DE1260865B - Vorrichtung zur Steuerung der Voreinspritzung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02m

Deutsche Kl.: 46c2-103

1260 865
D 46812 I a/46 c2
17. März 1965
8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Voreinspritzung durch Zwischenentlastung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, die zwischen eine Einspritzpumpe und eine Einspritzdüse geschaltet ist und bei der ein vom Förderimpuls der Einspritzpumpe hin- und mittels Federkraft und/oder Kraftstofförderdruck zurückbewegter, in einem Zylinder mit axialem Einlaß geführter Steuerkolben einen mit einer Zwischenentlastungsleitung verbundenen Steuerquerschnitt des Zylinders in einer Anfangs- und in einer Endstellung verschließt und in einer Zwischenstellung über einen Steuerquerschnitt des Steuerkolbens mit einem auslaßseitigen Zylinderraum verbindet.

Die bekannten Vorrichtungen zur Zwischenentlastung haben allgemein den Nachteil, daß sie keine präzise Steuerung der Zwischenentlastung gestatten.

Bekannte Vorrichtungen zur Zwischenentlastung verwenden Steuerquerschnitte, die zumindest einseitig rund sind. Bei ihnen tritt der Nachteil auf, daß die Steuerquerschnitte nicht schnell genug auf- und zugesteuert werden.

Die Erfindung vermeidet den Nachteil der bekannten Vorrichtungen dadurch, daß der Zylinder eine in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem mit der Zwischenentlastungsleitung verbundenen Steuerquerschnitt liegenden, mit dem auslaßseitigen Zylinderraum verbundenen zweiten Entlastungs-Steuerquerschnitt hat, daß alle kolben- und zylinderseitigen Steuerquerschnitte durch in wenigstens annähernd senkrecht zur Kolben- und Zylinderachse verlaufenden Ebenen liegende Steuerkanten begrenzt sind und bei Beginn der Zwischenentlastung eine in Strömungsrichtung hintere Steuerkante des Steuerquerschnitts des Steuerkolbens eine in Strömungsrichtung vordere Steuerkante des zweiten Entlastungs-Steuerquerschnitts und am Ende der Zwischenentlastung eine vordere Steuerkante des Steuerquerschnitts des Steuerkolbens eine hintere Steuerkante des mit der Zwischenentlastungsleitung verbundenen Steuerquerschnitts überläuft.

Bei bekannten Vorrichtungen zur Zwischenentlastung wird weiterhin lediglich ein Nebenschluß geringen Strömungswiderstands parallel zur Einspritzdüse hergestellt, wobei diese ihre Verbindung zur Einspritzpumpe hin beibehält, so daß bei ungünstigen Betriebsverhältnissen auch während der Zwischenentlastung etwas Kraftstoff aus der Einspritzdüse austritt.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil bekannter Vorrichtungen dadurch, daß der Zylinder Vorrichtung zur Steuerung der Voreinspritzung

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,

7000 Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Frank Thoma, 7000 Stuttgart

einen mit einem seitlichen Auslaß zur Düse verbundenen Steuerquerschnitt hat und ein auslaßseitiges Ende des Steuerkolbens als Sperrkolben ausgebildet ist, der den mit dem Auslaß zur Düse verbundenen Steuerquerschnitt während der Zwischenentlastung überdeckt. Auf diese Weise wird der Kraftstoffeinspritzimpuls eindeutig zwischen der Einspritzdüse und der Zwischenentlastungsleitung umgeschaltet, so daß der Auslaß zur Düse während der Zwischenentlastung ganz abgesperrt ist.

Eine bekannte Vorrichtung zur Zwischenentlastung hat eine während der Haupteinspritzung aufgesteuerte Umgehungsleitung, die von einem Kanal im Innern einer Zylinderbuchse gebildet ist. Die Herstellung eines solchen Kanals ist außerordentlich arbeitsaufwendig, weil eine achsparallele lange Bohrung sowie zwei Querbohrungen durch die Zylinderbuchse hergestellt und die nach außen führenden Mündungen dieser Bohrungen wieder abgedichtet werden müssen.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil der bekannten Vorrichtung zur Zwischenentlastung dadurch, daß die Umgehungsleitung als einlaßseitig im Zylinder angeordneter offener Steuerquerschnitt ausgebildet ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand zweier Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Hierbei zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel, dessen Steuerkolben eine Ruhelage einnimmt,

F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Anordnung während der Voreinspritzung,

F i g. 3 die in F i g. 1 dargestellte Anordnung während der Zwischenentlastung,

809 507/156

Fig. 4 die in Fig. 1 dargestellte Anordnung während der Haupteinspritzung,

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel, dessen Steuerkolben eine Ruhelage einnimmt,

Fig. 6 die in Fig. 5 dargestellte Anordnung während der Voreinspritzung,

F i g. 7 die in F i g. 5 dargestellte Anordnung während der Zwischenentlastung und

F i g. 8 die in F i g. 5 dargestellte Anordnung während der Haupteinspritzung.

