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Die
Erfindung betrifft ein Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit
den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Fremdgezündete Brennkraftmaschinen
haben insbesondere im Teillastbereich infolge hoher Ladungswechselverluste
einen nicht zufriedenstellenden Wirkungsgrad. Eine Möglichkeit,
diese Ladungswechselverluste zu reduzieren und damit den Wirkungsgrad
zu verbessern, besteht in der Abgasrückführung. Durch Abgasrückführung kann
der Motor im Teillastbetrieb entdrosselt werden, was die benötigte Ladungswechselarbeit
des Motors verringert.
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Eine
Erhöhung
des Anteils von rückgeführtem Abgas
kann jedoch auch eine Verschlechterung der Zündwilligkeit und Verbrennung
des Gemisches aus Kraftstoff, Luft und Abgas herbeiführen. Es
kann sogar zu Zündaussetzern
kommen.
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Zur
Nutzung der Vorteile einer hohen Abgasrückführungsrate und zur Erzielung
der dazu erforderlichen Zündwilligkeit
ist aus der
DE 199
45 544 A1 ein Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
bekannt, bei der eine erste Brennstoffzumeßeinrichtung einen Saugrohrinjektor umfaßt, der
in einem in den Brennraum mündenden Ansaugkanal
angeordnet ist. Mittels des Saugrohrinjektors wird eine Kraftstoffmenge zur
Bildung eines Magergemisches mit einem vorgegebenen Abgasanteil
eingespritzt. Für
eine zuverlässige
Zündung
ist pro Zylinder ein Einblasventil vorgesehen, welches zur Zündung des
Magergemisches ein Gemisch von einer geringen flüssigen Kraftstoffmenge und
Luft als Verbrennungsgas in den Brennraum einbläst. Die eingeblasene Menge
kann leicht und zuverlässig
gezündet
werden. Nach der Zündung
entflammt diese Menge das übrige
Gemisch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzuführsystem
der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß bei geringem
Bauvolumen eine wirkungsvolle Einblasung erfolgt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Brennstoffzuführsystem mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Es
wird ein Brennstoffzuführsystem
vorgeschlagen, bei dem das Einblasventil einen Druckanschluß für das Verbrennungsgas
aufweist, wobei eine Zufuhr des Verbrennungsgases über den
Druckanschluß zu
der Einblasdüse
mit dem Druck einer externen Druckquelle vorgesehen ist. Das Einblasventil weist
zudem eine Kolben/Zylindereinheit zur Förderung des Kraftstoffes auf,
wobei ein als Plunger ausgebildeter Kolben der Kolben/Zylindereinheit
für eine zumindest
mittelbare Betätigung
einer Düsennadel der
Einblasdüse
vorgesehen ist.
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In
der vorgeschlagenen Anordnung beschränkt sich die Funktion der Kolben/Zylindereinheit auf
eine Doppelfunktion. Einerseits wird mittels der Kolben/Zylindereinheit
eine Bemessung und Förderung
der einzublasenden Kraftstoffmenge durchgeführt. Gleichzeitig übt der als
Plunger ausgebildete Kolben der Kolben/Zylindereinheit zusätzlich auch eine
Betätigungsfunktion
für die
Düsennadel
der Einblasdüse
aus. Eine Verdichtung und Förderung
des Verbrennungsgases insbesondere in Form von Luft ist durch die
Kolben/Zylindereinheit nicht vorgesehen. Vielmehr ist hierzu eine
externe Druckquelle in Form eines Kompressors, ggf. mit einem zwischengeschalteten
Druckspeicher vorgesehen. Die Beschränkung auf die vorgenannte Doppelfunktion
der Kolben/Zylindereinheit führt
zu einer sehr kompakten Bauweise des Einblasventils und zu dessen
präziser Funktion.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist mittels der Kolben/Zylindereinheit
eine Schlitzsteuerung zur Steuerung der Kraftstofförderung
gebildet. Zweckmäßig ist
dazu zwischen dem Plunger und der Düsennadel koaxial dazu ein Ventilkolben
angeordnet, wobei zwischen dem Plunger und dem Ventilkolben eine
Kraftstoffkammer zur Bemessung und Förderung einer einzublasenden
Kraftstoffmenge gebildet ist. Insbesondere bildet der Plunger die
Schlitzsteuerung für
einen Kraftstoffzulauf in die Kraftstoffkammer, während der
Ventilkolben die Schlitzsteuerung für eine Kraftstoffleitung von
der Kraftstoffkammer zur Einblasdüse bildet. Die beiden Schlitzsteuerungen
sind vorteilhaft derart aufeinander abgestimmt, daß nach einer
Bemessung und zum Ende einer Förderung
der einzublasenden Kraftstoffmenge der Plunger an den Ventilkolben
anschlägt.
