DE2259775C3 - Fuel injection system for a prechamber internal combustion engine - Google Patents

Description

Vorkawmer-Brennkraftmaschinen sind in verschiedenen Ausführungen, beispielsweise in konventioneller Axialkolben- oder in Rotationskolben-Ausführung, bekannt Da derartige Vorkammer- Brennkraftmaschinen häufig ungedrosselt laufen, müssen bei jedem Arbeitszyklus geringe Kraftstoffmengen genau dosiert in die Vorkammer eingeführt werden. Zur Erhöhung der Motorleistung wird der Kraftstoff in entsprechend größeren Mengen direkt in die Hauptkammern, — insbesondere bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen — eingespritzt.Pre-warmer internal combustion engines are available in various designs, for example conventional Axial piston or rotary piston design, known As such prechamber internal combustion engines often run unthrottled, small amounts of fuel have to be precisely dosed into the for each work cycle Antechamber are introduced. In order to increase the engine output, the fuel is injected directly into the main chambers in correspondingly larger quantities, especially in two-stroke internal combustion engines.

Bekannte Einspritzanlagen sind nicht in der Lage, gleichmäßig und über lange Betriebszeiten die erforderlichen Kraftstoffladungen zu beiden Kammern zu liefern und diese beiden Anforderungen bei sämtlichen Maschinenbelastungen und Drehzahlen zu erfüllen. Da im Grenzleistungsbereich arbeitende Brennkraftmaschinen, z. B. schnellaufende Dieselmotoren, wegen der außerordentlich kurzen, im OT-Bereich liegenden Einspritzzeiten mit hohen Kraftstoffdrücken von z. B. 55 bis 145 at arbeiten, werden pulsierende Einspritzanlagen eingesetzt (US-PS 2 914 043), die teuere Hochdruckpumpen und entsprechende Kraftstoffleitungen enthalten.Known injection systems are not able to the required fuel charges to both chambers evenly and over long operating times deliver and meet these two requirements at all machine loads and speeds. There Internal combustion engines operating in the limit power range, e.g. B. high-speed diesel engines, because of the extremely short injection times in the TDC range with high fuel pressures of z. B. 55 up to 145 atm, pulsating injection systems are used (US Pat. No. 2,914,043), expensive high-pressure pumps and corresponding fuel lines contain.

Ein anderes, eine weite Verbreitung von Vorkammer-Brennkraftmaschinen behinderndes Problem liegt in der Notwendigkeit eines komplizierten Verteilers und dessen Steuerung, um die Einspritzung des Kraftstoffes in den gewünschten Mengen zum richtigen Zeitpunkt und in der erforderlichen Reihenfolge sicherzustellen. Eine bekannte Einspritzanlage (US-PS 3 187 733) verwendet iiierzu ein Druckregelventil, welches über einen Verteilermechanismus eine Vielzahl von Differentialeinspritzventilen mit Kraftstoff beaufschlagt Der Verteilermechanismus wird von der Maschine angetrieben und öffnet jedes Einspritzventil in der erforderlichen Zeitspanne.Another problem which hinders the widespread use of prechamber internal combustion engines is the need for a complex manifold and control system to ensure that the fuel is injected in the desired quantities at the right time and in the required order. A well-known injection system (US-PS 3 187 733) uses a pressure control valve for this purpose, which via a distributor mechanism has a large number of fueled by differential injectors.The manifold mechanism is driven by the engine and opens each injector in the required period of time.

Eine bekannte Einspritzanlage der gattungsgemäßen Art (DT-AS 1 022 051) weist eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe für Flüssig-Kraftstoff auf, der über eine Niederdruck-Leitung und eine Regeleinrichtung in der erforderlichen Menge in einer Zeitspanne in die Zylinder gelangt in welcher der Druck im Zylinder geringer als der Brennstoffdruck an der Ausmündung in der Niederdruckleitung ist. Diese bekannte Anlage geht von einer möglichst strikten Trennung des fetten Vorkammergemisches gegenüber dem mageren Haupt-A known injection system of the generic type (DT-AS 1 022 051) has a low-pressure fuel pump for liquid fuel, which has a Low-pressure line and a control device in the required amount in a period of time in which the pressure in the cylinder is lower than the fuel pressure at the outlet is in the low pressure line. This well-known system works the strictest possible separation of the rich pre-chamber mixture from the lean main

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onamergeiniscn aus, um dadurch eine gute Zündung j_es Vorkammer-Gemisches unter den verschiedensten Betriebsbedingungen sicherzustellen, ohne daß das eingestellte Kraftstoff-Luft-Gemisch der Jlauptkammer Lrch Ansaugen des fetten Vorkammer-Gemisches uneinstig verändert wird. Die Leistungsregelung der Brennkraftmaschine erfolgt dabei durch Änderung der Zusammensetzung des dem Zylinder direkt über ein Regelventil zugeführten Kraftstoff-Luftgeinisches, wobel·die in d« Vorkammer eingespritzte Kraftstoffmensekonstaatgehaltenwird. onamergeiniscn out to thereby j good ignition _it atrial ensure mixture under various operating conditions, without that the adjusted fuel-air mixture of the Jlauptkammer Lrch sucking the rich pre-chamber mixture is varied uneinstig. The power of the internal combustion engine is regulated by changing the composition of the fuel-air mixture fed directly to the cylinder via a regulating valve, with the amount of fuel injected in the prechamber being maintained.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine für eine Vielzahl unterschiedlicher Brennstoffe geeignete Kraftstoffeinspritzanlage der gattungsgemäßen Art mit einer verringerten Anzahl an bewegten Teilen zu schaffen, die außerordentlich schnell anspricht und bei der sich die für die Vorkammer bereitgestellte Kraftstoff menge zur Vermeidung von sogenannten Oberfettungen des Vorkammer-Gemisches umgekehrt zur Maschinenbelastung ändert Die Einspritzanlage soll mit einem konstanten, verhältnismäßig geringen Betriebsdruck zwischen 2,0 und 8.0 at arbeiten.The object of the invention is to provide one for a large number Different fuels suitable fuel injection system of the generic type with a reduced To create number of moving parts that respond extremely quickly and in which the amount of fuel provided for the prechamber Avoidance of so-called top-lubrication of the pre-chamber mixture in reverse to the machine load changes The injection system should have a constant, relatively low operating pressure between 2.0 and 8.0 at work.

Der Lösung der Erfmdungsaufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Vorkammer bei gleicher BeIa stung unabhängig von der Maschinendrehzahl mit annähernd konstanten Kraftstoffmengen beaufschlagt werden muß. um eine gute Zündung und Verbrennung bei den unterschiedlichsten Drehzahlen sicherzustellen. Da bei ansteigender Belastung und entsprechender öffnung des manuell betätigten Drosselventils die Kraftstoffmenge für den Hauptzylinder zunimmt und die Gefahr besteht daß Kraftstoffteile aus der Hauptkammer in die Vorkammer strömen und in dieser zusammen mit dem ihr zugemessenen Flüssig-Kraftstoff eine Überfettung herbeiführen, wird bei der erfindungsgemäßen 3.« Einspritzanlage die der Vorkammer über die Regeleinrichtung zugeführte Kraftstoffmenge bei höherer Maschinenbelastung und erhöhter Kraftstoffzufuhr zur Hauptkammer gedrosselt, um das Kraftstoff-Luftverhältnis der Vorkammer möglichst konstant zu halten. Die konstruktive Verwirklichung dieses Lösungspnnzips ist im kennzeichnenden Teil des HauptanspruchesThe solution to the task of the invention lies in the knowledge based on the fact that the antechamber with the same BeIa stung independent of the engine speed with almost constant amounts of fuel applied must become. to ensure good ignition and combustion at the most varied of speeds. Since with increasing load and corresponding opening of the manually operated throttle valve, the amount of fuel for the master cylinder increases and there is a risk that fuel particles from the main chamber flow into the antechamber and in this, together with the liquid fuel that has been metered into it, an over-greasing bring about, in the 3rd "injection system according to the invention, that of the antechamber via the control device Amount of fuel supplied at higher machine loads and increased fuel supply for Main chamber throttled to the air-fuel ratio to keep the antechamber as constant as possible. The constructive realization of this solution plan is in the characterizing part of the main claim

