DE69803384T2 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für dieselmotoren - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für mit Einspritzpumpen mit stoßweiser Förderung ausgerüstete Dieselmotoren, wobei die Vorrichtung pro Kolben mindestens eine Einspritzdüse aufweist, die eine austarierte Einspritzdüsennadel aufnimmt, die dafür vorgesehen ist, kalibrierte Kraftstoffstrahlen unter Druck in die Verbrennungskammer des Kolbens einzuspritzen, eine Hochdruck-Kraftstoffversorgungsleitung und eine Niederdruck-Kraftstoffrückaufleitung.
• Das Leistungsverzeichnis für die Entwicklung von Dieselmotoren befindet sich ständig in Entwicklung. Die technischen Anforderungen stehen hauptsächlich mit dem Bereich der Umwelt und der Wirtschaft wie z. B. den Abgasemissionen (Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoffe, Partikel usw.), mit dem von dem Motor abgegebenen Lärm oder dem Kraftstoffverbrauch in Zusammenhang. Das Bedürfnis nach einer Optimierung der Verbrennungssysteme, um die Entwicklungen des Leistungsverzeichnisses zu berücksichtigen, erfordern besondere Bemühungen in bezug auf den Einspritzvorgang. Die ideale Einspritzung, die eine schadstoffarme Verbrennung ermöglichen würde, wäre erreicht, wenn:
• 1. Der Beginn der Einleitung von Kraftstoff mit schwachem Durchsatz erfolgt, um während des Zündzeitpunktes nicht zu viel Kraftstoff mit Luft aus der Verbrennungskammer zu vermischen,
• 2. Der eingespritzte Durchsatz ständig wächst, damit die Verbrennung den mit der Verlagerung des Kolbens in dem Motorenzylinder in Zusammenhang stehenden Beginn der Ausdehnung gut unterstützt,
• 3. Der Kraftstoffdruck von Bedeutung ist, um eine gute Zerstäubung und folglich eine gute Leistung bei der Vermischung von Kraftstoff mit Luft zu erhalten.
• 4. Das Einspritzende abrupt ist, um die Einleitung von genügend zerstäubtem Kraftstoff zu begrenzen und um ein Nachflammen möglichst zu verringern.
• In der Praxis werden gewöhnlich z. B. die folgenden klassischen Strategien angewandt:
• - Erhöhung des Kompressionsverhältnisses,
• - Verringerung der Früheinspritzung,
• - Steigerung der Einspritzdrücke.
• Diese Strategien zielen auf eine Komprimierung der Hauptverbrennungsphase auf ein kürzeres Zeitintervall ab, das besser am Anfang der Entspannungsphase angeordnet ist. Trotz allem bleibt die Verbrennungsleistung sehr empfindlich in bezug auf die Formdetails des Verlaufes der Einleitung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer.
• Bei den herkömmlichen Einspritzvorrichtungen, bei denen eine Pumpe mit stoßweiser Förderung verwendet wird, bewirkt die Einspritzpumpe durch die Förderung des Kraftstoffes ein progressives Anwachsen des Druckes bei den Volumina der Pumpe, der Leitungen und der Einspritzdüse. Diese Progression findet erst vor, dann während der Einspritzdauer statt. Nach dem Stoppen der Förderung der Pumpe wird die Einspritzung durch die Wirkung der Druckentlastung derselben Volumina beendet, wobei die Einspritzdüsennadel ausschließlich durch eine einfache Rückholvorrichtung mit einer oder mehreren Federn gesteuert wird.
• Der Vorteil dieser Vorrichtungen betrifft den Einspritzbeginn, der in diesem Fall relativ abgeschwächt erfolgt und für die oben erwähnten Punkte 1 und 2 günstig ist, außer wenn ein zu großer Einspritzdüsenöffnungsdruck benötigt wird.
• Die hauptsächliche Unannehmlichkeit besteht im Gegenteil darin, daß sich die Einspritzdüse nur dann schließt, wenn der Druck deutlich niedriger als der Öffnungsdruck geworden ist. Aufgrund dieser Tatsache wird am Ende der Einspritzung keine Leistung mehr erbracht und Nachflammen erzeugt, wodurch Rußemissionen entstehen und die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt wird.
• Bei den Einspritzvorrichtungen mit konstantem Druck, den sogenannten "Common Rail"-Vorrichtungen, versorgt die Hochdruckpumpe die gesamten Einspritzdüsen mit einem praktisch konstanten und regelbaren Druck, um die Einleitungs- und Zerstäubungsrate des Kraftstoffes anzupassen. Das Öffnen und Schließen einer jeden Einspritzdüse wird von einem Magnetventil gesteuert, das die Regelung der Früheinspritzung und der eingespritzten Menge entsprechend bestimmter Ausführungsbeispiele ermöglicht, die in den Veröffentlichungen FR-A-2 016 477, US-A-4 545 352, DE-C-42 36 882, DE-A-44 06 901 und US-A-4 249 497 beschrieben sind.
• Der Vorteil dieser Einspritzvorrichtungen besteht in der Flexibilität der potentiellen Regelungen und vor allem in dem sehr guten Einspritzende durch eine gesteuerte Schließung, was für die oben erwähnten Punkte 3 und 4 günstig ist.
• Dennoch besteht die hauptsächliche Unannehmlichkeit in der Tatsache, daß am Einspritzbeginn der eingespritzte Durchsatz sehr schnell auf den maximalen Durchsatz angestiegen ist, was für die oben erwähnten Punkte 1 und 2 nachteilig ist. Es ist möglich, die Wirkung auf die Zündverpuffung (Punkt 1) durch die Anwendung der Voreinspritzung zu neutralisieren, aber es gibt kaum Möglichkeiten, den Verlauf der Einleitung von Kraftstoff (Punkt 2) progressiv zu gestalten.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wirksame Lösung zur Verbesserung der Leistungen von herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit einer Einspritzpumpe mit stoßweiser Förderung zu bringen, um die immer höher werdenden Anforderungen wirksam zu erfüllen, insbesondere dadurch, daß folgendes realisiert wird:
• - ein abgeschwächterer Einspritzbeginn als bei den herkömmlichen Vorrichtungen, was günstig für den oben erwähnten Punkt 1 ist, mit der Möglichkeit der Durchführung einer Voreinspritzung,
• - ein während der gesamten Einspritzdauer anwachsender Einspritzdruck, was günstig für den oben erwähnten Punkt 2 ist,
• - ein Einspritzende, das genauso sauber ist wie bei den Vorrichtungen mit konstantem Druck, was günstig für den oben erwähnten Punkt 4 ist,
• - eine regelbare Früheinspritzung.
