EP1496243B1

EP1496243B1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: EP1496243B1
Application number: EP04015163A
Authority: EP
Inventors: Peter Dr. Eilts
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2003-07-05
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: KR20050005752A; KR100992057B1; DE502004004175D1; DE10330511A1; EP1496243A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine, die mittels eines Einspritzsystems mit konventionellem Brennstoff und einer diesen teilweise ersetzenden Orimulsion beaufschlagbar ist (Orimulsion ist ein eingetragenes Worenzeichen von Bitúmenes Orinoco, S.A.).The invention relates to an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine, which can be acted upon by means of an injection system with conventional fuel and a partially replacing orimulsion (Orimulsion is a registered trademark of Bitúmenes Orinoco, S.A.).

Orimulsion ist ein Brennstoff, von dem es große Vorkommen gibt und der kostengünstig angeboten wird. Es ist daher erwünscht, diesen Brennstoff auch in größerem Umfang verwenden zu können. Orimulsion enthält jedoch vergleichsweise große Mengen abrasiver Bestandteile, die verschleißfördernd sind. Die Entfernung dieser Bestandteile ist sehr aufwändig und nicht in vollem Umfange möglich. Es besteht daher die Gefahr, dass es bei Verwendung von Orimulsion zu einem rasanten Verschleiß innerhalb des Einspritzsystems kommen kann. Die Folge davon sind eine vergleichsweise kurze Lebensdauer sowie ein erhöhter Wartungs- und Instandhaltungsaufwand.Orimulsion is a fuel of which there are large deposits and is offered at low cost. It is therefore desirable to be able to use this fuel to a greater extent. However, orimulsion contains comparatively large quantities of abrasive constituents which promote wear. The removal of these ingredients is very complex and not possible to the full extent. There is therefore the danger that when Orimulsion is used, rapid wear within the injection system can occur. The consequence of this is a comparatively short service life as well as an increased maintenance and servicing effort.

US 5170751 A zeigt eine Einspritzeinrichtung, bei der neben konventionellem Brennstoff Wasser eingespritzt wird. US 5170751 A shows an injector in which water is injected in addition to conventional fuel.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer mit einem Einspritzsystem versehenen Verbrennungskraftmaschine die Verwendung von Orimulsion zu ermöglichen und dennoch den Verschleiß innerhalb des Einspritzsystems vergleichsweise gering zu halten.On this basis, it is therefore the object of the present invention to provide the use of orimulsion in an internal combustion engine provided with an injection system allow and still keep the wear within the injection system comparatively low.

Diese Aufgabe wird durch die dem Anspruch 1 zugrundeliegende Kombination gelöst.This object is achieved by the underlying claim 1 combination.

Hiernach kommt eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine in Vorschlag, die mittels eines Einspritzsystems mit konventionellem Brennstoff und einer diesen teilweise ersetzenden Orimulsion beaufschlagbar ist, das wenigstens ein durch eine von einer im Takt der Verbrennungskraftmaschine aktivierbaren Druckquelle für konventionellen Brennstoff abgehende Brennstoffleitung mit konventionellem Brennstoff beaufschlagbares Einspritzventil enthält, dessen Einspritzdüse durch eine Düsennadel verschließbar ist, die vom Brennstoffdruck in einem von ihr durchgriffenen, mit der Brennstoffleitung kommunizierenden Druckraum entgegen der Kraft einer Rückstelleinrichtung von ihrem Sitz abhebbar ist, wobei die Druckquelle für konventionellen Brennstoff über zwei parallele, mit gegenläufigen Rückschlagventilen versehene Strömungswege mit der Brennstoffleitung verbunden ist, die einspritzdüsennah mit einer Orimulsionsleitung verbunden ist, die mit einem in Vorlaufrichtung öffnenden Rückschlagventil versehen ist und von einer im Takt der Verbrennungskraftmaschine aktivierbaren Druckquelle für Orimulsion abgeht, deren Druck größer als der Öffnungsdruck des der Orimulsionsleitung zugeordneten Rückschlagventils und des in Rückströmrichtung öffnenden, der Druckquelle für konventionellen Brennstoff zugeordneten Rückschlagventils und kleiner als der Öffnungsdruck der Düsennadel ist.After that comes an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine in proposal, which can be acted upon by means of an injection system with conventional fuel and an orimulsion partially replacing this, which can be acted upon by conventional fuel from a fuel line which can be activated by a combustion engine in line with the internal combustion engine Injection valve includes, the injection nozzle is closed by a nozzle needle, which can be lifted from the seat of the fuel pressure in one of them, communicating with the fuel line pressure chamber against the force of a restoring device, the pressure source for conventional fuel via two parallel, provided with counter-rotating check valves Flow paths is connected to the fuel line, the injection nozzle is close to an Orimulsionsleitung connected, the mi t is provided with an opening in the direction of flow check valve and from an activatable in time with the internal combustion engine pressure source for Orimulsion whose pressure is greater than the opening pressure of the Orimulsionsleitung associated check valve and the opening in the return flow, the pressure source for conventional fuel associated check valve and smaller than the opening pressure the nozzle needle is.

