DE2709162A1

DE2709162A1 - Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff fuer luftverdichtende brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2709162A1
Application number: DE19772709162
Authority: DE
Inventors: Alfred Neitz
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1978-09-07
Also published as: IT7820688A0; IN148168B; IT1092930B; SE7802448L; RO77290A; JPS53109016A; SU784807A3; FR2382586B1; HU176285B; CH629872A5; GB1592134A; FR2382586A1; DD134558A1

Description

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg, 24. Febr. 1977

Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff für luftverdichtende Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff für luftverdichtende Brennkraftmaschinen, welche im wesentlichen aus wenigstens einem Einspritzpumpenelement mit einem Pumpendruckventil, einem federbelasteten Einspritzventil, einer Lecköl-Rückführleitung und einer das Einspritzpumpenelement bzw. das Pumpendruckventil mit dem Einspritzventil, vorzugsweise direkt mit dessen DUsennadelrlngspalt verbindenden Kraftstoff -Zufuhrleitung besteht, wobei möglichst nahe am Einspritzventil bzw. am DUsennadelringspalt ein Entlastungsventil in der Kraftstoff-Zufuhrleitung vorgesehen 1st.

Eine derartige Einrichtung wurdebereits vorgeschlagen, wobei das nahe am Einspritzventil bzw. am DUsennadelringspalt angeordnete Entlastungsventil dazu dient, den Druckabbau im DUsennadelringspalt beim Schließen der Düsennadel zu beschleunigen. Es ist bekannt, daß die Schließbewegung der Düsennadel bei direkter Kraftstoff-

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einspritzung in Brennkraftmaschinen von wesentlicher Bedeutung für die Motorkenndaten ist. So erfolgt beispielsweise mit zunehmender Geschwindigkeit des Schließvorganges hauptsächlich eine Verminderung der Rußerzeugung, weil ein Nachtropfen von Kraftstoff weitgehend ausgeschlossen wird. Ausgelöst wird die Schließbewegung der Düsennadel bei Einspritzende durch den Druckabfall am Einspritzpumpenelement. Die Düsennadelbewegung wird also durch die Länge und Auslegung der Einspritzleitung, durch die in ihr auftretenden Druckwellen und deren Reflexionen sowie duroh die Elastizität des gesamten Systems beeinflußt.

Um diese Nachteile zu vermelden und ein schnelles Schließen der Düsennadel zu erreichen, ist es heute allgemein bekannt, am Pumpendruckventil das richtige Entlastungsvolumen zu wählen, ein möglichst kleines Leitungsvolumen zwischen dem Pumpenelement und dem Einspritzventil vorzusehen, die zu bewegenden Massen am Einspritzventil zu reduzieren und die Ventilfederkraft durch Vergrößerung der wirksamen Ringspaltfläche an der Nadelführung (kleiner Nadelsitzdurohmesser) zu erhöhen.

Da all diese Maßnahmen jedoch zu keinem wesentlichen Erfolg führten, wurde schließlich der bereits erwähnte Vorschlag gemacht, ein zusätzliches Entlastungsventil einzubauen. Hierdurch wurde zwar ein beschleunigter Druckabbau im DUsennadelrlngspalt erreicht, der jedoch, über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich eines Motors gesehen, immer noch bestimmte Nachteile mit sich bringt.

Hler setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff der eingangs beschriebenen Art dahingehend welterzuentwickeln, daß im unteren Drehzahl- und Lastbereich eine Verbesserung der Kraftstoffzerstäubung und im oberen Drehzahl- und Lastbereich vor allem ein zeltliches Abkürzen des Schließvorganges am Einspritzventil erreicht wird, woduroh über

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den gesamten Betriebsbereich des Motors günstigere Kenndaten zu erwarten sind.

Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß möglich nahe an der DUsenbohrung oder den DUsenbohrungen im Einspritzventil eine zusätzliche Abströmbohrung angebracht ist, und daß die Querschnittsfläche des Kolbens im Einspritzpumpenelement wenigstens derart groß gewählt wird, daß die durch die Abströmbohrung abfließende Kraftstoffmenge ohne Verlängerung der Einspritzzeit zusätzlich zur Verfugung steht.

Hierdurch wird das angestrebte Ziel bereits voll erreicht. Durch den im unteren Drehzahl- und Lastbereich nunmehr auftretenden höheren Kraftstoffdruck erfolgt eine bessere Zerstäubung, andererseits wird durch den zusätzlichen, praktisch ohne auftretenden Gegendruck möglichen Kraftstoffabfluß ein sehr schnelles Schließen der Düsennadel möglieh und Druckwellen bleiben unwirksam.