• Dieses Ziel wird durch eine Einspritzvorrichtung erreicht, wie sie im Oberbegriff definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuervorrichtung zum Öffnen und Schließen der Einspritzdüsennadel aufweist, wobei die Vorrichtung einen ersten Auslaßkreislauf aufweist, der die Versorgungsleitung und die Rücklaufleitung für den Kraftstoff miteinander verbindet, mit einer kalibrierten Öffnung versehen und durch ein Magnetventil gesteuert ist, sowie einen zweiten Auslaßkreislauf, der parallel zu dem ersten angeordnet ist und ein austariertes Auslaßventil und eine auf der Rücklaufleitung angeordnete Auslaßöffnung aufweist, wobei der zweite Auslaßkreislauf mit der Einspritzdüsennadel stromaufwärts der Auslaßöffnung in Verbindung steht, wobei das Auslaßventil angeordnet ist, um gleichzeitig die Progression des Einspritzbeginns und die Abschlußschnelligkeit dieser Einspritzung durch Umleitung des nicht eingespritzten Kraftstoffflusses in Richtung der Auslaßöffnung sicherzustellen, die durch Druckentlastung der Versorgungsleitung einen Schließdruck auf die Einspritzdüsennadel erzeugt.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der erste Auslaßkreislauf ein stromaufwärts oder stromabwärts des Magnetventils angeordnetes austariertes Sperrventil aufweisen, das so angeordnet ist, daß es die Einspritzvorrichtung zwischen zwei Einspritzungen auf einem erforderlichen Druckniveau hält.
• Allgemein ist die Steuervorrichtung während dem Einspritzzyklus von dem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzkreislauf unabhängig, wobei das Auslaßventil und das Magnetventil geschlossen sind.
• Je nach Fall kann der Schließdruck direkt, oder mittels eines Kolbens auf die Einspritzdüsennadel aufgebracht werden.
• Bei einer Ausführungsvariante kann die Steuervorrichtung eine stromabwärts der kalibrierten Öffnung angeordnete Verzögerungsöffnung aufweisen, die angeordnet ist, um das Öffnen des Auslaßventils so zu verzögern, daß die momentane Öffnung der Einspritzdüsennadel veranlaßt wird, um eine Kraftstoffvoreinspritzung zu bewirken.
• Bei den ausgewählten Ausführungsformen kann die kalibrierte Öffnung in dem Auslaßventil integriert sein.
• In gleicher Weise sind die Öffnungen, Ventil, Sperrventil und Magnetventil der Steuervorrichtung teilweise oder vollständig in der die Einspritzdüse tragenden Einheit integriert.
• Bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mehrere Einspritzdüsen für einen und denselben Dieselmotor aufweist, können die Kraftstoffrücklaufleitungen einer jeden Einspritzdüse durch eine gemeinsame Rücklaufpassage miteinander verbunden sein. Diese gemeinsame Rücklaufpassage kann einem austarierten Rücklauf- Sperrventil unterworfen sein, das dafür vorgesehen ist, ein erforderliches Druckniveau in den Rücklaufleitungen einer jeden Einspritzdüse aufrechtzuerhalten.
• In gleicher Weise können die ersten Auslaßkreisläufe durch eine gemeinsame Steuerpassage miteinander verbunden sein, wobei sie auch einem austarierten Steuer- Sperrventil unterworfen sein kann, das dafür vorgesehen ist, ein erforderliches Druckniveau in den Auslaßkreisläufen einer jeden Einspritzdüse aufrechtzuerhalten.
• Bei bestimmten Ausführungsformen sind die gemeinsame Rücklaufpassage und die Steuerpassage durch ein austariertes Steuer-Sperrventil miteinander verbunden.
• Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden deutlicher anhand der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen, die beispielhaft, jedoch nicht begrenzend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht wird, wobei:
• - Fig. 1 ein Blockdiagramm der Basiskonfiguration der Einspritzvorrichtung gemäß der Erfindung ist,
• - Fig. 2 bis 7 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellen, wobei:
• -- Fig. 2 eine Axialschnittansicht auf der Achse II- II von Fig. 4 ist,
• -- Fig. 3 eine Axialschnittansicht auf der Achse III- III von Fig. 4 ist,
• -- Fig. 4 eine Radialschnittansicht auf der Achse IV- IV von Fig. 3 ist,
• -- Fig. 5 eine Detailansicht mit Schnitt auf der Achse V-V von Fig. 4 ist,
• -- Fig. 6 eine Detailansicht mit Schnitt durch das Auslaßventil ist,
• -- Fig. 7 eine Detailansicht mit Schnitt durch das austarierte Sperrventil ist,
• - Fig. 8 ein Blockdiagramm einer ersten Konfigurationsvariante der Einspritzvorrichtung von Fig. 1 ist,
• - Fig. 9 ein Blockdiagramm einer zweiten Konfigurationsvariante der Einspritzvorrichtung von Fig. 1 ist,
• - Fig. 10 ein Blockdiagramm einer Verbesserung der Konfiguration der Einspritzvorrichtung von Fig. 1 ist, die die Durchführung einer Voreinspritzung ermöglicht,
• - Fig. 11 ein Blockdiagramm einer weiteren Verbesserung der Konfiguration der Einspritzvorrichtung von Fig. 1 ist, die die gleichzeitige Regelung mehrerer Einspritzvorrichtungen eines selben Motors ermöglicht,
• - Fig. 12 bis 15 Blockdiagramme verschiedener Konfigurationsvarianten der Vorrichtung von Fig. 11 sind,
• - Fig. 16 bis 19 ein Ausführungsbeispiel des in Fig. 14 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der Einspritzvorrichtung darstellen, die durch das Nichtvorhandensein des Kolbens vereinfacht ist, der auf die Einspritzdüsennadel einwirkt, wobei:
• -- Fig. 16 eine Axialschnittansicht auf der Achse XVI-XVI von Fig. 18 ist,
• -- Fig. 17 eine Axialschnittansicht auf der Achse XVII-XVII von Fig. 18 ist,
• -- Fig. 18 eine Radialschnittansicht auf der Achse XVIII-XVIII von Fig. 17 ist,
• -- Fig. 19 eine Detailansicht mit Schnitt durch das Auslaßventil und die Verzögerungsöffnung ist,
• - Fig. 20 und 21 teilweise ein zweites Ausführungsbeispiel der in Fig. 14 schematisch dargestellten Einspritzvorrichtung darstellen, wobei:
• -- Fig. 20 eine Axialschnittansicht ähnlich Fig. 16 ist,
• -- Fig. 21 eine Axialschnittansicht ähnlich Fig. 17 ist,
• - und Fig. 22 bis 25 Einspritzdiagramme entsprechend verschiedenen Konfigurationen der Einspritzvorrichtung darstellen, wobei:
• -- Fig. 22 einer herkömmlichen Einspritzvorrichtung entspricht,
• -- Fig. 23 der Einspritzvorrichtung von Fig. 1 entspricht,
• -- Fig. 24 der Einspritzvorrichtung von Fig. 8 entspricht,
• -- Fig. 25 der Einspritzvorrichtung von Fig. 10 entspricht.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist die Einspritzvorrichtung 1 für Dieselmotoren auf bekannte Art und Weise eine Niederdruckleitung 2 auf, die eine Pumpe 3 mit stoßweiser Förderung mit Kraftstoff versorgt. Diese Pumpe 3 versorgt eine mit einer Einspritzdüsennadel 5 versehene Einspritzdüse 4 über ein Rückschlagventil 6 und eine Hochdruckleitung 7. Die Einspritzdüse 4 ist außerdem mit einer Niederdruck-Rücklaufleitung 8 verbunden. Ein Steuer-Sperrventil 9 für den Auslaß der Pumpe 2 kann parallel auf dem Rückschlagventil 6 montiert sein. Die Einspritzdüsennadel 5 ist der Wirkung einer oder mehrerer Tarierungsfedern 10 unterworfen und ermöglicht die Steuerung der Hochdruck-Kraftstoffstrahlen 11, die in die Verbrennungskammer (nicht dargestellt) eines Kolbens eines Dieselmotors (nicht dargestellt) eindringen. Der die Tarierungsfeder(n) 10 enthaltende Hohlraum, der nicht mit dem Hochdruck in Verbindung steht, steht mit der Niederdruck-Rücklaufleitung 8 in Verbindung.
