DE3430143A1

DE3430143A1 - Vorrichtung zur steuerung der kraftstoff-einspritzung in brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3430143A1
Application number: DE19843430143
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokosuka Kanagawa Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-08-17
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1985-03-07
Also published as: DE3430143C2; JPS6043164A; JPH0652067B2; US4542725A

Description

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER

VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG DER KRAFTSTOFF-EINSPRITZUNG IN BRENNKRAFTMASCHINEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzung in Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen.

Bei Diesel-Brennkraftmaschinen wird der Kraftstoff periodisch mit Hilfe eines Einspritzsystems in eine Brennkammer eingespritzt. Bei derartigen Brennkraftmaschinen tritt häufig eine geräuschvolle oder explosionsartige Verbrennung auf. Ursache hierfür ist die Zündverzögerung, die eine Zufuhr einer übermäßig hohen Kraftstoffmenge in die Brennkraftmaschine vor Zündbeginn bedingt. Zur Überwindung dieses Nachteils ist bei einigen herkömmlichen Einspritzsystemen eine Möglichkeit vorgesehen worden, vor der eigentlichen Kraftstoff-Einspritzung, im folgenden Haupt-Einspritzung genannt, eine sog. Piloteinspritzung oder Zünd-Einspritzung durchzuführen. Diese Zünd-Einspritzung beschleunigt den Beginn der Zündung des bei der Haupt-Einspritzung zugeführten Kraftstoffes, so daß die Zufuhr einer übermäßig hohen Kraftstoffmenge vor Zündbeginn verhindert wird.

Bei Diesel-Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge ist bei niedriger Maschinenlast eine Zünd-Einspritzung und ein verhältnismäßig geringer Einspritzdurchsatz wünschenswert, um das Verbrennungsgeräusch oder das sog. "Nageln" zu verhindern. Bei hoher Maschinenlast ist dagegen die Zünd-Einspritzung nicht erforderlich, jedoch sollte die Haupt-Kraftstoffeinspritzung mit einem hohen Einspritzdurchsatz erfolgen, damit eine ausreichend hohe Leistungsabgabe der Maschine erreicht wird.

Die japanische Patenrveröffentlichung 57-65857 beschreibt

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ein Kraftstoff-Einspritzsystem, das die Durchführung von Zünd-Einspritzungen gestattet. Bei diesem Einspritzsystem kann der Durchsatz und die Kraftstoffmenge bei der Zünd-Einspritzung in Abhängigkeit von der Maschinenlast gesteuert werden. Eine Verringerung des Durchsatzes und der Kraftstoffmenge bei der Zünd-Einspritzung führt jedoch bei dieser herkömmlichen Vorrichtung zugleich zu einer Abnahme der Einspritzmenge und des Einspritzdurchsatzes bei der Haupt-Einspritzung. Ferner besteht bei αχεί Ο ser herkömmlichen Vorrichtung keine Möglichkeit, die Zünd-Einspritzung vollständig zu unterbinden. Dieses herkömmliche Einspritzsystem genügt daher nicht in vollem Umfang den oben beschriebenen Anforderungen.

Die Erfindung ist auf die Schaffung eines Einspritzsystems mit Zünd-Einspritzung gerichtet, das eine optimal an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßte Steuerung des Kraftstoffdurchsatzes bei der Zünd- und der Haupt-Einspritzung gestattet, so daß einerseits unangenehme Verbrennungsgeräusche vermieden werden und andererseits eine hohe Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Die Erfindung ergibt sich aus den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß sind zwei Pumpen zur Erzeugung des Kraftstoff-Einspritzdruckes vorgesehen. Die erste Pumpe dient zur periodischen Einspritzung des Kraftstoffes in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine bei vorgegebenen ersten, auf die Winkelstellung der Kurbelwelle bezogenen Zeitpunkten. Die zweite Pumpe dient ebenfalls zur Einspritzung des Kraftstoffes in die Brennkammer bei den oben genannten ersten Zeitpunkten und ferner bei vorgegebenen zweiten

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Zeitpunkten, die einem kleineren Kurbelwinkel entsprechen und somit jeweils vor dem betreffenden ersten Zeitpunkt liegen. Die Durchsätze des mit der zweiten Pumpe geförderten Kraftstoffes bei den Einspritzungen zu den ersten und zweiten Zeitpunkten sind derart gekoppelt, daß eine Erhöhung des Kraftstoffdurchsatzes bei der früheren Einspritzung (Zünd-Einspritzung) mit einer Abnahme des Durchsatzes bei der späteren Einspritzung (Haupt-Einspritzung) einhergeht und umgekehrt.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch eine Einspritzpumpe einer Einspritzdurchsatz-Steuer

vorrichtung gem. einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Einspritzdurchsatz-Steuervorrichtung gem.

dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ;

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm eines Programmes

für eine in Fig. 2 gezeigte Mikrocomputereinheit;

Fig. 6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Einspritzdurchsatz

und dem Kurbelwinkel bei niedriger Maschinenlast und Drehzahl;

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Fig. 7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Einspritzdurchsatz und dem Kurbelwinkel bei Teillast und mittlerer Drehzahl; 5

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen Einspritzdurchsatz und Kurbelwinkel bei Vollast und hoher Drehzahl;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 10 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 11 ist eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 12 ist ein Schnitt durch eine abgewandelte

Ausführungsform eines Dreiwegeventils, das in der Vorrichtung gem. dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 14 ist ein Schnitt längs der Linie XIV-XIV

in Fig. 13;

Fig. 15 ist ein Schnitt längs der Linie XV-XV in

Fig. 13;
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Fig. 16 ist eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 17 ist ein Drehzahl-Last-Diagramm und zeigt

drei Bereiche, in denen der Einspritzdurchsatz jeweils auf unterschiedliche Weise gesteuert wird.

Eine in Fig. 1 gezeigte Kraftstoff-Einspritzpumpte 10 umfaßt ein Gehäuse 11, in welchem eine Pumpenkammer 12 ausgebildet ist. In dem Gehäuse 11 ist eine Kraftstoff-Förderpumpe 13 angeordnet, die Kraftstoff mit Hilfe eines nicht gezeigten Druckregelventils in die Pumpenkammer 12 fördert.

Das Gehäuse 11 weist eine von der Pumpenkammer 12 ausgehende Sackbohrung 14 auf. Ein Plunger 15 erstreckt sich gleitend verschiebbar in die Sachbohrung 14. Der Plunger 15 ist über einen Nockenmechanismus 17 und eine Klauenkupplung 18 mit einer drehbaren Antriebswelle 16 verbunden. Die Antriebswelle 16 steht mit der Kurbelwelle einer nicht gezeigten Diesel-Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung und wird durch diese in Drehung versetzt. Der Nockenmechanismus 17 und die Klauenkupplung 18 sind derart ausgebildet, daß die Drehbewegung der Antriebswelle 16 in eine Drehbewegung und eine hin- und hergehende Längsbewegung des Plungers 15 umgesetzt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Sackbohrung 14 abgestuft, so daß sie einen Abschnitt 20 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 21 mit kleinerem Durchmesser aufweist. Der übergang zwischen den Abschnitten 20 und 21 wird durch eine in dem Gehäuse 11 ausgebildete Schulter 22 gebildet. Der Abschnitt 20 mit größerem Durchmesser erstreckt sich vom Eingang der Bohrung 14 zu der Schulter 22, während sich

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der Abschnitt 21 mit kleinerem Durchmesser von der Schulter 22 zur Stirnfläche der Sackbohrung 14 erstreckt.

