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Kraftstoffeinspritzventil für Vor- und Haupteinspritzung Die Erfindung
betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Vor- und Haupteinspritzung mit einer
durch den Kraftstoffdruck betätigten Ventilnadel und einem zusätzlichen, über eine
Drosselstelle zum Druckraum des Einspritzventils führenden Weg für den Kraftstoff,
wobei in der Kraftstoffzuleitung zum Druckraum des Einspritzventils ein vom Kraftstoffdruck
beeinflußter, gegen die Kraft einer Feder verstellbarer Schieber angeordnet ist,
der in seiner Ruhestellung den Hauptweg sperrt (deutsche Patentschrift
690568).
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Bei den bekannten Einspritzventilen dieser Art wird bei jedem Einspritzvorgang
schon eine verhältnismäßig langsam ansteigende Einspritzmenge erzielt. Jedoch reicht
dies in vielen Fällen nicht aus, um zu vermeiden, daß bei Entzündung des Kraftstoffs
schon eine zu große Kraftstoffmenge eingespritzt worden ist, die sich schlagartig
entzündet und dadurch einen harten, lauten Gang der Maschine verursacht, der sich
insbesondere im Leerlauf und beim Beschleunigen bemerkbar macht. Diesen Nachteil
der bekannten Einspritzventile zu vermeiden, ist Aufgabe der Erfindung.
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Bei einem anderen bekannten Einspritzventil wird die Düsennadel selbst
als Steuerschieber benutzt, so daß die Steuerung der Kraftstoffwege, also die Zumessung
des Kraftstoffs zur Einspritzdüse, nicht unabhängig von der Steuerung des Austrittsquerschnitts
der Spritzöffnung der Düse erfolgt. Bei dem bekannten Einspritzventil öffnet die
Düsennadel den kleinen Kanal unter dem Einfluß der Schließfeder sofort wieder, wenn
sie nach Schließen dieses Kanals und damit Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr die
Spritzöffnung zu schließen beginnt. Deshalb gelangt sofort wieder Kraftstoff unter
Druck in den Druckraum der Düse und sticht die Düsennadel wieder in Öffnungsrichtung
zu bewegen, so daß ein Schließen der Spritzöffnung nicht mit Sicherheit im gesamten
Betriebsbereich - niedere bis hohe Drehzahl bzw. Leerlauf bis Vollast des Motors
- gewährleistet ist. Dies ist aber für eine einwandfreie Unterbrechung des Einspritzvorgangs
in eine Vor- und eine HaupteInsoritzung erforderlich.
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Gemäß der Erfindung wird die obengenannte Aufgabe dadurch gelöst,
daß der Schieber in an sich bekannter Weise sowohl den Kraftstoffhauptweg als auch
den über die Drosselstelle führenden Weg zum Druckraum des Einspritzventils steuert
und in seiner Ruhestellung die Drosselstelle freigibt, in einer Arbeitszwischenstellung
beide Wege sperrt und in ;einer Arbeitsendstellung den Hauptweg freigibt und uci1
Weu, über die Drosselstelle sperrt. Mit dieser Anordnung wird eine vollständige
Absperrung der gesamten Brennstoffzufuhr in die Druckkammer des Einspritzventils
beim Übergang auf die Haupteinspritzung erreicht, wodurch die bei Entzündung des
Kraftstoffs im Brennraum vorhandene Kraftstoffmenge kleiner gehalten werden kann
als bei der eingangs beschriebenen bekannten Anordnung.
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Der Druck in der Kraftstoffzuleitung steigt mit zunehmender Drehzahl
der Maschine an. Dementsprechend ändert sich bei konstanter Federvorspannung die
Verschiebegeschwindigkeit des Steuerschiebers und damit die Dauer der Voreinspritzung
in Abhängigkeit von der Drehzahl. In einer Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung
läßt sich diese Drehzahlabhängigkeit der Voreinspritzmenge mit Hilfe einer zweiten
Drosselstelle beeinflussen, über welche der Führungsraum für den Steuerschieber
auf der durch den Federdruck belasteten Seite des Steuerschiebers mit dem Leckkraftstoffraum
des Einspritzventils verbunden ist. Diese Drosselstelle bewirkt bei steigendem Kraftstoffdruck
eine stärkere Abbremsung der Schieberbew,egting in Richtung Öffnen, was auf eine
größere Voreinspritzmenge hin wirkt. Dies ist vorteilhaft, weil die im Kraftstoffweg
zum Druckraum liegende Drosselstelle im umgekehrten Sinne wirkt.