• Die Einspritzvorrichtung 1 weist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung seitens der Einspritzdüse 4 eine Steuervorrichtung 20 auf, die direkt auf die Einspritzdüsennadel 5 wirkt, um deren Steuerung sowohl des Öffnens als auch des Schließens zu verbessern. Diese Steuervorrichtung 20 weist einen ersten parallelen Auslaßkreislauf 21 zwischen der Kraftstoffversorgungs- 7 und -rücklaufleitung 8 auf. Er weist eine kalibrierte Öffnung 23, ein austariertes Sperrventil 24 und ein von einem Solenoid 26 gesteuertes Magnetventil 25 auf. Die Steuervorrichtung 20 weist auch einen zweiten Auslaßkreislauf 21' auf, der parallel zu dem ersten angeordnet ist und ein austariertes Auslaßventil 22 und eine auf der Rücklaufleitung 8 vorgesehene Auslaßöffnung 27 aufweist. Dieser zweite Auslaßkreislauf 21' steht mit der Einspritzdüsennadel 5 stromaufwärts der Auslaßöffnung 27 in Verbindung. Jede Einspritzdüse 4 für einen Dieselmotor erhält dieselbe Steuervorrichtung 20.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 7 ist die Einspritzvorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Steuervorrichtung 20 vollständig in einer Einspritzdüseneinheit 40 integriert ist, die die Einspritzdüse 4 enthält. Diese Einspritzdüse 4 in Standardform trägt die Einspritzdüsennadel 5, deren Spitze 5a die Kraftstoffeinspritzdüsenelemente 12 verschließt, wenn sich die Nadel in der unteren Position befindet. Diese Einspritzdüsennadel 5 wird auf klassische Art und Weise durch eine Tarierungsfeder 10 gesteuert, die einen Druck auf ihren Kopf 5b ausübt, wobei die Feder und der Kopf in einem koaxial zu einem die Nadel aufnehmenden Führungssitz 14 befindlichen Hohlraum 13 aufgenommen sind. Die Einspritzdüseneinheit besteht aus mehreren aneinander montierten Stücken, um den Einbau der Steuervorrichtung 20 zu erleichtern. Von unten nach oben weist diese Einspritzdüseneinheit 40 insbesondere folgendes auf:
• - Ein Teil A, das die Einspritzdüse 4 an sich darstellt, in dem der Führungssitz 14 für die Einspritzdüsennadel 5, der Eintritt der Hochdruck- Kraftstoffversorgungsleitung 7 in eine ringförmige Kammer 15, gefolgt von einer röhrenförmigen Kammer 15a, wobei die zwei Kammern rund um die Nadel angeordnet sind, ein konischer Sitz 12a, der die Spitze 5a der Nadel aufnimmt, und die Einspritzdüsenelemente 12 angeordnet sind,
• - Ein Teil B, das als Anschlag für die Einspritzdüsennadel 5 dient, in dem die Basis des Hohlraums 13, der den Kopf 5b der Nadel aufnimmt, und die Fortsetzung der Hochdruck-Versorgungsleitung 7 angeordnet sind,
• - Ein Teil C, das den Körper des Einspritzdüsenträgers darstellt, in dem der Rest des Hohlraums 13, der die Tarierungsfeder 10 aufnimmt, der Rest der Hochdruck- Versorgungsleitung 7, der Anfang des Auslaßkreislaufes 21 und ein Teil des zweiten Auslaßkreislaufes 21', der mit dem Hohlraum 13 in Verbindung steht, angeordnet sind,
• - Ein Teil D, das den Hauptblock der Steuervorrichtung 20 darstellt, in der die Fortsetzung von Kreislauf 21', die Kraftstoffrücklaufleitung 8, das Auslaßventil 22 und dessen kalibrierte Öffnung 23, das austarierte Sperrventil 24 und die Auslaßöffnung 27 angeordnet sind,
• - Ein Teil E, das die Magnetventileinheit darstellt, in der das Magnetventil 25 mit seinem Steuersolenoid 26 angeordnet ist.
• Bei dieser Ausführung ist die auch als Verbindungsröhre bezeichnete kalibrierte Öffnung 23 in dem Auslaßventil 22 (Fig. 6) integriert, wobei dieses Ventil eine austarierte Rückholfeder 22' aufweist. Das austarierte Sperrventil 24 weist eine austarierte Rückholfeder 24' und radiale Öffnungen 28 (Fig. 7) auf.
• Das Magnetventil 25 weist eine Rückholfeder 25' auf. Die auch als Verbindungsröhre bezeichnete Auslaßöffnung 27 verbindet den Auslaßkreislauf 21' mit der Niederdruck-Rücklaufleitung 8 zwischen den Teilen C und D. Der erste Auslaßkreislauf 21 ist mit der Hochdruck- Versorgungsleitung 7 parallel angeschlossen, durchläuft die kalibrierte Öffnung 23, das austarierte Sperrventil 24 und das Magnetventil 25 in Richtung der Niederdruck-Rücklaufleitung 8. Dieser erste Auslaßkreislauf 21 teilt sich in einen zweiten parallelen Auslaßkreislauf 21' auf, der das Auslaßventil 22 und die Auslaßöffnung 27 in Richtung der Rücklaufleitung 8 durchläuft. Der Hohlraum 13 der Tarierungsfeder 10 steht mit dem zweiten parallelen Auslaßkreislauf 21' stromaufwärts der Auslaßöffnung 27 in Verbindung.
• Die Funktion der Einspritzvorrichtung 1 gemäß der Erfindung wird wie folgt beschrieben.
• - Im Ruhezustand ist das Magnetventil 25 offen. Alle anderen Ventile oder Sperrventile 22, 24 sind unter der Wirkung der Federn 22', 24' geschlossen. Kein Durchsatz durchläuft die Einspritzvorrichtung 1. Der Restdruck in diesem Kreislauf wird durch das austarierte Sperrventil 24 auf einem erforderlichen Niveau gehalten.