Der Plunger 15 ist ebenfalls abgestuft und weist einen Abschnitt 23 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 24 mit kleinerem Durchmesser auf. Der übergang zwischen diesen Abschnitten wird durch eine Schulter 25 des Plungers 15 gebildet. Der Abschnitt 23 des Plungers 15 ist in den Abschnitt 20 der Sackbohrung 14 eingepaßt, und die Schulter 25 des Plungers befindet sich innerhalb des Abschnitts 20 der Sackbohrung. Der Abschnitt 24 mit kleinem Durchmesser des Plungers 15 ragt in den Abschnitt 21 der Sackbohrung und ist in diesen eingepaßt.

Der Bereich zwischen der Stirnfläche der Sackbohrung 14 und der Stirnfläche des Plungers 15 bildet eine erste Druckkamer oder Pumpkammer 27. Der Bereich zwischen der Schulter 22 des Gehäuses und der Schulter 25 des Plungers bildet eine ringförmige zweite Druck- oder Pumpkammer 28. Bei der axialen Bewegung des Plungers 15 in eine Richtung wird das Volumen der Druckkammern 27 und 28 verringert, während das Volumen dieser Kammern bei der Bewegung des Plungers in entgegengesetzter Richtung vergrößert wird.

In den Wänden des Gehäuses .11 ist ein erster Kraftstoff-Einlaßkanal 29 ausgebildet, der sich zwischen der Pumpenkammer 12 und dem im Durchmesser verringerten Abschnitt der Sackbohrung erstreckt. Das innerhalb des Abschnitts befindliche Ende des Plungers 15 weist axiale Nuten 30 auf, von denen in Fig. 2 lediglich eine zu erkennen ist. Die Anzahl der Nuten 30 stimmt mit der Anzahl der nicht gezeigten Brennkammern der Brennkraftmaschine überein. Die Nuten 30 sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet und zu der ersten Druckkammer 27 geöffnet. Bei der Drehung des Plungers 15 treten die Nuten 30 der Reihe nach oder

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periodisch mit dem ersten Einlaßkanal 25 in Fluidverbindung. Während des Expansionshubes des Plungers 15 (axiale Bewegung nach links in Fig. 2) bleibt die Fluidverbindung zwischen dem ersten Einlaßkanal 29 und einer der Nuten bestehen. Bei der Expansion der ersten Druckkammer 27 tritt daher. Kraftstoff aus der Pumpenkammer 12 über den ersten Einlaßkanal 29 und eine der Nuten 30 in die erste Druckkammer 27 ein.

In den Wänden des Gehäuses 11 ist ein zweiter Kraftstoff-Einlaßkanal 31 ausgebildet, der sich zwischen einem mittleren Abschnitt des ersten Einlaßkanals 29 und dem Sackbohrungs-Abschnitt 20 mit größerem Durchmesser erstreckt. Der Plunger-Abschnitt 23 mit größerem Durchmesser weist angrenzend an die Schulter 25 eine Anzahl von axialen Nuten 32 auf, von denen in Fig. 1 und 2 lediglich eine zu erkennen ist. Die Anzahl der Nuten 32 stimmt ebenfalls mit der Anzahl der Brennkammern überein. Die Nuten 32 sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet und sind zu der zweiten Druckkammer 28 geöffnet. Bei der Drehung des Plungers 15 treten die Nuten 32 der Reihe nach oder periodisch mit der Mündung des zweiten Einlaßkanals 31 in Fluidverbindung. Die Verbindung zwischen dem zweiten Einlaßkanal 31 und der zweiten Druckkammer 28 bleibt während des gesamten Expansionshubes des Plungers 15 bestehen, so daß während der Expansion der Druckkammer 28 Kraftstoff aus der Pumpenkammer 12 in die zweite Druckkammer 28 eintritt.

Da das Volumen der ersten und zweiten Druckkammern 27,28 durch die axiale Bewegung des Plungers 15 gleichzeitig vergrößert wird, ist eine synchrone und gleichmäßige Kraftstoff zufuhr zu beiden Druckkammern gewährleistet. Die Bewegung des Plungers 15 im Sinne einer Volumenvergrößerung der Druckkammern 27 und 28 kann daher auch als Ansaughub bezeichnet werden, bei dem Kraftstoff in die Druckkammern

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27 und 28 angesaugt wird.

Der Plunger 15 weist einen in die erste Druckkammer 27 mündenden axialen Kanal 34 und in dem Abschnitt 23 mit größerem Durchmesser einen radialen Kraftstoffverteilerkanal 35 auf, der an seinem inneren Ende mit dem axialen Kanal 34 verbunden ist. Das äußere Ende des Verteilerka-" nals 35 ist zu der ümfangsflache des Abschnitts 23 des Plungers geöffnet. Wie am deutlichsten in Fig. 3 zu erkennen ist, ist in den Wänden des Gehäuses 11 eine Anzahl von Kraftstoff-Auslaßkanälen 36 ausgebildet, die jeweils von dem Bohrungs-Abschnitt 20 mit großem Druchmesser zu der äußeren Oberfläche des Gehäuses 11 führen. Die inneren Enden der Auslaßkanäle 36 verlaufen radial in Bezug auf den Plunger 15 und sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet. Die Anzahl der Auslaßkanäle 36 entspricht der Anzahl der Brennkammernder Brennkraftmaschine. Bei der Drehung des Plungers 15 tritt der Verteilerkanal 35 der Reihe nach oder periodisch mit den einzelnen Auslaßkanälen 36 in Fluidverbindung. Die Verbindung zwischen dem radialen Verteilerkanal 35 und einem der Auslaßkanäle 36 bleibt während des gesamten Kompressionshubes des Plungers 15 bestehen, während die Fluidverbindung zwischen dem ersten Einlaßkanal 29 und den Nuten 30 für die Dauer des Kompressionshubes unterbrochen.ist. Während des Kompressionshubes des Plungers 15 wird daher Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 verdrängt und über den axialen Kanal 34 und den Verteilerkanal 35 in einen der Auslaßkanäle 36 abgeleitet. Die Kraftstoff-Auslaßkanäle 36 sind jeweils mit einer nicht gezeigten Kraftstoff-Einspritzdüse verbunden. Die Einspritzdüsen ragen in den zugehörigen Brennraum der Brennkraftmaschine und dienen zur Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum. In jedem der Auslaßkanäle . 36 ist ein Auslaß- oder Rückschlagventil angeordnet. Der über die Auslaßkanäle 36 austretende Kraftstoff wird über

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die Rückschlagventile den Einspritzdüsen zugeführt und sodann in die Brennräume eingespritzt.

