DE2203508A1 - Elektromagnetisch gesteuerte kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Anlage zur
Patent- und

Gebi-auchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMDH, 7 Stutterart 1

Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinsnritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einem Einspritzventil, das eine Einspritzdüse hat, deren Düsennadel unter dem Druck des von einer D_ruckquelle über eine Zulaufleitung zugeführten Kraftstoffes entgegen der Kraft einer Schließfeder von ihrem Sitz abhebbar ist, und mit einem in die Zulaufleitung eingesetzten und den KraftstoffZufluß zur Düsennadel und dabei mindestens den Einspritzbeginn steuernden Magnetventil.

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Bei bekannten Kraftstoffeinspritzexnrichtungen dieser Batiart (DT-PS 483 101, US-PS 1 664 609) steuert ein einziges Magnetventil den Kraftstoffzufluß zu jeder Einspritzdüse, und die Einspritzmenge .ist direkt abhängig von der Öffnungszeit des Magnetventils, das in bekannter Weise von einer elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung angesteuert wird. Bei hohen Einspritzdrücken, Kie sie vor allem bei Dieselmotoren benötigt werden, kann eine solche Steuerung nicht verwendet werden, da die Spritzzeiten beim Dieselmotor z.B. 1,5 bis 2 Millisekunden, d.h. nur etwa 1/4 der Spritzzeiten bei der Saugrohreinspritzung in Otto-Motoren betragen. Die Magnetventile können aber wegen der durch die Magnetisierung und Entmagnetisierung sowie durch die Trägheitskräfte bedingte Ansprechverzögerung nicht in so kurzer Zeit bereits exakt öffnen und wieder schließen, vor allem wenn der Kraftstoffdruck mehr als 200 bar beträgt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu entwickeln, mit der beliebig kurze Spritzzeiten genau und wiederholbar verwirklicht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu diesem ersten Magnetventil ein zweites das Einspritzende steuerndes Magnetventil in Reihe geschaltet, ist, das im Gegentakt zum ersten Magnetventil betätigbar ist, das in den Einspritzpausen geschlossen und zur Einleitung des Spritzbeginns im Sinne eines Offnens der Zulaufleitung betätigbar ist, wobei das zweite Magnetventil vor Beginn der Einspritzung offen ist und zur Einleitung des Spritzendes im Sinne eines Schließens der Zulaufleitung betätigbar ist.

Es ist an sich bei Kraftstoffeinspritzexnrichtungen mit elektromagnetisch gesteuerten E.inspritzventilen bekannt,

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zwei Magnetventile hintereinander zu schalten, jedoch sind Zweck und Wirkungsweise der Magnetventile anders als beim Gegenstand der Erfindung. Bei einer der bekannten Einspritzeinrichtungen (US-PS 2 798 769) wird mit dem ersten Magnetventil eine vom Druck des Kraftstoffes und seiner Kompressibilität abhängige Kraftstoffmenge im Totraum des zweiten Magnetventils vorgelagert, das zur Einleitung der Einspritzung öffnet, nachdem das

erste Magnetventil vorher die Kraftstoffzulaufleitung verschlossen hatte. Diese Anordnung ist sehr aufwendig, wegen der geringen Kompressibilität des Kraftstoffes nur begrenzt anwendbar, und die Steuerung des Kraftstoffdruckes ist nicht in dem Umfang und mit "der Schnelligkeit verwirklichbar, wie sie bei modernen schneilaufenden Motoren gefordert werden. Bei einer anderen bekannten Einspritzeinrichtung mit zwei Magnetventilen (DT-OS 1 576 626) steuert die Öffnungszeit des einen Magnetventils die in einem Zwischenspeicher vorgelagerte Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes und das zweite Magnetventil leitet den Spritzbeginn ein, wobei seine Öffnungszeit unabhängig von der Einspritzmenge und immer größer als die Spritzzeit ist. Das hydraulische Verhalten des Zwischenspeichers ist vor allem bei schnell wechselnden Drehzahlen des Motors schwierig zu beherrschen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist derart, daß zur Erzielung einer Voreinspritzung-den . beiden Magnetventilen ein drittes Magretventil vorgeschaltet ist, durch dessen Ventilglied die Zulaufleitung mit zwei Kanälen verbindbar ist, von denen der erste Kanal den Zulauf Zum ersten Magnetventil bildet und der zweite Kanal in einen Verbindungskanal zwischen dem ersten und zweiten Magnetventil

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mündet, und daß in dem zweiten Kanal ein Zumeßventil angeordnet ist, durch das die Voreinspritzmenge begrenzbar ist. Dadurch kann eine vorher bestimmbare V^roreinspritzmenge zu einem steuerbaren Zeitpunkt eingespritzt werden.

