DE68903324T2

DE68903324T2 - Brennstoffeinspritzduese.

Info

Publication number: DE68903324T2
Application number: DE8989309046T
Authority: DE
Inventors: David Peter Sczomak
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1989-09-06
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: EP0365130A1; DE68903324D1; EP0365130B1; JPH02149767A; US4909444A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzdüse zur Brennstofflieferung an eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors
In einem Brennstoffeinspritzsystem für einen Direkt-Einspritzmotor liefert eine Pumpe zur direkten Lieferung in die Motorbrennkammer eine abgemessene Menge von Brennstoff an eine Brennstoffeinspritzdüse.
Die US-A-4 693 424 beschreibt eine Brennstoffeinspritzdüse, mit einem nach außen öffnenden Ringventil, das die Brennstoffzufuhr zur Motorbrennkammer steuert. Diese Brennstoffeinspritzdüse ermöglicht es dem Motor bei niedrigeren Geräusch-, Kohlenwasser- und Stickstoffoxid-Emisionen zu arbeiten im Gegensatz zu Motoren mit anderen Düsen.
Die FR-A-22 89 756 offenbart eine Brennstoffeinspritzventilanordnung, in welcher ein Ringventil mit oberen und unteren Gruppen von Mündungen Brennstoff nacheinander abgeben, um die Dosierungsmischung zu verbessern. Während des Leichtlastbetriebs - z. B. während des Leerlaufs - könnte nur die untere Gruppe der Mündungen benützt werden.
Die US-A-4 750 675 beschreibt eine verbesserte Brennstoffeinspritzdüse, welche auch ein nach außen öffnendes Ringventil aufweist, das die Brennstoffzufuhr zur Motorbrennkammer steuert. Diese verbesserte Brennstoffeinspritzdüse umfaßt einen Kolben, der der Öffnungsbewegung des Ringventils entgegenwirkt, wodurch die anfängliche Einspritzrate reduziert wird und somit die Fähigkeit des Motors verbessert wird, bei geringen Geräusch-, Kohlenwasserstoff- und Stickstoffoxid- Emisionen zu arbeiten.
Diese Erfindung schafft eine weitere, verbesserte Brennstoffeinspritzdüse, die auch ein nach außen öffnendes Ringventil aufweist, das die Brennstoffzufuhr zur Motorbrennkammer steuert.
Eine Brennstoffeinspritzdüse gemäß der vorliegenden Erfindung ist gegenüber der US-A-4 750 675 gekennzeichnet durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
Bei der durch diese Erfindung geschaffenen, verbesserten Brennstoffeinspritzdüse vergrößert ein Betätigungskolben die Differenz zwischen dem Einspritzdruck, der zum Auslösen des Öffnens des Ringventils benötigt wird, und dem Einspritzdruck, der zum vollständigen öffnen des Ringventils benötigt wird. Der Betätigungskolben begrenzt wirksam das Öffnen des Ringventils während des Leichtlast-Motorbetriebs, wodurch die Einspritzrate während des Leichtlast-Motorbetriebs reduziert und dadurch die Fähigkeit des Motors verbessert wird, bei niedrigen Geräusch-, Kohlenwasserstoff- und Stickstoffoxid-Emisionen zu arbeiten.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielsweise mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine axiale Schnittansicht einer Ausführungsform dieser verbesserten Brennstoffeinspritzdüse ist, welche den Aufbau der Brennstoffeinspritzdüse zeigt,
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht nach Fig. 1 ist, in der die Position der Teile gezeigt ist, wenn das Ringventil teilweise offen ist,
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich zu Fig. 1 ist, in der die Position der Teile gezeigt ist, wenn das Ringventil vollständig offen ist,
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich nach Fig. 1 ist, in der die Position der Teile während der Schließbewegung des Ringventils gezeigt ist, und
Fig. 5 eine axiale Schnittansicht einer anderen Ausführungsform dieser verbesserten Brennstoffeinspritzdüse ist.
