DE1576489C3 - Zumeß- und Verteilergerät für eine kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zumeß- und Verteilergerät für eine -kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage von mehrzylindrigen gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, mit Zumeßventilen, die je einem Einspritzventil zugeordnet gemeinsam zum Ändern ihres Durchströmquerschnitts axial verstellbar die zu den

*5 Einspritzventilen strömende Kraftstoff menge bestimmen, wobei an jedem Zumeßventil ein möglichst konstantes Druckgefälle herrscht, indem in den Kraftstoffstrom stromabwärts der Zumeßventile je ein Steuerventil eingeschaltet ist, welches jeweils von einem zwei Kammern trennenden, einseitig federkraftbelasteten, beidseitig druckbeaufschlagten nachgiebigen Glied im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei die erste Kammer mit einem Kraftstoffraum stromaufwärts der Zumeßventile in Verbindung steht, während in der zweiten Kammer der stromabwärts des jeweiligen Zumeßventils herrschende Druck des Kraftstoffs im Sinne eines öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt.

Derartige Geräte sollen die genaue Zumessung des Kraftstoffs entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und die gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffs auf die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine ermöglichen.

Bei einer bekannten Einrichtung der beschriebenen Art (deutsche Auslegeschrift 1 212780 und deutsche Patentschrift 1214047) erfolgt die Änderung der Durchströmquerschnitte der Zumeßventile durch axiales Verschieben konischer Ventilnadeln in entsprechenden Bohrungen. Handelt es sich um einen geradlinigen Konus der Ventilnadel, wie er hier zur Beherrschung der Regelvorgänge meist gewählt wird, so ist das Verhältnis zwischen zurückgelegtem Weg der Ventilnadel und dadurch geändertem Durchströmquerschnitt quadratisch, d.h., bei doppeltem Weg erfolgt eine vierfache Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Durchströmquerschnittes.

Handelt es sich um einen gewölbten Konus, so ist das Verhältnis nicht quadratisch sondern parabolisch, dementsprechend bei einem Eingriff in die Regelung die anderen Regelgrößen angepaßt werden müssen. Es muß also, um eine lineare Änderung des Durchströmquerschnittes zu erreichen, bei Änderung der Grundzuordnung zwischen auf das Zumeßventil wirkender Stellgröße und Durchströmquerschnitt eine Korrekturgröße verwendet werden, beispielsweise in Form einer Raumkurve, was erhebliche Kosten verurr sacht.

Eine andere bekannte Einrichtung dieser Art (britische Patentschrift 1066 721) hat ein Steuerventil im Kraftstoffstrom, welches von einem zwei Kammern trennenden nachgiebigen Glied im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei in der ersten Kammer der stromabwärts eines Zumeßventils herrschende Kraftstoffdruck im Sinne des öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt, während die zweite Kammer dem stromaufwärts des Zumeßventils herrschenden Kraftstoffdrucks ausgesetzt ist. Im Gegensatz zur eingangs genannten Einrichtung wird jedoch

der Kraftstoff für mehrere Einspritzventile nur an einem einzigen Zumeßventil mit einem Drosselquerschnitt der genannten nachteiligen Art zugemessen. Wenn bei dieser Einspritzanlage ein Einspritzventil verstopft ist, wird die normalerweise durch dieses Einspritzventil strömende Kraftstoffmenge durch die restlichen Einspritzventile gefördert, was zu unerwünschter Drehzahländerung bzw. wesentlicher Verschlechterung des Abgases führt.

Bei einem bekannten Brennstoffverteiler (deutsche Patentschrift 911 685) wird ein Kolben entgegen der Kraft einer Feder unter dem Druck der zugeführten Flüssigkeit in eine Stellung verschoben, in der auf seinem Umfang angeordnete Ausnehmungen den Kraftstoffdurchfluß zu Auslaßöffnungen im Gehäuse freigeben. Dieser Brennstoffverteiler hat unter anderem ebenfalls den Nachteil, daß bei einem verstopften Einspritzventil der normalerweise durch dieses Einspritzventil strömende Kraftstoff durch die restlichen Einspritzventile gefördert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zumeß- und Verteilergerät zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet, einfach gebaut ist und ein sehr genaues Zumessen und Verteilen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Kammer dem stromaufwärts der Zumeßventile herrschenden Druck des Kraftstoffes ausgesetzt ist, daß der Durchströmquerschnitt der Zumeßventile durch Verschieben eines Steuerschiebers linear änderbar ist und daß als nachgiebiges Glied ein Kolbenschieber dient, der in der zweiten Kammer durch eine dem durch die Zumeßventile bewirkten Druckverlust angepaßte Kraft der Feder belastet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß von einer mit einer Zuflußleitung verbundenen die erste Kammer aufnehmenden Längsbohrung zu jedem Einspritzventil ein die zweite Kammer enthaltender Kanal abzweigt, dessen Querschnittsänderung durch den in der Längsbohrung axial verschiebbaren Steuerschieber an der Abzweigstelle erfolgt.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die die Kolbenschieber aufnehmenden Zylinder radial, vorzugsweise sternförmig, zur Längsbohrung angeordnet sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Zuflußleitung radial in die Längsbohrung im Bereich einer in den Steuerschieber eingearbeiteten Ringnut mündet und die Ringnut die Steuerkante zum Steuern der Zweigkanäle bildet und eine ständig offene Verbindung zu Kanälen herstellt, über die die Kolbenschieber beaufschlagt sind.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Mündungen der Zweigkanäle in die Längsbohrung als Längsschlitze ausgebildet.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das erste Ausführungsbeispiel in vereinfachter Darstellung,

