DD213472A1

DD213472A1 - Pumpe- duese- system fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DD213472A1
Application number: DD24771883A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Heimberg; Olaf Kluj
Original assignee: Zwickau Ing Hochschule
Priority date: 1983-02-04
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1984-09-12
Also published as: DD213472B5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch angetriebenes Pumpe-Duese-System als Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer Brennkraftmaschine,wobei die Pumpe-Duese-Einrichtung in der Weise ausgefuehrt ist, dass der Kolben in der Pumpeneinheit in Richtung Saughup mittels Federkraft und in Richtung Druckhup mittels elektromagnetischen Betaetigungelementen bewegbar ist.Ziel ist es, ein Pumpe-Duese-System zu schaffen, das mit vergleichweise kleinen Antriebsenergien auskommen , aufgrund kleiner bewegter Massen hohe Arbeitsfrequenzen erreicht und mit Passungen geringer Praezission zwischen Foerderkolben und Foerderzylinder auskommt. Erfindungsgemaess weist das System einen Beschleunigungskoerper auf, der in an sich bekannter Weise Anker einer Tauchspule ist, und nach einem Teil des Hubweges nach dem unteren Totpunkt einen Foerderkolben, der eine bestimmte Laenge in den Foerderzylinder eintaucht, und zwischen Foerderkolben und Einspritzventil eine Druckleitung bestimmter Laenge sich befindet.

Description

Erfindungsbes ehreibung

Titel der Erfindung

Pumpe-Düse-System für Brennkraftmaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch angetriebenes Pumpe-Düse-System als Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für solche, die eine innere Gemischbildung haben, dessen Fördereinheit mittels Federkraft den Saughub und unter Einwirkung eines Elektromagneten den Druckhub ausführt·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen.

Yorbekannt ist aus der DD-PS 120 514 ein elektrisch angetriebenes Pumpe-Düse-Element, bei dem ein Förderkolben durch Magnetkraft bewegt wird und dabei den Kraftstoff einer mit Vordruck belasteten Düse zufördert, das nach dem Energie-speichersystem arbeitet.

Als nachteilig hat sich gezeigt, daß der Förderkolben nach einem bestimmten Beschleunigungsweg den Füllquerschnitt verschließt und in den Fö'rderraum eintaucht. Dabei entsteht ein rascher Druckanstieg, der sich aber durch den Ringspalt zwischen Förderkolben und Druckrohr schnell wieder abbaut. Das Ziel, zwischen Förderkolben und Druckrohr mit Passungen geringer Präzission auszukommen, läßt sich auf diese Weise', nicht realisieren.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die genannten liachteile zu beseitigen, ein Pumpe-Düse-System zu. schaffen, das mit vergleichsweise kleinen Antriebsenergien und mit Passungen geringer Präzission zwischen Förderkolben und Förderzylinder auskommt und aufgrund kleiner bewegter Massen hohe Arbeitsfrequenzen erreicht.

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Pumpe-Düse-System zu schaffen, das ausreichend große Druckhöhen und Druckwirkzeiten ermöglicht und zwischen Förderkolben und Förderzylinder Passungen geringer Präzission aufweist· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Beschleunigungskörper in an sich bekannter Weise Anker einer Tauchspule ist und nach einem Teil des Hubweges nach dem unteren Totpunkt sich ein Förderkolben befindet, der eine bestimmte Länge in den Förderzylinder eintaucht, und daß zwischen Förderkolben und Einspritzventil eine Druckleitung bestimmter Länge sich befindet. Das Antriebssystem kann dabei durch eine Membran vom hydraulichen Teil getrennt sein_e

Gemäß der Erfindung sind im Förderkolben und Forderzylinder Ventile zur Kraftstoffzufuhr angeordnet« In einer weiteren Ausgestaltung sind im Beschleunigungskörper und Förderkolben Zulaufkanale, die mit dem Förderraum verbunden sind und nach einem Teil des Hubweges des Beschleunigungskörpers nach dem unteren Totpunkt getrennt sind,

Gemäß der Konstruktion des Erfindungsgegenstandes wird der Beschleunigungskörper durch.das magnetische Feld der Erregerspule auf einen Teil des Hubweges beschleunigt und wirkt nachfolgend als Speicher für kinetische Energie. Hach einem Teil des Hubweges schlägt der Beschleunigungskörper auf den Förderkolben und überträgt dabei seine Energie unmittelbar auf den Kraftstoff, der nach einem bestimmten Stoßverlauf

verdichtet wird.

