DE1247065B - Brennstoffeinspritzvorrichtung fuer Brennkraftmaschinen mit einem hydraulisch betaetigten Einspritzventil - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F02m

Deutsche Kl.: 46 c2 -103

Nummer: 1 247 065

Aktenzeichen: G 393861 a/46 c2

Anmeldetag: 13. Dezember 1963

Auslegetag: 10. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem hydraulisch betätigten Einspritzventil, dessen Betätigungskolben auf beiden Seiten von dem Druck der Brennstoffkolbenpumpe beaufschlagt ist, wobei 5 die Schließseite des Betätigungskolbens bei gleichem Druck auf beiden Seiten das Einspritzventil in der Schließstellung hält, der auf der Öffnungsseite des Betätigungskolbens gespeicherte Brennstoffeinspritzdruck das Einspritzventil aber öffnet, wenn ein Rückströmventil den Druck auf der Schließseite des Kolbens abbaut.

Bei solchen Einspritzventilen ist der zeitlich genaue Beginn der Einspritzung für Leistung, Laufruhe und Wirkungsgrad der Kraftmaschine von ausschlaggebender Bedeutung. Es ist bekannt, das Öffnen des Einspritzventils durch plötzliche Entlastung eines hydraulischen Betätigungskolbens für das Einspritzventil zu bewirken. Diese Entlastung wurde bisher entweder von einem getriebegesteuerten Auslaßventil oder von dem Pumpenzylinder, der eine Auslaßöffnung freilegt, bewirkt.

Dabei treten folgende Nachteile auf: Bei der Steuerung eines gesonderten Auslaßventils durch ein Getriebe — meist wird es sich dabei um Nocken haudein — werden hohe Anforderungen an die sorgfältige Ausführung und Einstellung gestellt, und diese Einstellung muß häufig in Übereinstimmung mit der Steuerung der Brennstoffpumpe korrigiert werden. Außerdem wird durch dieses zusätzliche Getriebe der mechanische Aufwand der Einspritzanlage erhöht. Wird die Auslaßöffnung durch den Pumpenkolben in der Brennstoffpumpe selbst freigelegt, so wird dafür eine für eine Einspritzsteuerung sehr große Zeitspanne beansprucht, die außerdem noch von der jeweiligen Geschwindigkeit des Pumpenkolbens abhängt. Zusammen mit der Tatsache, daß es schwierig ist, ausreichende Auslaßquerschnitte im Pumpenzylinder unterzubringen, resultiert daraus ein ungenügend scharfer Druckabfall für den Betätigungskolben.

Die gleichen Schwierigkeiten treten bei den bekannten drehbaren Ventilorganen und bei den nokkengesteuerten Schieberkolben auf. Die letztgenannte Vorrichtung erfordert eine zusätzliche Nockenscheibe und hat den zusätzlichen Nachteil, daß die Abflußleitung nicht schlagartig freigelegt v/erden kann.

Dem Anmeldungsvorschlag liegt die Aufgabe zugrunde, ohne großen Aufwand, insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher mechanischer Getriebe, eine zuverlässige und zeitlich genau arbeitende Steue-Brennstoffeinspritzvorrichtungfür
Brennkraftmaschinen mit einem hydraulisch
betätigten Einspritzventil

Anmelder:

Jean Louis Gratzmuller, Neuilly-sur-Seine
(Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H. H. Wey, Patentanwälte,

Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:

Jean Louis Gratzmuller, Neuilly-sur-Seine

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 20. Dezember 1962 (919 250)

rung eines scharfen Druckabfalls für den Betätigungszylinder des Einspritzventils zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Rückströmventil zwei verschieden große druckbeaufschlagbare Querschnittsflächen aufweist und durch den auf die größere Querschnittsfläche wirkenden Förderdruck der Brennstoffkolbenpumpe in der Schließstellung gehalten wird, wobei aber bei Beginn des Rückhubes des Pumpenkolbens der durch ein Rückschlagventil gehaltene Schließdruck des Betätigungskolbens, der auf die kleinere Querschnittsfläche am Rückströmventil einwirkt, den Förderdruck übersteigt und das Rückströmventil öffnet.