|efeiner besonderen Ausführung führt von der gemeinsamen Miederdruckleitung je eine gesonderte Zweigleitung zu jeder Vorkammer in welcher jeweils ein Rückschlag-Drossel-Ventil vorgesehen ist, das die Kraftstoffzufuhr zur betreffenden Vorkammer freigibt, wenn der Kraftstoff druck den Kompressionsdruck in der Vorkammer übersteigt. Diese Steuerung der Brennstoffeinspritzung wird durch den Bttr.eb der üblichen Zylinderventile und Kolben während jedes Arbeitszyklus überwacht, und zwar einerseits durch den auf das Ventil einwirkenden Druckabfall sowie andererseits durch den Kraftstoffdruck in der Nieder^drBei "hier⁸ anderen bevorzugten Ausführung erfolgt die Kraftstoff-Mengenregelung durch elektromagnetisch gesteuerte Rückschlagventile, die in einer Vor-Lerstufe miteinander gekoppelt smd. welche ihre _fc Eingangsimpulse einmal von einer manuelI betätig en Drossel- und zum anderen von einem bei bestimmten Kurbelwellenstellungen aktivierte Impulsgenerator eihält. Durch die elektromagnetische Steuerung ist diese Ausführungsform außerordentlich geschmeidig und wirkt aTh unter extremen Bedingungen in der angestrebten Weise. Beispielsweise verkürzt »chje Ansprechzeit einer Motorbremsung gegenüber herkömmlichen Einspritzsystemen, weil die Kraftstoffzufuhr sowohl zur Vorkammer als auch zur Hauptkammer sehr schnell elektromagnetisch unterbrochen werden kann, so dal* eine maximale Fahrzeugbremsung eintritt Dies ist einmal auf die geringe Ansprechzeit der Magneiventile und zum anderen auf die direkte Einspritzung der Ventile in die Vor- bzw. Hauptkammer zurückzuführen, da hinter den Magnetventilen keine noch mit Brennstoff gefüllte Strömungskanäle vorhanden sind. Bei bekannten Systemen läuft auch nach Betätigung der Motorbremse auf Grund des in der Saugleitung noch vorhandenen Kraftstoffes der Verbrennungsprozeß kurzzeitig weiter.In a special design, a separate branch line leads from the common corset pressure line to each prechamber, in each of which a non-return throttle valve is provided, which releases the fuel supply to the relevant prechamber when the fuel pressure exceeds the compression pressure in the prechamber. This control of fuel injection is monitored by the Bttr.eb the usual cylinder valves and pistons during each working cycle, on the one hand by the pressure acting on the valve pressure drop, and on the other hand by the fuel pressure in the low ^dr In "here ⁸ other preferred embodiments carried out the fuel Volume control eihält of a Manueli betätig en throttle and on the other by an activated at certain crankshaft positions pulse generator through electromagnetically controlled check valves smd coupled to each other in a pre-Lerstufe. which their _fc input pulses again. Due to the electromagnetic control, this embodiment is extremely supple and aTh works in the desired way under extreme conditions can be magnetically interrupted so that * maximum vehicle braking occurs.This is due to the short response time of the solenoid valves and to the direct injection of the valves into the antechamber or main chamber, as there are no fuel-filled flow channels behind the solenoid valves are. In known systems, the combustion process continues for a short time even after the engine brake has been actuated due to the fuel still present in the intake line.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage wird zweckmäßig die Menge des jeder Vorkammer zugeführten Kraftstoffes und deren Strömungsgeschwindigkeit so eingestellt daß die Maschine ungedrosselt nur durch die Kraftstoffladung der Vorkammer läuft Da die Gesamtmenge des Kraftstoffes in der Vorkammer bei unterschiedlichen Belastungen und Drehzahlen weitgehend konstant bleibt, sind die komplizierten bekannten Verteilermechanismen ebenso wie zusätzliche Ventile oder hohe Förderdrücke nicht erforderlich. Durch die Möglichkeit, verschiedene Kraftstoffdrücke einstellen zu können, ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit leichter oder schwerer flüchtige Kraftstoffe durch einfache Verstellung der Drosselventile zu verwenden.In the fuel injection system according to the invention, the amount of each prechamber is expedient supplied fuel and its flow rate adjusted so that the engine is unthrottled Because the total amount of fuel in the The prechamber remains largely constant at different loads and speeds, are the complicated known distributor mechanisms as well as additional valves or high delivery pressures are not required. The advantageous one results from the possibility of being able to set different fuel pressures Possibility of light or less volatile fuels by simply adjusting the throttle valves to use.

Die Einspritzanlage gemäß der Erfindung ist für Viertakt-, Zweitakt- und Rotationskolben-Brennkraftmaschinen geeignet. Der verbesserte Ablauf eines jeden Verbrennungsvorganges ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß die Vorkammer besonders heiß ist und der eingespritzte Kraftstoff unter Verwirbelung während des Kompressionshubes schnell verdampft und sich mit der Verbrennungsluft intensiv vermischt.The injection system according to the invention is for four-stroke, two-stroke and rotary piston internal combustion engines suitable. The improved sequence of every combustion process is due, among other things, to it due to the fact that the prechamber is particularly hot and the injected fuel is swirled evaporates quickly during the compression stroke and mixes intensively with the combustion air.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspritzanlage an Hand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigtIn the following, embodiments of the invention Injection system described in detail using the drawing. It shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulisch wirkenden Einspritzanlage in Verbindung mit einem im Schnitt dargestellten Zylinder einer Vorkammer-Brennkraftmaschine, F i g. 1 a schematic representation of a hydraulically acting injection system in connection with a cylinder of a prechamber internal combustion engine shown in section,

F i g. 2 ein Arbeitsdiagramm der in F 1 g. 1 dargestellten Anlage,F i g. FIG. 2 is a working diagram of the diagram in FIG. 1 g. 1 shown system,

F i g. 3 eine teilgeschnittene Einzelheit aus F i g. 1, F i g. 4 ein Arbeitsdiagramm der Anlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine,F i g. 3 shows a partially sectioned detail from FIG. 1, F i g. 4 shows a working diagram of the system for a two-stroke internal combustion engine,

F i g. 5 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Einspritzanlage mit elektromagnetischer Ventilsteuerung,
F i g. 6 ein Arbeitsdiagramm der Anlage nach F i g.F i g. 5 a further embodiment of the injection system according to the invention with electromagnetic valve control,
F i g. 6 shows a working diagram of the system according to FIG.

für eine Otto-Bremskraftmaschine,for a gasoline brake engine,

F i g. 7 ein Arbeitsdiagramm der Anlage nach F i g. für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine.F i g. 7 shows a working diagram of the system according to FIG. for a two-stroke internal combustion engine.

Die in F i g. 1 dargestellte, nach dem Otto-Verfahren arbeitende Vorkammer-Brennkraftmaschine 50 weist vier gleiche Zylinder auf, von denen in dieser Figur nur ein Zylinder dargestellt ist.The in F i g. 1 shown, according to the Otto method working prechamber internal combustion engine 50 has four identical cylinders, of which only in this figure a cylinder is shown.

Jeder Zylinder umfaßt eine kugelförmige Vorkammer 52, die über einen einzigen Kanal 54 mit der Hauptkammer 56 in Verbindung steht. Der Vorkammerblock ist mit einer Düse 60 und einer Zündkerze 62 versehen. Ein Kolben 65 bewegt sich in der Hauptkammer 56 auf und ab, die mit dem üblichen Einlaßventil 68 und Auslaßventil 70 versehen ist. Each cylinder includes a spherical antechamber 52, which via a single channel 54 with the Main chamber 56 is in communication. The prechamber block has a nozzle 60 and a spark plug 62 provided. A piston 65 moves up and down in the main chamber 56 which is provided with the usual inlet valve 68 and outlet valve 70.

Esne insgesamt mit dem Bezugszeichen 130 bezeichnete Einrichtung liefert Kraftstoff zu einer als VerteilerIt is designated as a whole by the reference numeral 130 Facility delivers fuel to a distributor

wirkenden Niederdruckschaltung 13. Vier Drosseln 134, 136, 138 und 140 sind in den jeweiligen Zuführungsleitungen vom Verteiler 132 zu den vier Vorkammern 52 vorgesehen.acting low-pressure circuit 13. Four throttles 134, 136, 138 and 140 are in the respective supply lines from the manifold 132 to the four antechambers 52.

Die Einrichtung 130 liefert auch Kraftstoff über ein einstellbares Nadelventil 144, eine Leitung 146 und ein einstellbares Steuerventil 148, zu einem Verteiler 150. Der Verteiler 150 weist vier verhältnismäßig dünne Zweigleitungen 152, 154, 156 und 158 auf, die zu den Einlaßkanälen der vier Hauptkammern 56 führen. Das Nadelventil 144 dient zur Grobsteuerung für den Kraftstoff-Fluß zu den Hauptkammern und das Steuerventil 148 stellt eine Feinsteuerung dar. Der Fahrer drosselt die Maschine durch Bewegen des Drosselschiebers 148a.The device 130 also supplies fuel via an adjustable needle valve 144, line 146 and a adjustable control valve 148, to a manifold 150. The manifold 150 has four relatively thin Branch lines 152, 154, 156 and 158, which lead to the inlet channels of the four main chambers 56. That Needle valve 144 is used for gross control of the flow of fuel to the main chambers and the control valve 148 represents a fine control. The driver throttles the machine by moving the throttle slide 148a.

Wie aus den F i g. 1 und 3 ersichtlich, weist jede Drossel 134,136,138 und 140 ein Rückschlagventil 164 auf. Ein Ende eines jeden Rückschlagventils ist durch eine Kraftstoffleitung 166 mit geringem Durchmesser mit dem Verteiler 132 verbunden. Das andere Ende ist über eine Leitung 166a mit der in die Vorkammer 52 hineinragenden Düse 60 verbunden.As shown in FIGS. 1 and 3, each throttle 134, 136, 138 and 140 has a check valve 164 on. One end of each check valve is through a small diameter fuel line 166 connected to the manifold 132. The other end is connected to the antechamber 52 via a line 166a protruding nozzle 60 connected.