Ein Zylinder 1 des ersten Ausführungsbeispiels enthält einen Steuerkolben 2, der im Zylinder einen mit einem Einlaß 3 versehenen einlaßseitigen Zylinderraum 4 und einen mit einem Auslaß S versehenen, einen größeren Durchmesser aufweisenden auslaßseitigen Zylinderraum 6 abteilt. In nicht näher dargestellter Weise sind der einlaßseitige Zylinderraum 4 über eine Rohrleitung mit einer Einspritzpumpe und der auslaßseitige Zylinderraum 6 über eine kurze Leitung mit einer Einspritzdüse verbunden. Ein Bund 7 des Steuerkolbens 2 legt sich in dessen oberer Ruhelage als Anschlag gegen das auslaßseitige Ende 8 einer Laufbüchse des Zylinders. In einer unteren Endstellung läuft das auslaßseitige Ende des Steuerkolbens 2 gegen einen im auslaßseitigen Zylinderraum 6 angeordneten Anschlag 9. Eine Zylinderschraubenfeder 10 sucht den Steuerkolben 2 in dessen obere Ruhelage zu drücken.

Das einlaßseitige Ende des Steuerkolbens 2 ist mit einer Drosselbohrung 11 versehen, die in eine axiale Bohrung 12 des Steuerkolbens mündet, die ständig zum auslaßseitigen Zylinderraum 6 Verbindung hat. Der Steuerkolben 2 ist knapp unterhalb semer Drosselstelle 11 mit einer Anzahl in die axiale Bohrung 12 mündender Querbohrungen 13 versehen. Die den Steuerkolben 2 aufnehmende Laufbüchse des Zylinders 1 hat im Bereich des einlaßseitigen Endes des Steuerkolbens 2 eine Ringnut 14, die in der unteren Endstellung des Steuerkolbens von dessen einlaßseitigem Ende aufgesteuert wird und die die Querbohrungen 13 des Steuerkolbens noch überdeckt.

An ihren auslaßseitigen Enden weisen der Steuerkolben 2 eine Ringnut 15 und die Laufbüchse des Zylinders 1 eine Ringnut 16 auf, die beide zusammenwirkende Steuerquerschnitte bilden. In die Ringnut 16 mündet ein Auslaß 17, an den in nicht näher dargestellter Weise eine Zwischenentlastungsleitung angeschlossen ist, die zu einem Kraftstoffbehälter führt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Der Steuerkolben 2 nimmt zunächst die in F i g. 1 dargestellte Ruhelage ein, in die er durch die Feder 10 gebracht ist; der Zylinder 1 ist ganz mit Kraftstoff gefüllt.

Trifft nun von der Einspritzpumpe über den Ein-. laß 3 ein Kraftstoffeinspritzimpuls ein, so bewegt sich der Steuerkolben 2 rasch nach unten, und die Voreinspritzung beginnt. Bei der raschen Bewegung wirkt die Drossel 11 praktisch als Verschluß, so daß die durch den Einlaß 3 hereinkommende Kraftstoffmenge jederzeit dem von einem Kolbenquerschnitt durchlaufenen Zylindervolumen entspricht. Es wird so lange Kraftstoff über den Auslaß 5 zur Einspritzdüse ausgestoßen, bis, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, eine auslaßseitige Steuerkante 18 der noch mit der Ringnut 16 des Zylinders in Verbindung stehenden Ringnut 15 des Steuerkolbens 2 eine dem. auslaßseitigen Ende 8 der Laufbüchse des Zylinders 1 nahe Steuerkante 19 eines zweiten Entlastungs-Steuerquerschnitts 32 überläuft und eine Verbindung s 20 vom auslaßseitigen Zylinderraum 6 zum Auslaß 17 herstellt. Die dadurch bewirkte Zwischenentlastung beendet die Voreinspritzung einer Kraftstoffmenge, die genau dem vom Querschnitt des Steuerkolbens und vom gegenseitigen Abstand der

ίο Steuerkanten 18 und 19 bestimmten Volumen entspricht.

Die Dauer der nun folgenden Einspritzpause hängt von der Durchflußgeschwindigkeit des Kraftstoffvolumens ab, das den Steuerkolben 2 in eine Stellung weiterbewegt, in der die obere Steuerkante 21 seiner Ringnut 15 die untere Steuerkante 22 der Ringnut 16 des Zylinders 1 überläuft. In dieser Stellung wird die Verbindung 20 des auslaßseitigen Zylinderraums 6 zum Auslaß 17 wieder unterbrochen, so daß bei der

ao Weiterbewegung des Steuerkolbens 2, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, die Haupteinspritzung einsetzt, deren Dauer bzw. Einspritzmenge in an sich bekannter Weise von der Einspritzpumpe bestimmt wird.

