DE802601C - Brennstoff-Einspritzvorrichtung fuer Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren, die mit Voreinspritzung bei Verwendung einer Brennstoffpumpe arbeiten, welche während der Einspritzperiode gleichbleibenden oder gleichmäßig anwachsenden Ausstoß aufweist. In einigen dieser Einspritzvorrichtungen werden die Vor- und die Haupteinspritzmenge des Brennstoffs durch verschiedene Auslässe ausgespritzt, während in anderen ίο der Gebrauch des gleichen Auslasses für beide, Vor- und Hauptbrennstoffmenge, vorgezogen wird. Die Steuerung der zwei Teileinspritzmengen wird dann durch den Druck des Brennstoffs innerhalb der Einspritzvorrichtung bewirkt; auf diese Gattung von Einspritzvorrichtungen bezieht sich die Erfindung.

Eine geeignete Anordnung für die Steuerung der Einspritzteilmenge ist ein Steuerkolben, der sich entgegen einer Feder verschiebt, sobald der durch die Einspritzpumpe gelieferte Brennstoff ao mengenmäßig größer ist als für die Einspritzmenge erforderlich. Der Kolben wird am Ende seines Wegs angehalten, wodurch der Druck des Brennstoffs in der Einspritzvorrichtung so sehr steigt, daß die Einführung der Hauptbrennstoffmenge möglich wird.

Bei Einspritzvorrichtungen dieser Art wurde festgestellt, daß beim Aufhören der Einspritzung,

entsprechend dem Arbeiten von Einspritzpumpen mit üblichem Auslaß für Überschußmengen, eine Druckwelle in der Ölleitung von der Pumpe zur Einspritzvorrichtung hervorgerufen wird, die eine nochmalige öffnung des Einspritzventils und eine zusätzliche bzw. sekundäre Einspritzung verursacht, die unerwünscht ist. Die so entstandene Druckwelle läuft durch die Brennstoffsäule zwischen Pumpe und Einspritzvorrichtung mit der

ίο gleichen Geschwindigkeit wie eine Schallwelle durch das gleiche Medium laufen würde. Infolge des Rückwurfs an der Pumpe kann gelegentlich sogar noch eine weitere unerwünschte Einspritzung erfolgen, aber die Schwingungen werden infolge der Reibung in den Rohrleitungen und der geringen Durchlaßfähigkeit in den Nippeln und ähnlichen Yerbindungsteilen sehr schnell gedämpft.

Zweck der Erfindung ist es nun, solch eine Rückwurfwelle daran zu hindern, daß sie die Ursache einer zusätzlichen Einspritzung nach Beendigung der normalen Einspritzung wird, und die Erfindung macht Gebrauch von dem Grundsatz der Umwandlungsmöglichkeit der in der neuerlichen Welle enthaltenen Energie in eine in der Steuerkolbenfeder aufgespeicherte potentielle Energie.

Mit Einspritzvorrichtungen der geschilderten Art muß so gearbeitet werden, daß die Brennstoffeinpressung mit einem vergleichsweise niedrigen Einspritzdruck, etwa 70 bis 80 at, beginnt und während der Periode vom Einspritzbeginn bis zum Yerbrennungsbeginn möglichst auf ungefähr dem gleichen Druck bleibt. Hernach wird der Druck auf einen viel größeren Betrag erhöht, damit die Hauptmenge des Brennstoffs in den Zylinder eintreten kann. Konstruktion und Einstellung der Einspritzvorrichtung müssen dem verhältnismäßig niedrigen Einspritzdruck der Voreinspritzmenge angepaßt sein, und das bringt die Gefahr eines Wiederöffnens des Einspritzventils nach Beendigung der Einspritzung mit sich.

Erfindungsmäßig wird der Beginn der Einspritzung so lange verhindert, bis der Steuerkolben um ein Maß fortbewegt worden ist, das nicht geringer ist als jenes, um das beim Aufhören der Einspritzung der entstehende Wellendruck den Kolben bewegen kann. In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung ist die Erfindung durch einige Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. ι eine erfindungsmäßige Einspritzvorrichtung im Mittellängsschnitt,

Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab einen Teil der Fig. 1 in etwas geänderter Gestaltung,

Fig. 3 und 4 abgewandelte Formen für einen Teil der Fig. 2.

