DE69404328T2

DE69404328T2 - Stufenlose hydromechanische zeitliche Steuerung

Info

Publication number: DE69404328T2
Application number: DE69404328T
Authority: DE
Inventors: David L Buchanan; Helen F Lu; Lester L Peters; Edward D Smith; Bradlee J Stroia
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2014-01-22
Also published as: EP0607982B1; EP0607982A1; JPH07167002A; US5277162A; DE69404328D1; JP2925914B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kraftstoff-Einspritzsysteme für Innenverbrennungsmotoren, wobei ein stufenloses hydromechanisches Zeitsteuerventil die Einspritzpunktverstellung in Kraftstoff-Injektoren für Innenverbrennungsmotoren mit Kompressionszündung reguliert, wobei Kraftstoff Kraftstoff-Injektoreinheiten zugeleitet wird, die nach einem Druck-Zeit-Dosierprinzip arbeiten (siehe US-A- 5042445).
Kraftstoff-Injektoreinheiten, die nach einem Druck-Zeit-Dosierprinzip arbeiten, sind seit einiger Zeit in Verwendung (siehe U.S. Patent Nr.4.721.247; 4.986.472 und die darin erwähnten Patente) und bieten Konstrukteuren von Innenverbrennungsmotoren wesentlich bessere Möglichkeiten, die ständig steigenden Forderungen nach einer besseren Schadstoffregulierung und einer gesteigerten Kraftstoffausnutzung zu erfüllen. In Kraftstoffversorgungssystemen mit solchen Injektoren wird Kraftstoff über eine gemeinsame Kraftstoffsammelleitung von einer Zahnradpumpe zu allen Injektoren geleitet und dasselbe gilt für Zeitsteuerungsfluid, das zur Regulierung des Ausmaßes verwendet wird, in dem die Einspritzpunkteinstellung vorgezogen oder verzögert wird, wobei die Menge an Kraftstoff und Zeitsteuerungsfluid, die an jeden Injektor abgegeben wird, eine Funktion des Versorgungsdrucks von der gemeinsamen Sammelleitung und der Zeitdauer ist, in welcher die Dosierungs- und Zeitsteuerkammern mit den entsprechenden Versorgungssammelleitungen in Verbindung stehen. Beispiele für Kraftstoffversorgungssysteme vom Zahnradpumpentyp für Kraftstoff-Injektoreinheiten vom P-T-Typ finden sich in U.S. Patent Nr.4.909.219 und 5.042.445.
Zur Erfüllung der anhaltenden Forderungen nach einer besseren Schadstoffregulierung und einer gesteigerten Kraftstoffausnutzung wird es jedoch zunehmend wichtig den Verbrennungsvorgang optimieren zu können, nicht nur durch eine exakte Regulierung der in jeden Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge, sondern auch durch exakte Regulierung der Zeitpunkteinstellung, und dies wird mit steigender Höhe des zu erreichenden Wirkungsgrades der Verbrennung immer schwieriger. Schließlich bedeutet eine erhöhte Präzision, daß die Steuerung stufenlos sein muß wie auch auf die verschiedenen Parameter ansprechen muß, welche die Kraftstoffmenge und Zeitsteuerung beeinflussen. Da ferner die staatlichen Forderungen in bezug auf die Emissionen für einen Motorbetrieb unter konstanten Bedingungen (Dauergeschwindigkeit) weniger streng sind als für wechselhafte Bedingungen (Stadtverkehr/Beschleunigung), kann eine erhöhte Kraftstoffausnutzung erzielt werden, wenn die Steuerung zwischen wechselhaften und konstanten Betriebsbedingungen unterscheiden und die Motoreinstellung entsprechend ändern kann. Im Idealfall erfordert eine solche Steuerung keine wesentliche Entwurfskorrektur bzw. Neukonstruktion bestehender Systeme, so daß sie in diese nachträglich eingebaut und nicht nur in neue Einheiten eingegliedert werden kann.
U.S. Patent Nr.4.869.219 offenbart eine Luft-Kraftstoff-Steuerung für P-T-Kraftstoffsysteme, bei welcher ein membranartiges Stellglied für eine regulierte optimale Kraftstoffmenge als Funktion des Drucks im Ansaugrohr sorgt und die nachträglich bei bereits bestehenden Motoren eingebaut werden kann. Es ist jedoch weder eine entsprechende Steuerung zur Regulierung der Motoreinstellung noch eine Verzögerungsfunktion vorgesehen, um einen modifizierten Effekt zu ermöglichen, sobald ein konstanter Betrieb erreicht ist.
U.S. Patent 3.486.492 und 4.408.591 zeigen Einspritzpumpen mit eingebauter zeitlicher Steuerung, welche die Einspritzpunktverstellung bei einer Beschleunigung verzögern kann. Diese Offenbarungen betreffen jedoch Pumpen der Verteilerart und nicht Zahnradpumpen und sind nicht für die Anforderungen von P-T-Kraftstoff-Injektoren und die zugehörigen Kraftstoffsysteme ausgebildet.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgrund des Vorhergesagten ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein stufenloses hydromechanisches Zeitsteuerventil zu schaffen, das die Motoreinstellung präzise als Funktion der Motorgeschwindigkeits- und -lastbedingungen regulieren kann.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydromechanisches Zeitsteuerventil zu schaffen, das nachträglich in bestehende Einspritzsysteme mit geringer oder ohne Veränderung bestehender Bauemheiten eingebaut werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines hydromechanischen Zeitsteuerventils, das zwischen wechselhaften und konstanten Betriebsbedingungen unterscheiden und die Motoreinstellung entsprechend verändern kann.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung der Kolbenschieberventilart zu schaffen, die für eine wirklich stufenlose Möglichkeit der Einspritzpunkteinstellung in einer Weise sorgt, die ein hohes Maß an Flexibilität in bezug auf die herstellbare Zeitsteuerungskurve aufweist.
Diese und andere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein stufenloses hydromechanisches Zeitsteuerventil nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Ventils sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Vorzugsweise wird ein kolbenschieberartiges hydromechanisches Zeitsteuerventil bereitgestellt, das ein Ventilgehäuse mit einer Zylinder- und Plungerkolbenanordnung umfaßt. Der Plungerkolben ist in dem Zylinder unter den einander aufhebenden Kräften des Kraftstoffdrucks in der Sammelleitung (Last) und einer oder mehr Zeitsteuerventilfedern verschiebbar. Die relative Position des Zylinders und Plungerkolbens bestimmt die effektive Größe des Kanals, durch den Zeitsteuerfluid strömen kann. Zum Beispiel weist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Plungerkolben einen konisch zulaufenden Kopf auf, der Kanäle im Zylinder in einem größeren oder geringeren Ausmaß bedeckt und freilegt, wodurch ein variabler Durchflußquerschnitt geschaffen wird. Als Alternative weist gemäß anderen Ausführungsbeispielen der Zylinder Kanäle mit schlitzförmigen Öffnungen auf, deren Breite sich fortlaufend ändert und die mit einer Dosiernut an dem Plungerkolben zusammenwirken, um einen variablen Durchflußquerschnitt zu definieren, durch welchen das Zeitsteuerfluid strömen