Es wird also ein hydraulisch gesteuertes Rückströmventil verwendet, das einerseits dem intermittierenden Förderdruck einer Brennstoffkolbenpumpe und andererseits dem Schließdruck der Einspritzventilbetätigung ausgesetzt ist. Da der Brennstoffeinspritzdruck bei der Umkehr der Bewegung des Pumpenkolbens und beim Schließen des Rückschlagventils schlagartig abfällt, wird das Rückströmventil, das einen sehr großen Öffnungsquerschnitt aufweisen kann, außerordentlich schnell geöffnet. Der Betätigungskolben öffnet das Einspritzventil schlagartig, so daß die nachteiligen Wirkungen einer Drosselung des Brennstoffeinspritzdruckes, insbeson-

709 620/133

3 4

dere die lange Einspritzdauer und schlechte Zerstäu- schnitt verschließt. An die Seite der kleineren KoI-

bung beim Einspritzbaginn. vermieden werden. benfläche des Rückströmventils 60 sind die Leitun-

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfin- gen 56 und 16 angeschlossen; an die Seite der größedung kann das rasche Schließen des Rückström- ren Kolbenfläche ist die Leitung 64 angeschlossen, ventils dadurch bewirkt werden, daß die größere 5 Die Wirkungsweise der Brennstoffeinspritzvorrigh-QuercchnitisfiSehe des Rückströmventils zusätzlich tung nach der Erfindung ist wie folgt:
durch die Wirkung einer Feder beaufschlagt ist, die Während des Förderhubes schließt der Kopf 65 geringer ist als die Wirkung des im Einspritzventil des Pumpenkolbens 52 zunächst eine mit dem Brenngespeicherten Einspritzdruckes auf die kleinere Quer- Stoffbehälter 22 verbundene Saugöffnung des Pumschnittsfläche des Rückströmventils. ίο penzylinders und drückt sodann den angesaugten

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Querschnitt der Brennstoff einerseits über Leitung 64 auf die größere durch das Rückströmventil gesteuerten Auslaß- Kolbenfläche des Rückströmventils 60, sowie andeöffnung größer ist als der Querschnitt der Druck- rerseits über die Leitung 56 und das Rückschlagleitung, die die Pumpe mit dem Betätigungskolben ventil 58 auf die kleinere Querschnittsfläche des Venverbindet. 15 tils 60 als auch durch Leitung 16 und Rückschlag-Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der ventil 26 in den Druckspeicher 4 und durch die Zeichnung dargestellt und werden im folgenden Steuerleitung 32 auf die Schließseite des Einspritznäher erläutert. Es zeigt ventils. Da die Kraft, die durch den in dem Druck-

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Aus- speicher 4 gespeicherten Druck auf die kleinere

führungsform einer Brennstoff-Einspritzvorrichtung 20 Fläche des Kolbens 28 ausgeübt wird, geringer ist als

nach der Erfindung und die Kraft, die auf die größere Fläche des Kolbens 28

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer anderen ausgeübt wird, und da die durch den Förderdruck

Ausführungsform eines Details des Einspritzventils. der Pumpe auf die größere Querschnittsfläche des

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform Rückströmventils 60 ausgeübte Kraft jene überwiegt,

weist jeder der Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 25 die durch den Schließdruck auf die kleinere Quer-

mit dem Kolben 44 einen unter Druck stehenden schnittsfläche des Rückströmventils ausgeübt wird,

Speicherbehälter für den Brennstoff auf, der aus bleiben beide Ventile 14 und 60 fest auf ihren Sitz

einem Druckspeicher 4 besteht, dessen Kolben 6 gedrückt. Der weiter ansteigende Pumpenkolben 52

durch eine Feder 8 beaufschlagt ist. Die Kammer des füllt den Druckspeicher 4 mit Brennstoff, bis er in