F i g. 2 das zweite Ausführungsbeispiel im Querschnitt und

Fig. 3 im Längsschnitt entlang Linie III-III in Fig. 2.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 tritt der Kraftstoff über eine Zuflußleitung 1 in eine Längsbohrung 2 ein, von der Zweigkanäle 3 abzweigen. Die Durchflußquerschnitte 4 dieser Kanäle sind von einem gemeinsamen Steuerschieber 5 änderbar. Die Kanäle 3 münden jeweils in einen Zylinder 6, in dem ein Kolbenschieber 7 angeordnet ist, der einerseits durch den Druck in der Zuflußleitung 1, andererseits durch den Druck in dem Abzweigkanal 3 sowie durch die Kraft einer Feder 8 belastet ist. Jeder dieser Kolbenschieber 7 steuert einen zweiten Durchflußquerschnitt 9 eines der zu Einspritzventilen 3a führenden Zweigkanäle 3. Über die Form der Durchflußquerschnitte gilt das zu Fig. 2 nachfolgend Ausgeführte.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 wird die Längsbohrung 2' durch Büchsen 10 und 11 gebildet, die in ein Gehäuse 12 eingelassen sind.

Die Zuflußleitung 1' mündet radial in die Längsbohrung im Bereich einer in den Steuerschieber 5'

¹S eingearbeiteten Ringnut 13. Die Ringnut 13 bildet eine Steuerkante 14 zum Steuern der Zweigkanäle 3', wobei die Mündungen der Zweigkanäle 3' in die Längsbohrung 2' als schmale Längsschlitze 15 in der Büchse 10 ausgebildet sind und dort den Durchflußquerschnitt 4' bilden. Die Schlitze 15 beginnen an der Stirnseite der Büchse 10 und damit alle auf gleicher Höhe und sind gleich breit. Die Stirnseite der Büchse

10 wird durch die anliegende Stirnseite der Büchse

11 abgedichtet.

Die Ringnut 13 stellt außerdem eine ständig offene Verbindung zu Kanälen 16 her, über die Kolbenschieber 7' beaufschlagt sind. Die Kolbenschieber T sind zur Verringerung ihrer Masse hohl ausgebildet.
Die die Kolbenschieber 7' aufnehmenden Zylinder 6' sind radial und sternförmig zur Längsbohrung 2' angeordnet. Jeder Kolbenschieber 7' steuert den zweiten Durchflußquerschnitt 9' eines der zu den hier nicht dargestellten Einspritzventilen führenden Zweigkanäle 3'.

Die Zylinder 6' sind durch Schrauben 18 verschlossen, an denen sich die Federn 8' abstützen.

Die Längsbohrung 2' ist durch einen Stopfen 19 verschlossen, und der Steuerschieber 5' hat eine axiale Bohrung 20 zum Abführen des Leckkraftstoffes.

Die Wirkungsweise der beiden Ausführungsbeispiele des Zumeß- und Verteilergerätes ist folgende: Der Kraftstoff wird durch Verstellen des Steuerschiebers 5,5' für jeden Zweigkanal 3,3' zugemessen, d. h. der Durchflußquerschnitt 4,4' (F) wird verändert und damit auch die Durchflußmenge (Q) gemäß der Formel Q₁: Q₂ = F₁: F₂ bei konstanter Differenz der Drücke vor und hinter der Steuerstelle 4, 4'.

