DE2947051C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritz
einrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorkam
mer und einem Hauptbrennraum, mit den im Oberbegriff des
Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der DE-AS 11 50 243 ist eine Kraftstoffeinspritzein
richtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorkammer
und einem Hauptbrennraum, der im Oberbegriff des Patent
anspruches 1 beschriebenen Art bekannt.
Bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird
die für das Vorkammer-Einspritzventil vorgesehene ein
spritzmenge an Kraftstoff von einer Dosiervorrichtung mit
einem Pendelkolben bestimmt, der vom jeweiligen, hin
sichtlich Druckhöhe und -länge von der Drehzahl und Bela
stung der Brennkraftmaschine abhängenden Einspritzimpuls
einer intermittierend arbeitenden Kraftstoffeinspritz
pumpe in der zum Hauptbrennraum-Einspritzventil führen
den Druckleitung beaufschlagt wird und der dabei von
einer bestimmten Ausgangsstellung aus gegen die Kraft
einer Rückstellfeder in einer Führungsbohrung axial ver
schiebbar ist. Der Pendelkolben steuert dabei als Steuer
schieber einen von der zum Hauptbrennraum-Einspritzventil
führenden Druckleitung abzweigenden und zum Vorkammer-
Einspritzventil führenden Druckleitungsabschnitt.
Diese bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist den
Nachteil auf, daß von der seitens der intermittierend ar
beitenden Kraftstoffeinspritzpumpe bereitgestellten, je
nach Drehzahl und Belastung der Brennkraftmaschine unter
schiedlichen Kraftstoffmenge außer dem geringen Volumen,
das für die Bewegung des Pendelkolbens erforderlich ist,
auch noch das Volumen für die dem Vorkammer-Einspritzven
til zuzuführende Kraftstoffmenge abgezweigt werden muß.
Abgesehen davon, daß das für die Einspritzung über das
Vorkammer-Einspritzventil entnommene Kraftstoffvolumen
die Kraftstoffeinspritzpumpe zusätzlich belastet, lassen
sich aufgrund der Kraftstoffmengenabzweigung und der
steuerschiebeartigen Betätigung des Pendelkolbens uner
wünschte Abweichungen bei der Aufteilung der in die Vor
kammer und den Hauptbrennraum eingespritzten Kraftstoff
mengen kaum vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraft
stoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit
einer Vorkammer und einem Hauptbrennraum der im Oberbe
griff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art zu schaf
fen, bei der eine zusätzliche Belastung der Einspritz
pumpe durch die in die Vorkammer eingespritzte Kraft
stoffmenge und außerdem unerwünschte Abweichungen bei der
Aufteilung der in die Vorkammer und in den Hauptbrennraum
eingespritzten Kraftstoffmengen weitgehend vermieden wer
den.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei
chen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Dadurch, daß ein separater Kraftstoffdruckraum für den
nunmehr als Pumpenkolben arbeitenden und durch den Kraft
stoffdruck in der zum Hauptbrennraum-Einspritzventil füh
renden Druckleitung hydraulisch angetriebenen Pendelkol
ben geschaffen ist, der von einer separaten Kraftstoff
auffüllpumpe in den zwischen den Einspritzphasen liegen
den Betriebsphasen aufgefüllt wird, läßt sich die Einhal
tung bestimmter Kraftstoffeinspritzmengenanteile wesent
lich besser beherrschen. Außerdem wird eine zusätzliche
Belastung der Kraftstoffeinspritzpumpe mit den über das
Vorkammereinspritzventil eingespritzten Kraftstoffmengen
vermieden.
Aus der GB-PS 7 28 697 ist zwar eine Kraftstoffeinspritz
einrichtung bekannt, bei der ebenfalls ein als Pumpenkol
ben gegen eine Feder arbeitender, hier als Differential
kolben ausgebildeter Pendelkolben Anwendung findet, der
von einem Kraftstoffvolumen angetrieben wird, das eben
falls aus einer von einer Kraftstoffeinspritzpumpe zu
einem Einspritzventil führenden Druckleitung abgezweigt
ist.
Abgesehen davon, daß es sich hier um eine Kraftstoffein
spritzeinrichtung mit nur diesem einen Einspritzventil
handelt, über das auch der Pendelkolben eine vom Hub des
selben bestimmte Voreinspritzmenge einspritzt, muß auch
hier die vom Pendelkolben eingespritzte Voreinspritzmenge
wegen Entnahme aus der Druckleitung in nachteiliger Weise
von der auf die Haupteinspritzmenge zum Einspritzventil
fördernden Kraftstoffeinspritzpumpe zusätzlich bereitge
stellt werden.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den
Unteransprüchen entnehmen.