• - Zu Beginn der Förderung und nach dem Schließen der Füllöffnungen der Pumpe 3 liefert diese ihren Durchsatz über das Rückschlagventil 6. Der Druck steigt in der Versorgungsleitung 7 sowie vor dem Auslaßventil 22, in dessen Kalibrierungsöffnung 23 und vor dem austarierten Sperrventil 24 an. Wenn der Durchsatz, der die kalibrierte Öffnung 23 und das austarierte Sperrventil 24 durchläuft, ausreicht, öffnet sich das Auslaßventil 22 und läßt den Durchsatz in den zweiten parallelen Auslaßkreislauf 21' in Richtung der Rücklaufleitung 8 fließen. Ein Teil dieses Durchsatzes wird in Richtung des Hohlraumes 13 der Tarierungsfeder 10 umgeleitet, der sich stromaufwärts der Auslaßöffnung 27 befindet. Dieser Durchsatz erzeugt in dem Hohlraum 13 einen Druck, der Schließdruck genannt wird, der durch den Druck auf die Einspritzdüsennadel 5 die Aufrechterhaltung der geschlossenen Position der Einspritzdüse 4 sicherstellt.
• - Der Einspritzbeginn wird durch das elektrische Signal auf dem Solenoid 26 gesteuert, der das Magnetventil 25 schließt. Der Durchsatz über das austarierte Sperrventil 24 wird unterbrochen. Der Durchsatz über die kalibrierte Öffnung 23 des Auslaßventils 22 schließt in Kombination mit der von der Feder 22' bereitgestellten Kraft nach und nach das Auslaßventil 22. Der auf die Einspritzdüsennadel 5 in der Kammer 15 aufgebrachte Öffnungsdruck genannte Kraftstoffdruck wächst, während der von der Tarierungsfeder 10 aufgebrachte Schließdruck abnimmt, bis sich die Einspritzdüsennadel 5 öffnet. Die Einspritzung beginnt ab dieser Öffnung. Die Modulation des Einspritzbeginns hängt hauptsächlich von der Schließgeschwindigkeit des Auslaßventils 22 ab.
• - Nach erfolgter Einspritzung werden die Ventile oder Sperrventile 22, 24, 25 geschlossen. Der gesamte von der Einspritzpumpe 3 gelieferte Durchsatz wird uneingeschränkt zur Einspritzdüsennadel 5 geleitet und erzeugt die Einspritzstrahlen 11 mit dem höchsten Druck, zu deren Erzeugung die Einspritzvorrichtung 1 in der Lage ist.
• - Das Ende der Einspritzung wird ausgelöst, wenn das elektrische Signal auf dem Solenoid 26 unterbrochen wird. Das Magnetventil 25 öffnet sich unter der Wirkung seiner Feder 25'. Der Schließdruck auf dem Auslaßventil 22 wird abrupt verringert. Das Ventil öffnet sich daraufhin schnell. Der Druck in dem Einspritzkreislauf verringert sich aufgrund des in Richtung der Auslaßöffnung 27 geleiteten schwachen Auslaßdurchsatzes leicht. Parallel dazu stellt der Druckanstieg auf der Einspritzdüsennadel 5 durch die Tarierungsfeder 10 deren Schließung sicher. Durch die Schließung der Einspritzdüsennadel 5 wird die Einspritzung abrupt unterbrochen, bevor ein bedeutender Druckabfall in der Hochdruck-Versorgungsleitung 7 eingetreten ist. Der noch von der Einspritzpumpe 3 geförderte Durchsatz durchläuft das Auslaßventil 22 und die Öffnungen 23 und 27 und läuft in die Rücklaufleitung 6. Da die Schließ- und Öffnungsdrücke beiderseits der Einspritzdüsennadel 5 nahe beieinanderliegen, bleibt die Nadel unter der Wirkung ihrer Feder 10 geschlossen. Der Druck verringert sich nach und nach unter der Wirkung des Auslasses über die Auslaßöffnung 27 und die Rücklaufleitung 8.
• - Beim Stop der Förderung der Einspritzpumpe 3, der durch die Öffnung ihrer Auslaßöffnungen veranlaßt wird, fällt der Druck in der gesamten Einspritzvorrichtung 1 stark ab. Ab dem Zeitpunkt, an dem der die kalibrierte Öffnung 23 durchlaufende Durchsatz schwach genug ist, schließt sich das Auslaßventil 22 unter der Wirkung seiner Feder 22'. Der Schließdruck, der die Aufrechterhaltung der Einspritzdüsennadel 5 in der geschlossenen Position sicherstellt, wird nach und nach abgebaut. Der Restdruck in dem gesamten Hochdruckkreislauf wird dann von dem austarierten Sperrventil 24 möglicherweise in Kombination mit der Wirkung des Steuer-Sperrventils 9 der Einspritzpumpe 3 gesteuert.
• Je nach Einbaumöglichkeiten, der Wahl der Konstruktion und der Funktionsmodi der Einspritzvorrichtung 1 ist es möglich, verschiedene Varianten zu planen.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist es möglich, einen Kolben 30 hinzuzufügen, der direkt auf die Einspritzdüsennadel 5 wirkt. Bei dieser Konfiguration wirkt der Flüssigkeitsdruck, der durch den von dem Auslaßventil 22 freigegebenen Durchsatz erzeugt wird, der die kalibrierte Auslaßöffnung 27 durchläuft, mittels eines Kolbens 30 indirekt auf die Einspritzdüsennadel 5. Aufgrund dieser Tatsache erfordert der die Einspritzdüse 4 schließende Auslaß einen kleineren Druckabfall auf der Höhe der Versorgungsleitung 7. Dadurch wird das Einspritzende verbessert. Der Querschnitt des Kolbens 30 kann gleich oder größer sein als derjenige des Sitzes 14 der Nadel 5, um den Schließdruck zu erhöhen.
• Wie in dem unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 7 veranschaulichten Beispiel erkennbar war, ist es möglich, in die Einspritzdüseneinheit 40, die die Einspritzdüse 4 enthält, alle, oder einen Teil der Elemente einzubauen, aus denen die Steuervorrichtung 20 besteht, nämlich das Auslaßventil 22, das austarierte Sperrventil 24, das Magnetventil 25 und die kalibrierten Öffnungen 23, 27. Es ist weiterhin möglich, die kalibrierte Öffnung 23 mit dem Auslaßventil 22 zu kombinieren, wie veranschaulicht, oder sie separat auszuführen.
• Außerdem kann das austarierte Sperrventil 24 stromaufwärts, wie in Fig. 1 bis 8 dargestellt, oder unter Bezugnahme auf Fig. 9 stromabwärts des Magnetventils 25 positioniert werden. Die Wirkung dieser Konfiguration besteht in der Begrenzung des geschlossenen Volumens zwischen der kalibrierten Öffnung 23 und dem Sitz des Magnetventils 25. Dadurch wird die Steuergenauigkeit des Auslaßventils 22 verbessert, und eine bessere Verlangsamung von dessen Schließung wird durch die Verwendung einer kleineren kalibrierten Öffnung 23 ohne das Risiko einer ungeplanten Öffnung aufgrund von Druckstößen möglich.
