DE3913062A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer eine luftverdichtende brennkraftmaschine, insbesondere solche als direkteinspritzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine, insbesondere solche als Direkteinspritzer, mit einer Einspritzpumpe, deren Pumpenkolben den Förderbeginn und das Förderende der Vor- und Haupteinspritzung mit dazwischenliegender Ein­ spritzpause steuert, und mit einer mit der Einspritzpumpe in Wirkverbindung stehenden Einspritzdüse mit einer gegen die Kraft einer Druckfeder von ihrem Ventilsitz abhebenden Düsennadel.

Bekanntlich sind Geräusch- und Abgasprobleme an Brennkraft­ maschinen mit Direkteinspritzung nur durch den Einsatz einer Voreinspritzung, und zwar durch eine von der Haupt­ einspritzung abgesetzte Voreinspritzung weitgehend lösbar.

Die Teilung der Kraftstoffeinspritzung in zwei getrennte Vorgänge geht z.B. aus der AT-PS 1 77 968 hervor, nach der zunächst nur eine Kraftstoffmenge zur Einleitung der Verbrennung eingespritzt wird, während die Hauptkraftstoff­ menge erst eine kurze Zeit später, also nach einer Unter­ brechungsdauer zwischen Vor- und Haupteinspritzung, in den Zylinder eingeführt wird. Deshalb sind mehrere Steuerkanten am Pumpenkolben vorgesehen, die mit im Zylinder der Ein­ spritzpumpe angeordneten Steuerquerschnittsausnehmungen während eines Arbeitshubes des Pumpenkolbens zusammen­ wirken. Es zeigte sich jedoch, daß bei derartigen Ein­ spritzvorrichtungen nur in einem bestimmten engen Dreh­ zahlbereich im Voreinspritzmengenkennfeld die Anforde­ rungen hinsichtlich der Geräuschentwicklungen und der Ab­ gasemission etwa erfüllt werden konnten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Maß­ nahmen zu treffen, die auch in dem übrigen Drehzahlbereich im Voreinspritzmengenkennfeld eine wesentliche Verbesse­ rung hinsichtlich des Geräusch- und Abgasverhaltens er­ möglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich eine Vor­ einspritzung mit kleiner Kraftstoffmenge über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich konstant darstellen, wie sie für optimale Werte heutiger Brennkraftmaschinen notwendig ist.

Außerdem ist der bei bekannten Einspritzvorrichtungen vor­ liegende Nachteil beseitigt, nämlich daß sich über der Kraftstofftemperatur eine starke Änderung des Voreinspritz­ einsatzpunktes sowie der absoluten Voreinspritzmenge ergibt, für die das Verhalten der Düsennadel verantwortlich ist, da bereits Druckwellen, die gerade in der Lage sind, den Öffnungsdruck zu erreichen, die Düsennadel überproportional weit öffnen und zu unerwünschten Verbrennungsgeräuschen und Abgasemissionen führen.

Aus der DE 38 13 440 A1 ist zwar eine Einspritzdüse mit einer Düsennadel bekannt, bei der Ventilöffnungsdrücke den Einspritzverlauf formen, derart, daß ein auf den Vorhub unmittelbar folgender Haupthub ausgeführt wird. Mit dieser bekannten Maßnahme wird keine abgesetzte Voreinspritzung erreicht.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.

Die Erfindung ist anhand von einem in der Zeichnung ver­ anschaulichten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die aus Einspritzpumpe und Einspritzdüse bestehende Kraftstoffeinspritzvorrichtung,

Fig. 2a-d verschiedene Stellungen des Pumpenkolbens in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Einspritzdüse in stark vergroßerter Darstellung,

Fig. 4 den Verlauf der Voreinspritzmenge über der Drehzahl.

In Fig. 1 ist eine im wesentlichen aus einer Einspritz­ pumpe 1 und einer Einspritzdüse 2 bestehende Kraftstoff­ einspritzvorrichtung für eine luftverdichtende, selbst­ zündende Brennkraftmaschine als Direkteinspritzer gezeigt. Die Einspritzpumpe 1 enthält einen mit einem obenliegenden Höcker 3 versehenen Pumpenkolben 4 mit Steuerkanten für die Vor- und Hauteinspritzung, die in gegenüberliegenden Querschnittsausnehmungen 5, 6 am Pumpenkolben 3 sowie aus Steuerbohrungen 7, 8 im Pumpenzylinder 9 gebildet sind.

Wie aus Fig. 2a zu entnehmen ist, nimmt der Pumpenkolben 4 eine den Förderbeginn der Voreinspritzung entsprechende Stellung ein, bei der die Verbindung zwischen dem Pumpen­ arbeitsraum 10 den Querschnittsausnehmungen 5, 6 und den Steuerbohrungen 7, 8 unterbrochen ist.

Fig. 2b gibt das Förderende der Voreinspritzung an. Die obenliegende Steuerkante 5 a der Querschnittsausnehmung 5 befindet sich in gleicher Höhe wie die durch eine Stufe 11 im Zylinder 9 gebildete Steuerkante 12.

Die Stellung des Pumpenkolbens 4 in Fig. 2c entspricht der Zwischenentlastung bzw. der Einspritzpause. Hier ist die Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 10, der Quer­ schnittsausnehmung 5 und der Steuerbohrung 7 wiederherge­ stellt.

