DE2131195A1

DE2131195A1 - Kraftstoff-Einspritzvorrichtung fuer eine Vorkammer-Dieselmaschine

Info

Publication number: DE2131195A1
Application number: DE19712131195
Authority: DE
Inventors: Takeo Takaishi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1970-06-23
Filing date: 1971-06-23
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1345598A; JPS4933293B1

Description

Kraftstoff-Einspritzvorriehtung für eine Vorkammer- Dieselmas chine

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einsputzvorrichtung für eine Vorkammer-Dieselmasohine.

Die an eine Kraftstoff-EinspritzYorriohtung zu stellenden Anforderungen bestehen darin, daß sie das Anlassen der Maschine erleichtern soll, die Ausgangsleistung der Maschine nicht beeinträchtigen darf und den Geräuschpegel der Maschine nicht unzulässig erhöhen sollte.

Bei den bekannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen ist der Einspritzbeginn entweder konstant oder variabel. Ba aber diese Vorrichtungen nach dem Anlassen der Masohine den Kraftstoff in der gleichen Menge einspritzen wie während des Anlaßvorgangs der Masohine, werden nach Erreichen einer bestimmten Masohinendrehzahl Kraftstoffteilchen in der Vorkammer durch den später in diese eingespritzten Kraftstoff abgekühlt oder durch den starken Luftstrom infolge des Druckunterschieds zwischen beiden Räumen vom Brennraum der Dieselmasohine zu deren Vorkammer weggeblasen, wodurch die Zündung verhindert oder erschwert wird.

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Wird eine Zündung verhindert, so fällt die Masohinendrehzahl ab und bleibt die Maschine schließlich stehen.

Bs wurde bereits ein zweistufiger Kraftstoff-Einspritznocken Torgeschlagen, welcher einen zweistufigen Einspritzzyklus zur Gewährleistung eines besseren Anlaßverhaltens ermöglicht. Sie Verwendung dieses zweistufigen Nockens ist jedoch mit folgenden Nachteilen verbunden:

i) Da die Voreinspritziang nahe des Beginns des Verdichtungshubs der Maschine erfolgt, ist es infolge der Konstruktion des Nockens schwierig, die Einspritzung in jeder Binzelphaa· zu wählen.

ii) Die Hubkurv· des Nockens kann nicht in ^ader Phase unabhängig vom Anlassen für den Nennleistung» und Leerlaufbetrieb gewählt werden.

iii) Da die Binsprits<»Zeitateuerung isaä die linspritz-Menge gemeinsam bestimmt werden^ wird die Einspritzmenge nachteilig beeinflußt, falls ©s sich als nötig er= weisen seilt®, die Steuerzeit infolg© etwaiger Fertigungsfehler nachzustellen«, Der Nocken muß daher während seiner Fertigung harten Qualitätskontrollen unterworfen werden, wodurch die !Fertigungskosten beträchtlich erhöht werden.

Die Erfindung bezweckt mithin die Schaffung einer verbesserten Sraftstoff-Sinapritzyorriahtung, welche den vorgenannten. Anforderungen genügt.

Diese Auf$&%« wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für sin® Torkammar-Bieselmaschine erfindungsgeffläS dadurch geldat, daß ein® Unterbrechereinrichtung zur Unterbreehung dea Kraftstoff-Stroms durch die Vorrichtung vorgesehen ist, welche eine Masehinen-Anlaßsteilung, in welcher sie im Betrieb der Dieselmasohin« periodisch •ine Vor- und eine Haupt-Einspritzung liefert, sowie sine

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Maschinen-Laufetellung besitzt, in welcher sie im Betrieb nur die Haupt-Einspritzung gewährleistet.

Sie Unterbreohereinrichtung kann ein innerhalb eines zweiten Glieds in zwei Richtungen bewegbares erstes Glied aufweisen, das bei Bewegung in der einen Richtung ie Betrieb die Einspritzung liefert und bei seiner anderen Bewegung zwischen der Masehinen-Anlafleteilung und der -Laufstellung rerlagert wird.

