DE1807965A1

DE1807965A1 - Brennstoffeinspritzsystem einer Kolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1807965A1
Application number: DE19681807965
Authority: DE
Inventors: Anton Stieger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1968-11-05
Filing date: 1968-11-09
Publication date: 1970-07-30
Also published as: NL133905C; NL6816749A; FR2022579A1; CH499720A; ES372866A1; GB1227918A; US3640466A

Description

P.4273 Gebrüder Sulzer Aktien^eSeilschaft, V/interthur/Schveiζ

Brennstoffeinspritzsystem einer Kolbenbrennkraftmas chine

Die Erfindung betrifft ein Brennstoiföinspritzsystem einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Einspritzventil mit einer den Zutritt zu Düsenbohrungen verschliessenden, im wesentlichen zylindrischen Ventilnadel, die in einer Iladelbohrung geführt ist und an ihrem dem Ventilsitz zugewandten Ende einen vorderen Brennstoffraum aufweist, der durch einen entlang der Nadel im Ventilgehäuse verlaufenden Brennstoffkanal mit einem Speicherraum für Brennstoff verbunden ist.

Bei Brennstoffeinspritzsystemen mit Ejnspritzventilen dieser Art ist es bekannt, die Bewegungen der Ventilnadel hydraulisch zu steuern. Dabei wurde in der Regel zur Steuerung eine Leitung herangezogen, die abwechselnd den Brennstoffdruck und einen niedrigeren Druck führte. Derartige Steuerleitungen sind jedoch v/egen der Höhe des Brannstoff druckes mechanisch stark belastet.

Die Erfindung hat die i-'chiffan^ ehu-c Einspritzsystoms

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der erwähnten Art zum Ziel, welches einen wesentlich einfacheren Aufbau des Einspritzventiles gegenüber den bekannten Ventilen ermöglicht und durch einen niedrigen, hydraulischen Druck steuerbar ist, bei welchem eine wesentlich niedrigere Belastung der Steuerleitung besteht.

Das wird dadurch erreicht, dass im Gehäuse am dem Ventilsitz abgewandten Ende der Nadel ein hinterer Brennstoffraum ausgebildet ist, der durch eine Drosselbohrung mit dem Kanal verbunden ist und dass im Bereich des Ventiles ein hydraulisch betätigbares Steuerventil vorgesehen ist, welches durch einen Steuerdruck betätigbar ist, der wesentlich kleiner ist als der Einspritzdruck des Brennstoffes und bei seher Betätigung den hinteren Brennstoffraum mit einem Raum mit niedrigerem Druck als dem Brennstoffdruck verbindet.

Es ist dabei vorzugsweise mögüch, das Steuerventil mit einem Kolben zu versehen, der in einer Zylinderbohrung im wesentlichen dichtend geführt ist und diese in einen vorderen und einen hinteren Zylinderraum unterteilt, wobei der vordere Zylinderraum an die Quelle des Steuerdruckes anschliessbar ist und der hintere Zylinderraum dauernd mit einer Leitung mit niedrigerem Druck als den Steuerdruck in Verbindung steht.

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Dadurch wird eine einfache Ausführung des Steuerventiles erhalten, das im Gehäuse nahe an der Ventilnadel angeordnet sein kann, was für den Einspritzvorgang wesentlich ist, da dabei dynamische Erscheinungen in den Leitungen entfallen.

Vorteilhafterweise kann auch die Leitung,mit welcher der hintere Zylinderraum in Verbindung steht, ein Druckhalteventil aufweisen, welches im hinteren Zylinderraum einen Druck hält, der grosser als der atmosphärische Druck ist. Auf diese 'Weise können Kavitationserscheinungen im Ventil und im Einspritzsystem unterdrückt bzw. vermieden werden.

Zur Lieferung des Steuerdruckes kann ein an sich bekannter Steuerschieber, vorzugsweise ein Drehschieber, vorgesehen sein, der eine zum Ventil führende Steuerleitung mit einer Pumpe, die das Druckmittel mit dem Steuerdruck liefert, verbindet.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

In der Zeichnung ist ein Brennstoffeinspritzventil 1 einer nach dem Dieselprinzip arbeitenden Kolbenbrennkraftmaschine dargestellt. In einem Gehäuseteil 2 des Ventiles 1 ist eine Ventilnadel 3 in einer Bohrung dichtend geführt. Die

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Ventilnadel 3 ist an ihrem Ende mit einem konischen Sitzteil versehen, der mit einem Ventilsitz 4 zusammenwirkt. Die Nadel verschliesst in Zusaminenwirkung mit dem Ventilsitz 4 nach

dem

Bedarf den Zugang zu Düsenbohrungen 5. Ueber/Ventilsitz 4 befindet sich ein vorderer Brennstoffraum 6, der durch einen Kanal 7 mit einem Speicherraum 8 für Brennstoff verbunden ist. Der Speicherraum 8 ist durch eine Brennstoffleitung 10 mit einer Brennstoffpumpe 11 verbunden, die den Brennstoff mit einem für die Einspritzung erforderlichen Druck, der im Bereich von 1000 Atmosphären liegen kann, aus einem Behälter 12 liefert.