Die verschleißfördernde Orimulsion kann hier vor Beginn des Einspritzvorgangs eine vorgegebene Menge konventionellen Brennstoffs aus dem Einspritzventil verdrängen und zur zugeordneten Druckquelle zurückführen, ohne selbst hiermit in Kontakt zu kommen. Dabei ergeben sich praktisch außerhalb der Druckquelle für konventionellen Brennstoff aneinander anschließende Flüssigkeitssäulen von konventionellem Brennstoff und Orimulsion. Sobald die Druckquelle für konventionellen Brennstoff aktiviert und das Einspritzventil dementsprechend mit dem Einspritzdruck beaufschlagt wird, beginnt die Einspritzung, wobei zunächst ein stromabwärts von der Verbindung zwischen der Orimulsionsleitung und der Brennstoffleitung noch vorhandener Rest an konventionellem Brennstoff, dann die Orimulsion und anschließend wieder konventioneller Brennstoff eingespritzt werden können. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen daher in vorteilhafter Weise sicher, dass die verschleißfördernde Orimulsion nur in Kontakt mit dem Einspritzventil kommt, das gegen abrasive Teilchen weniger empfindlich ist, und von der Druckquelle für konventionellen Brennstoff, bei der es sich um eine gegen abrasive Teilchen sehr empfindliche Einspritzpumpe handeln kann, ferngehalten wird. Durch diese Beschränkung des Kontakts der Orimulsion auf das weniger empfindliche Einspritzventil lassen sich die Verschleißprobleme vergleichsweise gering halten, was sich vorteilhaft auf die Vermeidung von Wartungs- und Instandhaltungsaufwand auswirkt und eine vergleichsweise lange Standzeit gewährleistet.The wear-promoting orimulsion can displace a predetermined amount of conventional fuel from the injection valve and return it to the associated pressure source, without itself coming into contact with it before the start of the injection process. This results in practically outside the pressure source for conventional fuel contiguous liquid columns of conventional fuel and orimulsion. Once the conventional fuel pressure source is activated and the injection valve is accordingly pressurized with injection pressure, injection commences, first injecting a remaining conventional fuel residue, then the orimulsion, and then conventional fuel again downstream of the connection between the orifice tube and the fuel line can be. The measures according to the invention therefore advantageously ensure that the wear-promoting orimulsion only comes into contact with the injection valve, which is less sensitive to abrasive particles, and the pressure source for conventional fuel, which is an injection pump that is very sensitive to abrasive particles can act, is kept away. By limiting the contact of the orimulsion to the less sensitive injection valve, the wear problems can be kept comparatively low, which has an advantageous effect on the avoidance of maintenance and servicing and ensures a comparatively long service life.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So können die Brennstoffleitung und die Orimulsionsleitung innerhalb der Einspritzdüse durch eine zur Düsennadel konzentrische Ringleitung miteinander verbunden sein, von der wenigstens eine zum Druckraum führende Stichleitung abgeht. Diese Maßnahmen ergeben eine besonders einfache und übersichtliche Bauweise, wobei zudem sichergestellt wird, dass am Ende jedes Einspritzvorgangs im Druckraum und in der Stichleitung eine als Pilotbrennstoff ausreichende Menge an konventionellem Brennstoff verbleibt, der nachfolgend von der Orimulsion nicht verdrängt wird, sondern erst beim Beginn des nächsten Einspritzvorgangs als Pilotbrennstoff eingespritzt wird.Advantageous embodiments and expedient developments of the higher-level measures are specified in the subclaims. Thus, the fuel line and the Orimulsionsleitung within the injector through a nozzle needle to the concentric ring line be connected to each other, from the at least one leading to the pressure chamber stub goes off. These measures result in a particularly simple and clear construction, which also ensures that at the end of each injection process in the pressure chamber and in the stub a sufficient pilot fuel quantity of conventional fuel remains, which is not displaced by the Orimulsion, but only at the beginning of next injection event is injected as a pilot fuel.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass die der Orimulsion zugeordnete Druckquelle eine als Rotationspumpe ausgebildete Niederdruckpumpe aufweist. Diese Pumpenart ist weniger verschleißanfällig als Kolbenpumpen. Zur Steuerung kann der genannten Pumpe ein Absperrventil nachgeordnet sein, das mit seiner Steuereinrichtung im Takt der Verbrennungskraftmaschine betätigbar ist. Die Niederdruckpumpe kann dabei praktisch permanent in Betrieb sein.A further advantageous measure may be that the pressure source assigned to the orimulsion has a low-pressure pump designed as a rotary pump. This type of pump is less susceptible to wear than piston pumps. To control the said pump may be arranged downstream of a shut-off valve which is operable with its control device in time with the internal combustion engine. The low-pressure pump can be practically permanently in operation.