Dadurch, daß gemäß Anspruch 2 zweckmäßigerweise der Maxi
malhub des Pendelkolbens und damit die maximale Ein
spritzmenge für das Vorkammer-Einspritzventil durch den
Abstand zweier einander gegenüberliegender Ventilsitze
für eine mit dem Pendelkolben zusammenwirkende Kugel be
stimmt wird, kann dieser Abstand gemäß Anspruch 3 über
eine in den Gehäuseteil eingesetzte Hülse in vorteilhaf
ter Weise verändert werden und kann lediglich durch Ver
änderung dieser Abstandshülse eine genaue Anpassung der
Einspritzmenge für das Vorkammer-Einspritzventil vorge
nommen werden.
Gemäß dem im Anspruch 4 erläuterten Ausführungsbeispiel
kann der maximale Hub des Pendelkolbens und damit die
maximale Einspritzmenge für das Vorkammer-Einspritzventil
in einer noch günstigeren Weise verändert, d. h. einge
stellt werden, in dem der Hub des Pendelkolbens über
einen einstellbaren Anschlag begrenzbar ist, der inner
halb eines T-förmigen Anschlußstückes, das mit dem Ge
häuse der Dosiervorrichtung verbunden ist, angeordnet und
von außen zugänglich ist. In diesem Zusammenhang ist
festzustellen, daß eine beidseitige, wenn auch nicht ver
stellbare Hubbegrenzung des Pendelkolbens durch Anschläge
ebenfalls aus der GB-PS 7 28 697 bekannt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeich
nungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu
tert. Es zeigt
Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch einen
Zylinder mit Zylinderkopf einer Brenn
kraftmaschine mit einer Kraftstoffein
spritzeinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen
Teil der Kraftstoffeinspritzpumpe in
Fig. 1;
Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch eine
Dosiervorrichtung in Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Brenn
kraftmaschine an der die Kraftstoff
einspritzeinrichtung gemäß der Erfin
dung angewendet werden kann und
Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt durch eine
weitere Ausführungsform einer Dosier
vorrichtung.
Direkteinspritzung-Ladungsschichtung-Brennkraftmaschinen
weisen einen ausgesprochen günstigen Kraftstoffverbrauch
und günstige Abgasemissionen bei mittlerer und schwerer
Belastung auf, bei geringer Belastung hingegen einen un
verhältnismäßig hohen Kraftstoffverbrauch. Dieser Gegen
satz läßt den Schluß zu, daß die Verbrennung der geringen
Kraftstoffmenge in dem verhältnismäßig großen Hauptbrenn
raum schlecht, unvollständig und unwirtschaftlich ist,
was durch die Tatsache erhärtet wird, daß die entspre
chenden Anteile an Kohlenwasserstoffen in den Abgasen der
Brennkraftmaschine bei geringer Belastung wesentlich hö
her liegen als bei schwerer Belastung.
Bei Fremdzündung-Vorkammer-Kraftstoffeinspritzung-La
dungsschichtung-Brennkraftmaschinen wurde festgestellt,
daß bei geringer Belastung eine wesentlich vollständigere
Verbrennung der geringen Kraftstoffmengen mit einem ent
sprechend günstigeren Anteil an Kohlenwasserstoffen in
den Abgasen erzielt werden konnte, solange das Volumen
der Vorkammer gering war.
Versuche haben gezeigt, daß die Verbrennung in einer Di
rekteinspritzung-Brennkraftmaschine beschleunigt werden
kann, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch statt durch eine
Zündkerze durch einen Flammenstrahl gezündet wird. Aus
dieser Beschleunigung der Verbrennung ergeben sich erheb
liche Verbesserungen im Hinblick auf den Anteil von Koh
lenwasserstoffen, Kohlenmonoxyd und Stickoxyden in den
Abgasen als auch eine Verbesserung im Kraftstoffverbrauch
im Hinblick auf die Sicherung einer günstigeren Verbren
nung von mageren Kraftstoff-Luft-Gemischen ohne die Not
wendigkeit hohe Luftturbulenzen zu erzeugen. Eine prakti
sche Schwierigkeit bei der Kombination der beiden Systeme
zeigte sich bei der Zuteilung des Kraftstoffes zu den
zwei getrennten Einspritzventilen. Es muß hierbei nämlich
verhindert werden, daß der in die Vorkammer eingespritzte
Kraftstoff vor der Zündung bereits in den größeren Haupt
brennraum eintritt. Ein brauchbares Verfahren zur Über
windung dieser Schwierigkeiten besteht darin, daß die
Einspritzung des Kraftstoffes in die Vorkammer während
des Kompressionstaktes stattfindet.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer
Kombination von beiden Systemen wird eine bestimmte ge
ringe Kraftstoffmenge bei etwa 40 bis 80 Grad nach dem
unteren Totpunkt in die Vorkammer eingespritzt, während
eine Einspritzung von Kraftstoff in den Hauptbrennraum
erst nahe dem oberen Totpunkt erfolgt.
