DE2258449A1

DE2258449A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2258449A1
Application number: DE19722258449
Authority: DE
Inventors: Odon Dipl-Ing Kopse; Heinz Dipl-Ing Links
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1974-06-06
Also published as: FR2208056A2; FR2208056B2; JPS4982822A

Description

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27.11.1972 Ks/Kb

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1 Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Motoren mit Gemischverdichtung und Fremdzündung, mit einem hydraulisch angetriebenen in einem Pumpenzylinder geführten Pumpenkolben, dessen beide wirksame Stirnseiten flächengleich sind> von denen die eine den Pumpenarbeijbsraum und die andere einen Servodruckraum begrenzt, der zur Einleitung des Pumpendruckhubes durch den von einer Druckquelle erzeugten Kraftstoffzulaufdruck beaufschlagbar ist, mit einem Zulaufventil zwischen Druckquelle und Pumpenarbeitsraum, mit einem die Füllzeit und damit die Einspritzmenge beeinflussenden Drosselglied zwischen Druckquelle und Zulaufventil und einem Magnetsteuerventil,

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durch das der Fluß des Kraftstoffes von der Druckquelle zum Servodruckraum und vom Servodruckraum zu einer Rücklaufleitung steuerbar ist, sowie mit einem federbelasteten Einspritzventil, dessen öffnungsdruck größer als der im Pumpenarbeitsraum während und am Ende des Füllhubes auftretende Fülldruck ist, wobei das als Rückschlagventil ausgebildete Zulaufventil durch eine Ventilfeder auf einen Ventilöffnungsdruck vorgespannt ist, der zusammen mit dem maximalen Fülldruck im Pumpenarbeitsraum höchstens gleich dem Kraftstoffzulaufdruck ist, der seinerseits größer als der öffnungsdruck des Einspritzventils ist ₉ nach Patentanmeldung P 21.26 653·5·

Bei Otto-Motoren mit intermittierender Einspritzung sind elektrisch gesteuerte Einspritzanlagen mit Magneteinspritzventilen bekannt, bei denen die Einspritzmenge durch Zeitsteuerung der Öffnungsdauer des elektromagnetisch betätigten Einspritzventils bestimmt wird. Bei diesen Magneteinspritzventilen ist die Einspritzmenge sehr stark vom Ausströmquerschnitt der Düsenbohrung abhängig, was sehr enge Toleranzen bei der Fertigung dieser Bohrung verlangt; und als Nachteil ist anzusehen, daß eine Veränderung des Ausströmquerschnittes durch Verschmutzen der Düsenbohrung zu unerwünschten Mengenänderungen führt. Als weiterer Nachteil dieser Magneteinspritzventile ist zu nennen, daß bei undichtem Ventilsitz, bei Hängenbleiben der Ventilnadel oder des Magneten dieses Ventil dauernd einspritzt, was zum Ausfall des Motors führen kann,und daß bei kleinen Einspritzmengen die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes sehr schlecht ist, denn entsprechend diesen kleinen Mengen werden die Einspritzzeiten sehr kurz. Demzufolge kann die Ventilnadel nicht mehr den gesamten Hub ausführen, und durch den verkleinerten Hub wird der Kraftstoff durch den in diesem Falle engen Spalt am Ventilsitz zwangsläufig gedrosselt, was die schlechte Zerstäubung nach sich zieht.

Beim Gegenstand der Hauptanmeldung werden diese Nachteile vermieden, indem die unter den Pumpenkolben vorgelagerte

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Einspritzmenge auf jeden Fall abgespritzt wird und der maximal mögliche Hub,d.h. die maximal mögliche Einspritzmenge wird durch den Hub des Pumpenkolbens begrenzt, so daß eine die maximal zulässige Einspritzmenge übersteigende Menge des geförderten Kraftstoffes niemals möglich ist. .

Es hat sich nun gezeigt, daß die durch den Gegenstand der Hauptanmeldung erreichte Bauraumverkleinerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in vielen Fällen nicht ausreicht und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Ausnutzung der Vorteile des Gegenstandes der Hauptpatentanmeldung eine Einrichtung zu schaffen, die einen geringeren Bauraum am Zylinderkopf oder Saugrohr des Motors beansprucht und gleichzeitig billiger'herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zulaufventil in eine in der Längsachse des Pumpenkolbens verlaufende Bohrung eingesetzt ist und über eine Querbohrung im Pumpenkolben derart mit einem Zulaufkanal in der Wand der Zylinderbohrung des Pumpenzylinders verbunden ist, daß der Zulaufkanal in jedem Teil des Pumpenhubes mit der Querbohrung in -Verbindung steht. Dadurch läßt sich eine sehr gedrungene Bauform der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erreichen, und eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird dadurch erzielt, daß die Verbindung zwischen dem Zulaufkanal in der Wand der Zylinderbohrung und der Querbohrung im Pumpenkolben durch eine in die Wand der Zylinderbohrung oder in die Umfangsfläche des Pumpenkolbens eingearbeitete Ringnut gebildet ist. .

