DE1576617B2 - Einspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen mit druckzuendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Druckzündung, be-

ao stehend aus einer Einspritzpumpe, wenigstens einer über eine Leitung mit dem Druckraum der Einspritzpumpe verbundenen Einspritzdüse sowie einem über eine Einrichtung zur Erzeugung einer augenblicklichen Druckdifferenz an den Druckraum der Pumpe angeschlossenen, eine bestimmte Brennstoffmenge aufnehmenden Aufnahmeraum, der an seiner der Verbindungsstelle mit dem Druckraum gegenüberliegenden Seite von einer zwischen zwei das minimale und das maximale Fassungsvermögen des Aufnahmeraumes bestimmenden Anschlägen axial verschiebbaren Wand begrenzt wird, die durch eine der Vergrößerung des Aufnahmeraumes entgegenwirkende Schraubendruckfeder belastet ist.

Bei Dieselmotoren wirkt sich die Zeitdauer des Zündverzugs bis zum Beginn der Verbrennung des eingespritzten Brennstoffs besonders im unteren Drehzahl- und Lastbereich nachteilig auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine aus, wenn die während der Zündverzugszeit eingespritzte Brennstoffmenge zu groß ist. Es ist deshalb nicht mehr neu, die Einspritzmenge am Anfang eines Einspritzvorgangs klein zu halten, um die Verbrennungsgeräusche zu mildern.

Eine diesem Zweck dienende Einspritzvorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist aus der schweizerischen Patentschrift 275 571 bekannt, die so ausgebildet ist, daß die Einspritzung in zwei Stufen erfolgt, wobei der Einspritzdruck in der zweiten Stufe höher ist als in der ersten Stufe. Die Einspritzdüse weist hierfür eine einen Brennstoffauslaß zum Brennraum steuernde und gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder öffnende Ventilnadel und einen darin angeordneten zylindrischen Hohlraum auf. In diesem ist eine federbelastete, als Kolben ausgebildete verschiebbare Wand in Verbindung mit einem Ventil geführt, welches eine ebenfalls in der Ventilnadel ausgebildete Bohrung steuert, die einen von dem Kolben begrenzten, im Hohlraum der Ventilnadel ausgebildeten und durch Anschlag begrenzt aufnahmefähigen Brennstoffaufnahmeraum mit dem Brennstoffraum für die Ventilnadel verbindet. Die Brennstoffeinspritzung in zwei Stufen erfolgt derart, daß zunächst die den Auslaß steuernde Ventilnadel und nach Erreichen eines bestimmten Brennstoffdrucks das die Bohrung zum Aufnahmeraum steuernde Ventil öffnet, worauf die Einspritzung unterbrochen wird und erst wieder nach weiterem Druckanstieg in der Einspritzleitung einsetzt. Ungünstig

ist hierbei, daß sich der zweistufige Einspritzvorgang bei jedem Förderhub der Einspritzpumpe unabhängig vom Betriebszustand des Motors wiederholt.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 686 943 eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, die dazu dient, bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine eine nicht unterteilte Vor- und eine Haupteinspritzung zu erzielen. Bei dieser Einspritzvorrichtung befindet sich in einem Ventilkörper eine entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs öffnende Ventilnadel, die durch eine Druckfeder belastet ist. Mit der Ventilnadel wird eine Düsenbohrung für den Austritt des einzuspritzenden Brennstoffs gesteuert. Der von der Einspritzpumpe zugeführte Brennstoff gelangt über eine Druckleitung zur Ventilnadel, wobei er zunächst ein im Weg des Brennstoffs in der Druckleitung liegendes Hilfsventil gegen Federkraft öffnet. Das Hilfsventil ist mit einem Kolben und mit einem rückwärts daran anschließenden Zapfen versehen, der in einen zugleich als Sammelraum für den Leckbrennstoff und als Aufnahmeraum für die Druckfeder dienenden Raum hineinragt, wo er durch das andere Ende der auch die Ventilnadel belastenden Druckfeder beaufschlagt wird. Nach einem geringen Hub des Hilfsventils, der der Voreinspritzung entspricht, stößt der Kolben desselben gegen einen Anschlag, der eine Bohrung aufweist, durch die der Zapfen mit Spiel hindurchgeführt ist. Die Ventilnadel ist an ihrer Stirnseite so ausgebildet, daß sie schon beim Aufsitzen einen kleinen Durchgang zur Düsenbohrung freigibt. Nachdem der Kolben seinen Anschlag erreicht hat, erfolgt auf Grund der Stauung des weiterhin geförderten Brennstoffs eine plötzliche Druckerhöhung, durch die nunmehr auch die Ventilnadel angehoben wird. Dadurch wird der ganze Düsenquerschnitt frei, und die Haupteinspritzung setzt ein.

Mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine und entsprechend zunehmender Fördergeschwindigkeit des Brennstoffs erreicht der Staudruck immer früher eine Größe, die genügt, um die Ventilnadel von ihrem Sitz abzuheben, d. h., die Haupteinsprit-) zung beginnt bei hoher Drehzahl früher als bei niedriger Drehzahl. Zur Erzeugung eines veränderlichen Staudrucks dient das zwischen Zapfen und Bohrung vorhandene Spiel. Über dieses Spiel in den Raum zwischen Anschlag und Kolbenoberseite eingedrungener Leckbrennstoff kann bei einem öffnen des Hilfsventils nur gedrosselt in den Sammelraum wieder zurückströmen. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist somit, daß die Herabsetzung der Brennstoffmenge zu Beginn des Einspritzvorgangs nur in einem festen Abhängigkeitsverhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drosseleffekt bei der Bewegung des Kolbens des Hilfsventils möglich ist. Eine Beeinflussung des Einspritzmengenverlaufs je Grad Kurbelwinkel von außen her ist nicht möglich.

Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 2 537 087 die Möglichkeit bekannt, zum Zweck der Verringerung der Brennstoffmenge zu Beginn der Einspritzung Brennstoff in einen von einer federbelasteten, als Kolben ausgebildeten verschiebbaren Wand begrenzten und mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung stehenden Aufnahmeraum abzuzweigen. Die Aufnahmefähigkeit dieses Raumes wird durch einen Anschlag begrenzt. Sobald der Kolben am Anschlag anliegt, erfolgt die Haupteinspritzung.

Weiterhin ist aus derselben Patentschrift bekannt, Brennstoff zu Beginn der Einspritzung über eine an den Druckraum angeschlossene Leitung zur Saugseite der Pumpe zurückzuführen, wobei im Rückführweg eine Drosselbohrung vorgesehen ist. Die Rückführleitung ist dabei an einen zylindrischen Raum angeschlossen, in dem ein federbelasteter Kolben gleitbeweglich angeordnet ist, der an seiner Stirnfläche unter Bildung eines Ringräumes zum

ίο Verschließen der Brennstoffzuführöffnung im zylindrischen Raum als Ventilkörper ausgebildet ist. Die Drosselbohrung ist in der Wand des zylindrischen Raumes angeordnet und steht mit dem den Ventilkörper umgebenden Ringraum über Bohrungen sowie einen weiteren Ringraum im Kolben in Verbindung. Zu Beginn der Einspritzung gibt der Ventilkörper die Brennstoffzuführöffnung im zylindrischen Raum frei, und Brennstoff kann über die Drosselbohrung zur Saugseite der Pumpe zurückfließen. Während

ao dieser Zeit wird in die Brennkraftmaschine eine verringerte Brennstoffmenge eingespritzt. Nachdem der Kolben bei seinem Hub die Drosselbohrung verschlossen und einen Anschlag erreicht hat, findet die Haupteinspritzung statt.

Beide beschriebenen Ausführungsformen der Brennstoffabzweigung zu Beginn der Einspritzung sind jedoch für den gesamten Drehzahl- und Lastbereich vorgesehen. Eine Beeinflussung des Einspritzmengenverlaufs je Grad Kurbelwinkel von außen her erfolgt bei diesen Entnahmevorrichtungen nicht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einspritzvorrichtung der eingangs beschriebenen Art Möglichkeiten vorzusehen, um eine Herabsetzung der je Grad Kurbelwinkel eingespritzten Brennstoffmenge am Anfang eines Einspritzvorgangs in wählbaren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine vornehmen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Druckdifferenz aus einer Drosselbohrung oder einem mit der verschiebbaren Wand verbundenen Ventil besteht und das Wirksamwerden der Drosselbohrung bzw. des Ventils in Verbindung mit dem Aufnahmeraum durch eine von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine gesteuerte Abschaltvorrichtung oberhalb des unteren Drehzahlbereichs der Maschine dadurch verhindert wird, daß bei bestimmten Werten der Betriebsgröße die verschiebbare Wand in der dem minimalen Fassungsvermögen des Aufnahmeraumes entsprechenden Anschlagstellung blockiert ist. ·

Die Beeinflussung der je Grad Kurbelwinkel eingespritzten Brennstoffmenge im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine durch mit der Einspritzung "beginnende oder kurz nach dem Einspritzbeginn erfolgende Aufnahme von Brennstoff in den Aufnahmeraum wird somit bei der Vorrichtung nach der Erfindung im oberen Drehzahlbereich auf einfache Weise dadurch aufgehoben, daß mit Hilfe einer steuerbaren Abschaltvorrichtung die verschiebbare Wand, die den Aufnahmeraum begrenzt, in der dem minimalen Fassungsvermögen entsprechenden Stellung blockiert wird. Dabei kann die Abschaltvorrichtung bei einem beliebigen Wert der betreffenden Betriebsgröße, z. B. der Drehzahl der Brennkraftmaschine, unabhängig von der Einspritzvorrichtung selbst betätigt werden. _: Aus der deutschen Patentschrift 638 193 ist zwar

eine Möglichkeit bekannt, die Wirkung eines Aufnahmeraumes aufzuheben. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der über eine Leitung mit dem Druckraum ständig in Verbindung stehende Aufnahmeraum durch einen Kolben begrenzt und dieser durch eine Feder belastet wird, welche sich an einem von einer Druckmittelquelle beaufschlagten Kolben abstützt. Je nach der vom Druck der Druckmittelquelle bestimmten Vorspannung der Feder kann mehr oder weniger Brennstoff in den Aufnahmeraum aufgenommen werden. Im Grenzfall, d. h. bei hoher Vorspannung der Feder, kann eine Aufnahme von Brennstoff in den Aufnahmeraum verhindert werden. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung dient jedoch einzig der Verstellung des Einspritzbeginns, wobei die Druckmittelquelle über den Kolben und die Feder zur Verstellung des Einspritzbeginns ständig in Funktion ist und erst im Grenzfall den Aufnahmeraum unwirksam macht.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung hingegen wird ein zur Beeinflussung des Einspritzmengenverlaufs während der Einspritzung wirkender, über eine Drosselbohrung oder ein Ventil an den Druckraum der Pumpe angeschlossener, den Einspritzbeginn jedoch nicht beeinflussender Aufnahmeraum abgeschaltet.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich aus den Unteransprüchen entnehmen.

So kann bei Verwendung einer Drosselbohrung zur Erzeugung der Druckdifferenz parallel zu dieser Bohrung zwischen dem Druckraum der Einspritzpumpe und dem Aufnahmeraum ein ungedrosselter Leitungsweg zur Überbrückung der Drosselbohrung nach einer fest vorgegebenen Veränderung des Volumens des Aufnahmeraumes vorgesehen sein. Durch diese Ausgestaltung wird der Einspritzverlauf dahingehend geändert, daß nach Ablauf der Voreinspritzung einer kleineren Brennstoffmenge vorübergehend eine kurze Unterbrechung der Einspritzung eintritt und danach die Einspritzung mit der vollen Brennstoffmenge fortgesetzt wird.