Zweckmäßig kann das Absperrventil so gesteuert werden, dass die Orimulsionsleitung bei jedem Takt der Verbrennungskraftmaschine mit einer Orimulsionsmenge beaufschlagt wird, die höchstens dem Fassungsvermögen der Brennstoffleitung entspricht. Hierdurch wird auf einfache Weise sichergestellt, dass keine Orimulsion über die Brennstoffleitung in die dieser vorgeordnete Druckquelle für konventionellen Brennstoff gelangt.Suitably, the shut-off valve can be controlled so that the Orimulsionsleitung is acted upon at each stroke of the internal combustion engine with a Orimulsionsmenge which corresponds at most to the capacity of the fuel line. This ensures in a simple manner that no orimulsion passes through the fuel line in this upstream pressure source for conventional fuel.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.Further advantageous embodiments and expedient developments of the parent measures are in the rest Subclaims specified and from the following example description with reference to the drawing closer.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems,
Figur 2: einen Teillängsschnitt durch das Einspritzventil während der Beaufschlagung mit Orimulsion,
Figur 3: die Anordnung gemäß Figur 2 während des Einspritzvorgangs und
Figur 4: ein Diagramm des Einspritzvorgangs.

In the drawing described below:

FIG. 1: a schematic representation of an injection system according to the invention,
FIG. 2: a partial longitudinal section through the injection valve during the application of orimulsion,
FIG. 3: the arrangement of Figure 2 during the injection process and
FIG. 4: a diagram of the injection process.

Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind nach dem Dieselprinzip arbeitende Motoren. Der grundsätzliche Aufbau derartiger Motoren ist an sich bekannt und bedarf daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr.Main field of application of the invention are operating on the diesel principle engines. The basic structure of such engines is known per se and therefore needs no further explanation in the present context.

Jedem Zylinder eines derartigen Motors ist ein Einspritzsystem 1 der der Figur 1 zugrundeliegenden Art zugeordnet. Dieses enthält eine Einspritzdüse 2, die mit von einer zugeordneten Druckquelle geliefertem, konventionellem Brennstoff, z.B. Dieselöl, und mit von einer zugeordneten Druckquelle gelieferter Orimulsion beaufschlagbar ist. Die Druckquelle für konventionellen Brennstoff ist im dargestellten Beispiel als nach Art einer Hochdruckpumpe aufgebaute Einspritzpumpe 3 ausgebildet, die einen im Motortakt antreibbaren Kolben, einen sogenannten Plunger 4 aufweist, der einen Pumpenraum 5 begrenzt. Anstelle einer Einspritzpumpe könnte selbstverständlich auch eine durch Ventile gesteuerte common rail vorgesehen sein.Each cylinder of such an engine is associated with an injection system 1 of the type underlying Figure 1. This contains an injection nozzle 2, which can be acted upon by supplied with an associated pressure source, conventional fuel, such as diesel oil, and provided by an associated pressure source Orimulsion. The pressure source for conventional fuel is formed in the illustrated example as constructed in the manner of a high-pressure pump injection pump 3, which has a drivable in the engine cycle piston, a so-called plunger 4, the limited a pump chamber 5. Instead of an injection pump, of course, a common rail controlled by valves could also be provided.

