DE19611963A1

DE19611963A1 - Modulierende Strömungsumleitung für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE19611963A1
Application number: DE19611963A
Authority: DE
Inventors: Roger D Koch
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1996-10-02
Also published as: GB9601351D0; GB2299374B; GB2299374A; US5645224A; JPH08261112A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Brennstoffein spritzvorrichtungen für Verbrennungsmotoren und insbeson dere auf die Modulation der Brennstoffeinspritzung, um unerwünschte Brennstofflieferungseigenschaften zu eli minieren, die Brennstoffeinspritzvorrichtungen inne wohnen.

Stand der Technik

Zufriedenstellende Motorsteuerung erfordert, daß die Beziehung zwischen Brennstofflieferung und Pumpen steuerungszahnstangen- oder -gasreglerposition bekannt ist. Idealerweise steigt die Brennstoffmenge, die pro Hub oder Takt eines Motors geliefert wird, linear mit der Zahntangen- bzw. Gasreglerposition an. Jedoch erfahren Einheitsbrennstoffeinspritzvorrichtungen für Verbren nungsmotoren, die ein Nadelrückschlagventil verwenden, eine unerwünschte Änderung der pro Hub bzw. Takt ge lieferten Brennstoffmenge, wenn sich die Zahnstangen bzw. Gasreglerposition ändert. Eine typische Brennstoff lieferkurve ist durch die in Fig. 1 gezeigte, obere Kurve dargestellt. Eine Steigungsänderung oder ein Knie in der Kurve von Brennstofflieferung gegen Zahnstangenposition ergibt, daß ein Teil der Kurve eine erhöhte Empfindlich keit auf die Zahnstangenposition besitzt. Eine kleinere Änderung der Zahnstangenposition ergibt eine große Änderung bei dem an den Zylinder gelieferten Brennstoff.