Bei einer Einspritzvorrichtung mit einem mit der verschiebbaren Wand in Verbindung stehenden Ventil zur Erzeugung einer Druckdifferenz besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der durch das Ventil verschlossene Aufnahmeraum mit einer Ausströmöffnung in Verbindung steht, die durch ein vom Einspritzdruck gesteuertes federbelastetes Schließorgan während des Einspritzvorganges geschlossen gehalten wird. Ein derartiges Schließorgan ist beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 211 371 beschrieben.

Die Verwendung eines Ventils zur Erzeugung einer Druckdifferenz hat dabei den Vorteil, daß die wirksame Fläche für den Angriff des Druckmittels gegenüber dem Kolben als verschiebbare Wand verkleinert werden kann. Eine Verkleinerung dieser Fläche ermöglicht dabei eine Verkleinerung des Kolbens der Abschaltvorrichtung und damit der äußeren Abmessungen der Einspritzvorrichtung selbst.

Beim Vorhandensein einer Brennstoffpumpe, die den Brennstoff mit einem Druck in Abhängigkeit von der Drehzahl dieser Pumpe liefert, ist es vorteilhaft, den Brennstoffdruck als Betriebsgröße heranzuziehen, der auf die aus einem einen Stößel zur Blockierung der verschiebbaren Wand tragenden Kolben bestehende Abschaltvorrichtung wirkt, wobei sich der Kolben an einer Schraubenfeder abstützt. Eine derartige Beaufschlagung eines Kolbens ist bereits bei der in der deutschen Auslegeschrift 1 058 790 beschriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Abschaltvorrichtung aus einem senkrecht zur Bewegungsrichtung der verschiebbaren Wand beweglichen Nocken besteht, gegen den die Wand über einen

ίο Stößel anläuft. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß der Nocken durch die vom Brennstoffdruck als Betriebsgröße hervorgerufene veränderbare Kraft gegen die Kraft einer Feder verstellbar ist und sein Profil so beschaffen ist, daß die Stellung der den Aufnahmeraum begrenzenden verschiebbaren Wand sich als Funktion dieser Betriebsgröße ändert. Eine derartige Steuerung eines Nockens einer Einspritzpumpe ist bereits aus der USA.-Patentschrift 3 177 860.bekannt.

Durch die Anwendung einer Nockensteuerung für die Festlegung der Stellung der den Aufnahmeraum begrenzenden verschiebbaren Wand läßt sich auf einfache Weise die Menge des abgezweigten Brennstoffes als Funktion der Drehzahl innerhalb des

as unteren Drehzahlbereichs der Brennkraftmaschine leicht variieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform einer Einspritzvorrichtung mit Drosselbohrung und mit einer angeschlossenen Einspritzdüse,

F i g. 2 ein Diagramm des Verlaufs der eingespritzten Brennstoffmenge in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine für die Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 als Ausschnitt einen Axialschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Teils der Vorrichtung, in dem sich der Aufnahmeraum befindet, F i g. 4 ein Diagramm des Verlaufs der eingespritzten Brennstoffmenge in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurbelwelle für die abgewandelte Ausführungsform nach Fig. 3,

F i g. 5 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Einspritzvorrichtung unter Verwendung eines mit einer verschiebbaren Wand verbundenen Ventils, . · F i g. 6 ein Diagramm des Verlaufs der eingespritzten Brennstoffmenge für die Ausführungsform nach Fig. 5, .

Fig. 7 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Einspritzvorrichtung mit Drosselbohrung und Steuerung der Abschaltvorrichtung durch feinen Nocken,

Fig. 8 und 9 Axialschnitte im Bereich der Nockensteuerung für die Ausführungsform nach F i g. 7 mit zwei Extremstellungen des Nockens, Fig. 10 ein Diagramm der Veränderung des Förderdruckes ρ der Brennstofförderpumpe als Funktion von der Drehzahl η der Brennkraftmaschine und

Fig. 11 ein Diagramm des Verlaufs der eingespritzten Brennstoffmenge in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Kurbelwelle für die Ausführungsform nach F i g. 7 und die Nockenstellungen gemäß Fig. 8 und 9 sowie eine Zwischenstellung des Nockens.

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In Fig. 1 ist eine Einspritzvorrichtung mit einer der mit einer nicht dargestellten Leitung, die in die bekannten Einspritzpumpe dargestellt, von der nur Gewindebohrung 27 des Gewindestopfens F einder Teil A wiedergegeben ist, in dem sich der Ver- geschraubt wird, in Verbindung steht,
teilerkolben 1 befindet, der in einer Bohrung längs- Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen

verschiebbar geführt ist. In dem Teil A befinden sich 5 Anordnung für die beiden Betriebszustände »Langferner zwei Kanäle 2, von denen jeder mit einer samlauf« und »höhere Drehzahl« ist folgende:
Kammer eines Teiles B verbunden ist. Die Teile B Beim Langsamlauf liegt der Hohlkolben 24, dessen

sind an der Einspritzpumpe, wie in Fig. 1 dar- Bedeutung nachstehend noch näher erläutert wird, gestellt, angeschraubt. ständig an dem Gewindestopf en F an. Die bei jedem