In der Kraftstoffleitung zur Einblasdüse ist zweckmäßig ein Rückschlagventil
angeordnet.
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In
der vorgenannten Anordnung bewirkt die Schlitzsteuerung bei verringertem
Bauvolumen eine zu präzisen
Zeitpunkten definierte Abschaltung bzw. Freigabe des Kraftstoffweges.
Der Anschlag des Plungers an dem Ventilkolben zum Ende der Bemessung
und Förderung
der einzublasenden Kraftstoffmenge definiert ein konstruktiv präzise vorgegebenes
Volumen der Kraftstoffkammer zwischen Plunger und Ventilkolben,
welches insbesondere in Verbindung mit der Schlitzsteuerung ebenso
präzise
den Kraftstoff bemißt
und dessen Fluß steuert.
Gleichzeitig führt
der Anschlag des Plungers an dem Ventilkolben zu einer wirksamen
Kraftübertragung
in Richtung der Düsennadel.
Das Rückschlagventil
in der Kraftstoffleitung erlaubt einen ungehinderten Kraftstoffzufluß in Richtung
der Einblasdüse,
während
bei einem sich aufbauenden Gegendruck im Bereich der Einblasdüse ein unerwünschter
Kraftstoffrückfluß verhindert
ist.
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Die
beiden Schlitzsteuerungen weisen vorteilhaft einen größeren Abstand
zueinander auf, als ein Abstand zweier Kolbenabschnitte des Plungers bzw.
des Ventilkolbens während
eines Vorhubes beträgt.
Es ist sichergestellt, daß in
der zeitlichen Abfolge zunächst
der Plunger die ihm zugeordnete Schlitzsteuerung für die Kraftstoffzufuhr
schließt,
bevor anschließend
nach einer gemeinsamen axialen Bewegung von Plunger und Ventilkolben
eine Öffnung
der zweiten, dem Ventilkolben zugeordneten Schlitzsteuerung erfolgt.
Leckagen und damit einhergehende Ungenauigkeiten in der Kraftstoffbemessung
sind vermieden.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist eine Betätigung der Düsennadel
mittels des vom Plunger betätigten
Ventilkolbens vorgesehen. In einer koaxialen Bauweise schlägt der Plunger
zunächst
in oben beschriebener Weise an dem Ventilkolben an. Anschließend wird
die formschlüssig
aneinanderliegende Einheit aus Plunger und Ventilkolben in Richtung
der Düsennadel
bewegt, bis diese geöffnet
wird. Bei einfachem und platzsparendem konstruktivem Aufbau ist in
erwünschter
Weise eine sequentielle Abfolge von Kraftstoffzumessung und anschließender Einblasung infolge
des Öffnens
der Düsennadel
sichergestellt.
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Der
Ventilkolben weist vorteilhaft im Ruhezustand einen axialen Abstand
zur Düsennadel
auf. Nach Abschluß der
Bemessung und Förderung
der Kraftstoffmenge muß die
Einheit aus Plunger und Ventilkolben zunächst den vorgenannten Abstand
als Totweg überwinden.
Der Totweg stellt sicher, daß das Ventil
erst nach vollständigem
Abschluß der
Kraftstoffbemessung und -förderung öffnet.
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In
einer bevorzugten Ausführung
ist eine Betätigung
des Ventilkolbens und der Düsennadel
jeweils gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder vorgesehen. Insbesondere
sind die beiden Druckfedern gegen einen gemeinsamen, an der Düsennadel
befestigten Druckteller abgestützt,
wobei die Vorspannkraft der ventilkolbenseitigen Druckfeder im zusammengedrückten Zustand
geringer als eine Grundvorspannkraft der düsennadelseitigen Druckfeder
ist. Die Druckfedern halten bei geeigneter Bemessung den Ventilkolben
und die Düsennadel
auch beim Anliegen äußerer hydraulischer
bzw. pneumatischer Druckkräfte
zuverlässig
geschlossen. Nach dem Öffnen
beispielsweise unter Einwirkung einer Nockenwelle wird ein schnelles
Schließen
herbeigeführt.