Dies ist auch dadurch möglich, daß zur Erzielung einer Voreinspritzung einem der beiden Magnetventile ein drittes Magnetventil parallel geschaltet ist, durch dessen Ventilglied die Zulaufleitung unter Umgehung des einen Magnetventils mit einem Verbindungskanal zwischen dem ersten und zweiten Magnetventil verbindbar ist, wobei durch ein dem dritten Magnetventil nachgeschaltetes Zumeßventil die Voreinspri tzmenge begrenzbar ist, oder dadurch, daß zur Erzielung einer Voreinspritzung den beiden Magnetventilen ein drittes Magnetventil parallel geschaltet ist, durch das die Zulaufleitung unter Umgehung der beiden Magnetventile mit der Einspritzdüse verbindbar ist, wobei durch ein dem dritten Magnetventil nachgeschaltetes Zumoßventil die Voreinspritzrnenge begrenzbar ist.

Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird dadurch erzielt, daß das zweite das Einspritzende steuernde Magnetventil - in Strömungsrichtung gesehen - vor den: ersten den Einspritzbeginn steuernden Magnetventil angeordnet ist, und daß die Einspritzdüse mit einem Verbindungskanal zwischen den beiden Magnetventilen durch einen das erste Magnetventil umgehenden Kanal verbunden ist, der parallel zu dem vom ersten Magnetventil gesteuerten Teil der Zulauf leitung veiläuft und in den ein eine Voreinspr-itzmenge begrenzendes Zumeßventil eingesetzt ist. Biese Weiterbildung hat den Vorteil, daß eine Voreinspritzung mit nur ζ v/ei Magnetventilen erzielbar ist.

Fünf Ausführungsbeispiele der Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
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Fig. 1 einen Schnitt durch das erste Ausfühi'ungsbeispiel, Fig. 2 einen Schnitt, durch das Einspritzventil des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2a einen Ausschnitt axis Fig. 2 mit vergrößert dargestelltem Zumeßventil 45»

Fig. 3 einen Schnitt durch das Einspritzventil des di-itten, Fig. 4 einen Schnitt durch das Einspritzventil des vierten und Fig. 5 einem Schnitt cUirch das Einspritzventil des fünften

AusführungsLeispiels;
Fig. 6a bis 6c StcucrdiagramniG der Einspritzeinrichtung

nach Fig. 1,
Fig. "?a bis ~c Steu-erdi.a«irrainine dor Einspritzeinrichtung nach denPig. 2,3 und 4,

Fig. 8a bis 8c Steueruiagrauiiiio der Einspritzeinrichtung nach Fig. 5.

Die jn Fig. 1 vereinfacht dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat mindestens ein Kraftstoffeinspritzventil 10 mit einer Einspritzdüse 11, die als nach außen, d.h. in Richtung der Kraftstoffströmung öffnendes Ventilglied eine Düsennadel 12 hat. Die Düsennadel 12 verschließt einen Sitz 13, gegen den sie durch die Kraft einer Schließfeder 14 gepreßt wird, und hebt sich entgegen der Kraft der Schließfeder l'i von ihrem Sitz I3 ab, wenn der volle Kraftstoff druck in. an sich bekannter V/eise die wirksamen Arbeitsflächen der Düsennadel beaufschlagt. Die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse 11 ist in den Einspritzpausen durch ein erstes Magnetventil 15 unterbrochen, dem ein zweites Magnetventil 16 nachgeschaltet ist, das in der gezeichneten Schaltstellung offen ist. Die Einspritzdüse 11 und beide Magnetventile I5 und l6 sind in ein Gehäuse 13 eingesetzt und werden in ihrer Einbaulage durch einen Anschlußflansch 19 fest eingespannt.

An den Ansclilußstutzen 19 ist eine Förderleitung 21 angeschlossen, die dem Einspritzventil 10 unter Zulaufdruck p~

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stehenden Kraftstoff von einer Druckquelle 22 zuführt. Die Druckquelle 22 sowie die zugehörigen Bauteile sind allgemein bekannt und deshalb nur schematisch dargestellt.

Diese Druckquelle 22 hat eine vom Motor 23 angetriebene Zahnradpumpe 2h, deren Förderdruck durch ein Druckbegrenzungsventil 25 auf dem gewünschten Zulauf drtick, z.B. p_ - 200 bar., gehalten wird. Um Druckschwankungen auszugleichen, hat die Druckquelle 22 einen Druckspeicher 2b, der auch direkt dem Einspritzventil 10 vorgeschaltet werden könnte, um den Einfluß von Druckschwingungen herabzusetzen (nicht gezeichnet). Die Zahnra-dpumpe 2-'t saugt den Kraftstoff über eine Saugleitung 27 und ein Filter 2.8 aus einem Tank 29 an, in den der vom Druckbegrenzungsventil 21 nbgo?teuerte Kraftstoff zurückfließen kann.