Nach Fig. 1 ist ein Mundstückhalter 10 zur Befestigung auf irgendeine (nicht dargestellte) Weise in dem Zylinder eines Verbrennungsmotors eingerichtet. Am Ende des Mundstückhalters sind aufeinanderfolgend ein Steuerstutzen 7, ein Zwischenstück 23 und ein Mundstückkörper 17 eingebaut, wobei die aneinanderstoßenden Stirnflächen dieser Teile genau eben gearbeitet sein müssen. Die Teile 7, 23 und 17 sind durch eine kappenförmige Abstützung 22 zusammengehalten und an den Mundstückhalter 10 angepreßt.

Ein Steuerkolben 6 ist im Steuerstutzen 7 axial beweglich, um die Einspritzdosis, wie später beschrieben wird, zu steuern. Der Steuerkolben 6 hat an einem Ende einen abgesetzten Durchmesser, der einen ringförmigen Raum 5 zwischen dem Kolben, dem Zwischenstück 23 und dem Steuerstutzen 7 beläßt. Der Steuerkolben 6 wird durch eine Feder 9, die gegen den Druckstift 9 wirkt, in die durch die Figur dargestellte Lage gedrängt.

Die Zuführung von der Brennstoffpumpe her ist mit dem Brennstoffeinlaß 1 verbunden, von welchem eine Leitung 2 durch den Mundstückhalter 10 zu dessen Endfläche führt. Die Leitung 2 stößt bündig ! auf die Leitung 3, welche in axialer Richtung den j Steuerstutzen 7 durchzieht. Eine im Zwischenstück j 23 eingearbeitete Höhlung 4 stellt die Verbindung zwischen dem Ende der Leitung 3 und dem Ringraum 5 her.

Ein Durchlaß n in der Innenwandung des Steuerstutzens 7 wird normal durch den Steuerkolben 6 abgedeckt und führt in eine Leitung 12, die bündig auf eine Leitung 13 stößt, welche durch das Zwischenstück 23 geht. Die Leitung 13 endet in einer scheibenartigen Vertiefung 14 im Teil 23, die einer Vertiefung 24 im Mundstückkörper 17 genau gegenüberliegt.

In den Mundstückkörper 17 ist ein Ventilsitzglied 16 eingeschraubt, das eine zentrale Längsleitung 15 enthält, welche die Verbindung zwischen der Vertiefung 24 und der Ventilsitzfläche 25 herstellt. Der Ventilsitz 25 ist normal durch ein Ventil 18 geschlossen, das durch eine Feder 19 an den Sitz gedrängt wird. Wenn das Ventil 18 sich von seinem Sitz 25 entfernt, steht die Leitung 15 durch das Innere des Ventils 18 mit einer Spritz-Strahlbohrung 20 in Verbindung, von welcher Mündungen 21 den Brennstoff in den Zylinder treten lassen. Es ist zu beachten, daß die Kante des Steuerkolbens 6 nächst dem Raum 5 über die Kante des Durchlasses 11 hinwegreicht, so daß kein Brennstoff das Ventil 18 erreichen kann, solange nicht der Kolben 6 einen Weg χ nach aufwärts zurückgelegt hat, der in den Fig. 2, 3 und 4 zu erkennen ist.

Beim Funktionieren der Vorrichtung wird der Brennstoff durch die Einspritzpumpe über den Einlaß i, die Leitungen 2, 3 und die Höhlung 4 in den Raum 5 geliefert. Die erste Wirkung besteht in der Bewegung des Steuerkolbens 6 weg vom Zwischenstück 23, bis die Kante des Kolbens beginnt, den Durchlaß 11 freizugeben. Erst nach diesem kurzen Weg kann Brennstoff durch den Durchlaß 11, die Leitungen 12 und 13, die Räume 14 und 24 sowie die Leitung 15 zum Ventil 18 gelangen. Das Ventil 18 wird dann dadurch von seinem Sitz wegbewegt. Die Bewegung des Kolbens 6 erfolgt entgegen dem Druck der Feder 9, welche dementsprechend den Druck im Raum 5 in Grenzen hält. Der im Raum 5 erzeugte Druck ist ein solcher, daß in Ansehung der Querschnittsfläche der Mündungen 21 der Brennstoff in der gewünschten Teilmenge in den

Zylinder tritt, nämlich in der für die Voreinspritzung vorgesehenen Dosis.