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Die erwünschte rasche Rückstellung des Schiebers in seine Ruhelage
nach Beendigung eines Einspritzvorganges wird vorteilhafterweise durch ein Rückschlagventil
erzielt, über das der Führungsraum für den Steuerschieber mit dem Leckkraftstoffraum
verbunden ist und das in Richtung zum Führungsraum öffnet, so daß die über die Drosselstelle
verdrängte Flüssigkeit über dieses Rückschlagventil aus dem Leckkraftstoffraum wieder
angesaugt werden kann.
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Die den Steuerschieber belastende Feder ist vorzugsweise einstellbar
angeordnet, wodurch neben den beiden Drosselstellen eine dritte Einstellmöglichkeit
des
in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung aufgeteilten Einspritzvorganges
gegeben ist.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung ein Kraftstoffeinspritz-#Ientil im Schnitt teilweise schematisch dargestellt.
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Dis in der Zeichnung dargestellte Kraftstoffrinspr1tzvcntil hat einen
Düsenhalter 1, der mit einer durch-ehenden. abgestuften Längsbohrung 2 a bis 2 c
versclicii ist. Im unteren Bereich 2a dieser Längsbohruno ist ein Stift 3 untergebracht,
der zwischen einer die Ventilnadel bildenden Düsennadel 4 und einem Federteller
7 a für eine Ventilfeder 7 angeordnet ist. Die Düsennadel ist in einem mittels einer
Lberwurfmutter 5 auswechselbar mit dem Düsenhalter 1 verbundenen Düsenkörper 6 geführt.
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Die %-'cntilfeder 7 befindet sich in dem erweiterten Ni-Iittelteil
2 b der Längsbohrung. an den sich ein oberer Gewindebohrung sabschnitt 2 c anschließt,
in welchem eine mittels einer Gegenmutter 8 feststellbare Spannschraube 9 für die
Ventilfeder 7 angeordnet ist. Der erweiterte Mittelabschnitt 2 b der LängsbohrunL
dient gleichzeitig als Leckkraftstoffraum, der einerseits mit einer Anschlußstelle
10 für eine Leckkraftstoffrückleitung und andererseits über den unteren Bohrungsteil
2 a mit der Leckkraftstoff liefernden Düsennadel 4 Verbindung hat.
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Der Düsenhalter l weist einen seitlichen Anschlußstutzen 11 für eine
nicht dargestellte, von der Einspritzpumpe kommende Brennstoffdruckleitung, und
auf seiner gegenüberliegenden Seite, gleichachsig dazu, einen weiteren Stutzen 12
mit einer Federkammer 13 auf. Die Achsen der Stutzen 11 und 12
kreuzen
die Ventilnadelachse senkrecht.
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In Achsrichtung der beiden Stutzen 11 und 12
verläuft
eine abgestufte Querbohrung, die mit einer Brennstoffzuleitungsbohrung
14 im Druckstutzen 11
beginnt, an die sich ein Führungsraum 15 für
einen Steuerschieber 16 anschließt. Der Steuerschieber 16 liegt gegenüber der Bohrung
14 an einem Stift 17 an, der in einem Abschnitt der Querbohrung geführt ist. Dieser
Stift 17 trägt an seinem anderen, in den Federraum 13 ragenden Ende einen Federteller
18
für eine Belastungsfeder 19, deren Vorspannung mittels einer Stellschraube
20 eingestellt werden kann.