Ein an dem Gehäuse 11 angeordnetes elektromagnetisches Dreiwege-Kolbenventil 40 weist einen Einlaß 41 und zwei Auslässe 42 und 43 auf. Der Einlaß 41 ist über einen in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildeten ersten Kraftstoff-Zufuhrkanal 44 mit der zweiten Druckkammer 28 verbunden. Der erste Auslaß 42 ist über einen in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildeten zweiten Zufuhrkanal 45 mit der ersten Druckkammer 27 verbunden. In dem zweiten Zufuhrkanal 45 ist ein Rückschlagventil 48 angeordnet, das nur einen Fluidstrom in der Richtung von dem ersten Auslaß 42 zu der ersten Druckkammer 27 gestattet. In den Wänden des Gehäuses 11 ist ferner ein Zündkraftstoff-Kanal 46 ausgebildet, der an den zweiten Auslaß 43 des Kolbenventils 40 angeschlossen ist. Wie am besten in Fig. 4 zu erkennen ist, ist in dem Gehäuse 11 ferner ein ringförmiger Kanal 47 vorgesehen, der den im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 20 der Sackbohrung 14 konzentrisch umgibt. Das äußere Ende des Zündkraftstoff-Kanals 46 ist mit dem ringförmigen Kanal 47 verbunden, der seinerseits über eine Anzahl in dem Gehäuse 11 ausgebildeter radialer Kanäle 50 mit dem Bohrungsabschnitt 20 in Verbindung steht. Die radialen Kanä-Ie 50 sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet, und ihre Anzahl entspricht der Anzahl der Brennräume der Brennkraftmaschine. Wie am deutlichsten in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt des Plungers 15 mit einer axialen Nut 54 versehen. Bei der Drehung des Plungers 15 tritt die axiale Nut 54 periodisch mit den einzelnen Kraftstoff-Auslaßkanälen 36 sowie mit den radialen Kanälen 50 in Fluidverbindung, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Gem. Fig. 3 und 4 stimmen die Winkelpositionen der inneren Mündungen der Auslaßkanäle 36 und der radialen Kanäle 50 überein, so daß die Fluldverbindun-

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gen der axialen Nut 54 mit den Auslaßkanälen 36 und den radialen Kanälen 50 gleichzeitig und synchron hergestellt und unterbrochen werden. Gem. Fig. 3 läuft die axiale Nut 54 dem radialen Kanal 35 des Plungers 15 in der durch einen Pfeil angegebenen Drehrichtung des Plungers um einen Winkel voraus, der dem Winkelabstand der inneren Enden der Auslaßkanäle 36 entspricht. Wenn der radiale Kanal 35 mit einem der Auslaßkanäle 36 in Verbindung tritt, wird daher zugleich die Verbindung zwischen der axialen Nut 54 und dem nachfolgenden Auslaßkanal hergestellt. Die Fluidverbindung zwischen der Nut 54 und einem der radialen Kanäle 50 sowie einem der Auslaßkanäle 36 wird während des Kompressionshubes des Plungers 15 hergestellt.

Durch das Dreiwege-Kolbenventil 40 wird der Einlaß 41 steuerbar mit den ersten und zweiten Auslassen 42,43 verbunden. Die Position des Kolbenventils 40 ist kontinuierlich zwischen einer ersten und einer zweiten Extremstellung veränderbar. In der ersten Extremstellung ist der Einlaß 41 vollständig mit dem ersten Auslaß 42 verbunden, während die Verbindung zwischen dem Einlaß und dem zweiten Auslaß 43 unterbrochen ist. In der zweiten Extremstellung ist der Einlaß vollständig mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden, und die Verbindung zwischen dem Einlaß 41 und dem ersten Auslaß 42 ist unterbrochen. Bei der Verschiebung des Kolbenventils 40 von der ersten Extremstellung in Richtung auf die zweite Extremstellung nimmt der Grad der Verbindung, d.h., der Durchlaßquerschnitt, zwischen dem Einlaß 41 und dem ersten Auslaß 42 kontinuierlich ab, während der Grad der Verbindung zwischen dem Einlaß 41 und dem zweiten Auslaß 43 kontinuierlich zunimmt.

Wenn der Plunger 15 den Kompressionshub ausführt, während sich das Kolbenventil- 40 in der ersten Extremstellung befindet, d.h., während der Einlaß 41 vollständig mit dem

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ersten Auslaß 42 verbunden ist, wird der Kraftstoff aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängt und über den ersten Zufuhrkanal 44, den Einlaß 41, das Kolbenventil 40, den Auslaß 42, den zweiten Zufuhrkanal 45 und das Rückschlagventil 48 in die erste Druckkammer 27 eingeleitet. Da das Volumen der ersten Druckkammer 27 synchron mit dem Volumen der zweiten Druckkammer 28 verringert wird, wird der Kraftstoff, der über den zweiten Zufuhrkanal 45 in die erste Druckkammer 27 eingetreten ist, zusammen mit dem Kraftstoff, der über eine der Nuten 30 in die erste Druckkammer eingetreten ist, aus der ersten Druckkammer verdrängt und über den axialen Kanal 34 und den Verteilerkanal 35 in einen der Auslaßkanäle 36 eingeleitet. Auf diese Weise wird der Kraftstoff aus beiden Druckkammern 27 und simultan in die gleiche Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt, so daß sich ein verhältnismäßig hoher Einspritzdurchsatz und eine entsprechend hohe Einspritzmenge ergibt.

Wenn sich während des Kompressionshubes des Plungers 15 das Kolbenventil 40 in seiner zweiten Extremstellung befindet, d.h., wenn der Einlaß 41 vollständig mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden ist, so wird der aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängte Kraftstoff über den ersten Zufuhrkanal 44, den Einlaß 41, das Kolbenventil 40, den zweiten Auslaß 43, den Zündkraftstoff-Kanal 46, den ringförmigen Kanal 47, einen der radialen Kanäle 50 und die axiale Nut 54 in einen der Auslaßkanäle 36 geleitet und in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt. Währenddessen wird der aus der ersten Druckkammer 27 verdrängte Kraftstoff zu einer anderen Brennkammer geleitet. Die Brennkammer, der der Kraftstoff aus der zweiten Druckkammer 28 zugeführt wird, nimmt beim nachfolgenden Kompressionshub des Plungers 15 den Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 auf. Dies liegt daran, daß die axiale Nut 54 des Plungers

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jeweils mit demjenigen der Auslaßkanäle 36 verbunden ist, der in Drehrichtung des Plungers vor dem mit dem Verteilerkanal 35 verbundenen Auslaßkanal liegt. Auf diese Weise wird durch die Volumenverringerung der zweiten Druckkammer 28 jeder der Brennkammern der Brennkraftmaschine der Kraftstoff für die Zund-Einspritzung zugeführt, die der durch die Volumenverringerung der ersten Druckkammer

27 bewirkten Haupt-Kraftstoffeinspritzung vorhergeht. Das Kurbelwinkelintervall zwischen der Zünd- und der Haupt-Einspritzung entspricht unmittelbar dem Winkelabstand zwischen den Kraftstoff-Verteilerkanälen 36. Falls es sich um eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine handelt und die Drehzahl des Plungers 15 halb so groß ist wie die Drehzahl der Kurbelwelle , so beträgt dieses Kurbelwinkelintervall 180°.

^5 Die Zünd-Kraftstoffeinspritzung führt zu einer Verringerung des Durchsatzes bei der Haupt-Kraftstoffeinspritzung, verglichen mit dem Fall, daß sich das Kolbenventil 40 in der ersten Extremstellung befindet und die zweite Druckkammer

28 einen Teil des Kraftstoffs für die Haupt-Einspritzung liefert. Das Verhältnis zwischen der eingespritzten Kraftstoffmenge bei der Zünd-Einspritzung und bei der Haupt-Einspritzung beträgt vorzugsweise 6:7.