Die nachfolgend beschriebenen Kraftstoffeinspritzeinrich
tungen zeigen einen gangbaren Weg zur Zuteilung des
Kraftstoffes auf die Vorkammer und den Hauptbrennraum
auf, wobei von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 38 mit
einem Druckentlastungsventil 48 ausgegangen wird und die
Dauer der Kraftstoffeinspritzimpulse zur Steuerung einer
Dosiervorrichtung (30) herangezogen werden. Die Kraft
stoffeinspritzpumpe ist hierbei in Fig. 1 nur grob ange
deutet und wird nicht in allen Einzelheiten erläutert, da
deren Funktion als herkömmlich und dem Fachmann geläufig
angesehen werden muß.
In Fig. 1 ist der Zylinderblock 10, die Zylinderbohrung
11 und der Kolben 12 einer Brennkraftmaschine schematisch
gezeigt. Im Kolben 12 ist hierbei der wesentliche Teil
des Hauptbrennraumes 14 ausgebildet. Die Zylinderbohrung
11 und der Hauptbrennraum 14 werden hierbei vom Zylinder
kopf 16 abgeschlossen, indem einerseits ein Hauptbrenn
raum-Einspritzventil 18 mit seiner Halterung 20 für den
Hauptbrennraum 14 und andererseits eine Vorkammer 22 mit
einem Zündflammenkanal 24, einem Vorkammer-Einspritzven
til 26 für die Vorkammer und einer Zündkerze 28 angeordnet
sind.
Die Versorgung der beiden getrennt angeordneten Ein
spritzventile 18 und 26 mit Kraftstoff erfolgt hierbei
über eine den Kraftstoff direkt dem Hauptbrennkammer-Ein
spritzventil 18 zuführenden Druckleitung 50 mit ihren vor
und hinter der Dosiereinrichtung 30 abgehenden Drucklei
tungsabschnitten 50′ und 50′′, von denen der eine Druck
leitungsabschnitt 50′ an die Kraftstoffeinspritzpumpe 38
und der andere Druckleitungsabschnitt 50′′ an das Haupt
brennraum-Einspritzventil 18 angeschlossen ist, sowie
einen an die Druckleitung 50 über die Dosiervorrichtung
30 angeschlossenen und zum Vorkammer-Einspritzventil füh
renden Druckleitungsabschnitt 112.
Von der Einspritzpumpe 38 sind lediglich die Kurven
scheibe 40, die Steuerkante an der Zumeßhülse 42 und die
Überströmöffnung 44 zu einem Pumpenkolben 46 angedeutet.
Die axiale Lage der Zuteilhülse 42 kann hierbei über
einen Steuerhebel 52 verändert werden, um die Dauer eines
Kraftstoffeinspritzimpulses in die Kraftstoffdruckleitung
50 entsprechend der Belastung und der Drehzahl der Brenn
kraftmaschine zu verändern.
In Fig. 2 ist das Druckentlastungsventil 48 der Kraft
stoffeinspritzpumpe 38 vergrößert im Schnitt gezeigt.
Dieses Ventil 48 besteht aus einem Ventilgehäuse 54, das
auf einer Abstandsscheibe 56 aufsitzt, die an der Verbin
dungsstelle zweier Kanäle 58 und 60 liegt. Die Abstands
scheibe 56 weist ein Paar sich schneidender Querbohrungen
62 und eine Mittelbohrung auf. Oberhalb dieser Mittelboh
rung ist im Ventilgehäuse 54 ein Ventilkörper 64 des
Druckentlastungsventiles 48 angeordnet, der mit einem ko
nischen Sitz 68 gegen einen entsprechenden Ventilsitz 70
im Ventilgehäuse 54 anliegt. Der Ventilkörper 64 des
Druckentlastungsventiles 48 weist hierbei einen Schaft
teil 74 auf, in dem eine Querbohrung 76 und eine Mittel
bohrung 78 angeordnet ist. Der Ventilkörper 64 ist hier
bei über eine Feder 80 belastet, der sich an einem topf
förmigen Deckel 82 abstützt, der im Gehäuse der Kraft
stoffeinspritzpumpe eingeschraubt ist und über einen
Stoffbuchsenring 84 eine Dichtung 86 zusammengepreßt, um
das Ventilgehäuse 54 innerhalb der Bohrung im Gehäuse der
Kraftstoffeinspritzpumpe abzudichten. Querbohrungen 88 im
topfförmigen Deckel 82 stellen hierbei eine Verbindung
zwischen dem die Feder 80 aufnehmenden Raum 90 und der
Kraftstoffdruckleitung 50 her.
Wird die Steuerkante der Zumeßhülse 42 der Kraftstoffein
spritzpumpe 38 derart verdreht, daß die Überströmöffnung
44 (Fig. 1) verschlossen wird, so bewirkt die axiale Be
wegung des Pumpenkolbens 46 eine Druckerhöhung durch die
die Kraft der Feder 80 überwunden und der Ventilkörper 64
des Druckentlastungsventiles 48 angehoben wird. Sobald
die Querbohrung 76 im Schaftteil 74 des Ventilkörpers 64
aus einer den Schaftteil 74 führenden Mittelbohrung 94 im
Ventilgehäuse 54 austauscht, strömt eine bestimmte Kraft
stoffmenge unter Druck in die Kraftstoffdruckleitung 50.