Zusätzlich kann bei Überlandfahrten eines Kraftfahrzeuges ein sparsamerer Kraftstoffverbrauch erzielt werden, indem das Zeitsteuerventil mit einem verzögerten Spritzverstellmerkmal bzw. einer verzögerten Zeitsteuereigenschaft versehen wird. Insbesondere kann durch einen regulierten Leckage-Effekt der Ventilplungerkolben in eine Richtung verschoben werden, wodurch eine Spritzverstellung erst nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer durchgeführt wird (die Zeitsteuerfluidversorgung erhöht wird). Diese verzögerte Spritzverstellung kann gemäß der Erfindung durch einen zweiten inneren Plungerkolben oder über einen zweiten, membranbetätigten äußeren Plungerkolben erzielt werden. Als Alternative kann dieses Merkmal durch eine separate elektronische Steuerung erzielt werden oder zum Beispiel bei Schiffsanwendungen kann dieses verzögerte Verstellmerkmal fehlen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor, die einige Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung nur zum Zwecke der Veranschaulichung zeigen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffversorgungssystem mit einem Zeitsteuerventil;
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zeitsteuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2a ist eine schematische Darstellung des Zeitsteuerplungerkolbens des Ausführungsbeispiels von Fig. 2 zur Darstellung der Art und Weise, in der er mit einem Dosierkanal für eine variable Öffnung zusammenwirkt;
Fig. 3 zeigt schematisch ein Kraftstoffeinspritzsystem, in dem ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zeitsteuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein vergrößertes Detail des Ventilplungerkolbens und Zylinderkanalbereichs des Zeitsteuerventils von Fig. 4;
Fig. 6 ist ein vergrößertes Diagramm, das eine geänderte Zylinderkanalanordnung bei dem Zeitsteuerventil von Fig. 4 zeigt;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Kraftstoffversorgungssystems, das ein Zeitsteuerventil jener Arten enthält, die in den Figuren 4-6 dargestellt sind, mit einer verzögerten Spritzverstellanordnung der in Fig. 3 dargestellten Art; und
Fig. 8 zeigt ein vergrößertes Detail von Fig. 7.
Fig. 9 ist eine Graphik, welche die Leistung von Einzelfeder- und Doppelfedersteueranordnungen für den Zeitsteuerplungerkolben des Ausführungsbeispiels von Fig. 4 vergleicht;
Fig. 10 zeigt eine Doppelfedersteueranordnung für den Zeitsteuerplungerkolben des Zeitsteuerventils von Fig. 4; und
Fig. 11 ist eine vergrößerte Ansicht der Zeitsteuerfederanordnung des Zeitsteuerventils von Fig. 10.
In den Zeichnungen werden in allen Ausführungsbeispielen dieselben Zahlen zur Bezeichnung derselben Elemente verwendet, die bei den einzelnen Ausführungsbeispielen unverändert bleiben, wobei ein Index (') verwendet wird, wenn ein entsprechendes Element von einem Ausführungsbeispiel zum anderen verändert wurde.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt die Grundbestandteile eines Kraftstoffversorgungssystems 1 zur Zuleitung von Kraftstoff und Zeitsteuerfluid zu den Injektoren 1 eines Innenverbrennungsmotors (nicht dargestellt). Bei diesem System 1 wird eine herkömmliche Förderpumpe P verwendet, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter R bei einem Druck, der in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen (in bekannter Weise) reguliert wird, über eine gemeinsame Kraftstoffversorgungssammelleitung 3 zu allen Injektoren I fördert und Zeitsteuerfluid über eine zweite gemeinsame Versorgungssammelleitung 5 allen Injektoren zuleitet. Ein Zeitsteuerventil 7, welches dazu dient, die Versorgung mit Zeitsteuerfluid von der Geschwindigkeit und Last abhängig zu machen, empfängt über eine Pumpendruckleitung 9 Kraftstoff bei unbeschränktem Sammelleitungsdruck der Förderpumpe P (der von der Motorgeschwindigkeit abhängt) und ist über eine Kraftstoffdruckleitung 11 dem Kraftstoff mit dem Kraftstoffversorgungsdruck der Sammelleitung 3 (der von der Motorlast abhängt) ausgesetzt. Zeitsteuerfluid, das durch das Zeitsteuerventil 7 reguliert wird, wird der Zeitsteuersammelleitung 5 über eine Verbindungsleitung 13 zugeführt und eine Leckage wird von dem Zeitsteuerventil 7 über eine Auslaufleitung 15 abgeleitet.
In allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das Zeitsteuerventil 7 ein stufenloses hydromechanisches Zeitsteuerventil. In einer ersten Form des Zeitsteuerventils 7, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Ventilbüchse 18 mit einer axialen Bohrung 20 in einem Ventilgehäuse 22 befestigt, und die Ventilbüchse 18 ist in bezug auf das Gehäuse 22 durch eine Mehrzahl von Dichtungsringen 24 abgedichtet. Ein Zeitsteuerventilplungerkolben 26 ist zur Hin- und Herbewegung innerhalb der axialen Bohrung 20 der Ventilbüchse 18 befestigt. Mindestens eine Zeitsteuerfeder 28 ist in dem Ventilgehäuse 22 angeordnet, so daß sie auf ein erstes Ende des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26 wirkt, und ein gegenüberliegendes zweites Ende des Zeitsteuerventilplungerkolbens steht mit der Kraftstoffversorgungssammelleitung 3 über eine Kraftstoffdruckleitung 11 in Verbindung, die mit der axialen Bohrung 20 über ein Kraftstoff-Druckrohr 22a des Gehäuses 22 verbunden ist. Zusätzlich verbindet die unbeschränkte Pumpendruckleitung 9 die Förderpumpe P direkt mit einem Zeitsteuerfluideinlaß 22b des Gehäuses 22 und die Zeitsteuerfluidversorgungssammelleitung 5 ist über die Verbindungsleitung 13 mit einem Zeitsteuerfluidauslaß 22c des Gehäuses 22 verbunden.
Ein Verteilerring 30 ist zwischen der Ventilbüchse 18 und dem Ventilgehäuse 22 ausgebildet, und dieser Verteilerring 30 ermöglicht, daß Zeitsteuerfluid vom Zeitsteuerfluideinlaß 22b die axiale Bohrung 20 über zahlreiche, um den Umfang beabstandete Zeitsteuerfluid-Einlaßschlitze bzw. -öffnungen 18a erreicht, die in dem Zylinder 18 an einer ersten Stelle entlang der Länge der axialen Bohrung 20 ausgebildet sind. Auf gleiche Weise nimmt ein Sammelring 32 Zeitsteuerfluid auf, das durch zahlreiche, um den Umfang beabstandete Zeitsteuerfluid-Auslaßschlitze bzw. öffnungen 18b aus der axialen Bohrung 20 austritt, die in der Ventilbüchse 18 an einer zweiten Stelle ausgebildet sind, die mit axialem Abstand entlang der Länge der axialen Bohrung 20 in bezug auf die Zeitsteuerfluid-Einlaßschlitze 18a angeordnet sind, und bringt das austretende Zeitsteuerfluid mit dem Zeitsteuerfluidauslaß 22c des Ventilgehäuses 22 in Verbindung, wodurch es über die Verbindungsleitung 13 zu der Zeitsteuerfluidversorgungssammelleitung 5 strömen kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt, aber deutlicher aus der schematischen Darstellung von Fig. 2a hervorgeht, weist der Ventilplungerkolben 26 einen ersten Endteil 26a auf, auf den die Feder 28 wirkt, und einen zweiten Endteil, auf den der Druck der Kraftstoffversorgungssammelleitung wirkt. Diese Endteile 26a, 26b sind maschinell bearbeitet, so daß sie sich dem Durchmesser der axialen Bohrung 20 ausreichend genau anpassen, so daß ein Lecken des Kraftstoffs in den Zeitsteuerfluidweg unter Wirkung des Sammelleitungsdrucks verhindert wird, ohne ein freies Gleiten des Ventilplungerkolbens 26 in der Ventilbüchse 18 zu behindern. Zwischen den Endteilen 26a, 26b weist