Bezugnehmend zuerst auf die Fig. 1 bis 4 weist eine Düse 10 einen Körper 12 auf, welcher geeignet ist, in einem Motorzylinderkopf aufgenommen zu werden, und eine Halterung 14 mit einem Ansatz 16, welcher Kraftstoff von einer Einspritzpumpe erhält. Der Körper 12 und die Halterung 14 sind bei der Bezugszahl 18 miteinander verschraubt, und ein Dichtring 20 dichtet die verschraubte Verbindung ab.
Ein Ringventil 22 ist in einer Bohrung 24 des Körpers 12 aufgenommen. Das Ringventil 22 weist einen Kopf 26 auf, der in Eingriff mit einem unteren Ende 28 des Körpers 12 steht und eine Röhre 30, die sich in eine Kammer 32 erstreckt, welche zwischen dem Körper 12 und der Halterung 14 ausgebildet ist. Innerhalb der Kammer 32 ist eine Feder 34 komprimiert zwischen einem Federhalter 36, der um das obere Ende des Rohrs 30 befestigt ist und einem Anschlagelement 38, das sich gegen das obere Ende 40 des Körpers 12 stützt.
Die Halterung 14 weist einen Brennstoffeinlaßdurchgang 42 auf, der sich in eine Kolbenbohrung 44 öffnet. Ein Betätigungskolben 46 ist passend von der Kolbenbohrung 44 eingehüllt. Das untere Ende 48 des Betätigungskolbens 46 ist in Richtung einer Fläche 50 verjüngt oder ausgespart, die gegen das obere Ende 52 des Rohrs 30 abdichtend wirkt.
Wenn die Einspritzpumpe Brennstoff zu der Brennstoffeinspritzdüse 10 liefert, wirkt der Einspritzdruck des Brennstoffs an einer oberen Fläche 53 des Betätigungskolbens 46. Der Betätigungskolben 46 überträgt die resultierende Öffnungskraft auf das Rohr 30, um das Ringventil 22 gegen die Spannung der Feder 34 zu verschieben. Brennstofffließt dann durch den Brennstoffeinlaßdurchgang 42, einen Durchgang 54 im Betätigungskolben 46 und einen Durchgang 56 im Rohr 30 zu unteren und oberen Gruppen von Mündungen 58 und 60 und wird über einen Spalt 62 (Fig. 2 bis 4) zwischen dem Kopf 26 und dem unteren Ende 28 des Körpers 12 ausgebracht.
Das Flächenmaß der oberen Fläche 53 des Betätigungskolbens 46 und die Charakteristiken der Feder 34 sind so gewählt, daß in Reaktion auf die unteren Einspritzdrücke des Leichtlastmotorbetriebs das Ringventil 22 nur weit genug versetzt ist, um die untere Gruppe von Mündungen 58 unterhalb dem unteren Ende 28 des Körpers 12 freizugeben. Durch das Benützen lediglich der Mündungen 58, um Brennstoff während des Leichtlast-Motorbetriebs zu der Motorverbrennungskammer zu liefern, wird die Einspritzrate reduziert und die Fähigkeit des Motors erhöht, bei geringem Geräusch-, Kohlenwasserstoff- und Stickstoffoxid-Emissionen zu arbeiten.
In Reaktion auf die höheren Einspritzdrücke eines Hochlast-Motorbetriebs wird das Ringventil 22 verschoben, bis eine Schulter 64 am Rohr 30 mit dem Anschlagelement 38 in Eingriff kommt. Zu dieser Zeit sind beide Gruppen von Mündungen 58 und 60 unterhalb dem unteren Endes 28 des Körpers 12 freigegeben, um die zum Schwerlast-Motorbetrieb benötigte Brennstofflieferung zu ermöglichen.
Es ist zu bemerken, daß die gleichen Brennstoff-Lieferungscharakteristiken durch Einsatz einer Feder 34 erreicht werden könnten, welche eine erhöhte Federkonstante aufweist. Eine erhöhte Federkonstanten würde jedoch eine Zunahme des Durchmessers oder der Länge der Brennstoffeinspritzdüse bedingen. Die verbesserte Brennstoffeinspritzdüse, welche durch diese Erfindung geschaffen wird, bedingt keine solche Längen- oder Durchmesserzunahme.
Eine Öffnung 66 durch das Anschlagelement 38 ist exzentrisch zur Achse der Brennstoffeinspritzdüse 10, wodurch es dem Anschlagelement 38 ermöglicht wird, um das Rohr 30 angeordnet zu sein und dann - nach Einfügen in die Halterung 14 - seitlich unter die Schulter 64 zu gleiten, um als Anschlag für das Ringventil 22 zu wirken.
Gegen Ende des Einspritzvorgangs nimmt die Brennstofflieferungs ab und die Feder 34 hebt das Ringventil 22 an. Da der Durchmesser des Rohrs 30 größer ist als der Durchmesser des Betätigungskolbens 46 wird der Druck in Kammer 32 geringfügig über den Druck im Brennstoffeinlaßdurchgang 42 anwachsen. Die resultierende Druckdifferenz veranlaßt den Betätigungskolben 46 vom Rohr 30 abzuheben, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wodurch der Druck in Kammer 32 durch den Durchlaß 54 im Betätigungskolben 46 zum Brennstoffeinlaßdurchgang 42 abgeführt wird.