Bewegt sich die Steuerkante der Zumeßhülse 42 der Kraft
stoffeinspritzpumpe von der Überströmöffnung 44 weg und
der Pumpenkolben 46 beginnt sich in Fig. 2 gesehen nach
links zu bewegen, so wird Kraftstoff aus dem Raum 90 über
die Querbohrung 76 und die Mittelbohrung 78 im Ventilkör
per 64 abgesaugt oder zurückgezogen, bis die Kraft der
Feder 80 ausreicht, den Ventilkörper 64 wieder in Rich
tung auf seinen Ventilsitz 88 zu bewegen. Sobald die
obere Kante 92 der Querbohrung 76 im Schaftteil 74 die
obere Kante der Mittelbohrung 94 im Ventilgehäuse 54
überschreitet, wird ein weiteres Absaugen oder Zurückzie
hen von Kraftstoff aus dem Raum 90 unterbunden. Der Ven
tilkörper 64 wird sich jedoch unter der Kraft der Feder
80 weiter nach unten bewegen, bis er mit seinem konischen
Sitz 68 gegen den Ventilsitz 70 im Ventilgehäuse 54 an
liegt. Diese weitere Bewegung des Ventilkörpers 64 führt
zu einer weiteren Verringerung des Druckes im Raum 90 und
hilft damit ein sogenanntes Nachtropfen an den Einspritz
ventilen nach erfolgter Einspritzung zu verhindern.
In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung 30
in vergrößertem Schnitt gezeigt. Sie besteht aus zwei Ge
häuseteilen 100 und 102, durch die sich eine Mittelboh
rung 104 mit unterschiedlichen Durchmessern erstreckt.
Ein erster Kraftstoffeinlaß 106 ist an einem ersten Ge
häuseteil 102 ausgebildet und wird mit dem von der Kraft
stoffeinspritzpumpe kommenden Kraftstoffdruckleitungsab
schnitt 50′ verbunden. Der Kraftstoffeinlaß 106 steht
hierbei über eine Bohrung 108 in Verbindung mit der Mit
telbohrung 104. Die Mittelbohrung 104 im Gehäuseteil 102
steht weiterhin in Verbindung mit einem Kraftstoffauslaß
110, der mit einem zum Einspritzventil 18 des Hauptbrenn
raumes 14 führenden Kraftstoffdruckleitungsabschnitt 50′′
verbunden wird.
Ein Kraftstoffeinlaß 114 ist an einem zweiten Gehäuseteil
100 ausgebildet und steht über eine Bohrung 116 in Ver
bindung mit der Mittelbohrung 104. Der Kraftstoffeinlaß
114 wird mit einer Kraftstoffzubringerleitung (nicht ge
zeigt) verbunden, die einen im wesentlichen konstanten
Druck, etwa zwischen 1,55 bar bis 2,40 bar liefert. Die
Mittelbohrung 104 im zweiten Gehäuseteil 100 steht über
eine Bohrung 128 mit einem zweiten Kraftstoffauslaß 130
in Verbindung, der über einen entsprechenden Kraftstoff
druckleitungsabschnitt 112 mit dem Einspritzventil 26 für
die Vorkammer 22 verbunden wird.
Benachbart dem Kraftstoffeinlaß 114 ist ein in Einlaß
richtung öffnendes Rückschlagventil 118 angeordnet, das
aus einer Kugel 120, einem Ventilsitz 122 und einer die
Kugel belastenden Feder 124 im Raum 126 der Mittelbohrung
des zweiten Gehäuseteiles 100 besteht.
Benachbart dem Kraftstoffeinlaß 106 im ersten Gehäuseteil
102 ist in einer in der Mittelbohrung eingesetzten Hülse
134 ein Pendelkolben 136 verschiebbar angeordnet. Die
Hülse 134 ist hierbei über eine Abstandshülse 140 in Ab
stand zu einem Sitzteil 139 gehalten, der über das an
dere, zweite Gehäuseteil 100 verspannt ist. Eine Pendel
anordnung 132 besteht aus dem Pendelkolben 136, einer
Ventilkugel 142, die durch eine Rückstellfeder 144 bela
stet ist und aus zwei im Abstand gegenüberliegenden Sit
zen 138 und 154 für die Ventilkugel 142.
Die Einspritzventile funktionieren nach Art von Über
druckventilen, wobei für das Einspritzventil 26 für die
Vorkammer 22 die Kraft der Feder derart ausgelegt ist,
daß es bei Kraftstoffdrücken im Bereich zwischen 13,7 und
13,9 bar öffnet, während die Feder des Einspritzventi
les 18 für den Hauptbrennraum 14 derart ausgelegt ist,
daß dieses erst bei Kraftstoffdrücken zwischen 28,2 und
28,8 bar öffnet.
Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Kraft
stoffeinspritzeinrichtung ist wie folgt:
Sobald die Kraftstoffeinspritzpumpe 38 über das Druckent
lastungsventil 48 einen Kraftstoffeinspritzimpuls in die
Kraftstoffdruckleitung 50 liefert, gelangt dieser über
den Kraftstoffeinlaß 106 in die Dosiervorrichtung 30. Da
der Einlaß 106 über die Bohrung 108 unmittelbar mit der
Mittelbohrung 104 verbunden ist, gelangt der Kraftstoff
einspritzimpuls über den Kraftstoffauslaß 110 unmittelbar
zum Einspritzventil 18 für den Hauptbrennraum 14 und
wirkt gleichzeitig auf das linke Ende 150 des Pendelkol
bens 136. Dadurch wird der Pendelkolben 136 in Fig. 3 ge
sehen, nach rechts bewegt und hebt die Ventilkugel 142
vom Sitz 154 ab. Durch weitere Bewegung des Pendelkolbens
136 mit der Ventilkugel 142 nach rechts, wird der Druck
im Kraftstoffdruckraum 152 so lange erhöht, bis er den
Wert des Einspritzdruckes von 13,7 bis 13,9 bar er
reicht, bei dem das Vorkammer-Einspritzventil 26 öffnet
und Kraftstoff in die Vorkammer 22 einspritzt. Die Dauer
der Einspritzung wird hierbei alleine von der Dauer des
Kraftstoffeinspritzimpulses bestimmt, der von der Kraft
stoffeinspritzpumpe 38 in der Kraftstoffdruckleitung 50
erzeugt wird. Ist dieser Kraftstoffeinspritzimpuls bei
geringer Belastung der Brennkraftmaschine gering, so wird
der Pendelkolben 136 die Ventilkugel 142 nur einen be
grenzten Weg nach rechts verschieben, wodurch auch nur
eine entsprechend geringe Kraftstoffmenge über das Vor
kammer-Einspritzventil 26 in die Vorkammer 22 einge
spritzt wird. Ist dieser Kraftstoffeinspritzimpuls bei
großer Belastung der Brennkraftmaschine entsprechend
groß, so wird der Pendelkolben 136 die Ventilkugel 142
über den gesamten möglichen Weg nach rechts bewegen, bis
diese am Sitz 138 zur Anlage gelangt. Damit wird jedoch
bereits die maximal mögliche Kraftstoffmenge begrenzt,
die für eine Einspritzung über das Vorkammer-Einspritz
ventil 26 in die Vorkammer 22 vorgesehen ist. Die über
schüssige Kraftstoffmenge wird hierbei automatisch zum
Einspritzventil 18 für den Hauptbrennraum 14 weitergelei
tet.
Sobald der Kraftstoffeinspritzimpuls in der Kraftstoff
druckleitung 50 endet und ein Druckabfall auf etwa 0,68
bis 1,37 bar durch das Druckentlastungsventil 48 (siehe Fig.
2) eintritt, wird die Rückstellfeder 144 die Ventilkugel
142 und den Pendelkolben 136 wieder in ihre Ausgangslage
zurückführen, wodurch natürlich im Kraftstoffdruckraum
152 auch ein entsprechender Druckabfall eintritt. Infolge
dieses Druckabfalles wird das Rückschlagventil 118 unter
dem Einfluß des konstanten Druckes am Kraftstoffeinlaß
114 öffnen und die Innenräume der Dosiervorrichtung 30
mit Kraftstoff auffüllen.
Wie aus dem Vorhergehenden zu ersehen ist, ist die dem
Einspritzventil 26 für die Vorkammer 22 maximal zugeteilte Kraft
stoffmenge abhängig von der axialen Länge der Abstands
hülse 140, die den wirksamen Weg des Pendelkolbens 136
und der Ventilkugel 142 bestimmt. Durch Versuche wurde
festgestellt, daß die für die Einspritzung in der Vorkam
mer 22 erforderliche Kraftstoffmenge zwischen 15 und 50%
der Kraftstoffmenge liegt, die erforderlich ist, um die
Reibung der Brennkraftmaschine zu überwinden. Das bedeu
tet, daß unter allen Betriebsbedingungen Kraftstoff so
wohl über das Einspritzventil 26 in die Vorkammer 22 als
auch über das Einspritzventil 18 in den Hauptbrennraum 14
eingespritzt wird und daß der Kraftstofffluß in der Do
siereinrichtung 30 zunächst in den Kraftstoffdruckraum
152 für das Einspritzventil 26 der Vorkammer 22 und erst
hierauf zum Einspritzventil 18 für den Hauptbrennraum 14
erfolgt.