Speichers ist mit der der Einspritzdüse 10 über eine 30 seine obere Totpunktstellung gelangt. In diesem

Leitung 12 verbunden, deren Eingang durch ein Ein- Augenblick überwiegt der in dem Druckspeicher 4

spritzventil 14 wahlweise verschlossen oder frei- gespeicherte Einspritzdruck natürlich den nunmehr

gegeben werden kann. unterbrochenen Förderdruck, wobei die kleinste

Der Druckspeicher 4 ist über eine Leitung 16 mit Rückbewegung des Pumpenkolbens das gleichzeitige einer Brennstoffquelle verbunden. In dieser Leitung 35 Öffnen der Ventile 14 und 60 unter dem Einfluß des 16 ist ein Rückschlagventil 26 angeordnet, das einen Einspritzdruckes bewirkt. Dank des augenblicklich Brennstoffrückfluß vom Druckspeicher zur Brenn- freigelegten und verhältnismäßig großen Querschnitts stoffquelle verhindert. Zwischen Brennstoffquelle der Ablaßöffnung 62 wird ein rascher Druckabfall in und Rückschlagventil 26 zweigt von der Leitung 16 der Druckleitung 16, 32 und folglich ein entsprechend eine Steuerleitung 32 ab, über die das Öffnen des 40 rasches und gänzliches öffnen des Einspritzventils Einspritzventils 14 gesteuert wird. Das Einspritz- 14 veranlaßt, wobei der hinter dem Ventil 60 befindventil 14 wird durch einen Kolben 28 betätigt, der in liehe Brennstoff über die Leitungen 64, 56, das einem Zylinder 30 verschiebbar ist. Der Zylinder 30 Rückschlagventil 58 und die Ablaßöffnung 62 zum steht auf der einen Seite des Kolbens 28 mit dem Behälter 22 entweicht. Die beiden axial beweglichen Druckspeicher 4 und auf der anderen Seite mit der 45 Ventile 14 und 60 legen also die von ihnen gesteuer-Steuerleitung 32 in Verbindung. Die der Steuer- ten Öffnungen nahezu augenblicklich genau dann leitung 32 zugewandte Kolbenfläche ist größer als die frei, wenn der Pumpenkolben 52 seinen oberen Totdem Druckspeicher zugekehrte Seite. In der schema- punkt verläßt, wobei die Geschwindigkeit der Kolbentischen Darstellung ist die dem Druckspeicher zu- bewegung keinerlei Rolle spielt,
gekehrte Seite durch die Fläche des Ventils 14 ver- 50 Das Rückströmventil 60 ist zusätzlich durch eine ringert. Feder beaufschlagt, die das rasche Schließen des

Die Brennstoffquelle besteht aus folgenden EIe- Ventils 60 nach beendeter Einspritzung gewähr-

menten: Eine Brennstoffkolbenpumpe, die von einem leistet. Die Dosierung der einzuspritzenden Brenn-.

Nocken 54 angetrieben wird, hat einen Pumpen- stoffmenge kann in an sich bekannter Weise durch

kolben 52, dessen obere Kante bzw. Kolbenkopf 65 55 Drehung des Pumpenkolbens 52 mittels der Zahn-

schraubenlinienförmig ausgebildet ist. Der Pumpen- stange 66 erfolgen.

kolben 52 kann durch eine Zahnstangensteuerung 66 Bei einer Gleichdruckbrennkraftmaschine ist das

zur Mengenregelung gedreht werden. Die Pumpe Regeln der eingespritzten Brennstoffmenge, insbeson-

saugt aus einem Brennstoffbehälter 22 an und fördert dere bei Vollast, von besonderer Bedeutung, weshalb

in die Leitungen 56 und 64. In der Leitung 56 ist ein 60 man zweckmäßigerweise eine Vorrichtung vorsieht,

in Richtung auf die Brennstoffpumpe zu sperrendes die die Höchstbrennstoffmenge begrenzt, die bei