Am dem Ventilsitz abgewandten Ende der Ventilnadel 3 ist ein hinterer Brennstoffraum 13 ausgebildet, der durch eine Drosselbohrung 14, d.h. eine Bohrung, deren Durchmesser kleiner ist als der des Kanales 7, mit dem Kanal 7 in Verbindung steht.

Anschliessend an den Gehäuseteil 2 ist ein Gehäuseteil angeordnet, in welchem sich ein Steuerventil 16 befindet. Das Steuerventil ist in Bohrungen 17, 18 geführt. Die Bohrung 17 steht durch eine Bohrung 20 mit dem hinteren Brennstoffraum in Verbindung. In der Bohrung IS ist. ein Kolben 21 des Ventiles

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16 beweglich, welcher die Bohrung 18 in einen vorderen Zylinderraum 22 und einen hinteren Zylinderraum 23 unterteilt. Der vordere Zylinderraum 22 steht durch einen Kanal mit einer Steuerleitung 25 in Verbindung. Der hintere Zylinderraum 23 ist durch einen Kanal 26 Bit einer Ueberströmleitung 27 verbunden, welche in den Behälter 12 zurückführt und in welcher ein Druckhalteventil 28 angeordnet ist. Das Steuerventil

16 ist mit einer Längsbohrung 30 versehen, die in seinem vorseitlich
deren Teil/nach aussen führt und durch welche bei geöffnetem

Ventil 16 die Bohrung 20 mit dem Kanal 26 verbunden werden kann.

In der Steuerleitung 25 ist ein Steuersiiieber 31 angeordnet, der als an sich bekannter Drehschieber ausgebildet sein kann und über eine Welle 32 cit der Kurbelwelle der Maschine in Verbindung steht. Der Antrieb erfolgt in an sich bekannter V/eise entweder mit gleicher oder mit halber Drehzahl der Kurbelwelle,je nachdem ob es sich um eine Zweitakt- oder eine Viertakt-Maschine handelt. Der Steuerschieber 31 dient der Steuerung der Zufuhr des zur Betätigung des Ventiles 16 dienenden Druckmittels, welches von einer Steuerpumpe 33 geliefert wird. Bei der dargestellten Ausführung wird als Druckmittel Brennstoff verwendet,'der ebenfalls dom Behälter 12

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entnommen wird. Der Steuerschieber 31 ist mit der Steuarpumpe 33 durch eine Förderleitung 34 verbunden.

Wenn während des Betriebes der Maschine der Steuerschieber 31 die Verbindung der Leitungen 25 und 34 unterbricht, und die Leitung 25 mit der Abströmleitung 27 verbindet, so ist das Steuerventil 16 geschlossen, da es durch den in der Leitung 27 herrschenden Ueberdruck gegen seinen Sitz gedrückt wird und die Bohrung 20 verschliesst. Im vorderen Brennstoffraum 6 und im hinteren Brennstoffraum 13 herrscht der gleiche Druck, nämlich der durch die Leitung 10 zügeführte Druck der Brennstoffpumpe. Die Ventilnadel 3 wird wegen der grösseren Querschnittsfläche, die dem Raum 13 zugewandt ist, gegen ihren Sitz 4 gedrückt und verschljesst den Zugang des Brennstoffes zu den Düsenbohrungen 5.

Sobald der Steuerschieber 31 die Förderleitung 34 der Steuerpumpe 33 mit der Steuerleitung 25 verbindet, so wird durch den Druck auf den Kolben 21 das Ventil 16 angehoben uid öffnet eine Verbindung des hinteren Brennstoffraumes 13 durch die Bohrung 20, die Bohrung 30 des Schiebers 16 mit dem Kanal und der Ueberströmleitimg 27. Dadurch sinkt schlagartig der Druck im hinteren BrenrEtoffraum 13 und die Ventilnadel wird

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durch den im vorderen Brennstoffraum 6 v/irkenden Druck angehoben. Der Brennstoff wird aus der Leitung 10 bzw. dem Speicherraum 8 durch die Düsenbohrungen 5 in den nicht dargestellten Brennraum der Maschine eingespritzt.