In Fig. 2d ist das Ende der Einspritzpause gezeigt, da die Querschnittsausnehmung mit ihrer untenliegenden Steuer­ kante 5 b die Steuerbohrung 7 verschließt. Die Hauptein­ spritzung setzt ein und hält an bis die schräge Steuer­ kante 5 c die Verbindung von dem Pumpenarbeitsraum 10 über eine Längsnut 13 und einen Ringraum 14 am Pumpenkolben 4 zur Steuerbohrung 8 freigibt.

Die Einspritzpumpe 1 ist über eine Druckleitung 15 mit der Einspritzdüse 2 verbunden, die sich aus dem Haltekörper 16 als Zweifederhalter, der Düsenspannmutter 17, dem Düsen­ körper 18 und der Düsennadel 19 zusammensetzt. Eine als Voreinspritzfeder 20 wirkende Druckfeder drückt über einen Druckbolzen 21 und eine Druckstange 22 die Düsennadel 19 auf ihren Ventilsitz. Die auf der Rückseite der Düsennadel 19 aufliegende Druckstange 22 ist einerseits durch eine ortsfeste Führungsscheibe 23 und andererseits durch einen als nachgiebigen Anschlag ausgebildeten Federteller 24 geführt, der zugleich als Abstützung für eine Hauptein­ spritzfeder 25 als zweite Druckfeder vorgesehen ist. Der Federteller 24 liegt ständig auf dem Düsenkörper 18 auf und weist eine nadelseitige Ausnehmung 26 auf, in die die Düsennadel 19 bei auftretendem Öffnungsdruck eintaucht. Die Bodenfläche 26 a der Ausnehmung 26 begrenzt den Vorhub der Düsennadel 19. Die sich an der ortsfesten Führungsscheibe 23 abstützende Haupteinspritzfeder 25 um­ gibt die Druckstange 22.

Bei dieser Ausführung entspricht der Vorhub der Vorein­ spritzung, während nach der Einspritzpause der Vorhub und der sich unmittelbar daran anschließende Haupthub als Ge­ samthub die Haupteinspritzung ergeben.

Wirkungsweise

Sobald der Pumpenkolben 4 im Verlauf des Aufwärtshubes die in Fig. 2a gezeigte Stellung erreicht, die dem ersten Förder­ beginn entspricht, hebt die Düsennadel 19 von ihrem Ventil­ sitz gegen die Kraft der obenliegenden Voreinspritzfeder 20 ab und schlägt nach einem Vorhub VH an den zunächst als Festanschlag wirkenden Federteller 24. Die Düsennadel 19 ist somit bei der Voreinspritzung bei einem sehr kleinen Hub fixiert. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, ergibt sich dabei über der Drehzahl eine konstante Voreinspritzmenge, die durch die Kennlinie "a" gekennzeichnet ist. Erreicht der Pumpenkolben 4 die in Fig. 2b gezeigte Stellung, ist die Voreinspritzung beendet (Förderende) und die Zwischen­ entlastung bzw. Einspritzpause (Fig. 2c) setzt ein. Die Voreinspritzfeder 20 bringt die Düsennadel 19 wieder in Schließlage. In Fig. 2d liegt das Ende der Einspritzpause vor, die Haupteinspritzung (zweiter Förderbeginn) beginnt. Gleichzeitig durchläuft die Düsennadel 19 den Vorhub VH gegen die Voreinspritzfeder 20 und nachfolgend den Haupt­ hub gegen die Haupteinspritzfeder 28. Die Haupteinspritzung entspricht also dem sich aus Vorhub VH und Haupthub zusammensetzenden Gesamthub GH.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine, insbesondere als Direkteinspritzer, mit einer Einspritzpumpe, deren Pumpenkolben den Förder­ beginn und das Förderende der Vor- und Haupteinspritzung mit dazwischenliegender Einspritzpause steuert, und mit einer mit der Einspritzpumpe in Wirkverbindung stehenden Einspritzdüse mit einer gegen die Kraft einer Druckfeder von ihrem Ventilsitz abhebenden Düsennadel, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Einspritzdüse (2) vorgesehener und bei der Voreinspritzung den Vorhub der Düsennadel (19) begrenzen­ der Anschlag die Düsennadel (19) bis zur Einspritzpause fixiert, der jedoch nach der Einspritzpause im Verlauf der den Vorhub und den Haupthub umfassenden Haupteinspritzung nachgiebig ausgebildet ist.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgiebige Anschlag durch einen als Abstützung für eine Haupteinspritzfeder (28) dienenden Federteller (24) gebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der längsverschiebbar geführte Federhalter (24) zu­ gleich Führungshülse für eine mit der Düsennadel (19) zu­ sammenwirkende Druckstange (22) ist, die gemeinsam mit der Düsennadel (19) während des Voreinspritzhubes der als Vor­ einspritzfeder (20) dienenden Druckfeder entgegenwirkt.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nadelseitige Stirnfläche des Federtellers (24) eine Ausnehmung (26) aufweist, in die die Düsennadel (19) bis zur den Voreinspritzhub begrenzenden Bodenfläche (26 a) eintaucht.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Haupteinspritzfeder (20; 25) koaxial zu­ einander angeordnet sind.