Rückschlagventil 58 vorgesehen. Ein Rückström- jedem Arbeitszyklus eingespritzt werden soll,

ventil 60, das aus einem Stufenkolben besteht, der in In F i g. 2 ist eine Ausführungsform einer solchen

einem Zylinder verschiebbar ist und an dessen KoI- Vorrichtung dargestellt.

benende geringeren Durchmessers der Ventilsitz an- 6g Nach F i g. 2 wird die Begrenzung des Auffüllens

gebracht ist, wird von einer Feder in die Schließ- des Druckspeichers 4 durch eine einstellbare Begren-

stellung gedrückt, in der es eine Ablaßöffnung 62 zung des Hubes des Kolbens 6 des Speichers erzielt,

zum Brennstoffbehälter 22 mit relativ großem Quer- Ein Anschlag 68, dessen Länge sich mit Hilfe eine«

Gewindeabschnitts 70 regeln läßt, hält den Kolben an seinem Auffüllhubende an. In den Kolben 6 des Druckspeichers 4 ist ein gesteuertes Hubventil 70' eingebaut. Wenn der Kolben am Ende seines Auffüllhubes ankommt, tritt der Stößel 72 des Ventils 70' mit dem feststehenden Anschlag 68 von regelbarer Länge in Berührung und hebt den Ventilkörper des Ventils 70 ab, so daß der Überschuß an Brennstoff in die Kammer 73 des Behälers hinein entweichen kann, in der die Feder untergebracht ist, wobei dieser überschüssige Brennstoff über die Leitung 74 zu dem Behälter zurückfließt.

Es genügt, an dem Festpunkt ein für allemal die Höchstbrennstoffmenge einzustellen, die bei jedem Arbeitszyklus angesammelt werden soll, wobei dieses Einstellen durch das Regulieren der Länge des feststehenden Anschlags 68 erfolgt. Somit kann die Förderleistung der Brennstoffpumpe in der Weise eingestellt werden, daß ihre maximale Brennstoffmenge etwas größer ist als das Fassungsvermögen des Speichers.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem hydraulisch betätigten Einspritzventil, dessen Betätigungskolben auf beiden Seiten von dem Druck der Brennstoffkolbenpumpe beaufschlagt ist, wobei die Schließseite des Betätigungskolbens bei gleichem Druck auf beiden Seiten das Einspritzventil in der Schließstellung hält, der auf der Öffnungsseite des Betätigungskolbens gespeicherte Brennstoffeinspritzdruck das Einspritzventil aber öffnet, wenn ein Rückströmventil den Druck auf der Schließseite des Kolbens abbaut, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückströmventil (60) zwei verschieden große druckbeaufschlagbare Querschnittsflächen aufweist und durch den auf die größere Querschnittsfläche wirkenden Förderdruck der Brennstoffkolbenpumpe in der Schließstellung gehalten wird, wobei aber bei Beginn des Rückhubes des Pumpenkolbens (52) der durch ein Rückschlagventil (58) gehaltene Schließdruck des Betätigungskolbens (28), der auf die kleinere Querschnittsfläche am Rückströmventil einwirkt, den Förderdruck übersteigt und das Rückströmventil öffnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Querschnittsfläche des Rückströmventils (60) zusätzlich durch die Wirkung einer Feder beaufschlagt ist, die geringer ist als die Wirkung des im Einspritzventil gespeicherten Einspritzdruckes auf die kleinere Querschnittsfläche des Rückströmventils.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der durch das Rückströmventil (60) gesteuerten Auslaßöffnung (62) größer ist als der Querschnitt der Druckleitung (56,16, 32), die die Pumpe mit dem Betätigungskolben (28) verbindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 552 201;
französische Patentschrift Nr. 1 255 975 mit Zusatz-Patentschrift Nr. 77 406.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 620/133 7.67 © Bundesdruckerei Berlin