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Vorrichtung zum Beeinflussen des Einspritzverlaufes bei Einspritzbrennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die bei Brennkraftanaschinen mit
flüssigkeitsgesteuerten Einspritzdüsen, insbiesondere bei Fahrzeugdieselmotoren,
in die Brennstoffleitung zwischen. der Einspritzpumpe und Düse eingebaut wird und
dazu dient, den Einspritzvorgang zu beeinflussen.
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Die übliche flüssigkeitsgesteuerte, federbelastete Einspritzdüse lzat
die Neigung, sich sofort ganz zu öffnen, sobald ihre Nadel einmal. von ihrem Sitz
abgehoben ist, weil dann die Fläche der Nadel, an welcher der Brennstoffdruck im
öffnungssinn angreift, wesentlich .größer ist als die Fläche, die frei bleibt, wenn
die -Nadel auf ihrem Sitz ruht. Dieses rasche Anheben ist einer der Hauptgründe
dafür, daß die insbesondere etwa über die Dauer des Zündverzugs bei niederen und
mittleren Drehzahlen eingespritzte Brennstoffmenge im Vemhältns zu ihrer Einspritzzeit
zu groß ist. Die Folge davon ist, daß sich beim Eintreten der Zündung im Brennraum
schon .ein verhältnismäßig zu großer Anteil der Brennstoffladung befindet, der sich
plötzlich mit hartem Schlagentzündet und dadurch einen harten, lauten Gang der Maschine,
insbesondere im Leerlauf und beim Beschleunigen, hervorruft. Eis war bekannt, daß
der Gang .des Motors weicher wird, wenn man den Einspritzverlauf so gestaltet, daßetwa
über die Dauer des Zündverzugs Bein möglichst kleiner .Anteil der Brennstoffladung
einspritzt, indem man .z. B. jeden Einspritzvorgang in eine Voreinspritzung und
eine Haupteinspritzung zerlegte. Dazu sind indessen nach bekannten Vorschlägen .entweder
besonders abgestufteAntriebsnocken für die Kolben der Einspritzpumpe oder anfiere
Änderungen an der -Pumpte notwendig, oder man braucht zwei Düsen., von denen die
.eine zum Zerstäuhen der kleinen Voreinspritzmernge herangezogen wird, während die
andere als Einspritzdüse für die Hauptmenge dient.
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Gemäß der Erfindung wird zur Erreichung des gewünschten Einspritzverlaufs
bei einer Einspritzvorrichtung, die aus einer bekannten, in einem Zug fördernden
Einspritzpumpe und einer .üblichen flüssigkeitsgesteuertenl Düse besteht, in die
Druckleitung zwischen Pumpte und Düse eine einfache Vorrichtung eingebaut. Diese
Vorrichtung besteht aus einer in dem der Düse zugekehrten letzten Drittel der Druckleitung
eingebauten Drosselvorrichtung mit selbsttätig verändderlichem Drosselquerschnitt,
z. B. in Geistalt
eines unter Federwirkung stehenden Drosselventils,
deren engster Drosselquerschnitt den engsten überhaupt im Durchflußweg des Brennstoffs
liegenden Querschnitt darstellt.