Die Dosiervorrichtung 30 kann ebenso in Verbindung mit
Bauformen einer Brennkraftmaschine verwendet werden, wie
sie in Fig. 4 gezeigt ist, bei der das Volumen der Vor
kammer 22′ etwa 20 bis 35% des Gesamtbrennraumes der
Brennkraftmaschine beträgt. In einem solchen Fall würde
im Leerlauf und bei geringer Belastung Kraftstoff nur in
die Vorkammer 22′ eingespritzt und erst bei größerer Be
lastung würde Kraftstoff auch in den Hauptbrennraum 14′
eingespritzt. Eine solche Anordnung würde sehr niedrige
Anteile an Kohlenwasserstoff in den Abgasen bei Leerlauf
und geringer Belastung ergeben. Dementsprechend wird im
Leerlauf und bei geringer Belastung Kraftstoff nur über
die Dosiervorrichtung 30 in die Vorkammer 22′ einge
spritzt und erst bei größerer Belastung der Brennkraftma
schine wird Kraftstoff auch in den Hauptbrennraum 14′
eingespritzt.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Dosier
vorrichtung 30′ gezeigt. Sie besteht aus einem Gehäuse
164 mit einer gestuften Mittelbohrung 166 an die ein T-
förmiges Anschlußstück 168 angeschraubt ist. Das T-för
mige Anschlußstück 168 weist einen Kraftstoffeinlaß 170
von der Kraftstoffdruckleitung 50′ und einen Kraftstoff
auslaß 172 zum Einspritzventil 18 für den Hauptbrennraum
14 auf. Das Gehäuse 164 ist an seinem dem T-förmigen An
schlußstück 168 gegenüberliegenden Ende mit einem Kraft
stoffauslaß 174 für das Einspritzventil 26 der Vorkammer
22 versehen. Das Gehäuse 164 ist weiterhin mit einem An
schlußstutzen versehen, der einen Kraftstoffeinlaß 182
für eine Kraftstoffzubringerleitung mit konstantem Druck
bildet. Innerhalb des Anschlußstutzens ist hierbei wieder
ein Rückschlagventil 184 angeordnet, das aus einer Kugel
186, einer die Kugel belastenden Feder 188 und einem Ven
tilsitzteil 190 gebildet ist. Innerhalb einer in das Ge
häuse 164 eingesetzten Buchse 162 ist wieder ein Kraft
stoffdruckraum 176 ausgebildet, der von einem in der
Buchse 162 geführten Pendelkolben 192 begrenzt ist und
der über Querbohrungen 178 und einer Ringnut 180 in der
Buchse 162 in Verbindung mit dem Raum hinter dem Rück
schlagventil 184 steht. Sobald der Druck im Kraftstoff
druckraum 176 absinkt, werden die Räume innerhalb der Do
siervorrichtung 30′ über den Kraftstoffeinlaß 182 mit
Kraftstoff unter konstantem Druck aufgefüllt.
Der Pendelkolben 192 weist zwischen zwei Bünden 194 eine
Nut 196 auf, in der eine Ringdichtung 198 angeordnet ist.
Mit dem rechten Ende des Pendelkolbens 192 ist ein Schaft
200 verbunden, der sich axial durch den Kraftstoffdruck
raum 176 erstreckt. Der Pendelkolben 192 wird hierbei
über eine Rückstellfeder 202 gegen einen einstellbaren
Anschlag 204 gedrückt. Der Schaft 200 des Ventilkörpers
192 liegt normalerweise in einem geringen Abstand 216 zu
einem Kegelventil 206 als Auslaßventil, das mit einem
Ventilsitz in einer Ringscheibe 208 zusammenwirkt und von
einer Feder 210 belastet ist. Die Feder 210 stützt sich
hierbei an einem Anschlag 212 ab, der einerseits einen
Anschlag für eine Bewegung des Kegelventiles 106 bildet
und andererseits einen Kanal 214 zur Verbindung mit dem
Kraftstoffauslaß 174 aufweist.
Die Funktionsweise dieser Einspritzeinrichtung ist wie
folgt:
Sobald in der Kraftstoffdruckleitung 50 ein Kraftstoff
einspritzimpuls auftritt, wird der Pendelkolben 192 be
ginnen, sich in Fig. 5 gesehen, nach rechts zu bewegen.
Dadurch erhält er den Druck im Kraftstoffdruckraum 176
und kommt nach Überwindung des Abstandes 216 in Anlage
gegen das Kegelventil 206 und öffnet dieses. Der im
Kraftstoffdruckraum 176 unter Druck stehende Kraftstoff
wird hierauf über den Kraftstoffauslaß 174 zum Einspritz
ventil 26 der Vorkammer 22 geführt. Die Einspritzmenge am
Einspritzventil 26 für die Vorkammer 22 wird hierbei ent
weder vom Kraftstoffeinspritzimpuls in der Kraftstoff
druckleitung 50 bestimmt oder wenn dieser länger andau
ert, durch Anschlagen des Kegelventiles 206 gegen den An
schlag 212 begrenzt. Die bei einer längeren Dauer des
Kraftstoffeinspritzimpulses in der Kraftstoffdruckleitung
50 vorhandene Kraftstoffmenge wird hierbei über den
Kraftstoffauslaß 172 zum Einspritzventil 18 für den
Hauptbrennraum 14 geführt.