Wenn der Einspritzvorgang beendet werden soll, so unterbricht der Steuerschieber 31 wieder die Verbindung der Leitungen 34 und 25 und verbindet die Leitung 25 mit der Ueberströmleitung 27. Das Ventil 16 wird durch den in der Leitung vor dem Druckhalteventil 28 herrschenden Druck geschlossen. Der Druck im hinteren Brennstoffraum 13 errezht sofort wieder den im Kanal 7 herrschenden Wert und die Nadel 3 schliesst. Die Schliessbewegung der Ventilnadel 3 wird durch den Druckabfall in Kanal 7 entlang der Ventünadel 3 unterstützt, welcher dazu führt, dass, während die Nadel 3 noch vom Ventilsitz 4 abgehoben ist, der Druck im hinteren Brennstoffraum 13 trotz des kleinen Querschnittes der Drosselbohrung 4 grosser ist als der Druck im vorderen Brennstoffraum 6.

Die Drosselbohrung 14 hat die Aufgabe, den hinteren Brennstoffraum 13 mit dem Kanal 7 auf eine derartige V/eise zu verbinden, dass boi angehobenem Ventil 16, v/enn der hinters Brennstoffrau's 13 mit der Ueberstromleitung 27 verbunden ist,

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eine -wesentliche Senkung des Brennstoffdruckes im Kanal 7 verhindert wird.

Dadurch, dass das Druckhalteventil 28 in der Leitung 27 und damit auch im hinteren Zylinderraum 23 einen höheren als atmosphärischen Druck von z.B. einigen Atmosfe phären hält, wird eine Reihe von Vorteilen erzielt. So wird dadurch im ganzen System des Ventiles die Entstehung von Kavitation verhindert. Zusätzlich dazu wird eine weichere Betätigung des Ventiles 16 erhalten, da dieses nicht so hart schlagartig öffnet. Ein wesentlicher Vorteil besteht schliesslich darin, dass es auf diese V.'eise möglich ist, ein Ventil zu bauen, in welchem keine einzige Feder verwendet wird. Die Federn, die in derartigen Ventilen dynamisch hoch belastet sind, stellen nämlich in den meisten Fällen ein schwieriges Problem dar.

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Claims

PatentansOrüciiG

1. Brennstoffeinspritzsystem einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Einspritzventil mit einer den Zutritt zu Düsenbohrungen verschliessenden, im wesentlichen zylindrischen Ventilnadel, die in einer Nadelbohrung geführt ist und an ihrem dem Ventilsitz zugewandten Ende einen vorderen Brennstoffraum aufweist, der durch einen entlang der Nadel im Ventilgehäuse verlaufenden Brennstoffkanal mit einem Speicherraum für Brennstoff verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) am dem Ventilsitz (4) abgevandten Ende der Nadel (4) ein hinterer Brennstoffraum (13) ausgebildet ist, der durch eine Drosselbohrung (14) mit dem Kanal (7) verbunden ist und dass im Bereich des Ventiles (1) ein hydraulisch betätigbares Steuerventil (16) vorgesehen ist, welches durch einen Steuerdruck (31, 33) botätigbar ist, der wesentlich kleiner ist als der Einspritzdruck des Brennstoffes und bei seiner Betätigung den hinteren Brennstoffraum (13) mit einem Raum (26, 27) mit niedrigerem Druck als dem Brennstoffdruck verbindet.

2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (16) mit einem Kolben (21)

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versehen ist, der in einer Zylinderbohrung (18) im wesentlichen dichtend geführt ist und diese in einen vorderen (22) und einen hinteren (23) Zylinderraum unterteilt, wobei der vordere Zylinderraum (22) an die Quelle (31, 33) des Steuerdruckes anschliessbar ist und der hintere .Zylinderraum (23) dauernd mit einer Leitung (26, 27) mit niedrigerem Druck als dem Steuerdruck in Verbindung steht.

3. Brennstoffehspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (26, 27),mit welcher der hintere Zylinderraum (23) in Verbindung steht, ein Druckhalteventil (28) aufweist, welches im hinteren Zylinderraum (23) einen Druck hält, der grosser ist als der atmosphärische Druck,

4. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lieferung des Steuerdruckes ein Steuerschieber (31) vorgesehen ist, der eine zum Ventil führende Steuerleitung (25) mit einer Pumpe (33), die das Druckmittel mit dem Steuerdruck liefert, verbindet.

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