Durch den stoßartigen und kurzzeitigen Druckverlauf, die Ausbildung des ringförmigen Spaltes und durch eine er fin dungsgemäß "bevorzugte Länge der Leitung, die sich ergibt

erfolgt eine nahezu verlustlose Umwandlung der Bewegungsenergie des Beschleunigungskörpers in Druckenergie. Die entstehende Stoßwelle bewirkt an der Düse das Abspritzen einer Kraftstoffmenge· Die Anordnung benötigt nur Fülldruck und ist selbstansaugend.

Die Fördermenge ist in an sich bekannter Weise durch die Binschaltaeit der Srregerspule regelbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand von zwei Ausführungen näher beschieben werden. Es zeigen

Pig. 1 schematischer Aufbau des Pumpe-Düse-Elementes Anordnung des Füllventils im Förderkorb en "schematischer Aufbau des Pumpe-Düse-31ementes Charakteristik des Druckverlaufs Charakteristik des Druckverlaufs

In Figur 1 ist das Pumpe-Düse-System in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Antriebsteil besteht aus dein Gehäuse 1, der Erregerspule 2, dem Beschleunigungskörper 3 und der Druckfeder 11. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Förderzylinder 5 ist eine elastische, bewegliche Membran, die mit dem Förderzylinder 4 fest und dichtend gegenüber dem Antriebsteil verbunden ist.

Der Hydraulikteil besteht aus dem Förderkolben 4» der in den Förderzylinder 5 eintaucht, der Förderleitung 6, der Düse 7, dem ICraftstoffzulauf 9 und dem Füllventil 10

In Ruhelage werden der Beschleunigungskörper 3 und der Förderkolben 4 durch -die Druckfedern 11 und 12 in der oberen Lage gehalten.

Pig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5

Durch das Magnetfeld- der Erregerspule 2 wird der Beschleunigungskörper 3 auf einem Teil des Hubweges zum unteren Totpunkt beschleunigt und schlägt auf den Förderkolben 4 auf, wodurch dieser einen Teil der Bewegungsenergie aufnimmt und den vor ihm befindlichen Kraftstoff verdichtet. Die Druckstörung wandert als Druckwelle durch die Förderleitung 6 zur Düse 7. Gleichseitig ist der Kraftstoff bestrebt, durch den ringförmigen Spalt 13 zwischen Förderkolben 4 und Förderzylinder 5 sich zu entspannen. Das wird weitgehend dadurch vermieden, daß zum Einen der Druckaufbau sehr schnell erfolgt und nur kurzzeitig, etwa der Dauer des EinspritzVorganges wirkt und zum Anderen sich im *v7andnahen Bereich des Förderkolbens und des Förderzylinders Grenzschichten ausbilden, die ein Entweichen des Kraftstoffen behindern, Srfindungsgemäß ist der ringförmige Spalt in seiner Breite und Länge so bemessen, daß sich die ausbildenden Grenzschichten nahezu berühren, so daß die dtirchströinende Kraftstoffmenge sehr klein ist. Ist die Bewegungsenergie aufgebraucht, so kommen der Beschleunigungskörper 3 und Förderzylinder 4 zur Ruhe und werden nachfolgend durch die Druckfedern 11 und 12 zum oberen Anschlag zurückgeführt» Durch den dabei entstehenden Unterdruck öffnet das Füllventil 10 und Kraftstoff wird nachgesaugt.