Die vorgenannte Abstimmung der Vorspannkräfte bewirkt eine sequentielle
Betätigung
des Ventilkolbens und anschließend
der Düsennadel.
Zunächst
wird der Ventilkolben gegen die Vorspannkraft der ihm zugeordneten
Druckfeder verschoben. Die im zusammengedrückten Zustand entstehende Vorspannkraft reicht
jedoch nicht aus, die höhere
Grundvorspannung der düsennadelseitigen
Druckfeder zu überwinden.
Eine Öffnung
der Düsennadel
erfolgt erst durch einen Anschlag des Ventilkolbens an der Düsennadel,
der in geometrisch präzise
definierter Abfolge einen Hub der Düsennadel und damit ein Öffnen der Einblasdüse bewirkt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist zur Betätigung des Plungers ein Stößel vorgesehen. Zweckmäßig ist
eine Betätigung
des Stößels und/oder
des Plungers gegen die Vorspannkraft jeweils einer Druckfeder vorgesehen.
Die Anordnung erlaubt eine Auslegung mit geringen Einzelmassen und
schnellen federkraftbedingten Rückstellzeiten. Das Einblasventil
ist mit geringen Reaktionszeiten bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine
betreibbar.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt
einer Brennkraftmaschine mit einem Einblasventil,
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2 einen
Längsschnitt
des Einblasventils nach 1 im Ruhezustand,
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3 das
Einblasventil nach 1 im Vorhub,
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4 das
Einblasventil nach 1 zum Förderbeginn,
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5 das
Einblasventil nach 1 zum Förderende,
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6 das
Einblasventil nach 1 beim Einblasen mit geöffneter
Düsennadel.
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Bei
der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine 1 ist
in jedem Zylinder 2 in bekannter Weise ein Hubkolben 24 angeordnet,
welcher einen Brennraum 5 begrenzt und von einem Zylinderkopf 25 abgeschlossen
ist. Im Brennraum 5 wird zum Antrieb des Kolbens 24 ein
Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsgas durch den Zündfunken
einer am Zylinderkopf 25 angeordneten Zündkerze gezündet und verbrannt. Das Verbrennungsgas
wird dem Brennraum durch mindestens einen Einlaß- bzw. Ansaugkanal 20 zugeführt. Für die Abgasabführung sind
die Zylinder 2 mit entsprechenden Auslaßkanälen ausgestattet. Der Ladungswechsel
der Zylinder wird von hier nicht dargestellten Gaswechselventilen
gesteuert, welche in den Einlaßkanälen und
Auslaßkanälen angeordnet
sind.
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Das
Brennstoffzuführsystem
der Brennkraftmaschine 1 umfaßt eine Brennstoffzumeßeinrichtung 19 mit
mindestens einem Saugrohrinjektor 21, welcher nach Art
der äußeren Gemischbildung
Brennstoff in den Ansaugkanal 20 abgibt. Dabei kann allen Zylindern 2 der
Brennkraftmaschine 1 ein gemeinsamer Saugrohrinjektor 21 zugeordnet
und in einer gemeinsamen Saugleitung angeordnet sein (Singlepoint-Einspritzung) oder
jedem Zylinder 2 ein jeweiliger Saugrohrinjektor 21 zugeordnet
sein (Multipoint-Einspritzung).
Der Saugrohrinjektor 21 ist Teil eines Brennstoffzuführsystems,
welches außerdem pro
Zylinder 2 mindestens ein weiteres im Zylinder 2 in
zentraler Lage eingebautes Einblasventil 3 umfaßt, welches
als weitere Brennstoffzumeßeinrichtung 19 Brennstoff
mit sauerstoffreichem Verbrennungsgas direkt in den Brennraum 5 abgibt.
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Zu
diesem Zweck ist an das Einblasventil 3 eine Brennstoffzufuhr 28 und
eine Frischluftzufuhr 22 angeschlossen. Die Brennstoffzufuhr
leitet einen flüssigen
Brennstoff wie Benzin über
einen Kraftstoffzulauf 14 in das Einblasventil 3.