der Ventilplungerkolben einen Schaft 26c auf, der einen Dosierring 34 relativ zu der Innenwand der Ventilbüchse 18 bildet, in den Zeitsteuerfluid von den Zeitsteuerfluid- Einlaßschlitzen 18a strömt, und einen öffnungsbildenden Teil 26d mit einer konisch zulaufenden Umfangswand. Der konisch zulaufende, öffnungsbildende Teil 26d des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26 und die Zeitsteuerfluid-Auslaßschlitze 18b wirken zur Bildung eines variablen Öffnungsmittels zusammen, so daß der Durchflußquerschnitt verändert kann, durch den Zeitsteuerfluid von dem Zeitsteuerfluideinlaß 22b zu dem Zeitsteuerfluidauslaß 22c abhängig von der Bewegung des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26 innerhalb der axialen Bohrung 20 hindurchgehen muß. Das heißt, je mehr sich der Zeitsteuerventilplungerkolben 26 bei der dargestellten konisch zulaufenden Form aus seiner Minimalströmungsposition, die in Fig. 2 dargestellt ist, nach rechts bewegt, um so größer wird der Querschnitt des Spalts zwischen dem öffnungsbildenden Teil 26d und dem Auslaßschlitz 18b und um so wird größer der Bereich des Auslaßschlitzes 18b, der nicht mehr von dem Endteil 26b des Zeitsteuerplungerkolbens blockiert wird.
Wie dargestellt, bewirken Anstiege im Druck der Kraftstoffversorgungssammelleitung (welche die Motorgeschwindigkeit und -last reflektieren) eine Bewegung des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26 in eine Richtung, die den Zeitsteuerkraftstofffluß soweit verringert (Verzögerungssteuerung), daß der Druck der Kraftstoffversorgungssammelleitung die entgegengesetzte Kraft der Zeitsteuerfeder 28 übersteigt. Daher ist die Position des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26 in der axialen Bohrung der Ventilbüchse und somit der Durchflußquerschnitt des variablen Öffnungsmittels abhängig von dem Sammelleitungsdruck in der Kraftstoffversorgungssammelleitung und der Federkonstante und Federvorspannung der Zeitsteuerfeder 28. Daher kann durch Regulierung der Federkonstante und -vorspannung wie auch der besonderen Kontur des öffnungsbildenden Teils 26d (die Kontur muß nicht eine kontinuierliche Verjüngung sein, noch ist es erforderlich, daß sich die Kontur in eine Richtung zur Verringerung des Durchmessers des Zeitsteuerplungerkolbens ändert) das Verhältnis zwischen dem Durchflußquerschnitt und dem Druck der Kraftstoffversorgungssammelleitung nach Bedarf eingestellt werden, um eine gewünschte Spritzverstellkurve zu erhalten. In dieser Hinsicht wird festgehalten, daß zur Aufrechterhaltung desselben Einspritzbeginns bei derselben Motorgeschwindigkeit der Motor einen geringeren Zeitsteuerfluidstrom bei hoher Sammelleitungsströmungsrate und einen stärkeren Zeitsteuerfluidstrom bei geringer Sammelleitungsströmungsrate benötigt.
Wie zuvor im Abschnitt über den Hintergrund dieser Schrift erwähnt wurde, sind staatliche Emissionsforderungen unter konstanten Überland- oder Dauergeschwindigkeitsbedingungen weniger streng als unter wechselhaften Stadtverkehr- oder Beschleunigungsbedingungen, so daß die Möglichkeit besteht, die Motorverbrennungsparameter für einen sparsameren Kraftstoffverbrauch zulässig zu variieren, zum Beispiel durch Verstellen der Motoreinstellung. Zu diesem Zweck enthält das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ein Merkmal, durch welches der Zeitsteuerventilplungerkolben 26 veranlaßt wird, den Durchflußquerschnitt nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer zu erhöhen und somit die Motoreinstellung allmählich zu verstellen, solange eine bestimmte Motorlast und Motorgeschwindigkeit beibehalten wird.
Genauer sind ein erster und zweiter innerer Plungerkolben 36, 38 zur Hin- und Herbewegung in einem Hohlraum 20e des Zeitsteuerplungerkolbens 26 befestigt, wobei diese inneren Plungerkolben 36, 38 durch Federn 40, 42 in eine neutrale Position (in Fig. 2 dargestellt) gegeneinander federbelastet sind. In dieser Position liegt ein Ende des ersten inneren Plungerkolbens 36 einem inneren Endteil des inneren Hohlraums 20e gegenüber und ein gegenüberliegendes Ende 38a des zweiten inneren Plungerkolbens 38 ist mit einem vorbestimmten Abstand zu einem inneren Plungerkolbenanschlag angeordnet, der durch einen Wandteil 22d des Ventilgehäuses 22 gebildet wird. In dieser neutralen Position liegen beide Plungerkolben 36 und 38 gegen Stifte 26f (von welchen nur einer dargestellt ist), die von der Innenwand des Plungerkolbens 26 abstehen und einen Spalt 29 zwischen den Plungerkolben 36 und 38 erzeugen. Ein regulierter Sickerweg ist vorgesehen, so daß ein Teil des Zeitsteuerfluids, das von dem Zeitsteuerfluid-Einlaßschlitz 18a zu dem Zeitsteuerfluid-Auslaßschlitz 18b strömt, in einen Hohlraum zwischen dem ersten und zweiten inneren Plungerkolben 36, 38 sickert. Dieser Sickerweg wird durch den radialen Zwischenraum zwischen den Kolben 26 und 36 gebildet.
Die Sickermenge durch den radialen Zwischenraum und den Abstand des Plungerkolbenendes 38a zu dem anschlagbildenden Gehäusewandteil 22d ist derart, daß Zeitsteuerfluid in den Hohlraum zwischen den Plungerkolben 36 und 38 sickert und mit der richtigen Verzögerung den zweiten inneren Plungerkolben 38 in den Eingriff mit dem Gehäusewandteil 22d schiebt und dann auf den Zeitsteuerventilplungerkolben 26 über den Plungerkolben 36 wirkt, der durch den unbeschränkten Sammelleitungsdruck in dem Hohlraum 20e an der rechten Seite des Plungerkolbens 36 in Position gehalten wird. Dadurch wird der Plungerkolben 26 nach rechts verschoben, wodurch der Zeitsteuerfluidstrom allmählich erhöht wird und die Motoreinstellung vorverstellt wird. Die Verstellrate ist von dem Durchmesser des inneren Plungerkolbens 38 abhängig, wobei die Verstellrate um so langsamer ist, je größer der Durchmesser ist, da das Volumen, das in dem Hohlraum zwischen den Plungerkolben 36 und 38 verdrängt wird, pro Verschiebungseinheit größer ist. Da während dieser Zeitsteuerungseinstellphase der unbeschränkte Sammelleitungsdruck auf die rechte Seite des ersten inneren Plungerkolbens 36 wirkt und die Kraft der Feder 40 auf dessen inneres Ende zusätzlich zu dem unbeschränkten Sammelleitungsdruck wirkt, der über Rückstellkanäle 26g eindringt, bewegt sich der erste innere Plungerkolben 36 aufgrund der Kompression der Feder 40 nicht.
Andererseits wird die Bewegung des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26 in eine Richtung, die den Zeitsteuerstrom (aufgrund eines erhöhten Drucks der Kraftstoffversorgungssammelleitung) beschränkt, nicht verzögert. Das heißt, es ist ein Auslaufmittel zum Ableiten von Zeitsteuerfluid aus dem Hohlraum zwischen den inneren Plungerkolben 36, 38 vorgesehen, so daß die Bewegung in eine Richtung zur Verzögerung der Zeitsteuerung (nach links in Fig. 2) nicht behindert wird. Genauer, sobald der Druck in dem Hohlraum zwischen den inneren Plungerkolben 36 und 38 den unbeschränkten Sammelleitungsdruck übersteigt, drückt der innere Plungerkolben 36 seine Feder 40 zusammen, Kraftstoff an der Innenseite des Plungerkolbens 36 strömt frei aus den Rückstellkanälen 26g und das Ende mit verringertem Durchmesser des inneren Plungerkolbens 36 legt den ersten der Rückstellkanäle 26g frei, wodurch der Druck in dem Hohlraum zwischen den inneren Plungerkolben 36, 38 rasch auf den unteren unbeschränkten Sammelleitungsdruck entlastet wird.