Weitere nicht gezeichnete E i.nspritzventile 10 sind mit der Förderleitung 21 über Förderleitungsabschnitte 2la,2lb und 21c verbunden.

An die Förderleitung 21 schließt sicli innerhalb des Einspritzventils 10 eine Zulauf leitung 31 ''»'>, die in der gezeichneten Stellung dos Ventilgliedes 32 des ersten Magnetventils geschlossen ist und deren zweiter Teil zwischen dom ersten und zweiten Magnetventil Iy und 16 als Vorbindungskanal 33 bezeichnet ist, der zur Beendigung dor Einspritzung durch ein im stromlosen Zustand des zweiten Magnetventils l6 offenes Ventilglied 35 verschließbar ist. Ein Teilabschnitt 3-3« des Verbindungskanals 33 ist in einer Zwischenplatte 36 untergebracht und als dritter Teil der Zulauf1eitung 3I dient ein Kanal 37 im zweiten Magnetventil l6.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel, dem Kraftstoffeinspritzventil 38, nach Fig. 2, entsprechen die beiden Mognctventi 1e15' und l6' den Magnetventilen I5 und 16 in Fig. 1, und zwar sowohl was ihre Einbaulage gegenüber der Einspritzdüse 11 als auch ihre Funktion betrifft. Abweichend jedoch von dem Ausführungsbeispiel nach Fig 1 ist den beiden _. 7 _

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Magnetventilen 15' und 16' ein drittes Hagnetventil 39 vorgeschaltet, das zur Steuerung einer Voreinsioritznenge Qv dient. Dieses Magnetventil 39 hat ein Ventilglied 41, das im stromlosen Zustand in den Einspritzpausen den Kraftstofffluß von der Zulaufleitung 31 her unterbricht und in geöffnetem Zustand (nicht gezeichnet) diese Zulaufleitung 31 mit einem ersten Kanal 42 verbindet, der zu dein Eingang des ersten in Ruhezustand geschlossenen Magnetventils 15' führt und dessen Zulauf bildet. Das Magnetventil 15' ist r.it dem zweiten Magnetventil 16' über einen Verbindungskanal 33' verbunden, und zwar in gleicher Weise wie beim Einspritzventil Io nach Fig. 1.

Vom Kanal 42 zweigt ein zweiter Kanal 43 ab, der in einen Teilabschnitt 33a' des Verbindungskanals 33', bzw. in einen Steuerraun ki\ des zweiten .Magnetventils 16' mündet. Der Teilabschnitt 33a' ist in Form einer zum Magnetventil l6^f hin offenen Hut in eine Zwischenolatte 36' zwischen dem ersten und zweiten Magnetventil 15' und l6' eingearbeitet. In den Kanal 43 ist ein als Kugelventil ausgebildetes Zumeßventil 45 eingesetzt (siehe dazu Fig. 2a), dessen Kugelventilglied als Zumeßkolben 46 in einer Venti.lbohrung 47 geführt ist und durch dessen Querschnitt Fv und Hub Hv die Voreinspritznenge Qv bestimmt und begrenzt wird. Der Zumeßkolben 46 arbeitet unter dem Druck des vom Ventilglied 41 des Magnetventils 39 gesteuerten Kraftstoffes entgeren der Kraft einer Rückführfeder 48 und liegt, nachdem es seinen Hub Hv durchlaufen hat, dichtend an einen Ventilsitz 49 an.

Das Kraftstoffeinspritzventil 5o nach Fig. 3 gleicht in seinen wesentlichen Bauteilen dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, d. h. die Einspritzdüse 11

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und die Magnetventile 15' und 1β' sowie die Zwischenplatte 36' sind baugleich und deshalb in Ρις. 3 auch gleich bezeichnet. Den beiden Magnetventilen 15' und Ιβ¹, die durch den Verbindungskanal 33' verbunden sind, ist ein drittes Magnetventil 51 vorgebaut, dessen "Ventilglied 52 allein eignen das erste Magnetventil 15' umgehenden und in den Teilabschnitt 33a¹ des Verbindungskanals 33' einmündenden Kanal 43' mit der Zulaufleitung 31 verbindet, wenn das Magnetventil 51 betätigt wird. Im gezeichneten Zustand vor Beginn der Einspritzung, ist das Ventilglied 52 geschlossen und damit die Verbindung der Zulaufleitung 3I mit dem Verbindungskanal 33' bzw. dem Steuerraum 44 des Magnetventils l6^f unterbrochen. In den Kanal 43' ist im Bereich des dritten Magnetventils 52 ein Zurneßventil 45' eingesetzt, das wie das Zumeßventil 45 in Fig. 2 eine Voreinspritznenge ^}v bestimmt.

Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht darin, daß das dritte Magnetventil 52 nur den Kanal 43' steuert, und unabhängig davon das erste Hagnetventil 15^r und das zweite Magnetventil Io' die Haupteinspritzung steuern. Das erste Magnetventil 15' ist parallel zu dem vom Ventilglied 52 gesteuerten Kanal 43¹ durch einen Leitungsabschnitt 54 mit der Zulaufleitung 31 verbunden.

Das Kraftstofl^einspritzventil 60 nach Pig. 4 hat mit Ausnahme der nachfolgend aufgeführten Merkmale die gleichen Bauteile wie das Einspritzventil 5o des dritten Ausführungsbeispiels nach Fig. 3. Einspritzdüse 11, erstes Magnetventil 15', drittes Magnetventil 51 und der Anschlußflansch 19 mit der Zulaufleitung 31 sind gleich, nur ein zweites das Einspritzende steuerndes Magnetventil 16" hat einen Kanal

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61, der den vom dritten Magnetventil 51 gesteuerten und das Zumeßventil 45' enthaltenden Kanal 43' mit dem Kanal 37 und damit mit der Einspritzdüse 11 verbindet. Diese Verbindung ist dadurch ermöglicht, daß in einer Zwischenplatte 36" zwischen den Magnetventilen 15' und 16" ein kurzer Kanal 62 vorhanden ist. Ein Teilabschnitt 33a" des Verbindungskanals 33' ist auch in dieser Zwischenplatte 36" untergebracht und leitet den vom Ventilglied 32' des Magnetventils 15' gesteuerten Kraftstoff in den Steuerraum 44 des Magnetventils l6^!!, von wo er bei geöffnetem Magnetventil 16" zur Einspritzdüse 11 fließen kann.

Das Kraftstoffeinspritzventil 65 des fünften Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 hat in einem Gehäuse 66 außer der Einspritzdüse 11 zwei Magnetventile 67 und 68. Das erste den Einspritzbeginn der Haupteinspritzung steuernde Magnetventil 67 ist baulich gleich dem Magnetventil 15' in den Figuren 2, 3 und 4 und das zweite, in Strömungsrichtung gesehen, vor dem ersten Magnetventil 67 angeordnete und das Einspritzende steuernde. Magnetventil 68 entspricht dem dritten Magnetventil 39 in Fig. 2. Das Magnetventil 68 hat auch ein Zumeßventil 45", das wie das entsprechende Zumeßventil 45 in Fig. 2 bzw. 45' in den Figuren 3 und 4 mit seinem Zur.eßkolben 46" die Voreirspritzmenge Qv bestimmt und in dem Kanal 43 eingesetzt ist, der das erste einen Teil 33" der Zulaufleitung 31,42,33" steuernde Magnetventil 67 umgeht.

Bei allen fünf Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 5 sind in vorteilhafter V/eise besonders schnell schaltende, druckentlastete Magnetventile 15, 15^f, 16, l6', 16" 39, 51, 67, 68 vorgesehen. Die Ventilglieder (siehe z. B. 32 und 35 in Fig. 1) dieser Magnetventile steuern einen ringförmigen Flachsitz, der bei geringstmöglichem Hub des Ventilglieds einen sehr großen Querschnitt aufsteuert,

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wodurch ein sehr steiler Anstieg der Einspritzung erreicht werden kann. Den hohen bei der Dieseleinspritzung auftretenden Einspritzdrücken ist dadurch Rechnung getragen, daß die Rückseiten der Ventilglieder hydraulisch nit dem Zulauf verbunden sind und damit eine Druckentlastung erfahren.

Bei allen fünf Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 -.bis ist das in an sich bekannter V.'eise auszubildende zugehörige Steuergerät mit seinen Zuleitungen und Leitungsdurchführungen zwischen den einzelnen Magnetventilen nicht gezeichnet.