In dem Teil B befindet sich ein Rückschlagventil 3 io Einspritzzyklus gelieferte Brennstoffmenge gelangt mit einer Feder 4, das unter dem Druck des Brenn- gleichzeitig einmal über den Kanal 9 und die Drosselstoffes öffnet und den Weg zu einer Leitung 5 und bohrung 16 in den Aufnahmeraum 15 der Entnahmedamit zu einer Einspritzdüse 6 freigibt. Die Einspritz- vorrichtung II und zum anderen durch den Kanal 2 düse 6 ist an einem Düsenhalter befestigt, von dem über das Rückschlagventil 3 und die Einspritznur der Teil C in der Zeichnung dargestellt ist. Der 15 leitung 5 zur Einspritzdüse 6.

an sich bekannten Einrichtung I ist eine Brennstoff- Der Brennstoff druck ruft gleichzeitig das Heben

entnahmevorrichtung II und eine Abschaltvorrich- des Tauchkolbens 14 und das Öffnen der Einspritztung III, mittels der die Entnahmevorrichtung II düse 6 hervor,
blockierbar ist, hinzugefügt. ■ Dieser Zustand ergibt sich dadurch, daß die

Diese beiden Vorrichtungen sind gemeinsam über 20 Drosselbohrung 16 nur den Durchtritt eines Teiles ein Verbindungsstück D, das einen Gewindezapfen 7 des von der Pumpe gelieferten Brennstoffes gestattet, trägt, der in eine Gewindebohrung des Teiles A ein- Wenn durch die Drosselbohrung 16 Brennstoff hingeschraubt ist, mit diesem verbunden. Das koaxial durchtritt, ergibt sich eine Druckdifferenz zwischen zum Verteilerkolben 1 angeordnete Verbindungs- der Eingangs- und der Ausgangsseite, so daß im stück D schließt oberhalb des Kolbens eine Kam- 05 Aufnahmeraum 15 im Vergleich zum Druck, der mer 8 ab, in die eine Axialbohrung 9 des Verbin- durch die Pumpe erzeugt wird, d. h. zum Ehispritzdungsstückes D mündet. Zwischen dem Verbindungs- druck, ein verringerter Druck vorliegt,
stück D und dem Teil A ist eine Dichtung 10 ange- Während der Dauer des Anhebens des Kolbens

ordnet. .... 14 hängt somit die durch die Einspritzdüse 6 in den

·:· Auf das Verbindungsstück D ist eine Hülse E auf- 30 Motor eingespritzte Brennstoffmenge in jedem Mogeschraubt, durch die unter Zwischenschaltung einer ment von der Differenz zwischen der von dem KoI-Scheibe 18 ein zylindrisches Führungsteil. 12 mit sei- ben 1 der Pumpe gelieferten und der in den Aufnem Flansch befestigt ist. Das Führungsteil 12 ent- nahmeraum 15 abgezweigten Brennstoffmenge ab. hält einen in einer Bohrung 13 geführten Tauch- Während dieser ersten Phase ist somit die eingekolbenl4, der als bewegliche Wand auf der Unter- 35 spritzte Brennstoffmenge verhältnismäßig gering,
seite einen Aufnahmeraum 15 begrenzt. Dieser Auf- Die zweite Phase der Brennstoffeinspritzung tritt

nahmeraum 15 ist durch eine Drossel, die durch ein, wenn die axiale Verschiebung des Tauchkolbens eine im Vergleich zur Einspritzleitung 5 enge Boh- 14 einen Wert entsprechend dem axialen Spiel I errang 16 gebildet wird, mit der Bohrung 9 und somit reicht hat. Während dieser zweiten Phase stützt sich der Kammer8 der Einspritzpumpe verbunden. Der 40 der Kolben unter' der.Einwirkung des Brennstoff- ,

Querschnitt der Bohrung 16 liegt in der Größen- druckes an der Scheibe 18 ab. Es kann somit kein ;

Ordnung von einigen zehntel mm². . weiterer Brennstoff mehr in den Rauml5 eintreten,

Aus Gründen der Abdichtung ist zwischen dem und die gesamte von der Pumpe gelieferte Brenn-Verbihdungsstück D und dem zylindrischen Füh- stoffmenge gelangt zur Einspritzdüse 6.
rungsteil 12 eine Ringdichtung 17 vorgesehen. 45 Wenn die Einspritzung beendet ist, läßt der Ein- j

- Die oberhalb des zylindrischen Führungsteils 12 spritzdruck in der Kammer 8 nach, so daß sich das j

angeordnete Scheibe 18 ist mit einer koaxialen, Rückschlagventil 3 schließt. Der Tauchkolben 14, zylindrischen Ausnehmung versehen. In der Aus- der ebenfalls nicht mehr unter einer Druckeinwirnehmung befindet sich ein Bund 19 des Tauch- kung von sehen des Brennstoffs steht, kehrt unter kolbens 14, der in der Höhe so ausgelegt ist, daß 50 der Einwirkung der Federkraft der Feder 22 in seine gegenüber der Höhe der zylindrischen Ausnehmung untere Lage zurück. Die in dem Aufnahmeräum 15 ein axiales Spiel/ verbleibt. Ein an den Bund des befindliche Brennstoffmenge, die während der EinTauchkolbens anschließender Teil durchsetzt eine spritzung entnommen worden ist, gelangt zurück in. hierfür in der Scheibe 18 vorgesehene Bohrung und die Kammer 8 der Einspritzpumpe; diese Menge ist _;

liegt mit seiner Stirnfläche 20 an einem Federteller 21 55 also nicht eingespritzt worden.

einer Feder 22 an. Der Federteller kann sich axial Wenn im Gegensatz dazu eine höhere Drehzahl

in der Hülse E verschieben und wird durch die Kraft vorliegt, erfolgt die Einspritzung, ohne daß die Ent- -3

der Feder 22 gegen die Stirnfläche 20 des zylin- nahmevorrichtung II wirksam wird. Das Abschalten ,■

drischen Teils des Kolbens 14 gedrückt. der Vorrichtung wird mittels der Abschaltvorrich-