Um ein schlagartiges öffnen des Zulaufventils beim Auftreffen des Pumpenkolbens an seinem unteren Anschlag am Ende des Einspritzhubes zu vermeiden, ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes der Ventilsitz des Zulaufventils zum Servodruckraum hinweisend in den Boden eines die Ventilfeder aufnehmenden Federraumes eingearbeitet, und der Federraum ist zum Servodruckraum hin druckdicht

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verschlossen und mit dem Pumpenarbeitsraum über mindestens eine Füllbohrung verbunden.

Eine weitere Verkleinerung des Bauraumbedarfes im Bereich des Saugrohres oder des Zylinderkopfes des Motors und eine bessere Bauraum„ausnutzung innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung läßt sich besonders vorteilhaft dadurch erzielen, .daß das Drosselglied zwischen dem Ventilsitz des Zulaufventils und der Querbohrung innerhalb des Pumpenkolbens angeordnet ist.

Eine weitere Bauraumverkleinerung - vornehmlich im Bereich des Saugrohres läßt sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreichen, daß jedem Motorzylinder eine je einen Pumpenkolben, ein Zulaufventil, ein Drosselglied und ein Einspritzventil enthaltende Pumpe-Düse zugeordnet ist, und daß alle oder eine Gruppe dieser Pumpe-Düsen gemeinsam und gleichzeitig durch das Magnetsteuerventil steuerbar sind.

Bei Motoren, bei denen die Einspritzung in die Ansaugleitung erfolgt, ist eine weitere wesentliche Bauraumverkleinerung im Bereich des Saugrohres nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, daß an jedem Motorzylinder ein Einspritzventil angebaut ist,und daß alle oder eine Gruppe dieser Einspritzventile über Leitungen und einzeln abstimmbare Drosselglieder an eine einzige aus Pumpenkolben, Zulaufventil, Drosselglied und Magnetsteuerventil bestehende Pumpeinheit angeschlossen und von dieser gemeinsam und gleichzeitig beaufschlagbar sind. Es ergibt sich eine raumsparende und geschlossene Bauweise der Pumpeinheit. In einer besonderen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind die Drosselglieder zu einem an die Pumpeinheit angebauten Drosselverteiler zusammengefaßt. Ein in vorteilhafter Weise besonders schnelles Arbeiten der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird dadurch erreicht, daß das Magnetsteuerventil ein an sich bekanntes

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druckausgeglichenes, elektromagnetisch betätigtes 3/2-Wegeventil mit einer Kugel als Ventilglied ist (deutsche Offenlegungsschrift 1 934 212). Die geringen bewegten Massen des Ventils ermöglichen ein fast verzögerungsfreies Umschalten, was für das schnelle und exakte Arbeiten des Ventils erwünscht ist.

Die Erfindung wird nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Pig.,1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Pumpe-Düsen-Einheit eines -zweiten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtungj

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Pumpe-Düse eines dritten Ausführungsbeispieles.der Kraftstoffeinsprit zeinrichtung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der gesamten Kraftstoffeinspritzeinrichtung für das dritte Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 zeigt eine Pumpe-Düse für ein viertes Ausführungsbeispiel und

Fig. 6 eine Pumpe-Düse mit Magnetsteuerventil für einfünftes Ausführungsbeispiel.und

Fig. 7 ein Diagramm der Einspritzmenge in Abhängigkeit von den Einspritz-, Füll- und Steuerzeiten.

Das erste Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Fig. 1 ist eine für nur einen Zylinder gezeichnete Kraftstoffeinspritzanlage eines Otto-Motors und hat eine elektromagnetisch gesteuerte Pumpe-Düse 10 mit einem Gehäuse 11, das in einer Aufnahmebohrung 12 in Verlängerung einer Querbohrung 13 ein Magnetsteuerventil IH aufnimmt,und das

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außerdem eine hydraulisch angetriebene Pumpe 15 hat, die im wesentlichen aus einem in einer Zylinderbohrung 16 geführten zylindrischen Pumpenkolben 17 besteht, der ein Zulaufventil l8 enthält. Die Zylinderbohrung 16 ist in einen als Pumpenzylinder dienenden Schraubeinsatz 19 eingearbeitet, der außer dem Pumpenkolben 17 auch noch ein Einspritzventil 20 enthält. In der Wand der Zylinderbohrung 16 ist ein Zulaufkanal in Form von Querbohrungen 21 eingearbeitet, die über eine Ringnut 22 im Schraubeinsatz 19, eine Bohrung 23 im Gehäuse 11 und einen in das Gehäuse Il eingeschraubten Rohranschluß 24 mit einer Zulaufleitung 25 verbunden sind, die der Pumpe 15 unter Zulaufdruck pZ stehenden Kraftstoff von einer Druckquelle 26 zuführt. Die Druckquelle 26 ist von allgemein bekannter Bauart und ist deshalb vereinfacht dargestellt.