In Fig. 6 ist für das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. im unteren Teil 6a des Diagramms als Linie A bzw. 3 der Hub H der Einspritzdüsennadel 12 über der Zeit t aufgetragen. Die Linie A ist der Hubverlauf für eine kleine Einspritznenge 0 . und die Linie B, deren Anstiegs flanke sich mit der von A deckt, ist gestrichelt gezeichnet und kennzeichnet den Hubverlauf der Düsennadel für eine große Einspritzmenre 0

max

0 . bzw. Q _n sind prooortional der von den Linien A bzw. B eingeschlossenen Flächen. Die jeweiligen Flächen für Q . und Q_n^, sind deshalb im Diagramm durch gegenläufige Schraffur kenntlich gemacht, über der, unteren Diagrar.mteil 6a mit den Linien A und 3 sind Schaltdiagramme 6b und 6c mit den -Schaltzeiten der beiden Magnetventile 15 und l6 aufgetragen. Die ausgezoFene Linie 1 kennzeichnet den Schaltzustand des ersten .Magnetventils 15 und II den des zweiten .Magnetventils 16, wobei der Diagramnteil 6b die Schaltzeiten zur Steuerung der kleinen Einspritzmenge Q . und 6c die Schaltzeiten zur Steuerung der großen Einspritznenge Q , darstellen. Bei C. bzw. C„ sind die Magnetventile 15 und 16 in ihrer Schließstellung und bei D bzw. D in ihrer Offenstellung.

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In diesem Diagramm sowie in den folgenden Figuren 7 und

sind die Linien I, II und III (Fig. 7 und 8) in den

Stellungen C., C₃ und D., D_ etwas in der Höhe versetzt gezeichnet,um die Darstellung übersichtlicher zu gestalten.

Die Einspritzzeit für die kleine Einspritzir.enge Q . ist mit t . und für die große Einspritzmenge Q___v mit t_

JIX X\ ITIcL λ Ij ΠΙ el X

bezeichnet. Wie aus den Diagrammteilen 6a und 6b zu entnehmen ist, beginnt die Einspritzung von O^ bei t., indem das Magnetventil 15 von seiner Schließstellung C. in seine Offenstellung D umschaltet, und sie ist bei t₂ beendet, wenn das zweite Magnetventil geschlossen ist, d.h. von D. nach C umgeschaltet hat. Wie in 6b zu sehen ist, beginnt die Schließbewegung des Magnetventils l6 (Linie II) zur Steuerung des Einspritzendes bereits vor dem öffnen des Magnetventils 15 (Linie I) und zwar zum Zeitpunkt t... Dies ist allerdings nur dann der Fall, wenn wie im gezeichneten Beispiel die Umschaltzeiten t„ der Magnetventile, in denen sie von einer Betriebsstellung in die andere umschalten, länger sind als die Einspritzzeit t . Das zeigt aber auch sehr deutlich den Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Magnetventile 15 und 16, die im Gegentakt arbeiten, denn durch diese Anordnung sind beliebig kurze Einsüritzzeiten verwirklichbar, d.h. die Einspritzzeiten lassen sich bis auf Null Sekunden verringern. -

Die Einspritzzeit t^, beginnt auch wie t„ . zum Zeitpunkt t. , endet jedoch bei tu. Zu diesem Zeitpunkt hat das zweite Magnetventil l6 (Linie II) seine Schließbewegung beendet . Nach tj. und vor t, schaltet das erste Magnetventil, 15 im Zeitpunkt t wieder in seine Schließstellung um, die bei tg erreicht ist, und das zweite Magnetventil 16 geht wieder in seine Offenstellung, wobei dieser Hmschaltvorgang bei t_ beginnt .und beitn endet. Diese letztgenanntsn Umsehaltvorgänge mit den Schaltzeitpunkten tj. bis tr, können zu einem beliebigen Zeitpunkt zwischen

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tj. und t-, ablaufen, nur muß dabei t^ vor t„ liegen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Einspritzungen wird Taktzeit ernannt, ist von der Drehzahl und dem Arbeitsverfahren (2-Takt oder ^-Taktverfahren) des Motors abhängig und mit T bezeichnet.

Fig. 7 zeigt die Schalt- und Einspritzzeiten für das Einspritzventil 38 des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, das zusätzlich zur Haupteinspritzung Q . bzw. Q durch das dritte Magnetventil 39 noch eine Vorein-