In Figur 2 ist das Füllventil 10 im Förderkolben 4 angeordnet . Der Kraftstoffzulauf erfolgt während der Rückbewegungsphase des Förderkolbens durch die seitlichen Bohrungen 15 und dem Füllventil 10 in den Förderraum 14.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausbildung der Erfindung. Die Kraftstoffzuführung erfolgt hierbei durch den Kraftstoffaulauf 9, den Zulaufkanal des Beschleunigungskörpers 16 und den Zulaufkanal des Förderkolbens 17 in den Förderräum Während des Hubweges hv, des Beschleunigungskörpers 3 entweicht der vor ihm befindliche Kraftstoff widerstandslos durch den Zulaufkanal 16· Uach dem Hubweg hg schlägt der Beschleunigungskörper 3 mit

seinem vorderen Teil auf den Förderkolben 4 auf. Dabei dichtet er den Förderraum gegen den Zulaufkanal des Beschleunigungskörpers 16 ab und überträgt gleichseitig seine Bewegungsenergie an den Förderkolben.

Die Druckenergie entsteht erfindungsgemäß durch die Umwandlung der Bewegungsenergie des Beschleunigungskörpers 3. Die Charakteristik des Druckverlaufes ist in Figur 4 dargestellt für den Fall, daß keine Reflesionsdruckwellen auftreten. Aufgrund der Trägheit der Sinspritzdüsen 7 wird ein Teil der Druckenergie positiv reflektiert und wandert zum Förderkolben 4 zurück und wird dort wiederum positiv reflektiert. Da am Förderkolben 4 keine Zwangskräfte angreifen, wird bei der Reflexion der Druckwelle am Förderkolben 4 die Druckenergie teilweise wieder in Bewegungsenergie umgev/andelt und zwar mit entgegengesetzter Richtung zur ursprünglichen Bewegung. D. h. der Förderkolben 4 wird, wenn er zu diesem Zeitpunkt noch Bewegungsenergie hat, abgebremst und zum Teil wieder zurückbeschleunigt.

Figur 5 zeigt den Druckverlauf, der sich mit einer entsprechenden Länge der Förderleitung ergibt. Vorteilhaft ist hierbei, daß durch den steileren Abfall der zweiten Druckerhöhung, dem Anteil der Refle^ionsdruckwelle, das Schließverhalten der Einspritzdüse ez:akter gegeben ist.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Pumpe-Düse-System für Brennkraftmaschinen, bei dem der Pumpenarbeitsraum einer elektrisch angetriebenen Hubkolbenpumpe mit dem Druckraum eines hydraulisch betätigbaren federbelasteten Einspritzventils verbunden ist, wobei die Fördereinheit mittels Federkraft den Saughub und unter Einwirkung eines Elektromagneten den Druckhub ausführt,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Beschleunigungskörper in an sich bekannter Weise Anker einer Tauchspule ist und nach einem Teil 'des Hubweges nach dem unteren Totpunkt sich ein Förderkolben ,befindet, der eine bestimmte Länge in den Förderzylinder eintaucht, und daß zwischen Förderkolben und Einspritzventil eine Druckleitung bestimmter Länge sich befindet.

2. Pumpe-Düse-System für Brennkraftmaschinen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Antriebssystem durch eine Membran vom hydraulichen Teil getrennt ist.

3* Pumpe-Düse-System für Brennkraftmaschinen nach Punkt 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

im Förderkolben und/oder Forderzylinder Yentile zur Kraftstoffzufuhr angeordnet· sind.

4. Pumpe-Düse-System für Brennkraftmaschinen nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß

im Beschleunigungskb'rper und ITörderkolben Zulaufkanale, die mit dem Pörderraum verbunden und nach einem Teil des Hubweges des Beschleunigungskörpers nach dem unteren Totpunkt getrennt sind, angeordnet sind.

Pumpe-Düse-System für Brennkraftmaschinen nach Punkt bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt zwischen Fö'rderkolben und Zylinder 1,5 bis 2 % des Zylinderdurchmessers beträgt.

Hierzu τ Seiten Zeichnungen.