• Es ist zu bemerken, daß die in Fig. 8 und 9 veranschaulichten Ausführungsvarianten kombinierbar sind.
• Außerdem ist es möglich, eine Einspritzpumpe 3 zu verwenden, die eine Steuerung der eingespritzten Menge über Rampen auf dem Pumpenkolben besitzt, wodurch es ermöglicht wird, entweder die geförderte Menge zur Optimierung der zum Pumpen benötigten Energie zu begrenzen oder die Einspritzung im Hilfsmodus zu steuern. Der Hilfsmodus wird dann erhalten, indem die Spannung auf den Solenoiden belassen wird, oder durch zwangsweise mechanische Betätigung aufgrund der dauerhaften Schließung der Magnetventile.
• Es ist weiterhin möglich, die Steuervorrichtung 20 bei einer verkürzten Einspritzlinie zu verwenden, möglicherweise sogar mit Beseitigung der Hochdruck-Versorgungsleitung 7, einschließlich der Verwendung mit einer Einspritzdüsenpumpe.
• Die obige Beschreibung zeigt, daß die Erfindung die erwähnten Ziele erreicht. Diese Einspritzvorrichtung ermöglicht insbesondere folgendes:
• - Steuerung der Früheinspritzung, wobei der Einspritzbeginn praktisch ausschließlich von der Positionierung des Beginns des elektrischen Signals auf dem Solenoid 26 des Magnetventils 25 in dem Zyklus abhängig ist,
• - Dosierung der eingespritzten Menge, die hauptsächlich von der Dauer des elektrischen Signals auf dem Solenoid 26 des Magnetventils 25 abhängig ist, unter Berücksichtigung des Verlaufes der Förderung der Einspritzpumpe 3,
• - Sicherstellung der Betriebssicherheit. Ohne elektrisches Signal bleibt das Steuer-Magnetventil 25 geöffnet und das Auslaßventil läßt den gesamten Kraftstoffdurchsatz in Richtung des Auslaßkreislaufes 21 in die Rücklaufleitung 8 laufen. Sollten die Ventile 22, 25 in geschlossener Position blockiert bleiben, wird die maximale eingespritzte Menge auf die von der Einspritzpumpe geförderte Menge begrenzt. Diese Menge kann durch den Hilfsmodus der Pumpe dann angepaßt werden, wenn es sich um eine herkömmliche Einspritzpumpe handelt.
• Diese Vorrichtung 1 kann noch optimiert werden durch:
• - die Anpassung des durch das austarierte Sperrventil 24 erhaltenen Restdruckes, wodurch die Kavitation in der Einspritzvorrichtung 1 vermieden wird,
• - die Beherrschung des Durchsatzgradienten am Einspritzbeginn, der durch den Durchmesser der kalibrierten Öffnung 23 und durch die Kraft der Feder 22' des Auslaßventils 22 kalibriert wird,
• - den Öffnungsdruck der Einspritzdüsennadel 5, der durch die Tarierung der Feder 10 der Nadel geregelt wird. Der Schließdruck ist nicht von dem Öffnungsdruck abhängig, wodurch die Überdimensionierung der Tarierungsfeder 10 der Einspritzdüsennadel 5 vermieden wird. Die Schließung wird durch den Druck veranlaßt, der durch den in die Auslaßkreisläufe 21, 21' in Richtung der Niederdruck-Rücklaufleitung 8 geleiteten Durchsatz erzeugt wird. Zu diesem Zweck muß die Summe der Querschnitte der kalibrierten Öffnung 23 und der Auslaßöffnung 27 größer sein als die Summe der Querschnitte der Einspritzdüsenelemente 12, die die Kraftstoffstrahlen 11 bilden.
• Es ist weiterhin möglich, diese Einspritzvorrichtung 1 insbesondere dadurch zu vervollkommnen, indem ein Steuerungsmittel vorgesehen ist, das die Durchführung einer Voreinspritzung ermöglicht. In diesem Fall wird die Öffnung des Auslaßventils 22 verzögert, um der Einspritzdüsennadel 5 die Möglichkeit zu lassen, ihre Öffnung unter der Wirkung eines Kraftstoffversorgungsdruckes zu beginnen, der höher ist als ihr Tarierungsdruck. Sie wird dann vor der Haupteinspritzung schnell geschlossen. Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird eine Verzögerungsöffnung 31 zwischen der kalibrierten Öffnung 23 und der Rücklaufleitung 8 positioniert, ganz gleich ob stromaufwärts, stromabwärts oder in dem austarierten Sperrventil 24 oder in dem gesteuerten Magnetventil 25 eingebaut. Diese Verzögerungsöffnung 31 kann jeder beliebigen zuvor beschriebenen Konfiguration der Einspritzvorrichtung 1 hinzugefügt werden.
• Die Funktion der Voreinspritzungsfolge wird wie folgt beschrieben:
• - Der Druck in der Hochdruck-Versorgungsleitung 7 steigt unter der Wirkung der Einspritzpumpe 3 an,
• - Ein Teil des geförderten Durchsatzes entweicht über die kalibrierte und Verzögerungsöffnung 31 des austarierten Sperrventils 24 und des gesteuerten Magnetventils 25,
• - Der für die Öffnung der Einspritzdüsennadel 5 notwendige Druck wird erreicht, wodurch die Voreinspritzung veranlaßt wird,
• - Wenn der Druck weiter anwächst, wird sich der die kalibrierte Öffnung 23 durchlaufende Durchsatz so groß, daß der Druckunterschied die Öffnung des Auslaßventils 22 veranlaßt,
• - Unter der Wirkung des Auslasses in den Kreislauf 21', dessen Durchsatz durch die Auslaßöffnung 27 gebremst wird, unterbricht der Druck, der die Schließung der Einspritzdüsennadel 5 sicherstellt, daraufhin die Voreinspritzung.
• Danach sind die Vorgangsfolgen dieselben wie die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 7 beschriebenen.
• Unter gegenwärtiger Berücksichtigung der Gesamtheit der Einspritzdüsen, mit denen ein Dieselmotor ausgerüstet ist und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Tarierung der Federn in jeder Steuervorrichtung 20 nur schwer identisch wiederholbar ist, ist zu erwarten, daß es schwierig ist, eine genau identische Funktion der Einspritzdüsen zu erreichen. Mit dem Ziel einer besseren Beherrschung der Funktionsabgleichung der Einspritzdüsen und des Erreichens der Möglichkeit, eine gemeinsame Regelung der Einspritzdüsen bewirken zu können, können die folgenden Vorkehrungen anvisiert werden:
• - Möglicherweise Beseitigung der einzelnen austarierten Sperrventile 24,
• - Sammlung der Kontroll- und Steuerdurchsätze der gesamten Einspritzdüsen des Motors in einer gemeinsamen Steuerpassage, wobei diese Passage mit der vorherigen zusammengelegt werden kann,
• - Regelung des Druckes in der gemeinsamen Rücklaufpassage durch ein Rücklauf-Sperrventil mit regelbarer Tarierung oder mit fester Tarierung, wobei die Regelung eine Veränderung des Öffnungsdruckes der Einspritzdüsen ermöglicht,
• - Regelung des Druckes in der gemeinsamen Steuerpassage durch ein Steuer-Sperrventil mit regelbarer Tarierung oder mit fester Tarierung, wobei die Regelung eine Veränderung der Öffnungsdynamik der Auslaßventile 22 ermöglicht. Bei einer Voreinspritzung wirkt diese Regelung insbesondere auf die Dosierung der voreingespritzten Menge. Der Regelungsmodus kann entweder unabhängig von, oder entsprechend dem Verbindungsverfahren geschaltet sein.