Diese erhöhte Empfindlichkeit verursacht Schwierigkeiten beim Steuern der Geschwindigkeit eines Dieselmotors bei niedriger Last oder Leerlauf-Bedingungen. Dies ergibt ein "Jagen" oder "Wandern" der Motordrehzahl. Eine solche Motordrehzahlinstabilität ergibt Schwierigkeiten beim Manövrieren von Fahrzeugen, beim Steuern von Prozessen, die von dem Motor angetrieben werden, ein Versagen von Antriebslinienbauteilen oder -komponenten und eine Frequenzabweichung bzw. -veränderung bei Generator anwendungen. Die erhöhte Empfindlichkeit auf die Zahnstangen- bzw. Gasreglerposition kann es auch schwierig machen, die Brennstofflieferung eines Satzes von Brennstoffeinspritzvorrichtungen anzupassen. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Leistungsverteilung unter den Zylindern eines Motors führen und kann Fehlzündungen ergeben.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden. Die vorliegende Erfindung sieht Mittel vor, wodurch: (1) das Knie in der Kurve von Brennstofflieferung gegen Zahnstangenposition gesenkt wird; und (2) die Steigung der Kurve unterhalb des Knies weniger steil gemacht wird, ohne die Brennstofflieferung an Zahnstangenpositionen oberhalb des Knies der Kurve wesentlich zu beeinflussen. Die verbesserte Kurve von Brennstofflieferung gegen Zahnstangenposition ist graphisch durch die in Fig. 1 gezeigte, untere Kurve dargestellt.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Einheitsein spritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung vorgesehen mit einem Gehäuse, einer Rückschlagventilspitze mit mindestens einer Brennstoffsprühzumeßöffnung, und einer Rückschlagventilhülse. Die Rückschlagventilhülse und die Rückschlagventilspitze definieren eine Hochdruckströ mungsmittelkammer. Sowohl die Rückschlagventilhülse als auch die Rückschlagventilspitze umfassen eine mittig angeordnete, sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung. Die Anordnung umfaßt ein Rückschlagventil bzw. einen Rückschlagventilkörper, das bzw. der bewegbar ist innerhalb der Bohrung in der Rückschlagventilhülse und der Rückschlagventilspitze, und zwar ansprechend auf Strömungsmitteldruck in der Hochdruckströmungsmittel kammer. Elemente sind zur Strömungsmittelverbindung mit der Hochdruckströmungsmittelkammer angeordnet zum Um leiten von Strömungsmittelströmung in einer Richtung weg von den Zumeßöffnungen und der Hochdruckströmungsmittel kammer ansprechend auf eine Bewegung des Rückschlag ventilkörpers.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zum Modulieren der Brennstoff lieferung einer Einheitseinspritzvorrichtungdüsen- und spitzenanordnung. Die Vorrichtung umfaßt ein Anschlag glied mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, die einen Brennstoffablaßdurchlaß definiert. Ebenfalls umfaßt ist eine Rückschlagventilhülse mit oberen und unteren Endteilen und einer sich in Längs richtung erstreckenden Bohrung, die einen Brennstoff ablaßdurchlaß definiert, der mit dem Brennstoffablaß durchlaß des Anschlagglieds in Verbindung steht. Die Rückschlagventilhülse umfaßt eine mittig angeordnete, sich in Längsrichtung erstreckende Hülsenbohrung. Die Hülsenbohrung umfaßt ferner eine Gegenbohrung am oberen Endteil, welche einen Rückschlagventilfederhohlraum definiert. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Rückschlag ventilfeder mit einer Längsmittelbohrung, wobei die Feder innerhalb des Rückschlagventilfederhohlraums angeordnet ist. Ein Rückschlagventilwegeanschlag ist innerhalb der Mittelbohrung der Rückschlagventilfeder angeordnet. Eine Rückschlagventilspitze ist vorgesehen mit einem oberen Endteil, einem unteren Endteil, einer Vielzahl von Sprüh zumeßöffnungen an dem unteren Endteil, einem Rückschlag ventilsitz an dem unteren Endteil, einer sich in Längs richtung erstreckenden Bohrung, die eine Hochdruck brennstoffkammer bildet, die mit dem Brennstoffablaß durchlaß der Rückschlagventilhülse in Verbindung steht, und einer mittig angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, die mit der Mittelbohrung der Rückschlagventilhülse ausgerichtet ist. Ein Gehäuse hält die Rückschlagspitze, die Rückschlagventilhülse und das Anschlagglied. Ein Rückschlagventilkörper ist vorgesehen mit ersten und zweiten Endteilen, einem Führungsteil zwischen den ersten und zweiten Endteilen und einem sich nach außen erstreckenden Hubabstandshalter, der an dem ersten Endteil angeordnet ist. Der Rückschlagventilkörper ist bewegbar innerhalb der Bohrungen der Rückschlag ventilhülse und der Rückschlagventilspitze, und der Rückschlagventilkörper ist durch die Rückschlagventil feder in einer Richtung weg von dem Rückschlagventilwege anschlag vorgespannt. Elemente sind entlang des Führungs teils des Rückschlagventils angeordnet zum Umleiten von Strömungsmittelströmung in einer Richtung weg von den Sprühzumeßöffnungen ansprechend auf eine Bewegung des Rückschlagventilkörpers.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Ver fahren vorgesehen zum Modulieren der Brennstoffein spritzung einer Einheitsbrennstoffeinspritzvorrichtungs düsen- und -spitzenanordnung. Das Verfahren umfaßt einen ersten Schritt des Vorspannens eines Rückschlagventils zu einer geschlossenen Position hin. In dieser Position ist eine Strömungsmittelverbindung zwischen einer Hochdruck brennstoffkammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnungen blockiert. Als zweites wird ein vorgewähltes Volumen von Brennstoff in der Hochdruckbrennstoffkammer auf einen vorgewählten Druck unter Druck gesetzt. Als drittes wird das Rückschlagventil hydraulisch zu einer offenen Posi tion hin bewegt, und zwar entgegen der Vorspannung zu der geschlossenen Rückschlagventilposition hin. Dieser Schritt öffnet eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoffkammer und den Brennstoffsprüh zumeßöffnungen und öffnet eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoffkammer und einem Feder hohlraum. Als viertes wird das Rückschlagventil hydrau lisch gegen einen Rückschlagventilwegeanschlag bewegt. Eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruck brennstoffkammer und dem Rückschlagventilfederhohlraum wird blockiert. Als nächstes wird das Rückschlagventil hydraulisch ausgeglichen bzw. balanciert und zu der geschlossenen Position hin vorgespannt. Dies öffnet eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrenn stoffkammer und dem Rückschlagventilfederhohlraum. Schließlich wird das Rückschlagventil zu der geschlos senen Position hin vorgespannt, was eine Strömungsmittel verbindung zwischen der Hochdruckbrennstoffkammer und dem Rückschlagventilfederhohlraum blockiert und eine Strö mungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoff kammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnungen blockiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Brennstoff menge, die bei einer vorbestimmten Zahnstangen- oder Gasreglerposition geliefert wird, und zwar sowohl für eine typische Einheitseinspritz vorrichtung als auch für eine Einheitseinspritz vorrichtung mit einer Brennstoffumleitung;

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht des unteren Teils einer Einheitseinspritzvorrichtung mit einem Nadelrückschlagventil;

Fig. 3 zeigt eine schematische vergrößerte Teilansicht des oberen Endes des Rückschlagventilkörpers innerhalb der Düsen- und Spitzenanordnung der Einheitseinspritzvorrichtung, wenn das Rück schlagventil geschlossen ist und wenn der Rück schlagventilkörper gegen den Rückschlagventilsitz vorgespannt ist;

Fig. 4 zeigt eine schematische vergrößerte Teilansicht des oberen Endes des Rückschlagventilkörpers innerhalb der Düsen- und Spitzenanordnung der Einheitseinspritzvorrichtung, wenn das Rückschlag ventil übergeht zwischen der vollständig geschlos senen und der vollständig offenen Position, und

Fig. 5 zeigt eine schematische vergrößerte Teilansicht des oberen Endes des Rückschlagventilkörpers innerhalb der Düsen- und Spitzenanordnung der Einheitseinspritzvorrichtung, wenn das Rückschlag ventil vollständig offen ist und der Rückschlag ventilkörper gegen den Rückschlagventilwegean schlag anliegt.

