DE3243809A1

DE3243809A1 - Kraftstoffeinspritzsystem zum einspritzen erwaermten dieselkraftstoffes

Info

Publication number: DE3243809A1
Application number: DE19823243809
Authority: DE
Inventors: Wallace Robert 48018 Farmington Hills Mich. Wade
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1983-07-14
Also published as: JPS58113573A; DE3243809C2; GB2112458A; GB2112458B

Description

'-♦ Anm. ·-""..· .:. .;. *Fi>HWS-126I/24.H.1982

Patontanmeldung

Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen
erwärmten Dieselkraftstoffes

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen erwärmten Dieselkraftstoffes wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläutert ist.

Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen erwärmten Dieselkraftstoffes sind z. B. aus den US-PS 1 464 253, 2 747 555 und 3 868 939 bekannt. Bei diesen bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen wird dem Dieselkraftstoff Wärme von den Auspuffgasen oder während der Startphase Wärme von einer elektrischen Heizeinrichtung zugeführt. Die Düsennadel des Einspritzventiles wird hierbei durch den K raft stoff druck des erwärmten Dieselkraftstoffes geöffnet.

Bei solchen K raft stoffein sprit zsystemen muß sichergestellt, werden, daß der Dieselkraftstoff während der Zumessung im flüssigen Zustand verbleibt, damit die Einspritzpumpe die jeweils erforderliche genau bemessene Kraftstoffmenge verteilen kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzsystem der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß einerseits sichergestellt wird, daß der Dieselkraftstoff während der Zumessung stets im flüssigen Zustand verbleibt und daß andererseits der über das Einspritzventil eingespritzte erwärmte Dieselkraftstoff bereits soweit erwärmt ist, daß er unmittelbar bei der Einspritzung in den gasförmigen Zustand übergeht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Merkmale aufweist.

Pat. Anm. ------- .:. .:. ' Fortl/SJS-1261/24.11.1982

X-

In den Ansprüchen 2 bis 5 sind weitere zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.

Dadurch, daß die Einspritzpumpe über ein bekanntes Rücksaugventil Kraftstoff zu einer ersten Kammer im Einspritzventil und über ein Hochdruck-Rückschlagventil zu einem Hochdruckspeicher liefert, von wo er über eine Heizeinrichtung erwärmt einer zweiten Kammer im Einspritzventil zugeführt wird und wobei der in der ersten Kammer angeordnete, von einer Feder belastete Hilfskolben über einen Schaft auf den in der zweiten Kammer angeordneten, mit der Düsennadel verbunden Kolben einwirkt, wird die Öffnungsbewegung der Düsennadel vom Kraftstoffdruck des verhältnismässig kalten Dieselkraftstoffes bestimmt, während der eingespritzte Dieselkraftstoff bereits auf einen so hohen Druck und eine so hohe Temperatur gebracht ist, daß er unmittelbar nach der Einspritzung ohne Wärmeaufnahme aus dem Verbrennungsraum in den gasförmigen Zustand übergeht. Daher kann die eingespritzte K raft stoff men ge optimal bestimmt und der Wirkungsgrad des Motors erhöht werden.

Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines

Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der Erfindung

und

Fig. 2 ein Diagramm über die Druck- und

Temperaturverhältnisse des Dieselkraftstoffes.

BAD ORIGINAL

Pat. Anm. .:.*. ^:..^: ' „;. /₂ " FokUüS-1261/24.11.1982

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Kraftstoff ein spritzsy stem weist eine mit 10 bezeichnete Einspritzpumpe auf, deren Aufbau herkömmlich ist und daher nicht weiter erläutert wird, da dies für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist.. Es reicht darauf hinzuweisen, daß die Einspritzpumpe 10 intermittierend Kraftstoff in eine Auslaßleitung 12 fördert, wobei der Kraftstoffdruck während des

2 Pumpenförderhubes progressiv bis auf etwa 120 kp/cm ansteigt. Der Kraftstoff wird hierbei über ein an sich bekanntes Rücksaugventil 14 geführt, das dafür sorgt, daß während es Pumpensaughubes ein bestimmter niedriger Leitungsdruck aufrechterhalten wird.

Das Kraftstoffeinspritzsystem weist weiterhin ein Einspritzventil 16, einen über einen Solenoid gesteuerten Druckregler 18, ein Hochdruck-Rückschlagventil 20, einen Hochdruckspeicher 22 und eine Heizeinrichtung 24 auf.

