DE3438308A1

DE3438308A1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung an einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3438308A1
Application number: DE19843438308
Authority: DE
Inventors: Gerhard Domberger; Günter Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Kattenbusch
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1986-04-24
Also published as: DE3438308C2

Description

Brennstoffeinspritzvorrichtung an einer Brennkraftmashine
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung an einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Hochdruckeinspritzpumpe, in deren Pumpenzylinder ein mit schrägen Steuerkanten versehener verdrehbarer Pumpenkolben arbeitet, und deren Pumpendruckraum über ein in Förderrichtung öffnendes Druckventil mit einer zu einem Einspritzventil führenden Einspritzdruckleitung in Verbindung steht.
Solche Brennstoffeinspritzvorrichtungen sind allgemein bekannt. Darüber hinaus sind auch Brennstoffeinspritzvorrichtungen bekannt, bei denen außer dem Druckventil noch ein entgegen der Förderrichtung öffnendes Gleichdruckentlastungsventil vorhanden ist - siehe beispielsweise DE-AS 2 651 586 -, über das eine Druckentlastung nach Förderende in den Pumpendruckraum stattfinden konnte. Mit solchen Brennstoffeinspritzsystemen konnten bisher Brennstoffdrücke in einer Größenordnung bis zu 1200 bar sicher beherrscht werden. In Großmotoren müssen aus Kostengründen in zunehmendem Maße Kraftstoffe mit äußerst schlechter Qualität verwendet werden. Um dies zu ermöglichen, sind regelmäßig Brennstoffdrücke in der Größenordnung von 1500 bar erforderlich. Diese extrem hohen Brennstoffdrücke sind mit den genannten bekannten Brennstoffeinspritzsystemen kaum mehr beherrschbar; letzteres deshalb, weil in den Hochdruckleitungswegen zwischen Einspritzpumpe und Einspritzventil insbesondere nach Förderende so starke dynamische Druckwellen auftreten, die in der erforderlich kurzen Zeit nicht mehr in dem Maße abgebaut werden können, um ein Nachöffnen des Einspritzventils und damit ein unerwünschtes Nachspritzen verhindern zu können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß auch extrem hohe Einspritzdrücke in der Grössenordnung von 1500 bar sicher beherrschbar und in jedem Fall nach Beendigung eines pumpenseitigen Fördervorganges ein so rascher Druckabbau möglich ist, daß ein Nachöffnen des Einspritzventils mit der Folge einer unerwünschten Nacheinspritzung sicher vermeidbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Vorsehen einer eigenständigen Druckentlastungseinrichtung mit Merkmalen der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Art gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Vorteile und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lösung sind aus der nachfolgend anhand der Zeichnung geführten Beschreibung ersichtlich. In der Zeichnung zeigen: Fig.1 teilweise und schematisch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einer Druckentlastungseinrichtung nach der Erfindung, Fig.2 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung.
In Fig.1 ist als Teil der dargestellten Brennstoffeinspritzvorrichtung mit 1 eine teilweise dargestellte Hochdruckeinspritzpumpe angezogen, in deren Pumpenzylinder 2 ein mit schrägen Steuerkanten 3 versehener, verdrehbarer Pumpenkolben 4 arbeitet. Der Pumpendruckraum 5 der Hochdruckeinspritzpumpe steht über ein in Förderrichtung öffnendes Druckventil 6 mit einer zu einem Einspritzventil 7 führenden Einspritzdruckleitung 8 in Verbindung. Das Druckventil 6 ist in einem Ventilhalter 9 eingebaut, der an den Pumpendruckraum 5 angrenzt, sich am Pumpenzylinder 2 abstützt und zusammen mit letzterem durch eine andernendes anliegende Abschlußplatte 10 im Pumpengehäuse 11 festgelegt ist. In der Abschlußplatte 10 sind im Anlagebereich zum Ventilhalter 9 ein Kraftstoffsammelraum 12 sowie hiervon abzweigend eine zentrale Durchgangsbohrung 13 vorhanden, die einen Teil der Einspritzdruckleitung 8 bilden.
Das Einspritzventil 7 besitzt einen Halteflansch 14, über den es am Zylinderkopf 15 eines Zylinders befestigt ist.
Die Hochdruckeinspritzpumpe 1, die Einspritzdruckleitung 8 und das Einspritzventil 7 sind ihrer Konstruktion nach auf höchste Brennstoffdrücke in der Größenordnung von etwa 1500 bar ausgelegt.
Einem solchen wie vorstehend beschriebenen Brennstoffeinspritzsystem ist zwecks sicherer Beherrschung der extrem hohen Brennstoffdrücke erfindungsgemäß eine eigenständige Druckentlastungseinrichtung 16 zugeordnet. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Druckentlastungseinrichtung 16 ist in Fig.2 schematisch dargestellt.