• Fig. 11 bis 15 veranschaulichen fünf Ausführungsvarianten, die die gemeinsame Steuerung aller Einspritzdüsen eines selben Motors ermöglichen.
• In Fig. 11 sind die Niederdruck-Rücklaufleitungen 8 durch eine gemeinsame Rücklaufpassage 32 miteinander verbunden, die ein Rücklauf-Sperrventil 33 aufweist, das die Druckbeaufschlagung der Leitungen 8, und aufgrund dieser Tatsache die Regelung des Öffnungsdruckes der Einspritzdüsennadeln 5 ermöglicht. In diesem Fall ist die gemeinsame und externe Regelung des auf die Steuervorrichtungen 20 aufgebrachten Gegendruckes nicht vorgesehen.
• Die Konfiguration von Fig. 12 ist derjenigen von Fig. 11 ähnlich, mit dem einzigen Unterschied, daß das austarierte Sperrventil 24 beseitigt wurde, um jeden Unterschied im Verhalten der einzelnen austarierten Sperrventile 24 zu vermeiden.
• In Fig. 13 weisen die Steuervorrichtungen 20 kein austariertes Sperrventil 24 auf und sind untereinander am Ausgang der gesteuerten Magnetventile 25 mit einer gemeinsamen Steuerpassage 34 verbunden. Diese gemeinsame Steuerpassage 34 ist durch ein Steuer-Sperrventil 35 mit der gemeinsamen Rücklaufpassage 32 verbunden, das die Druckbeaufschlagung der Steuervorrichtungen 20 sowie die Regelung der Dosierung der Voreinspritzung ermöglicht. In diesem Fall ist die gemeinsame und externe Regelung des Öffnungsdruckes der Einspritznadeln nicht vorgesehen.
• In Fig. 14 sind die gemeinsamen Steuer- 34 und Rücklaufpassagen 32 voneinander getrennt, und jede ist mit ihrem Sperrventil 35 und 33 verbunden. Daher ist es möglich, den Druck der Steuervorrichtungen 20, den Öffnungsdruck der Einspritzdüsennadeln 5 sowie die Dosierung der Voreinspritzung gemeinsam und extern zu regeln.
• Die Konfiguration von Fig. 15 ist derjenigen von Fig. 13 ähnlich, mit dem einzigen Unterschied, daß die gemeinsame Rücklaufpassage 32 durch ihr Rücklauf-Sperrventil 33 vervollständigt wird. Daher ist es möglich, den Druck der Steuervorrichtungen 20 durch Modulation des Druckunterschiedes zwischen den Steuer- 34 und Rücklaufpassagen 32, den Öffnungsdruck der Einspritzdüsennadeln 5 sowie die Dosierung der Voreinspritzung gemeinsam und extern zu regeln.
• Selbstverständlich können diese verschiedenen Konfigurationen der gemeinsamen Rücklauf- 32 und Steuerpassagen 34 der gesamten Einspritzdüsen, die gemeinsam oder separat mit Druck beaufschlagt werden, mit den unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 10 beschriebenen Ausführungsvarianten verwendet werden.
• Fig. 16 bis 19 sind Fig. 2, 3, 4 und 6 ähnlich und veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform einer Einspritzvorrichtung, die praktisch Fig. 14 entspricht und durch das Nichtvorhandensein des auf die Einspritzdüsennadel wirkenden Kolbens vereinfacht ist. Die Steuervorrichtung 20 ist vollständig in einer die Einspritzdüse 4 enthaltenden Einspritzdüseneinheit 40 integriert und besteht aus den Teilen A bis E. Die Unterschiede bestehen in der Tatsache, daß die Rücklauf- und Steuerkreisläufe getrennt sind. Das Teil C nimmt die Rücklaufleitung 8 auf, die über die Auslaßöffnung 27 direkt mit dem Hohlraum 13 der Tarierungsfeder 10 der Einspritzdüsennadel 5 verbunden ist. Diese Rücklaufleitung 8 ist zur Verbindung mit der gemeinsamen und äußeren Rücklaufpassage 32 bestimmt. In Teil D ist die Leitung 36 zur Verbindung mit der gemeinsamen und äußeren Steuerpassage 34 bestimmt. Teil E wird durch die Verzögerungsöffnung 31 und einen Kanal 37 vervollständigt, der die Verzögerungsöffnung 31 mit dem gesteuerten Magnetventil 25 verbindet.
• Bei dieser Ausführung ist die Verzögerungsöffnung 23 ebenfalls in dem Auslaßventil 22 (Fig. 19) integriert und die Verzögerungsöffnung 31 ist koaxial zu diesem Auslaßventil 22 und seiner kalibrierten Öffnung 23 angeordnet. Das austarierte Sperrventil 24 wurde weggelassen.
• Die Funktion der Einspritzvorrichtung wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 bis 19 wie folgt beschrieben.
• - In der Ruhestellung ist das Magnetventil 25 geöffnet und das Auslaßventil 22 ist unter der Wirkung seiner Feder 22' geschlossen. Kein Durchsatz durchläuft die Einspritzdüseneinheit 40. Der Restdruck in diesem Kreislauf wird durch die gemeinsame Steuerpassage 34 und sein nicht dargestelltes Steuer-Sperrventil 35 auf einem erforderlichen Niveau aufrechterhalten.
• - Zu Beginn der Förderung und nach der Schließung der Füllöffnungen der Pumpe 3 fördert diese ihren Durchsatz über das Rückschlagventil 6. Der Druck steigt in der Versorgungsleitung 7 sowie vor dem Auslaßventil 22 und in dessen kalibrierter Öffnung 23 an. Der Durchsatz wird jedoch durch die Verzögerungsöffnung 31 gebremst, die einen Druckanstieg in der um die Einspritzdüsennadel 5 herum angeordneten Kammer 15 erzeugt, der genügt, um deren Öffnung und damit eine Voreinspritzung zu veranlassen.