Das Einspritzventil 16 besteht aus einem Ventilkörper 30 in dem eine obere und eine untere Kraftstoffkammer 32 und 34 ausgebildet sind, die durch zwei im Abstand angeordnete Dichtteile 36 und 38 voneinander getrennt sind. Die untere Kraftstoffkammer 34 steht in Verbindung mit der eigentlichen Einspritzdüse 40 über die der Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 34 in den Verbrennungsraum des Motors eingespritzt wird. Die Einspritzdüse 40 wirkt hierbei mit der Ventilspitze 42 einer Düsennadel 44 zusammen, deren anderes Ende mit einem Kolben 46 verbunden ist. Der Kolben 46 ist hierbei im Dichtteil 38 abgedichtet und verschiebbar geführt. Die untere Kraftstoffkammer 34 steht über einen Anschluß stutzen 58 mit einer Hochdruckleitung 50 in Verbindung, die vom Hochdruckspeicher 22 über die Heizeinrichtung 24 mit erwärmtem Dieselkraftstoff unter hohem Druck versorgt wird.

Der Hochdruckspeicher 22 wird von der Einspritzpumpe 10 über die Auslaßleitung 12, das Rücksaugventil 14, Leitungsstränge 52 und 54 und ein Hochdruck-Rückschlagventil 20 mit Kraftstoff versorgt. Die

BAD ORIGINAL

243809

Pat. Anm. .:.". ^:.^:" .; ^ " £o*d/ÜS-1261/24.11.1982

- r-

Feder 56 des Hochdruck-Rückschlagventiles 20 ist hierbei so ausgelegt, daß das Ventil geschlossen bleibt, bis der Kraftstoffdruck etwa

120 kp/cm übersteigt. Dadurch wird sichergestellt, daß im Hochdruckspeicher 22 stets ein so hoher Kraftstoffdruck zur Verfügung steht.

Parallel zum Hochdruckspeicher 22 ist ein Druckregler 18 angeordnet, dessen Ventilnadel 60 über einen Solenoiden derart angesteuert wird,

2 daß er normalerweise bei einem Kraftstoffdruck von etwa 120kp/cm"

arbeitet, daß jedoch der Kraftstoffdruck falls erforderlich durch

Veränderung der Spannung am Solenoiden entsprechend erhöht werden kann.

Das Einspritzventil 16 weist in seiner oberen Kraftstoffkammer 32 einen Hilfskolben 62 auf. Der Hilfskolben 62 ist in der Kraftstoffkammer 32 abgedichtet und verschiebbar geführt und wirkt mit einem Schaft 64 des Kolbens 46 zusammen, der sich abgedichtet und verschiebbar durch das Dichtteil 36 erstreckt. Der Hilfskolben 62 wird durch eine Feder 66 nach unten gedrückt, die so ausgelegt ist, daß das Ein-

2 spritzventil 16 bis zu einem Kraftstoffdruck von etwa 105 kp/cm geschlossen bleibt. Die obere Kraftstoffkammer 32 wird über einen Stutzen 68 über eine Leitung 70 versorgt, die unmittelbar in Verbindung mit dem Leitungsstrang 52 vom Rücksaugventil 14 steht.

Im Einspritzventil 16 ist der Raum 76 hinter dem Hilfskolben 62 über einen Auslaß 72 und der Raum 78 oberhalb des Kolbens 46 über einen Auslaß 74 entlastet.

Die nur schematisch gezeigte Heizeinrichtung 24 kann von bekannter Bauart sein, etwa in der Weise, daß um die Leitung 50 eine Kammer oder eine Rohranordnung vorgesehen ist, die von Auspuffgasen durchströmt wird. Ebenso kann in der Heizeinrichtung 24 für die Startphase des Motors eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen sein.

Pat. Anm. .:..*..* .;. .;. Ford/:ÜS-1261724.11.1982

Aus Fig. 2 sind die Druck- und Temperaturverhältnisse des Dieselkraftstoffes zu ersehen, wobei bei Druck- und Temperaturverhältnissen links von einer Geraden 80 sich der Dieselkraftstoff in flüssigem Zustand befindet, während er sich bei Druck- und Temperaturverhältnissen rechts von der Geraden 80 bereits in dampfförmigem Zustand befindet.

Aus Fig. 2 ist auch zu ersehen, daß der Einspritzdruck von etwa 120kp/cm und die Kraftstofferwärmung von 426° Celsius knapp an der Grenze zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand des Dieselkraftstoffes liegt.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzsystems wird anhand von Fig. 1 erläutert. Zunächst befinden sich alle Elemente in der in der Figur gezeigten Ausgangslage. Das heißt, die Feder 66 drückt den Hilfskolben 62 nach unten, dieser berührt den Schaft 64 und drückt hierdurch den Kolben 46 nach unten, der die mit ihm verbundene Düsennadel 44 mit ihrer Ventilspitze 42 in geschlossener Lage an der Einspritzdüse 40 hält.

.

Während der Startphase des Motors wird über eine elektrische Heizeinrichtung in der Heizeinrichtung 24 der Kraftstoff in der Leitung 50 auf etwa 426° Celsius erwärmt. Der Hochdruckspeicher 22 ist mit Kraft-

2 stoff von einem Druck von etwa 120kp/cm aufgefüllt.