Eine andere Möglichkeit, eine verzögerte allmähliche Spritzverstellung zu erzielen, ist in Verbindung mit dem Zeitsteuerventil 7' von Fig. 3 dargestellt. In diesem Fall wird eine verzögerte Steuerungseinstellung durch Verbinden des Motorluftansaugrohrs mit einem membranartigen Ventilstellglied 45 erzielt, auf dessen eine Seite der Motorluftansaugdruck wirkt, der in eine Luftansaugdruckkammer 47 übertragen wird, und dessen andere Seite so angeordnet ist, daß sie mit der Zeitsteuerfeder 28 an dem zweiten Ende des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26' zusammenwirkt, so daß das linke Ende der Zeitsteuerfeder 28 nach einem vorbestimmten Zeitintervall bewegt wird.
Das membranartige Ventilstellglied 45 umfaßt eine Diaphragmamembran 49, an der ein Stellplungerkolben 51 an einer dem Zeitsteuerventilplungerkolben 26' gegenüberliegenden Seite befestigt ist, und eine Verzögerungsfeder 53 zum Vorspannen der Membran in eine Richtung, die ein Zusammendrücken der Luftansaugdruckkammer 47 bewirkt. Ein mittlerer Teil der Diaphragmamembran 49 liegt zwischen einer Unterlegplatte 55 und einer Verzögerungsfederhalterung 57. Ein gewindeförmiges Ende 51a mit verringertem Durchmesser des Steliplungerkolbens 51 geht durch die Verzögerungsfederhalterung 57, die Diaphragmamembran 49 und dann durch die Unterlegplatte 55, wo es mit einer Befestigungsmutter 59 festgeschraubt wird, welche die Unterlegplatte 55 und die Verzögerungsfederhalterung 57 zusammenklemmt. Das gegenüberliegende Ende des Steliplungerkolbens 51 wird gleitend durch eine Wand 22'd des Gehäuses des Zeitsteuerventils 7' in eine Zeitsteuerfederkammer 61 geführt. In einer Ausgangsposition des Plungerkolbens 51 besteht ein vorbestimmter Abstand d zwischen dem Ende des Stellplungerkolbens 51, das in der Zeitsteuerfederkammer 61 angeordnet ist, und einer gegenüberliegenden Oberfläche einer kappenförmigen Zeitsteuerfederhalterung 63 für die Zeitsteuerfeder 28.
Die Verzögerungsfeder 53 ist in einer fluidgefüllten Verzögerungskammer 65 angeordnet. Ein Auslauföffnungsmittel 67 stellt eine kontrollierte Rate ein, mit der Fluid aus der fluidgefüllten Verzögerungskammer 65 abhängig davon auslaufen kann, wie sehr die Diaphragmamembran 49 unter der anhaltenden Wirkung des Motorluftansaugdrucks dagegen gepreßt wird. Das Auslauföffnungsmittel 67 umfaßt einen Auslaufdurchlaß 69, der die Verzögerungskammer 65 mit der Zeitsteuerfederkammer 61 verbindet (die an dem Plungerkolben befestigte Federhalterung 71 blockiert den Strom durch die Zeitsteuerfederkammer 61 von dem Auslaufdurchlaß 69 zu dem Auslaß 73 nicht) und ein darin angeordnetes durchflußbegrenzendes Öffnungselement 75. Das durchflußbegrenzende Öffnungselement 75, wie in Fig. 8 dargestellt, kann eine labyrinthartige Anordnung von Öffnungen und Abstandsstücken sein, wie in der Folge ausführlicher beschrieben wird, und öffnet sich zu dem oberen Bereich der Verzögerungskammer 65, so daß Luft hinter dem Stellkolben 51 in die Verzögerungskammer ausgestoßen werden kann. Die fluidgefüllte Kammer 65 ist mit einer Quelle für Fluid, wie Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe P, in einer Weise verbunden, daß die Kammer 65 wieder gefüllt werden kann, wenn die Diaphragmamembran 49 von der Verzögerungsfeder 53 in ihre Ausgangsposition zurückgebracht wird.
Die Zeitsteuerfeder 28 hat ein Ende, das von dem Zeitsteuerventilplungerkolben 26' wegweist (nach links in Fig. 3) und das von der kappenförmigen Zeitsteuerfederhalterung 63 gehalten wird. Sobald der Motorluftansaugdruck eine vorgegebene Zeit über einem vorbestimmten Wert liegt, wird davon ausgegangen, daß es sich um eine Dauergeschwindigkeit oder Überlandfahrt handelt. Der vorbestimmte Druckwert wird von der Verzögerungsfeder 53 eingestellt und die vorgegebene Zeit wird durch die Zeit eingestellt, die benötigt wird, damit ausreichend Fluid durch das Auslauföffnungsmittel 67 strömen kann, so daß das freie Ende des Steliplungerkolbens 51 die vorbestimmte Strecke d mit der Diaphragmamembran 49 zurücklegen kann und mit der Zeitsteuerfederhalterung 63 in Eingriff gelangt und diese verschiebt. Nachdem der Steliplungerkolben 51 mit der Zeitsteuerfederhalterung 63 in Eingriff gelangt ist, bewirkt er ein allrnähliches Zurückschieben des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26' gegen die Kraft des Drucks der Kraftstoffversorgungssammelleitung, wodurch eine allmähliche Spritzverstellung mit einer Rate erzeugt wird, die durch die Rate bestimmt wird, mit der Zeitsteuerfluid durch das Auslauföffnungsmittel 67 aus der Verzögerungskammer 65 austreten kann. Wenn das Fahrzeug nicht mehr mit konstanter Dauergeschwindigkeit fährt, fällt der Motorluftansaugdruck und die Verzögerungsfeder 53 bewirkt, daß sich der Steliplungerkolben 51 zurückzieht und die Diaphragmamembran 49 Fluid (Kraftstoff) mit kontrollierter Rate über das Auslauföffnungsmittel 67 und eine durch ein Rückschlagventil regulierte Leitung 77, die zur Aufnahme von Kraftstoff aus dem Auslaufstrom von den Kraftstoff-Injektoren angeschlossen ist, in die Verzögerungskammer 65 zurückzieht.
Wie auch in Fig. 3 dargestellt ist, kann das Zeitsteuerventil 7' in einem gemeinsamen Gehäuse 22' mit einem die Motordrehmomentkurve beeinflussenden Kraftstoff- Druekregler 80 angeordnet sein, der den Druck des Kraftstoffs regelt, der den Kraftstoff-Injektoren von der ersten Versorgungssammelleitung 3 über einen Auslaßkanal 82 des Druckreglers 80 zugeleitet wird. Der Auslaßkanal 82 des Druckreglers 80 ist auch mit der axialen Bohrung 20 verbunden, um den Kraftstoffversorgungsdruck auf das zweite Ende 26'b des Zeitsteuerventilplungerkolbens 26' zu übertragen.