Bezugnehmend auf die Fig. 2-5, in denen die gleichen Be zugszeichen die gleichen Elemente oder Merkmale in allen der Fig. 2-5 bezeichnen, ist ein erstes Ausführungsbei spiel einer Düsen- und Spitzenanordnung für einen Diesel verbrennungsmotor gezeigt. Während ein bestimmtes Design einer Einheitseinspritzvorrichtung in den Fig. 2-5 ge zeigt und hierin beschrieben ist, sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung auch auf alle Einheitseinspritz vorrichtungen anwendbar ist. Auch kann der Motor, mit dem das Brennstoffeinspritzsystem verwendet werden kann, ein Dieselmotor, ein Funkenzündmotor (Otto-Motor) oder jeg liche andere Art von Motor sein, bei der es notwendig oder erwünscht ist, Brennstoff einzuspritzen.

Das Brennstoffeinspritzsystem kann ein Pumpen-Leitungs- Einspritzvorrichtungs-System aufweisen, wobei die Pumpe den Brennstoff unter Druck setzt, der in den Brennstoff leitungen fließt, und zwar auf einen relativ hohen Druck, beispielsweise 138 MPa (20 000 psi), und ein inneres Rückschlagventil für jede Brennstoffeinspritzvorrichtung wird elektronisch, hydraulisch und/oder mechanisch ge steuert, um den unter Druck gesetzten Brennstoff in die damit assoziierten Zylinder freizugeben. Alternativ hierzu kann das System ein Einheitseinspritzvorrich tungssystem aufweisen, wobei die Pumpe Brennstoff mit einem relativ niedrigen Druck von beispielsweise 0,414 MPa (60 psi) an die Einspritzvorrichtungen liefert. Die Einspritzvorrichtungen umfassen Mittel zum Unter drucksetzen des Brennstoffs auf einen relativ hohen Druck, beispielsweise 138 MPa (20 000 psi), und ein internes Rückschlagventil wird betätigt, um das unter Druck gesetzte Strömungsmittel in die zugehörigen Zylinder freizugeben.

Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt der untere Endteil 10 eine Einheitseinspritzvorrichtung, eine Trommelanordnung 12 und eine Düsen- und Spitzenanordnung 14 und besitzt eine Längsachse 16. Die Düsen- und Spitzenanordnung ist vorge sehen als Mittel oder Einrichtung zum Verbinden bzw. Lei ten von Hochdruckbrennstoff von der Brennstoffpumpkammer 34 in die Trommelanordnung 12 zu den Zylindern eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt).

Die Trommelanordnung 12 umfaßt einen Kolben oder Plunger 46 und eine Brennstoffpumpkammer 34. Der Plunger 46 be wegt sich in einer Hin- und Herbewegung durch externe Kräfte, die durch hydraulische oder mechanische Mittel darauf angelegt werden. Der Hub der Plungerbewegung ist abhängig von der Konstruktion der Einheitseinspritzvor richtung und den Erfordernissen der Anlage oder Instal lation. Die Trommelanordnung und der Plunger sind vor gesehen zum Erhöhen des Strömungsmitteldrucks innerhalb der Einheitseinspritzvorrichtung auf einen Wert oder Pegel, der erforderlich ist, zum Einspritzen von Brenn stoff mit der korrekten Strömungsrate, mit korrektem Timing bzw. Zeitsteuerung und um eine ordnungsgemäße Zerstäubung der Strömungsmittelpartikel zu erreichen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Düsen- und Spitzenanordnung 14 ein Gehäuse 18, eine Rückschlag ventilspitze 20, die an ihrem unteren Endteil mindestens eine, aber vorzugsweise eine Vielzahl von Sprühzumeß öffnungen 22 besitzt, eine Rückschlagventilhülse 24, einen Rückschlagventilkörper 26, eine Rückschlagventil feder 28, einen Rückschlagventilwegeanschlag 30 und ein Anschlagglied 32.

Das becherförmige Gehäuse 18 umschließt und hält das Anschlagglied 32, die Rückschlagventilhülse 24 und die Rückschlagventilspitze 20 gegen die Trommelanordnung 12. Das Gehäuse 18 umfaßt vorzugsweise ein Außengewinde 36 an seinem oberen Endteil zum Eingriff mit der Düsen- und Spitzenanordnung 14 und zum Halten derselben gegen die Trommelanordnung 12.

Das Anschlagglied 32 und die Rückschlagventilhülse 24 umfassen mindestens einen, vorzugsweise aber eine Viel zahl von Brennstoffablaßdurchlässen 38, die in der Lage sind, zum Leiten bzw. Verbinden von Hochdruckbrennstoff von der Brennstoffpumpe 24 zu der Hochdruckströmungs mittelkammer 44, welche das Volumen umfaßt, das den un teren Endteil 54 des Rückschlagventils umgibt, und die von der Rückschlagventilspitze 20 und der Rückschlag ventilhülse definiert wird. Die Brennstoffablaßdurchlässe 38 und die Hochdruckströmungsmittelkammer 44 leiten Hoch druckströmungsmittel zu mindestens einer, vorzugsweise aber einer Vielzahl von Sprühdüsen 22 in dem unteren Endteil der Rückschlagventilspitze.