Wenn die Einspritzpumpe wieder Brennstoff zur Brennstoffeinspritzdüse 10 liefert, wird der Betätigungskolben 46 gegen das obere Ende 52 der Röhre 30 gedrückt und in Anlage gebracht, wie dargestellt in Fig. 1, woraufhin sich der Zyklus wiederholt.
Bezugnehmend nun auf Fig. 5 weist eine Brennstoffeinspritzdüse 110 einen Körper 112 auf, welcher geeignet ist, in einem Motorzylinderkopf aufgenommen zu werden, und eine Halterung 114 mit einem Ansatz 116, der Brennstoff von einer Einspritzpumpe erhält. Der Körper 112 und die Halterung 114 sind bei der Bezugszahl 118 miteinander verschraubt und eine Ringdichtung 120 dichtet die verschraubte Verbindung ab.
Ein Ringventil 122 ist in einer Bohrung 124 des Körpers 112 aufgenommen. Das Ringventil 122 weist einen Kopf 126 auf, der in Eingriff mit einem unteren Ende 128 des Körpers 112 steht, und ein Rohr 130, das sich in eine Kammer 132 erstreckt, welche zwischen dem Körper 112 und der Halterung 114 gebildet ist. Innerhalb der Kammer 132 ist eine Feder 134 komprimiert zwischen einem Federhalter 136, der um ein oberes Ende der Röhre 130 befestigt ist, und einem Anschlagelement 138, das gegen das obere Ende 140 des Körpers 112 gestützt ist.
Die Halterung 114 weist einen Brennstoffeinlaßdurchgang 142 auf, der sich in eine Kolbenbohrung 144 öffnet. Ein Betätigungskolben 146, der als Verlängerung des Rohrs 130 ausgebildet ist, ist in der Kolbenbohrung 144 aufgenommen.
Wenn die Einspritzpumpe Brennstoff zur Brennstoffeinspritzdüse 110 liefert, wirkt der Einspritzdruck des Brennstoffs auf eine obere Fläche 153 des Betätigungskolbens 146. Der Betätigungskolben 146 überträgt die resultierende Öffnungskraft auf das Rohr 130, um das Ringventil 122 gegen die Spannung der Feder 134 zu verschieben. Brennstofffließt dann durch den Brennstoffeinlaßdurchgang 142, einen Durchgang 155 im Betätigungskolben 146 und das Rohr 130 zu unteren und oberen Gruppen von Mündungen 158 und 160, und wird über einen Spalt zwischen dem Kopf 126 und dem unteren Ende 128 des Körpers 112 ausgebracht.
Das Flächenmaß der oberen Fläche 153 des Betätigungskolbens 146 und die Charakteristiken der Feder 134 sind so gewählt, daß in Reaktion auf die niedrigen Einspritzdrücke eines Leichtlast-Motorbetriebs das Ringventil 122 nur weit genug verschoben wird, um die untere Gruppe von Mündungen 158 unterhalb dem unteren Ende 128 des Körpers freizulegen. Bei Benützung lediglich der Mündungen 158, um Brennstoff zu der Motorbrennkammer während des Leichtlast-Motorbetriebs zu liefern, wird die Einspritzrate reduziert und die Fähigkeit des Motors erhöht, bei niedrigen Geräusch-, Kohlenwasserstoff- und Stickstoffoxid-Emisionen zu arbeiten.
In Reaktion auf die höheren Einspritzdrücke eines Schwerlast-Motorbetriebs wird das Ringventil 122 verschoben, bis eine Schulter 164 am Rohr 130 mit dem Anschlagelement 138 in Eingriff kommt. Zu dieser Zeit sind beide Gruppen von Mündungen 158 und 160 unterhalb dem unteren Ende 128 des Körpers 112 freigelegt, um eine für den Schwerlast-Motorbetrieb benötigte Brennstofflieferung zu ermöglichen.
Jede Brennstoff-Leckage um den Betätigungskolben 146 tritt in die Kammer 132 ein und wird durch einen Durchgang 168 abgeleitet.
Gegen Ende des Einspritzvorgangs nimmt die Brennstofflieferung ab und die Feder 134 hebt das Ringventil 122 an. Da der Durchmesser des Rohrs 130 größer ist als der Durchmesser des Betätigungskolbens 146 wird das Volumen in Kammer 132 abnehmen, wenn das Ringventil 122 schließt. Jegliches aus der Kammer 132 verdrängte Fluid wird durch den Durchgang 168 abgeführt.