Diese Druckquelle 26 kann beispielsweise eine vom Motor angetriebene Zahnradpumpe 27 haben, deren Förderdruck durch ein Druckregelventil 28 auf dem gewünschten Zulaufdruck, z.B. pZ = 5 bar gehalten wird. Um Druckschwankungen auszugleichen, kann das Druckregelventil 28 mit einem Druckspeicher kombiniert sein, dessen Aufbau ebenso wie der des Druckregelventils 28 bekannt ist und deshalb nicht näher dargestellt ist.

In eine den Rohranschluß 24 durchsetzende Bohrung 29 ist außer einem bekannten Siebfilter 30 ein Drosselglied 31 eingeschraubt, das den Zulauf des von der Druckquelle 26 geförderten Kraftstoffes zu einem Pumpenarbeitsraum 32 in weiter hinten zur Funktion näher beschriebenen Weise drosselt. Der Pumpenarbeitsraum 32 ist mit dem Einspritzventil 20 verbunden und wird auf einer Seite von einer Stirnseite 33 des Pumpenkolbens 17 begrenzt. Die andere mit 34 bezeichnete Stirnseite des Pumpenkolbens 17 begrenzt einen Servodruckraum 35 und ist flächengleich mit der Stirnseite 33.

Der Pumpenkolben 17 liegt in der gezeichneten Lage mit seiner oberen Stirnseite 34 an einem oberen Anschlag 36 an und seine

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dem Anschlag 36 abgewandte untere Stirnseite 33 begrenzt den Pumpenarbeitsraum 32 nach oben, während eine mit 37 bezeichnete Bodenfläche des Pumpenarbeitsraumes 32 den unteren Anschlag für den Pumpenkolben 17 bildet.

Der Zulauf zum Pumpenarbeitsraum 32 wird von dem Zulaufventil 18 gesteuert, dessen mit 39 bezeichnete Ventilfeder auf einen Ventilöffnungsdruck pVvorgespannt ist, der zusammen mit' dem maximalen Fülldruck pP im Pumpenarbeitsraum 32 höchstens gleich dem Kraftstoffzulaufdruck pZ ist, der seinerseits größer als der öffnungsdruck pö des Einspritzventils 20 ist. Die Geschwindigkeit mit der sich der Fülldruck pF im Pumpenarbeitsraum 32 aufbaut, ist durch das Drosselglied 31 im Zulauf von der Druckquelle 26 her bestimmt, d.h. der Querschnitt des Drosselgliedes und eventuell auch noch zusätzliche Drosselungen auf dem Kraftstoffweg zum Pumpenarbeitsraum,bestimmen die Füllzeit tF der Pumpe-Düse 10. Durch die im wesentlichen durch · das Drosselglied 3I gegenüber der Einspritzzeit tE beträchtlich (z.B. 7-fach) verlängerter Füllzeit tF ist eine entsprechend größere Genauigkeit bei der Zumessung der Einspritzmenge Q möglich. Durch die verlängerte Füllzeit tF sind auch sehr kleine Einspritzmengen (kleiner als 3 mnr pro Hub·) sehr genau steuerbar.

Das im Gehäuse 11 in die Aufnahmebohrung 12 eingesetzte vereinfacht dargestellte Magnetsteuerventil I¹I ist ein an' sich bekanntes druckausgeglichenes, von einem Elektromagneten 41 betätigtes 3/2-Wege-Ventil mit einer Kugel 42 als beweglichem Ventilglied. Diese Kugel 42 schließt in der Fig. 1 gezeichneten Stellung einen Ventilsitz 43 ab und sperrt damit die Zufuhr des Kraftstoffes von der Druckquel„le 26 zum Servodruckraum 35. Gleichzeitig ist der Servodruckraum 35 über einen in der gezeichneten Stellung offenen zweiten Ventilsitz 44 und eine Rücklaufbohrung.45 im Gehäuse 11 mit einer Rücklaufleitung 46 verbunden. Die Rücklaufleitung

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J»6 führt den rUckfließenden Kraftstoff drucklos zu einem Tank *J7 zurück, der zur Druckquelle 26 gehört ,und aus dem die Pumpe 27 den Kraftstoff über eine Saugleitung 48 ansaugt. Diese Bauart des Magnetsteuerventils 14 ermöglicht durch den Druckausgleich und die geringen bewegten Massen ein schnelles Arbeiten des Ventils.

Der Elektromagnet JJl des Magnetsteuerventiles 1Ί ist an· ein elektronisches Steuergerät 50 angeschlossen, das hier nur andeutungsweise dargestellt ist, nicht als zur Erfindung gehörig betrachtet wird und von einer Bauart ist, wie sie von den elektronischen Benzineinspritzanlagen her bekannt ist.