Führt die Einspritzpumpe 10 einen Förderhub aus, so steigt der Kraftstoffdruck progressiv an, öffnet das Rücksaugventil 14 und beaufschlagt die Leitungen 52, 70 und 54. Sobald der K raft stoff druck in

2
der Kraftstoffkammer 32 etwa 105 kp/cm erreicht, wird sich der Hilfskolben 62 entgegen der Kraft der Feder 66 nach oben bewegen, bis er von dem Anschlag 82 aufgehalten wird. Nachdem nunmehr die Kraft des Hilfskolbens 62 nicht mehr über den Schaft 64 auf den Kolben 46 einwirkt, wird der hohe Kraftstoffdruck des erwärmten Kraftstoffes in

Pat. Anm. -:.-\,* .;. .:. Fcjid/„Ü.S-1261/24.11.1982

der Leitung 50 und in der Kraftstoffkammer 34 den Kolben 46 nach oben bewegen und hierdurch über die Düsennadel 44 und die Ventilspitze 42 die Einspritzdüse 40 öffnen. Dadurch wird Kraftstoff mit einer Temperatur von etwa 426° Celsius und einem Druck von 105 kp/cm über die Düsenöffnungen 84 der Einspritzdüse 40 in den Verbrennungsraum eingespritzt. Durch den. bei der Einspritzung auftretenden plötzlichen Druckabfall im Kraftstoff geht dieser unmittelbar vom flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand über ohne daß hierfür der Luft im Verbrennungsraum Wärme entzogen werden muß. Dadurch wird ein höherer Wirkungsgrad des Motors erzielt.

Während des weiteren Förderhubes der Einspritzpumpe 10 steigt der Kraftstoffdruck in der Leitung 54 progressiv an bis bei etwa

2
120 kp/cm das Hochdruck-Rückschlagventil öffnet. Auf diese Weise 2 wird der Hochdruckspeicher 22 stets unter einem Druck von 120 kp/cm gehalten, wobei dieser Druck durch den Druckregler 18 festgelegt wird. Dadurch kann der Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 34 oberhalb des aus Fig. 2 zu entnehmenden Verdampfungspunktes gehalten werden und verbleibt somit im flüssigen Zustand bis er über die Einspritzdüse 40 in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.

Sobald die Einspritzpumpe 10 ihren Saughub ausführt, schließt das Rücksaugventil 14 und der K raft stoff druck in der Leitung 52 fällt ab. Die Feder 66 kann daher den Hilfskolben 62 nach unten bewegen, dieser stößt gegen den Schaft 64 und bewegt hierdurch den Kolben 46 nach unten, der mit der mit ihm verbundenen Düsennadel 44 und der Ventilspitze 42 die Einspritzdüse 40 schließt und die Kraftstoffeinspritzung damit beendet.

Sobald der Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht hat, kann die elektrische Heizeinrichtung in der Heizeinrichtung 24 ausgeschaltet werden und die Erwärmung des Kraftstoffes auf die erwünschten etwa 426 Celsius wird über die Wärme der Auspuffgase erzielt.

Leerseite

Claims

05 10 25

1./ Kraftstoffeinspritzs
Stoffes, mit einer

Patentansprüche

stem zum Einspritzen erwärmten Dieselkraft- !Einspritzpumpe, die intermittierend Kraftstoff

unter hohem Druck! einem Einspritzventil zuführt, dessen Ventilnadel entgegen der

Kraftstoffströmung durch den Kraftstoffdruck

öffnet und über einen von einer Feder belasteten Hilfskolben geschlossen wird, da4urch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (10) über ein bekanntes Rücksaugventil (14) und eine Leitung (70) mit einer ersten Kammer (32) im Einspritzventil (16) und über eine Leitung (54), ein Hochdruck-Rückschlagventil (20), einem Hochdruckspeicher (22), einer Heizeinrichtung (24) und eine Leitung (50) mit einer zweiten Kammer (34) im Einspritzventil (16) verbunden ist und wobei der in der ersten Kammer (32) angeordnete, von einer Feder (66) belastete Hilfskolben (62) über einen Schaft (64) auf den in der zweiten Kammer (34) angeordneten, mit der Düsennadel (44) verbundenen Kolben (46) einwirkt.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruck-Rückschlagventil (20) erst bei einem Kraftstoffdruck öffnet, der höher ist als der K raft stoff druck bei dem sich der Hilfskolben (65) entgegen der Kraft der Feder (66) bewegt.

3. Kräftstoffeinspritzsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckregler (18) parallel zum Hochdruckspeicher (22) und stromab dem Hochdruck-Rückschlagventiles (20) angeordnet und über einen Solenoiden einstellbar ist.

35

Pat. Anm. -..".^:..^:" ^: '' ' KorZi/JUS-1261/24.11.1982 ·

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtung (24) in an sich bekannter Weise über die Auspuffgase des Motors mit Wärme versorgt wird.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (24) während der Startphase des Motors in an sich bekannter Weise über eine elektrische Heizeinrichtung mit Wärme versorgt wird.

BAD ORIGINAL