Zweckmäßigerwelse wird die Abströmöffnung derart angeordnet, daß sie unmittelbar im DUsennadelringspalt einmündet, wodurch ein kürzester Ablaufweg geschaffen 1st. Um den Kraftstoff in vorteilhafter Weise ohne großen Aufwand wieder zum Einspritzpumpenelement zurückzuführen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Abströmöffnung durch eine üraführungsleitung mit der ohnehin vorhandenen Lecköl-RückfUhrleitung zu verbinden.

Welter wird vorgeschlagen, was sich als günstig erwiesen hat, den freien Querschnitt der Abströmöffnung derart zu wählen, daß er dem freien Querschnitt der DUsenbohrung oder der DUsenbohrungen entspricht. Es erscheint hier noch der Hinweis angebracht, daß Abweichungen, die sich daraus er-

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geben, daß die Abströmbohrung nicht wie die Düsenbohrung ventilgesteuert ist, bei der Auslegung selbstverständlich berücksichtigt werden können bzw. zu berücksichtigen sind.

Als Weiterbildung der Erfindung wird schließlich noch vorgeschlagen, unmittelbar hinter der Abströmöffnung ein wahl weise betätigbares Absperrorgan vorzusehen, welches vorzugsweise nur bei Leerlauf und im unteren Drehzahl- und Lastbereich in Schließstellung gebracht wird, wobei die Betätigung zweckmäßigerweise durch an sich bekannte Mittel in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und/oder der Motorlast erfolgt.

Es ist, wie auch eingangs bereits angedeutet, bekannt, daß die Auslegung einer Einspritzeinrichtung an einen im oberen Drehzahl- und Lastbereich laufenden Motor ungünstigere Verhältnisse ergibt, wenn im unteren Drehzahloder Lastbereich gefahren wird. Besonders gilt dies bei Leerlauf. Mit der gegebenen DUsenbohrung in Verbindung mit der verkleinerten Einspritzmenge bei verminderter Geschwindigkeit des Kolbens im Einspritzpumpenelement wird nur ein relativ niedriger Druck im Leitungssystem erreicht. Die für eine gute Gemischbildung im Leerlauf besonders wichtige Kraftstoffzerstäubung wird dadurch ungünstig beeinflußt. Dies gilt insbesondere für Motoren mit einem weiten Drehzahlbereich.Die noch vorgeschlagene Absperrung der Abströmöffnung in Verbindung mit dem vergrößerten Durchmesser des Kolbens im Pumpenelement bewirkt bei niedriger Kolbengeschwindigkeit eine erhöhte Fördergeschwindigkeit, so daß Druckaufbau und Kraftstoff-Zerstäubung an der DUsenbohrung verbessert werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung von zwei in den Zeichnungen schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen:

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Fig. 1 den generellen Aufbau einer Einspritzeinrichtung nach der Erfindung, wobei die Stellung des Pumpenelementes Im unteren Drehzahl- und Lastbereich noch einmal separat dargestellt ist,

Fig. 2 die Einspritzeinrichtung nach Pig. I in verbesserter Ausführung, ebenfalls mit zusätzlich angedeutetem Pumpenelement im unteren Drehzahl- und Lastbereich.

In den Fig. 1 und 2 sind ein Einspritzpumpenelement mit 1, ein an diesem vorgesehenes Pumpendruckventil mit 2, eine Kraftstoff-Zuführleitung mit 3, ein Entlastungsventil mit 4, ein Einspritzventil mit 5 und eine Lecköl- RückfUhrleitung mit 6 bezeichnet.

Das Einspritzpumpenelement 1 besteht im wesentlichen aus einem in einem Zylinder 7 axial verschiebbaren und Je nach der Drehzahl und dem Lastbereich des Motors einen unterschiedlichen Hub aufweisenden Kolben 8, wobei der bei Vollast erreichbare Hub mit H und der bei Leerlauf gedrosselte Hub mit h angedeutet ist. Das Pumpendruckventil 2 und das Entlastungsventil 4 sorgen dafür, daß kein Kraftstoff zurückfließen kann, vor allem aber, daß bei Jedem Druckabfall die Kraftstoffzufuhr zum Einspritzventil 5 sofort unterbunden wird. Durch das Entlastungsventil 4 werden außerdem noch in der Kraftstoff-Zufuhrleitung 3 auftretende Druckwellen und deren Reflexionen vom Einspritzventil 5 ferngehalten. Letzteres weist eine in einem angedeuteten Düsenkörper 9 axial verschiebbare, durch oeine Feder 10 in Schließstellung gehaltene Düsennadel Il auf, durch die der Durcht itt des Kraftstoffes von einem DUsennadelrlngspalt 12 zur DUsenöffnung 13 druckabhängig steuerbar 1st.