Die Frischluftzufuhr 22 umfaßt eine schematisch dargestellte
externe Druckquelle 7, die mittels eines Druckanschlusses 6 an
das Einblasventil 3 angeschlossen ist. Die externe Druckquelle
ist beispielsweise ein separater Kompressor oder dgl., der gemeinsam
alle Einblasventile 3 aller Zylinder 2 mit Druckluft
oder einem anderen sauerstoffreichen Verbrennungsgas versorgt. Teil
der Druckquelle 7 kann auch ein Ausgleichs- oder Vorratsbehälter sein,
der zwischen dem Kompressor und dem Druckanschluß 6 angeordnet ist,
und der zur Vergleichmäßigung des
Druckniveaus beiträgt.
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Die
im jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 zuzumessende
Brennstoffmenge wird von einer Steuereinheit 23 bestimmt,
der zur Ermittlung des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine 1 und
der entsprechenden Brennstoffmenge geeignete Betriebsparameter eingegeben
werden, beispielsweise die Betriebslast L und/oder die Drehzahl n
der Brennkraftmaschine 1.
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Das
Einblasventil 3 wird wenigstens in bestimmten Betriebsbereichen
der Brennkraftmaschine 1 zur Durchführung einer Zündeinspritzung
eingesetzt, welche während
des Kompressionstaktes des jeweiligen Zylinders 2 erfolgt
und ein ansonsten mageres Grundgemisch im Brennraum 5 auf
ein zündfähiges Maß anreichert.
Dabei veranlaßt
die Steuereinheit 23 die Vorbereitung eines mageren Grundgemisches
durch entsprechende Ansteuerung der von ihr steuerbaren Zumeßeinrichtungen,
d. h. wenigstens den Saugrohrinjektor 21. Es ist jedoch
auch möglich, zur
Einbringung der Kraftstoffmenge, beispielsweise wenn diese in Abhängigkeit
des Betriebspunktes einstellbar ist, der Steuereinheit 23 auch
Direkteinspritzventile zuzuordnen. Dabei könnten das Einblasventil 3 ebenso
wie der Saugrohrinjektor 21 über eine strichliert dargestellte
Steuerleitung verbunden sein, wobei die Steuereinheit 23 die
Freigabe der Injektoren 21, 3 aufeinander abstimmt
und durch Kombination der inneren mit der äußeren Gemischbildung das Brennstoff/Luft-Gemisch
konfiguriert.
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Die
Betätigung
des Einblasventils 3 im Rahmen der Zündeinspritzung zur Anreicherung
des Grundgemisches im Brennraum kann nach der vorliegenden Erfindung
unabhängig
von der betriebspunktabhängigen
Brennstoffzumessung erfolgen. Es kann daher auch ein Brennstoffzuführsystem
vorteilhaft sein, indem ein unabhängig angesteuertes, beispielsweise
mit einer Nockenwelle betätigtes
Einblasventil 3 zusätzlich
zu den von der Steuereinheit 23 zur betriebspunktabhängigen Kraftstoffzumessung
ansteuerbaren Einrichtungen zugeordnet ist.