Die Feder 22 ist um einen Stößel 23 herum an- 60 tunglll mit Hilfe des Hohlkolbens 24 ermöglicht, '

geordnet, der sich im Innern eines in einer Boh- indem der Hohlkolben 24 der Einwirkung des durch rung 25 verschiebbar gelagerten, hohl ausgebildeten die Förderpumpe (nicht dargestellt) erzeugten Kolbens 24 befindet, in dem sich zugleich die Feder Brennstoff druckes ausgesetzt wird. Die Förder-22 abstützt. Die Bohrung 25 ist am oberen Ende der pumpe, bei der es sich um eine Kapselpumpe mit Hülse E durch einen Gewindestopfen F abgeschlos- 65 Zahnrädern oder mit Lamellen handelt, versorgt die sen. Zwischen der Stirnfläche des Hohlkolbens 24 Kammer 8 der Pumpe zwischen jeder Einspritzung und dem Gewindestopfen F wird durch eine Aus- mit Brennstoff. Der Förderdruck dieser Pumpe wird nehmung im Gewindestopfen ein Raum 26 gebildet, normalerweise durch ein Auslaßventil (oder Ent-

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lasturigsventil) derart gesteuert, daß sich der Druck pumpe arbeitet, dringt der Brennstoff durch die sehr genau als Funktion der Drehzahl entwickelt. Drosselbohrung 16 in den Aufnahmeraum 15 ein. Er dient im allgemeinen zur Steuerung der auto- Der Teil a, b, c der Kurve der Fig. 4 entspricht matischen Einspritzvoreilung. Im vorliegenden Fall diesem Teil der ersten Phase. Wenn nun unter der wird er dazu benutzt, die Einwirkung der vorstehend .5 Einwirkung des Brennstoff druckes sich der Tauchbeschriebenen Entnahmevorrichtung in einem vor- kolben um einen Betrag anhebt, der größer als m gegebenen Drehzahlbereich des Motors aus- ist, wird die Ringnut 31 im Tauchkolben 14^a über zuschalten. die Bohrung 32 mit dem Ringraum 33 verbunden.

Der Förderdruck der Förderpumpe überträgt sich Nunmehr kann Brennstoff über die Ringnut 31 und durch die Öffnung 27 auf die Kammer 26. Bei ge- ίο die Bohrung 30 in den Aufnahmeraum 15 gelangen, ringer Drehzahl ist der Förderdruck niedrig, und ohne daß er einem Drosseleffekt unterworfen ist. die Kraft, die dieser Druck auf den Hohlkolben 24 Der Druck des Brennstoffes im Raum 15 erhöht sich ausübt, ist ebenfalls niedrig, so daß die von der somit sehr schnell auf den Wert des Einspritzdrucks. Feder 22 auf den Kolben ausgeübte Gegenkraft Diese Erhöhung des Druckes ruft ein plötzliches überwiegt. Der Hohlkolben 24 stützt sich in diesem 15 Anheben des Tauchkolbens 14° bis auf den maxif Fall ständig am Gewindestopfen F ab und hat keinen malen Wert I hervor. Gleichzeitig tritt ein Druck-Einfluß auf die Entnahmevorrichtung II, wie dies abfall in der Einspritzleitung ein, was zum Schließen z. B. vorstehend für den Fall des Langsamlaufs be- der Einspritzdüse 6 führen kann. Dieser Phase entschrieben ist. spricht der Teil c, d der Kurve in F i g. 4. Man erhält

Ist dagegen die Drehzahl verhältnismäßig hoch, 20 also eine erste Einspritzphase.

überwiegt die Kraft von Seiten des Förderdrucks Wenn der Tauchkolben 14° seine Bewegung 1 be-

gegenüber der Kraft der Feder 22, so daß von einer endet hat, wird der gesamte von der Einspritzpumpe

bestimmten Drehzahl ab der Bund 19 des Tauch- gelieferte Brennstoff zur Einspritzdüse geleitet, der

kolbens 14 mit Hilfe des Stößels 23 ständig in seiner Druck steigt wieder an, und wenn der Öffnungsdruck

Anlagestellung an dem zylindrischen Teil 12 gehalten 35 der Einspritzdüse von neuem erreicht ist, ergibt sich

wird. Unter diesen Bedingungen vergrößert sich das eine zweite Einspritzphase, die dem Kurvenverlauf

Volumen des Aufnahmeraumes 15 während eines c', d, e, f des Diagramms in Fig. 4:entspricht. <

Einspritzvorgangs nicht, so daß die gelieferte Brenn- Die Vorrichtung 11° ermöglicht somit eine doppelte

stoffmenge durch diese Vorrichtung nicht verändert Einspritzung, wenn die während einer kurzen Dauer

wird. ' 30 schnell abgezweigte Brennstoffmenge, ausreicht, um

In Fig. 2 ist der Verlauf der Einspritzmenge dar- in der Zuführungsleitung der Einspritzdüse 6 ein gestellt, wie er sich durch die Anwendung der Vor- Nachlassen des Brennstoffdrucks in einem solchen richtungen II-III gemäß Fig. 1 ergibt. Die Kurve Maße hervorzurufen, daß ein momentanes.Schließen zeigt die Veränderungen der auf der Ordinate auf- der Einspritzdüse möglich ist. Bei höherer Drehzahl getragenen Menge q in mm³ als Funktion des auf 35 ist die Entnahmevorrichtung IP wie im Fall der Vorder Abszisse aufgetragenen Drehwinkels λ: der richtung nach F i g. 1 durch die Vorrichtung III ausKurbelwelle. Der Verlauf der Einspritzung als Folge geschaltet. ...-.: des .Wirksamwerdens der Entnahmevorrichtung II Bei der Einspritzvorrichtung nach Fig. 5 sind bei Langsamlauf entspricht dem Verlauf der Kurve zwischen dem Verbindungsstück D und der Hülse E a, b, c, d, e, f. Der Teil a, b, c der Kurve ergibt sich 40 nacheinander von oben nach unten zur Kammer 8 durch den Abfluß des Brennstoffs in den Aufnahme- hin gesehen eine Scheibe 18^Ö als Anschlag für den raum 15, während der dem Ende dieser Phase ent- die bewegliche Wand darstellenden Tauchkolben 14^& sprechende Teil c, d der Kurve den normalen Ver- am Schluß seiner Hubbewegung, ein zylindrisches lauf wiedergibt. Bei hoher Drehzahl ist der Einfluß Führungsteil 12^&, ein zylindrisches Zwischenstück 40 der Entnahmevorrichtung ausgeschaltet; der Verlauf 45 und eine Ringdichtung 17^Ö angeordnet. Die der Fühder Einspritzung entspricht der Kurve a, b', e, f. rung des Tauchkolbens 14^Ö dienende axiale Boh-