Vorzugsweise ist der Druckregler 80 auf dieselbe Weise wie das Zeitsteuerventil 7 konstruiert und umfaßt daher ein zweites variables Öffnungsmittel zur Regulierung des Kraftstoffdrucks in der ersten Versorgungssammelleitung 3 als Funktion des unbeschränkten Sammelleitungsdrucks. Zu diesem Zweck weist die Pumpendruckleitung 9 einen Arm auf, der das Ende 84a des Reglerventilplungerkolbens 84 dem von der Motorgeschwindigkeit abhängigen unbeschränkten S ammelleitungsdruck der Pumpe P aussetzt. Ferner umfaßt der Druekregler 80, wie das Zeitsteuerventil 7, eine zweite Ventilbüchse 86 mit einer zweiten axialen Bohrung 88, in welcher der Reglerventilkolben 84 zur Hin- und Herbewegung befestigt ist, und eine Reglerfeder 90, die auf das Ende 84b des Reglerventilkolbens 84 wirkt. Ein geregelter Sammelleitungsdruckauslaß der Pumpe P ist mit einem Sammelleitungsversorgungskraftstoffeinlaß 92 des Gehäuses 22' und mit der axialen Bohrung 88 über einen Kraftstoff-Einlaßschlitz 94 in der Ventilbüchse 86 verbunden, der entlang der Länge der axialen Bohrung 88 in bezug auf die Anordnung von Kraftstoff-Auslaßschlitzen 96, die in dem Zylinder 86 ausgebildet sind, axial beabstandet ist. Wie bei dem Zeitsteuerventilkolben 26' wirken der Reglerventilkolben 84 und die Kraftstoff-Auslaßschlitze 96 zur Bildung einer variablen Öffnung zusammen, um den Durchflußquerschnitt für Kraftstoff zu verändern, der sich von dem Sammelleitungsversorgungskraftstoff-Einlaßschlitz 94 zu dem Kraftstoff-Auslaßkanal 82 abhängig von der Position des Reglerkolbens 84, und insbesondere seines konisch zulaufenden öffnungsbildenden Teils 84d, in der zweiten axialen Bohrung 88 bewegt, wodu-ch der Durchflußquerschnitt des zweiten variablen Öffnungsmittels von dem unbeschränkten Sammelleitungsdruck und von der Federkonstante und Federvorspannung der Reglerfeder 90 abhängig wird.
In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein variables Öffnungsmittel unter Verwendung einer sich verändernden Kontur eines Zeitsteuerplungerkolbenteils in Verbindung mit einem herkömmlichen geformten Auslaßschlitz gebildet. Nun wird jedoch eine bevorzugte alternative Methode beschrieben, bei der ein Dosierschlitz in dem Zylinder eine axial verlaufende Länge und eine Breite aufweist, die sich entlang seiner Länge verändert, und der Zeitsteuerplungerkolben eine ringförmige Dosiernut än einer Umfangsfläche des Plungerkolbens aufweist, wobei die Dosiernut eine Breite besitzt, die im wesentlichen schmäler als die Länge des Dosierschlitzes ist, wodurch der variable Durchflußquerschnitt durch den Überlappungsbereich zwischen einem Teil der Länge des Dosierschlitzes und der Dosiernut definiert wird. Insbesondere wird ein erstes derartiges Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 beschrieben.
In dem Zeitsteuerventil 7" ist ein Durchlaßmittel 101 in dem Zeitsteuerplungerkolben 26" vorgesehen (z.B. in Form von acht kleinen Löchern, von welchen nur zwei dargestellt sind), welche die Zeitsteuerfluid-Einlaßschlitze 18"a mit einer Dosiernut 103 verbinden, die um den Umfang des Zeitsteuerplungerkolbens 26" ausgebildet ist. Zusätzlich sind vier gleich große schlüssellochförmige Dosierschlitze 105 in der Ventilbüchse 18" ausgebildet. Der Durchflußquerschnitt wird durch die Position des Zeitsteuerkolbens 26" bestimmt, indem die Form der Dosierschlitze 105 wie auch die Größe der Dosiernut 103 unveränderlich ist, so daß der Querschnitt des Auslaßschlitzes durch den Teil der Dosierschlitze 105 bestimmt wird, der von der Dosiernut 103 überlappt wird und sich in Übereinstimmung mit der axialen Änderung in der Breite der Dosierschlitze 105 verändert, wenn die Dosiernut 103 mit dem Zeitsteuerplungerkolben 26" entlang deren Länge axial verschoben wird (siehe Fig. 6).
An dem Umfang des Zeitsteuerplungerkolbenteils 26"d zwischen der Dosiernut 103 und dessen freiem Ende, auf das die Kraft des Sammelleitungsdrucks wirkt, ist eine Umfangssammelnut 109 ausgebildet, um ein Sickern von Kraftstoff aus der Kraftstoff- Sammelleitung durch die Dosierschlitze 105 zu verhindern. Kraftstoff, der in der Nut 109 gesammelt wird, läuft aus dieser über eine Mehrzahl radialer Auslaufdurchlässe 113 in einen zentralen Auslaufdurchlaß 111 und läuft aus dem Auslaufdurchlaß 111 am Endteil 26"a in die Zeitsteuerfederkammer 61', von wo er über eine Auslaufleitung 73' wieder in den Kraftstoffbehälter R zurückkehrt.
Aus experimentellen Daten geht hervor, daß verschiedene Formen und Größen für die Dosierschlitze möglich sind, und die Federkonstante kann nach Berechnungen gewählt werden, die aufgrund der erhaltenen experimentellen Daten durchgeführt werden. Zusätzlich kann eine Zeitsteuerfeder-Feststellschraube 107 oder dergleichen verwendet werden, um die Vorspannungskraft der Zeitsteuerfeder 28 richtig einzustellen. Ein Beispiel einer alternativen Dosierschlitzform, die sich als effektiv erwiesen hat, ist in Fig. 6 dargestellt. In diesem Fall wird eine dreieckige Dosierschlitzform verwendet, um eine zunehmende Veränderung im Durchflußquerschnitt des Schlitzes zu erhalten, der durch das Zusammenwirken der Dosiernut 103 mit den Dosierschlitzen 105' gebildet wird. Sonst sind die Art und Funktionsweise der Ausführungsbeispiele der Figuren 4-6 im wesentlichen dieselben wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen und es sollte berücksichtigt werden, daß dieselben Abänderungen auch bei dem Kraftstoff-Druckregler 80 ausgeführt werden können.
Ferner kann ein Ventilstellglied vom Diaphragmatyp mit Verzögerungswirkung wie jenes, das bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 dargestellt ist, bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 4 bis 6 verwendet werden, wie mit Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, in welchen ein Kraftstoffversorgungssystem 120 schematisch dargestellt ist, bei dem ein Zeitsteuerventil jener Art, die in den Figuren 4 bis 6 dargestellt ist, in eine veränderte Ventileinheit eingebaut ist, wobei eine verzögerte Spritzverstellanordnung jener Art verwendet wird, die in Fig. 3 dargestellt ist. Bei der Beschreibung des Kraftstoffversorgungssystems 120 werden nur jene Aspekte besprochen, die anders sind oder nicht mit Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschrieben wurden. Da ferner die Einzelheiten der Regulierung des Kraftstoffflusses zu den Injektoren I außer der Verwendung einer variablen Öffnungskonstruktion für den Kraftstoffregler 80', die jener der Zeitsteuerventile dieser Erfindung entspricht, nicht Teil dieser Erfindung sind, wurde deren vollständige Erklärung einschließlich der Funktionsweise des elektronischen Steuermoduls (ECM), des Reglers G, der Leckverzögerungsdrosselventile usw. unterlassen. Ebenso wurde der Einfachheit wegen die Ventilbüchse 18" weggelassen und es ist nur ein Teil der Abschnitte 26"b und 26"c des Zeitsteuerplungerkolbens 26" des Zeitsteuerventils 7" im Querschnitt dargestellt (und dasselbe gilt für den Reglerplungerkolben 84'); diese nicht dargestellten Merkmale sind jedoch wie oben beschrieben.
Erstens ist aus Fig. 7 ersichtlich, daß ein Zusammenwirken zwischen dem Zeitsteuerventil und dem Kraftstoffregler erzielt werden kann, ohne daß beide in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sind. Das heißt, es kann ein separater Kraftstoffregler 80' mit dem Zeitsteuerventil 7" verwendet werden.
Ferner ist die Luftdruckleitung 124, welche das Motorluftansaugrohr mit der Druckkammer 47 des Ventilstellglieds 45 verbindet, vorteilhaft mit einem Luftlkraftstoff-Sicherheitsventil 126 versehen um zu verhindern, daß bei einem Riß der Diaphragmamembran 49 Kraftstoff in die Luftleitung gezogen wird.