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Bei
der Gemischbildung wird im Brennraum 5 mit dem von der
Steuereinheit 23 zugemessenen Brennstoff ein mageres Grundgemisch
mit einem hohen Abgasgehalt gebildet. Das Abgas kann dabei im Wege
der Abgasrückführung aus
der Auslaßleitung der
Brennkraftmaschine 1 bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft
wird das Abgas im Brennraum 5 nach der Verbrennung zurückgehalten,
wobei durch geeignete Einstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile
auf einfache Weise ein Unterdruck im Brennraum 5 erzeugbar
ist, welcher das Abgas am Verlassen des Brennraumes 5 bei
geöffnetem
Auslaßventil
hindert bzw. aus dem Auslaßkanal
zurück
in den Brennraum 5 saugt. Bei der Einblasung von flüssigem Brennstoff
im Rahmen der Zündeinspritzung verdrängt das
in den Brennraum eintretende Verbrennungsgas bei der Einblasung
das Grundgemisch mit hohem Abgasgehalt. Das Einblasventil 3 ist
in der Nähe
der Zündkerze 27 angeordnet
und bläst
sauerstoffreiches Verbrennungsgas, insbesondere Luft, bei der Zündeinspritzung
in den Bereich der Elektroden der Zündkerzen 27, wodurch
zum Zündzeitpunkt an
der Zündkerze
zündwilliges
Gemisch vorliegt. Nach der Zündung
des sauerstoffreichen Verbrennungsgases wird das abgasreiche Gemisch
im übrigen
Brennraum 5 entflammt, wobei die Zündeinspritzung die Möglichkeit
schafft, im Brennraum 5 ein selbst schwer oder nicht entflammbares
Grundgemisch zu bilden und mit zu verbrennen. Durch die Einblasung
des Brennstoffes für
die Zündeinspritzung
gemeinsam mit sauerstoffreicher Verbrennungsluft wird die Wirkung
der Verdrängung
des Grundgemisches aus dem Bereich der Zündkerze 27 verstärkt. Die
Durchführung
der Zündeinspritzung
mit einem luftunterstützten
Verfahren erlaubt eine enorme Anhebung des möglichen Abgasgehaltes im Grundgemisch
gegenüber
bisher denkbaren Abgasrückführungsraten
und trägt
so maßgeblich
zu einer Senkung der Abgasemission der Brennkraftmaschine 1 bei.
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Die 2 bis 6 zeigen
in einer längsgeschnittenen
Darstellung ein Ausführungsbeispiel
des in 1 nur schematisch dargestellten Einblasventils 3.
In den 2 bis 6 tragen gleiche Bauteile bzw.
Merkmale das gleiche Bezugszeichen.
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Nach 2 umfaßt das Einblasventil 3 ein Gehäuse, welches
sich im wesentlichen aus einem Außengehäuse 29, einem Innengehäuse 30 und
einem Kopfstück 31 zusammensetzt.
Entlang der Längsachse
des Innengehäuses 30 ist
ein schlanker Hohlzylinder 40 eingeformt, in dem ein Plunger 8 und ein
Ventilkolben 12 als separate, nicht miteinander verbundene
Bauteile längsverschieblich
geführt
sind. Der Plunger 8 und der Ventilkolben 12 weisen
jeweils einen Abschnitt mit einem im Vergleich zum Zylinder 40 verringerten
Durchmesser auf, an den sich bezogen auf die zeichnerische Darstellung
nach oben jeweils ein Kolbenabschnitt 38, 39 anschließt. Die
Kolbenabschnitte 38, 39 gleiten hydraulisch dicht
im Zylinder 40, wodurch eine Kolben/Zylindereinheit gebildet
ist.
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Der
Kraftstoffzulauf 14 mündet
in eine Kraftstoffkammer 13, die in Umfangsrichtung durch
den Zylinder 40 und in axialer Richtung durch die beiden Kolbenabschnitte 38, 39 begrenzt
ist. Vom Zylinder 40 zweigt im Bereich der Kraftstoffkammer 13 eine Kraftstoffleitung 15 ab,
die ein Rückschlagventil 42 enthält und die
in einen um eine Düsennadel 9 herum verlaufenden
Ringraum 32 mündet.
Getrennt von der zuvor beschriebenen Kolben/Zylindereinheit ist
seitlich im Außengehäuse 29 der
Druckanschluß 6 vorgesehen,
der in einen stirnseitig unterhalb des Innengehäuses 30 liegenden
und radial nach außen
durch das Außengehäuse 29 begrenzte
Luftkammer 37 mündet.
Die Luftkammer 37 ist ebenso wie die Kraftstoffleitung 15 fluidisch
mit dem Ringraum 32 verbunden, der in axialer Richtung
nach unten durch die hier im verschlossenen Zustand gezeigte Einblasdüse 4 begrenzt
ist. Die Einblasdüse 4 ist
dabei mittels eines kegelförmigen
Ventilkopfes 35 der Düsennadel 9 an einem
Dichtsitz anliegend geschlossen. Zwischen dem Druckanschluß 6 und
der Einblasdüse 4 sind keine
Ventile, Steuermittel oder dgl. angeordnet, so daß der Luft-
bzw. Gasdruck der Druckquelle 7 (1) im Ruhezustand
auch im Ringraum 32 bzw. an der Einblasdüse 4 anliegt.