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführung 11° rung 13^& im zylindrischen Führungsteil 12^& geht am der Entnahmevorrichtung nach F i g. 1 im Ausschnitt unteren kammerseitigen Ende in einen Aufriahmedargestellt. Der Unterschied gegenüber der vor- raum 15^& über, an den sich über eine Sitzfläche 41 stehend erläuterten Ausführungsform besteht darin, 50 eine axiale Bohrung 42 im Zwischenstück 40 andaß der Tauchkolben 14" eine axiale Bohrung 30 schließt, die über einen Zwischenraum 43, der durch und eine Ringnut 31 enthält, die über die Bohrung die Ringdichtung 17^Ö gebildet wird, und durch die ;30 mit dem Aüfnahmeraum 15 in Verbindung steht. Axialbohrung 9 im Verbindungsstück £> mit der Außerdem ist in dem zylindrischen Führungsteil 12 Kammer 8 in Verbindung steht. Der Tauchkolben 14^& eine radial verlaufende Bohrung 32 vorgesehen, die 55 ist an seinem unteren Ende als Ventil 44 ausgebildie Bohrung 13 für die Führung des Tauchkolbens det, dessen Stirnfläche unter der Einwirkung der 14" mit einem äußeren, mit der Kammer 8 in Ver- Feder 22 auf der Sitzfläche 41 aufliegt,
bindung stehenden Ringraum 33 zwischen dem zy- Der Aufnahmeraum 15^& steht ferner über einen lindrischen Führungsteil 12 und dem Verbindungs- in dem Zwischenstück 40 vorgesehenen Kanal 45 stück D verbindet. Der obere Rand der Ringnut 31 60 mit einer Ausströmöffnung 46 in Verbindung, die in liegt mit einem Abstand m unterhalb des unteren einen Ringraum 47 mündet, der das Zwischenstück Randes der Bohrung 32; dieser Abstand m ist kleiner 40 und das Führungsteil 12^ft umgibt. Über eine Ausais die mögliche axiale Bewegung / des Tauch- sparung 48 in der Scheibe 18^Ö ist dieser Ringraum kolbens 14". weiterhin mit einer Ausströmöffnung 49 verbunden.

Der mit dieser Ausführungsform erzielte Verlauf 65 Das Ausströmen von Brennstoff auf diesem Leitungs-

der Einspritzung ist am Anfang der ersten Phase weg kann durch einen im Verlauf des Kanals 45 an-

: derselbe wie der mit der Entnahmevorrichtung II geordneten Schließ kolben 50, der durch eine Feder nach Fig. 1 erzielte Verlauf. Wenn die Einspritz- 51 gegen einen Anschlag gedrückt wird, verhindert

bzw. freigegeben werden. Der Schließkolben 50 ist zu diesem Zweck in einer Bohrung 52 verschiebbar angeordnet, die den Kanal 45 durchschneidet und deren anschlagseitiges Ende durch eine Bohrung 53 mit dem Zwischenraum 43 im Bereich der Ringdichtung und somit mit der Kammer 8 der Einspritzpumpe in Verbindung steht.

Wenn angenommen wird, daß S die Querschnittsfläche des Tauchkolbens 14^Ö und s die Stirnfläche des Ventils 44 ist, die vom Brennstoffdruck unmittelbar beaufschlagt wird, und daß ferner F die Kraft der Feder 22 bedeutet, dann ist die Funktionsweise der Vorrichtung IP folgende:

Wenn die Brennstoffeinspritzung beginnt, dringt der Brennstoff in die Bohrungen 9 und 42 ein. Der Brennstoffdruck wirkt sich dabei unmittelbar auf die Stirnfläche s aus. Man wählt die Werte von S und s

derart, daß einerseits der Druck —· = p, öffnungsdruck genannt, größer ist als der Druck p' zum öffnen der Einspritzdüse und daß andererseits der

Druck P₁ = -=·, Schließdruck genannt, kleiner ist als

der Druck P₁ zum Schließen der Einspritzdüse.

Wenn in der Kammer 8 der Einspritzpumpe der Brennstoffdruck ansteigt, wirkt sich dieser sofort am Schließkolben 50 aus. Der Kolben 50 wird angehoben, wodurch die Verbindung im Kanal 45 zur Austrittsöffnung 46 abgeschnitten wird. Wenn der öffnungsdruck p' der Einspritzdüse erreicht ist, öffnet sich diese, die Einspritzung beginnt und nimmt ihren Verlauf bis zu dem Augenblick, in dem der Druck den Wert ρ erreicht. Diese Phase entspricht dem Teil a, b des Diagramms in F i g. 6.