In berorzugter Ausftthrungsform kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Unterbreohereinriohtung ein erstes hin- und hergehendes Glied aufweist, das in einem zweiten Glied bzw· Zylinder in Abhängigkeit von der Drehung der Dieselmasehine hin- und herbewegbar ist und ia Betrieb die Einspritzungen erzeugt, und daß das hin- und hergehende Glied zwischen der Maschinen-Anlaß- und der -Laufsteilung um seine Achse herum rerdrehbar ist.

Im folgenden ist eine berorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand τοη Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 eine graphisehe Darstellung zur Yeranschauliohung des Verhältnisses zwischen Nookenhub und Kurbelwellenwinkel bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Pig. 3A bis 3D sehematisohe Darstellungen eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1, welche die Stellung dieses Teils im Betrieb der Einspritzvorrichtung in einer "Maschinenanlaß"-Stellung veranschaulichen, und

Fig. 4A bis 4D den Fig. 3A bis 3D ähnelnde sehematische Darstellungen, weiche die Stellung des Teils im Betrieb der Einspritzvorrichtung in einer "Masehinenlaf"-Stellung veranschaulichen.

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Die in folgenden benutzten Ausdrücke "unten", "oben", "aufwarte" und "abwärts^H beziehen eich auf die Richtungen gemäß Fig. 1 und sind daher entsprechend auszulegen.

Di« in fig· 1 dargestellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Dieeelmaschine weist ein hohles Bawprt"» Haupt-Gehäuse 1 mit einer an dessen Unterseite angebrachten Druclc-Mansohette 2 auf. Sine drehbar auf einer Welle 4 gelagerte Bolle 3 ist in die Manschette 2 eingesetzt, während die felle 4 Bit Hilfe nicht dargestellter Mittel an eiste« Kolben 5 befestigt ist« Der Kolben 5 ist seinerseits hin- und hergehend in der Manschette 2 gelagert und ist durch eine Feder 6 abwärts gegen eine in der Manschette 2 auegebildete Stufe vorbelastet, so daß die Rolle ^: 3 in Berührung nit einen Nocken 12 gehalten wird, welcher sieh, ie Gltiohlauf mit (der Kurbelwelle) der Dieselmaschine ' dreht«

; Ia Gehäuse 1 befindet sieh oberhalb der Druok-Maneohette

; ein Zylinder 8, in welchem ein Druckkolben bzw· Stößel 7

\ hin- und herbewegbar geführt ist. Das untere Ende 9 des

- Stößels 7 1st «weeks gemeinsamer Bewegung mit dem Kolben

: 5 in einen ausgesparten Abschnitt desselben eingesetzt.

■ Bei Drehung des JTookene 12 bewegt sich der Stößel 7 geradlinig in Genaue· 1 hin mud her. Der Hub des Stößels 7 ist in jede» vorgegebenen Augenblick gleich dem Nockenhub, d.h. dem Unterschied zwischen dem die Rolle 3 berührenden

. funkt der Mookenflache und dem kleinsten bzw. Grundradiue des Nockens 12.

■

\ Der Stößel ? weist einen Oberteil auf, der mit Nuten bzw.

\ Durchlässen 13, 14 versehen und so angeordnet ist, daß er ■it im Zylinder 6 vorgesehenen Kraftstoff-Speiseöffnungen 15a und 15b zusammenzuwirken vermag, von denen die Öffnung 15a kleineren Querschnitt besitzt als die Speiseöffnung 15b. Die Speiseöffnungen 15a, 15b ermöglichen die Beschickung einer Stößel-Kammer 16 mit Kraftstoff von einer Kraft-

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Stoff-Speisekammer 17.

Am Stößel 7 ist ein Ritzel 1t befestigt, so daß der Stößel 7 mit Hilfe einer mit dem Ritzel 11 zusammenwirkenden Zahnstange 10 rerdrehbar ist.