Der Brennstoff wird jedoch der Einspritzvorrichtung durch die Pumpe in größerer Menge geliefert, und die Überschußlieferung bewegt den Kolben 6 weiter entgegen der Wirkung der Feder 9, wodurch das Volumen des Raums 5 wächst, der sich mit Brennstoff füllt, welcher bei dem noch herrschenden Druck nicht in den Zylinder eintreten kann. Der durch die Feder 9 ausgeübte Druck verändert sich innerhalb der Reichweite der Bewegung nur wenig, bis schließlich das Ende des Kolbens 6 an das Ende des Mundstückhalters 10 anstößt. Jetzt ist keine weitere Ausdehnung des Raums 5 mehr möglich und demgemäß muß nun der Druck in diesem Raum ansteigen. Hierdurch ergibt sich auch ein korrespondierender Anstieg der durch die Mündungen durchgehenden Brennstoffmengen; diese entsprechen nunmehr der Haupteinspritzdosis.

ao Sobald ein Austreten von Überschußmengen in der Einspritzpumpe erfolgt, gestattet die dadurch ermöglichte Druckverminderung den Federn 9 und 19 die Rückführung des Kolbens 6 und des Ventils 18 in ihre Normalstellungen, wie sie in der Figur dargestellt sind, und die Einspritzung hört auf. Die durch die plötzliche Entlastung entstehende und durch die verschiedenen Leitungen, zur Pumpe zurückflutende Druckwelle wird dort reflektiert und verursacht eine vorübergehende leichte Bewegung des Kolbens 6. Der Abstand zwischen der Kante des Kolbens 6 und der Kante des Durchlasses 11 ist jedoch mindestens so groß wie diese Bewegung des Kolbens 6 und demzufolge wird durch die reflektierte Druckwelle keine zweite Einspritzung herbeigeführt.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Mundstückkörpers. Das Ausflußventil 26 sitzt hier im Zwischenstück 23 und wird durch eine Feder 27 auf seinen Sitz gepreßt. Eine geneigte Leitung 28 im Teil 23 stellt die Verbindung zwischen der Leitung 12 und dem Ventilsitz 29 her. Der durch Ventil 26 geflossene Brennstoff wird durch eine Leitung 30 im Mundstückkörper geführt, um schließlich durch die Mündungen 21 ausgespritzt zu werden. In Fig. 2 ist die Wegstrecke, die der Kolben vor der Freigebung des Durchlasses n zurücklegen muß, mit χ bezeichnet.

Eine weitere Abwandlungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist die Leitung 3 durch eine geneigte Leitung 31 unmittelbar mit dem Raum 5 am Ende des Steuerkolbens 6 verbunden. Ein Zentralstift 32 dringt in eine Zentralleitung 33 ein, die zum Ventilsitz 29 führt. Der Stift 32 ist über eine Länge χ zylindrisch gehalten, so daß er die Leitung 33 geschlossen hält, bis der Kolben 6 die Wegstrecke χ zurückgelegt hat.

Die Anordnung nach Fig. 4 ist die gleiche wie in Fig. 3, doch ist der Stift 32 als besonderes Glied in den Kolben 6 eingelassen und durch einen Gewindepfropf 34 in Stellung gehalten, der auf einen verbreiterten Kopf 35 des Stiftes 32 drückt. Hierdurch ergibt sich eine Einstellungsmöglichkeit für die Strecke χ durch Auswechslung des Stiftes 32 oder durch eine zwischen Kopf 35 und dessen Sitz im Kolben 6 eingelegte Unterlagscheibe oder durch Abarbeiten der unteren Fläche des Kopfes 35.