Wenn während des Kompressionshubes des Plungers 15 das Kolbenventil 40 eine Zwischenstellung zwischen den beiden Extremstellungen einnimmt, d.h., wenn der Einlaß 41 teilweise mit dem ersten Auslaß 42 und teilweise mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden ist, so wird ein Teil des aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängten und über den ersten Zufuhrkanal 44 in den Einlaß 41 eingeleiteten Kraftstoffes durch den ersten Auslaß 42 und der andere Teil durch den zweiten Auslaß 43 abgeleitet. Der Kraftstoff von dem ersten Auslaß 42 des Kolbenventils gelangt über den zweiten Zufuhrkanal 45 in die erste Druckkammer 27 und trägt zu der Haupt-Kraftstoffeinspritzung bei. Der Kraftstoff

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von dem zweiten Auslaß 43 des Kolbenventils gelangt in ähnlicher Weise wie bei in der zweiten Extremstellung befindlichem Kolbenventil über die axiale Nut 54 in den nachfolgenden Auslaßkanal 36 und bewirkt die Zünd-Einspritzung.

Wenn das Kolbenventil 40 in Richtung auf die zweite Extremstellung verschoben wird, nimmt die Kraftstoffmenge bei der Zünd-Einspritzung zu, während die Kraftstoffmenge bei der Haupt-Einspritzung abnimmt. Das Rückschlagventil 48 verhindert, daß Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 zu dem ersten Auslaß 42 des Kolbenventils zurückströmt.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist innerhalb der Pumpenkammer 12 eine Steuerhülse 80 koaxial auf dem Plunger 15 montiert. Die Steuerhülse 80 ist axial auf dem Plunger verschiebbar. Der axiale Kanal 34 des Plungers 15 mündet in einen Entlastungskanal 81, der diametral durch den Plunger verläuft. Während des Kompressionshubes des Plungers 15 wird der Entlastungskanal 81 zunächst gesperrt und sodann freigegeben, so daß eine Verbindung zwischen dem Entlastungskanal und der Pumpenkammer 12 hergestellt· wird. Solange der Entlastungskanal 81 gesperrt ist, wird Kraftstoff eingespritzt. Sobald jedoch der Entlastungskanal 81 mit der Pumpenkammer 12 verbunden wird, strömt der Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 über den axialen Kanal 34 und den Entlastungskanal 81 in die Pumpenkammer zurück, so daß der Einspritzdruck abgebaut und die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Die axiale Position der Steuerhülse 80 in Bezug auf den Plunger 15 bestimmt den wirksamen Hubweg für die Haupt-Kraftstoffeinspritzung und somit die Gesamtmenge des bei jedem Einspritzhub während der Haupt-Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs. Die Steuerhülse 80 ist mit einem nicht gezeigten, von Hand zu betätigenden Beschleunigungshebel und einem nicht gezeigten Geschwindigkeitsregler verbunden, so daß die axiale Stellung der Steuerhülse und damit die Haupt-Einspritzmenge mit Hilfe

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des Beschleunigungshebels und des Geschwindigkeitsreglers eingestellt werden kann.

Das Gehäuse 11 nimmt ferner eine Vorrichtung zur Einstellung des Einspritzzeitpunktes oder einen Zeitsteuerkolben 83 auf, der zum Einstellen der Zeitpunkte sowohl der Haupt-Einspritzung als auch der Zünd-Einspritzung in Bezug auf die Winkelstellung der Kurbelwelle mit dem Nockenmechanismus 17 verbunden ist.

Gem. Fig. 1 und 2 wird der erste Kraftstoff-Einlaßkanal stromaufwärts der Abzweigung des zweiten Einlaßkanals 31 mit Hilfe eines Kraftstoff-Sperrventils 84 selektiv geschlossen und geöffnet. Wenn das Sperrventil 84 geöffnet ist, wird der Kraftstoff den ersten und zweiten Druckkammern 27 und 28 zugeführt. Wenn das Sperrventil 84 den ersten Einlaßkanal 29 geschlossen hält, ist die Kraftstoffzufuhr zu den ersten und zweiten Druckkammern und damit die Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine unterbrochen, so daß die Brennkraftmaschine stehenbleibt. Das Sperrventil 84 ist normalerweise geöffnet und wird geschlossen, wenn die Brennkraftmaschine zum Stillstand gebracht werden soll.

Gem. Fig. 2 umfaßt eine digitale Mikrocomputereinheit 60 eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61, eine Zentraleinheit 62, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 63 und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 64. Die genannten Untereinheiten der Mikrocomputereinheit 60 sind sämtlich elektrisch miteinander verbunden. Ein Lastsensor 65 tastet die Maschinenlast ab und erzeugt ein für die Maschinenlast repräsentatives Signal S1.. Ein Drehzahlsensor 66 erfaßt die Drehzahl der Brennkraftmaschine und erzeugt ein Drehzahlsignal S2. Der Drehzahlsensor 66 mißt die Drehzahl der Kurbelwelle oder der Nockenwelle der Brennkraftmaschine. Die

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Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 ist mit den Sensoren 65 und 66 verbunden und nimmt das Lastsignal S1 sowie das Drehzahlsignal S2 auf. Anhand dieser Signale erzeugt die Mikrocomputereinheit 60 ein Steuersignal S3 zur Steuerung der Position des Dreiwege-Kolbenventils 40.

Das Kolbenventil 40 umfaßt einen Ventilkolben 67, eine Linear-Spule 68 zum Einstellen der Position des Ventilkolbens 67 und eine Rückholfeder 69 für den Ventilkolben.

Wenn die Spule 68 nicht von Strom durchflossen wird, wird der Ventilkolben 67 durch die Rückholfeder 69 in einer Position gehalten, die der zweiten Extremstellung des Kolbenventils 40 entspricht. Wenn ein durch die Spule 68 fließender Strom auf einen vorgegebenen Maximalwert ansteigt, wird der Ventilkolben 67 entgegen der Kraft der Rückholfeder 69 in die andere Extremstellung verschoben, die der ersten Extremstellung des Kolbenventils 40 entspricht. Ein in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildeter Kanal 58 erstreckt sich zwischen der Pumpenkammer 12 und einer Stirnkammer des Kolbenventils 40, die durch eine Stirnfläche des Ventilkolbens 67 begrenzt wird. Auf diese Weise wird ein Druckausgleich zwischen der Stirnkammer des Kolbenventils und der Pumpenkammer 12 hergestellt. Ein weiterer Kanal 59 in den Wänden des Gehäuses 11 erstreckt sich zwischen der Pumpenkammer 12 und einer Stirnkammer am entgegengesetzten Ende des Ventilkolbens 67, so daß ein Druckausgleich zwischen dieser Stirnkammer und der Pumpenkammer 12 gewährleistet ist. Da somit der Ventilkolben 67 keinem Druckgefälle ausgesetzt ist, ist eine leichtgängige und genaue Einstellbewegung des Ventilkolbens 67 gewährleistet. Die Spule 68 ist mit der Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 verbunden und nimmt das Steuersignal S3 auf, bei dem es sich um ein variables Stromsignal handelt.

Die Mikrocomputereinheit 60 arbeitet nach einem Programm,

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das in dem Nur-Lese-Speicher 73 gespeichert ist und das durch das Flußdiagramm in Fig. 5 dargestellt wird. In einem ersten Programmschritt 70 ermittelt die Mikrocomputereinheit 60 anhand des Lastsignals S1 die Maschinenlast, die in dem Flußdiagramm durch eine Variable Q repräsentiert wird. In einem anschließenden Programmschritt 71 ermittelt die Mikrocomputereinheit anhand des Signals S2 die Maschinendrehzahl, die in dem Flußdiagramm durch eine Variable N repräsentiert wird. Nach der Abarbeitung von Schritt 71 rückt das Programm zu einem Schritt 72 vor.