Jedes Rückschlagventil 164 ist so eingestellt, daß es bei dem normalen Gegendruck im Maschinenzylinder während des Arbeits- und Kompressionshubes des Zylinders geschlossen bleibt. Während dieser Zeit ist jedes Ventil durch eine starre Säule von im wesentlichen inkompressiblem flüssigen Kraftstoff in der Leitung 166 beaufschlagt Aus diesem Grunde läßt dieses Ventil während des Hochdruckabschnittes eines Maschinenzyklus Kraftstoff nicht durch, wie dies bei Einspritzsystemen der Fall ist, die eine vergaste Mischung einspritzen. Each check valve 164 is set so that it is at the normal back pressure in the machine cylinder remains closed during the working and compression strokes of the cylinder. During this time each is Valve through a rigid column of substantially incompressible liquid fuel in line 166 acted upon For this reason, this valve leaves during the high pressure portion of a machine cycle Fuel does not pass through, as is the case with injection systems that inject a gasified mixture.

Die Ventile 164 öffnen in Abhängigkeit von dem an ihnen herrschenden Druckabfall während der Ausschub- bzw. Spülperiode, wenn der Zylinderdruck, insbesondere der Vorkammerdruck, auf einen Wert fällt, der unter dem Brennstoffdruck liegt Die Zeitdauer und die Folge der Brennstoffeinspritzung in die Vorkammer der Maschine ist in erster Linie durch die üblichen Maschineneinlaß- und Auslaßventile und/oder die Kolben gesteuert ohne daß zusätzliche Brennstoffverteilerventile oder zusätzliche Steuereinrichtungen notwendig sind.The valves 164 open depending on the pressure drop prevailing at them during the extension or flushing period when the cylinder pressure, in particular the prechamber pressure, falls to a value below the fuel pressure, the duration and The consequence of fuel injection into the engine's prechamber is primarily through the usual engine inlet and exhaust valves and / or the pistons are controlled without the need for additional fuel distribution valves or additional control devices are necessary.

F i g. 2 zeigt einen typischen Druckverlauf in einem Maschinenzylinder. Es wird angenommen, daß der Kraftstoffdruck in dem Verteiler 132 (F i g. 1) auf einem konstanten Druck, z. B. 4 at, gehalten wird, wie dies durch die gestrichelte Linie in F i g. 2 angedeutet ist. Der Druck in der Vorkammer 52 überschreitet den Kraftstoff Zuführungsdruck (Linie 174) in dem Verteiler 132 kurz nach Beginn des Kompressionshubes bis kurz nach Beginn des Ausschubhubes. Während dieses Zeitabschnittes ist deshalb das Ventil 164 in der Drossel des zugeordneten Zylinders geschlossen und es wird deshalb kein Brennstoff in die Vorkammer 52 gefördertF i g. 2 shows a typical pressure curve in a machine cylinder. It is believed that the Fuel pressure in the manifold 132 (Fig. 1) at a constant pressure, e.g. B. 4 at, is held like this by the dashed line in FIG. 2 is indicated. The pressure in the antechamber 52 exceeds the Fuel supply pressure (line 174) in the manifold 132 shortly after the start of the compression stroke to shortly after the start of the extension stroke. During this period of time, the valve 164 is therefore in the throttle of the Associated cylinder is closed and therefore no fuel is conveyed into the prechamber 52

Nach dem Beginn des Ausschubhubes iedoch fällt der Druck in dem Zylinder unter die 4 at des Kraftstoff-Förderdruckes in dem Verteiler 132. Hierauf öffnet das Ventil 164 und der Kraftstoff tritt in die entsprechende Vorkammer 52 ein. Der Kraftstoff strömt weiter in die Vorkammer während des Ausschubhubes und des Ansaughubes bis kurz nach Beginn des nächsten Kompressionshubes. An diesem Punkt steigt der Zylinderdruck an, bis er den Förderdruck des Kraftstoffes übersteigt und das Ventil 164 schließt Die gesamte Kraft stoffemspritzung ist durch die Länge der in F i g. 2 dargestellten schraffierten Räche 176 angezeigt. Die Menge des in die Vorkammern geförderten Kraftstoffes kann durch Regulierung des Kraftstoffdruckes überwacht werden, der durch die Einrichtung 130 zu dem Verteiler 132 gefördert wird. Dies hat die Wirkung, daß sich die Linie 174 in F i g. 2 relativ zur Kurve 172 nach oben oder unten verschiebt.After the start of the extension stroke, however, the pressure in the cylinder falls below 4 atm of the fuel delivery pressure in the distributor 132. The valve 164 then opens and the fuel enters the corresponding one Antechamber 52 a. The fuel continues to flow into the prechamber during the extension stroke and the intake stroke until shortly after the start of the next compression stroke. At this point the cylinder pressure increases until it exceeds the delivery pressure of the fuel and the valve 164 closes The entire force Fuel injection is determined by the length of the in F i g. 2 shown hatched area 176 is shown. The amount of fuel pumped into the antechamber can be monitored by regulating the fuel pressure supplied by means 130 to the Manifold 132 is promoted. This has the effect that line 174 in FIG. 2 relative to curve 172 moves up or down.

In F i g. 3 ist die Konstruktion einer Drossel, z. B. der Drossel 134 im einzelnen dargestellt. Mit 182 ist das bei 190, 192 verschlossene Drosselgehäuse bezeichnet inIn Fig. 3 is the construction of a throttle, e.g. B. the Throttle 134 shown in detail. The throttle housing closed at 190, 192 is denoted by 182 in FIG

ίο dem eine Ventilkugel 184 gegen die Kraft einer Feder 186 bewegbar angeordnet ist. Der Ventilsitz ist mit 188 bezeichnet. Der Leitungsabschnitt 166a zwischen dem Ventil 164 und der Düse 60 hat einen sehr geringen Durchmesser D in Beziehung zu der Länge L diesesίο which a valve ball 184 is arranged to be movable against the force of a spring 186. The valve seat is labeled 188. The line section 166a between the valve 164 and the nozzle 60 has a very small diameter D in relation to the length L thereof

is Abschnittes. Das Verhältnis DIL sollte beträchtlich kleiner als 1 sein. Beispielsweise ist das Verhältnis DIL bei einer Ausführungsform der Erfindung in der Größenordnung von 0,0003. Hierdurch tritt ein Druckabfall zwischen dem Verteiler 132 und der Zylindervorkammer ein, welcher groß genug ist, damit geringe Schwankungen des Arbeitszyklus von einem Maschinenzyklus zum anderen den Kraftstoff-Fluß nicht stark beeinflussen. Darüber hinaus verringert der geringe Durchmesser die unmittelbar am heißen Maschinenzylinder anstehende Kraftstoffmenge und deshalb die Wahrscheinlichkeit daß es zu einem Verkoken des Kraftstoffes in der Düse 60 und zu einer Verstopfung der Düse kommt.
Zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Systems sollte deshalb das Ventil 164 vollständig abdichten. Diese Bedingung kann durch ein gutes übliches ausdehnbares O-Ring-Rückschlagventil oder ein kleines Rückschlagventil mit einer federbelasteten Kugel oder einem Plunger erfüllt werden, so lange es durch eine Flüssigkeitssäule in der Brennstoffleitung beaufschlagt ist wie dies weiter oben erwähnt wurde. Vorzugsweise sollte die Federvorspannung so sein, daß der Beginn und das Ende der Kraftstoffeinströmung in den zugeordneten Zylinder genau an den geeigneten Punkten während des Verbrennungszyklus liegea um die geforderte Einspritzdauer (F i g. 2) zu erhalten.is section. The DIL ratio should be considerably less than 1. For example, in one embodiment of the invention , the ratio DIL is on the order of 0.0003. As a result, a pressure drop occurs between the distributor 132 and the cylinder antechamber which is large enough that small fluctuations in the operating cycle from one engine cycle to the next do not greatly affect the fuel flow. In addition, the small diameter reduces the amount of fuel directly on the hot engine cylinder and therefore the likelihood of coking of the fuel in the nozzle 60 and a clogging of the nozzle.
Therefore, to improve the performance of the system, the valve 164 should seal completely. This condition can be met by a good standard expandable O-ring check valve or a small check valve with a spring-loaded ball or plunger, as long as it is acted upon by a column of liquid in the fuel line, as mentioned above. The spring preload should preferably be such that the beginning and the end of the fuel inflow into the associated cylinder lie precisely at the appropriate points during the combustion cycle in order to obtain the required injection duration (FIG. 2).