Die Druckquelle für Orimulsion wird durch eine saugseitig an einen Orimulsionstank 6 angeschlossene Pumpe 7 gebildet. Dabei kann es sich um eine Rotationspumpe, vorzugsweise eine Schraubenspindelpumpe, handeln. Der Pumpe 7 ist ein Absperrventil 8 nachgeordnet, das durch eine zugeordnete Steuereinrichtung 9 im Motortakt aufund absteuerbar ist. Die Pumpe 7 kann permanent angetrieben sein, wobei sich bei geschlossenem Steuerventil 8 ein Kurzschlussbetrieb ergibt. Das Steuerventil 8 ist zweckmäßig als elektromagnetisches Schieberventil ausgebildet.The pressure source for Orimulsion is formed by a pump connected to an orimulsion tank 6 on the suction side. This may be a rotary pump, preferably a screw pump. The pump 7 is a shut-off valve 8 downstream, which is aufundbar by an associated control device 9 in the engine cycle. The pump 7 can be permanently driven, resulting in a short-circuit operation when the control valve 8 is closed. The control valve 8 is expediently designed as an electromagnetic slide valve.

Das Einspritzventil 2 besitzt in an sich bekannter Weise eine Einspritzdüse 10, die mit Düsenbohrungen versehen ist, die mittels einer Düsennadel 11 verschließbar sind. Diese ist, wie am besten aus den Figuren 2 und 3 entnehmbar ist, vom Brennstoffdruck in einem von ihr durchgriffenen Druckraum 12 entgegen der Kraft einer Rückstellfederanordnung etc. von ihrem Sitz abhebbar. Der Druckraum 12 ist über eine schräge Stichleitung 13 mit einer die Düsennadel 11 mit Abstand konzentrisch umgebenden, im Bereich der Teilfuge 14 zwischen dem Gehäuse der Einspritzdüse 10 und dem dieses tragenden Ventilgehäuse vorgesehenen Ringleitung 15 verbunden, in die eine von der Druckquelle für konventionellen Brennstoff kommende Brennstoffleitung 16 und eine von der Druckquelle für Orimulsion kommende Orimulsionsleitung 17 einmünden.The injection valve 2 has in known manner an injection nozzle 10 which is provided with nozzle bores which are closable by means of a nozzle needle 11. This is, as can best be seen from FIGS. 2 and 3, can be lifted from its seat against the force of a return spring arrangement, etc., by the fuel pressure in a pressure space 12 penetrated by it. The pressure chamber 12 is connected via an oblique stub 13 with a nozzle needle 11 concentrically surrounding at a distance, in the region of the parting line 14 between the housing of the injector 10 and the valve housing supporting this provided ring line 15, in which coming from the pressure source for conventional fuel Open fuel line 16 and coming from the pressure source for Orimulsion Orimulsionsleitung 17.

Die in die Ringleitung 15 einmündenden Abschnitte der Brennstoffleitung 16 und der Orimulsionsleitung 17 sind als im Ventilgehäuse des Einspritzventils 2 vorgesehene, die Düsennadel 11 flankierende Bohrungen 16a bzw. 17a ausgebildet, die, wie am besten aus Figur 1 erkennbar ist, im Bereich des hinteren Endes des Ventilgehäuses über einen jeweils zugeordneten Verbindungsnippel 18 bzw. 19 mit einer zur jeweils zugeordneten Druckquelle führenden Leitungsabschnitt 16b bzw. 17b verbunden sind.The opening into the loop 15 sections of the fuel line 16 and the Orimulsionsleitung 17 are provided as provided in the valve housing of the injector 2, the nozzle needle 11 flanking holes 16a and 17a, which, as best seen in Figure 1, in the region of the rear end of the valve housing via a respective associated connection nipple 18 and 19 are connected to a line leading to the respective pressure source line section 16b and 17b.