Durch die Führung der Düsennadel 11 u.a. sohwer abzudichtende Stellen anfallendes unvermeidbares Lecköl sammelt sich im hinteren Teil des Einspritzventile 5 und wird

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durch die Lecköl-RückfUhrleitung 6 zusammen mit neuem Kraftstoff 14 wieder dem Einspritzpumpenelement 1 zugeführt.

Schließlich ist im DUsennadelringspalt 12 noch eine Abströmöffnung 15 vorgesehen, durch die ein Teil des in ersterem eingebrachten Kraftstoffes sofort über eine Umführungsleitung 16 wieder in die Lecköl-Rückführleitung 6 abgeführt wird. Der Durchmesser des Kolbens 8 des Einspritzpumpenelementes 1 ist dabei derart ausgelegt, daß diese unmittelbar aus dem DUsennadelringspalt 12 wieder abgeführte Kraftstoffmenge zusätzlich gefördert wird. Diese Menge ist im Beispiel leicht zu ermitteln, weil der freie Querschnitt der Abströmöffnung 15 gleich dem freien Querschnitt der Düsenbohrung 13 entspricht.

Sobald nun der durch das Einspritzpumpenelement 1 erzeugte Druck absinkt, schließen sofort das Pumpendruckventil 2 und das Entlastungsventil 4, der im DUsennadelringspalt 12 noch herrschende Druck wird durch die Abströmöffnung 15, nachdem kein neuer Kraftstoff zufließt, schnellstens abgebaut, wodurch die Düsennadel 11 sofort schließt.

In Fig. 2 ist unmittelbar hinter der Abströmöffnung 15 in der Umführungsleitung 16 noch ein Absperrorgan 17 angeordnet, welches durch bekannte, hier nicht dargestellte Mittel in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Last in den unteren Bereichen in die rechts in Fig. gezeigte Abschlußstellung gebracht wird. Hierdurch baut sich im unteren Drehzahl- und Lastbereich, in dem wenig Kraftstoff eingebracht wird, ein erhöhter Druck im Einspritzventil 5 auf, durch den eine bessere Zerstäubung des Kraftstoffes erreicht wird. Insofern ist es, wie aus dem rechts angedeuteten Einspritzpumpenelement hervorgeht, sogar möglich, daß bei dem im Durchmesser vergrößerten Kolben 8 des Einspritzpumpenelementes I der Hub des Kolbens 8 bei Leerlauf des Motors nur etwa die Hälfte gegenüber dem normalen Hub betragen kann.

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Claims

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Aktiengesellschaft

Nürnberg, 24. Febr. 1977

Patentansprüche

.)Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff für luftverdichtende Brennkraftmaschinen, welche im wesentlichen aus wenigstens einem Einspritzpumpenelement mit einem Pumpendruckventil, einem federbelasteten Einspritzventil, einer Lecköl-RUckfUhrleitung und einer das Einspritzpumpenelement bzw. das Pumpendruckventil mit dem Einspritzventil, vorzugsweise direkt mit dessen Düsennadelringspalt verbindenden Kraftstoff-Zufuhrleitung besteht, wobei möglichst nahe am Einspritzventil bzw. am Düsennadelringspalt ein Entlastungsventil in der Kraftstoff-Zufuhrleitung vorgesehen 1st, dadurch gekennzeichnet, daß möglichst nahe an der Düsenbohrung (13) oder den Düsenbohrungen im Einspritzventil (5) eine zusätzliche Abströmbohrung (15) angebracht 1st, und daß die Querschnittsfläche des Kolbens (8) im Einspritzpumpenelement (1) wenigstens derart groß gewählt wird, daß die durch die Abströmbohrung (I5) abfließende Kraftstoffmenge ohne Verlängerung der Einspritzzeit zusätzlich zur Verfügung steht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (15) im Düsennadelringspalt (12) angeordnet 1st.

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3· Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daS die Abströmöffnung (15) durch eine Umführungsleitung (l6) mit der Lecköl-Rückführleitung (6) in Verbindung steht.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, daduroh gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt der Abströmöffnung (15) gleich oder nahezu gleich dem freien Querschnitt der Düsenbohrung (13) oder der DUsenbohrungen entspricht.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter der Abströmöffnung (15) ein wahlweise betätigbares Absperrorgan (17) vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, daduroh gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (17) nur bei Leerlauf und im unteren Drehzahl- und Lastbereich des Motors in Schließstellung gebracht wird.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Absperrorgans (17) in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und/oder der Motorlast erfolgt.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgeschlossenem Absperrorgan (17) im Leerlauf und im unteren Drehzahl- und Lastbereich des Motors der Hub des Kolbens (8) im Einspritzpumpenelement (1) derart ausgelegt ist, daß er nur etwa die Hälfte des üblicherweise vorgesehenen Kolbenhubes beträgt.

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