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Mit
einem oberen, der Luftkammer 37 zugewandten Ende der Düsennadel 9 ist
ein Druckteller 18 verschraubt, zwischen dem und einem
unteren Absatz des Kopfstückes 31 eine
Druckfeder 17 unter Vorspannung angeordnet ist. Die Druckfeder
ist in Stärke
und Vorspannung derart bemessen, daß sie die Düsennadel 9 gegen den
anliegenden Gasdruck in der Luftkammer 37 und gegen die
Vorspannkraft einer oberen, auf die gegenüberliegende Seite des Drucktellers 18 drückende Druckfeder 16 in
geschlossener Position hält.
Die nach unten bzw. außen öffnende
Düsennadel 9 liegt
dabei infolge der Federvorspannung mit ihrem konisch ausgebildeten
Ventilkopf 35 an dem Dichtsitz der Einblasdüse 4 dichtend an.
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Mit
einem unteren, in die Luftkammer 37 ragenden Ende des Ventilkolbens 12 ist
eine Druckplatte 36 verschraubt, gegen die sich das obere
Ende der Druckfeder 16 abstützt. In der gezeigten Ruheposition
bewirkt die Vorspannkraft der Druckfeder 16, daß die Druckplatte 36 am
unteren Ende des Innengehäuses 30 anliegt
und dabei den Ventilkolben 12 in einer oberen Position
hält. In
der oberen Ruheposition des Ventilkolbens 12 verschließt der Kolbenabschnitt 39 die
Kraftstoffleitung 15 im Bereich der Kraftstoffkammer 13.
Bei einer weiter unten beschriebenen axialen Bewegung des Ventilkolbens 12 gegen
die Vorspannkraft der Druckfeder 16 gibt der Kolbenabschnitt 39 die
Kraftstoffleitung 15 in Richtung der Kraftstoffkammer 13 frei,
wodurch eine Schlitzsteuerung 11 der Kraftstoffleitung 15 gebildet
ist. In der gezeigten Ruheposition liegt der Ventilkolben 12 in
einem axialen Abstand zur koaxial angeordneten Düsennadel 9.
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Der
koaxial zum Ventilkolben 12 und zur Düsennadel 9 angeordnete,
oberhalb davon im Zylinder 40 gleitend angeordnete Plunger 8 weist
in der gezeigten Ruheposition einen axialen Abstand zum Ventilkolben 12 auf,
wobei sein Kolbenabschnitt 38 oberhalb des in die Kraftstoffkammer 13 mündenden Kraftstoffzulaufes 14 liegt.
Der Kraftstoffzulauf 14 ist in Richtung der Kraftstoffkammer 13 freigegeben
und steht mit dieser in fluidischer Verbindung. In der gezeigten
Ruheposition ist das Volumen der Kraftstoffkammer 13 infolge
des am Kraftstoffzulauf 14 anliegenden Kraftstoffdruckes
mit flüssigem
Kraftstoff insbesondere in Form von Benzin gefüllt.
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Koaxial
zum Plunger 8 ist oberhalb desselben auf dessen dem Kolbenabschnitt 38 zugewandten
Seite ein Stößel 41 angeordnet,
der an der Stirnseite des Kolbenabschnittes 38 anliegt.
Die Anlage wird durch eine Druckfeder 44 hervorgerufen,
die auf den Plunger 8 wirkt und diesen nach oben gegen
den Stößel 41 drückt. Die
axiale Verschieblichkeit des Plungers 8 ist in Richtung
des Stößels 41 durch
diesen begrenzt. Der in der Kraftstoffkammer 13 herrschende
Kraftstoffdruck und die Vorspannkraft der Druckfeder 44 können den
Plunger 8 infolge der Stützwirkung des Stößels 41 nicht
nach oben bewegen. Geometrie und Vorspannkraft der Druckfeder 16 sind
derart bemessen, daß sie
den Ventilkolben 12 in der gezeigten Ruheposition gegen
den in der Kraftstoffkammer 13 herrschenden Kraftstoffdruck
in seiner gezeigten oberen Position hält. Das Volumen der Kraftstoffkammer 13 ist
dementsprechend konstruktiv festgelegt.
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Der
gegen eine Druckfeder 43 axial verschiebliche Stößel 41 ist
zur Betätigung
beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Nockenwelle vorgesehen.