In einer Masohinen-Anlaßstellung sind die Durchlässe 13, 14 des Stößels 7 so angeordnet, daß sie während eines Anlaßzyklus sit den Speiseöffnungen 15a bzw. 15b des Zylinders 8 zusammenwirken. Der Stößel 7 kann mit Hilfe der Zahnstange 10 in eine Masohinen-Iaufstellung Terdreht werden, so daß während eines normalen Laufzyklus die Speiseöffnung 15b weiterhin mit der Nut 14 zusammenwirkt, während die Speiseöffnung 15a nicht mehr mit den Durchlässen 13, 14 zu kommunizieren vermag·

Der der Stößel-Kammer 16 zugeführte Kraftstoff wird duroh den Stößel 7 verdichtet bzw. unter Druck gesetzt.

Die Stößel-Kammer 16 ist mit einem Auslaßventil 18 versehen, das duroh eine Feder 19 in die Sehließstellung vorbelastet ist.

Der Kraftstoff wird aus der Stößelkammer 16 in eine Auslaßkammer 20 ausgestoßen, wenn die duroh den Druek des in der Kammer 16 befindlichen Kraftstoffs auf die Unterseite des Auslaßventils 18 ausgeübte KraftYauf die Oberseite des Auslaßventils 18 duroh die feder 19 und den in der Auslaßkammer 20 herrsehenden Restdruok ausgeübte Kraft übersteigt, so daß das Auslaßventil 18 abhebt und öffnet. Sin Durchgang 21 verbindet die Auslaßkammer 20 mit einem nicht dargestellten Einspritzrohr.

Fig. 2 veranschaulicht die Nockenhub-Kurve des Nockens in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel des Nockens und mithin der Dieselmaschine. Der Nooken 12 hebt bei seiner Drehung den Stößel 7 von Q_Q ausgehend an. Bei Kurbelwellen-

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winkeln τοη O₁, Q₂ ¹^ ®3 beträgt der Nockenhub des Dockens h-j, h₂ bzw· h~. In der Masohinen-AnlaSateilung liefert die Vorriohtung zwisohen den Kurbelwellenwinkeln Q^ und Q₂ eine Vor-Binepritzung. Die Haupt-Einspritzung beginnt bei einem Kurbelwellenwinkel G,, der Tor dem in Fig. 2 axt TOP bezeichneten oberen Totpunkt auftritt.

Im folgenden ist die Arbeltsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung näher erläutert, und awar zunächst in Verbindung mit der liasohinen-AnlaSatellung anhand der I¹Ig. 2 und 3A bis 3D.

Der Stö*äel 7 wird duroh die Zahnstange 10 in dia Maschinen-Inlaßstellung rerdreht, in welcher beide Spelaeöffnungen 15a, 15b wirksam sind.

Zwischen den Kurbelwellenwinkeln Q^ und Ö- w±j?ä der Kraft-

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stoff über beide Speiseöffnungen 15a und 15s in öl© Stößel-Kammer 16 eingeführt. Bei einem Kurbelwellen^inlrsl % erreicht der-durch den Nocken 12 naoh oben ..gedrä&gt© StSi©I 7 die Stellung gemäß ?ig. 3A, welche dem Ie slxsaJrab M« dos Nockens 12 entspricht. In dieser Stellung Imglmni; sin Abschnitt 7a des Stößels 7, die Speissöffnung i5a, zu blo ren. Bei der Weiterdrehung des Nockens 12 swlsehes tsa Kurbelwellenwinkeln O₁ und Q₂ wird der 8tö£el 7

naoh oben gedrängt und hierbei der in der findliohe Kraftstoff unter Druck gesetzt, S9 da© tss Auslaßrentil 18 öffnet und den Kraftstoff aus der Kammer 16 austreten läßt und hierdurch die Vor-iinspritzimg gIsleitet.

