DE2159356A1

DE2159356A1 - Einspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2159356A1
Application number: DE19712159356
Authority: DE
Inventors: Andre Lyon Vuaille (Frankreich). P
Original assignee: Societe Industrielle Generale De Mecanique Appliquee S.I.G.M.A., Venissieux (Frankreich)
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-11-30
Publication date: 1972-06-22
Also published as: FR2116728A5; GB1367337A; DE2159356C2; US3759235A

Description

SOCIEl¹B IMDUSTRIEIiLE GEHERALE DE MBCAHIQUE APPLIQUEE S.I.G.M.A. 89, Boulevard Irene Joliot-Curie, 69 Venissieux, Prankreich

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Einspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren.

Die Erfindung betrifft die Einspritzvorrich-

.tungen für Verbrennungsmotoren, welche unmittelbar strömungsabwärts von einem Zylinder einer Einspritzpumpe, in welchem sieh ein Kolben bewegt, ein federbelastetes Druck- und Rüeksaugventil auf v/eis en, welches sich öffnet, um während des aktiven Teils des Förderhubes des ^olbens den flüssigen Brennstoff au3 dem PumpenzylißßL.er zu einem Einopritzer über eine Verbindungsleitung durchzulassen,und um, wenn die Druckdifferenz zwischen der Verbindungsleitung und dem Pumpenzylinder einen gegebenen Grenzwert übersteigt, den Brennstoff zu dem Zylinder zurückströmen zu lassen, wobei das Ventil mit einer Abschlussdich- · tungsfläche mit einem Sitz zusammenwirkt, welcher zwischen dein Pumpenzylinder und einer ständig mit der Verbindungsleitung verbundenen ringförmigen Kammer angeordnet ist, wobei diese Dichtungsfläche und der Sitz miteinander durch eine Ringfla-' ehe in Berührung stehen, wenn das Ventil geschlossen ist, wo-, bei das Ventil ferner durch einen zylindrischen AbWhnitt, / ' ,. dessen Durchraesser grosser als der grösste Durchmesser dieser

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Eingflache ist, mit einer zylindrischen Führungsbohrung in Berührung steht, in welcher dieser zylindrische Abschnitt dicht gleitet.

Bekanntlich arbeitet eine derartige Einspritzvorrichtung folgendermassen. Wenn der Kolben der Pumpe seinen unteren (oder inneren) To.tpunkt verlässt, drückt er aus ihrem Zylinder Brennstoff heraus, welcher das Druckventil· anhebt (durch Einwirken auf die mittlere Zone seiner Dichtungsfläche, welche durch den kleinsten Durchmesser der ringförmigen Berührungsfläche begrenzt wird), durchströmt die Verbindungsleitung und gelangt zu dem Einspritzer, wo er unter Anheben der/fradel (oder des Ventils) desselben austritt. Das Ende des aktiven Teils des.Förderhubes des Kolbens entspricht dem Augenblick, in welchem dieser die Druckkammer des Pumpenzylinderε mit der Saugseite verbindet. Der Förderdruck der Pumpe fällt dann plötzlich ab, was die Schliessung des Einspritzers und des Druckventils bewirkt. Es wird dann eine Druckwelle in der Verbindungsleitung von dem Einspritzer zu dem Druckventil reflektiert. Um insbesondere zu verhindern, dass diese Welle von neuem in entgegengesetztem Sinn reflektiert wird, so dass die Gefahr einer Störöffnung des Einspritzers besteht, ist das Druckventil als Rücksaugventil (oder Ausgleichsventil) ausgebildet, um den Brennstoff unter der Wirkung der reflektierten Druckwelle zurückströmen zu lassen. Das Druck- und Rücksaugventil öffnet sich dann bei der Ankunft der Druckwelle unter der Wirkung des in dieser ringförmigen Kammer herrschenden Drucks, welcher in der öffnungsrichtung auf eine Fläche wirkt, welche gleich der Differenz zwischen dem Querschnitt des zylindrischen Abschnitts des Ventils und der Fläche des Kreises ist, dessen Durchmesser der oben definierte Durchmesser ist. Die Einstellung der Feder ist so getroffen, -dass das Druck- und Rücksaugventil sich rechtzeitig schliesst, um in der Verbindungsleitung am Ende einer Einspritzperiode einen genügenden Druck bestehen zu lassen, damit sich der Einspritzer bei Beginn der nächsten Einspritzperiode unverzögert wieder öffnen kann.