ΓΠ3.Λ

spritzmenge Qv einspritzt, wobei der Beginn der Völeinspritzung bei t_q mit den öffnen des Magnetventils 39 beginnt, was im Schaltdiagramm durch die strichpunktierte Linie III in den Diagrammteilen 7b und c und durch die Linie C im Diagrammteil 7a dargestellt ist. Das Ende t der Voreinspritzung wird nicht durch eine Schaltbewerung eines der Magnetventile sondern durch die Punktion des Zumeßventils ^5 bestimmt, wie bereits vorne und auch weiter hinten ausführlich dargelegt. Da das dritte Magnetventil 39 in Fig. 2 die Zulaufleitung 31 in geschlossenem Zustand vollständig absperrt, darf dieses Ventil erst nach dem Ende der Haupteinspritzung, z. B. nach t^, schließen. In zweckmäßiger Weise schaltet es zusammen mit dem ersten Magnetventil 15* bei t_c und t_c von der Offenstellunr: V_n in die Schließstellung C_? um. Dieser ZeitDunkt kann auch bei der Steuerung kleinerer Einspritzmengen (siehe Fig. 7b) beibehalten werden. Die Haupteinspritzung Q.^-„ bzw. Q

lilclX

läuft in gleicher V/eise, wie in Fig. 6 zum Einspritzventil Io nach Fig. 1 beschrieben,ab. Die Schaltzeiten t. bis tß sind die gleichen wie in Fig. 6.

Die Einspritzventile 5o und 60 des dritten und vierten Ausführungsbeispiels nach den Figuren 3 und ^ können in gleicher Weise nach Fig. 7 gesteuert werden, d.h. wie das Einspritzventil 33 des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig.

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Da bei den Einspritzventilen 5o und 6o das dritte Magnetventil 51 lediglich die Voreinspritzr.enge Qv steuert und den Zulauf zu den nachfolgenden Magnetventilen 15'> 16' bzw. 16" nicht beeinflußt, könnte in diesen Fall das dritte Magnetventil 51, dessen Schaltzeiten in Pig. 7 durch die Linie III darrestellt sind, zu einer, beliebigen Zeitpunkt nach t schließen (nicht dargestellt).

Fig. 8 mit den Diagrarrmteilen 8a, 8b und 8c zeigt die Schaltzeiten und den Kinspritzverlauf für das Einspritzventil 65 nach Fig. 5, das auch wie das Einspritzventil nach den Fig. 2 bis k eine Voreinspritzung steuert, jedoch nur zwei Magnetventile 67 und 68 hat. Die Haupteinspritzung mit den Einspritzr.engen Q . bzw. Q , und den Schaltzeiten t. bis to wird in gleicher Weise wie bei den vorbeschriebenen Beispielen gesteuert. Die Einspritzung der Voreinspritzinenge Qv beginnt bei t , wenn das als zweites Magnetventil bezeichnete Magnetventil 68 (siehe Linie Ua) von seiner Schließstellung C., C in seine Offenstellüng D , D₃ umschaltet,und ist,wie in Fig. 7 beschrieben, unabhängig von den Schaltzeiten der Magnetventile 67 und 68 bei t. durch die Funktion des Zumeßventils *!5^:! beendet. Mit der Steuerung des Beginns t_q der Voreinspritzung geht das zweite Magnetventil 68 in seine Offenstellüng D,, D (Linie Ha) und ist damit bereit,zur Beendigung der Haupteinspritzung wieder in die Schließstellung C , C umzuschalten.

Im folgenden wird nun ein Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Einspritzventils Io während eines Arbeitstaktes T des Motors anhand der Figuren 1 und 6 beschrieben. Vor Beginn der Einsoritzung von Q . und 9 sperrt das

⁰ min 'max

Ventilglied 32 des ersten Magnetventils 15 (Linie I in Fig. 6) den Zufluß des Kraftstoffes, der von der Druckquelle 22 zur Zulaufleitung 31 gefördert wird, zur Einspritzdüse 11 ab. Bis t. verbleibt das Magnetventil 15 in seiner Schließstellung C bzw. C„. Das Ventilglied 35 des zweiten Magnetventils Io (Linie II in Fig. 6) ist offen, also

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in der Schaltstellung D. bzw. Dp. Die Einspritzung beginnt bei ty wenn das Magnetventil 15 von C bzw. C nach D bzw. D umschaltet. Dabei fließt der Kraftstoff von der Zulaufleitung 31 über das offene Magnetventil 15 den Verbindungskanal 33 und das offene Magnetventil 16 sowie den Kanal 37 zur Einspritzdüse 11, deren Düsennadel 12 unter den Druck d_r des Kraftstoffes entgegen der ?Iraft der Schließfeder 14 von ihren Sitz 13 abhebt, und der Kraftstoff wird in bekannter V.'eise in den Zylinder des Motors eingespritzt. Diese Einspritzung ist beendet, wenn das zweite Magnetventil 16 bei t~ bzw. tj. Geschlossen ist, also in seine Schließstellung C, bzw. C umgeschaltet hat. In Falle der Steuerung der kleinen Einspritzir.enge

Q .„ beginnt das zweite Magnetventil 16 bereits vor t. min " 1

zum Zeitpunkt t mit seiner Abwärtsbewegung,die bei

t~ beendet ist. Im Diapcrarcmteil 6a ist O . von der d ~ min

Linie A umschlossen und proportional der kreuzweis schraffierten Fläche.