Bei einem Kurbelwellenwinkel %₂ erreicht der StöSsi 7 fiis Stellung gemäß Fig. 3B, welche dem Nockeniutfo hg In dieser Stellung kommuniziert die Speisecffmmg 15a si der Hut 13» so dai der in der Stößel-Kammer 16 Kraftstoff druck abfällt und das Auslaßventil 18 sehlS -J₉ wodurch augenbliokliohtKraftstoffaustrag aus der Kar ί 16

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BAD ORiGiNAL

unterbrochen und die Vor-Einspritzung beendet wird·

Bei einem Kurbelwllenwinkel G, erreicht der Stößel die einem Nockenhub h- entsprechende Stellung gemäß Fig. 30« In dieser Stellung beginnt ein Abschnitt 7b des Stößels

7 die Speiseöffnung 15a zu bloekieren, so daß der in der Kammer 16 rorhandene Kraftstoff wieder rerdiohtet und über das Aualaörentil 18 ausgetragen wird.

Bei der Weiterdrehung des Votkens 12 gelang der StOBeI 7 in die Stellung gemäß Fig. 3D, in weloher die Speiseöffnung 15a mit der Nut 14 zu kommunizieren beginnt, so daß ein Druckabfall des in der Kammer 16 enthaltenen Kraftstoffe auftritt und der Austrag, d.h. die !Einspritzung, beendet wird·

Die zwisohen den Stellungen gemäß Yig. 30 und 3D erfolgende Einspritzung ist die Haupt*Hnepritzung.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der llnepritzrorriehtung anhand von Pig. 2 und 4A bis 4D erläutert. Hierbei wird zunächst die Zahnstange 10 bewegt, um den StUBeI 7 in die MasoMnen-Laufstellung zu rerdrehen, in weloher ein Abschnitt 7eTmit der Spelseuffmung 15b des Zylinders

8 zusammenwirkt und die Speieeöffnung 15a effektir geschlossen ist. Sie Kraftstoffzufuhr zur Stößel-Kammer erfolgt über die Speieeöffnung 15b· In Fig. 4A ist der Stößel-Abschnitt 79 dargestellt, wie er die Speiseöffnung 15b zu bloekieren beginnt·

Wenn der Abschnitt 7« gemäß fig. 4B die Speiseöffnung 15b vollständig blockiert, bewirkt die weitere Aufwärtebewegung des Stößels 7, dal 4er in der Stößel-Kamaer 16 ent· haltene Kraftstoff rerdiohtet bzw. unter Druck gesetzt und über das AuslaBrentil 18 ausgetragen wird. Die Stel- :.u g das Stößel; 7 gemäß fig, 4B entspricht einem Kurbelwellen«inkel «^, bei welchem der Nockenhub h, beträgt.

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BAD ORfGINAL

Wenn der Stößel 7 die Stellung gemäß Fig. 4-0 erreicht, beginnt die Nut 14 mit der Speieeöffnung 15b zu kommunizieren! so daß ein Druckabfall des in der Kammer 16 befindlichen Kraftstoffs eintritt und der Austrag, d.h. die Einspritzung, fctimdet wird.

Pig. 4D veranschaulicht den Stößel 7 nach weiterer Drehung des Nockens 12, wobei die gesamte Speieeöffnung 15b mit der Nut 14- kommuniziert.

In der Lauf- bzw. Normalbetriebstellung der Dieselmasohine liefert di· Einspritzvorrichtung mithin nur die Haupt-Einspritzung.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung verbessert das Anlaßverhalten einer Vorkammer-Dieselmaschine, indem sie in der Anlaßstellung der Dieselmaschine eine Vor- und eine Haupt-Einspritzung liefert.

Weiterhin ist eine getrennte Stellung der Vorrichtung für den Normalbetrieb der Dieaelmasehine vorgesehen, in welcher die Einspritzvorrichtung nur eine Haupt-Einspritzung gewährleistet. Hierdurch wird eine optimale Wahl der Zeitsteuerung bzw. des Einspritz-Zeitpunkts der Haupt-Einspritzung nach dem Anlassen der Dieselmasohine ermöglicht.