Durch die Erfindung wird ermöglicht, Einspritzpumpen mit gleichbleibendem oder gleichmäßig ansteigendem Nockenhub ohne Gefahr einer sekundären Einspritzung zu verwenden.

Beim Entwurf der verschiedenen Teile muß dem Umstand Rechnung getragen werden, daß das Rückschlagventil 18 oder 26 nicht nur durch seine Feder 19 oder 27 in seine Schließstellung gedrängt wird, sondern auch, über die Mündungen 21, durch den Gasdruck im Zylinder des Verbrennungsmotors. Am Anfang der Einspritzung ist dieser Druck nur derjenige der komprimierten Verbrennungsluft; aber wenn die Einspritzung aufhört, hat sich der Druck einem Wert genähert, der jenem am Beginn des Arbeitshubs entspricht. Diesem Umstand Rechnung tragend, wird das Rückschlagventil gewöhnlich schon schließen, bevor der Steuerkolben 6 Zeit gehabt hat in seine Normalstellung zurückzukehren. Wenn dann eine zurückgeworfene Druckwelle zum Ventil vorstoßen sollte, so wird der Druck durch ein sofortiges Nachgeben des Kolbens 6 vermindert, wobei das Volumen des Raums 5 etwas anwächst.

Die Erfindung ist auch bei Einspritzpumpen anwendbar, die der üblichen Bauart mit unter Druckdifferenz stehender Ventilnadel entsprechen. In solch einem Fall trachtet der Gasdruck im Zylinder den sog. Schließdruck des Nadelventils zu erniedrigen, statt ihn zu heben. Der Kisseneffekt kann dann nur vom Kolben 6 aus bewirkt werden, der bei Beendigung der Einspritzung weit genug zurückgehen muß, um den Brennstoffdurchlaß zu schließen, bevor die zurückgeworfene Druckwelle Zeit hat, zur Einspritzvorrichtung zurückzukehren.

Wie aus allen den beschriebenen Ausführungsformen ersehen werden kann, wird die Energie der erneuerten Druckwelle zufolge des plötzlichen Aufhörens der Einspritzung in potentielle (Zusammendrückungs-) Energie der Feder 9 umgewandelt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brennstoff-Einspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit Voreinspritzung bei Verwendung einer Einspritzpumpe mit gleichbleibendem oder gleichmäßig ansteigendem Ausstoß während der Einspritzperiode, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Vor- und Haupteinspritzmenge des Brennstoffs durch Brennstoffdruck regelnder Steuerkolben vor Beginn der Einspritzung eine Wegstrecke (x) zurückzulegen hat, die nicht geringer ist als jene, um welche er durch die bei Aufhören der Einspritzung sich bildende Druckwelle verschoben werden kann.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (6) normal einen Durchlaß (11) in der Wandung eines den Kolben enthaltenden Steuerstutzens (7) abdeckt, wobei dieser Durchlaß den Weg zu

Ö02

den in den Zylinder hineinragenden Mündungen (21) nur freigibt, nachdem der Kolben (6) die Wegstrecke (x) gemäß Anspruch 1 zurückgelegt hat.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (6) normal einen Durchlaß in der Endfläche seines Gehäuses abdeckt, von wo der Brennstoff durch eine Zentralleitung (33) Zugang zu den Mündungen (21) hat,, und daß ein zentrales stiftartiges Glied (32) am Kolben den Durchlaß geschlossen hält, bis der Kolben (6) die Wegstrecke (x) gemäß Anspruch I zurückgelegt hat.

4. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerkolben (6) und den Mündungen (21) ein Rückschlagventil (18 oder 26) vorgesehen ist, um dem Brennstoff nur die Fließrichtung zu den Mündungen hin zu gestatten, und daß die Feder (19 oder 27) des Rückschlagventils so kräftig ist, daß sie den Brennstoffzufluß verhindert, bis der Brennstoffdruck ein gewünschtes Mindestmaß erreicht hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 3380 2.