In dem Programmschritt 72 entscheidet die Mikrocomputereinheit 60, ob die Maschinenlast Q und die Drehzahl N in einem ersten Bereich liegen, der einer niedrigen Drehzahl und einer niedrigen Last entspricht. Wenn die Drehzahl und Last innerhalb dieses Bereiches liegen, springt das Programm zu einem Schritt 73. Wenn die Last Q und die Drehzahl N außerhalb, des genannten ersten Bereiches liegen, springt das Programm zu einem Schritt 74.

In Schritt 73 wird das Steuersignal S3 durch die Mikrocomputereinheit auf Null gesetzt. Dies führt dazu, daß das Kolbenventil 40 seine zweite Extremstellung einnimmt, so daß der Haupt-Kraftstoffeinspritzung eine Zünd-Einspritzung mit maximaler Einspritzmenge vorausgeht. In diesem Fall hängt der Kraftstoff-Einspritzdurchsatz in eine der Brennkammer der Brennkraftmaschine in der in Fig. 6 gezeigten Weise von dem Kurbelwinkel ab. Somit wird bei niedriger Drehzahl und Last eine vollständige Zünd-Einspritzung durchgeführt, damit eine rasche Entzündung der bei der Haupt-Einspritzung eintretenden Kraftstoffmenge gewährleistet ist. Durch diese Maßnahme wird eine explosionsartige Verbrennung und eine starke Geräuschbildung bei der Verbrennung vermieden.

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In Schritt 74 entscheidet die Mikrocomputereinheit 60, ob die Maschinenlast Q und die Drehzahl N innerhalb eines zweiten Bereiches oder Kennfeldes liegen, das einer hohen Drehzahl und hoher Maschinenlast entspricht. Wenn die Drehzahl und Last innerhalb dieses zweiten Bereiches liegen, läuft das Programm weiter zu einem Schritt 75, während das Programm andernfalls zu einem Programmschritt 76 springt.

In Schritt 75 wird das Steuersignal S3 durch die Mikrocomputereinheit auf maximale Stromstärke eingestellt. Dies führt dazu, daß das Kolbenventil 40 seine erste Extremstellung einnimmt, in der die Zünd-Einspritzung vollständig unterbunden und lediglich die Haupt-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Somit erfolgt bei hoher Drehzahl und Last lediglich die Haupt-Kraftstoffeinspritzung, wie in Fig. 8 gezeigt ist. In diesem Fall setzt sich die Haupt-Kraftstoffeinspritzung aus zwei Komponenten zusammen, von denen sich eine aus der Volumenverringerung der ersten Druckkammer 27 und die andere aus der Volumenverringerung der zweiten Druckkammer 28 ergibt. Der Einspritzdurchsatz und die Einspritzmenge bei der Haupt-Kraftstoffeinspritzung werden hierdurch im Vergleich zu dem Fall niedriger Drehzahl und Last (Fig. 6) um einen Betrag erhöht, der dem schraffierten Gebiet in Fig. 8 entspricht. Diese Zunahme der Kraftstoffmenge und des Einspritzdurchsatzes bei der Haupt-Einspritzung ist eine Folge der zusätzlichen Kraftstoffzufuhr aus der zweiten Druckkammer 28. Die Abschaltung der Zünd-Einspritzung und die Erhöhung des Haupt-Einspritzdurchsatzes gewährleisten eine angemessen hohe Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine.

Der Programmschritt 76 wird ausgeführt, wenn die Maschinenlast Q und die Drehzahl N weder in dem ersten noch in dem

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zweiten Bereich liegen, d.h., wenn die Drehzahl und Last mittlere Werte aufweisen. In diesem Fall ermittelt die Mikrocomputereinheit 60 anhand des Lastwertes Q und des Drehzahlwertes N eine geeignete Stromstärke E des Steuersignals S3. In dem Nur-Lese-Speicher 63 ist ein Satz geeigneter Stromwerte in Tabellenform als Funktion der Last und Drehzahl gespeichert. Die gespeicherten Stromwerte für das Steuersignal reichen von Null bis zu dem in Schritt 75 eingestellten Maximalwert. Wenn die Maschinenlast zunimmt, wird der ausgewählte Stromwert erhöht. In ähnlicher Weise wird der Stromwert erhöht, wenn die Maschi— nendrehzahl zunimmt. Die Mikrocomputereinheit 60 sucht in der Tabelle jeweils den Stromwert E auf, der der unter den gegebenen Drehzahl- und Lastbedingungen optimalen Position des Dreiwege-Kolbenventils 40 entspricht.

Nach der Ermittlung des Wertes E in Schritt 76 springt das Programm zu einem Schritt 77, in welchem der Strom des Steuersignals S3 auf den gewünschten Wert E eingestellt wird. Auf diese Weise wird das Kolbenventil 40 in eine zwischen den Extremstellungen gelegene Position eingestellt, bei der der Haupt-Kraftstoffeinspritzung eine verringerte Zünd-Einspritzung vorausgeht. In diesem Fall weist der Durchsatz bei der Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine die in Fig. 7 gezeigte Abhängigkeit vom Kurbelwinkel auf. Somit wird bei mittleren Drehzahlen im Teillastbereich eine hinsichtlich Durchsatz und Kraftstoffmenge verringerte Zünd-Einspritzung vorgenommen, durch die eine rasche Entzündung des bei der Haupt-Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs gewährleistet und eine Geräuschbildung bei der Verbrennung oder eine explosionsartige Verbrennung vermieden wird. Die bei der Zünd-Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge und der Durchsatz bei dieser Einspritzung sind kleiner als bei dem in Fig. 6 gezeigten Fall bei niedriger Drehzahl und

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Last. Einspritzmenge und -durchsatz der Haupt-Einspritzung sind gegenüber dem in Fig. 6 gezeigten Fall niedriger Drehzahl und Last in einem Ausmaß erhöht, das durch die schraffierte Fläche in Fig. 7 angegeben wird. Diese Zunahme des Durchsatzes und der Kraftstoffmenge bei der Haupt-Einspritzung infolge der zusätzlichen Kraftstoffzufuhr aus der zweiten Druckkammer 28 führt zu einer erhöhten Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine. Bei zunehmender Drehzahl und Last nehmen Einspritzmenge und -durchsatz bei der Zünd-Einspritzung ab, während sie bei der Haupt-Einspritzung zunehmen.

Nach den Schritten 73, 75 und 77 kehrt das Programm zu dem Anfgangsschritt 70 zurück. Auf diese Weise wird die Folge der Programmschritte wiederholt abgearbeitet, so daß die Stromstärke des Steuersignals S3, das die Stellung des Kolbenventils 40 festlegt, ständig in Abhängigkeit von den Änderungen der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl aktualisiert wird.

Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das abgesehen von den nachfolgend beschriebenen zusätzlichen Merkmalen dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnelt. Ein Temperatursensor 85 überwacht die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine und erzeugt ein entsprechendes Temperatursignal S4* Ein weiterer Temperatursensor 86 überwacht die Temperatur der Umgebungsluft und erzeugt ein für die Temperatur der Umgebungsluft repräsentatives Signal S5. Ein Drucksensor 87 mißt den Druck der Umgebungsluft und erzeugt ein entsprechendes Drucksignal S6.