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Diese Drosselvorrichtung bewirkt bei richtiger Abstimmung der Einflußgrößen,
da'f das Verhältnis von Einspritzmenge zur Einspritzdauer mindestens für -den zuerst,
etwa über die Zündverzugszeit einspritzenden Teil einer Brennstoffladung wesentlich
kleiner ist als für den Rest der Laidung. Die Vorrichtung bremst also gezvissermäßen
die Einspritzung im ersten Teil des Einspritzvorgangs; dieser wird aber nicht, so
wie bei den Einspritzanlagen mit Vor- und Haupteinspritzung, absichtlich in zwei
getrennte Abschnitte zerlegt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt; und zwar zeigt Abb. i das erste Beispiel im Längsschnitt durch die
in dem der Düse zugekehrten letzten Drittel der Druckleitung einzuschaltende Drosselvorrichtung,
Abb.2 in -gleicher Darstellungsart das zweite Beispiel und Abb. 3 skizzenhaft eine
Einspritzanlage mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ein der Länge nach ausgebohrter
StutzenA wird mit einem -einschraubbaren Vers;chlußstück B verschlossen und bildet
so das Gehäuse der Vorrichtung. In einer Erweiterung A" des auf der Zuflußseite
liegenden Abschnitts A' der Längsbohrung des Gehäuses isst ein kleiner Kolben D
gut dichtend, aber leicht verschiebbar gelagert. Dieser Kolben ist an denn im Stutzen
A gleitenden Teil reit .einer Längsbohrung D' versehen, von der zwei Querbohrungen
E ausgehen. Die BohrungenE sind abgedeckt, wenn der Kolben sich in seiner unteren
Endlage im Stutzen A befindet. Hinter dem Ende der Bohrung ist der KolbenD etwas
abgesetzt und trägt mit der so gebildeten Schulter ,einen Teller für ,eine in der
ErweiterungA" der Längsbuhrüng des Stutzens untergebrachte DruckfederF, deren anderes
Ende sich gegen das Verschlußstück B stützt. Das VerschlußstückB trägt an der dem
KolbenD zugekehrten Seite einen kleinen Zapfen b alle Anschlag für den Kolben D.
Der Zapfen b hat zwei schräg gestellte Bohrungen@d, die in einen das Verschlußstück
fast auf die ganze Länge durchsetzenden Kanal/ münden.
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In Abb. 3 bedeuten P eine Einspritzpumpe und S eine mit ihr durch
die strichpunktiert angedeutete Leitung L verbundene Spritzdüse. In den Halter H
der Düse S, also ziemlich weit entfernt vom Auslaß der Pumpe, ist das Verschlußstück
B des Stützens A mit dem in Abb. i sichtbaren Gewindezapfen eingeschraubt.
An dem am anderen Ende des Stutzens A vorgesehenen Gewindezapfen ist ...die Leitung
L angeschlossen.
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° Diese Vorrichtung wirkt so, daß bei richtigen Abstimmung der Anfangsspannung
und der Kennlinie für die Feder F gegen die übrigen, den Einspritzvorgang beeinflussenden
Größen - Spannung und Kennlinie der Düsennadelfeder, Druck- und Förderznengenverlau@f
in der Pumpe, Brennstoffmenge vor und hinter der Vorrichtung und deren Na.chgiebrgkert
einschließlich der Nachgiebigkeit Nachgiebigkeit der Leitung - bei Förderbeginn
zunächst in dem längeren Leitungsabschnitt zwischen der Einspritzpumpe und der Drosselvorrichtung
ein höherer Druck entsteht als im kürzeren, von der Drosselvorrichtung zum Einspritzventil
führenden Leitungsabschnitt. Bis zum Erreichen des Öffnungsdrucks des Einspritzventils
wird im längeren Leitungsabschnitt -infolge des dort herrschenden höheren Drükkes
und wegen seines größeren Inhalts ein größerer Anteil der bis dahin geförderten
Brennstoffmenge aufgespeichert als im kürzeren Leitungsabschnitt, in welchem Druck
und Inhalt kleiner sind. Wenn nun im kurzen Leitungsabschnitt ein dem Öffnungsdruck
des Einspritzventils entsprechender Druck :erreicht ist, geht das Ventil auf, und
der in der Leitung eingeschlossene Kraftstoff will sich durch Ausspritzen aus der
Düse entspannen. Die Drosselvorrichtung, deren Kolben D infolge der Dämpfungswirkung
der Feder und des ihn umgebenden Flüssigkeitspolsters sowie wegen seiner Trägheit
dem ßffnungsvorgang des Einspritzventils nur mit Verzögerumg folgen kann, verhindert
zunächst, daß sich die im längeren Leitungsabschnitt aufgespeicherte Brennstoffmenge
plötzlich entspannt. Dadurch tritt am Anfang des Spritzvorgangs. eine kleinere Brennstoffmenge
durch die Düse aus, als die Pumpe im gleichen Zeitabschnitt fördert. Auf diese Weise
ergibt sich der erfindungsgemäß angestrebte gebremste Spritzverlauf über den ersten
Abschnitt des Spritzvorgangs, so da:ß bis zum Ablauf des Zündverzugs infolge der
Wirkung der Drosselvorrichtung weniger Brennstoff ausspritzt, als wenn die Drosselvorrichtung
nicht vorgesehen wäre.