Die Erfindung bezweckt, derartige Einspritzvorrichtungen so auszubilden, dass die Bewegungen des Ventils nur auf einem Teil seines Hubes gebrems-t werden.

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Hierfür weist das Druck- und Rücksaugventil

ausserdem einen zweiten zylindrischen Abschnitt auf, welcher mit einem geringen Spiel in der genannten Bohrung angeordnet ist, welche jenseits dieses zweiten zylindrischen Abschnitts geschlossen ist, um eine Brennstoff kammer zu bilden, wobei Verbindungsmittel vorgesehen sind, welche diese Kammer mit der Saugseite der Pumpe verbinden, so lange der Abstand zwischen dem Ventil und seinem Sitz nicht seinen vorbestimmten Wert überschritten hat.

Die Bewegungen des Ventils werden daher durch

die Strömung der Flüssigkeit zu dieser Kammer oder aus- derselben durch das genannte Spiel gebremst, wenn der Abstand zwischen dem Ventil und seinem Sitz grosser als dieser Grenzwert ist. Der Beginn des Öffnungshubes und das Ende des Schliessungshubes des Ventils erfolgen jedoch-schnell, da die Bremsung dann durch die genannten Verbindungsmittel aufgehoben wird.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen in einem schematischen

Axialschnitt die wesentlichen Teile einer erfindungsgemässen Einspritzvorrichtung in den dem unteren Totpunkt bzw. dem oberen Totpunkt des Pumpenkolbens entsprechenden Stellungen.

Fig. 3 zeigt eine Einzelheit dieser Figuren in grösseretü Maßstab.

Die Einspritzvorrichtung ist im Ganzen auf

beliebige Weise ausgebildet und enthält strömungsabwärts (die Stromungsrichtung ist in Fig· 2 durch Pfeile angedeutet) eines jeden Zylinders 1 einer Einspritzpumpe 2, in welchem sieh ein Kolben 3 bewegt, ein durch eine Feder 5 belastetes Druckventil 4, welches sich während des aktiven Teils des Förderhubes des Kolbens 3 öffnet, um den flussigen Brennstoff zu einem (nicht dargestellten) Einspritzer über eine Verbindungsleitung 6 durchzulassen, sowie Eucksaugmittel, welche zwischen dieser !Leitung 6 und dem Pumpenzylinder 1 liegen und den Brennstoff zu dem Zylinder 1 zurüekstrÖraeri lässen> wenn- die Druckdifferenz zwischen der leitung 6 und dent Zylinder f einen gegebenen Grenzwert übersteigt.

Bei der dargesüeiltet Äusflnfunfiföfffi

BAD ORIGtNAt

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der Zylinder 1 innerhalb eines Mantels 7 angeordnet, mit welchem er eine ringförmige Zufuhrkammer 8 abgrenzt. Diese Kammer empfängt den Brennstoff von einer (nicht dargestellten) Speisepumpe .und kann mit der von dem Kolben 3 in dem Zylinder 1 abgegrenzten Druckkammer 9 durch öffnungen 10 in Verbindung treten, welche von dem Kolben verschlossen werden, wenn dieser unter Ausgang von einer Zwischenstellung zwischen den Stellungen, der Pig. 1 und 2 den Beginn seines Förderhubes überschirtten hat· Sobald die Öffnungen 10 verschlossen sind, wird der in der Kammer 9 eingeschlossene Brennstoff zu dem Einspritzer gefördert, welchen er durch die Leitung 6 erreicht, nachdem er das Druckventil 4 entgegen der Wirkung seiner Feder 5 angehoben hat. Das Ende des aktiven Teils des Förderhubes des Kolbens 3 entspricht dem Augenblick, in welchem dieser die Druckkammer 9 mit der Zufuhrkammer 8 über die öffnungen 10 und einen in dem Kolben- ausgebildeten,· durch eine Schrägfläche 11 begrenzten Durchlass verbindet, wobei die Drehung des Kolbens um sich selbst die Regelung des je Arbeitsspiels eingespritzten Volumens gestattet»