Das in die Bohrung 38 des Pumpenkolbens 17 eingesetzte Zulaufventil 18 ermöglicht einen sehr bauraumsparenden Aufbau des dem Anbau an den Motor dienenden unteren Teiles

der Pumpe-Düse, und der an den Pumpenarbeitsraum 32 in Richtung zum Zulaufventil hin angrenzende Totraum ist auf ein kleinstmögliches Maß hin reduziert. Die in der Längsachse des Pumpenkolbens 17 verlaufende Bohrung 38 ist über mindestens eine Querbohrung 51 im Pumpenkolben 17 derart mit dem Zulaufkanal 21 in der Wand der Zylinderbohrung 16 verbunden, daß der Zulaufkanal 21 in jedem Teil des Pumpenhubes Hmax mit der Querbohrung 51 in Verbindung steht. Dies wird dadurch erreicht, daß die Verbindung zwischen dem Zulaufkanal 21 und der Querbohrung 51 durch eine in die Wand der Zylinderbohrung 16 eingearbeitete Ringnut 52 gebildet ist.

Die mit 60 bezeichnete Pumpe-Düse des zweiten Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 unterscheidet sich im wesentlichen nur durch eine andere Anordnung des Zulaufventils im Pumpenkolben. Der Pumpenkolben ist hier mit 61 bezeichnet und das Zulaufventil mit 62, dessen Ventilsitz 63 zum Servodruckraum 35 hinweisend in einen Boden 6Ί eines eine Ventilfeder 65 aufnehmenden Federraumes 66 eingearbeitet ist. Der Federraum 66 ist zum Servodruckraum 35 hin druckdicht durch eine Platte 67 verschlossen und mit dem Pumpenarbeitsraum 32

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über Füllbohrungen 68 verbunden. In die Umfangsflache des Pumpenkolbens 6l ist eine Ringnut 69 eingearbeitet, die die gleiche Aufgabe wie die Ringnut 52 im ersten Ausführungsbeispiel hat. Im Bereich der Ringnut 69 ist der Pumpenkolben 6l mit einer Querbohrung 70 versehen, die über ein zwischengeschaltetes Drosselglied 71 die Ringnut mit dem Zulaufventil 62 und damit mit dem Pumpenarbeitsraum 32 verbindet. Der Rohranschluß ist hier mit 72 bezeichnet und ist einfacher als in Fig. 1 ausgeführt worden, da das Drosselglied 7I im Pumpenkolben 6l angeordnet ist. Erfindungswesentliches Merkmal dieses zweiten Beispieles nach Fig. 2 ist die besondere Anordnung des Zulaufventils 62 im Pumpenkolben, die ein Abspringen des beweglichen Ventilgliedes,d.h. der Kugel des Zulaufventiles 62 beim- Auftreffen des Pumpenkolbens Gl < an seinem unteren Anschlag 37 verhindert. An den Rohranschluß 72 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Zulaufleitung angeschlossen, die von der hier nicht näher dargestellten Druckquelle 26 gespeist wird. Das Magnetsteuerventil 14 ist das gleiche 3/2-Wege-Ventil wie in Fig. 1 und hier deshalb nicht mehr im Schnitt gezeichnet. Es steuert - wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - entweder den von der Druckquelle 26 Über die Zulaufleitung 25 und den Rohranschluß 72 über die Querbohrung 13 zuströmenden Kraftstoff zum Servodruckraum 35 oder in seiner anderen Schaltstellung von diesem Servodruckraum 35 zu der an die Rücklaufbohrung 45 , angeschlossenen Rücklaufleitung 46, die zu dem in Fig. 1 dargestellten Tank 47 der Druckquelle 26 führt.

Der Pumpenkolben 6l ist wie der Pumpenkolben 17 des ersten Ausführungsbeispieles in der Zylinderbohrung 18 des als Schraubeinsatz ausgebildeten Pumpenzylinders I9 geführt und der im Pumpenarbeitsraum 32 vorgelagerte Kraftstoff gelängt beim Pumphub der Pumpe-Düse 60 zum Einspritzventil 20 an dem als Düsenmündung ausgebildeten unteren Ende 19a des Pumpengehäuses 19.