Sobald der Kraftstoffeinspritzimpuls in der Kraftstoff
druckleitung 50 endet, führt der eingetretene Druckabfall
dazu, daß der Pendelkolben 192 durch die Rückstellfeder
202 wieder, in Fig. 5 gesehen, nach links bewegt wird.
Der hierbei im Kraftstoffdruckraum 176 auftretende Druck
abfall führt einerseits zum Schließen des Kegelventiles
206 unter Wirkung dessen Feder 210 und andererseits zum
Öffnen des Rückschlagventiles 184 unter dem konstanten
Druck der Kraftstoffzubringerleitung. Die Bewegung des
Pendelkolbens 192 nach links wird hierbei durch den ein
stellbaren Anschlag 204 begrenzt, der somit den Saug-
oder Auffüllhub der Dosiervorrichtung 30′ bestimmt. Der
Druck oder Ausstoßhub des Pendelkolbens 192 ist hierbei
normalerweise abhängig vom Kraftstoffeinspritzimpuls in
der Kraftstoffdruckleitung 50, der maximal wirksame Weg
des Pendelkolbens 192 wird jedoch durch den Abstand 216
in Verbindung mit dem Anschlag 212 für das Kegelventil
206 bestimmt.
Aus der vorhergehend erläuterten Funktion ist zu ersehen,
daß bei dieser Ausführungsform der Dosiervorrichtung 30′
der Pendelkolben 192 in Verbindung mit dem Kegelventil
206 eine Rücksaugwirkung für das Einspritzventil 26 für
die Vorkammer 22 ausübt, so daß auch hier ein sogenanntes
Nachtropfen nach der eigentlichen Einspritzung des Kraft
stoffes vermieden wird.
Anstelle des einstellbaren Anschlages 204 kann hinter dem
Pendelkolben 192 auch eine Feder angeordnet werden, wobei
dann durch Verändern des Kraftstoffdruckes in der Kraft
stoffzubringerleitung der Saug- oder Auffüllhub des Pen
delkolbens 192 und damit die spätere Einspritzmenge für
das Einspritzventil der Vorkammer verändert werden kann.
Damit ist eine Veränderung der Kraftstoffmenge für das
Einspritzventil der Vorkammer unabhängig vom Kraftstoff
einspritzimpuls in der Kraftstoffdruckleitung 50 möglich.
Claims (4)
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftma
schine mit einer Vorkammer und einem Hauptbrennraum,
in die der Kraftstoff jeweils über getrennte Ein
spritzventile unter einem niedrigen Druck in die Vor
kammer und unter einem demgegenüber höheren Druck in
den Hauptbrennraum eingespritzt und das Kraftstoff-
Luft-Gemisch in der Vorkammer über eine Zündkerze und
im Hauptbrennraum über einen die Vorkammer mit dem
Hauptbrennraum verbindenden Zündflammenkanal gezündet
wird und mit Kraftstoffdruckleitungen, über die den
beiden Einspritzventilen unter Verwendung einer von
der Brennkraftmaschine angetriebenen, intermittierend
arbeitenden Kraftstoffeinspritzpumpe der Kraftstoff in
unterschiedlicher Menge zugeführt wird, wobei in den
von der direkt zum Hauptbrennraum-Einspritzventil füh
renden Druckleitung abgehenden und zum Vorkammer-Ein
spritzventil führenden Druckleitungsabschnitt eine Do
siervorrichtung mit einem vom jeweiligen, hinsichtlich
Druckhöhe und -länge von der Drehzahl und Belastung
der Brennkraftmaschine abhängenden Einspritzimpuls in
der zum Hauptbrennraum-Einspritzventil führenden
Druckleitung beaufschlagten und hierbei von einer be
stimmten Ausgangsstellung aus gegen die Kraft einer
Rückstellfeder in einer Führungsbohrung axial ver
schiebbaren Pendelkolben zwischengeschaltet ist, da
durch gekennzeichnet, daß der als
Kraftstoffverdrängerkolben arbeitende Pendelkolben
(136, 192) der Dosiervorrichtung (30, 30′) im Gehäuse
derselben einen Kraftstoffdruckraum (152, 176) be
grenzt, aus dem heraus das Vorkammer-Einspritzventil
(26) mit Kraftstoff beliefert wird, und daß der Kraft
stoffdruckraum (152, 176) über ein in diesen hinein
gegen die Kraft einer Feder (124, 188) öffnendes Rück
schlagventil (118, 185) an eine dem Kraftstoffdruck
raum (152, 176) in den zwischen den Einspritzphasen
liegenden Betriebsphasen Kraftstoff zuführende Kraft
stoffauffüllpumpe angeschlossen ist.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Do
siervorrichtung (30) aus einem ersten Gehäuseteil
(102) mit einem Kraftstoffeinlaß (106) für einen
Kraftstoffdruckleitungsabschnitt (50′) von der Ein
spritzpumpe und einem Kraftstoffauslaß (110) für einen
weiterführenden Kraftstoffdruckleitungsabschnitt
(50′′) zum Hauptbrennraum-Einspritzventil sowie einem
zweiten Gehäuseteil (100) mit einem das Rückschlagven