Es wird nun wieder auf F i g. 1 Bezug genommen Die Einrichtung 130 umfaßt eine Kraftstoffpumpe 1% deren Einlaß 198 mit einem Kraftstofftank 202 und de ren Auslaß über eine Druckleitung 204 mit dem Vertei ler 132 und dem Nadelventil 144 verbunden ist Die Lei tung 204 ist auch mit dem Tank 202 verbunden unc wirkt als eine Leerlaufeinstellvorrichtung für die Ma schine.It is now back to FIG. Referring to 1, the device 130 comprises a fuel pump 1% whose inlet 198 with a fuel tank 202 and de Ren outlet via a pressure line 204 with the distributor ler 132 and the needle valve 144 is connected The Lei Device 204 is also connected to tank 202 and acts as an idle adjuster for the gauge machine.

Die Pumpe 196 ist vorzugsweise eine Pumpe mi konstantem Fördervolumen, die direkt mit der Maschi ne verbunden ist, so daß sie ein im wesentlichen kon stantes Kraftstoffvolumen zu den Vorkammern um den Hauptkammern je Maschinenzyklus ober den geThe pump 196 is preferably a constant displacement pump that is directly connected to the engine ne is connected so that they have a substantially constant volume of fuel to the prechambers around the main chambers per machine cycle above the ge

samten Drehzahlbereich liefert Die Kraftstoffleitungei 146, 198, 204, 206 und 210 sowie der Verteüer 132 bil den im Durchmesser große Kraftstoffwege zwischei der Pumpe 1% und den Drosseln 134,136.138 und 1Φ sowie zwischen der Pumpe und den KraftstoffleitungeiThe entire engine speed range is supplied by the fuel line 146, 198, 204, 206 and 210 as well as the distributor 132 bil the large diameter fuel paths between the pump 1% and the throttles 134,136,138 and 1Φ as well as between the pump and the fuel line egg

€0 15Z 154,156 und 158. Die Drosseln weisen, wie weite oben angegeben, ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge auf. welches beträchtlich geringer ist als 1 um beispielsweise in der Größenordnung von 0,0003 is Daher können sie im wesentlichen als eine DurchfluG öffnung mit laminarer Strömung für die Kraftstoffstrc mungs- und Druckbetrachtungen angesehen werdei Unter diesen Zwangsbedingungen kann gezeigt wei den. das das in beide Kammern eines jeden Zylindei€ 0 15Z 154,156 and 158. The chokes indicate how wide given above, a ratio of diameter to length. which is considerably less than 1 µm for example on the order of 0.0003 is therefore they can essentially be used as a flow Laminar flow opening for fuel flow and pressure considerations Under these constraints it can be shown. that in both chambers of each cylinder

gelieferte Kraftstoffvolumen nicht eine Funktion der Mäschinendrehzahl, sondern im wesentlichen bei jedem Maschinenzyklus konstant ist.The volume of fuel delivered is not a function of the engine speed, but essentially for each Machine cycle is constant.

Die Einstellung der Ventile 144 und 208 regelt den Kraftstoffdruck an den Einlassen der Drosseln 134,136, 138 und 140. Das Schließen der Ventile 144 und 208 vermindert die zu dem Tank 202 zurückgeführte und zu den Hauptkammern gelieferte Kraftstoffmenge und erhöht dadurch den Kraftstoffdruck an den Einlaßenden der Vorkammerdrosseln. Das Einstellen der Ventile 144 und 208 sowie der Drossel 148 bestimmt das Kraftstoff-Luftverhältnis in den Hauptkammern 56.The setting of the valves 144 and 208 regulates the fuel pressure at the inlets of the throttles 134,136, 138 and 140. Closing valves 144 and 208 reduces the amount returned to tank 202 and closed amount of fuel supplied to the main chambers, thereby increasing the fuel pressure at the inlet ends the antechamber throttles. The setting of the valves 144 and 208 and the throttle 148 determine the air-fuel ratio in the main chambers 56.

Vorzugsweise wird das Ventil 208 so eingestellt, daß bei vollständig geschlossener Drossel 148 genügend Kraftstoff zu jeder Vorkammer 52 geliefert wird, damit die Maschine mit der geeigneten Leerlaufdrehzahl ungedrosselt läuft. Im Leerlauf wird kein Kraftstoff zu den Zylinderhauptkammern gefördert Die Einspritzperiode und der Druck sind derart, daß eine Kraftstoffmenge jeder Vorkammer zugeführt wird, die für den Leerlauf der Maschine ausreichend ist. Genügend Luft strömt in die Vorkammer von der entsprechenden Hauptkammer während eines jeden Saughubes, um mit dieser Vorkammerladung ein brennbares Gemisch zu bilden. Ebenso werden während des Ausschubteiles des Maschenzyklus die Verbrennungsprodukte in der Vorkammer über die Hauptkammer herausgefördertPreferably, the valve 208 is adjusted so that with the throttle 148 fully closed, sufficient fuel is supplied to each prechamber 52 so that the machine is running unthrottled at the appropriate idle speed. No fuel is added when idling The injection period and the pressure are such that an amount of fuel is fed to each prechamber, which is sufficient for the idling of the machine. Enough air flows into the antechamber from the corresponding main chamber during each suction stroke to with this pre-chamber charge to form a combustible mixture. Likewise, during the extension part of the Mesh cycle, the combustion products in the antechamber are conveyed out via the main chamber

Wenn der Bedienende die Drossel 148 öffnet, wird Kraftstoff ZJ der Hauptkammer 56 der Maschine während des Einlaßhubes des Maschinenzyklus gefördert. Dieser Kraftstoff vermischt sich mit Luft, welche bei geöffnetem Einlaßventil 68 einströmt, wodurch sich ein brennbares Gemisch in jeder Kammer 56 bildet. Die Hauptladung in jedem Zylinder wird dann durch den heißen, aus der zugeordneten Vorkammer austretenden Gasstrahl gezündet, wenn sich der zugeordnete Kolben 66 dem oberen Totpunkt nähert. Die Zündung der Ladung in der Hauptkammer bewirkt dann ein Ansteigen der Maschinenleistung und der Maschinendrehzahl. When the operator opens the throttle 148, fuel ZJ becomes the main chamber 56 of the engine during of the intake stroke of the machine cycle promoted. This fuel mixes with air, which at open inlet valve 68 flows in, whereby a combustible mixture forms in each chamber 56. the The main charge in each cylinder is then released through the hot one from the associated antechamber Gas jet ignited when the associated piston 66 approaches top dead center. The ignition the charge in the main chamber then causes an increase in engine power and engine speed.

Da die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 1% direkt mit der Maschine verbunden sind, pumpt sie mehr Kraftstoff, wenn die Maschinendrehzahl ansteigt um dem erhöhten Druckbedarf zu begegnen. Wenn die Maschine schneller läuft erhält jedes Rückschlagventil 164 einen größeren Kraftstoffdruck von der Pumpe, bleibt jedoch für eine kürzere Zeit offen. Deshalb bleibt eine bestimmte Einstellung der Drossel 148 vorausgesetzt die in jede Vorkammer eingespritzte Kraftstoffmenge konstant. Wenn die Maschinenbelastung ansteigt muß der Bedienende jedoch die Drossel 148 öffnen, um Kraftstoff den Zylindern 56 zuzuführen, damit die Maschinendrehzahl erhalten bleibt Ein Teil des Kraftstoffs wird mit der Luft in die Vorkammern gebracht Normalerweise würde ein Zuviel an Kraftstoff in der Vorkammer, wenn er der ungedrosselten Kraftstoffmenge für die Vorkammer zugefügt wird, zu einem Oberfluten führea Bei dem vorliegenden System wird dieses Problem vermieden, da, wie dies am besten der F i g. 1 entnommen werden kann, bei geöffneter Drossel 148 zur Erhöhung, der über die Leitung 204 zu den Hauptkammern 56 zugeführten Kraftstoffmenge, der Druck in jeder der Zweigleitungen, die zu dem Verteiler 132 führen und die Vorkammern 52 versorgen, abfälltSince the low pressure fuel pump is 1% directly connected to the engine, it pumps more fuel, when the machine speed increases to meet the increased pressure requirement. When the machine Running faster, each check valve 164 receives a greater fuel pressure from the pump that remains but open for a shorter period of time. Therefore, a certain setting of the throttle 148 remains a prerequisite the amount of fuel injected into each prechamber is constant. When the machine load has to increase however, the operator would open throttle 148 to deliver fuel to cylinders 56 to increase engine speed Part of the fuel is retained is brought into the prechamber with the air Normally, too much fuel would be in the prechamber, when it is added to the unthrottled amount of fuel for the prechamber, to a flooding guideea In the present system, this problem becomes avoided because, as is best shown in FIG. 1 taken can be, with the throttle 148 open, to increase the amount via line 204 to the main chambers 56, the pressure in each of the branch lines leading to the manifold 132 and supply the antechambers 52, drops

Hierdurch wird, wenn die Belastung zunimmt weniger Kraftstoff fiber den Verteiler 132 in die Vorkammern eingespritzt um die erhöhte zugeführte Kraftstoffmenge auszugleichen. Als Ergebnis bleibt die mit der Luft in den Vorkammern gemischte Kraftstoffmenge verhältnismäßig konstant, wodurch eine brennbare Mischung in den Vorkammern und eine geschmeidige Betriebsweise der Maschine über einen weiten Bereich der Maschinenbelastung und weite Drehzahlbereiche sichergestellt ist.This becomes less as the load increases Fuel is injected into the prechambers via the distributor 132 by the increased amount of fuel supplied balance. As a result, the amount of fuel mixed with the air in the prechamber remains relatively constant, creating a flammable mixture in the antechambers and a smooth one Operating mode of the machine over a wide range of machine loads and wide speed ranges is ensured.