Die Rückschlagventilhülse 24 umfaßt eine sich in Längs richtung erstreckende Hülsenbohrung 48, die vorzugsweise mittig angeordnet ist und einen Durchmesser besitzt, der geeignet ist zum Einsetzen des Rückschlagventilführungs teils 50. Die Bohrung ist derart aufgebaut, daß sie einen kleinen diametralen Freiraum zwischen dem Rückschlag ventilführungsteil 50 und der Hülsenbohrung 48 besitzt. Die Rückschlagventilhülse umfaßt ferner einen Rückschlag ventilfederhohlraum 52, der eine Gegenbohrung an dem oberen Endteil der Rückschlagventilhülse 24 ist. Innerhalb des Rückschlagventilfederhohlraums 52 ist der Hubabstandshalter 40, die Rückschlagventilfeder 28 und der Rückschlagventilwegeanschlag angeordnet. Vorzugsweise ist die Rückschlagventilfeder 28 eine Schraubenfeder mit einem mittig angeordneten Federhohlraum.

Der Rückschlagventilkörper 26 und die Rückschlagventil spitze 20 sind vorzugsweise vom Typ der durch Ventil geschlossenen Zumeßöffnung. Bezugnehmend auf Fig. 2 und 3 spannt die Rückschlagventilfeder 28 normalerweise den linken Hubabstandshalter 40 und den Rückschlagventil körper nach unten vor, so daß der Rückschlagventilkörper 26 gegen den ringförmigen Rückschlagventilsitz 42 der Rückschlagventilspitze 20 sitzt und der Hubabstandshalter 40 von dem Rückschlagventilwegeanschlag 30 beabstandet ist.

Wie in Fig. 3-5 gezeigt ist, umfassen der Rückschlag ventilkörper 26 und die Rückschlagventilhülse 24 Mittel oder eine Einrichtung zum Umleiten einer gesteuerten Strömungsmittelmenge von der Hochdruckströmungsmittel kammer in einer Richtung weg von den Sprühzumeßöffnungen ansprechend auf eine Bewegung des Rückschlagventilkörpers 26. Der Rückschlagventilkörper 26 ist bewegbar entlang der Längsachse 16, und zwar zwischen drei Positionen ansprechend auf Strömungsmitteldruck in der Hochdruck brennstoffkammer. Die Fig. 3-5 zeigen die drei Positionen des Rückschlagventilkörpers 26 und den entsprechenden Verlauf des Pfades der gesteuerten bzw. kontrollierten Leckage.

Fig. 3 zeigt den Rückschlagventilkörper in der ersten Rückschlagventilposition. In dieser Position ist eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströ mungsmittelkammer 44 und den Sprühzumeßöffnungen 22 blockiert. Es ist auch eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 und dem Pfad gesteuerter Leckage blockiert.

Wenn der Plunger 46 in der Trommelanordnung 12 sich relativ zu der in Fig. 2 gezeigten Orientierung nach unten bewegt, steigt der Druck des Strömungsmittels in der Brennstoffpumpkammer 34, den Brennstoffablaßdurch lässen 38 und der Hochdruckströmungsmittelkammer 44. Bezugnehmend auf Fig. 4 überwindet der auf den Rück schlagventilkörper 26 wirkende Druck die Vorspannung der Rückschlagventilfeder 28 in Schließrichtung, wenn der Strömungsmitteldruck in der Hochdruckkammer auf ein ausreichend hohes Niveau ansteigt, und der Rückschlag ventilkörper 26 und der Hubabstandshalter 40 bewegen sich in einer Richtung nach oben relativ zu der in den Fig. 2- 5 gezeigten Richtung in eine mittlere oder Zwischen position des Rückschlagventils. In der Zwischenposition des Rückschlagventils ist der Hubabstandshalter 40 von dem Rückschlagventilwegeanschlag 30 beabstandet, und der Rückschlagventilkörper 26 ist von dem ringförmigen Rück schlagventilsitz 42 der Rückschlagventilspitze 20 be abstandet. Eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkaminer 44 und den Sprühzumeßöff nungen 22 ist geöffnet und eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 und dem Pfad gesteuerter Leckage ist geöffnet. Dieser Leckagepfad gestattet, daß eine vorgewählte Strömungsmittelmenge in den Rückschlagventilfederhohlraum 52 strömt.

Bezugnehmend auf Fig. 5 steigt, wenn der Plunger 46 in der Trommelanordnung 12 sich weiterhin in einer Richtung nach unten bewegt, der Druck des Strömungsmittels in der Brennstoffpumpkammer 34, den Brennstoffablaßdurchlässen 38 und der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 auf einen ausreichend hohen Wert an, um die Vorspannung der Rück schlagventilfeder 28 in Schließrichtung zu überwinden, und der Rückschlagventilkörper 26 und der Hubabstands halter 40 bewegen sich in einer Richtung nach oben relativ zu der in den Fig. 2-5 gezeigten Richtung in eine dritte Rückschlagventilposition. In der dritten Rück schlagventilposition ist der Hubabstandshalter 40 in Kontakt mit dem Rückschlagventilwegeanschlag 30 bewegt, und der Rückschlagventilkörper 26 ist von dem ringförmi gen Rückschlagventilsitz 42 der Rückschlagventilspitze 20 beabstandet. Eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 und den Sprühzumeßöff nungen 22 ist vollständig geöffnet und eine Strömungsmit telverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 und dem Pfad gesteuerter Leckage ist wieder blockiert. In dieser Position ist der Leckagepfad, der gestattet, daß Strömungsmittel in den Rückschlagventilfederhohlraum 52 strömt, blockiert.

Eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruck strömungsmittelkammer 44 und dem Pfad gesteuerter Leckage tritt auf, wenn der Rückschlagventilkörper 26 sich zwi schen der vollständig geschlossenen und der vollständig offenen Position oder, in anderen Worten, von der ersten Position des Rückschlagventils in die dritte Position des Rückschlagventils bewegt. Der Leckagepfad ist auch offen und gestattet wieder eine Strömungsmittelverbindung, wenn das Rückschlagventil zwischen der vollständig offenen und der vollständig geschlossenen Position übergeht. In der ersten und dritten Rückschlagventilposition ist eine Strömungsmittelverbindung von der Hochdruckströmungs mittelkammer zu dem Pfad gesteuerter Leckage blockiert.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt der Pfad gesteuerter Leckage mindestens eine, vorzugsweise aber eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Rück schlagventilnuten 58 in Längsrichtung, die in den Rück schlagventilführungsteil 50 eingearbeitet bzw. gefräst sind.

Bezugnehmend auf Fig. 3 sind die Rückschlagventilnuten derart ausgebildet, daß Strömungsmittel nicht von den Sprühzumeßöffnungen 22 weg umgeleitet wird, wenn der Rückschlagventilkörper in seiner vollständig geschlos senen oder ersten Position ist. Wenn der Rückschlag ventilkörper 26 in der geschlossenen oder ersten Position ist, sitzt der Rückschlagventilkörper 26 gegen den ring förmigen Rückschlagventilsitz 42 und blockiert eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströ mungsmittelkammer 44 und den Sprühzumeßöffnungen 22. In der ersten Position des Rückschlagventils ist der untere Sitz 64 der Rückschlagventilnut von dem unteren Sitz 66 der Rückschlagventilhülse beabstandet, was eine Strö mungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungs mittelkammer 44 und dem Rückschlagventilnuten 58 ge stattet; jedoch sitzt der obere Sitz 60 der Rück schlagventilnut gegen den oberen Sitz 62 der Rückschlag ventilhülse und blockiert eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 und den Rückschlagventilnuten 58 zu dem Rückschlagventilfeder hohlraum 28 und gestattet nicht, daß Strömungsmittel strömung weg von den Sprühzumeßöffnungen 22 umgeleitet wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Rückschlagventilnuten so konstruiert, daß Strömungsmittel von den Sprühzumeß öffnungen 22 weg umgeleitet wird, wenn der Rückschlag ventilkörper in seiner Zwischenposition ist oder in anderen Worten, wenn sich der Rückschlagventilkörper zwischen seiner vollständig geschlossenen oder ersten Position und seiner vollständig offenen oder dritten Position und zurück bewegt. Wenn der Rückschlagventil körper 26 in der Zwischenposition ist, ist der Rück schlagventilkörper 26 von dem ringförmigen Rückschlag ventilsitz 42 beabstandet, was eine Strömungsmittel verbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 und den Sprühzumeßöffnungen 22 öffnet; jedoch liegt der obere Endteil 68 des Hubabstandshalters nicht gegen den Rückschlagventilwegeanschlag 30 an. In der Zwischen position des Rückschlagventils ist der obere Sitz 60 der Rückschlagventilnut von dem oberen Sitz 62 der Rück schlagventilhülse beabstandet, und der untere Sitz 64 der Rückschlagventilnut ist von dem unteren Sitz 66 der Rückschlagventilhülse beabstandet, was eine Strömungs mittelverbindung von der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 zu dem Rückschlagventilfederhohlraum 28 öffnet und eine vorgewählte Brennstoffmenge weg von den Sprüh zumeßöffnungen 22 umleitet.

Bezugnehmend auf Fig. 5 besitzen die Rückschlagventil nuten eine Konstruktion, so daß kein Strömungsmittel von der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 und weg von den Sprühzumeßöffnungen 22 umgeleitet wird, wenn das Rück schlagventil in seiner dritten Position ist, oder in anderen Worten, wenn das Rückschlagventil vollständig geöffnet ist. Wenn der Rückschlagventilkörper 26 in der dritten Position ist, ist der Strömungsmitteldruck in der Hochdruckströmungsmittelkammer ausreichend, um die Vor spannkraft der Rückschlagventilfeder 28 zu überwinden, und der Rückschlagventilkörper 26 ist von dem ringförmi gen Rückschlagventilsitz 42 beabstandet, was eine Strö mungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmit telkammer 44 und den Sprühzumeßöffnungen 22 öffnet, und der obere Endteil 68 des Hubabstandshalters sitzt gegen den Rückschlagventilwegeanschlag 30. In der dritten Posi tion des Rückschlagventils ist der obere Sitz 60 der Rückschlagventilnut von dem oberen Sitz 62 der Rück schlagventilhülse beabstandet und der untere Sitz 64 der Rückschlagventilnut sitzt gegen den unteren Sitz 66 der Rückschlagventilhülse, wodurch eine Strömungsmittel verbindung von der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 zu den Rückschlagventilnuten und dem Rückschlagventilfeder hohlraum 52 blockiert wird und nicht gestattet wird, daß Hochdruckströmungsmittel in einer Richtung weg von den Sprühzumeßöffnungen 22 umgeleitet wird.