Srsiehtlicherweise besteht die Aufgabe des Nockens 12 in der Steuerung der Arbeitsweise der Vor*· und Haupt-Einspritzung der Einspritzvorrichtung in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel der Dieselmaschine. Di· relativen Querschnittsflächengrößen der Speiseöffnungen 15a und 15b beeinflussen ebenfalls die Arbeitsweise der Einspritzungen in Abhängigkeit vom Maschinen-Kurbelwellenwinkel, wobei die Anordnung der Speiseöffnungen 15a, 15b eine Auslegung des Hoekenprofils innerhalb weiter Konstruktionsgrenzen ermöglicht. Beispielsweise kann daher bei-der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Nocken mit kleinem Hub benutzt

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werden. Selbstverständlich sind die Speiseöffnungen 15a, 15b derart bemessen, daß die Kraftstoffzufuhr zur Stößel-Kammer 16 bei voll geöffneten SpeiseÖffnungen ausreichend bemessen ist.

Nachstehend sind die einzelnen FunktionsStellungen der einzelnen Figuren 3A bis 3D sowie 4A bis 4D genauer dargestellt:

1. Arbeitsweise der Kraftstoff-Einspritzpumpe bei» Anlassen der Dieselmasehine:

Die Fig. 3A bis 3D sind sohematische Darstellungen τοη Teilen der Kraftstoff-Einspritzpumpe, wobei sich deren Zahnstange in der Maschinen-Anlaßstellung befindet, während die Relativstellung zwischen dem Stößel 7 und den Zylinder 8 aus diesen Figuren ersichtlich ist.

Wenn die Einspritzpumpe in einer Maschinen-Anlaßstellung zu arbeiten beginnt, ist die Speiseöffnung 15b größeren Querschnitts stets durch den Kopfteil 7a des Stößels 7 blockiert. Beim Anlaufen der Dieselmaschine wirkt die Speiseöffnung 15a kleineren Querschnitts mit dem Durchlaß 13 des Stößels zusammen.

Fig. 3A: Der Kopfteil 7a des Stößels blockiert die kleineren Querschnitt besitzende Speiseöffnung 15a und beginnt den Kraftstoff in der Stößel-Kammer 16 zu verdichten.

Fig. 3B: Der Stößel 7 wird entsprechend dem Nookenhub nach oben gedrängt, wobei der in der Stößel-Kammer 16 befindliche Kraftstoff verdichtet und ausgetragen wird.

Fig. 3G: Der Durchlaß 13 kommuniziert mit der Speiseöffnung 15a, wobei der in der Stößel-Kammer 16 herrschende Kraftstoffdruok abfällt und der Kraftstoffaustrag unterbrochen wird.

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Fig. 3Di Die Speiaeöffnung 15a kleineren Querschnitts wird wiederum blockiert, wobei der in der Stößel-Kammer 16 befindliche Kraftstoff verdichtet und ausgetragen wird.

2. Arbeitsweise der Kraftstoff -Einspritzpumpe bei laufender Dieselmasohine:

Die Pig. 4A bis 4D sind sohematische Darstellungen von Teilen der Einspritzpumpe, in welchen der Stößel 7 durch Bewegung der Zahnstange verdreht worden ist, während die sonstige Eelativsteilung zwischen dem Stößel 7 und dem Zylinder 8 aus den Figuren hervorgeht. Die Speiseöffnung 15a kleineren Querschnitts ist durch den Kopfteil 7a des Stößels 7 blockiert.

Fig. 4A: Der Kraftstoff wird der Stößel-Kammer 16 über die Speiseöffnung 15b größeren Querschnitts zugeführt.

Fig. 4B: Der Stößel 7 wird durch den Hocken aufwärts gedrängt, wobei er den in der Stößel-Kammer 16 enthaltenen Kraftstoff verdichtet und auszutragen beginnt.

Fig. 40: Der Stößel 7 ist weiter aufwärts gedrängt und verdichtet den in der Stößel-Kammer 16 befindlichen Kraftstoff.