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Erst wenn das Druckgefälle zwischen beiden Seiten des Kolbens D die
Verschiebungswiderstände überwunden und den Kolben so weit verschoben hat, daß ein
verhältnismäßig großer Durchflußquerschnitt aufgesteuert ist, kann sich auch der
lange Leitungsabschnitt entsprechend entspannen und der von der Pumpe weiterhin
geförderte Kraftstoff etwa nach Maßgabe des Pumpengesetzes ausspritzen.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, claß die
Querbohrungen
EE im Ruhezustand der Vor-' richturig abgedeckt- sind; sie können vielmehr schon
um einen geringen Betrag offen stehen, der genügt, um: für die kleinsten @durchzulassenden
Brennstoffmengen jene gegenseitige Einstellung der vorher angeführten Größen herbeizuführen,
durch welche das Verhältnis Einspritzmenge zu Einspritzdauer auf seinen unteren
Wert eingestellt wird. Selbstverständlich kann dann einderartiger dauernd ,geöffneter
Mindestdurchgang auch in anderer Forma angeordnet sein, wie z. B. Abb. 2 zeigt.
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Dort sind in die Ausbohrung des Stutzens A eine Büchse g und
eine Führung h für einen Kolbenschieber D eingesetzt, die durch das Verschlußstück
B in ihrer Lage gesichert werden. Der Kolbenschieber D hat in der Nähe seines dem
Versühlußstück zugekehrten Endes zwei Querbohrungen E. Eine nicht drosselnde Längsbohrung
i ran Kolbenschi@eber D verbindet den am Stutzen A angeschlossenen
Zufluß mit den Querbohrungen. Eine feine, den,engsten Querschnitt im Brennstoffstrom
darstellende Drosselbohrungh im Boden des Kolbenschiebers D verbindet die Bohrungen
E und damit die Zuleitung ständig mit der am VerschlußstückB angeschlossenen Ableitung
zur Düse. Die Mündtmgen der Bohrungen E in dem Mantel des Kolbenschiebers -treten
,erst nach einem bestimmten Weg aus der Führung im Teil k heraus. Der Kolbenschieber
D steht unter der -Wirkung einer in die Büchse g eingesetzten Feder F, die sich
einerseits auf den als Federteller wirkenden Bund ia des Kolbenschiebers, andererseits
gegen den im Stutzen A befestigten Führungsteil h legt. In der mit ;einer Schultex
versehenen Büchsieg ,sind unten Einjegescheiben rn vorgesehen, gegen die sich der
Kolben @schieber D legt. Die Ruhestellung der Bohrungen. E zur Stau!erkante L der
Führung h kann durch die entsprechende Zahl der dünnen Einlagescheiben m zwischen
,dem Bund n des Kolbenschiebers D und der Schulter in der Büchse g geändert wenden.
Auch die Vorsipannung der Feder läßt sich durch Einlegen solcher Scheiben zwischen
die Federenden und deren Widerlager auf dass gewünschte Maß einstellen.
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Danut sich vor dem Drosselquerschnitt der Vorrichtung über den ersten
Teil der Einspritzung eine ausreichende Brennstoffmenge aufzuspeichern vermag und
damit der während dieses ersten Teils der Einspritzung durch den Drosiselquersichnitt
hindurchgepr:eßte Anteil der zu Beginn von der Pumpe angelieferten Brennstoffmenge
eine für die Eröffnung der Düse ausreichende Drucksteigerung herbeizuführen vermag,
ist es einerseits notwendig, den Inhalt des vor der Drosselstelle liegenden Abschnitts
derDruck-Leitung möglichst groß und denjenigen des dahinterliegenden Abschnitts
möglichst klein zu halten., Versuche- 'haben gezeigt, daß brauchbare Ergebnisse
nur zu urlangen sind, wenn man die Vorrichtung in dem ;der Düs@enmündung benachbarten
Leitungsdrittel unterbringt. Am zweckmäßigsten ist es, die Drosselvorrichtung unmittelbar
an den Düsenhalter anzubauen, wie dies Abb. 3 zeigt.