Der Druck ρ bewirkt das öffnen des Ventils 44, so daß der Tauchkolben 14^Ö plötzlich unter der Einwirkung des Brennstoffdruckes auf der ganzen Fläche 5 steht. Wenn sich aber der Kolben plötzlich anhebt, tritt ein Teil des Brennstoffes in den Aufnahmeraum 15^Ö und damit in den Kanal 45 ein, wodurch ein Druckabfall hervorgerufen wird. Hierdurch ergibt sich wiederum ein Abfallen des Druckes in der Einspritzleitung, was zum Schließen der Einspritzdüse führt, wenn der Druck den Wertp/ erreicht hat. Diese Phase entspricht dem Teil b, c des Diagramms in F i g. 6.

Bei weiterer Brennstofförderung durch die Einspritzpumpe steigt der Einspritzdruck wieder bis zu dem Moment, in dem der Tauchkolben 14⁶ unter Zurücklegung des Weges 1 seine obere Endstellung erreicht hat. Die Haupteinspritzung beginnt, wenn der Öffnungsdruck der Einspritzdüse erneut erreicht wird; ihr Verlauf entspricht der Kurve c', d, e, f des Diagramms in Fig. 6. Wenn die Einspritzung beendet ist, verursacht das Nachlassen des Druckes das Schließen des Ventils, d. h., der Tauchkolben 14 kehrt in seine untere Endstellung zurück. Gleichzeitig nimmt der Schließkolben 50 seine untere Endstellung ein, so daß der Kanal 45 wieder mit der Ausströmöffnung 46 verbunden ist. Auf diese Weise hat der Druck im Aufnahmeraum 15^Ö und im Kanal 45 zwischen zwei Einspritzungen den Wert Null.

Wenn die Drehzahl verhältnismäßig hoch ist, wird die Entnahmevorrichtung IP in der gleichen Weise ausgeschaltet, wie dies bei der Vorrichtung nach Fig. 1 durch das Einwirken der Abschaltvorrichtung III der Fall ist, d. h. durch den in der Bohrung 27 und damit am Kolben 24 anstehenden Förderdruck der Brennstofförderpumpe, wodurch mittels des Stößels 23 der Tauchkolben 14⁶ in seiner unteren Endstellung gehalten wird.

In den F i g. 7 bis 9 ist eine Ausführungsfprm der Abschaltvorrichtung dargestellt.

Die Einspritzvorrichtung enthält hierbei· eine Entnahmevorrichtung II, die zu Beginn jeder Einspritzung Brennstoff entnimmt, wobei diese Vorrichtung mit einer Abschaltvorrichtung IIP versehen ίο ist, die einen Nocken zur Ausschaltung der Entnahmevorrichtung II aufweist.

Die im Verbindungsstück D₁ ausgebildete Axialbohrung 9 mündet über die Drosselbohrung 16 von einigen zehntel mm² im Querschnitt in den Aufnahmeraum 15. Dieser Raum befindet sich in dem zylindrischen Führungsteil 12, das auf der einen Seite über die Scheibe 18 und auf der anderen Seite unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 17 durch einen in das Gewinde des Verbindungsstückes D₁ ao eingeschraubten Befestigungsstopfen E₁ gegen den Boden des Zwischenstücks D₁ gedrückt wird.

Der Aufnahmeraum 15 ist in seinem Fassungsvermögen durch den Tauchkolben 14 veränderbar.

Am oberen Ende trägt der Tauchkolben 14 einen as Federteller 21, auf den sich die Feder 22 abstützt.

Der Befestigungsstopfen E₁ ist mit einem Innengewinde 80 versehen, in das ein Steuergehäuse F₁ in Form eines T-Stücks eingeschraubt ist. In dem Schaft des T-Stücks ist in Verlängerung des Tauchkolbens 14 ein Stößel 81 und in dem Querteil des T-Stücks senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stößels 81 in einer Bohrung 82 ein Nocken 83 axial beweglich geführt. An der einen Stirnseite 84 des Nockens 83 liegt eine Schraubendruckfeder 85 an, die sich an ihrem anderen Ende, an einem Gewindestopfen 86 abstützt. An der entgegengesetzten Stirnseite 87 steht der Nocken 83 unter der Einwirkung des durch die Förderpumpe erzeugten Brennstoffdrucks, da die Bohrung 82 zur Führung des Nockens 83 über eine Bohrung 88 mit dem Druckkreis der Förderpumpe verbunden ist. Der Nocken 83 enthält in seinem mittleren Bereich eine rotationssymmetrische Oberfläche 89, die in bezug auf den Stößel 81 ein veränderbares Spiel als Funktion der axialen Stellung des Nockens in der Bohrung 82 hat. Der Maximalwert jedes Spiels ist größer oder wenigstens gleich der maximal möglichen Verschiebung/ des Tauchkolbens 14.

Eine im Steuergehäuse F₁ angeordnete Bohrung 90 ermöglicht den Abfluß des Brennstoffes, der um den Tauchkolben 14, den Stößel 81 sowie am Nokken 83 vorbei ausgetreten ist. ·

Die Funktionsweise der Abschaltvorrichtung IIP

in Verbindung mit einem Förderpumpendruckkreis, dessen Druckabhängigkeit von der Drehzahl η aus dem Diagramm nach Fig. 10 zu ersehen ist, ist folgende:

Für eine Drehzahl A unterhalb des Bereiches des Langsamlaufs des Motors, z. B. beim Anfahren der Brennkraftmaschine, ist der Förderpumpendruck p_A niedrig, und die Kraft der Feder 85 auf den Nocken 83 überwiegt. Der Nocken nimmt demzufolge die in Fig. 8 dargestellte Stellung ein. Auf Grund des zwischengeschalteten Stößels 81 nimmt der Tauchkolben 14 seine untere Endstellung ein, so daß die Entnahmevorrichtung II nicht wirksam Werden kann. Die gleiche Wirkung ergibt sich für eine Drehzahl B oberhalb des Bereiches des Langsamlaufs des