Die Druckentlastungseinrichtung 16 weist in einem Gehäuse 17 eine Druckentlastungsleitung 18 mit Durchlaßschaltraum 19 und einen darin zwischen zwei axial voneinander beabstandeten Ventilsitzflächen 20, 21 hin- und herbeweglichen Ventilkörper 22 auf. Letzterer ist beispielsweise durch eine zwischen zwei kegligen Ventilsitzflächen 20, 21 hin- und herbewegliche Kugel gebildet. Der Ventilkörper 22 ist entgegen der Brennstoffdruckrichtung von einer Druck- feder 23 beaufschlagt, und zwar über einen zwischengeschalteten Kolben 24. Die Druckkraft der Druckfeder 23 und damit der Öffnungs- bzw. Schließdruck des Ventilkörpers 22 ist durch eine Einstellvorrichtung 25 - im einfachsten Fall eine Einstellschraube - variierbar, jedoch in jedem Fall auf einen Druck eingestellt, der unterhalb des Schließdruckes des Einspritzventiles 7 liegt.
Die Druckentlastungseinrichtung 16 ist mit dem Eingang 26 der Druckentlastungsleitung 18 an beliebiger Stelle an der Einspritzdruckleitung 8 sowie mit dem Ausgang 27 der Druckentlastungsleitung an eine zu einem Niederdruckraum führende Rücklaufleitung 28 anschließbar. Bei dem besagten Niederdruckraum kann es sich um den nicht dargestellten Brennstofftank oder den Saugraum 29 der Hochdruckeinspritzpumpe oder eine zwischen Brennstofftank und Saugraum 29 verlaufende Brennstoffleitung handeln.
Die Druckentlastungseinrichtung 16 kann durch eine von der Hochdruckeinspritzpumpe 1 und dem Einspritzventil 7 getrennte, völlig selbständige Baugruppe gebildet sein, die an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine befestigt und mit ihrem Eingang 26 über eine Abzweigung mit der Einspritzdruckleitung 8 verbunden sein.
Alternativ zu vorgenannter Ausführungsmöglichkeit kann die Druckentlastungseinrichtung jedoch auch in der Abschlußplatte 10 der Hochdruckeinspritzpumpe 1 ausgebildet sein, wobei die Abschlußplatte 10 dann das Gehäuse bildet und die Druckentlastungsleitung 18 mit ihrem Eingang 26 von der Durchgangsbohrung 13 abzweigen würde.
Alternativ hierzu könnte die Druckentlastungseinrichtung 16 jedoch auch im Halteflansch 14 des Einspritzventils7 ausgebildet sein, der dann praktisch das Gehäuse 17 bilden würde.
Es ist selbstverständlich, daß die Querschnitte der Druckentlastungsleitung 18, ferner das Volumen des Durchlaßschaltraumes 19 und der Hub x des Ventilkörpers 22(so wie in Fig.2 durch Pfeile und dessen zweite strichpunktierte Endlage dargestellt) an die Gegebenheiten des jeweiligen Brennstoffeinspritzsystems angepaßt und so von Fall zu Fall bestimmt werden müssen.
Nachstehend ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung in Verbindung mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung beschrieben.
Am Ende eines Saughubs und zu Beginn eines Förderhubs des Pumpenkolbens 4 befindet sich der Ventilkörper 22 der Druckentlastungseinrichtung 16 in einer Position, wie in Fig.2 durchgezogen gezeigt. Dabei wird der Ventilkörper 22 unter Einwirkung der Druckkraft der Druckfeder 23 an die Ventilsitzfläche 20 angedrückt; letzteres deshalb, weil in diesem Stadium die Druckkraft der Feder 23 noch den Brennstoffdruck überwiegt. Von dem Moment an jedoch, in dem der Druck der Druckfeder 23 vom zunehmenden Brennstoffdruck übertroffen wird, wird der Ventilkörper 22 schlagartig in seine andere Endstellung bewegt, in der er dann an der Ventilsitzfläche 21 anliegt, in welcher Stellung dann die Druckentlastungsleitung 18 zur Rücklaufleitung 28 hin abgesperrt ist. Der pumpenseitige Brennstoffdruckaufbau und der anschließende Brennstoffeinspritzvorgang laufen dann völlig unbeeinfluß durch die Druckentlastungseinrichtung 16 ab. Letztere wird erst nach Beendigung eines pumpenseitigen Fördervorganges wirksam, also wenn in der Einspritzdruckleitung 8 bereits schon ein gewisser Druckabbau über das Druck ventil 5 in den Pumpendruckraum 4 hinein erfolgt ist. Sobald jedoch das gegebene Druckniveau die Druckkraft der Druckfeder 23 unterschreitet, wird der Ventilkörper 22 durch letztere wieder in Richtung Ventilsitzfläche 20 zurückgedrückt.
Diese Bewegung erfolgt wegen des zunächst vorhandenen geringen Druckunterschiedes verzögert und insgesamt gesehen in einer Zeit, die eine zusätzliche Druckentlastung des zu diesem Zeitpunkt noch in der Brennstoffdruckleitung 8 herrschenden Brennstoffdruckes über die jetzt offene Druckentlastungsleitung 18 und den Durchlaßschaltraum 19 ermöglicht. Damit wird erreicht, daß sich nach Schließen des Einspritzventils 7 ein so niedriges Druckniveau in der Einspritzdruckleitung 8 ergibt, daß die Amplituden der sich aufbauenden Druckwellen nicht so groß werden, um den Öffnungsdruck des Einspritzventils 7 zu übersteigen. Ein Nachspritzen ist damit sicher vermeidbar.