Die Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 ist mit den Sensoren 85, 86,87 verbunden und nimmt die Signale S4, S5, S6 auf. Der Mikrocomputer 60 korrigiert die Stromstärke des Steuersig-

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nals S3 anhand der abgetasteten Werte für die Kühlmitteltemperatur, die Lufttemperatur und den atmosphärischen Druck.

Fig. 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel abgesehen von den nachfolgend beschriebenen konstruktiven Änderungen ähnlich ist. Die Spule des Dreiwege-Kolbenventils 40 ist fortgelassen. Statt dessen wird die Position des Ventilkolbens 67 durch eine von der Maschinendrehzahl abhängige Druckdifferenz gesteuert.

Eine Stirnfläche des Ventilkolbens 67 begrenzt mit den Wänden des Gehäuses 11 eine Primärkammer 90. Die andere Stirnfläche des Ventilkolbens 67 bildet mit den Wänden des Gehäuses 11 eine Sekundärkammer 91. Die in der Primärkammer 90 angeordnete Rückholfeder 69 spannt den Ventilkolben 67 in Richtung auf die Sekundärkammer 91 vor. Die Primärkammer 90 ist über einen Kanal 92 mit dem Einlaß der Kraftstoff-Förderpumpe 13 verbunden, während die Sekundärkammer 91 über einen Kanal 93 und die Pumpenkammer 12 mit dem Auslaß der Förderpumpe 13 in Verbindung steht. Somit wird der Ventilkolben 67 durch die Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß der Förderpumpe 13 beaufschlagt, so daß die Stellung des Ventilkolbens von dem Druckabfall über der Förderpumpe abhängig ist.

Da die Förderpumpe 13 durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, nimmt die Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß der Förderpumpe 13 entsprechend der Maschinendrehzahl zu. Somit ist die Position des Ventilkolbens 67 von der Maschinendrehzahl abhängig. Bei niedriger Drehzahl erfolgt eine volle Zünd-Einspritzung, d.h., eine Zünd-Einspritzung mit maximaler Kraftstoffmenge. Bei zunehmender Maschinendrehzahl nehmen Durchsatz und Gesamtmenge der Zünd-Ein-

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spritzung ab, und bei hohen Drehzahlen wird die Zünd-Einspritzung vollständig unterdrückt.

In Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels kann der Ventilkolben 67 auch mit einem von der Maschinenlast abhängigen Druck beaufschlagt werden. In diesem Fall wird eine geeignete Einrichtung, beispielsweise' eine Last-Zeitsteuerung, wie sie in dem japanischen Patent 57-49750 beschrieben wird, zur Erzeugung eines lastabhängigen Drukkes verwendet, so daß die Position des Ventilkolbens 67 in Abhängigkeit von der Maschinenlast verändert wird.

Fig. 11 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel in folgenden Einzelheiten unterscheidet. Die Spule des Kolbenventils 40 ist fortgelassen. Statt dessen wird die Position des Kolbenventils 67 mechanisch in Abhängigkeit von der Maschinenlast gesteuert.

Das zwischen der Steuerhülse 80 und dem Beschleunigungshebel vorgesehene Verbindungsgestänge (Fig. 1) umfaßt einen Steuerhebel 95, der über eine bewegliche Stange 96 ein Ende des Ventilkolbens 67 beaufschlagt, während die Rückholfeder 69 vom entgegengesetzten Ende her auf den Ventilkolben einwirkt. Somit bewegt sich der Ventilkolben 67 entsprechend der Schwenkbewegung des Steuerhebels 95.

Da die Winkelstellung des Steuerhebels 95 von der Maschinenlast abhängt, ist auch die Stellung des Ventilkolbens von der Maschinenlast abhängig. Bei niedriger Last wird eine volle Zünd-Einspritzung durchgeführt, bei zunehmender Maschinenlast wird die Zünd-Einspritzung zurückgenommen, und bei Vollast wird die Zünd-Einspritzung vollständig unterdrückt.

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In einer modifizierten Ausfuhrungsform ist in der mechanischen Kraftübertragung zwischen dem Steuerhebel 95 und dem Ventilkolben 67 ein Nockenmechanismus vorgesehen, so daß die Beziehung zwischen der Maschinenlast und der Position des Ventilkolbens 67 durch geeignete Wahl der Steuerkurve des Nockens verändert werden kann.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform des Dreiwege-Ventils 40. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um ein Ventil mit einem drehbaren Ventilglied 97 und einem nicht gezeigten Schrittmotor, dessen drehbare Antriebswelle mit dem Ventilglied 97 verbunden ist. Durch das Dreiwege-Ventil 40 wird eine steuerbare Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 41 und den ersten und zweiten Auslassen 42 und 43 hergestellt. Die Mikrocomputereinheit 60 (Fig. 2) liefert ein Steuersignal S3 zur Steuerung der Position des Dreiwege-Ventils 40 an den Schrittmotor.

Fig. 13 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der nachfolgend beschriebenen konstruktiven Änderungen und zusätzlichen Merkmale unterscheidet. Ein weiteres Kolbenventil 100 weist einen Einlaß 101 und einen Auslaß 102 auf. Das Kolbenventil 100 ist zwischen einer vollständig geschlossenen und einer vollständig geöffneten Stellung beweglich. In der vollständig geschlossenen Stellung des Kolbenventils 100 ist dessen Einlaß 101 von dem Auslaß 102 getrennt, während in der vollständig geöffneten Stellung eine ungehinderte Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 101 und dem Auslaß 102 besteht. Bei der Bewegung des Kolbenventils 100 von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung nimmt der Grad der Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 101 und dem Auslaß 102 allmählich zu.

Ein Zufuhrkanal 105 für die Zünd-Einspritzung verbindet

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den zweiten Auslaß 43 des Dreiwege-Ventils 40 mit dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 20 der Sackbohrung 14. Ein erster Entlastungskanal 106 verbindet den Zufuhrkanal 105 mit dem Einlaß 101 des Kolbenventils 100. Ein zweiter Entalstungskanal 107 verbindet den Auslaß 102 des Kolbenventils 100 mit der Pumpenkammer 12.

Gem. Fig. 13 und 14 weist der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 23 des Plungers 15 auf seinem Umfang eine Ringnut 110 auf, in welche der Zufuhrkanal 105 einmündet. Die Fluidverbindung zwischen der Ringnut 110 und dem Zufuhrkanal 105 bleibt unabhängig von der jeweiligen Position des Plungers 15 bestehen. Gem. Fig. 13 bis 15 weist der Abschnitt 23 des Plungers 15 ferner eine von der Ringnut 110 ausgehende axiale Nut 111 auf. Die axiale Nut 111 ist unabhängig von der Position des Plungers 15 über die Ringnut in ständiger Verbindung mit dem Zufuhrkanal 105. Bei der Drehung des Plungers 15 tritt die axiale Nut 111 periodisch mit den einzelnen Auslaßkanälen 36 in. Fluidverbindung. Während des Kompressionshubes des Plungers 15 bleibt die Fluidverbindung zwischen der axialen Nut 111 und dem betreffenden Auslaßkanal 36 bestehen. Wie in Fig. 15 zu erkennen ist, läuft die axiale Nut 111 bei der Drehung des Plungers 15 dem Verteilerkanal 35 in Drehrichtung um einen Winkel voraus, der mit dem Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Auslaßkanälen 36 übereinstimmt. Wenn der Verteilerkanal 35 mit einem der Auslaßkanäle 36 in Verbindung steht, steht daher die axiale Nut 111 mit dem nächsten Auslaßkanal in Verbindung.