• - Wenn der Durchsatz, der die kalibrierte Öffnung 23 und die Verzögerungsöffnung 31 durchläuft, ausreicht, öffnet sich das Auslaßventil 22 und läßt den Durchsatz in den parallelen Auslaßkreislauf 22' in Richtung des Hohlraumes 13 der Tarierungsfeder 10 laufen. Diese Entlastung bringt einen Druckabfall in der Kammer 15 der Einspritzdüsennadel 5, und einen Druckanstieg in dem Hohlraum 13 mit sich, wodurch ein Druck auf die Einspritzdüsennadel 5 ausgeübt wird, so daß diese sich schließt und die Voreinspritzung unterbricht. Die Druckbeaufschlagung des Hohlraumes 13 wird durch die Auslaßöffnung 27 und durch die gemeinsame und äußere Rücklaufpassage 32 in Kombination mit dessen nicht dargestelltem Rücklauf-Sperrventil 33 sichergestellt.
• - Der Einspritzbeginn wird durch das elektrische Signal auf dem Solenoid 26 gesteuert, der das Magnetventil 25 schließt. Durch die Verringerung des Durchsatzes über die kalibrierte Öffnung 23 und das Auslaßventil 22 wird das Auslaßventil 22 in Kombination mit der von der Feder 22' bereitgestellten Kraft nach und nach geschlossen. Der auf die Einspritzdüsennadel 5 in der Kammer 15 aufgebrachte Kraftstoffdruck steigt an, während der seitens der Tarierungsfeder 10 aufgebrachte Schließdruck abnimmt, bis sich die Einspritzdüsennadel 5 öffnet. Die Einspritzung beginnt ab dieser Öffnung.
• - Wenn die Einspritzung erfolgt ist, werden das Auslaßventil 22 und das gesteuerte Magnetventil 25 geschlossen. Der gesamte von der Einspritzpumpe 3 gelieferte Durchsatz wird uneingeschränkt zur Einspritzdüsennadel 5 geleitet und erzeugt die Einspritzstrahlen 11 mit dem höchsten Druck, zu deren Erzeugung die Einspritzvorrichtung 1 in der Lage ist.
• - Das Ende der Einspritzung wird ausgelöst, wenn das elektrische Signal auf dem Solenoid 26 unterbrochen wird. Das Magnetventil 25 öffnet sich unter der Wirkung seiner Feder 25'. Der Schließdruck auf dem Auslaßventil 22 wird abrupt verringert. Das Ventil öffnet sich daraufhin schnell. Der Druck in dem Einspritzkreislauf verringert sich aufgrund des in Richtung der gemeinsamen Steuerpassage 34 geleiteten schwachen Auslaßdurchsatzes leicht. Parallel dazu stellt der Druckanstieg auf der Einspritzdüsennadel 5 seitens der Tarierungsfeder 10 deren Schließung sicher. Durch die Schließung der Einspritzdüsennadel 5 wird die Einspritzung abrupt unterbrochen, bevor ein bedeutender Druckabfall in der Hochdruck- Versorgungsleitung 7 eingetreten ist. Der noch von der Einspritzpumpe 3 geförderte Durchsatz durchläuft das Auslaßventil 22, um in die Rücklauf- 32 und Steuerpassage 34 zu laufen. Da die Schließ- und Öffnungsdrücke beiderseits der Einspritzdüsennadel 5 nahe beieinanderliegen, bleibt die Nadel unter der Wirkung ihrer Feder 10 geschlossen. Der Druck verringert sich nach und nach unter der Wirkung des Auslasses über die Passagen 32, 34.
• - Beim Stop der Förderung der Einspritzpumpe 3, der durch die Öffnung ihrer Auslaßöffnungen veranlaßt wird, fällt der Druck in der gesamten Einspritzvorrichtung 1 stark ab. Ab dem Zeitpunkt, an dem der die kalibrierte Öffnung 23 durchlaufende Durchsatz schwach genug ist, schließt sich das Auslaßventil 22 unter der Wirkung seiner Feder 22'. Der Schließdruck, der die Aufrechterhaltung der Einspritzdüsennadel 5 in der geschlossenen Position sicherstellt, wird nach und nach abgebaut. Der Restdruck in dem gesamten Hochdruckkreislauf wird dann von dem Steuer-Sperrventil 35 (nicht dargestellt) gesteuert, das auf der gemeinsamen Steuerpassage 34 vorgesehen ist, möglicherweise in Kombination mit der Wirkung des Steuer-Sperrventils 9 der Einspritzpumpe 3 gesteuert.
• Fig. 20 und 21 sind Fig. 16 und 17 ähnlich. Sie veranschaulichen ausschließlich die Teile C und D der Einspritzdüseneinheit 40, um eine Ausführungsvariante darzustellen, bei der die Einspritzdüsennadel 5 durch die Wirkung eines Kolbens 30 geschlossen wird. Dieser Kolben 30 ist in einem Hohlraum 38 aufgenommen und geführt, der koaxial, und genau über dem Hohlraum 13 angeordnet ist. Dieser Hohlraum 38 wird von einer Kompressionskammer 39 überragt, die den oberen Teil des Kolbens 30 aufnimmt und mit dem parallelen Auslaßkreislauf 21' in Verbindung steht. Dieser Kolben 30 wird durch eine Feder 41 auf der Einspritzdüsennadel 5 aufliegend gehalten. Er weist auch eine Innenröhre auf, die die Auslaßöffnung 27 ersetzt, die die Kompressionskammer 39 mit der Rücklaufleitung 8 verbindet. Die Funktion dieser Ausführung ist derjenigen der vorangegangenen Ausführung ähnlich. Der einzige Unterschied besteht in der Tatsache, daß das Hinzufügen des Kolbens 30 eine bedeutende Verringerung des zu komprimierenden Volumens zum Schließen der Einspritzdüsennadel 5 ermöglicht.
• Es ist ein Hinweis in bezug auf die in den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsvarianten vorgesehenen Öffnungen 23, 27, 31 notwendig. Diese Öffnungen können "kapillarartige" Öffnungen sein, bei denen der Druckverlust proportional zu dem Durchsatz ist, oder "einspritzdüsenartige" Öffnungen sein, bei denen der Druckverlust proportional zum Quadrat des Durchsatzes ansteigt. Daher ist es möglich, diese verschiedenen Arten zu kombinieren, um folgendes zu erhalten:
• - vier mögliche Konfigurationen bei einer die Öffnungen 23 und 27 aufweisenden Steuervorrichtung,
• - acht mögliche Konfigurationen bei einer die Voreinspritzung ermöglichenden und die Öffnungen 23, 37 und 31 aufweisenden Steuervorrichtung.
• Je nach verwendeter Kombination ist es daher möglich, auf verschiedene Verhaltensweisen der Einspritzvorrichtung einzuwirken:
• - durch Modulation der Öffnungsschnelligkeit der Einspritzdüsennadel in Kombination mit der Wahl des zu komprimierenden Volumens, um auf sie einen Druck auszuüben,
• - durch Veranlassung der Entwicklung bestimmter Merkmale in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors oder möglicherweise von der eingespritzten Menge, wie z. B. die Dosierung der Voreinspritzung.
• Bei Verwendung von Kapillaren können diese z. B. durch die Einarbeitung einer schraubenförmigen Nut auf dem zylindrischen Teil der Führung des Ventils, des Sperrventils, des Kolbens oder eines eingepreßten Metallstückes entweder in Spiralform auf einer ebenen Fläche ausgeführt sein, die mit einer anderen Fläche in Kontakt steht.
