lokala nedregleringsenheten 51 rådande bränsletrycket genomkopplas medelst en i tryckledningen 10 anordnad 3/2-vägventil 62. En för- 10 15 20 e n n s n. u. : -._", ,". n f z ; ;¿ _ . f ,, nal' :,: .ä- :in :fu Ifl' ' ' ' o v o f ° , , w o -.I x, ,, | n u n | nu I . i . 7 eller eiterinsprutning med det lägre bränsletrycket sker vid strömmatad 3/2-vägventil 52 och strömmatad 3/2-vägventil 62. Om 3/2-vägventilen 52 kopplas tillbaka till strömlöst tillstånd kan omkoppling ske till insprutning med det högre bränsletrycket.

Vid slutet av huvudinsprutningen kan antingen 3/2-vägventilen 52 strömmatas på nytt för en efterinspruming med det lägre bränsletrycket eller 3/2-vägventilen 62 tillbakakopplas till läckledníngen 63. Därigenom tryckavlastas tryckledningen 10 och munstycksrummet ll så att det fiäderbelastade ventilelementet 12 åter tillsluter insprutningsöppningarna 14.

Vid ett förfarande för insprutning av bränsle med åtminstone två olika höga bränsle- tryck via injektorer 8 i fórbränningsrummet hos en iörbränníngsmotor, varvid det högre bränsleuycket lagras i en central tryckackumulator 6, alstras det lägre bränsle- trycket varje gång separat under insprutningsförloppet genom nedreglering av det högre bränsletrycket lokalt för varje injektor 8, varvid nedregleringen är aktiverbar respektive deaktiverbar via en vägventil. Ett motsvarande bränsleinsprutningssystem l med en central tryckackumulator 6 fiór lagring av det högre bränsletrycket upp- visar för detta ändamål för varje injektor 8 vardera en lokal nedregleringsenhet 28, medelst vilken det lägre bränsletrycket kan alstras dissipativt ur det högre bränsle- trycket, varvid den lokala nedregleringsenheten 28 uppvisar en vägventil 9 för aktivering eller deaktivering av nedregleringen. På dettaøsätt kan förbättrad dosering av det lägre bränsletrycket uppnås.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 o o a u oc un 522 551 Patentkrav l. Bränsleinsprutningssystem (1; 30; 50; 60) för en förbränningsmotor, vid vilken bränsle med två olika höga bränsletryck är insprutbart i förbränningsmotoms förbränningsrum via injektorer (8; 61), som vardera har en lokal nedregleringsenhet (28; 51), varvid det lägre bränsletrycket alltid under insprutningsförloppet är alstrat separat och lokalt for varje injektor (8; 61) genom nedreglering av det högre bränsletrycket, vilken nedreglering är aktiverbar respektive deaktiverbar via en nedregleringsventil, kännetecknat av att nedregleringsventilen är utformad som en elektriskt styrd 3/2-vägventil (9; 52), att den lokala nedregleringsenheten (28; 51) har en tryckbegränsningsventil (27, 55) inställd på det lägre bränsletrycket på den nedreglerade sidan och att det högre bränsletrycket är lagrat i en central tryckackumulator (6). . Bränsleinsprutningssystem enligt krav 1, kännetecknat av att tryckbegränsningsventilen (55) är anordnad mellan 3/2-vägventilen (52) och ett munstycksrum (11) hos injektom (8; 61). . Bränsleinsprutningssystem enligt krav 2, kännetecknat av att mellan 3/2- vägventilen (52) och tryckbegränsningsventilen (5 5) är en strypning (53) anordnad. . Bränsleinsprutningssystem enligt något av kraven 1-3, kännetecknat av att tryckbegränsningsventilen (27) är anordnad på läcksidan efter 3/2-vägventilen (9). . Bränsleinsprutningssystem enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknat av att före den centrala tryckackumulatom (6) för det högre bränsletrycket är anordnad åtminstone en ytterligare tryckackumulator (61) med eñerkopplad tryckomvandlingsenhet. 10 15 20 25 522 351 a o o n u ~ | n | . nu o 6. Bränsleinsprutningssystem enligt krav 5, kännetecknat av att tryckomvandlings- enheten uppvisar åtminstone ett tryckorgan (34) med en anordning för återpåfyll- ning. 7. Bränsleinsprutningssystem enligt något av kraven 1 till 6, kännetecknat av att den lokala nedregleringsenheten (28; 51) är integrerad i inj ektom (8; 61). 8. Bränsleinsprutningssystem enligt något av kraven 1 till 6, kännetecknat av att den lokala nedregleringsenheten är anordnad inom området for den centrala tryckackumulatorn (6) för det högre bränsletrycket. 9. Bränsleinsprutningssystem enligt något av kraven 1 till 6, kännetecknat av att den lokala nedregleringsenheten (28; 51) är anordnad på ett godtyckligt ställe mellan den centrala tryckackumulatorn (6) För det högre bränsletrycket och injektoms (8; 61) munstycksrum (1 1). 10. Bränsleinsprutningssystem enligt något av kraven 1 till 9, kännetecknat av att injektorema (61) är utformade för tryckstyming. 11.Bränsleinsprutningssystem enligt något av kraven 1 till 9, kännetecknat av att injektorema (8) är utformade for slagrörelsestyming.