Das vorliegende Einspritzsystem arbeitet ebenso bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen. Die Betriebsweise ist fast genauso wie oben beschrieben, jedoch mit der Aus-The present injection system also works in two-stroke internal combustion engines. The mode of operation is almost exactly as described above, but with the

to nähme, daß Kraftstoff in jede Vorkammer zweimal so oft wie bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine gemäß F i g. 1 eingespritzt wird und daß die Hauptmenge an Kraftstoff direkt in die Hauptkammer eines jeden Zylinders eingespritzt und der Einlaß und Auslaß von dem Kolben gesteuert wird.to take that fuel into each antechamber twice like that often as in a four-stroke internal combustion engine according to FIG. 1 is injected and that the main amount of Fuel is injected directly into the main chamber of each cylinder and the inlet and outlet of that Piston is controlled.

Die Kurve 214 in F i g. 4 zeigt den typischen Druckverlauf in einem Zylinder einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit drei Zylindern. Es wird angenommen, daß der Druck in dem Verteiler 132 (F i g. 1) auf 8 at gehalten wird, wie dies durch die Linie 216 angezeigt ist. F i g. 4 zeigt, daß der Druck in der Zylindervorkammer unter den Förderdruck des Kraftstoffes (Linie 216) fällt, wenn sich der Kolben in der Nähe des unteren Totpunktes befindet. Während jeder dieser durch die schraffierten Flächen 218 angezeigten Perioden wird eine genaue Kraftstoffmenge in die Vorkammer eingeführt. Bei einem Kraftstoff-Luftverhältnis von 0 in der entsprechenden Hauptkammer ist wie weiter oben beschrieben, die Füllung ausreichend, um die Maschine mit einer geeigneten Leerlaufdrehzahl zu betreiben.The curve 214 in FIG. 4 shows the typical pressure profile in a cylinder of a two-stroke internal combustion engine with three cylinders. It is assumed that the pressure in manifold 132 (Fig. 1) is maintained at 8 atm as indicated by line 216. F i g. 4 shows that the pressure in the cylinder antechamber falls below the delivery pressure of the fuel (line 216) when the piston is near bottom dead center is located. During each of these periods indicated by the hatched areas 218 an exact amount of fuel is introduced into the prechamber. With an air-fuel ratio of 0 in the corresponding main chamber is as described above, the filling is sufficient to the machine to operate at a suitable idle speed.

Es ist ebenso möglich, die Leistung der Zweitakt-Maschine durch Anwendung von Drosseln ähnlich der Drossel 134(Fi g. 3) weiter zu verbessern, um in kontrollierter Weise Kraftstoff den Maschinenhauptkammern zuzuführen. In diesem Fall sind die Drosseln in den Leitungen zwischen dem Verteiler 150 (F i g. 1) und den Maschinenhauptkammern vorgesehen und sie arbeiten fast wie diejenigen, die mit den Vorkammern in Verbindung stehen. Während der Einspritzperiode 218 sind die Ventile in diesen Drosseln offen, um Füllungen von Kraftstoff in die Hauptkammern in Mengen einzuführen, die durch die Drosseleinstellung (148 in F i g. 1) bestimmt ist.It is also possible to increase the performance of the two-stroke engine by using throttles similar to the Throttle 134 (Fig. 3) to improve further to fuel the engine main chambers in a controlled manner to feed. In this case, the chokes are in the lines between manifold 150 (FIG. 1) and the machine main chambers and they work almost like those that are in with the antechambers Connected. During the injection period 218, the valves in these throttles are open to fill of fuel to be introduced into the main chambers in amounts determined by the throttle setting (148 in Fig. 1) is determined.

F i g. 5 bis 7 zeigen eine andere Ausführungsform nach der Erfindung. Hier wird der Kraftstoff direkt in die Vorkammer und die Hauptkammer eines jeden Maschinenzylinders während der mit geringem Druck ablaufenden Spül- bzw. Ausschubperiode eines Maschinenzyklus eingespritzt. Zusätzlich wird eine Rückschlagvemilanordnung verwendet um ein Rückströmen zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform werden jedoch besondere elektromagnetische Rückströmventile für die Vorkammer und die Hauptkammer eines jeden Zylinders verwendet um die Dauer der Kraft-Stoffeinspritzung über den Kurbelwinkel und auch den Einspritzpunkt während eines jeden Maschinenzyklus zu kontrollieren, so daß Kraftstoff in zwei Kammern nur während bestimmter Abschnitte der Ausschubperiode eingeführt wird.F i g. 5 to 7 show another embodiment according to the invention. Here the fuel is directly in the antechamber and the main chamber of each machine cylinder during the low pressure running Rinse or extension period of a machine cycle injected. In addition, a non-return valve arrangement is required used to prevent backflow. In this embodiment, however, special electromagnetic backflow valves are used used for the prechamber and the main chamber of each cylinder to determine the duration of the fuel injection via the crank angle and also the injection point during each machine cycle control so that fuel is in two chambers only during certain sections of the extension period is introduced.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin daß der Kraftstoffdruck nicht in Abhängigkeit von de« Maschinendrehzahl oder in Abhängigkeit von da Kraftstofflüchtigkeit oder Viskosität geändert werdet muß, so daß ein konstanter Kraftstoffdruck im Zufuhr system verwendet werden kann.The advantage of this embodiment is that the fuel pressure is not dependent on the Engine speed or depending on the fuel volatility or viscosity is changed must, so that a constant fuel pressure in the supply system can be used.

F i g. 5 zeigt eine derartige Einrichtung in Verbin dung mit einem Zylinder 250 einer Mehrzylinderma !»-tone ähnlich dem in F i g. 1 gezeigten. Die verbleibenF i g. 5 shows such a device in connection with a cylinder 250 of a multi-cylinder dimension ! »- tone similar to that in FIG. 1 shown. They remain

509640/22509640/22

den Maschinenzylinder arbeiten genauso wie der Zylinder 250 und werden deshalb hier nicht näher erläutert. Da der Zylinder 250 der gleiche ist wie in F i g. 1, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet worden, um gleiche Teile zu bezeichnen.the machine cylinders operate in the same way as cylinder 250 and are therefore not explained in more detail here. Since the cylinder 250 is the same as in FIG. 1, the same reference numbers have been used to denote to designate the same parts.

Gesonderte Elektromagnetventile 252 und 254 führen den Kraftstoff direkt in die Vorkammer 52 und die Hauptkammer 56 und nicht in Einlaßkanäle. Das Ventil 252 ist in die Wand der Vorkammer 52 eingelassen, und eine sehr kurze Durchströmöffnung 256 führt über das Rückschlagventil 252a von dem Ventilauslaß zu der eigentlichen Kammer. Das Hauptkammerventil 254 ist in ähnlicher Weise in die Zylinderwand eingelassen, und eine kurze öffnung 258 stellt über das Rückschlagventil 254a zwischen dem Auslaß des Ventils 254 und dem komprimierten Volumen der Hauptkammer 56 die Verbindung her.Separate solenoid valves 252 and 254 lead the fuel directly into the prechamber 52 and the Main chamber 56 and not in inlet ports. The valve 252 is let into the wall of the antechamber 52, and a very short flow opening 256 leads via the check valve 252a from the valve outlet to the actual chamber. The main chamber valve 254 is embedded in the cylinder wall in a similar manner, and a short opening 258 is provided via the check valve 254a between the outlet of the valve 254 and the compressed volume of the main chamber 56 connects.

Eine übliche elektrisch betriebene Niederdruckkraftstoffpumpe 262, die mit konstantem Druck arbeitet, fördert Kraftstoff von einem Tank 264 über Leitungen 266. 268 und 270 zu den Ventilen 252 und 254. Die Kraftstoffpumpe 262 wird beispielsweise von einer Autobatterie 271 angetrieben und weist einen Auslaßdruck von ungefähr 2,5 at auf.A conventional electrically operated low-pressure fuel pump 262, which operates at constant pressure, delivers fuel from a tank 264 via lines 266, 268 and 270 to the valves 252 and 254 For example, fuel pump 262 is powered by a car battery 271 and has an outlet pressure of approximately 2.5 at.

Die Ventile 252 und 254 sind durch Elektromagnete betätigt und so ausgebildet, daß in der Schließstellung der hohe Zylinderdruck keinen Rückfluß verursachen kann, so daß sie die Funktionen eines Magnetventils und eines Rückschlagventils in sich vereinigen. Auf diese Weise kann jedes Ventil elektrisch so lange geöffnet werden, wie der Druck in der zugeordneten Kammer 52 und 56 geringer ist als der Druck am Ventileinlaß.The valves 252 and 254 are operated by solenoids and are designed so that in the closed position the high cylinder pressure cannot cause backflow, so it functions as a solenoid valve and a check valve. In this way, each valve can be opened electrically for so long how the pressure in the associated chamber 52 and 56 is less than the pressure at the valve inlet.