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Der Steuerschieber 16 ist mit einer Ringnut 21
versehen, die
über einen Verbindungskana122 im Steuerschieber mit der der Zuleitungsbohrung
14 zugekehrten Stirnseite des Steuerschiebers verbunden ist. In der Zylinderwand
des Führungsraumes 15 für den Schieber 16 befinden sich eine Öffnung
23 für einen Kraftstoffzuleitungskana124 zum Druckraum 25 des Einspritzventils
und in einiger Entfernung davon die Öffnung eines engen, eine Drosselstelle 26 bildenden
und in den Kanal 24 mündenden Durchlasses. Zwischen dem Stift 17 und der ihn umgebenden
Wandung des Düsenhalters 1 ist ein schmaler, ebenfalls eine Drosselstelle
bildender Ringspalt 27 vorgesehen, der über eine Bohrung 28
Verbindung mit
dem als Leckkraftstoffraum dienenden Mittelteil 2 b der Längsbohrung des Düsenhalters
1 hat. Außerdem ist ein über ein Rückschlagventi129 führender Verbindungskana130
zwischen dem Leckkraftstoffraum 2 b und dem Führungsraum 15 für den Steuerschieber
16 vorgesehen. Das Rückschlagventi129 öffnet in Richtung zum Führungsraum 15. In
der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage des Steuerschiebers 16 befindet sich
die Ringnut 21 des Steuerschiebers auf der Höhe der Drosselbohrung 26, so daß bei
Beginn des Druckhubes der nicht dargestellten Einspritzpumpe der über die Zuleitung
14 ankommende Kraftstoff über den Kanal 22 und die Riiienut 21 des Steuerschiebers
16 in den Drosselkanal 26 und weiter über den Brennstoffzuleitungskanal 24 in den
Druckraum 25 der Einspritzdüse 6 gelangen kann. Die Düsennadel 4 wird unter dem
sich dabei aufbauenden Druck im Druckraum 25 unter Teilöffnung, der Düse von ihrem
Düsensitz abgehoben. so daß eine Voreinspritzung einer kleinen Menge von Kraftstoff
in den Brennraum der Maschine erfolgt. Sobald der Druck in der Zuleitun; 14 die
Vorspannung der Feder 19 überwindet. bewegt sich der Steuerschieber 16 in der Zeichnung
nach rechts. Die Voreinspritzung dauert über den Verschiebeweg b und endet, wenn
die hintere Kante der Ringnut 21 den Einlaß des Drosselkanals 26 schließt. Nach
einer Verschiebung des Steuerschiebers 16 gegen die Kraft der Feder 19 über den
Wee a gibt die Stirnkante des Steuerschiebers die Öffnung 23 frei, so daß der in
der Zuleitung 14 aufgebaute Druck im Druckraum 25 wieder wirksam wird und die Düsennadel
öffnet. Zwischen dem Schließen der Öffnung des Drosselkanals 26 und dem Freigeben
der Öffnung 23 des Kraftstoffhauptweges, also über den Verschiebeweg a minus
b, sind sowohl der Drosselkanal 26 als auch die Öffnung 23 verschlossen.
In dieser Zwischenstellung des Steuerschiebers 16 wird also die Kraftstoffzufuhr
in den Druckraum 25 der Einspritzdüse und damit die Einspritzung ganz unterbrochen.
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Bei steigender Drehzahl der Maschine und den damit verbundenen steigenden
Förderdrücken der Einspritzpumpe in der Zuleitung 14 wird eine dadurch bedingte
raschere Verstellung des Steuerschiebers 16 durch die Drosselstelle 17 vermindert,
über welche der Steuerschieber einen Teil der im Führungsraum 15 vorhandenen Kraftstoffmenge
in den Leckkraftstoffraum 2 b verdrängen muß. Diese Anordnung hat das Ziel. die
mit steigender Drehzahl der Maschine über den Drosselkanal 26 in den Druckraum 25
des Einspritzventils gelangende Kraftstoffmenge zu vergrößern. da ohne die Drosselstelle
27 durch die dann erfolgende raschere Verschiebung des Steuerschiebers 16 eine Verringerung
der Voreinspritz-Kraftstoffmenge mit steigender Drehzahl auftreten würde. Durch
die Einstellurig der Vorspannung der Feder 19 läßt sich die Dauer der Voreinspritzung
ebenfalls beeinflussen. Andererseits hat die Drosselstelle 26 die Wirkung, die Voreinspritzmenge
zu vermindern. Durch diese einander entgegengerichteten Wirkungen der Drosselstellen
26 und 27 kann erreicht werden, daß die Voreinspritzmenge unabhängig von der Drehzahl
ist und im ganzen Drehzahlbereich möglichst gleich bleibt oder sich nur in ganz
bestimmtem. gewünschtem Maße ändert.
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Nach Beendigung des Einspritzvorganges sinkt der Druck in der Kraftstoffzuleitung
14, die Ventilnadel 4 schließt und der Steuerschieber 16 kehrt
in seine Ruhelage zurück. Dabei vermag er Kraftstoff aus dem Leckkraftstoffraum
2 b über das Rückschlagventil29 anzusaugen und den Führungsraum 15 zu füllen.