Zur Steuerung der größeren Einspritzung Q beginnt die Abwärtsbewegung des zweiten Magnetventils l6 später und ist bei t^ beendet. Die von der gestrichelten Linie 3 umschlossene Fläche ist einfach schraffiert und die Einspritzmenge Q ist proportional der teilweise von A und von B umschlossenen Fläche. Zwischen t- und tg geht das erste Magnetventil 15 wieder in seine Ausgangsstellung C. , C„ zurück und das zweite Magnetventil tut dies zwischen

t„ und to·
7 ο

Das zweite Einspritzventil 38 nach Fig. 2 arbeitet, wie Fig. und Fig. 7 zeigen, in folgender V/eise: Das Ventilglied *il des

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dritten Magnetventils 39 ist in seiner Ruhestellung C., C₂ geschlossen und sperrt die Zulaufleitung 31 gegen die zur Einspritzdüse 11 führenden Kanäle 42 und ^3 ab. Bei t öffnet das Ventil 39 und die Voreinspritzung beginnt, indem der Kraftstoff über den Kanal 43 j den Teilabschnitt 33a¹ des Verbindungskanals 33' .- den Steuerraum 44 und den rianal 37 zur Einspritzdüse 11 gelangt. Sie ist bei t. beendet, wenn der als Kugelventilglied ausgebildete Zume^kolbe 46 auf seinen Ventilsitz 49 aufschlägt und den Kanal 43 absperrt. Wahrend dieser Voreinspritsung stehen die Magnetventile 15' und 16' in ihrer in Figur 2 gezeichneten Ausgangsstellung, und die bei t einsetzende Haupteinspritzung Q .

bzw. Q läuft in gleicher Weise ab wie der zu Figur 1 und max

beschriebene Arbeitsgang. Mit dem zweiten Magnetventil I6¹ (II) schließt bei t_r und t_c auch das dritte Magnetventil 39 (III).

Die Einspritzventile 5o und 60 nach den Figuren 3 und 4 arbeiten, wie bereits zu Figur 7 angedeutet, auch nach Figur 7; nur könnte das dritte Magnetventil 51 auch vor t_ schließen (nicht gezeichnet), da sein Ventilglied 52 nur den das Zuraeßventil 45* enthaltenden Kanal 43^f für die Voreinspritzung steuert, während das erste Magnetventil 15' direkt durch den Kanal 42 mit dar Zulaufleitung 31 verbanden ist und nicht wie in Figur 2 durch das Ventilglied 52 des dritten Magnetventiles 51 verschlossen vrerden kann.

Das Einspritzventil 65 nach Figur 5 arbeitet nach Figur 8. Bei tg schaltet das als zweites Magnetventil bezeichnete Magnetventil 68 (Ha) von seiner Schließstellung C., C₃ in seine Offenstellung D₁, D um und der Kraftstoff gelangt von der Zulaufleitung 31 in den Kanal 42, von dem der Kanal 43 abzweigt, und beaufschlagt den Zürne ßkolben 46" des in diesen Kanal 43 eingesetzten Zumeßventils 45", das entsprechend dem Querschnitt und Hub -seinea ZumeKolbens 46" die Voreinspritzrr.^nr.e Qv durch den Kanal 43 zur Einspritzdüse 11 drückt.

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Zurc Steuern der Haupteinsnritzung O . bzw. Q schaltet

"min max

das als erstes Magnetventil bezeichnete Magnetventil 67 (I) bei t von C bzw. C nach D bzw. D und verbindet den Kanal H2 mit der Einspritzdüse 11. Der Kanal 'J2 hat über das offene Magnetventil 68 und die Zulaufleitung 31 mit der hier nicht dargestellten Druckquelle 22 (Figur 1) Verbindung. Die Einspritzung von Q . bzw. Q ist beendet, wenn das !Magnetventil 68 wieder in seine Schließstellung C. bzw. C_ zurückgekehrt ist, und zwar für Q . bei t„ und für Q bei

Dieses Ausführungsbeispiel nach Figur 5 hat gegenüber den Einspritzventilen nach den Figuren 2 bis *! den Vorteil, daß es trotz der Steuerung einer Voreinspritzmenge Qv mit zwei Magnetventilen Sj und 68 auskommt. Sein Einsatz könnte nur dort auf Schwierigkeiten stoßen, wo t sehr nahe bei t„ liegen müßte, denn damit würde die Schaltzeit des Magnetventils 68 unter Umständen unzulässig kurz v/erden. In solchen Fällen sind die Einspritzventile 38, 50, 60 mit ihren drei Magnetventilen (siehe Figur 2 bis *O günstiger und universeller anwendbar. ,/