Der Pumpenraum 5 der Einspritzpumpe 3 ist über zwei durch parallele Bohrungen gebildete Strömungswege 20, 21 mit dem Pumpenausgang 23 verbunden, an den der Leitungsabschnitt 16b der Brennstoffleitung 16 anschließt. Die beiden Strömungswege 20, 21 sind mit gegenläufigen Rückschlagventilen 23, 24 versehen, von denen eines hier das Rückschlagventil 23, in Vorlaufrichtung öffnet und eines, hier das Rückschlagventil 24, in Vorlaufrichtung schließt und umgekehrt. Die Strömungswege 20, 21 mit den zugeordneten Rückschlagventilen 23, 24 sind hier in einem in die Einspritzpumpe 3 eingebauten, durch einen den Pumpenausgang 23 enthaltenden Anschlussnippel gehaltenen Block vorgesehen.The pump chamber 5 of the injection pump 3 is connected via two flow paths 20, 21 formed by parallel bores to the pump outlet 23, to which the line section 16b of the fuel line 16 adjoins. The two flow paths 20, 21 are provided with counter-rotating check valves 23, 24, one of which here opens the check valve 23, in the forward direction and one, here the check valve 24, closes in the forward direction and vice versa. The flow paths 20, 21 with the associated non-return valves 23, 24 are provided here in a block which is installed in the injection pump 3 and is held by a connection nipple containing the pump outlet 23.

Die Orimulsionsleitung 17 ist mit einem in Vorlaufrichtung öffnenden Rückschlagventil 25 versehen. Dieses ist hier im Bereich der Verbindung des Anschlussnippels 19 an das Ventilgehäuse vorgesehen.The Orimulsionsleitung 17 is provided with an opening in the direction of flow check valve 25. This is provided here in the region of the connection of the connecting nipple 19 to the valve housing.

Der von der Einspritzpumpe 3 erzeugbare Brennstoffdruck ist größer als der zum Abheben der Düsennadel 11 von ihrem Sitz benötigte Druck und größer als der Öffnungsdruck des zugeordneten, in Vorlaufrichtung öffnenden Rückschlagventils 23. Der von der Pumpe 7 erzeugbare Druck ist größer als der Öffnungsdruck des in der Orimulsionsleitung 17 angeordneten Rückschlagventils 25 und des der Einspritzpumpe 3 zugeordneten, in Rückströmrichtung öffnenden Rückschlagventils 24, aber kleiner als der Öffnungsdruck der Düsennadel 11. Das der Pumpe 7 nachgeordnete Absperrventil 8 ist so gesteuert, dass sich jeweils zwischen zwei Hüben der Einspritzpumpe 3 eine Öffnungsphase ergibt.The fuel pressure that can be generated by the injection pump 3 is greater than the pressure required to lift off the nozzle needle 11 from its seat and greater than the opening pressure of the associated non-return valve 23 which opens in the advance direction 7 producible pressure is greater than the opening pressure of arranged in the Orimulsionsleitung 17 check valve 25 and the injection pump 3 associated, opening in the backflow check valve 24, but smaller than the opening pressure of the nozzle needle 11. The downstream of the pump 7 check valve 8 is controlled so that each time between two strokes of the injection pump 3 results in an opening phase.