Die bevorzugten Abmessungen des Pfades gesteuerter Leckage sind eine Funktion der vorgewählten Brennstoff menge, die während des Beginns der Einspritzperiode um geleitet werden soll und sind anwendungsabhängig. Die Größe des Leckagepfades ist eine Funktion des gewünschten Schließ- und Öffnungsdrucks des maximalen Hubs des Rück schlagventils, welcher abhängig ist von der Größe der Einspritzvorrichtung und der Strömungsmittelströmungs rate. Der Leckagepfad ist vorzugsweise so konstruiert, daß der Leckagepfad nur eine Strömungsmittelverbindung gestattet, während der Rückschlagventilkörper 26 sich zwischen dem ringförmigen Rückschlagventilsitz 42 und dem Rückschlagventilwegeanschlag 30 bewegt, was die Änderung der Zahnstangen- oder Gasregelposition minimiert, die notwendig ist, um ein Abheben des Rückschlagventils ein zuleiten. Der Leckagepfad ist vorzugsweise so bemessen und konstruiert, daß die gesamte Brennstoffmenge, die bei großen Zahnstangen- bzw. Gasreglerwerten geliefert wird, nicht wesentlich verändert wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Brennstoffeinspritzvorrichtung umfaßt einen Brenn stoffeinlaßdurchlaß, welcher in Strömungsmittelverbindung mit der Brennstoffversorgungsleitung angeordnet ist. Wenn eine Einspritzung in einem zugehörigen Zylinder erfolgen soll, wird unter Druck gesetzter Brennstoff durch den Brennstoffeinlaßdurchlaß in den Brennstoffablaßdurchlaß 38 und die Brennstoffpumpkammer 34 gelassen. Wenn der Druck innerhalb der Kammer 34 einen Ventilöffnungsdruck VOP erreicht, wird der Rückschlagventilkörper abgehoben, wodurch der Rückschlagventilkörper 26 von dem ringförmi gen Rückschlagventilsitz 42 beabstandet wird und gestat tet, daß unter Druck gesetzter Brennstoff durch die Düsensprühzumeßöffnung 22 in den zugehörigen Zylinder austritt.

Im Moment des Abhebens des Rückschlagventils und danach steigt der Druck in der Hochdruckströmungsmittelkammer 44 an und nimmt dann ab in Übereinstimmung mit dem Druck in der Brennstoffpumpkammer 34, bis ein Ventilschließdruck VCP erreicht ist; zu diesem Zeitpunkt kehrt das Rück schlagventil in die geschlossene Position zurück.

Die Verbesserung für die oben beschriebene Einheitsein spritzvorrichtung besteht darin, daß eine vorgewählte Brennstoffmenge beim anfänglichen Abheben des Rückschlag ventils weg von den Einpritzsprühzumeßöffnungen umge leitet wird, so lange der Brennstoffdruck nicht ausrei chend ist, um den Rückschlagventilkörper 26 in seine vollständig offene Position zu bewegen. Dieses Umleiten von Brennstoff tritt auch auf, unmittelbar bevor der Ventilschließdruck erreicht wird, während der Rückschlag ventilkörper zu der vollständig geschlossenen Position übergeht. Dieses Umleiten für Brennstoff weg von den Sprühzumeßöffnungen verbessert die Fähigkeit, die Brenn stofflieferung von Einheitseinspritzvorrichtungen bei niedriger Belastung oder Leerlaufzuständen zu modulieren und beseitigt oder minimiert wesentlich das "Jagen" oder "Wandern" der Motordrehzahl unter diesen Bedingungen.

Zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen der Erfindung sind möglich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung können erhalten werden aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.

Zusammenfassend sieht die Erfindung also folgendes vor: Eine Einheitsbrennstoffpumpeneinspritzvorrichtung ist vorgesehen mit einem Pfad gesteuerter bzw. kontrollierter Leckage von dem Hochdruckströmungsmittelvolumen, das das Nadelrückschlagventil umgibt, um eine Brennstoffströmung weg von den Einspritzsprühzumeßöffnungen umzuleiten. Die Brennstoffströmungsumleitung tritt dabei nur während des Einspritzbetriebes auf, wenn das Rückschlagventil sich zwischen seinem Sitz und seinem Wegeanschlag bewegt. Diese Konstruktion verbessert die Fähigkeit, die Brenn stofflieferung von Einheitseinspritzvorrichtungen bei niedrigen Motordrehzahlen und Leerlaufzuständen zu mo dulieren und beseitigt oder vermindert wesentlich das "Jagen" oder "Wandern" der Motordrehzahl dadurch in solchen Zuständen, während die bei großen Zahnstangen- oder Gasreglerpositionen gelieferte Brennstoffmenge nicht wesentlich beeinflußt wird.

Claims

1. Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzen anordnung mit einem Gehäuse, einer Rückschlagventil spitze mit mindestens einer Brennstoffsprühzumeßöff nung, einer Rückschlagventilhülse, einer Hochdruck strömungsmittelkammer, die durch die Rückschlagven tilhülse und die Rückschlagventilspitze definiert wird, wobei die Rückschlagventilhülse und die Rück schlagventilspitze jeweils eine sich in Längsrich tung erstreckende Bohrung besitzen, gekennzeichnet durch:
einen Rückschlagventilkörper, der bewegbar ist in nerhalb der Bohrung in der Rückschlagventilhülse und der Rückschlagventilspitze, und zwar ansprechend auf Strömungsmitteldruck in der Hochdruckströmungsmit telkammer;
einen Pfad gesteuerter bzw. kontrollierter Leckage in Strömungsmittelverbindung mit der Hochdruckströ mungsmittelkammer zum Umleiten von Strömungsmittel strömung in einer Richtung weg von den Zumeßöff nungen ansprechend auf eine Bewegung des Rückschlag ventilkörpers.

2. Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzen anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Rückschlag ventilkörper ansprechend auf Brennstoffdruck be wegbar ist zwischen einer ersten Position, in der eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hoch druckströmungsmittelkammer und dem Leckagepfad blockiert ist, einer mittleren Position, in der eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruck strömungsmittelkammer und dem Leckagepfad vorhanden ist, und einer dritten Position, in der eine Strö mungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströ mungsmittelkammer und dem Leckagepfad blockiert ist.

3. Einheitseinspritzvorichtungsdüsen- und -spitzen anordnung gemäß Anspruch 2, wobei eine Strömungs mittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungs mittelkammer und dem Leckagepfad vorhanden ist, wenn sich der Rückschlagventilkörper an einer Stelle zwischen der ersten und der dritten Position be findet.

4. Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzen anordnung mit einem Gehäuse, einer Rückschlagventil spitze mit mindestens einer Brennstoffsprühzumeßöff nung, einer Rückschlagventilhülse, wobei die Rück schlagventilhülse und die Rückschlagventilspitze jeweils eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung besitzen, wobei die Rückschlagventilhülse und die Rückschlagventilspitze eine Hochdruckströ mungsmittelkammer definieren, dadurch gekennzeichnet, daß die An ordnung folgendes aufweist:
einen Rückschlagventilkörper mit einem ersten End teil, einem zweiten Endteil und einem Führungsteil, der zwischen dem ersten und dem zweiten Endteil angeordnet ist, wobei der Fürungsteil eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Längsnuten umfaßt,
wobei der Rückschlagventilkörper innerhalb der Boh rung der Rückschlagventilhülse und der Rückschlag ventilspitze gleitbar angeordnet ist.

5. Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzen anordnung gemäß Anspruch 4, wobei der Rückschlag ventilkörper ansprechend auf Brennstoffdruck be wegbar ist zwischen einer ersten Position, in der Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruck strömungsmittelkammer und den Rückschlagventilnuten blockiert ist, einer mittleren oder Zwischenposi tion, in der eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer und den Rück schlagventilnuten vorhanden ist, und einer dritten Position, in der eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer und den Rückschlagventilnuten blockiert ist.

6. Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzen anordnung gemäß Anspruch 4, wobei eine Strömungsmit telverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittel kammer und dem Federhohlraum vorhanden ist, wenn sich der Rückschlagventilkörper an einer Stelle zwischen der ersten Position und der dritten Position befindet.

7. Vorrichtung zum Modulieren der Brennstofflieferung einer Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
ein Anschlagglied mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, die einen Brennstoffablaß durchlaß definiert;
eine Rückschlagventilhülse mit oberen und unteren Endteilen, einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, die einen Brennstoffablaßdurchlaß definiert und eine Konstruktion besitzt, welche eine Strö mungsmittelverbindung mit dem Brennstoffablaßdurch laß des Anschlagglieds gestattet, sowie mit einer mittig angeordneten, sich in Längsrichtung erstrec kenden Hülsenbohrung, wobei die Hülsenbohrung ferner eine Gegenbohrung an dem oberen Endteil umfaßt, die einen Rückschlagventilfederhohlraum definiert;
eine Rückschlagventilfeder mit einer mittigen Längs bohrung, wobei die Rückschlagventilfeder innerhalb des Rückschlagventilfederhohlraums angeordnet ist;
einen Rückschlagventilwegeanschlag, der innerhalb der Mittelbohrung der Rückschlagventilfeder ange ordnet ist;
eine Rückschlagventilspitze mit einem oberen End teil, einem unteren Endteil, einer Vielzahl von Sprühzumeßöffnungen an dem unteren Endteil, einem Rückschlagventilsitz an dem unteren Endteil und einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, die eine Hochdruckbrennstoffkammer bildet, die in Verbindung steht mit dem Brennstoffablaßdurchlaß der Hülse, sowie mit einermittig angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, die in der Lage ist, mit der Rückschlagventilhülsenbohrung ausge richtet zu werden;
ein Gehäuse mit einer Konstruktion, die ausreichend ist zum Halten der Rückschlagventilspitze, der Rück schlagventilhülse und des Anschlagglieds;
einen Rückschlagventilkörper mit ersten und zweiten Endteilen, einem Führungsteil zwischen den ersten und zweiten Endteilen, einem sich nach außen er streckenden Hubabstandshalter, der an dem ersten Endteil angeordnet ist, wobei der Rückschlagventil körper innerhalb der Rückschlagventilhülsenbohrung und der Rückschlagventilspitzenbohrung bewegbar ist, und
Mittel, die entlang des Führungsteils des Rück schlagventilkörpers angeordnet sind zum Umleiten von Strömungsmittelströmung in einer Richtung weg von den Sprühzumeßöffnungen ansprechend auf eine Bewegung des Rückschlagventilkörpers.