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Das dritte Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und ¹I zeigt in Pig. 3 eine Pumpe-Düse 75, die in einem Gehäuse 76 je einen in einem als Schraubeinsatz ausgebildeten Pumpenzylinder

77 geführten Pumpenkolben 78, diesem Pumpenkolben

78 vorgeschaltet ein Zulaufventil 79 und ein Dross.elglied

80, sowie dem Pumpenkolben nachgeschaltet ein Einspritzventil 8l hat, das in den unteren Teil des Pumpenzylinders 77 eingesetzt ist. Das Drosselglied 80 ist wie das Drosselglied 31 im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in den Rohranschluß 2-U eingeschraubt, an den wie in Fig. 1 eine Zulaufleitung 82 angeschlossen ist. Der Pumpenarbeitsraum 32 unterhalb des Pumpenkolbens 78 erhält den zulaufenden Kraftstoff über einen als Querbohrung ausgebildeten Zulaufkanal 83, der über eine Bohrung BH im Gehäuse 76 mit dem in das Gehäuse 76 eingesetzten Zulaufventil 79 verbunden ist. Der sich oberhalb des Pumpenkolbens 78 befindende Servodruckraum 35 erhält den als Steuerflüssigkeit dienenden Kraftstoff über eine Anschlußbohrung 85> an die eine Steuerleitung 86 angeschlossen ist. Die Einordnung dieser Pumpe-Düse 75 in das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist in der nachfolgend beschriebenen Figur ¹J gezeigt.

Fig. Ί zeigt das dritte Ausführungsbeispiel in vereinfachter Darstellung. Die Druckquelle 26 ist die gleiche wie in Fig. 1 und deshalb auch gleich bezeichnet. Im Unterschied zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Fig. 1 wird hier jedoch eine Gruppe von zwei Pumpe-Düsen 75>75' gemeinsam und gleichzeitig durch ein mit 87 bezeichnetes Magnetsteuerventil gesteuert, und zwar ist auch dieses Magnetsteuerventil 87 ein 3/2-Wege-Ventil wie das Magnetsteuerventil 14 des ersten Ausführungsbeispiels. Die von der Druckquelle 26 herkommende Zulaufleitung 25 ist mit der Zulaufleitung 82 der Pumpe-Düse 75 verbunden, ebenso wie mit einer Zulaufleitung 82' der zweiten Pumpe-Düse 75'. An die Zulaufleitung 25 ist auch eine zum Magnetsteuerventil 87 führende Leitung 88 angeschlossen, die das Magnetsteuerventil 87 mit Kraftstoff versorgt. Die Steuerleitung

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86 der ersten Pumpe-Düse 75 wird gemeinsam mit der Steuerleitung 86 * der zweiten Pumpe-Düse 75' gesteuert und der Rückfluß des Kraftstoffes zum Tank 47 der Druckquelle 26 erfolgt über die Rücklaufleitung 46. Dadurch, daß das Magnetsteuerventil 87 separat in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingebaut ist und lediglich der Pumpenkolben 78, das Zulaufventil 79 und das Drosselglied 80, sowie das Einspritzventil 8l zu einer'Baueinheit zusammengefaßt sind, ist die Pumpe-Düse 75 bzw. 75' im Bauraum wesentlich kleiner als die Pumpe-Düse 10 oder 60 der ersten beiden Ausführungsbeispiele. Dies ist für den Anbau an den Motor besonders vorteilhaft, denn der Bauraum im Bereich der Saugrohre und des Zylinderkopfes ist sehr beschränkt.

Das vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Fig. 5 ist wie das dritte Ausführungsbeispiel nach Pig. 4 eine sogenannte Sammel-Einspritzanlage, bei der durch ein einziges Magnetsteuerventil alle oder eine Gruppe von Pumpe-Düsen gemeinsam und gleichzeitig gesteuert werden. Der Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel besteht lediglich in der Bauweise der hier mit 9° bezeichneten Pumpe-Düse, die von dem Magnetsteuerventil 87 gemeinsam mit der zweiten Pumpe-Düse 90' steuerbar ist. Auch hier sind die Zulaufleitungen 82 und 82^! an die Zulaufleitung 25 der Druckquelle 26 angeschlossen und die Steuerleitungen 86 und 86' sind mit dem Magnetsteuerventil 87 verbunden. Die Pumpe-Düse 90>90^! hat einen Pumpenkolben 91, der genauso wie der Pumpenkolben 61 des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 ein Zulaufventil 92 und ein Drosselglied 93 in seinem Inneren aufnimmt, so daß der gesamte Aufbau dieser Pumpe-Düse 90,90' sehr gedrängt ist und damit äußerst wenig Bauraum beansprucht. Dies ist für den Anbau an den Motor äußerst vorteilhaft. Selbstverständlich enthält auch der mit 94 bezeichnete Pumpenzylinder ein Einspritzventil 95, das den Einspritzventilen 20 und 8l der vorhergehenden Beispiele entspricht.