• Gegenwärtig sind die den verschiedenen Ausführungsformen der Einspritzdüsenvorrichtung 1 entsprechenden Diagramme unter Bezugnahme auf Fig. 22 bis 25 beschrieben.
• In jedem Diagramm sind vier Kurven a bis d dargestellt, die von oben nach unten dem Hub der Einspritzdüsennadel 5 (Kurve a), dem durch die Düsen 12 in die Verbrennungskammer eines Kolbens eines Dieselmotors eingespritzten Kraftstoffdurchsatz (Kurve b), dem von der Einspritzpumpe 3 bereitgestellten Druck (Kurve c) und dem Druck in der Leitung 7 am Eingang der Einspritzdüse 4 (Kurve d) entsprechen. Diese Kurven sind in Abhängigkeit von der Zeit für einen Zyklusbruchteil dargestellt.
• Fig. 22 stellt das Einspritzdiagramm einer klassischen Einspritzvorrichtung dar, die nach dem Stand der Technik der Erfindung bekannt ist. Man erkennt deutlich, daß das Einspritzende nur sehr leistungsschwach ist, was für die Leistung des Motors und für die Abgasemissionen nachteilig ist.
• Fig. 23 stellt ein Einspritzdiagramm der Einspritzvorrichtung von Fig. 1 dar, in dem die Steuerung der Schließung der Einspritzdüsennadel 5 durch die Steuervorrichtung 20 erfolgt. Man erkennt, daß das Einspritzende deutlich verbessert wird. Im Gegensatz dazu bleibt der Einspritzbeginn abrupt, wodurch Verbrennungsgeräusche erzeugt werden können.
• Fig. 24 stellt das Einspritzdiagramm der Einspritzvorrichtung von Fig. 8 dar, bei der die Einspritzdüsennadel 5 von dem Kolben 30 gesteuert wird. Man erkennt, daß das Einspritzende noch verbessert wird. Diese Lösung ist also für die Leistung des Motors sehr zufriedenstellend. Dennoch sind weiterhin Verbrennungsgeräusche vorhanden.
• Fig. 25 stellt das Einspritzdiagramm der Einspritzvorrichtung von Fig. 10 dar, bei der die Verzögerungsöffnung 31 vorgesehen ist, die die Durchführung einer Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung ermöglicht. Diese Lösung steuert dem Einspritzbeginn die für die Abschwächung des Verbrennungsgeräusches notwendige Korrektur bei. Sie schichtet folglich alle Vorteile um. Es ist zu verstehen, daß der Voreinspritzzyklus in Abhängigkeit von der Synchronisierung der Steuerungen mit demjenigen der Haupteinspritzung verbunden werden kann.

Claims (13)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) für mit einer Einspritzpumpe (3) mit stoßweiser Förderung ausgerüstete Dieselmotoren, wobei die Vorrichtung pro Kolben mindestens eine Einspritzdüse (4) aufweist, die eine austarierte Einspritzdüsennadel (5) aufnimmt, die dafür vorgesehen ist, kalibrierte Kraftstoffstrahlen (11) unter Druck in die Verbrennungskammer des Kolbens einzuspritzen, eine Hochdruck-Kraftstoffversorgungsleitung (7) und eine Niederdruck-Kraftstoffrücklaufleitung (8),

dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuervorrichtung (20) zum Öffnen und Schließen der Nadel (5) aufweist, wobei die Vorrichtung einen ersten Auslaßkreislauf (21) aufweist, der die Versorgungsleitung (7) und die Rücklaufleitung (8) für den Kraftstoff miteinander verbindet, mit einer kalibrierten Öffnung (23) versehen und durch ein Magnetventil (25) gesteuert ist, sowie einen zweiten Auslaßkreislauf (21'), der parallel zu dem ersten angeordnet ist und ein austariertes Auslaßventil (22) und eine auf der Rücklaufleitung (8) angeordnete Auslaßöffnung (27) aufweist, wobei der zweite Auslaßkreislauf (21') mit der Einspritzdüsennadel (5) stromaufwärts der Auslaßöffnung (27) in Verbindung steht, wobei das Auslaßventil (22) angeordnet ist, um gleichzeitig die Progression des Einspritzbeginns und die Abschlußschnelligkeit dieser Einspritzung durch Umleitung des nicht eingespritzten Kraftstoffflusses in Richtung der Auslaßöffnung (27) sicherzustellen, das durch Druckentlastung der Versorgungsleitung (7) einen Schließdruck auf die Einspritzdüsennadel (5) erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Auslaßkreislauf (21) ein stromaufwärts oder stromabwärts des Magnetventils (25) angeordnetes austariertes Sperrventil (24) aufweist, das so angeordnet ist, daß es die Einspritzvorrichtung (1) zwischen zwei Einspritzungen auf einem erforderlichen Druckniveau hält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (20) während dem Einspritzzyklus von dem Hochdruck-Kraftstotfeinspritzkreislauf (7) getrennt ist, wobei das Auslaßventil (22) und das Magnetventil (25) geschlossen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schließdruck direkt auf die Einspritzdüsennadel (5) aufgebracht wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schließdruck mittels eines Kolbens (30) auf die Einspritzdüsennadel (5) aufgebracht wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (20) eine stromabwärts der kalibrierten Öffnung (23) angeordnete Verzögerungsöffnung (31) aufweist, die angeordnet ist, um das Öffnen des Auslaßventils (22) so zu verzögern, daß die momentane Öffnung der Einspritzdüsennadel (5) veranlaßt wird, um eine Kraftstoffvoreinspritzung zu bewirken.

7. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die kalibrierte Öffnung (23) in dem Auslaßventil (22) integriert ist.

8. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen, Ventil, Sperrventil und Magnetventil (22-25,27,31) der Steuervorrichtung (20) teilweise oder vollständig in der die Einspritzdüse (4) tragenden Einheit integriert sind.

9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1), die mehrere Einspritzdüsen für einen und denselben Dieselmotor aufweist, nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffrücklaufleitungen (8) einer jeden Einspritzdüse (4) durch eine gemeinsame Rücklaufpassage (32) miteinander verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Rücklaufpassage (32) einem austarierten Rücklauf-Sperrventil (33) unterworfen ist, das dafür vorgesehen ist, ein erforderliches Druckniveau in den Rücklaufleitungen (8) einer jeden Einspritzdüse aufrechtzuerhalten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Auslaßkreisläufe (21) durch eine gemeinsame Steuerpassage (34) miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Steuerpassage (34) einem austarierten Rücklauf-Steuer-Sperrventil (35) unterworfen ist, das dafür vorgesehen ist, ein erforderliches Druckniveau in den Auslaßkreisläufen (21) einer jeden Einspritzdüse aufrechtzuerhalten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Rücklaufpassage (32) und die Steuerpassage (34) durch ein austariertes Rücklauf- Steuer-Sperrventil (35) miteinander verbunden sind.