8. Vorrichtung zum Modulieren der Brennstofflieferung für eine Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung gemäß Anspruch 7, wobei die Mittel eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Längs nuten umfassen, die auf dem Führungsteil angeordnet sind, wobei jede der Nuten einen oberen Endteil und einen unteren Endteil besitzt, wobei der Rückschlag ventilkörper gleitbar angeordnet ist zwischen der Hülsenbohrung und der Rückschlagventilspitzenbohrung und bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckströmungsmittelkammer und dem unteren End teil der Rückschlagventilnuten vorhanden ist und eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem oberen Endteil der Nuten und dem Federhohlraum blockiert ist, einer mittleren oder Zwischenposition, in der eine Verbindung zwischen der Hochdruckkammer und dem Federhohlraum vorhanden ist, und einer dritten Posi tion, in der eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckkammer und dem unteren Endteil der Rückschlagventilnuten blockiert ist.

9. Vorrichtung zum Modulieren der Brennstofflieferung einer Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung gemäß Anspruch 8, wobei die Rückschlagventilfeder den unteren Endteil des Rückschlagventilkörpers gegen den Rückschlag ventilsitz vorspannt, wenn der Rückschlagventil körper in seiner ersten Position ist, und wobei der untere Endteil des Rückschlagventilkörpers in der mittleren und dritten Position in Längsrichtung von dem Rückschlagventilsitz beabstandet ist.

10. Vorrichtung zum Modulieren der Brennstofflieferung einer Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung gemäß Anspruch 8, wobei der Hubabstandshalter in der ersten Position des Rückschlagventilkörpers von dem Rückschlagventil wegeanschlag in Längsrichtung beabstandet ist, und wobei der Hubabstandshalter an dem Rückschlagventil wegeanschlag anliegt, wenn der Rückschlagventil körper in der dritten Position ist.

11. Vorrichtung zum Modulieren der Brennstofflieferung einer Einheitseinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung gemäß Anspruch 8, wobei die Strömungsmittelströmung in einer Richtung weg von den Zumeßöffnungen umgeleitet wird während einer Bewegung des Rückschlagventils zwischen der ersten und der mittleren Rückschlagventilposition, und wobei die Strömungsmittelströmung in einer Richtung weg von den Zumeßöffnungen umgeleitet wird während einer Bewegung des Rückschlagventilkörpers zwischen der mittleren und der dritten Rückschlagventil position.

12. Verfahren zum Modulieren der Brennstoffeinspritzung einer Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Vorspannen eines Rückschlagventils zu einer ge schlossenen Position hin, in der eine Strömungs mittelverbindung zwischen einer Hochdruckbrenn stoffkammer und einer Brennstoffsprühzumeßöffnung blockiert ist;
Unterdrucksetzen eines vorgewählten Brennstoffvolu mens in der Hochdruckbrennstoffkammer auf einen ausgewählten Druck;
hydraulisches Bewegen des Rückschlagventils zu einer offenen Position hin, und zwar entgegen der Vorspan nung zu der geschlossenen Rückschlagventilposition hin, wobei eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoffkammer und den Brennstoff sprühzumeßöffnungen geöffnet wird und eine vorge wählte Brennstoffmenge weg von der Hochdruckbrenn stoffkammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnungen umgeleitet wird;
hydraulisches Bewegen des Rückschlagventils gegen einen Rückschlagventilwegeanschlag, wobei Strömungs mittel blockiert wird, das von der Hochdruckbrenn stoffkammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnungen weg umgeleitet wird;
hydraulisches Balancieren bzw. Ausgleichen des Rück schlagventils und Vorspannen des Rückschlagventils zu der geschlossenen Position hin, wobei eine vor gewählte Menge von Brennstoff weg von der Hochdruck brennstoffkammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnun gen umgeleitet wird; und
Vorspannen des Rückschlagventils in die geschlossene Position hin, wobei eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoffkammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnungen blockiert wird und Strömungsmittel blockiert wird, das von der Hochdruckbrennstoffkammer weg umgeleitet wird.

13. Verfahren zum Modulieren der Brennstoffeinspritzung einer Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüsen- und -spitzenanordnung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Vorspannen eines Rückschlagventils zu einer geschlos senen Position hin, wobei eine Strömungsmittelverbin dung zwischen einer Hochdruckbrennstoffkammer und einer Brennstoffsprühzumeßöffnung blockiert wird;
Unterdrucksetzen eines vorgewählten Brennstoffvolumens in der Hochdruckbrennstoffkammer auf einen ausge wählten Druck;
hydraulisches Bewegen des Rückschlagventils zu einer offenen Position, und zwar entgegen der Vorspannung zu der geschlossenen Rückschlagventilposition hin, wobei eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruck brennstoffkammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnungen geöffnet wird und eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoffkammer und einem Federhohlraum geöffnet wird;
hydraulisches Bewegen des Rückschlagventils gegen einen Rückschlagventilwegeanschlag und Blockieren der Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrenn stoffkammer und dem Rückschlagventilfederhohlraum;
hydraulisches Balancieren bzw. Ausgleichen des Rück schlagventils und Vorspannen des Rückschlagventils zu der geschlossenen Position hin, wobei die Strömungs mittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoff kammer und dem Rückschlagventilfederhohlraum geöffnet wird; und
Vorspannen des Rückschlagventils zu der geschlossenen Position hin, wobei die Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrennstoffkammer und dem Rückschlagventilfederhohlraum blockiert wird und die Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruckbrenn stoffkammer und den Brennstoffsprühzumeßöffnungen blockiert wird.