Die genannten Bücksaugmittel werden durch

das Druckventil 4 selbst gebildet, welches hierfür mit einer Abschlussdichtungsfläche 4a mit einem zwischen dem Pumpenzylinder 1 und einer ständig mit der Verbindungsleitung 6 verbundenen ringförmigen Kammer ijj angeordneten Sitz 12, wobei die Dichtungsfläche 4g, und der Sitz 12 auf einer Ringfläche miteinander in

Berührung stehen, welche durch zwei in Fig. 3 strichpunktiert dargestellte Kreise begrenzt wird, nämlich einen Kreis gros&eri Durchmessers D und einen Kreis kleinen Durchmessers d_, wenn, das Ventil 4 geschlossen ist, sowie durch einen zylindrischen Abschnitt 4b mit dem Durehmesser D^, welcher grosser als der grÖsste Durchmesser D der Ringfläche 1st, mit einer zylindrischen Führungsbohrung 14 zusammenwirkt^ in welcher der Abschnitt 4b dicht gleitet.

Das einzige Ventil 4 besitzt au ss er dem eiiien

zweiten zylindrischen Zwischenabschnitt 4c welcher mit einem geringen Spiel ι in der Borhung 14 angeordnet ist, welche jenseits des Ventils durch eine Querwand 15 abgeseMo-ssen ist* um eilte Brennstoff kammer 16 zu bilden» Ferner sind Verbindungsmittel vorgesehen, welche diese Kammer 16 mit der Zufu^rkämmer B der

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Pumpe verbinden, solange der Abstand zwischen dem Ventil 4 und seinem Sitz 12 nicht einen vorbestimmten Wert überschritten hat.

Bei der dargestellt en Ausfuhrungsform werden

diese Verbindungsmittel durch eine das Ventil 4 umgebende, seinem zylindrischen Abschnitt 4£ benachbarte Nut 17 gebildet, welche ständig mit der Kammer 16 durch einen durch den obere„n Teil des Ventils 4 tretenden Kanal 18 verbunden ist und in dem ersten Teil des Hubes des Ventils mit einem ständig mit der Zufuhrkammer 8 verbundenen Kanal 19 in Verbindung kommt.

Der Sitz 12 des Ventils 4, die ringförmige

Kammer 13» die Bohrung 14 und die Kammer 16 sind vorzugsweise in einem einzigen Teil 20 ausgebildet, welcher in einem Rohrstutzen 21 angeordnet ist, an welchem die leitung 6 ansetzt. Der Teil 20 kann gegen den Stützen 21 durch den Zylinder 1 gedrückt werden, welcher durch eine dem Mantel 7 angehörende Schulter Ta gehalten wird, wobei der Mantel 7 und der Stutzen 21 durch Gewindegänge 22 miteinander verschraubt sind. Die ringförmige Kammer 13 wird aussen durch eine in dem Teil 20 ausgebildete Nut 23 begrenzt und steht mit dem mittleren Durchlass des Stutzens 21 durch wenigstens einen ebenfalls in dem Teil 20 ausgebildeten Kanal 24 in Verbindung. Die Querwand 15 wird durch die Endfläche eines Gewindestöpsels 25 gebildet, ■welcher in den Teil 20 eingeschraubt ist und als regelbare Abstützung für die Feder 5 dient. Schliesslich tritt der Kanal 19 radial durch den Teil 20 und mündet aussen in einen zwischen der Aussenwand des Teils 20 und der Innenwand des Stutzens 21 freigelassenen" Ringraum 26.

Die obige Einspritzvorrichtung arbeitet fol-

gendermassen. Wenn sich ihr Kolben 3 an seinem unteren Totpunkt befindet, nehmen die Teile der Vorrichtung die Stellungen der Fig. 1 ein. Die Druckkammer 9 ist mit der Zufuhrkammer 8 durch die Öffnungen 10 verbunden. Sie steht daher unter einem geringen Druck. Das Ventil 4 wird daher durch die Feder 5 auf seinem Sitz 12 gehalten. Die Druckkammer 9 füllt sich mit Brennstoff .