Es kann auch eine elektromagnetische oder vergleichbare andere Betätigung vorgesehen sein.
Bei einer weiter unten näher
beschriebenen Betätigung
des Stößels 41 bzw.
axialen Verschiebung in Richtung der Einblasdüse 4 drückt dieser
den Plunger 8 axial nach unten, wobei Kraftstoff aus der
Kraftstoffkammer 13 infolge seiner im wesentlichen inkompressiblen
Eigenschaften zurück
in den Kraftstoffzulauf 14 gepreßt wird. Die axiale Verschiebung des
Stößels 41 zusammen
mit dem Plunger 8 erfolgt zunächst so weit, bis der Plunger 8 seine
in 3 gezeigte axiale Position einnimmt, bei der sein
Kolbenabschnitt 38 den Kraftstoffzulauf 14 verschließt. Der Kolbenabschnitt 38 des
Plungers 8 bildet dabei zusammen mit dem Kraftstoffzulauf 14 eine
Schlitzsteuerung 10.
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Die 2 bis 6 stellen
das Einblasventil 3 als aufeinanderfolgende Phasenbilder
dar, wobei die 2 den Ruhezustand, die 6 den
Zustand der geöffneten
Einblasdüse 4 und
die 3 bis 5 Zwischenzustände bzw.
Zwischenphasen zeigen. Ausgehend vom Ruhezustand nach 2 erfolgt
eine Öffnung
des Einblasventils 3 über
die Zwischenphasen nach den 3 bis 5 bis
zur geöffneten
Position nach 6, von der aus in umgekehrter
Reihenfolge ein Schließen
des Einblasventils 3 erfolgt.
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Bei
dem in 3 gezeigten Vorhub des Stößels 41 zusammen mit
dem Ventilkolben 12 ist die Schlitzsteuerung 10 des
Kraftstoffzulaufes 14 durch den axial verschobenen Kolbenabschnitt 38 des Plungers 8 verschlossen.
Auch die Schlitzsteuerung 11 der Kraftstoffleitung 15 ist
in der gezeigten Ruheposition des Ventilkolbens 12 verschlossen,
wodurch ein hermetisch abgeschlossenes Volumen der Kraftstoffkammer 13 gebildet
ist. Das mit im wesentlichen inkompressiblem, flüssigem Kraftstoff gefüllte Volumen
der Kraftstoffkammer 13 bewirkt trotz einem verbliebenen
axialen Abstand zwischen dem Plunder 8 und dem Ventilkolben 12 eine
in axialer Verschiebrichtung im wesentlichen druckstarre Verbindung bzw.
Kraftübertragung
vom Plunger 8 auf den Ventilkolben 12.
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Während des
in 3 gezeigten Vorhubes liegt eine untere Kante des
Kolbenabschnittes 38 vom Plunger 8 in einem Abstand
b zu einer oberen Kante des Kolbenabschnittes 39 vom Ventilkolben 12.
Der Abstand b ist geringer als ein Abstand a zwischen den beiden
Schlitzsteuerungen 10, 11. Es ist dadurch sichergestellt,
daß während des
in 3 gezeigten Vorhubes beide Schlitzsteuerungen 10, 11 gleichzeitig
geschlossen sind, wodurch die hydraulische Kraftübertragung zwischen dem Plunger 8 und dem
Ventilkolben 12 ermöglicht
ist, und wodurch ein fest definiertes Volumen von Kraftstoff in
der Kraftstoffkammer 13 vorgehalten wird.
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Infolge
eines weiteren Hubes vom Stößel 41 wird
die hydraulisch miteinander verbundene Einheit aus Plunger 8 und
Ventilkolben 12 weiter axial nach unten verschoben, bis
die in 4 gezeigte Position des Förderbeginns erreicht ist. Bei
dieser und weiterer axialer Verschiebung des Plungers 8 bleibt
die Schlitzsteuerung 10 verschlossen, während die Schlitzsteuerung 11 geöffnet ist.
Die geöffnete Schlitzsteuerung 11 bewirkt
die Unterbrechung der hydraulischen Verbindung zwischen Plunger 8 und Ventilkolben 12.