Am Ende eines Einspritzvorgangs ist der Strömungsweg von der Einspritzpumpe 3 bis zu den Düsenbohrungen der Einspritzdüse 10 mit konventionellem Brennstoff gefüllt. Wenn nun die Förderung der Einspritzpumpe 3 aufhört und anschließend das Absperrventil 8 geöffnet wird, werden durch den von der Pumpe 7 erzeugten Druck das der Orimulsionsleitung 17 zugeordnete, in Vorlaufrichtung öffnende Rückschlagventil 25 und, da der Druck in der Orimulsionsleitung 17 auch in der hiermit kommunizierenden Brennstoffleitung 16 wirksam wird, auch das der Einspritzpumpe 3 zugeordnete, in Rückströmrichtung öffnende Rückschlagventil 24 geöffnet. Auf diese Weise wird ein Strömungsweg von der Druckquelle für Orimulsion zur Druckquelle für konventionellen Brennstoff geöffnet.At the end of an injection process, the flow path from the injection pump 3 to the nozzle bores of the injector 10 is filled with conventional fuel. Now, if the promotion of the injection pump 3 stops and then the shut-off valve 8 is opened by the pressure generated by the pump 7 of the Orimulsionsleitung 17 associated, opening in the direction of flow check valve 25 and, since the pressure in the Orimulsionsleitung 17 in the hereby communicating Fuel line 16 is effective, and the injection pump 3 associated, opening in the return flow check valve 24 opens. In this way, a flow path from the pressure source for orimulsion to the pressure source for conventional fuel is opened.

Durch die Pumpe 7 wird dabei Orimulsion in das Einspritzventil 2 eingeleitet. Gleichzeitig wird eine der eingeleiteten Orimulsionsmenge entsprechende Menge an konventionellem Brennstoff aus dem Einspritzventil 2 verdrängt, wie in Figur 2 durch die Richtungspfeile 26a, 26b angedeutet ist. Die Orimulsion passiert dabei, wie in Figur 2 schwarz angedeutet ist, das Rückschlagventil 25 und strömt über die Bohrung 17a bis zur Ringleitung 15 und in dieser weiter zur Bohrung 16a der Brennstoffleitung 16, wo die Orimulsionssäule an die von konventionellem Brennstoff gebildete Flüssigkeitssäule anschließt.Orimulsion is introduced into the injection valve 2 by the pump 7. At the same time, a quantity of conventional fuel corresponding to the introduced Orimulsionsmenge is displaced from the injection valve 2, as indicated in Figure 2 by the directional arrows 26a, 26b. The Orimulsion happens, as indicated in Figure 2 black, the check valve 25 and flows through the bore 17 a to the ring line 15 and in this further to the bore 16 a of the fuel line 16, where the Orimulsionssäule connects to the fluid column formed by conventional fuel.

Da der Orimulsionsdruck, wie oben schon erwähnt, nicht ausreicht, um die Düsennadel 11 von Ihrem Sitz abzuheben, kann die Orimulsion zunächst nicht in die Stichleitung 13 und den Druckraum 12 vordringen, die, wie oben schon erwähnt, mit konventionellem Brennstoff gefüllt sind. Der durch die in die Bohrung 16a vordringende Orimulsion aus der Einspritzdüse 2 verdrängte konventionelle Brennstoff wird über den Strömungsweg 21, dessen Rückschlagventil 24 durch den Druck der Orimulsion geöffnet wird, in die Einspritzpumpe 3 zurückgeführt. Das der Orimulsionsleitung 7 zugeordnete Absperrventil 8 ist zweckmäßig so gesteuert, dass die während einer Öffnungsphase in das Einspritzventil 2 eingeleitete Orimulsionsmenge höchstens dem Fassungsvermögen der Brennstoffleitung 16 eventuell zuzüglich des Fassungsvermögens der Ringleitung 15 und des Ausgangs 22 der Einspritzpumpe 3, entspricht, so dass die in der Brennstoffleitung vordringende Orimulsionssäule nicht ganz bis zur Einspritzpumpe 3 kommt und dementsprechend auch keine Orimulsion über den Strömungsweg 21 in die Einspritzpumpe 3 eindringen kann. Zweckmäßig ist das Fassungsvermögen der Brennstoffleitung 16 daher mindestens so groß wie die gesamte Einspritzmenge, wodurch ein Eindringen von Orimulsion in die Einspritzpumpe besonders zuverlässig ausgeschlossen wird.Since the Orimulsionsdruck, as mentioned above, is not sufficient to lift the nozzle needle 11 from your seat, the Orimulsion initially can not penetrate into the stub 13 and the pressure chamber 12, which, as already mentioned above, are filled with conventional fuel. The conventional fuel displaced from the injection nozzle 2 by the orimulsion advancing into the bore 16a is returned to the injection pump 3 via the flow path 21 whose check valve 24 is opened by the pressure of the orimulsion. The Orimulsionsleitung 7 associated shut-off valve 8 is suitably controlled so that the introduced during an opening phase in the injector Orimulsionsmenge at most the capacity of the fuel line 16 plus the capacity of the loop 15 and the output 22 of the injection pump 3, so that the in The orimulsion column penetrating the fuel line does not completely reach the injection pump 3 and, accordingly, no orimulsion can penetrate into the injection pump 3 via the flow path 21. Suitably, the capacity of the fuel line 16 is therefore at least as large as the total injection quantity, whereby a penetration of Orimulsion is excluded particularly reliable in the injection pump.

