DE2622106C2 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Brennkraftmaschine heruntergehen, ehe man wieder den ursprünglichen Betriebszustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erreichen kann. Dieser Umstand wird somit jedermann davon abhalten, unerwünschte Manipulationen an der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorzunehmen bzw. jedermann dazu bringen, bereits vorgenommene Manipulationen wieder rückgängig zu machen. Außerdem sei noch bemerkt, daß mit dem vorstehend beschriebenen Drucksteuerventil die Brennkraftmaschine bei unerwünschten Manipulationen in der Rücklaufleitung zwar nicht mehr ordnungsgemäß, ά. h. nur noch mit reduzierter Leistung arbeitet, jedoch immer noch einen sicheren Betrieb des z. B. von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges ermöglicht

Für sich genommen ist bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ohne Rücklaufleitung ein Drucksteuerventil bekannt (vgL die US-PS 37 41 182), jedoch nur im Hinblick auf Manipulationen an den Reglerfedern eines Fliehkraftreglers einer Drucksteuervorrichtung. Außerdem ist bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung das Drucksteuerventil in die zu den Einsjjritzeinheiten führende Kraftstoffzuführleitung geschaltet Dabei weist das Drucksteuerventil einen gegen Federkraft verstellbaren Kolben mit einer axialen, zur Kraftstoffzuführseite hin offenen Sacklochbohrung auf, der über eine von dieser Sacklochbohrung abgehende, in der Kolbenmantelfläche mündende Querbohrung den Kraftstoffzutritt zu den Einspritzeinheiten steuert Mit seiner kraftstoffzuströmseitigen Stirnflächenkante steuert der Kolben den Kraftstoffzutritt zu einer Oberströmleitung. Sobald der Kraftstoffdruck einen Maximalwert überschreitet, hebt der dortige Steuerkolben entgegen der Kraft der Feder mit seiner ringförmigen Stirnfläche von einer entsprechenden Anlage ab, wodurch der Kraftstoffdruck statt nur an einer stets freien Querschnittsfläche des Kolbens am Ende der Sacklochbohrung nunmehr an einer größeren Querschnittsfläche des Steuerkolbens wirksam werden kann, so daß der Steuerkolben schnell von seiner Anlagefläche abgehoben wird. Dabei wird der Kraftstoffdurchnuß vom Kraftstoffeintritt zu den Einspritzeinheiten gesperrt und unmittelbar danach der Kraftstoffdurchfluß zu der Überströmleitung freigegeben. Praktisch wird also bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximaldruckes die Kraftstoftzufuhr zu den Einspritzeinheiten der Brennkraftmaschine komplett abgeschaltet Beim Unterschreiten des durch die maximale Querschnittsfläche des Steuerkolbens vorgegebenen Drucks kehrt der Steuerkolben in seine Ausgangslage zurück und der Kraftstoffdurchfluß zu den KraftstoSfeinspritzeinheiten wird wieder freigegeben, so daß der ursprüngliche Zustand hinsichtlich der Druckverhältnisse in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wieder hergestellt ist.

Schließlich ist noch ein Drucksteuerventil, jedoch für eine Schmierölanlage bekannt (vgl. die US-PS 21 62 898), das ähnlich arbeitet wie das zuvor erläuterte Drucksteuerventil, indem nämlich beim Überschreiten eines Maximaldruckes der Durchfluß von einem Eintritt zu einem Überlauf vollkommen freigegeben wird, so daß der Druck an einem Austritt praktisch auf Null absinkt. Abweichend vom zuvor beschriebenen Stand der Technik und in Übereinstimmung mit der Anordnung des Drucksteuerven tils bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das Drucksteuerventil hier in einer Nebenlei', -ing angeordnet.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ergeben sich aus den nachgeordneten Ansprüchen 2 bis 5. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem im Längsschnitt dargestellten Drucksteuerventil,

ίο Fig.2 eine graphische Darstellung des Kraftstoffdrucks in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß F i g. 1 und

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Motorleistung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bei der

! -■ Kraftstoff einspritzeinrichtung gemäß Fig. 1.

Wie F i g. 1 zeigt weist die dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Kraftstofftank to, von dem eine Kraftstoffleitung 12 zu einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftstofförderpumpe 14 im Gehäuse 11 einer Drucksteuervorrichtung iihrt Von der Druckseite der Krafisiofförderpumpe -4 führt ein Kanal 18 einer Kraftstoffzuführleitung 35 zu einem Fliehkraftregler 16 der Drucksteuervorrichtung mit zwei von der Brennkraftmaschine angetriebenen Gewichten 22, die gegen eine Feder 24 wirken und ein Ventil 20 im Kanal 18 zur Regelung des Förderdruckes der Förderpumpe 14 entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigen. Dabei sind noch weitere Druckreglerfunktionen vorgesehen, die- jedoch aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt sind.