Wenn der Einlaß 41 des Dreiwege-Ventils 40 mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden ist und sich das Kolbenventil 100 in der vollständig geschlossenen Stellung befindet, so tritt der gesamte Kraftstoff, der aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängt wird, über den ersten Zufuhrkanal 44, das Dreiwe-

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ge-Ventil 40, den weiteren Zufuhrkanal 105, die Ringnut 110 und die axiale Nut 111 in einen der Auslaßkanäle 36 ein und wird in eine der Brennkammern der Brennkraftmaschine eingespritzt. Auf diese Weise wird während des Kompressionshubes des Plungers 15 eine Zünd-Einspritzung in dieser Brennkammer durchgeführt.

Wenn sich bei der gleichen Stellung des Dreiwege-Ventils das Kolbenventil 100 in einer Zwischenstellung zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung befindet, so tritt während des Kompressionshubes des Plungers 15 ein Teil des aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängten Kraftstoffes über den Zufuhrkanal 105 in den Auslaßkanal 36 ein, während der übrige Teil des Kraftstoffs aus der zweiten Druckkammer 28 über das Dreiwege-Ventil 40, den Zufuhrkanal 105, den ersten Entlastungskanal 106, das Kolbenventil 100 und den zweiten Entlastungskanal 107 zu der Pumpenkammer 12 zurückgeleitet wird. Nur der erste Teil des Kraftstoffs wird bei der Zünd-Einspritzung in die Brennkammer eingespritzt, während die Rückleitung des verbleibenden Teils des Kraftstoffes in die Pumpenkammer eine Druckentlastung bei der Zünd-Einspritzung bewirkt. Wenn das Kolbenventil 100 weiter in Richtung auf die geöffnete Stellung verschoben wird, so nimmt der Kraftstoffdurchsatz in den Entlastungskanälen 106 und 107 zu, während die bei der Zünd-Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge abnimmt. .

Wenn das Kolbenventil 100 vollständig geöffnet ist, so wird der gesamte Kraftstoff, der während des Kompressionshubes des Plungers 15 aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängt wird, in die Pumpenkammer 12 zurückgeleitet, so daß die Zünd-Einspritzung vollständig unterdrückt wird.

Der Durchsatz und die Kraftstoffmenge bei der Zünd-Einspritzung werden somit unabhängig von dem Kraftstoffdurch-

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satz und der Kraftstoffmenge bei der Haupt-Einspritzung durch die Position des Kolbenventils 100 festgelegt.

Das Kolbenventil 100 umfaßt einen Ventilkolben 120, der gleitend verschiebbar in einer in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildeten Bohrung angeordnet ist. Eine Stirnfläche des Ventilkolbens 120 begrenzt eine erste Kammer 121, während die entgegengesetzte Stirnfläche des Ventilkolbens eine zweite Kammer 122 begrenzt. Eine in der ersten Kammer 121 angeordnete Rückholfeder 123 spannt den Ventilkolben 120 in Richtung auf die zweite Kammer 122 vor. Die ersten und zweiten Kammern 121, 122 sind jeweils über einen Kanal 124 bzw. 125 mit dem zweiten Entlastungskanal 107 verbunden, so daß an den entgegengesetzten Enden des Ventilkolbens keine Druckdifferenz auftritt. Hierdurch wird eine leichtgängige und genaue Verstellbewegung des Ventilkolbens 120 ermöglicht.

Gem. Fig. 13 liegt ein in dem Verbindungsgestänge zwischen der Steuerhülse 80 und dem Beschleunigungshebel (Fig. 1) angeordneter Steuerhebel 30 an einem Ende einer Stange 131 an, die sich beweglich in die zweite Kammer 122 erstreckt. Das andere Ende der Stange 131 beaufschlagt die Stirnfläche des Ventilkolbens 120. Bei einer Bewegung des Steuerhebels 130 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 13 wird der Ventilkolben 120 entgegen der Kraft der Rückholfeder 123 verschoben. Bei einer Schwenkbewegung des Steuerhebels 130 im entgegengesetzten Sinn wird der Ventilkolben 120 durch die Kraft der Rückholfeder 123 zurückgestellt. Da die Winkelstellung des Steuerhebels.130 von der Maschinenlast abhängt, ist die Position des Ventilkolbens 120 und damit der Öffnungsgrad des Kolbenventils 100 von der Maschinenlast abhängig. Auf diese Weise wird der Durchsatz und die Einspritzmenge bei der Zünd-Einspritzung mit Hilfe des Kolbenventils 100 als Funktion der Maschinenlast gesteuert. Bei zunehmender Ma-

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schinenlast werden Durchsatz und Kraftstoffmenge der Zünd-Einspritzung verringert.

In einer abgewandelten Ausführungsform wird das Kolbenventil 100 durch die Mikrocomputereinheit 60 gesteuert. In diesem Fall weist das Kolbenventil eine Magnetspule als Stellglied für den Ventilkolben 120 auf. Die Mikrocomputereinheit 60 erzeugt anhand der Maschinenlast und/oder Drehzahl ein Steuersignal, das zur Steuerung der Position des KoI-benventils 100 der Magnetspule dieses Ventils zugeführt wird.

Fig. 16 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 13 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die folgenden Abwandlungen unterscheidet. Das Kolbenventil 100 und die Entlastungskanäle 106 und 107 sind bei dieser Ausführungsform nicht vorhanden.

Die Lage des Kraftstoff-Sperrventils 84 ist derart verändert worden, daß mit Hilfe dieses Ventils der erste Einlaßkanal 29 in einer Position stromabwärts der Abzweigung des zweiten Einlaßkanals 31 geöffnet und geschlossen wird. Der zweite Einlaßkanal 31 wird mit Hilfe eines elektromagnetischen Ventils 140 selektiv geöffnet und geschlossen.

Die Mikrocomputereinheit 60 erzeugt ein Pulssignal S10 mit konstanter Frequenz, dessen Tastverhältnis als Funktion
der abgetasteten Maschinenlast und Drehzahl veränderlich
ist. Das elektromagnetische Ventil 140 ist elektrisch mit
der Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 verbunden und nimmt das

Pulssignal S10 auf. Der Öffnungsgrad des Ventils 140 hängt im zeitlichen Mittel von dem Tastverhältnis des Pulssignals S10 ab. Wenn der Öffnungsgrad des Ventils 140 zunimmt, werden Durchsatz und Gesamtmenge des in die zweite Druckkammer 28 eingeleiteten Kraftstoffs erhöht..Wenn sich das Dreiwege-Ventil 40 in einer Stellung befindet,, in der eine Zünd-

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Einspritzung durchgeführt wird, so führt die Zunahme des Durchsatzes und der Gesamtmenge des in die zweite Druckkammer 28 eingeleiteten Kraftstoffes zu einer Zunahme des Durchsatzes und der Kraftstoffmenge bei der Zünd-Einspritzung. Wenn sich das Dreiwege-Ventil 40 in einer Stellung befindet, in welcher ein Teil des aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängten Kraftstoffes für die Haupt-Einspritzung verwendet wird, so führt die Zunahme des Durchsatzes bei der Einleitung des Kraftstoffes in die zweite Druckkammer 28 zu einer Zunahme des Durchsatzes und der Gesamtmenge bei der Haupt-Kraftstoffeinspritzung. Somit werden durch das Ventil 140 der Durchsatz und die Kraftstoffmenge sowohl bei der Haupt-Einspritzung als auch bei der Zünd-Einspritzung als Funktion der Maschinenlast und Drehzahl gesteuert.