Fig. 4Dt Das untere Ende des Stößels kommuniziert mit der Speiseöffnung 15b größeren Querschnitts, wobei der in der Stößel-Kammer 16 herrschende Kraftstoffdruck abfällt und der Kraftstoff-Austrag bzw. die Einspritzung beendet wird.

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Claims

Patentanspruch»

Kraftstoff-Einspritzvorriohtung für eine Vorkammer-Dieseiaasohine, dadurch gekennzeichnet, daß eine ünterbrechereinrichtung (7) zur Unterbrechung dta Kraftstoff-Stroms durch die Vorrichtung vorgesehen ist, welche eine Masohinen-Anlaßsteilung, in welcher sie in Betrieb der Dieselmasohine periodisch eine Vor- und eine Haupt-Einspritzung liefert, sowie eine Maschinen-Laufsteilung besitzt, in welcher sie la Betrieb nur die Haupt-Einspritzung gewährleistet·
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbreohereinriohtung ein in zwei Hiehtungen in einem zweiten Glied (8) hin- und herbewegbaree Glied (7) aufweist, da« bei seiner Bewegung in der einen der beiden Richtungen im Betrieb die Einspritzungen gewährleistet und bei Bewegung in seiner anderen Richtung zwischen der Maschinen-Anlaß- und der Maschinen-Laufstellung rerlagerbar ist.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechereinrichtung ein erstes hin- und hergehendes Glied (7) aufweist, das in einen zweiten Glied bzw. Zylinder (8) in Abhängigkeit τοη der Drehung der Dieaelmasohine hin- und herbewegbar ist und im Betrieb die Einspritzungen erzeugt, und daß das hin- und hergehende Glied zwischen der Maschinen-Anlaß- und der -Laufsteilung um seine Achse herum verdrehbar ist.
4. Vorrichtung naoh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdrehen des hin- und hergehenden Glieds (7) um seine Achse ein aus einem Ritzel (11) und einer Zahnstange (10) bestehender Mechanismus vorgesehen ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, daduroh gekennzeichnet, daß ein Nocken (12) vorgesehen ist, welcher die Hin- und Herbewegung des hin- und hergehenden Glieds (7) bewirkt.
6· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hin- und hergehende Glied (7) zusammen mit dem Zylinder (8) eine Kraftstoff-Kammer (16) festlegt, wobei der Kraftstoff-Fluß in diese Kammer im Betrieb durch Durchlässe (13, 14) gesteuert wird, welche im hin- und hergehenden Glied ausgebildet sind und mit im Zylinder (8) vorgesehenen Einlassen (15a, 15b) kommunizieren, und daß die Kraftstoff-Kammer (16) mit einem Auslaßventil (18) zum Austragen des Kraftstoffs aus ihr versehen ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlasse eine erste Speiseöffnung (15a), die in der Maschinen-Anlaßstellung des hin- und hergehenden Glieds wirksam ist, und eine zweite Speiseöffnung (15b) umfassen, welche sowohl in der Maschinen-Anlaßstellung als auch in der -Laufsteilung des hin- und hergehenden Glieds wirksam ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speiseöffnung (15b) größere Quersohnittsflache besitzt als die erste Speiseöffnung (15a).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (18) ein Ventilglied aufweist, welches gegen den im Betrieb in der Kammer (16) herrschenden Kraftstoffdruck vorbelastet 1st, so daß das Ventilglied, wenn die Durchlässe mit den Speiseöffnungen kommunizieren und einen Druckabfall in der Kammer (16) hervorrufen, schließt und den Kraftioff-fluß aus der Kraftstoff-Kammer (16) unterbricht.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kraftstoff-Kammer (20) radial auswärts rom Zylinder (8) yorgesehen ist, welche mit den Einlassen (15a, 15b) kommuniziert, so daß im Betrieb Kraftstoff von der zweiten Kammer (20) zur ersten Kammer (16) gefördert wird.

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