Nach dem Beginn der Haupteinspritzung steuert das einlaßseitige Ende des Steuerkolbens 2 die Ringnut 14 zum einlaßseitigen Zylinderraum 4 hm auf, und der Steuerkolben läuft in seiner in Fig. 4 dargestellten unteren Endstellung gegen den seinen Hub begrenzenden Anschlag 9, so daß das nach dem Beginn der Haupteinspritzung weiterhin noch zufließende Kraftstoffvolumen keine weitere Bewegung des Steuerkolbens mehr zur Folge hat. Nach dem Ende des von der Einspritzpumpe gelieferten Einspritzimpulses bewegt die Feder 10 den Steuerkolben 2 relativ langsam wieder nach oben in die in F i g. 1 dargestellte Ruhelage, wobei die Drossel U einen ausreichend geringen Widerstand bildet.
Der Steuerkolben 2 des ersten Ausführungsbeispiels kann, wie es in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, runter der Drossel 11 mit einer zweiten Drossel 23 versehen sein, die die axiale Bohrung 12 mit der Ringnut 15 des Steuerkolbens 2 verbindet. Die zweite Drossel 23 läßt bei sehr langsamem Lauf der Brennkraftmaschine während der Voreinspritzung ein Korrektionsvolumen in die Entlastungsleitung austreten, das etwa einer durch die Drosseln in die Bohrung 12 eintretenden Leckmenge entspricht, die den Steuerkolben 2 nicht vorwärts bewegt, so daß es ohne die Drossel 23 zu einer unerwünschten Vergrößerung der Voreinspritzmenge kommen würde. Das in den Fig.5 bis 8 in denselben Arbeitsphasen wie das erste Ausführungsbeispiel dargestellte zweite Ausführungsbeispiel, bei dem gleiche Teile mit entsprechenden Bezugsziffern versehen sind, unterscheidet sich im wesentlichen vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Zylinder 24 einen mit einem seitlichen Auslaß 25 zur Einspritzdüse verbundenen ringnutförmigen Steuerquerschnitt 26 hat und das auslaßseitige Ende des Steuerkolbens 27 als Sperrkolben 28 ausgebildet ist, der den mit dem Auslaß 25 verbundenen Steuerquerschnitt 26 während der Zwischenentlastung überdeckt, während der ein zweiter Entlastungs-Steuerquerschnitt 33 über eine Querbohrung 34 des Steuerkolbens 27 in den auslaßseitigen Zylinderraum 6' mündet (F i g. 6). Die Sperrung des zur Düse führenden Auslasses 25 während der Voreinspritzung kann sich als notwendig er-

weisen, wenn, wie es in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist, am Auslaß 17' des der Zwischenentlastung dienenden Steuerquerschnitts 16' des Zylinders 24 ein Druckventil 29 angeordnet ist, das der »Bremsung« der Zwischenentlastung dient. Beim Vorhandensein eines Druckventils 29 oder einer Düse kann es zufolge einer unvollkommenen Zwischenentlastung zu einer geringen Kraftstoffeinspritzung auch während der Pause zwischen Vor- und Haupteinspritzung kommen. Eine Bremsung der Zwischenentlastung kann notwendig sein, um unter gewissen Betriebsbedingungen während der Zwischenentlastung in der Steuervorrichtung und Einspritzleitung auftretende Entleerungserscheinungen zu unterbinden.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich weiterhin dadurch vom ersten Ausführungsbeispiel, daß es an Stelle von dessen Drosseln 11 und 23 eine in den ausgangsseitigen Zylinderraum 6' über ein Rückschlagventil 30 führende, ständig unter Kraftstofförderdruck stehende Kraftstoffzuführungsleitung hat, über die der auslaßseitige Zylinderraum 6' nach Beendigung der Haupteinspritzung beim Zurückgehen des Steuerkolbens 27 wieder mit Kraftstoff gefüllt wird.

