DE3811885A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit vor- und haupteinspritzung fuer eine brennkraftmaschine, insb. solche mit luftverdichtung u. selbstzuendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Vor- und Haupteinspritzung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere solche mit Luftverdichtung und Selbstzündung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 33 30 987 ist eine Kraftstoffeinspritzvor­ richtung bekannt, die sich aus einer Hochdruckeinspritz­ pumpe und einer Voreinspritzhilfspumpe als Fremdsteuerung für die Voreinspritzdüse zusammensetzt.

Von der Hochdruckeinspritzpumpe ausgehend führt eine Hoch­ druckeinspritzleitung in üblicher Weise zu der Hauptein­ spritzdüse. Eine Niederdruckförderpumpe fördert Kraftstoff aus einem Tank in eine Druckleitung mit geringem Druck über eine Leitungsverzweigung und einen zwischenge­ schalteten Dämpfungsspeicher in einen Pumpenarbeitsraum der Hochdruckeinspritzpumpe und ferner über eine weiter­ führende Leitung und ein Rückschlagventil in einen Arbeits­ raum der hydraulischen Hilfspumpe für die Voreinspritzung.

Die Leitungssysteme für die Vor- und Haupteinspritzung sind voneinander getrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoff­ einspritzvorrichtung mit Vor- und Haupteinspritzung zu vereinfachen und darüber hinaus eine scharfe Trennung zwischen dem Voreinspritzende und dem Haupteinspritzan­ fang zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich ein selbststeuerndes System, das somit ohne Fremdeinwirkung, wie Hilfspumpe, arbeitet und das durch die besondere Art der Düsennadelschließfunktion der Voreinspritzdüse Nach­ spritzer verhindert und eine scharfe Trennung zwischen der Voreinspritzung und Haupteinspritzung sicherstellt, so daß sich durch die zeitliche Verkürzung der Voreinspritz­ phase infolge des steil abfallenden Voreinspritzen des bei dennoch gleicher Voreinspritzmenge positive Auswirkungen hinsichtlich der Verbrennungsgeräusche, des Kraftstoff­ verbrauches und der Abgase ergeben.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildun­ gen angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veran­ schaulichten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Hochdruckeinspritzpumpe sowie einer Vor- und einer Haupteinspritzdüse

Fig. 2 die Voreinspritzdüse im Längsschnitt

Fig. 3 in einem Diagramm den Verlauf der Einspritzrate über den Pumpenwinkel

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 für eine luftverdichtende selbstzündende Nutzfahrzeug-Brennkraft­ maschine besteht im wesentlichen aus einer Hochdruckein­ spritzpumpe 2, aus einer von jedem Pumpenelement 3 aus­ gehenden Einspritzleitung 4 mit einer in Düsennähe liegen­ der Leitungsverzweigung 5, deren einer Zweig 5 a zu einer Haupteinspritzdüse 6 und deren anderer gleichlanger Zweig 5 b zu einer Voreinspritzdüse 7 führt.

Die Voreinspritzdüse 7 mit in ihrem Düsenbereich üblicher Bauart weist auf der Rückseite einer entgegen der Kraft­ stoffströmungsrichtung und gegen die Kraft einer Rückstell­ feder 8 öffnenden Düsennadel 9 einen koaxial zu dieser angeordneten Schließkörper auf, der als Stufenkolben 10 ausgebildet mit einem von der Rückstellfeder 8 umgebenden düsennadelseitigen Schließzapfen 11 versehen ist (Fig. 2).

Der Stufenkolben 10 liegt mit seinem im Durchmesser kleiner ausgebildeten Kolbenteil 12 a auf einem Dichtsitz 13 auf. Zu diesem Kolbenteil 12 a führt ein Verbindungskanal 14, der von einer die Einspritzdüse 7 durchsetzenden Zulauf­ bohrung 15 abzweigt, welche in eine die Düsennadel 9 um­ gebende Druckkammer 16 mündet.

Der im Durchmesser größer ausgebildete Kolbenteil 12 b ist in einem Führungskörper 17 längsverschiebbar ge­ führt und weist eine Ringfläche 12 c auf, die in einer den Stufenkolben 10 umgebenden Ringkammer 18 liegt. Die Rückstellfeder 8 stützt sich einerseits über einen Düsen­ federteller 19 an der Düsennadel 9 und andererseits über einen Stufenkolbenfederteller 20 am Stufenkolben 10 ab. Der Schließzapfen 11 und der Düsenfederteller 19 liegen mit geringem Abstand auseinander, wenn sich der Stufen­ kolben 10 in Schließstellung und die Düsennadel 9 in Offenstellung befinden.

Die Druckangriffsfläche bzw. Stirnfläche 12 d am Kolben­ teil 12 a ist kleiner als die Druckschulter 21 der Düsen­ nadel 9, wohingegen die Summe aus Ringfläche 12 c und Stirnfläche 12 d größer ist als die Druckschulter 21.