Die Kurve 272 in F i g. 6 zeigt die Veränderung des Zylinderdruckes P in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel 0. Es wird angenommen, daß der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 270 (F i g. 5) auf einem konstanten Druck von 4 at gehalten wird, wie dies durch die gestrichelte Linie 273 in F i g. 6 gezeigt ist. Der Druck in der Hauptkammer 56 übersteigt den Förderdruck von dem Punkt kurz nach dem Anfang des Ausschubhubes. Während dieser Zeit ist das Elektromagnetventil 254 geschlossen und es wird kein Kraftstoff in die Kammer 56 eingeführt.The curve 272 in FIG. 6 shows the change in the cylinder pressure P as a function of the crank angle 0. It is assumed that the fuel pressure in the fuel line 270 (FIG. 5) is kept at a constant pressure of 4 at, as indicated by the dashed line 273 in FIG F i g. 6 is shown. The pressure in the main chamber 56 exceeds the delivery pressure from the point shortly after the start of the extension stroke. During this time, the solenoid valve 254 is closed and no fuel is introduced into the chamber 56.

Nach Beginn des Ausschubhubes jedoch fällt der Druck in der Kammer 56 unter die 4 at Förderdruck gemäß der Linie 270, wie dies durch die schraffierte Fläche 277 angezeigt ist. Diese Bedingung hält bis kurz nach Beginn des nächsten Kompressionshubes an. Demgemäß tritt während dieses Teiles des Maschinenzyklus Kraftstoff in die Hauptkammer 56 ein, wenn das Elektromagnetventil 254 betätigt ist.After the start of the extension stroke, however, the pressure in the chamber 56 falls below the 4 at delivery pressure according to line 270, as indicated by the hatched Area 277 is shown. This condition continues until shortly after the start of the next compression stroke. Accordingly, fuel enters main chamber 56 during this portion of the engine cycle when the Solenoid valve 254 is operated.

Die Ventile 252 und 254 sind elektrisch über eine Steuerstufe 274 mit einer Spannungsqueüe wie z. B. der Autobatterie 271 verbunden. Es besteht eine gesonderte Steuerstufe 274 für jeden Maschinenzylinder 250. Jede Steuerstnfe 274 wird durch ein Signal von einem impulsgenerator 278 getriggert, welcher im einfachsten Falle eine zusätzliche Garnitur von Verteilerkontakten oder ein Abgriff von den hochspanmmgsfOhrenden Zündkerzenkabeln oder jede andere verfügbare Signalquelle sein kann, die bei einer bestimmten Maschinen wellenstefhmg bei allen Maschinenwellendrehzahlen betätigt wirdThe valves 252 and 254 are electrically via a control stage 274 with a voltage source such as. B. the Car battery 271 connected. There is a separate control stage 274 for each machine cylinder 250. Each control channel 274 is activated by a signal from a pulse generator 278 triggered, which in the simplest case is an additional set of distributor contacts or a tap from the high voltage spark plug wires or any other available signal source that may be used on a particular machine wellenstefhmg at all machine shaft speeds is operated

In der Praxis wird die Steuerstufe 274 für jedes Paar der Magnetventile 252 und 254 einmal je zwei Umdrehungen bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine und einmal bei jeder Umdrehung bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine getriggert. um so die ElektromagnetvenIn practice, the control stage 274 is triggered for each pair of the solenoid valves 252 and 254 once every two revolutions in the case of a four-stroke internal combustion engine and once for each revolution in the case of a two-stroke internal combustion engine. so do the electromagnets tile für eine bestimmte Zeitdauer eines Teiles des mit geringeringem Zylinderdruck ablaufenden Spülvorganges offen zu halten. Der Steuerkreis umfaßt auch eine Drosseleinstellung 275, durch welche der Fahrer dietile to keep open for a certain period of time part of the flushing process, which takes place with a low cylinder pressure. The control circuit also includes one Throttle setting 275, through which the driver the Arbeitsweise der Magnetventile und dadurch die den Zylindern bei verschiedenen Maschinenbelastungen und Maschinendrehzahlen zugeführten Kraftstoffmengen verändern kann.Operation of the solenoid valves and thereby the Cylinders can change amounts of fuel supplied to different engine loads and engine speeds.

Ein Hauptgrund für die Verwendung von zwei Ma-A major reason for using two ma-

ic gnetventilen 252 und 254 für jeden Zylinder besteht in der Möglichkeit der Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge in jede Hauptkammer von 0 bis zu der vollen Maschinenbelastung, während die Gesamtmenge des in der Vorkammer 52 vorhandenen Kraftstoffesic solenoid valves 252 and 254 for each cylinder consists of the possibility of changing the amount of fuel injected into each main chamber from 0 to the full engine load, while the total amount of fuel in the prechamber 52

is auf einem verhältnismäßig geringen Niveau gehalten wird, um eine zündfähige Kraftstoff-Luftmischung in der Vorkammer sicherzustellen;is kept at a relatively low level is to ensure an ignitable fuel-air mixture in the prechamber;

Bei den meisten Anwendungsfälien kann die letzte Anforderung in einfacher Weise dadurch erfüllt werIn most applications, the latter requirement can easily be met by this den, daß man die Einspritzzeit des Vorkammer-Ma gnetventils 252 bei allen Maschinendrehzahlen angenähert konstant hält und sie umgekehrt zur Belastung der Hauptkammer ändert Die Steuerung des Vorkammer-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in dieser Weise ist auchthe fact that the injection time of the prechamber Ma solenoid valve 252 keeps approximately constant at all machine speeds and vice versa to the load of the Main Chamber Changes The control of the prechamber air-fuel ratio in this way is also dann möglich, wenn das Hauptkammerverhältnis verändert ist, weil erstens das abgegebene Drehmoment der meisten Maschinen sich nicht bedeutend mit der Drehzahl ändert und zweitens für den Fall daß die Vorkammer 252 in geeigneter Weise gestaltet ist daspossible when the main chamber ratio is changed, because firstly the output torque of most machines does not change significantly with speed and, secondly, in the event that the Pre-chamber 252 is designed in a suitable manner brennbare Kraftstoff-Luft-Verhältnis darin einen ziemlich weiten Bereich aufweist Während einige Einstellungen zur Optimierung der Wirksamkeit der Vorkammerverbrennung wünschenswert sein können, wird aus Gründen der Einfachheit die Steuerstufe 274 eingecombustible air-fuel ratio therein has a fairly wide range. While some adjustments may be desirable to optimize the efficiency of the prechamber combustion will control stage 274 has been included for the sake of simplicity stellt, um das Magnetventil 252 so zu betätigen, daß es an dem gleichen Kurbelwinkelpunkt für alle Belastungen und Drehzahlen der Maschine schließt und daß das Ventil für eine Zeitdauer geöffnet wird, die in bezug auf die Maschmendrehzahl konstant ist und mit der BeIasets to operate the solenoid valve 252 so that it closes at the same crank angle point for all loads and speeds of the machine and that the Valve is opened for a period of time which is constant with respect to the mesh speed and with the BeIa stung abnimmt. Zwei verschiedene Techniken können angewendet werden, um die Kraftstoffmenge, die der Hauptkammer 46 zugeführt wird, zu verändern, um die Maschinenleistung zu verändern. Die bevorzugte Steuertechnik besteht darin, das Magnetventil für dieperformance decreases. You can use two different techniques can be applied to the amount of fuel supplied to the main chamber 46 to change the To change machine performance. The preferred control technique is to open the solenoid valve for the Hauptkammer an einem festen Punkt des Maschinenzyklus zu schließen (z. B. ähnlich dem Vorkammer-Magnetventil 252) und dann die Drossel 275 einzustellen, um die Periode zu verändern, während der das Magnetventil 254 offenbleibtClose the main chamber at a fixed point in the machine cycle (e.g. similar to the antechamber solenoid valve 252) and then adjust the throttle 275, to change the period that the solenoid valve 254 remains open

Daher wird, um eine erste Technik darzustellen, angenommen, daß nach dem Eintreten eines jeden Triggersignals von dem Impulsgenerator 278 die Steuerschaltung 274 ein Betätigungssignal zu dem Magnetventil 254 liefert und es veranlaßt for eine festeTherefore, to illustrate a first technique, it is assumed that after each occurrence Trigger signal from the pulse generator 278 the control circuit 274 delivers an actuation signal to the solenoid valve 254 and causes it for a fixed Zeitdauer Γ offenzubleiben, wie dies in Fig.6 angezeigt ist Wenn nun der Fahrer die Drosseleinsteliutig 275 verändert wird der Punkt, an welchem die Periode T beginnt verändert Mit anderen Worten, die Periode 7" wird nach links oder rechts relativ zum KurbelwinfcelTime Γ to remain open, as shown in Fig. 6 If the driver now adjusts the throttle 275 is changed, the point at which the period T starts is changed. In other words, the period 7 "becomes left or right relative to the crank angle ©verschoben.© moved.