Eine besonders exakte Steuerung der Voreinspritzung ergibt sich, wenn die Steuervorrichtung der Einspritzdüse unmittelbar vorgeschaltet ist. Bei der Herstellung ergeben sich wesentliche Einsparungen an Material- und Arbeitsaufwand, wenn die Steuervorrichtung mit der Einspritzdüse eine bauliche Einheit bildet.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung der Voreinspritzung durch Zwischenentlastung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, die zwischen eineEinspritzpumpe und eine Einspritzdüse geschaltet ist und bei der ein vom Förderimpuls der Einspritzpumpe hin- und mittels Federkraft und/oder Kraftstofförderdruck zurückbewegter, in einem Zylinder mit axialem Einlaß geführter Steuerkolben einen mit einer Zwischenentlastungsleitung verbundenen Steuerquerschnitt des Zylinders in einer Anfangs- und in einer Endstellung verschließt und in einer Zwischenstellung über einen Steuerquerschnitt des Steuerkolbens mit einem auslaßseitigen Zylinderraum verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) eine in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem mit der Zwischenentlastungsleitung (17) verbundenen Steuerquerschnitt (16) liegenden, mit dem auslaßseitigen Zylinderraum (6) verbundenen zweiten Entlastungs-Steuerquerschnitt (32) hat und daß alle kolben- und zylinderseitigen Steuerquerschnitte (15, 16, 32) durch in wenigstens annähernd senkrecht zur Kolben- und Zylinderachse verlaufenden Ebenen liegende Steuerkanten (18, 19, 21, 22) begrenzt sind und bei Beginn der Zwischenentlastung eine in Strömungsrichtung hintere Steuerkante (18) des Steuerquerschnitts (15) des Steuerkolbens (2) eine in Strömungsrichtung vordere Steuerkante (19) des zweiten Entlastungs-Steuerquerschnitts (32) und am Ende der Zwischenentlastung eine vordere Steuerkante (21) des Steuerquerschnitts (15) des Steuerkolbens (2) eine hintere Steuerkante (22) des mit der Zwischenentlastungsleitung (17) verbundenen Steuerquerschnitts (16) überläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Entlastungs-Steuerquerschnitt (32) unmittelbar selbst in den auslaßseitigen Zylinderraum (6) mündet (Fig. 1 bis 4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Entlastungs-Steuerquerschnitt (33) über eine Querbohrung (34) des Steuerkolbens (27) in den auslaßseitigen Zylinderraum (6') mündet (Fig. 5 bis 8).

4. Vorrichtung zur Steuerung der Voreinspritzung durch Zwischenentlastung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, die zwischen eine Einspritzpumpe und eine Einspritzdüse geschaltet ist und bei der ein vom Förderimpuls der Einspritzpumpe hin- und mittels Federkraft und/oder Kraftstoffförderdruck zurückbewegter, in einem Zylinder mit axialem Einlaß geführter Steuerkolben einen mit einer Zwischenentlastungsleitung verbundenen Steuerquerschnitt des Zylinders in einer Anfangs- und in einer Endstellung verschließt und in einer Zwischenstellung über einen Steuerquerschnitt des Steuerkolbens mit einem auslaßseitigen Zylinderraum verbindet, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (24) einen mit einem seitlichen Auslaß (25) zur Düse verbundenen Steuerquerschnitt (26) hat und ein auslaßseitiges Ende des Steuerkolbens (27) als Sperrkolben (28) ausgebildet ist, der den mit dem Auslaß (25) zur Düse verbundenen Steuerquerschnitt während der Zwischenentlastung überdeckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (34) in einer Haupteinspritzstellung des Steuerkolbens (27) den mit dem seitlichen Auslaß (25) zur Düse verbundenen Steuerquerschnitt (26) mit dem auslaßseitigen Zylinderraum (6') verbindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, bei der in einer Haupteinspritzstellung des Steuerkolbens der einlaßseitige Zylinderraum mit dem auslaßseitigen Zylinderraum über eine in einer Zylinderbuchse angeordnete und vom Steuerkolben aufgesteuerte Umgehungsleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung als einlaßseitig im Zylinder (1) angeordneter offener Steuerquerschnitt (14) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das einlaßseitige Ende des Steuerkolbens (2) nach Beginn der Haupteinspritzung den Steuerquerschnitt (14) des Zylinders aufsteuert, der den einlaßseitigen Zylinderraum (4) über mindestens eine Querbohrung (13) des Kolbens (2) und über dessen axiale Bohrung (12) mit dem auslaßseitigen Zylinderraum (6) verbindet, und im Zylinder (1) ein den Hub des Steuerkolbens (2) in dieser Stellung begrenzender Anschlag (9) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Steuerkolben eine axiale Bohrung mit einer der Füllung des auslaßseitigen Zylinderraums dienenden Drossel hat, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Drossel (11) eine die Bohrung (12) mit dem Steuerquerschnitt (15) des Steuerkolbens

(2) verbindende zweite, bei niedriger Drehzahl ein Korrektionsvolumen durchlassende Drossel (23) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den auslaßseitigen Zylinderraum (6)

über ein Rückschlagventil (30) eine unter Förderdruck stehende Kraftstoffzuführungsleitung (31) mündet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 814 684, 690 568.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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