Die Wirkungsweise der Einspritzvorrichtung ist folgende:

Bei Erreichen des Düsenöffnungsdrucks hebt die Düsennadel 9 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8 von ihrem Ventil­ sitz bis zum Nadelanschlag ab. Die Voreinspritzung beginnt. Währenddessen steigt der Kraftstoffdruck weiter an und sobald der durch die Rückstellfederkraft und die Druckan­ griffsfläche 12 d am Kolbenteil 12 a festgelegte und noch unter dem Öffnungsdruck der Haupteinspritzdüse liegende Schließauslösedruck erreicht ist, beginnt der Stufenkolben 10 sich in Richtung Düsennadel 9 zu bewegen, ohne die An­ schlagstellung der Düsennadel zu verändern. Der Weg von dem Abzweigkanal zur Ringkammer 18 ist freigegeben, so daß zusätzlich die Ringfläche 12 c am Kolbenteil 12 b wirksam wird.

Nachdem der Stufenkolben 10 beim Abwärtshub einen ge­ wissen Leerhub h durchfahren hat und der Schließzapfen 11 an den Düsenfederteller 19 anschlägt und die Düsennadel 10 bis hin zur Schließstellung mitnimmt, wird die Vorein­ spritzung beendet. Durch die Schließkörperbewegung wird aus dem System Kraftstoff entzogen. Die während der Über­ brückung des Leerhubs erzeugte Verzögerung des weiteren Druckanstiegs bewirkt eine Vergrößerung des zeitlichen Abstands zwischen Vor- und Haupteinspritzung. Durch weitere Druckerhöhung wird die Haupteinspritzdüse aktiviert. Die Haupteinspritzung beginnt und wird erst durch Aufsteuern einer Steuerbohrung in der Hochdruckeinspritzpumpe 2 be­ endet. Der Stufenkolben 10 rückt wieder durch Federkraft in seine Ausgangsstellung zurück. Die Ringfläche am Kolben­ teil als größte Querschnittsfläche ist damit hydraulisch vom Systemdruck abgekoppelt. Nachspritzer aus der Vorein­ spritzdüse können deshalb nicht auftreten.

In Fig. 3 ist der Einspritzverlauf der Voreinspritzung a und der Haupteinspritzung b und die scharfe Trennung zwischen Vor- und Haupteinspritzung gezeigt, wobei NW° auf der Koordinate dem Nockenwellenwinkel und auf der Ordinate der Kraftstoffmenge entsprechen.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Vor- und Haupt­ einspritzung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere solche mit Luftverdichtung und Selbstzündung, mit einer Hochdruckeinspritzpumpe und mit einer von einem Pumpen­ element ausgehenden Einspritzleitung und einer Haupt­ einspritzdüse sowie mit einer Leitungsverzweigung für eine Voreinspritzdüse, deren im Düsenkörper geführte Düsennadel gegen die Kraft einer Rückstellfeder und ent­ gegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffes in einer Zulaufbohrung von ihrem Ventilsitz abhebt, dadurch gekennzeichnet,
daß die von dem Pumpenelement ausgehende Einspritz­ leitung (4) zu der Leitungsverzweigung (5) führt, die einerseits an der Voreinspritzdüse (7) und andererseits an der Haupteinspritzdüse (4) angeschlossen ist, und
daß die Voreinspritzdüse (7) einen durch Federkraft auf seinen Dichtsitz (13) gedrückten und in einem Führungskörper (17) längsverschiebbaren Schließkörper als Stufenkolben (10) aufweist, der durch einen Verbindungs­ kanal (14) mit der Zulaufbohrung (15) verbunden ist und bei einem über dem Öffnungsdruck der Düsennadel (9) liegenden Schließauslösedruck die Düsennadel (9) in die dem Voreinspritzende entsprechende Lage überführt.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (10) koaxial zur Düsennadel (9) ange­ ordnet und mit einem mit der Düsennadel (9) zusammenwirken­ den Schließzapfen (11) versehen ist.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (10) zwei im Durchmesser unterschied­ lich ausgebildete Kolbenteile (12 a, 12 b) aufweist, von denen der größere Kolbenteil (12 b) im Führungskörper (17) geführt ist und der kleinere Kolbenteil (12 a) mit dem Führungskörper (17) eine Ringkammer (18) bildet, die bei Erreichen des Schließauslösedrucks mit dem Verbindungs­ kanal (14) verbindbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der zwischen den Kolbenteilen (12 a, 12 b) gebildeten Ringfläche (12 c) und der verbindungskanal­ seitigen Stirnfläche (12 d) des kleineren Kolbenteiles (12 a) größer ist als die Druckschulter (21) der Düsennadel (9).

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die für die Düsennadel bestimmte Rückstellfeder (8) zugleich die den Schließzapfen (11) umgebende Schließfeder für den Stufenkolben (10) bildet und sich einerseits an einem Düsennadelfederteller (19) und andererseits an einem Stufenkolbenfederteller (20) abstützt.

6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß bei auf Offenanschlag liegender Düsennadel (9) der Stufenkolben (10) mit einem einen definierten Leerhub (h) zulassenden Abstand von der Düsennadel (9) getrennt ist.