Bei hohen Maschinendrehzahlen stellt er die Drossel so ein, daß die Periode Γ zwischen den Punkten A-A vollständig innerhalb des Teiles des Maschinenzyklus liegt in dem der Druck in der Hauptkammer geringerAt high engine speeds he adjusts the throttle so that the period Γ between points AA lies completely within the part of the machine cycle in which the pressure in the main chamber is lower

«5 ab der Kraftstoff-Förderdruck ist, d h. innerhalb der schraffierten Fläche 277 in F i g. 6 liegt Auf diese Weise ermöglicht das zugeordnete Rückschlagventil 254a die Zuführung von Kraftstoff direkt in die Hauptkam-«5 from the fuel delivery pressure, i. within the hatched area 277 in FIG. 6 is located in this way enables the associated check valve 254a the supply of fuel directly into the main chamber

<f<f

mer 56 während der gesamten Zeit, in der das Magnetventil 254 betätigt ist.mer 56 during the entire time that the solenoid valve 254 is actuated.

Andererseits wird nun angenommen, daß der Fahrer die Einstellung der Leerlaufdrehzahl wünscht. Er stellt die Drossel 275 so ein, daß die Periode T nach rechts zwischen die Punkte B-B in F i g. 6 verschoben wird. Nun fällt ein überwiegender Teil dieser Periode T. während der das Magnetventil 254 betätigt ist, mit einem verhältnismäßig großen Druck in der Hauptkammer 56 zusammen, d. h. dieser überwiegende Teil liegt außer halb der schraffierten Fläche 277, so daß das Rück schlagventil 254a geschlossen bleibt.On the other hand, it is now assumed that the driver wants the idling speed to be set. He adjusts the throttle 275 so that the period T to the right between the points BB in FIG. 6 is moved. Now a predominant part of this period T. during which the solenoid valve 254 is actuated, coincides with a relatively high pressure in the main chamber 56, ie this predominant part is outside half of the hatched area 277, so that the check valve 254a remains closed.

Sobald der Druck in der Hauptkammer den Schließdruck von 4 at für das Rückschlagventil 254a übersteigt, ist die Zuführung von Kraftstoff zu der Hauptkammer unterbrochen, unabhängig davon, ob das Ventil 254 betätigt ist oder nichtAs soon as the pressure in the main chamber exceeds the closing pressure of 4 at for the check valve 254a, the supply of fuel to the main chamber is interrupted regardless of whether the valve 254 is actuated is or not

In diesem Beispiel wird Kraftstoff in die Kammer 56 nur während einer verhältnismäßig kurzen, durch den schraffierten Teil der Fläche 277 zwischen den Punkten B-B in F i g. 6 gekennzeichneten Zeitspanne zugeführt.In this example, fuel is only fed into the chamber 56 during a relatively short period, indicated by the hatched part of the area 277 between the points BB in FIG. 6 marked time period supplied.

Um diese Art der Steuerung zu erreichen, umfaßt die Steuerschaltung 274 ein übliches veränderbares Verzögerungsglied, so daß nach dem Eintreten eines jeden Signals von dem Impulsgenerator 278 die Steuerstufe 274 ein Betätigungssignal an das Ventil 254 abgibt, wobei dieses Signal mehr oder weniger gegenüber dem Auslösesignal in Abhängigkeit von der Einstellung der Drossel 275 verzögert istTo achieve this type of control, the control circuit 274 includes a conventional variable delay element, so that after the occurrence of each signal from the pulse generator 278 the control stage 274 emits an actuation signal to the valve 254, this signal more or less compared to the Trigger signal is delayed depending on the setting of the throttle 275

Wahlweise kann der Generator 278 mit einem üblichen Verteiler verbunden sein, welcher Auslösemerkmale zu der Steuerschaltung 274 eines jeden Zylinders in geeigneter Folge liefert Diese Signale können verzögert oder beschleunigt werden, wie dies benötigt wird, um den Punkt an welchem die verschiedenen Hauptkammermagnetventile betätigt sind, zu steuern.Optionally, the generator 278 can be connected to a conventional manifold which has tripping features to the control circuit 274 of each cylinder in appropriate sequence. These signals may be delayed or expedited as needed to the point at which the various Main chamber solenoid valves are operated to control.

Bei Anwendung der anderen Lösung betätigt die Steuerstufe 274 das Magnetventil 254 an dem gleichen Kurbelwinkelpunkt in dem Maschinenzyklus, hält aber dieses Ventil für eine Zeitspanne offen, die sich mit der·40 Drosseleinstellung 275 verändert Es wird beispielsweise angeonmmen, daß die Steuerstufe 274 ständig so eingestellt ist daß sie das Ventil 254 an dem mit C in F i g. 6 bezeichneten Kurbelwinkelpunkt betätigt. Bei einer Drosseleinstellung für hohe Drehzahlen gibt die Steuerstufe 274 das Betätigungssignal an das Ventil 254 über eine verhältnismäßig lange Zeit von C bis D in F i g. 6 ab, so daß die Magnetöffnungszeit einen verhältnismäßig großen Teil des Kurbelwinkelsegments mit geringem Druck überdeckt das durch die schraffierte Fläche 277 angezeigt ist Andererseits stellt der Fahrer bei geringen Belastungen die Drossel 275 so ein, daß die Steuerstufe 274 verhältnismäßig kurze Zeitdauer, d.h. von Cbis D' m Fig.6 abgibt Als Folge hiervon überdeckt die Öffnungszeit des Magnetventils einen kleinen Teil des Kurbelwinkelsegments mit geringern Druck, das durch die schraffierte Fläche 277 angedeutet ist.Using the other solution, the control stage 274 actuates the solenoid valve 254 at the same crank angle point in the machine cycle, but holds this valve open for a period of time which changes with the 40 throttle setting 275. For example, it is assumed that the control stage 274 is constantly adjusted is that it is the valve 254 at the point marked C in FIG. 6 designated crank angle point operated. In the case of a throttle setting for high speeds, the control stage 274 outputs the actuation signal to the valve 254 over a relatively long time from C to D in FIG. 6, so that the magnet opening time covers a relatively large part of the crank angle segment with low pressure, which is indicated by the hatched area 277. On the other hand, with low loads, the driver adjusts the throttle 275 so that the control stage 274 has a relatively short duration, i.e. from C to D 'm Fig.6 emits As a result, covering the opening time of the solenoid valve a small portion of the crank angle segment with lesser pressure, which is indicated by the hatched area 277th

Um auf diese Weise eine Steuerung zu erreichen, umfaßt die Steuerschaltung 274 ein übliches /?C-Glied mit einer variablen Zeitkonstante. Das heißt, entweder das Widerstandselement oder das kapazitive Element wird verändert, wenn die Drosseleinstellung verändert wird. Das Signal von dem Impulsgenerator 278 gelangt zu diesem Glied, so daß der Ausgang dieses Gliedes ein Impuls ist, dessen Dauer von der Zeitkonstante dieses Gliedes abhängt. Dieser Impuls wird dann verwendet, um eine zwischen der Batterie 271 und dem Magnetventil 254 angeordnete Torschaltung anzusteuern.In order to achieve control in this manner, the control circuit 274 comprises a conventional /? C gate with a variable time constant. That is, either the resistance element or the capacitive element is changed when the throttle setting is changed. The signal from the pulse generator 278 is passed to this member, so that the output of this member is a pulse, the duration of which depends on the time constant of this Limb depends. This pulse is then used to create one between the battery 271 and the solenoid valve 254 arranged gate circuit to control.

F i g. 7 zeigt eine Kurve 310, die den Druckverlauf einer Zweitakt-Maschine anzeigt Bei dieser Maschine kann die der Hauptkammer zugeführte Kraftstoffmenge in genau der gleichen Weise gesteuert werden, wie dies weiter oben beschrieben wurde und zwar durch Beschleunigung oder Verzögerung der Kurbelwinkelperiode Toder durch Veränderung der Zeitdauer, während der das Ventil 254 offen istF i g. 7 shows a curve 310 which shows the pressure profile of a two-stroke machine. In this machine For example, the amount of fuel supplied to the main chamber can be controlled in exactly the same way as this has been described above by accelerating or decelerating the crank angle period Or by changing the length of time that valve 254 is open

Vorzugsweise sollte die Ventilöffnungszeit oder die Einspritzperiode so nahe wie möglich am Ende des Niederdruck-Ausschubteiles des Maschinenzyklus gehalten werden, d. h. nach rechts in bezug auf die schraffierte Fläche 277 in F i g. 6, um sicherzustellen, daß der meiste eingespritzte Brennstoff in dem Verbrennungskammerteil der Kammer 56 eingefangen bleibt Andererseits bleibt für den Kraftstoff genügend Zeit um sich mit der Luft im Hubraum während der Ausschubbzw. Spülperiode des Maschinenzyklus zu vermischen. Ebenso neigt der Kraftstoff dazu, verlorenzugehen oder in Toträumen im Zylinderkopf, den Ringdichtungen und dem Auslaßkanal eingeschlossen zu werden. Demgemäß hilft die Betriebsweise in der Nähe der Spülperiode, die Leistungsfähigkeit der Maschine zu erhöhen und die Kohlenwasserstoff-Emission zu verringern. Preferably, the valve opening time or the injection period should be as close as possible to the end of the Low pressure extension part of the machine cycle are maintained, d. H. to the right with respect to the hatched Area 277 in FIG. 6 to ensure that most of the injected fuel is in the combustion chamber part the chamber 56 remains trapped On the other hand, there is enough time left for the fuel with the air in the cubic capacity during the Aushubzw. To mix the rinsing period of the machine cycle. The fuel also tends to be lost or in dead spaces in the cylinder head, the ring seals and to be included in the exhaust port. Accordingly, the mode of operation near the Flushing period to increase the efficiency of the machine and reduce hydrocarbon emissions.