Wenn nun anschließend ein Förderhub der Einspritzpumpe 3 beginnt, werden das in Rückströmrichtung öffnende Rückschlagventil 24 geschlossen und das in Vorlaufrichtung öffnende Rückschlagventil 23 geöffnet. Der von der Einspritzpumpe 3 erzeugte Druck pflanzt sich in den aneinander anschließenden Flüssigkeitssäulen von konventionellem Brennstoff und Orimulsion bis zum der Orimulsionsleitung zugeordneten Rückschlagventil 25 fort, das dadurch geschlossen wird. Ebenso pflanzt sich dieser Druck auch über die von der Ringleitung 15 abzweigende Stichleitung 13 bis zum Druckraum 12 fort, wodurch die Düsennadel 11 von ihrem Sitz abgehoben und damit ein Einspritzvorgang ausgelöst wird. Dabei entsteht praktisch ein Strömungsweg von der Einspritzpumpe 3 bis zu den Düsenbohrungen 28 der Einspritzdüse 10.If a delivery stroke of the injection pump 3 then begins, the non-return valve 24, which opens in the return flow direction, is closed and the non-return valve 23, which opens in the advance direction, is opened. The from the injection pump 3 generated pressure propagates in the contiguous liquid columns of conventional fuel and Orimulsion up to the Orimulsionsleitung associated check valve 25, which is thereby closed. Likewise, this pressure also propagates via the branch line 13 branching off from the ring line 15 to the pressure chamber 12, as a result of which the nozzle needle 11 is lifted off its seat and thus an injection process is triggered. In this case, virtually a flow path from the injection pump 3 to the nozzle bores 28 of the injection nozzle 10 is formed.

Die Strömungsrichtung geht dabei, wie in Figur 3 durch den Richtungspfeil 27 angedeutet ist, zu den Düsenöffnungen der Einspritzdüse 10 hin. Dabei wird die vorher über die Abzweigung der Stichleitung 13 von der Ringleitung 15 hinweggegangene Orimulsion über die Stichleitung 13 und den Druckraum 12 sowie die hiervon abgehenden Düsenbohrungen 28 verdrängt, wobei zunächst der in der Stichleitung 13 und im Druckraum 12 noch vorhandene konventionelle Brennstoff und dann die nachdrängende Orimulsion eingespritzt werden, die ihrerseits von nachströmendem, konventionellem Brennstoff verdrängt wird. Der Einspritzvorgang wird beendet, wenn wieder konventioneller Brennstoff zur Einspritzung gelangt, das heißt wenn die Orimulsion vollständig aus der Stichleitung 13, dem Druckraum 12 und den Düsenbohrungen 28 verdrängt ist.The flow direction is, as indicated in Figure 3 by the directional arrow 27, to the nozzle openings of the injection nozzle 10 back. In this case, the previously passed over the branch of the stub 13 from the loop 15 orimulsion over the stub 13 and the pressure chamber 12 and the outgoing nozzle holes 28 is displaced, first in the stub 13 and in the pressure chamber 12 remaining conventional fuel and then the imposing Orimulsion be injected, which in turn is displaced by nachströmendem, conventional fuel. The injection process is terminated when conventional fuel again comes to the injection, that is, when the orimulsion is completely displaced from the stub 13, the pressure chamber 12 and the nozzle bores 28.