Ein weiterer axialer Hub des Plungers 8 führt dazu,
daß Kraftstoff
aus der Kraftstoffkammer 13 durch die Kraftstoffleitung 15 mit
deren Rückschlagventil 42 in
den Ringraum 32 und damit zur Einblasdüse 4 gefördert wird.
Diese Kraftstofförderung
erfolgt solange, bis der Plunger 8 mit seinem stirnseitigen
Ende an das ihm zugewandte stirnseitige Ende des Ventilkolbens 12 anschlägt, wie
es in 5 gezeigt ist. Die durch die Kraftstoffleitung 15 zur
Einblasdüse 4 geförderte Kraftstoffmenge
entspricht exakt dem Volumen, welches durch den axialen Abstand
vom Plunger 8 zum Ventilkolben 12 in der Kraftstoffkammer 13 nach
den 3 und 4 vorgegeben ist.
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Mit
dem der Plunger 8 an den Ventilkolben 12 anstößt, ist
das Förderende
des Kraftstoffes erreicht. Eine weitere axiale Bewegung des Stößels 41 führt zu einem
formschlüssigen
Niederdrücken
des Ventilkolbens 12 mittels des anliegenden Plungers 8 in
die in 5 gezeigte Zwischenposition. Der Ventilkolben 12 ist
dabei zusammen mit seiner Druckplatte 36 gegen die Vorspannkraft
der von unten angreifenden Druckfeder 16 verschoben, bis
das untere, freie Ende des Ventilkolbens 12 an das obere,
ihm zugewandte Ende der Düsennadel 9 entsprechend
der Darstellung nach 5 anschlägt. Die auf die Druckplatte 36 des
Ventilkolbens 12 wirkende Druckfeder 16 ist maximal
zusammengedrückt.
Ihre Geometrie und Vorspannkraft ist derart auf die gegenüberliegend
an den Druckteller 18 der Düsennadel 9 angreifende
Druckfeder 17 abgestimmt, daß ihre auf den Druckteller 18 wirkende
Druckkraft zusammen mit dem auf den Ventilkopf 35 wirkenden
inneren Druck von Luft und Kraftstoff nicht ausreicht, die Düsennadel 9 zu öffnen.
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Ein Öffnen der
Düsennadel 9,
wie in 6 dargestellt, erfolgt erst durch ein weiteres
Niederdrücken
des Stößels 41,
bei dem der Stößel 41,
der Plunger 8, der Ventilkolben 12 und die Düsennadel 9 in
Reihe geschaltet jeweils stirnseitig flächig in Druckrichtung aneinander
anliegen. Der vom Stößel 41 im Plunger 8 erzeugte
Axialdruck überträgt sich
mittelbar über
den Ventilkolben 12 auf die Düsennadel 9. Es erfolgt
eine gemeinsame Axialverschiebung von Stößel 41, Plunger 8,
Ventilkolben 12 und Düsennadel 9,
bis der Ventilkopf 35 entsprechend der Darstellung nach 6 vom
Dichtsitz der Einblasdüse 4 abgehoben
ist.
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Bei
geöffneter
Einblasdüse 4 bewirkt
der in der Druckquelle 7 (1) herrschende
und mittels des Druckanschlusses 6 und der Luftkammer 37 auf den
Ringraum 32 wirkende Gasdruck ein Einblasen des Verbrennungsgases
zusammen mit der im Ringraum 32 vorgehaltenen Kraftstoffmenge
in den Brennraum 5 (1). Zur
Lenkung des Einblasevorganges sind eine oder mehrere Einblasöffnungen 34 vorgesehen,
die in einem über
die Einblasdüse 4 kappenartig
aufgeschraubten Düsenkopf 33 angeordnet
sind.
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Das
Einblasende wird durch den Antrieb des Stößels 41 vorgegeben.
Sobald ein Nockenantrieb oder dgl. den Stößel 41 nach oben freigibt,
drücken die
Druckfedern 16, 17, 43 und 44 die
Anordnung aus Düsennadel 9,
Ventilkolben 12, Plunger 8 und Stößel 41 über die
Zwischenphasen nach den 5 bis 3 nach oben,
bis die in 2 gezeigte Ruheposition erreicht
ist, in der eine weitere Kraftstoffmenge durch den Kraftstoffzulauf 14 in
die Kraftstoffkammer 13 geleitet wird.