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Motors, weil der Förderdruck p_B auf die Fläche 87 des Nockens 83 ein begrenztes Anheben des Stößels

des Nockens 83 eine Kraft ausübt, die größer ist als 81 und des Tauchkolbens 14 und somit eine mehr

die Kraft der Feder 85, so daß der Nocken 83 die oder minder teilweise Entnahme von Brennstoff ent-

in F i g. 9 dargestellte Stellung einnimmt. Die Ent- sprechend einem Verlauf der Einspritzung, wie er

nahmevorrichtung II ist hierbei, wie in dem vorher- 5 z. B. durch die Kurve a, b, c', d', e, f gegeben ist.

gehenden Fall, wiederum ausgeschaltet. Die vorstehend beschriebene Anordnung ermög-

In dem einen und in dem anderen Fall entspricht licht somit eine Veränderung des Verlaufs der Ein-

der Verlauf der Einspritzung dem üblichen Verlauf, spritzung nur in dem Bereich der Drehzahl in der

wie er in F i g. 11 durch die Kurve a, b', e, f dar- Nähe des Langsamlaufs. .

gestellt ist. io Der Vorteil der Vorrichtung IIP besteht in der

Für eine Drehzahl C in der Nähe des Längsam- Möglichkeit,' die Wirksamkeit der Entnahmelaufs ergibt sich ein Gleichgewicht zwischen der vorrichtung durch die Profilgebung der Fläche 89 Kraft des Förderdrucks p_c und der Kraft der Feder des Nockens 83 verändern zu können. Das Profil SS. Der Nocken 83 nimmt die in Fig. 7 dargestellte des Nockens 83 kann auch anders als das dargestellte Stellung ein und bietet somit für den Stößel 81 ein 15 Profil ausgebildet sein und somit andere Abschalt-Spiel /, das größer oder gleich ist dem axialen Spiel Z ablaufe bewirken, um eine Funktion der Entnahmebei der normalen Arbeitsweise der Entnahmevorrich- vorrichtung auch in einem oder mehreren Belastungstung II. Der Verlauf der Einspritzung entspricht bereichen der Brennkraftmaschine zu erreichen. Der dabei der Kurve a, b, c, d, e, f. Nocken 83 kann auch mechanisch oder elektro-

Für Drehzahlen zwischen A und C oder zwischen 20 magnetisch entsprechend der gewünschten Anpassung

B und C ermöglichen die Gleichgewichtsstellungen gesteuert werden. ' . ■

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Druckzündung, bestehend aus einer Einspritzpumpe, wenigstens einer über eine Leitung mit dem Druckraum der Einspritzpumpe verbundenen Einspritzdüse sowie einem über eine Einrichtung zur Erzeugung einer augenblicklichen Druckdifferenz an den Druckraum der Pumpe angeschlossenen, eine bestimmte Brennstoffmenge aufnehmenden Aufnahmeraum, der an seiner der Verbindungsstelle mit dem Druckraum gegenüberliegenden Seite von einer zwischen zwei das minimale und das maximale Fassungsvermögen des Aufnahmeraums bestimmenden Anschlägen axial verschiebbaren Wand begrenzt wird, die durch eine der Vergrößerung des Aufnahmeraums entgegenwirkende Schraubendruckfeder belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Druckdifferenz aus einer Drosselbohrung (16) oder einem mit der verschiebbaren Wand (14⁶) verbundenen Ventil (44) besteht und das Wirksamwerden der Drosselbohrung (16) bzw. des Ventils (44) in Verbindung mit dem Aufnahmeraum (15, 15⁶) durch eine von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine gesteuerten Abschaltvorrichtung (23, 24; 83) oberhalb des unteren Drehzahlbereichs der Maschine dadurch verhindert wird, daß bei bestimmten Werten der Betriebsgröße die verschiebbare Wand (14,14°, 14^δ) in der dem minimalen Fassungsvermögen des Aufnahmeraumes (15, 15⁶) entsprechenden Anschlagstellung blockiert ist.

2. Einspritzvorrichtung mit einer Drosselbohrung zur Erzeugung der Druckdifferenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Drosselbohrung (16) zwischen dem Druckraum (8) und dem Aufnahmeraum (15) ein ungedrosselter Leitungsweg (33, 32, 30) zur Überbrückung der Drosselbohrung (16) nach einer fest vorgegebenen Veränderung des Volumens des Aufnahmeraumes (15) vorgesehen ist.

3. Einspritzvorrichtung mit einem mit der verschiebbaren Wand in Verbindung stehenden Ventil zur Erzeugung der Druckdifferenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Ventil (44) verschlossene Aufnahmeraum (15⁶) mit einer Ausströmöffnung (46) in Verbindung steht, die durch ein vom Einspritzdruck gesteuertes federbelastetes Schließorgan (50, 51) während des Einspritzvorganges verschlossen gehalten wird.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Brennstoffpumpe, die den Brennstoff mit einem Druck in Abhängigkeit von der Drehzahl dieser Pumpe liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsgröße der Brennstoffdruck ist, der auf die aus einem einen Stößel (23) zur Blockierung der verschiebbaren Wand tragenden Kolben (24) bestehende Abschaltvorrichtung wirkt, wobei sich die Schraubenfeder (22) gegen den Kolben (24) abstützt.

5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltvorrichtung (83) aus einem senkrecht zur Bewegungsrichtung der verschiebbaren Wand beweglichen Nocken (83) besteht, gegen den die Wand (14) über einen Stößel (81) anläuft.

6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (83) durch die vom Brennstoffdruck als Betriebsgröße hervorgerufene veränderbare Kraft gegen die Kraft einer Feder (85) verstellbar ist und sein Profil so beschaffen ist, daß die Stellung der den Aufnahmeraum begrenzenden verschiebbaren Wand (14) sich als Funktion dieser Betriebsgröße ändert.