Die Mikrocomputereinheit 60 steuert den Durchsatz und die Kraftstoffmenge bei der Haupt- und Zünd-Einspritzung in Abhängigkeit von der Maschinenlast und Drehzahl über die Ventile 40 und 140. Bei niedriger Last und Drehzahl, d.h., in dem Kennfeld I in Fig. 17, wird eine volle Zünd-Einspritzung durchgeführt. Bei hoher Last und Drehzahl, d.h., in dem Kennfeld III in Fig. 17, wird die Zünd-Einspritzung vollständig abgeschaltet. Bei mittlerer Last und Drehzahl, also in dem Kennfeld II in Fig. 17, wird eine teilweise Zünd-Einspritzung durchgeführt. In diesem Bereich nehmen Durchsatz und Kraftstoffmenge bei der Zünd-Einspritzung im Verhältnis zu Durchsatz und Kraftstoffmenge bei der Haupt-Einspritzung mit zunehmender Last und Drehzahl ab.

Claims

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PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

DIpI-InQ. F. E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51

Tnftstrasse A₁

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

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^{WG 84}"¹¹⁷ 16. August 1984

St/me/m

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG DER KRAFTSTOFF-EINSPRITZUNG IN BRENNKRAFTMASCHINEN

Priorität: 17. August 1983, Japan, Nr. 58-149143 (P) PATENTANSPRÜCHE

1/ Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzung in Brennkraftmaschinen, mit der Kraftstoff periodisch bei einem vorgegebenen ersten Kurbelwinkel und ferner bei einem vor dem ersten Kurbelwinkel liegenden zweiten Kurbelwinkel in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Einrichtung (27) zur Einspritzung von Kraftstoff ausschließlich bei dem ersten Kurbelwinkel und eine zweite Einrichtung (28,40) zur Kraftstoffeinspritzung sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Kurbelwinkel vorgesehen ist und daß die zweite Einrichtung (28,40)

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derart ausgebildet ist, daß die Kraftstoffdurchsätze bei den mit dieser Einrichtung bewirkten Einspritzungen bei dem ersten und dem zweiten Kurbelwinkel gegenläufig veränderbar sind.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdurchsatz bei der Einspritzung bei dem ersten Kurbelwinkel mit Hilfe der zweiten Einrichtung (28,40) von Null auf den Maximalwert ansteigt, wenn der Durchsatz bei der Einspritzung bei dem zweiten Kurbelwinkel von dem Maximalwert auf Null abnimmt, und umgekehrt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn-

zeichnet durch einen Sensor (65) zur Abtastung der Maschinenlast und eine Einrichtung (60) zur Erhöhung des Kraftstoffdurchsatzes bei der mit der zweiten Einspritz-Einrichtung (28,40) durchgeführten Einspritzung bei dem ersten Kurbelwinkel entsprechend einer Zunahme der abgetasteten Maschinenlast.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor (66) zur Abtastung der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und eine Einrichtung (60) zur Erhöhung des Durchsatzes der Kraftstoff-Einspritzung mit Hilfe der zweiten Einspritzeinrichtung (28,40) bei dem ersten Kurbelwinkel entsprechend einer Zunahme der abgetasteten Drehzahl.
5. Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzung in Brennkraftmaschinen mit wenigstens zwei mit gleicher Frequenz aber phasenverschoben arbeitenden Brennkammern, gekennzeichnet durch

a) einen hin- und hergehend beweglichen Plunger (15),

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b) eine Einrichtung (17,18) zur Umsetzung der Drehbewegung der Kurbelwelle in die hin- und hergehende Bewegung des Plungers (15),

c) eine durch den Plunger (15) begrenzte erste Druckkammer (27) mit entsprechend der hin- und hergehenden Bewegung des Plungers veränderlichem Volumen,

d) eine Einrichtung (84,29) zur Einleitung von Kraftstoff in die erste Druckkammer (27) während der Expansion dieser Druckkammer,

e) eine Einrichtung (34,35,36) zur abwechselnden Zufuhr des einzuspritzenden Kraftstoffes aus der ersten Druckkammer (27) in die einzelnen Brennkammern, jeweils während der Volumenverringerung der ersten Druckkammer,

f) eine ebenfalls durch den Plunger (15) begrenzte zweite Druckkammer (28) mit entsprechend der hin- und herge-. henden Bewegung des Plungers veränderbarem Volumen,

g) eine Einrichtung (31;140) zur Einleitung von Kraftstoff in die zweite Druckkammer (28) während der Expansion dieser Druckkammer,

h) eine Einrichtung (44) zur Ableitung des Kraftstoffes aus der ersten Druckkammer (28) während der Volumenverringerung dieser Druckkammer,

i) eine Einrichtung (40) zur Aufteilung des aus der zweiten ' Druckkammer (28) abgeleiteten Kraftstoffes in einen ersten und einen zweiten Anteil,

j) eine Einrichtung (45,48) zur Einleitung des ersten Kraftstoff-Anteils in die erste Druckkammer (27) und

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k) eine Einrichtung (46,47,50) zur Weiterleitung des zweiten Kraftstoff-Anteils zur Einspritzung in diejenige der Brennkammern, die hinsichtlich der Zündfolge der Brennkammer nachfolgt, in welche der Kraftstoff aus der ersten Druckkammer (27) eingespritzt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Sensor (65) zur Abtastung der Maschinenlast und eine Einrichtung (60) zur Erhöhung des ersten Kraftstoff-Anteils und zur entsprechenden Verringerung des zweiten Kraftstoff-Anteils entsprechend einer Zunahme der abgetasteten Maschinenlast.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekenn-

zeichnet durch einen Sensor (66) zur Abtastung der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und eine Einrichtung (60) zur Erhöhung des ersten Kraftstoff-Anteils und zur entsprechenden Verringerung des zweiten Kraftstoff-Anteils entsprechend einer Zunahme der abgetasteten Drehzahl.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein Ventil (100) zur Ableitung eines Teils des zweiten Kraftstoff-Anteils vor der Einspritzung in die Brennkammer.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (130) zur Abtastung der Maschinenlast und eine Einrichtung (131) zur Erhöhung des abgeleiteten Teils des zweiten Kraftstoff-Anteils entsprechend einer Zunahme der abgetasteten Maschinenlast.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (140) zur Steuerung des Durchsatzes der Kraftstoffzufuhr zu der zweiten Druckkammer (28).

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Sensor (65) zur Abtastung der Maschinenlast und eine Einrichtung (60) zur Erhöhung des Durchsatzes der Kraftstoffzufuhr zu der zweiten Druckkammer

(28) entsprechend einer Abnahme der abgetasteten Maschinenlast
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Sensor (66) zur Abtastung der Kurbelwellendrehzahl und eine Einrichtung zur Erhöhung des Durchsatzes der Kraftstoffzufuhr zu der zweiten Druckkammer (28) entsprechend einer Abnahme der abgetasteten Drehzahl.