Wenn der Kolben 3 aus seiner in Fig. 1 dargestellten Stellung aufwärts geht, verschliesst er zunächst

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die Öffnungen 10. Sobald diese Öffnungen verschlossen sind, wird der in der Kammer 9 eingeschlossene Brennstoff zu dem Sitz 12 gefördert. Das Ventil 4 wird dann entgegen der Wirkung der Feder 5 durch den Brennstoff von seinem Sitz abgehoben, und. dieser gelangt durch die Kammer 13, den Kanal 24 und die .Leitung 6 zu dem Einspritzer. Die Strömung des Brennstoffs ist in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet·

Während seiner Aufwärtsbewegung erreicht der Kolben 3 eine Stellung, in welcher der die Druckkammer 9 mit der Zufuhrkammer 8 über seinen mit einer Schrägfläche 11 versehenen Durchlass und die Öffnungen 10 zu verbinden beginnt. Die Herstellung der Verbindung des Förderkreises mit der Zufuhrkammer 8, in welcher ein massiger Druck herrscht, bewirkt die Schliessung nicht nur des am Ende der Leitung 6 befindlichen Einspritzers, was eine Druckwelle in dieser Leitung in Richtung auf die Pumpe 2 erzeugt, sondern auch des Ventils 4, welches sich der Fortpflanzung dieser Druckwelle widersetzt. Diese Welle hat in der ringförmigen Kammer 13 eine Druckerhöhung zur Folge, welche auf das Ventil 4 auf einer durch Kreise mit den Durchmessern D und D- begrenzte Ringfläche wirkt, und gegebenenfalls die öffnung dieses Ventils entgegen der Wirkung der Feder 5 erzeugt, wie in Fig. 2 dargestellt· Dies gestattet dem Brennstoff, aus der Leitung 6 zu der Zufuhrkammer 8 über den Kanal 24, die ringförmige Kammer 13, den Sitz 12, die Druckkammer 9, den durch eine Schrägfläche 11 begrenzten Durchlass des Kolbens

3 und die öffnungen 10 zurückzuströmen. Der Druck der stromungsabwärts von dem Ventil 4 liegenden Brennstoffsäule fällt dann bis auf den Eichwert der Feder 5 ab, so dass sich das Ventil wieder schliesst. Infolge der dichten Ausbildung des Ventils 4 wird der Eichdruck in diesem Teil des Förderkreises aufrecht erhalten, während der Kolben 3 den restlichen (unwirksamen) Teil seines Förderhubes, hierauf seinen (in den Figuren nach unten gerichteten) Saughub und hierauf den ersten Teil des nächsten Förderhubes ausführt, bis er die öffnungen 10 verschliesst. In diesen Augenblick erfolgt, da in dem Förderkreis ein Druck aufrecht erhalten wird, v/elcher gleich dem Eichdruck der Feder 5 ist, die Öffnung des Einspritzers praktisch unverzögert.

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Bei seinen beiden aufeinanderfolgenden Öffnungsbewegungen (Einspritzung und Schwächung der reflektierten Druckwelle) bewegt sich das Ventil 4 zunächst schnell unter Überwindung des Widerstands der Feder 5, da die in der Kammer 16 enthaltene Flüssigkeit frei durch den Kanal 18, die Nut und den Kanal 19 zu der Zufuhrkammer 8 entweichen kann. Hierauf wird, wenn der Abstand zwischen dem Ventil 4 und seinem Sitz 12 einen vorbestimmten Wert übersteigt, die Bewegung__fdes Ventils gebremst, da die in der Kammer 16 enthaltene Flüssigkeit nur noch durch das geringe Spiel a zwischen seinem zylindrischen Abschnitt 4£ und der Bohrung 14 entweichen kann. Ebenso wird die Schliessbewegung zunächst durch Rückführung von Flüssigkeit in die Kammer 16 durch das Spiel a verzögert und hierauf unverzögert· Hieraus ergibt sich, dass die öffnung des Ventils 5 plötzlich erfolgt, was einen normalen Beginn der Einspritzung ermöglicht, wobei seine Schliessung ebenfalls plötzlich erfolgt, was eine scharfe Unterbrechung der Einspritzung gewährleistet. Der Rest der Bewegungen des Ventils wird dagegen gebremst, was den Vorteil einer Steuerung der Geschwindigkeit des Ventils 4 in dem Augenblick gestattet, in welchem es am Ende seines Hubes mit der Querwand 15 in Berührung kommt.