Fig. 6 zeigt eine Pumpeinheit 100, die wie die Pumpe-Düsen

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10 und 60 der ersten beiden Ausführungsbeispiele direkt über die Zulaufleitung 25 und die Rücklaufleitung Ί6 mit der hier nicht näher dargestellten Druckquelle 26 verbunden ist. Diese Pumpeinheit 100 hat wie das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in dem Gehäuse 11 das Magnetsteuerventil I¹I und in einem mit 101 bezeichneten Pumpenzylinder, der als Schraubeinsatz ausgebildet ist, den Pumpenkolben 6l mit dem Zulaufventil 62 und dem Drosselglied 71. Diese Bauteile sind genau gleich den entsprechenden Bauteilen in Fig. 2 und deshalb auch gleich bezeichnet. Der wesentliche Unterschied dieser Pumpeinheit 100 gegenüber der Pumpe-Düse 60 des zweiten Ausführungsbeispieles besteht in der abgeänderten Ausbildung des Pumpenzylinders 101, dessen unterer Teil zu einem Drosselverteiler 102 ausgebildet ist, in den

2 als Schraubstücke ausgebildete Verteilerdrosseln und 103' eingeschraubt sind. An diese Verteilerdrosseln 103, 103¹ sind über Leitungen 10¹1,10*1' einfache je einem Motorzylinder bzw. Saugrohr zugeordnete Einspritzventile 105 und 105* angeschlossen.

Sämtliche Sammel-Einspritzanlagen nach den Figuren 4 bis 6 zeigen jeweils zwei zu einer Gruppe zusammengefaßte Einspritzventile 75 und 75', bzw. 90 und 90', bzw. 105 und 105'. Hat der Motor mehr Zylinder, so können diese Anlagen vervielfacht werden oder mehr als zwei Einspritzventile von einem Magnetsteuerventil gesteuert werden.

Das in Fig. 7 gezeigte Funktionsdiagramm gilt für alle in den Figuren 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im unteren Teil des Diagramms ist der Verlauf des Hubes H des Pumpenkolbens 17,61,78,91 und damit die Einspritzmenge Q in Abhängigkeit von den Füll-, Einspritz- und Steuerzeiten (tF, tE, tS) aufgetragen. Die größtmögliche Einspritzmenge Qmax (höchster Punkt der Linie A) wird beispielsweise beim Hub Hmax und bei einer Füllzeit tF erzielt, die zugehörige Einspritzzeit ist dann tE. Beide Zeiten zusammen ergeben (tF ♦ tE)=36O° Nockenwinkel, d.h. eine Umdrehung der Nockenwelle. Bei einem

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4-Takt-Motor entspricht eine Nockenwellenumdrehung¹ zwei Umdrehungen der Kurbelwelle = 720° Kurbelwinkel. Beim Beispielnach der Linie A setzt sich die Taktzeit T eines Arbeitstaktes des Motors aus den. beiden Teilzeiten tF +. tE zusammen, dies gilt aber nur, wenn .bei t2 zugleich mit dem Ende .der Einspritzung die Füllung beginnt und. wenn bei ti zugleich mit dem Ende der Füllung die Einspritzung, beginnt. -..-.· '-.'.■'

Die kleinere Einspritzmenge Ql (Teillasteinspritzmenge) wird beim Hub Hl "und bei einenl· Verlauf der Einspritzung nach der gestrichelten Linie B erzielt. Die zugehörige ,Füllzeit ist tFl und die entsprechende Einspritzzeit tEl».Zur Einspritzmenge Ql gehört der Pumpenkolbenhub Hl. Bei der-Darstellung nach Fig.7 ist vorausgesetzt, daß auch bei-Ql die gleiche Drehzahl herrscht wie bei Qmax. Eine kleinere 'Drehzahl- würde nämlich eine entsprechend größere Taktz.eit T ergeben (nicht- gezeichnet). Zwischen dem Ende .von tEl und dem 3eginn von tFl liegt der Pumpenkolben während der Ruhezeit.tRl-an seinem unteren Anschlag an. Die Taktzeit T setzt sich in.diesem Falle aus tEl"+ tRl + tFl zusammen. Die Schaltzeiten des Elektromagneten ^l des Magnetsteuerveritils 14 sind durch die ausgezogene-Linie C für die größtmögliche Einspritzmenge Qmax und durch die gestrichelte Linie D für die Teillasteinspritzmenge Ql dargestellt. Bei Cl bzw. Dl ist das Ventil Ik in seiner Schließstellung, bei C2 bzw. D2 in seiner Offenstellung. Anfang'und Ende der Einsehaltzeiten tS bzw. tSl bestimmen den Einspritzbeginn ti und:·den Beginn des Füllhubes 12 bzw. th. Die,<Zeit zwischen zwei Eins ehalt zeiten tS bzw. tSl, in der das Magnetsteuerventil 14 stromlos ist ■ und in seiner Schließstellung Cl bzw. Dl steht-, ist als Ausschaltzeit tA bzw. tAl bezeichnet.. Der Zeitpunkt des Einspritzendes ist mit t2 bzw. t3 bezeichnet und richtet sich im wesentlichen nur nach der vorgelagerten Einspritzmenge Qmax bzw. ; Ql, denn die anderen Einflußgrößen, wie der'Zulaufdruck .pZ und die Kenngrößen des Einspritzventils 20,81,95,105,105' sind konstant. Der Kraftstoffzulaufdruck pZ kann allerdings auch

- falls erwünscht - zur Änderung der Spritzzeitlänge in Grenzen

- beispielsweise drehzahlabhängig - verändert werden.