Claims

1. Brennstoffeinspritzdüse (10, 110) mit einem Körper (12, 112) mit einer axialen Bohrung (24, 124), einem Ringventil (22, 122) mit einem Rohr (30, 130), welches in der Bohrung aufgenommen ist, und einem Kopf (26, 126), der mit einem Ende (28, 128) des Körpers in Eingriff bringbar ist, einer Feder (34, 134), welche das Rohr vorspannt, um den Kopf mit dem Ende des Körpers in Eingriff zu bringen, und einer an dem Körper befestigten Halterung (14, 114), wobei die Halterung einen Brennstoffeinlaßdurchgang (42, 142) aufweist und der Brennstoffeinlaßdurchgang sich in eine Kolbenbohrung (44, 144) öffnet, die in der Halterung gebildet ist, wodurch Brennstoff durch den Brennstoffeinlaßdurchgang und durch ein Durchgangsmittel (56, 155) im Rohr zu ersten und zweiten Gruppen von sich durch das Rohr vom Durchgangsmittel weg öffnende Mündungen (58, 60, 158, 160) fließen kann, um von den Mündungen über einen Spalt (62) entleert zu werden, welcher zwischen dem Kopf und dem Ende des Körpers gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungskolben (46, 146) in der Kolbenbohrung aufgenommen ist, wobei der Betätigungskolben eine Fläche (53, 153) aufweist, welche dem Einspritzdruck des Brennstoffes im Brennstoffeinlaßdurchgang ausgesetzt ist, und Durchgangsmittel (54, 155) zum Brennstoffluß vom Brennstoffeinlaßdurchgang zu den Durchgangsmitteln im Rohr umfaßt, wobei der Betätigungskolben geeignet ist, den Einspritzdruck auf das Rohr zu übertragen, um das Ringventil gegen die Spannung der Feder zu verschieben und Kraftstofffluß zu ermöglichen; daß das Flächenmaß der Fläche des Betätigungskolbens und die Charakteristiken der Feder so gewählt sind, daß in Reaktion auf die geringeren Einspritzdrücke eines Leichtlast-Maschinenbetriebs das Ringventil nur weit genug verschoben wird, um ein Ausströmen des Brennstoffs von der ersten Gruppe (58, 158) der Mündungen zu ermöglichen, und daß in Reaktion auf die höheren Einspritzdrücke eines Schwerlast-Maschinenbetriebs das Ringventil weit genug verschoben wird, um ein Ausströmen des Brennstoffs von allen Mündungen zu ermöglichen, wodurch die Rate mit der Brennstoff während des Leichtlast-Maschinenbetriebs aus strömt niedriger ist, als die Rate mit der Brennstoff während des Schwerlastbetriebs aus strömt.

2. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei das Rohr (30) sich in eine Kammer (32) erstreckt, welche zwischen dem Körper (12) und der Halterung (14) gebildet ist, wobei der Betätigungskolben (46) sich in die Kammer erstreckt und eine weitere Fläche (50) aufweist, die geeignet ist, gegen ein Ende (52) des Rohrs dichtend zu wirken, und wobei der Bereich der Fläche (52) des Betätigungskolbens (46), der dem Einspritzdruck ausgesetzt ist, größer ist, als der Bereich der Fläche (50) des Betätigungskolbens, welche geeignet ist, gegen das Ende (52) des Rohrs dichtend zu wirken, wobei, wenn die Feder (34) das Ringventil (22) bewegt, um den Kopf (26) mit dem Ende (28) des Körpers wieder in Eingriff zu bringen, der Betätigungskolben sich vom Ende (52) des Rohrs abhebt und den Druck in der Kammer durch die Durchgangsmittel (56) im Betätigungskolben an den Brennstoffeinlaßdurchgang (42) abführt.

3. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei das Rohr (130) sich in eine Kammer (132) erstreckt, die zwischen dem Körper (112) und der Halterung (114) gebildet ist, wobei der Betätigungskolben (146) eine Verlängerung des Rohrs (130) ist, und wobei die Brennstoffeinspritzdüse einen Durchgang (168) aufweist, der sich von der Kammer (132) öffnet, wodurch der Druck in der Kammer abgeführt wird, wenn die Feder (134) das Ringventil (122) bewegt, um den Kopf (126) mit dem Ende (128) des Körpers wieder in Eingriff zu bringen.