Claims

- 8 - 3694-71 Pat e η t a η s ρ r ü c h e

1.) Einspritzpumpe für Verbrennungsmotoren,

welche unmittelbar strömungsabwärts von einem Zylinder einer Einspritzpumpe, in welchem sich ein Kolben bewegt, ein federbelastetes Druck- und Rücksaugventil aufweist, welches sich öffnet, um während des aktiven Teils des Förderhubes des Kolbens den flüssigen Brennstoff aus dem Pumpenzylinder zu einem Einspritzer über eine Verbindungsleitung durchzulassen und um, wenn die Druckdifferenz zwischen der Verbindungsleitung und dem Pumpenzylinder einen gegebenen Grenzwert übersteigt, den Brennstoff zu dem Zylinder zurückströmen zu lassen, wofür das Ventil mit einer Abschlussdichtungsfläche mit einem Sitz zusammenwirkt, welcher zwischen dem Pumpenzylinder und einer ständig mit der Verbindungsleitung verbundenen ringförmigen Kammer angeordnet ist, wobei diese Dichtungsfläche und der Sitz miteinander durch eine Ringfläche in Berührung stehen, wenn das ^Ventil geschlossen ist, wobei das Ventil ferner durch einen zylindrischen Abschnitt, dessen Durchmesser grosser als der grösste Durchmesser dieser Ringfläche ist, mit einer zylindrischen Führungsbohrung in Berührung steht, in welcher dieser zylindrische Abschnitt dicht gleitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (4) ausserdem einen zweiten zylindris^che.n Abschnitt (4jc) aufweist, welcher mit einem geringen Spiel/m der Bohrung (14) angeordnet ist, welche jenseits dieses zweiten zylindrischen Abschnitts (4c_) geschlossen ist, um eine Brennstoffkammer (16) zu bilden, wobei Verbindungsmittel vorgesehen sind, welche diese Kammer (16) mit der Saugseite der Pumpe (2) verbinden, solange der Abstand zwischen dem Ventil (4) und seinem Sitz (12) nicht einen vorbestimmten V/ert überschritten hat.

2.) Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel durch eine Nut (17) gebildet werden, welche den zweiten zylindrischen Abschnitt (4£) des Ventils (4) umgibt, ständig mit der Brennstoffkammer (16) durch einen durch das Ventil (4) tretenden Kanal (18) verbunden ist, und in dem ersten Teil des Hubes des Ventils mit einem ständig mit der Saugseite der Pumpe verbundenen Kanal (19) in Verbindung kommt.

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3.) Eihspritzvprrichtung nach Anspruch 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, dasa der Sitz (12) des Ventils (4)» die ringförmige Kammer (13)» die Bohrung (14), in welcher das Ventil (4) verschieblich ist, und die Brennstoffkammer (16) in einem einzigen Teol (20) ausgebildet sind, welcher in einem Rohrstutzen (2t) untergebracht ist, an welchem die Verbindungsleitung (6) ansetzt»

4.) Einspritzvorrichtung, nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der einzige Teil (20) gegen den Stutzen (21) durch-den Zylinder (1) gedruckt wird, welcher durch eine einem Mantel (7) angehörende Schulter (7a) gehalten wird, wobei der Mantel (7) und der Stutzen,(21) durch Gewindegänge (22) miteinander verschraubt sind und der Mantel (7) um"! den Pumpenzylinder (1) herum eine ringförmige Zufuhrkammer (8) abgrenzt.

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