til aufweisenden Kraftstoffeinlaß (114) für eine
Kraftstoffzubringerleitung der Kraftstoffauffüllpumpe
und einem Kraftstoffauslaß (130) für den zum Vorkam
mer-Einspritzventil führenden Kraftstoffdruckleitungs
abschnitt (112) besteht und daß in einer im ersten Ge
häuseteil (102) in einer dem Kraftstoffeinlaß (106)
und dem Kraftstoffauslaß (110) benachbart angeordneten
Hülse (134) der Pendelkolben (136) geführt ist, der in
Anlage mit einer im Kraftstoffdruckraum (152) angeord
neten Kugel (142) zusammenwirkt, die gegen die Kraft
einer zugleich die Rückstellfeder (144) für den Pen
delkolben (136) darstellenden Feder zwischen zwei ge
genüberliegenden, den Maximalhub des Pendelkolbens
(136) und damit die maximale Einspritzmenge für das
Vorkammer-Einspritzventil (26) begrenzenden Sitzen
(154, 138) bewegbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß der
Abstand der beiden gegenüberliegenden Sitze (154, 138)
für die Kugel (142) durch eine Abstandshülse (140)
veränderbar ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Do
siervorrichtung (30′) ein mit einer gestuften Mittel
bohrung (166) versehenes Gehäuse (164) aufweist, wel
ches seitlich mit einem das Rückschlagventil (184)
aufweisenden Kraftstoffeinlaß (182) für eine Kraft
stoffzubringerleitung der Kraftstoffauffüllpumpe und
an seinem einen Ende mit einem Kraftstoffauslaß (174)
für den zum Vorkammer-Einspritzventil führenden Kraft
stoffdruckleitungsabschnitt (112) versehen ist sowie
an seinem anderen Ende ein T-förmiges Anschlußstück
(168) mit einem Kraftstoffeinlaß (170) für einen
Kraftstoffdruckleitungsabschnitt (50′) von der Ein
spritzpumpe (38) und einem Kraftstoffauslaß (172) für
einen Kraftstoffdruckleitungsabschnitt (50′′) zum
Hauptbrennraum-Einspritzventil (18) trägt, und das in
einer in die Mittelbohrung (166) eingesetzten Buchse
(162) den durch die Rückstellfeder (202) gegen einen
im T-förmigen Anschlußstück (168) angeordneten ver
stellbaren Anschlag (204) rückführbaren Pendelkolben
(192) aufnimmt, der einen in den Kraftstoffdruckraum
(176) hineinragenden Schaft (200) aufweist, der in An
lagestellung des Pendelkolbens (192) am verstellbaren
Anschlag (204) einen bestimmten Abstand (216) zu einem
einen Kraftstoffdurchlaß vom Kraftstoffdruckraum (176)
zum Kraftstoffauslaß (174) für das Vorkammer-Ein
spritzventil (26) steuernden Kegelventil (206) auf
weist, das über eine Feder (210) in Schließrichtung
zum Kraftstoffdruckraum (176) hin belastet ist und
dessen durch den Schaft (200) des Pendelkolbens (192)
bewirkter Hub in Öffnungsrichtung durch einen festen,
zugleich den maximalen Hub des Pendelkolbens (192) und
damit die maximale Einspritzmenge für das Vorkammer-
Einspritzventil (26) bestimmenden Anschlag (212) be
grenzt ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/967,555 US4239023A (en) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Fuel injection system for dual combustion chamber engine |
US05/967,936 US4301825A (en) | 1978-12-08 | 1978-12-08 | Fuel flow control valve assembly |
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DE2947051A1 DE2947051A1 (de) | 1980-06-12 |
DE2947051C2 true DE2947051C2 (de) | 1989-02-16 |
Family
ID=27130500
Family Applications (1)
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DE19792947051 Granted DE2947051A1 (de) | 1978-12-07 | 1979-11-22 | Kraftstoffeinspritzsystem fuer eine brennkraftmaschine mit einer vor- und hauptbrennkammer |
Country Status (1)
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DE (1) | DE2947051A1 (de) |
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---|---|---|---|---|
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US4594976A (en) * | 1985-03-18 | 1986-06-17 | The Cessna Aircraft Company | Hybrid internal combustion reciprocating engine |
DE4213554A1 (de) * | 1992-04-24 | 1993-10-28 | Ingenieurgesellschaft Fuer Agg | Einspritzanordnung für einen Verbrennungsmotor |
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-
1979
- 1979-11-22 DE DE19792947051 patent/DE2947051A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2947051A1 (de) | 1980-06-12 |
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