Claims

Patentansprüche: Brennstoffeinspritzvorrichtung an einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Hochdruckeinspritzpumpe (1), in deren Pumpenzylinder (2) ein mit schrägen SteueRanten (3) versehener, verdrehbarer Pumpenkolben (4) arbeitet, und deren Pumpendruckraum (5) über ein nur in Förderrichtung öffnendes Druckventil (6) mit einer zu einem Einspritzventil (7) führenden Einspritzdruckleitung (8) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine eigenständige Druckentlastungseinrichtung (16) vorgesehen ist, die in einem Gehäuse (17) eine Druckentlastungsleitung (18) mit Durchlaßschaltraum (19) und einem darin zwischen zwei axial voneinander beabstandeten Ventilsitzflächen (20, 21) hin- und herbeweglichen Ventilkörper (22) aufweist, welch letzterer entgegen der Brennstoffdruckrichtung von einer Druckfeder (23) beaufschlagt ist, deren Druckkraft und damit der Öffnungs- bzw. Schließdruck des Ventilkörpers (22) durch eine Einstellvorrichtung (25) variierbar, jedoch in jedem Fall auf einen unterhalb des Einspritzventil Schließdruckes liegenden Druck eingestellt ist, und daß die Druckentlastungseinrichtung (16) mit dem Eingang (26) der Druckentlastungsleitung (18) an beliebiger Stelle an der Einspritzdruckleitung (8) sowie mit dem Ausgang (27) der Druckentlastungsleitung (18) an eine zu einem Niederdruckraum führende Rücklaufleitung (28) anschließbar ist.
2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Druckventil (6) in einem Ventilhalter (9) eingebaut ist, der an den Pumpendruckraum (5) angrenzt, sich oben am Pumpenzylinder (2) abstützt und zusammen mit letzterem durch eine andernendes anliegende Abschlußplatte (10) im Pumpengehäuse (11) festgelegt ist, welche Abschlußplatte (10) bereits einen Teil der Einspritzdruckleitung (8) in Form einer zentralen Durch- gangsbohrung (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußplatte (10) das Gehäuse der Druckentlastungseinrichtung (16) bildet, und daß die Druckentlastungsleitung (18) mit ihrem Eingang (26) in diesem Fall von der Durchgangsbohrung (13) abzweigt.
3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Einspritzventil (7) einen Halteflansch (14) aufweist und mittels diesem im Zylinderkopf (15) eines Zylinders befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteflansch (14) des Einspritzventils (7) das Gehäuse der Druckentlastungseinrichtung (16) bildet.
4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungseinrichtung (16) durch eine eigenständige, von der Hochdruckeinspritzpumpe (1) und dem Einspritzventil (7) beabstandete Baugruppe gebildet ist, die an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine befestigt und mit dem Eingang (26) ihrer Druckentlastungsleitung (18) mit der Einspritzdruckleitung (8) über eine Abzweigung von letzterer verbunden ist.
5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (22) der Druckentlastungseinrichtung (16) durch eine zwischen zwei kegligen Ventilsitzflächen (20, 21) hin- und herbewegliche Kugel gebildet ist, zwischen der und der Druckfeder (23) ein Kolben (24) eingeschaltet ist.