Bei dem beschriebenen Steuersystem bleibt die Einsiellung des Vorkammer-Magnetventils 252 über dem gesamten Drehzahlbereich der Maschine konstant Es kann jedoch unter bestimmten Umständen wünschenswert sein, eine Abgleicheinstellung in der Steuerstufe 274 vorzusehen, so daß der Punkt in welchem das Vorkammerventil öffnet oder die Öffnungsdauer etwas verändert werden. Dies kann leicht durch die Anordnung eines gesonderten Verzögerungsgliedes oder RC-Gliedes für das Magnetventil 252 in der Steuerschaltung 274 erzielt werden, so daß das Vorkammer-Magnetventil 252 in der gleichen Weise wie das Hauptkammermagnetventil 254 gesteuert wird. Selbstverständlich kann das Vorkammerventil an anderen Zeitpunkten des Maschinenzyklus offnen und schließen als das Hauptkammervenifl.With the control system described, the implementation remains of the prechamber solenoid valve 252 over the entire speed range of the machine constant Es however, under certain circumstances it may be desirable to have an adjustment setting in the control stage 274, so that the point at which the prechamber valve opens or the duration of the opening is somewhat to be changed. This can easily be done by arranging a separate delay element or RC element for the solenoid valve 252 can be achieved in the control circuit 274, so that the antechamber solenoid valve 252 in the same way as the main chamber solenoid valve 254 is controlled. Of course, the prechamber valve can be used at other times of the machine cycle open and close as the main chamber valve.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: '*, 1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Vorkammer-Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruck-Kraft- stoffpumpe, einer Niederdruckleitung zwischen Pumpe und Vorkammer, einer die der mit Kraft-Stoff-Luft-Gemisch aus der Hauptbrennkammer beaufschlagten Vorkammer unmittelbar zuzuführende Kraftstoffmenge regelnden Einrichtung und mit einem Steuerorgan zum willkürlichen Zumessen der der Hauptbrennkammer zuzuführenden Kraftstoffmenge, wobei der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe erzeugte Kraftstoffdruck den in der Vorkammer herrschenden Druck während bestimmter Perioden des Maschinenzyklus übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe (196; 262) erzeugte Kraftstoffdruck bezogen auf den Kurbelwinkei über dem Druck der Umgebungsluft konstant ist, daß in der Niederdruckleitung (132: 268) je Vorkammer (52) eine Mengenregeleinrichtung (134 bis 140; 252) angeordnet ist, die zumindest auf die Differenz der stromauf und stromab der Mengenregeleinrichtung herrschenden Drucke anspricht, während des Kornpressions- und des Arbeitshubes im zugeordneten Maschinenzylinder geschlossen und mindestens während eines Teiles der bestimmten Perioden des zugeordneten Maschinenzylinders offen ist, und daß eine das Steuerorgan (148: 254) enthaltende, eine von der Niederdruckleitung (132; 268) wenigstens mittelbar zur Hauptbrennkammer (56) bzw. zu den Hauptbrennkammern führende Abzweigleitung (204.146.150; 270) beherrschende Vorrichtung (144. 208. 148. 148a: 274. 275. 278) die durch die Niederdruckleitung (132; 268) strömerde Kraftstoffmenge verringert, wenn die der Hauptbrennkammer (56) bzw. den Hauptbrennkammern zuzuführende Kraftstoffmenge erhöht wird, und umgekehrt'*, 1st fuel injection system for a prechamber internal combustion engine, with a low-pressure engine fuel pump, a low-pressure line between the pump and the prechamber, one that is to be fed directly to the prechamber charged with a fuel-air mixture from the main combustion chamber Fuel quantity regulating device and with a control element for arbitrary metering of the the main combustion chamber to be supplied amount of fuel, wherein the fuel pressure generated by the low-pressure fuel pump the pressure prevailing in the prechamber during certain Periods of the machine cycle, characterized in that the of the Low-pressure fuel pump (196; 262) generated fuel pressure based on the crank angle the pressure of the ambient air is constant that in the low pressure line (132: 268) per antechamber (52) a quantity control device (134 to 140; 252) is arranged, which at least on the difference of the responds upstream and downstream of the flow control device prevailing pressures, during the compression and the working stroke in the associated Machine cylinders closed and at least during part of the certain periods of the associated machine cylinder is open, and that a control member (148: 254) containing, a from the low-pressure line (132; 268) at least indirectly to the main combustion chamber (56) or to the Main combustion chamber leading branch line (204.146.150; 270) dominating device (144. 208, 148, 148a: 274, 275, 278) the amount of fuel flowing through the low-pressure line (132; 268) is reduced when the amount of fuel to be supplied to the main combustion chamber (56) or the main combustion chambers is increased, and vice versa 2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die für alle Vorkammern (52) gemeinsame, einen Verteiler enthaltende Niederdruckleitung (132) über eine Zweigleitung (204), ein voreingestelltes Drosselventil (144) und das als manuell betätigter Nadelschieber (148) ausgebildete Steuerorgan mit einer einzigen, die Hauptbrennkammern (56) zeitabhängig über Einzelleitungen (152 bis 158) speisenden Verteilerleitung (150) sowie über eine Rücklaufleitung (206, 210) mit zwischengeschaltetem, voreingestelltem Drosselventil (208) mit dem Kraftstoffbehälter (202) verbunden ist2. Injection system according to claim 1, characterized in that the low-pressure line (132) containing a distributor and common to all pre-chambers (52) via a branch line (204), a preset throttle valve (144) and the one designed as a manually operated needle slide (148) Control element with a single, the main combustion chambers (56) time-dependent via individual lines (152 to 158) feeding distribution line (150) as well as a return line (206, 210) with interposed, preset throttle valve (208) is connected to the fuel tank (202) 3. Einspritzanlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jede Mengenregeleinrichtung (134 bis 140) ein Rückschlagventil (164) und eine als Drossel wirkende Zuleitung (166a) umfaßt, deren Vvii.aunis Strömungsdurchmesser (D) zu Leitungslänge (L) wesentlich kleiner als 1, beispielsweise 0,0003, ist.3. Injection system according to claim 1, characterized in that each quantity control device (134 to 140) comprises a check valve (164) and a feed line (166a) acting as a throttle, the Vvii.aunis flow diameter (D) to line length (L) much smaller than 1, for example 0.0003, is. 4. Einspritzanlage nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (52) und die Hauptbrennkammer (56) jedes 2,ylinders direkt mit der Kraftstoff-Niederdruckpumpe (262) verbunden sind und daß in jeder Vorkammer-Zweigleitung (268, 256) und in jeder Hauptbrennkammer-Zweigleitung (270, 258) je ein Rückschlagventil (252, 252a bzw. 254, 254a vorgesehen ist, die miteinander gekoppelt sind.4. Injection system according to claim J, characterized in that the prechamber (52) and the Main combustion chamber (56) of each cylinder directly connected to the low-pressure fuel pump (262) are and that in each prechamber branch line (268, 256) and in each main combustion chamber branch line (270, 258) a check valve (252, 252a or 254, 254a is provided, which are coupled to one another. 5. Einspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Rückschlagventile (252,252a; 254, 254a) über eine für jeden Zylinder gesonderte elektrische Steuerstufe (274) gekoppelte und betätigte EJektromagnetventüe sind.5. Injection system according to claim 4, characterized in that the check valves (252,252a; 254, 254a) are coupled and actuated EJektromagnetventüe via a separate electrical control stage (274) for each cylinder. 6. Einspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Steuerstufe (274) ein bei einer bestimmten Kurbelwellenstellung drehzahlunabhängig aktivierter Impulsgenerator (278) und das die Leistung der Brennkraftmaschine bestimmende, manuell betätigte Steuerorgan (275) zugeordnet6. Injection system according to claim 5, characterized in that the control stage (274) a at a certain crankshaft position, independently of the speed, activated pulse generator (278) and that the power of the internal combustion engine-determining, manually operated control element (275) assigned sind.are. 7. Einspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Rückschlagventile (252,252a; 254, 254a) direkt am Zylinderblock angebaut und über kurze Strömungskanäle (256; 258) mit der Vorkammer (52) bzw. der Hauptbrennkammer (56) verbunden sind.7. Injection system according to claim 4, characterized in that the check valves (252,252a; 254, 254a) are attached directly to the cylinder block and connected to the antechamber (52) or the main combustion chamber (56) via short flow channels (256; 258).