Mit Bezugnahme auf Fig. 8 sind Einzelheiten des Ventilstellglieds 45 ersichtlich. Erstens ist es ein wesentlicher Aspekt des strömungsbegrenzenden Öffnungselements 75, daß es eine labyrinthartige Anordnung einer Mehrzahl von Austrittslöchern 75a anstelle eines einzigen Austrittslochs verwendet. Bei Verwendung eines einzigen Austrittslochs müßte seine Größe so gering sein, daß es verstopft werden könnte. Zur Vermeidung dieses Problems werden zahlreiche Öffnungen in Serie verwendet. Zum Beispiel kann unter Verwendung von sieben versetzten Austrittslöchern 75a, die durch Abstandsstücke 75b getrennt sind, jede Öffnung vergrößert werden, so daß sie einen Durchmesser von etwa 0,508 mm (0,020") aufweist. Ein solches Öffnungselement kann aus einer Metallprägung mit den sieben Austrittslöchern 75a und Abstandstücken 75b bestehen, die zickzackförmig gefaltet und in eine Steckhalterung 128 eingesetzt ist.
Zur Einstellung der Vorspannung der Verzögerungsfeder 53 können eine oder mehrere Unterlegscheiben 131 in die Verzögerungskammer 65 zwischen dem Ende der Verzögerungsfeder 53 und der Kammerendwand eingesetzt werden. Ebenso kann die Vorspannung der Zeitsteuerfeder 28 durch einen einstellbaren Halterungsanschlag 133 einstellbar gemacht werden. Der Halterungsanschlag 133 ist in die kappenförmige Zeitsteuerfederhalterung 63 geschraubt und ist selbst kappenförmig mit einem Rand, der unter der Wirkung der Feder 28 mit dem Ende eines Fortsatzes 22'e der Verzögerungskammerwand 22'd in Eingriff gelangt, der in die Zeitsteuerfederkammer 61 ragt. Somit kann die Federvorspannung durch mehr oder weniger festes Einschrauben des Halterungsanschlags 133 in die Zeitsteuerfederhalterung 63 eingestellt werden, indem das anfängliche Maß, auf das die Zeitsteuerfeder 28 zusammengedrückt wird, verändert wird. In diesem Fall wird die Strecke d, die der Stellplungerkolben zurücklegen muß, bevor der Zeitsteuerplungerkolben gegen die Kraft des Versorgungsdrucks der Kraftstoffsammelleitung zurückgeschoben wird, von dem Halterungsanschlag 133 eingestellt und bleibt trotz Veränderungen in der relativen Position der Zeitsteuerfederhalterung 63 in bezug auf den Halterungsanschlag 133 konstant. Zusätzlich kann ein Führungsstiftelement 135 in das Ende des Steliplungerkolbens geschraubt werden; dieses Führungsstiftelement 135 geht durch den Ralterungsanschlag 133 in eine Führungsöffnung 63a in der Federhalterung, um ein Verschieben oder Kippen der Zeitsteuerfederhalterung 63 zu minimieren (das ist möglich, da der Durchmesser des Stellkolbens viel kleiner als der Innendurchmesser des Halterungsanschlags 133 ist), wenn der Stellplungerkolben 51 darauf wirkt.
Wenn der Sammelleitungskraftstoffdruck über einen großen Bereich von Drücken schwankt (z.B. von 20,6 bis 1379 kPa [3 bis 200 psi]) sind mehr als eine einzige Zeitsteuerfeder wünschenswert, um die Druckschwankungen bei verschiedenen Motorlasten auszugleichen. Zum Beispiel werden mit Bezugnahme auf Fig. 9, in der die Kolbenverschiebung zum Erreichen eines geplanten Einspritzbeginns (SOI) durch die Kurve A dargestellt ist, wie durch die Kurve B dargestellt, die geplanten Kolbenverschiebungen nicht in einem ausreichenden Maße erreicht, wenn der Sammelleitungsdruck durch eine einzige Zeitsteuerfeder ausgeglichen wird. Andererseits kann durch das Hinzufügen einer zweiten Feder, wie durch die Kurve C dargestellt ist, der geplante SOI annähernd erreicht werden. Ein Doppelfeder-Zeitsteuerventil 7"' ist in Fig. 10 dargestellt und unterscheidet sich von jenem der Ausführungsbeispiele in den Figuren 4-6 nur in bezug auf die Zeitsteuerfederanordnung 140, die in vergrößertem Maßstab in Fig. 11 dargestellt ist. Somit wird nur die Zeitsteuerfederanordnung 140 ausführlicher beschrieben.
Erstens haben die beiden Zeitsteuerfedern 28'a und 28'b verschiedene Federkonstanten, wobei die Zeitsteuerfeder 28'a weich und die Zeitsteuerfeder 28'b steif ist. Die weiche Zeitsteuerfeder 28'a wirkt zwischen dem Ende 26"a des Zeitsteuerplungerkolbens 26" und einer Federhalterung/Bewegungsanschlag-Kombination 142. Der Federhalterung/Bewegungsanschlag 142 ist ein kolbenförmiges Element mit einem Kopfteil 142a und einem Stangenteil 142b und einer abgestuften mittleren Bohrung 144.
Der kleinste Bohrungsteil 144a schafft nur einen Strömungsweg zur Ableitung von Leckkraftstoff, der aus dem zentralen Auslaufdurchlaß 111 des Zeitsteuerplungerkolbens 26" austritt, und der mittlere Bohrungsteil bildet eine Aufnahme für die weiche Zeitsteuerfeder 28'a. Der größte Bohrungsteil 144a ist neben dem Endteil 26"a des Zeitsteuerplungerkolbens 26" angeordnet und hat einen Durchmesser, der größer als jener des Endteils 26"a des Zeitsteuerplungerkolbens ist, so daß dieser teleskopartig eingeschoben werden kann. Die Tiefe des Bohrungsteils 144a bestimmt den maximalen Hub des Zeitsteuerplungerkolbens 26" in bezug auf die weiche Zeitsteuerfeder 28'a. Ebenso begrenzt die Rückseite des Kopfteils 142a des Federhalterung/ Anschlags den Hub des Zeitsteuerplungerkolbens 26" in bezug auf die steife Zeitsteuerfeder 28'b durch den Eingriff mit einer Schulter 146.
Die steife Feder 28'b wird zwischen der Rückseite des Kopfteils 142a des Federhalterung/Anschlags 142 und einer Verschlußkappe 148 gehalten, die ein Sicherungsring 150 in Position hält.
Wenn der Motor bei leichter Last und geringer Geschwindigkeit läuft, wird die Sammelleitungs-Kraftstoffströmungskraft nur durch die weiche Feder 28'a ausgeglichen, bis der Anschlag 142 nicht mehr mit 18" in Kontakt ist, da die Feder 28'b zusammengedrückt wird. Dann wird die Sammelleitungs-Kraftstoffströmungskraft sowohl von der weichen als auch steifen Feder ausgeglichen, bis die Grenze der Strecke, über die der Zeitsteuerplungerkolben in den größeren Bohrungsteil 144a eingeschoben werden kann, erreicht ist. Wenn der Motor bei hoher Last und hoher Geschwindigkeit läuft, wird die Sammelleitungs-Kraftstoffströmungskraft nur durch die steife Feder ausgeglichen, bis zur maximalen Hubgrenze, die durch die Schulter 146 bestimmt ist.
Es ist zu beachten, daß diese Doppelfederanordnung nicht auf die Ausführungsbeispiele von Fig. 4 bis 7 beschränkt ist und bei jeder der zuvor beschriebenen Zeitsteuerventilanordnungen angewendet werden kann. Obwohl verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, versteht sich daher, daß diese nicht darauf beschränkt ist, sondern zahlreichen Änderungen und Modifizierungen unterzogen werden kann, die dem Fachmann bekannt sind, und daher soll die Erfindung nicht auf die hierin dargestellten und beschriebenen Einzelheiten beschränkt sein, sondern alle Änderungen und Modifizierungen umfassen, die in den beiliegenden Ansprüchen enthalten sind.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung findet in einem großen Bereich von Kraftstoffeinspritzanlagen für Innenverbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren Anwendung. Die Erfindung ist besonders zweckdienlich, wenn eine präzise Zeitpunkteinstellung wesentlich ist und/oder wenn die Verwendung eines hydromechanischen Steuersystems anstelle eines elektronischen gewünscht wird.