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Im folgenden wird ein Arbeitsgang der erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung während eines Arbeitstaktes T des Motors anhand der Figuren 1 und 7 für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben:

Vor dem Beginn der Einspritzung der Vollastmenge Qmax (siehe Linienzüge A und C) liegt der Pumpenkolben 17 bei Hmax aufgrund des vorausgegangenen Füllhubes an seinem oberen Anschlag 36 an (OT-Lage). Bei ti schaltet das Magnetsteuerventil 14 von der Schließstellung Cl in die Offenstellung C2, dabei springt die Kugel 42 vom Ventilsitz 43 auf den zweiten Ventilsitz 44, und der unter Zulaufdruck pZ stehende von der Druckquelle 26 geförderte Kraftstoff gelangt in den Servodruckraum 35 > wirkt auf die eine Stirnseite 34 des Pumpenkolbens 17 und treibt diesen nach unten, bis er mit seiner anderen Stirnseite 33 im Zeitpunkt t2 an seinem unteren Anschlag 37 auftrifft. Bei dieser Abwärtsbewegung durchlauft der Pumpenkolben 17 seinen maximalen Hub Hmax und fördert den im Pumpenarbeitsraum 32 befindlichen Kraftstoff zum Einspritzventil 20. Da der auf die obere Stirnseite 34 des Puirroenkolbens 17 wirkende Kraftstoffzulaufdruck pZ größer ist als der öffnungsdruck pö des Einspritzventils 20, da das Zulaufventil 18 geschlossen ist und pZ während der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 17 auch im Pumpenarbeitsraum 32 zur Wirkung kommt, spritzt das Einspritzventil 20 die vom Pumpenkolben 17 geförderte Einspritzmenge Qmax in bekannter Weise in das Saugrohr oder in den Zylinder des Motors ein (nicht gezeichnet). Zum Zeitpunkt t2 des Einspritzendes schaltet das Magnetsteuerventil 14 nach der Einschaltdauer tS von seiner Offenstellung C2 in seine Schließstellung Cl zurück. Jetzt sperrt die Kugel 42 den Kräftstöffzulauf zum Servodruckraum 35 und entlastet letzteren über den jetzt offenen zweiten Ventilsitz 44, die Rücklaufbohrung 45 und Rücklaufleitung 46 zum Tank 47. Dabei fällt der Druck im Pumpenarbeitsraum 32 schlagartig ab, das Zulaufventil 18 öffnet sich und der Kraftstoff fließt mit einem durch das Drosselglied 31 und das ^J Zulaufventil 18 reduzierten Fülldruck pF in den Pumpenarbeitsraum 32 ein. Dieser Füllvorgang läuft zwischen t2 und ti in der

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Füllzeit tP ab, bis bei ti das Magnetsteuerventil 14 wieder in seine bereits beschriebene Schaltstellung C2 umschaltet und der nächste Arbeitstakt T beginnt. In diesem Fall ist die Püllzeit tP gleich der Ausschaltzeit tA des Magnetsteuerventils

Bei Förderung der Teillasteinspritzmenge Ql nach den gestrichelten Linienzügen B und D in Fig. 7 ist in der Füllzeit tFl zwischen t4 und ti bei einem Hub Hl nur eine diesem Hub entsprechende Einspritzmenge Ql vorgelagert worden. In ti, wenn das Magnetsteuerventil 16 von Dl nach D2 umschaltet, beginnt der Einspritzhub und endet bei t3* Bis zum Ende der Einschaltzeit tSl bei tU bleibt der Pumpenkolben 17 während der Ruhezeit tRl an seinem unteren Anschlag 37 liegen. Mit dem Umschalten des Magnetsteuerventils 14 von seiner Offenstellung D2 in seine Schließstellung Dl zum Zeitpunkt t4 beginnt der Füllhub, der in der Füllzeit tFl bis zum Zeitpunkt ti abläuft. Bei ti beginnt die nächste Einspritzung und der beschriebene Vorgang wiederholt sich.

Die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispieles nach Fig.2 ist genau gleich der zuvor beschriebenen für das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung des dritten Ausführungs- ' beispieles nach Fig. 3 und 4 ist für eine Saugrohreinspritzung vorgesehen und die Steuerung der Füll- und Einspritzzeiten geschehen in genau der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Der wichtigste Unterschied dieses Ausführungsbeispieles liegt aber in der gleichzeitigen Steuerung zweier Pumpe-Düsen 75 und 75' durch das Magnetsteuerventil 87. Dasselbe gilt auch für das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, das sich gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und ¹I nur durch eine geänderte Bauform der Pumpe-Düse 90,9O¹ unterscheidet.