Auf diese Weise ergibt sich praktisch eine geschichtete Einspritzung mit drei Phasen. Dabei werden, wie aus Figur 4 entnehmbar ist, in der ersten Phase 30 konventioneller Brennstoff, in der mittleren Phase 31 Orimulsion und in der dritten Phase 32 wiederum konventioneller Brennstoff eingespritzt. Die mittlere, der Orimulsion zugeordnete Phase 31 ist dabei zweckmäßig, wie in dem der Figur 4 zugrundeliegenden Beispiel, vergleichsweise lang sein, so dass die eingespritzte Orimulsionsmenge eine vergleichsweise große Teilmenge der gesamten Einspritzmenge ist und dementsprechend vergleichsweise viel konventioneller Brennstoff eingespart wird.In this way, there is practically a stratified injection with three phases. In this case, as can be seen from FIG. 4, conventional fuel is injected in the first phase 30, conventional fuel is injected in the middle phase 31, and conventional fuel is injected again in the third phase 32. The middle one, orimulsion associated phase 31 is expedient, as in the example underlying the figure 4, be comparatively long, so that the injected Orimulsionsmenge is a comparatively large subset of the total injection quantity and accordingly comparatively much conventional fuel is saved.

Claims

An internal combustion engine, in particular a compression-ignition internal combustion engine, having an injection system (1) by means of which it is possible to admit to the engine conventional fuel and an Orimulsion^® partly replacing the latter and which contains at least one injection valve (2), to which it is possible to admit conventional fuel through a fuel line (16), going off from a pressure source (3) for conventional fuel that can be activated in cycle with the internal combustion engine, and whose injection nozzle (10) can be closed by a nozzle needle (11) that can be lifted off from its seat in opposition to the force of a restoring device by the fuel pressure in a pressure chamber (12) penetrated by the needle (11) and communicating with the fuel line (16), with the pressure source (3) for conventional fuel being connected by way of two parallel flow paths (20, 21), which are provided with opposed non-return valves (23, 24), to the fuel line (16) which close to the injection nozzle is connected to an Orimulsion line (17) which is provided with a non-return valve (25), opening in the forward direction, and goes off from a pressure source (7) for Orimulsion that can be activated in cycle with the internal combustion engine and whose pressure is greater than the opening pressure of the non-return valve (25) arranged in the Orimulsion line (17) and also of the non-return valve (24), opening in the return-flow direction and associated with the pressure source (3) for conventional fuel, and is smaller than the opening pressure of the nozzle needle (11).
An internal combustion engine according to claim 1, characterised in that the fuel line (16) and the Orimulsion line (17) are connected together within the injection nozzle (2) by means of a ring line (15) which is concentric to the valve needle (11) and from which at least one spur line (13) goes off leading to the pressure chamber (12).
An internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterised in that the non-return valve (25) that is associated with the Orimulsion line (17) is arranged in the region between the housing of the injection valve (2) and a connection nipple (19) that is fitted on the latter and is associated with the Orimulsion line (17).
An internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterised in that the fuel line (16) and the Orimulsion line (17) each have a section that is formed as a bore (16a and 17a respectively) extending in the housing of the injection valve (2) and flanks the valve needle (11).
An internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterised in that arranged downstream of the pressure source (7) for Orimulsion there is a shut-off valve (8) which can be actuated by means of a control device (9) in cycle with the internal combustion engine.
An internal combustion engine according to claim 5, characterised in that the shut-off valve (8) is formed as an electromagnetic valve.
An internal combustion engine according to claim 5 or 6, characterised in that the shut-off valve (8) is controlled so that with each cycle of the internal combustion engine it opens and closes before the activation of the pressure source (3) for conventional fuel.
An internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterised in that the pressure source (7) that is associated with the Orimulsion is formed as a low-pressure pump, preferably in the form of a rotary pump.
An internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterised in that with each cycle of the internal combustion engine a quantity of Orimulsion that corresponds at most to the volumetric capacity of the fuel line (16) can be admitted to the Orimulsion line (17).
An internal combustion engine according to claim 9, characterised in that the volumetric capacity of the fuel line (16) is at least as great as the total quantity injected.
An internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterised in that the pressure source (3) for conventional fuel is formed as an injection pump, whose pump chamber (5) is connected, by means of the two flow paths (20, 21) provided with the opposed non-return valves (23, 24), to its output (22) to which the fuel line (16) is joined.