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Claims (7)

1. 2203503

   Robert Bosch GmbH R. 698 Ks/Kb

   Stuttgart

   Ansprüche

   !..Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzein- ~~ richtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einem Einspritzventil, das eine Einspritzdüse hat, deren Düsennadel unter dem Druck des von einer Druckquelle über eine Zulaufleitung zugeführten Kraftstoffes entgegen der Kraft einer Schließfeder von ihrem Sitz abhebbar ist, und mit einem in die Zulaufleitung eingesetzten und den Kraf tstof f zufluß zur Düsennadel \md diibei mindestens den Einspritzbeginn steuernden Magnetventil, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem ersten Magnetventil (15»15') ein zweites das Einspritzende (t ) steuerndes Magnetventil (l6,l6') in Reihe geschaltet ist, das im Gegentakt zum ersten Magnetventil (I5) betätigbar ist, in den Einspritzpausen (tp) geschlossen und zur Einleitung des Spritzbeginns (tw im Sinne eines Öffnens der Zulaufleitung (31) betätigbar ist, Avobei das zweite Magnetventil (l6) vor Beginn der Einspritzung (t,.,) offen ist und zur Einleitung des Spritzendes (t ) im Sinne eines Schließens der Zulaufleitung (31,33) betätigbar ist.
2. 2. Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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   zur Erzielung einer Voreinspritzung den beiden Magnetventilen (15',1G¹) ein drittes Magnetventil (39) vorgeschaltet ist, durch dessen Ventilglied (¹Il) die Zulauf leitung (31) mit zwei Kanälen (^!l2,k3) verbindbar ist, von denen der erste Kanal (42) den Zulauf zum ersten Magnetventil (l5^f) bildet und der zweite Kanal (kj) in einen Verbindungskanal (33'i33a') zwischen dem ersten und zweiten Magnetventil (I5¹ und l6') mündet, und daß in dem zweiten Kanal (¹13) ein Zumeßventil ( Ί5) angeordnet ist, durch das die Voreinspritzmenge (Qv) begrenzbar ist (Fig. 2).
3. 3. Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung iiach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Voreinspritzung einem der beiden Magnetventile (I5¹) ein drittes Magnetventil (5I) parallel geschaltet ist, durch dessen Ventilglied (52) die Zulaufleitung (31) unter Umgehung des einen Magnetventils (I5¹) mit einem Verbindungskanal (33'i33a') zwischen dem ersten und zweiten Magnetventil (15¹ und I6¹) verbindbar ist, wobei durch ein dem dritten Magnetventil (51) nachgeschaltetes Zumeßventil (k5') die Voreinspritzmenge (Qv) begrenzbar ist (Fig. 3)·

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   k. Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Voreinspritzung den beiden Magnetventilen (15',l6") ein drittes Magnetventil (5O parallel geschaltet ist, durch das die Zulaufleitung (3I) unter Umgehung der beiden Magnetventile (I5',l6") mit der Einspritzdüse (11) verbindbar ist, wobei durch ein dem dritten Magnetventil (5I) nachgeschaltetes Zumeßventil (45') die Voreinspritzmenge (Qv) begrenzbar ist (Fig.
4. 4).
5. 5. Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite das Einspritzende steuernde Magnetventil (68 ) - in Strömungsrichtung gesehen - vor dem ersten den Einspritzbeginn steuerndenMagnetventil ( 67 ) angeordnet ist, und daß die Einspritzdüse (11) mit einem Verbindungskanal (42) zwischen den beiden Magnetventilen (67₃ 68) durch einen das erste Magnetventil (67) umgehenden Kanal (43) verbunden ist, der parallel zu dem vom ersten Magnetventil (67) gesteuerten Teil (33") der Zulaufleitung (31, 42, 33") verläuft und in den ein eine Voreinspritzmenge (Qv) begrenzendes Zumeßventil (45") eingesetzt ist. (Pag. 5)

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6. 6. Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßventil ( 45 , 45 ' ) einen in Strömungsrichtung des Kraftstoffes entgegen der Kraft einer Rückführfeder ( 48) verschiebbaren Zumeßkolben (46) hat, dessen Querschnitt. (F ) und Hub (Hv) die Voreinspritzmenge (Qv) bestimmen.
7. 7. Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile ( 15 , 15' ,l6,l6' ,l6", 39,51,67,68) als druckentlastete Flachsitzventile ausgebildet sind.

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