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Das fünfte Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 arbeitet ebenso in der zum ersten Ausführungsbeispiel und zu Fig. 7 beschriebenen Weise nur, daß an dem Pumpenarbeitsraum 32 eine Gruppe von zwei Einspritzventilen 105 und 105' angeschlossen ist, die gleichzeitig betätigt werden, und die ebenfalls wie das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und das dritte Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 für eine Saugrohreinspritzung vorgesehen ist.

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Claims

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Ansprüche

1.) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Motoren mit Gemischverdichtung und Fremdzündung, mit einem hydraulisch angetriebenen in einem Pumpenzylinder geführten Pumpenkolben, dessen beide wirksame Stirnseiten flächengleich sind, von denen die eine den Pumpenarbeitsraum und die andere einen Servodruckraum begrenzt, der zur Einleitung des Pumpendruckhubes durch den von einer Druckquelle erzeugten Kraftstoffzulaufdruck beaufschlagbar ist, mit einem Zulaufventil zwischen Druckquelle und Pumpenarbeitsraum, mit einem die Füllzeit und damit die Einspritzmenge beeinflussenden Drosselglied zwischen Druckquelle und Zulaufventil und einem Magnetsteuerventil, durch das der Fluß des Kraftstoffes von der Druckquelle zum Servodruckraum und vom Servodruckraμm zu einer Rücklaufleitung steuerbar ist, sowie mit einem federbelasteten Einspritzventil, dessen öffnungsdruck größer als der im Pumpenarbeitsraum während und am Ende des Füllhubes auftretende Fülldruck ist, wobei das als Rückschlagventil ausgebildete Zulaufventil durch eine Ventilfeder auf einen Ventilöffnungsdruck vorgespannt ist, der zusammen mit dem maximalen Fülldruck im Pumpenarbeitsraum höchstens gleich dem Kraftstoffzulaufdruck ist, der seinerseits größer als der öffnungsdruck des Einspritzventils ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufventil (18,62,92) in eine in der Längsachse des Pumpenkolbens (17» 6l,91) verlaufende Bohrung (38) eingesetzt ist und über mindestens eine Querbohrung (51_a70) im Pumpenkolben (17_s6l_s 91) derart mit einem Zulaufkanal (21) in der Wand der Zylinder-

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bohrung (16) des Pumpenzylinders (19,77,9*1,101) verbunden ist, daß der Zulaufkanal (21) in jedem Teil des Pumpenhubes (Hmax) mit der Querbohrung (51,70) in Verbindung steht.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Zulaufkanal (21) in der Wand der Zylinderbohrung (16) und der Querbohrung (51,70) im Pumpenkolben (17,6l) durch eine in die Wand der Zylinderbohrung (16) oder in die Umfangsflache des Pumpenkolbens (61) eingearbeitete Ringnut (52 oder 69) gebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (63) des Zulaufventils (62) zum Servodruckraum (35) hinweisend in den Boden (64) eines die Ventilfeder (65) aufnehmenden Federraumes (66) eingearbeitet ist, und daß der Federraum (66) zum Servodruckraum (35) hin druckdicht verschlossen und mit dem Pumpenarbeitsraum (32) über mindestens eine Füllbohrung (68) verbunden ist (Fig. 2).

¹J. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselglied (71) zwischen dem Ventilsitz (63) des Zulaufventils (62) und der Querbohrung (70) innerhalb des Pumpenkolbens (6l) angeordnet ist. (Fig. 2)

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5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach dem gesamten Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Motorzylinder eine je einen Pumpenkolben (78,91) ein Zulaufventil (79,92), ein Drosselglied (80,93) und · ein Einspritzventil (81,95) enthaltende Pumpe-Düse (75,75', 90,9O¹) zugeordnet ist, und daß alle.oder eine Gruppe dieser Pumpe-Düsen (75,75',90,90') gemeinsam und gleichzeitig durch das Magnetsteuerventil .(87) steuerbar sind (Fig. 3,4 und 5).

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach dem gesamten Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Motorzylinder oder einer Gruppe von Motorzylindern ein Einspritzventil (105,105') zugeordnet ist, und daß alle oder eine Gruppe dieser Einspritzventile (105,105') über Leitungen (104,10*1«) und einzeln abstimmbare Verteilerdrosseln (103,103*)■ an eine einzige aus Pumpenkolben (6l), Zulaufventil-(62), Drosselglied (71) und Magnetsteuerventil (l4) bestehende Pumpeinheit (100) angeschlossen und von dieser gemeinsam und gleichzeitig beaufschlagbar sind (Fig. 6).

7. Kraftstoffeinspritzeinriehtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerdrosseln (1Q3_S1Q3') zu einem an die Pmnpeinheit (100) angebauten Dross el verteiler (102).zusammengefaßt sind (Fig» 6)„

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8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsteuerventil (I¹1,87) ein an sich bekanntes druckausgeglichenes, elektromagnetisch betätigtes 3/2-Wegeventil mit einer Kugel ζ42) als Ventilglied ist. λ-

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