Die konstante Druckdifferenz wird mittels der Kolbenschieber 7, 7' aufrechterhalten, die den zweiten Durchflüßquerschnitt 9, 9' bei höherem Druck in der Zuflußleitung 1, 1' verengen und bei niedererem Druck erweitern. Der durch den Kolbenschieber 7, 7' gesteuerte Durchflußquerschnitt 9, 9' liegt vorteilhafterweise stromabwärts der Steuerstelle 4, 4'.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß ein genaueres Dosieren der Einspritzkraftstoffmenge möglich ist, weil die Verteilereinrichtung und die Zumeßeinrichtung parallelgeschaltet sind und eine Einheit bilden und weil die Regelung des Druckgefälles an den einzelnen Durchflußquerschnitten 4, 4' unabhängig voneiander erfolgt. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Durchflußquerschnitte 4, 4' in einfacher Weise synchron verstellbar sind. Außerdem ist die Einspritzmenge an jedem Einspritzventil nahezu unabhängig vom Zulaufdruck zu dem Gerät und vom Einspritzdruck der einzelnen Einspritzventile, so daß die Verwendung billiger Einspritzventile möglich ist. Der Druck in der

Zuflußleitung kann verhältnismäßig gering sein. Druckschwingungen in der Einspritzleitung haben wegen der erwähnten Anordnung der Durchflußquerschnitte 9, 9' stromabwärts der Steuerstellen 4, 4' so gut wie keinen Einfluß auf die Zumessung des Kraftstoffs. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen Elemente des Geräts sind weniger Einzelteile erforderlich, als wenn ein entsprechend genauer Verteiler hinter eine Zumeßeinrichtung geschaltet wird. Gleichzeitig ergibt diese Anordnung das kleinste veränderliche Volumen im Einspritzkreis, so daß sich zusammen mit der geringen Massenträgheit der verschieblichen Kolbenschieber ein Maximum bezüglich der Einstellgeschwindigkeit ergibt.

Ferner wird beim zweiten Ausführungsbeispiel der Durchflußquerschnitt durch die Längsschlitze 15 gebildet, die sich mit geringem Aufwand sehr genau und gleichmäßig herstellen lassen. Der Steuerschieber 5' ist durch die Ringnut 13 vorteilhafterweise druckausgeglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zumeß- und Verteilergerät für eine kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage von mehrzylindrigen gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, mit Zumeßventilen, die je einem Einspritzventil zugeordnet gemeinsam zum Ändern ihres Durchströmquerschnitts axial verstellbar die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge bestimmen, wobei an jedem Zunießventil ein möglichst konstantes Druckgefälle herrscht, indem in den Kraftstoffstrom stromabwärts der Zumeßventile je ein Steuerventil eingeschaltet ist, welches jeweils von einem zwei Kammern trennenden, einseitig federkraftbelasteten, beidseitig druckbeaufschlagten nachgiebigen Glied im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei die erste Kammer mit einem Kraftstoffraum stromaufwärts der Zumeßventile in Verbindung steht, während in der zweiten Kammer der stromabwärts des jeweiligen Zumeßventils herrschende Druck des Kraftstoffs im Sinne eines Öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (2, 2') dem stromaufwärts der Zumeßventile herrschenden Druck des Kraftstoffes ausgesetzt ist, daß der Durchströmquerschnitt (4, 4') der Zumeßventile durch Verschieben eines Steuerschiebers (5, 5') linear änderbar ist und daß als nachgiebiges Glied ein Kolbenschieber (7, 7') dient, der in der zweiten Kammer (6,6') durch eine dem durch die Zumeßventile bewirkten Druckverlust angepaßte Kraft der Feder (8, 8') belastet ist.

2. Zumeß-und Verteilergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einer mit einer Zuflußleitung (1,1') verbundenen die erste Kammer aufnehmenden Längsbohrung (2,2') zu jedem Einspritzventil (3a) ein die zweite Kammer (6, 6') enthaltender Kanal (3, 3') abzweigt, dessen Querschnittsänderung durch den in der Längsbohrung (2, 2') axial verschiebbaren Steuerschieber (5, 5') an der Abzweigstelle (4, 4') erfolgt.

3. Zumeß- und Verteilergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kolbenschieber (7,7') aufnehmenden Zylinder (6, 6') radial, vorzugsweise sternförmig, zur Längsbohrung (2, 2') angeordnet sind.

4. Zumeß- und Verteilergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußleitung (1') radial in die Längsbohrung (2') im Bereich einer in den Steuerschieber (5') eingearbeiteten Ringnut (13) mündet und die Ringnut die Steuerkante (14) zum Steuern der Zweigkanäle (3') bildet und eine ständig offene Verbindung zu Kanälen (16) herstellt, über die die Kolbenschieber (7') beaufschlagt sind.

5. Zumeß- und Verteilergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Zweigkanäle (3') in die Längsbohrung (2') als Längsschlitze (15) ausgebildet sind.

6. Zumeß- und Verteilergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (15) in eine Büchse (10) eingearbeitet sind und daß alle Längsschlitze gleich breit sind und an der Stirnseite der Büchse, also auf gleicher Höhe, beginnen, wobei die Stirnseite vorzugsweise von einer zweiten Büchse (11) abgedichtet ist.