Claims

1. Kraftstoffversorgungssystem (1, 120) eines Innenverbrennungsmotors jener Art, bei welcher eine Förderpumpe (P) Kraftstoffinjektoren (1) Kraftstoff bei einem Druck zuleitet, der in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen über eine gemeinsame erste Versorgungssammelleitung (3) reguliert wird, und den Kraftstoffinjektoren (1) Zeitsteuerfluid über eine gemeinsame zweite Versorgungssammelleitung (5) durch ein stufenloses hydromechanisches Zeitsteuerventil (7, 7', 7" 7"') zuleitet, dadurch gekennzeichnet, daß

das stufenlose hydromechanische Zeitsteuerventil (7, 7', 7" 7"') eine Ventilbüchse (18, 18") mit einer axialen Bohrung (20) und einen Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") umfaßt, der zur Hin- und Herbewegung in die axiale Bohrung (20) der Ventilbüchse (18, 18") eingebaut ist, wobei mindestens eine Zeitsteuerfeder (28, 28'a, 28'b) auf ein erstes Ende (26a, 26'a, 26"a) des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") wirkt und ein gegenüberliegendes zweites Ende (26b, 26'b, 26"b) des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") mit der ersten Versorgungssammelleitung (3) in Verbindung steht,

wobei ein Auslaß der Förderpumpe (P) direkt mit einem Zeitsteuerfluideinlaß (22b) an einer ersten Stelle entlang der Länge der axialen Bohrung (20) verbindbar ist und die zweite Versorgungssammelleitung (5) mit einem Zeitsteuerfluidauslaß (22c, 22'c, 22"c) an einer zweiten Stelle verbindbar ist, die an der Länge der axialen Bohrung (20) in bezug auf die erste Stelle axial beabstandet ist,

wobei der Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") und der Zeitsteuerfluidauslaß (22c, 22'c, 22"c) zur Bildung eines variablen Öffnungsmittels zur Veränderung eines Durchflußquerschnitts für Zeitsteuerfluid, das von dem Zeitsteuerfluideinlaß (22b) zu dem Zeitsteuerfluidauslaß (22c, 22'c, 22"c) strömt, abhängig von der Bewegung des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") hin zu und weg von der ersten und zweiten Stelle zusammenwirken,

wobei die Position des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") in der axialen Bohrung (20) der Ventilbüchse (18, 18") und somit der Durchflußquerschnitt des variablen Öffnungsmittels von dem Sammelleitungsdruck in der ersten Versorgungssammelleitung (3) und der Federkonstante und Federvorspannung der mindestens einen Zeitsteuerfeder (28, 28'a, 28'b) abhängen.

2. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Öffnungsmittel Auslaßöffnungen (1 8b) an einem inneren Ende des Zeitsteuerfluidauslasses (22c, 22'c, 22"c) und eine konisch zulaufende Umfangsfläche an dem Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") umfaßt, wobei der variable Durchflußquerschnitt durch einen radialen Spalt zwischen den Auslaßöffnungen (18b) und der konisch zulaufenden Umfangsfläche des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") definiert ist.

3. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Öffnungsmittel eine Mehrzahl von Dosierschlitzen (105, 105') an einem inneren Ende des Zeitsteuerfluidauslasses (22c) umfaßt, wobei die Dosierschlitze (105, 105') eine axial verlaufende Länge und eine Breite aufweisen, die sich entlang ihrer Länge ändert, sowie eine ringförmige Dosiernut (103) an einer Umfangsfläche des Kolbens (26"), wobei die Dosiernut (103) eine Breite aufweist, die im wesentlichen schmäler als die Länge der Dosierschlitze (105, 105') ist, der variable Durchflußquerschnitt durch einen Überlappungsbereich zwischen einem Teil der Länge der Dosierschlitze (105, 105') und der Dosiernut (103) definiert ist, und ein Durchlaßmittel in dem Kolben (26') vorgesehen ist, um den Zeitsteuerfluideinlaß (22b) mit der Dosiernut (103) zu verbinden.

4. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierschlitze (105') eine dreieckige Form aufweisen.

5. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierschlitze (105) eine Schlüssellochform aufweisen.

6. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Zeitsteuerfedern (28'a, 28'b) mit verschiedenen Federkonstanten auf das erste Ende (26, 26'a, 26"a) des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") wirkt.

7. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose hydromechanische Zeitsteuerventil (7, 7', 7", 7"') ferner ein Verzögerungsmittel zur Vergrößerung des Durchflußquerschnitts, der bei einem bestimmten Sammelleitungsdruck erhalten wird, nach einer vorbestimmten Zeit umfaßt.

8. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsmittel Luftansaugmittel zur Verbindung mit einem Motoransaugrohr umfaßt und Kraftübertragungsmittel zum Hinzufügen des Luftansaugdrucks zu der Kraft von mindestens einer Zeitsteuerfeder (28, 28'a, 28'b) nach einem vorbestimmten Zeitintervall.

9. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsmittel ein membranartiges Ventilstellglied (45) umfaßt, auf dessen eine Seite der Motorluftansaugdruck wirkt und dessen gegenüberliegende Seite so angeordnet ist, daß sie auf das zweite Ende (26b, 26'b, 26"b) des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") nach einer vorbestimmten Verschiebung (d) der Mernbran zu dem Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") aus einer Ausgangsposition wirkt, sowie Verzögerungsmittel zur Regulierung der Zeit, welche die Membran für die vorbestimmte Verschiebung (d) benötigt.

10. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das membranartige Ventilstellglied (45) eine Diaphragmamembran (49) umfaßt, an der ein Stellplungerkolben (51) an einer Seite befestigt ist, die dem Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") gegenüberliegt, sowie Verzögerungsfedermittel (53) zum Vorspannen des Diaphragmas in die Ausgangsposition.

11. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Diaphragmamembran (49) zwischen einer Luftansaugdruckkammer (47) und einer fluidgefüllten Kammer (65) angeordnet ist und das Verzögerungsmittel Auslauföffnungsmittel (67) umfaßt zur Einstellung einer regulierten Rate, mit der Fluid aus der fluidgefüllten Kammer (65) auslaufen kann, abhängig davon, wie sehr die Diaphragmamembran (49) unter der anhaltenden Wirkung des Motorluftansaugdrucks dagegen gepreßt wird, und die fluidgefüllte Kammer (65) mit einer Fluidquelle derart verbunden ist, daß ein Auffüllen der Kammer (65) möglich ist, wenn die Diaphragmamembran (49) von dem Verzögerungsfedermittel (53) in ihre Ausgangsposition zurückgebracht wird.

12. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zeitsteuerfeder (28, 28'a, 28'b) ein Ende aufweist, das von dem Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") wegweist und von einer Federhalterung gehalten wird, und der Stellplungerkolben (51) für den Eingriff und zum Verschieben der Federhalterung angeordnet ist, wenn der Stellplungerkolben (51) mit der Diaphragmamembran (49) um mehr als die vorbestimmte Verschiebungsstrecke (d) verschoben wird.

13. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsmittel erste und zweite innere Plungerkolben (36, 38) umfaßt, die zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26, 26', 26") befestigt sind, wobei die inneren Plungerkolben (36, 38) in eine neutrale Position gegeneinander federbelastet sind, in der ein Ende des ersten inneren Plungerkolbens (36) einer Innenkammer in dem Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") gegenüberliegt und ein gegenüberliegendes Ende (38a) des zweiten inneren Plungerkolbens (38) mit einem vorbestimmten Abstand zu einem inneren Plungerkolbenanschlag angeordnet ist, daß ein regulierter Sickerweg vorgesehen ist, so daß ein Teil des Zeitsteuerfluids, das von dem Zeitsteuerfluideinlaß (22b) zu dem Zeitsteuerfluidauslaß (22c, 22'c, 22"c) strömt, in einen Hohlraum zwischen den ersten und zweiten inneren Plungerkolben 36, 38 abgeleitet wird, daß der Sickerweg und die vorbestimmte Strecke so eingestellt sind, daß Zeitsteuerfluid entlang dem Weg in die Innenkammer sickert, um den zweiten inneren Kolben (38) in den Eingriff mit dem inneren Plungerkolbenanschlag zu verschieben und dann nach einer vorbestimmten Zeitperiode auf den Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") gegen den Sammelleitungsdruck zu wirken, und daß ein Auslaufmittel zum Ableiten von Zeitsteuerfluid aus dem Hohlraum vorgesehen ist, sobald der Druck darin den unbeschränkten Sammelleitungsdruck übersteigt.

14. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose hydromechanische Zeitsteuerventil (7, 7', 7" 7"') in einem gemeinsamen Gehäuse (22, 22', 22") mit einem die Motordrehmomentkurve beeinflussenden Kraftstoff-Druckregulierrmittel (80) angeordnet ist, das den Druck des Kraftstoffs regelt, der den Kraftstoff-Injektoren (1) von der ersten Versorgungssammelleitung (3) zugeleitet wird, und ein Auslaß des Druckreguliermittels (80) mit der axialen Bohrung (20) verbunden ist, um die Verbindung zwischen der ersten Versorgungssammelleitung (3) mit dem zweiten Ende (26, 26'b, 26"b) des Zeitsteuerventilplungerkolbens (26,26', 26") herzustellen.

15. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckreguliermittel (80) ein zweites variables Öffnungsmittel zur Regulierung des Kraftstoffdrucks in der ersten Versorgungssammelleitung (3) abhängig von dem unbeschränkten Sammelleitungsdruck umfaßt.

16. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckreguliermittel (80) eine zweite Ventilbüchse (86) mit einer zweiten axialen Bohrung (88) und einen Reglerventilplungerkolben (84) umfaßt, der zur Hin- und Herbewegung in die zweite axiale Bohrung (88) eingebaut ist, wobei eine Reglerfeder (90) auf ein erstes Ende (84b) des Reglerventilplungerkolbens (84) wirkt und ein gegenüberliegendes zweites Ende (84a) des Reglerventilplungerkolbens (84) zum atmosphärischen Druck entlüftet wird, daß ein Sammelleitungsdruckauslaß der Förderpumpe (P) mit einem Sammelleitungsversorgungsfluideinlaß (92) an einer ersten Stelle entlang der Länge der zweiten axialen Bohrung (88) verbindbar ist und die erste Versorgungssammelleitung (3) mit einem Versorgungsleitungskraftstoffauslaß an einer zweiten Stelle verbindbar ist, die entlang der Länge der zweiten axialen Bohrung (88) in bezug auf die erste Stelle axial beabstandet ist, daß der Reglerventilplungerkolben (84) und der Fluidauslaß zur Bildung des zweiten variablen Öffnungsmittels zusammenwirken, um einen Durchflußquerschnitt für Kraftstoff zu verändern, der von dem Sammelleitungsversorgungskraftstoffeinlaß (92) zu dem Versorgungssammelleitungskraftstoffauslaß strömt, abhängig von der Bewegung des Reglerventilplungerkolbens (84) hin zu und weg von der ersten und zweiten Stelle,

wobei die Position des Reglerventilplungerkolbens (84) in der zweiten axialen Bohrung (88) und somit der Durchflußquerschnitt des zweiten variablen Öffnungsmittels von dem unbeschränkten Sammelleitungsdruck und der Federkonstante und Federvorspannung der Reglerfeder (90) abhängen.

17. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Öffnungsmittel eine Innennut an einem inneren Ende des Zeitsteuerfluidauslasses (22c, 22'c, 22"c) und eine konisch zulaufende Umfangsfläche an dem Zeitsteuerventilplungerkolben (26, 26', 26") umfaßt, wobei der variable Durchflußquerschnitt durch einen radialen Spalt zwischen der Innennut und der konisch zulaufenden Umfangsfläche des Plungerkolbens (26, 26', 26") definiert ist.