Vom Fliehkraftregler 16 aus fließt der Kraftstoff durch einen Kanal 28 der Kraftstoffzuführleitung 35 zu einem der Drucksteuervorrichtung zuzurechnenden vom Fahrer eines mit der Brennkraftmaschine ausgerü.-steten Fahrzeugs betätigbaren Drosselventil 26, mit dem der Querschnitt des Kanals 28 je nach Wunsch eingeengt werden kann. Von dem Drosselventil 26 fließt der Kraftstoff durch den Kanal 28 zu einem Hauptabsperrventil 30 in der Kraftstoffzuführleitung 35,

welches nur bei Betrieb der Brennkraftmaschine geöffnet ist

Von dem Hauptabsperrventil 30 führt ein Leitungsabschnitt 32 der Kraftstoffzuführleitung 35 zu einer Sammelleitung 34 an die mehrere Einspritzeinheiten 36 angeschlossen sind. Von den Einspritzeinheiten 36 ist nur eine schematisch dargestellt. Bei den Einspritzeinheiten 36 handelt es sich um Einspritzdüsen die mit nockenbetätigten Pumpenkolben kombiniert sind. Die Menge des in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs hängt vom Druck in der Kraftstoffzuführleitung 35 und der Sammelleitung 34 ab. Nicht benötigter Kraftstoff fließt von den Einsprif'-inheiten 36 über eine Kraftstoffrücklaufleitung 38 zur Saugseite der Kraftstofförderpumpe 14 zurück.

Im Gehäuse der Drucksteuervorrichtung ist ferner ein Drucksteuerventil 40 vorgesehen. Dieses Drucksteuerventil 40 weist ein Ventilgehäuse 42 auf, das mit einem Ansatz 44 in eine Bohrung 46 im Gehäuse 11 eingeschraubt ist. Von dem Kanal 28 der Kraftstoffzu= führleitung 35 ausgehend verläuft ein Leitungsabscrinitt 48 einer Nebenleitung 50 zu dem Ansatz 44, in dem sich der Leitungsabschnitt 48 fortsetzt und in eine Kammer 52 im Ventilgehäuse 42 führt.

Am Übergang der Kummer 52 in den Lciiungsabschnitt 48 ist ein Sitz für einen zylinderischen Steuerkolben 62 ausgebildet. Der Steuerkolben 62 ist in einer Bohrung 67 im Ventilgehäuse 42, an deren Ende

die Kammer 52 ausgebildet ist, axial verschiebbar angeordnet und weist zur Anlage an einem Sitz 65 eine Spitze 64 aus elastischem Material auf. Der Steuerkolben 62 wird durch eine in ihrer Federkraft einstellbare Feder 66 in Schließrichtung beaufschlagt. An der der Kammer 52 gegenüberliegenden Seite ist in dem Ventilgehäuse 42 ein Stopfen 68 eingesetzt, in dessen außenliegendem Kopf eine Vertiefung zum Ansatz eines Schraubendrehers ausgebildet ist. Durch Drehung des Stopfens 68 kann die Feder 66 mehr oder weniger stark zusammengedrückt werden, so daß die Federkraft sich verändert. Eine elastische Einlage 72 im Gewindeteil des Stopfens 68 bewirkt, daß der Stopfen 68 eine einmal eingestellte Position beibehält. Ferner ist der rückwärtige Bereich des Steuerkolbens 62 über zwei Druckausgleichsleitungen 74 mit dem Leitungsabschnitt 57 der Nebenleitung 50 verbunden. Schließlich führen von der sich an die Kammer 52 anschließenden Bohrung 67 für den Steuerkolben 62 zwei Oberströmkanäle 54 zu einer Überströmkammer 56, die ihrerseits über einen Leitungsabschnitt 57 der Nebenleitung 50 mit der Saugseite der Kraftstofförderpumpe 14 verbunden ist. In jedem Überströmkanal 54 ist ein Drosseleinsatz 58 bzw. 60 eingesetzt, um vorgegebene Durchflußquerschnitte zu realisieren.

Das Drucksteuerventil 40 wird so eingestellt, daß bei Überschreiten eines zulässigen Maximaldruckes im Leitungsabschnitt 48 infolge der Anbringung einer Drosselstelle in der Kraftstoffrücklaufleitung 38 der Steuerkolben 62, über die freie Querschnittsfläche des jo Sitzes 65 beaufschlagt, entgegen der Federkraft der Feder 66 bewegt wird. Sobald der Steuerkolben 62 vom Sitz 65 abgehoben hat, wird die wirksame Querschnittsfläche auf den Gesamtquerschnitt des Steuerkolbens 62 erhöht. Dadurch wird dieser schnell in die volle Öffnungsstellung gebracht, so daß ein Kraftstoffüberiauf hergestellt ist. infoige des Unterschiedes der wirksamen Querschnittsflächen kehrt der Steuerkolben 62 erst dann wieder auf seinen Sitz 65 zurück, wenn der Kraftstoffdruck auf einen Wert absinkt, der erheblich unter dem Kraftstoffdruck bei öffnen des Steuerkolbens 62 liegt. Es wurde festgestellt, daß hier ein Querschnittsverhältnis von wenigstens eins zu vier günstig ist.

Während der Zeit, in der Kraftstoff von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite der Kraftstoffförderpumpe 14 über das Drucksteuerventil 40 fließt, wird der Kraftstoffdurchfluß vermittels der Drosseleinsätze 58 und 60 begrenzt. Dadurch wird der Kraftstoffdruck so gesteuert, wie das in F i g. 2 so dargestellt ist. Die Kurve A von F i g. 2 zeigt den normalen Kraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei voll geöffnetem Drosselventil 26 als Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Falls bei einer solchen Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch eine Manipulation an der Kraftstoffrücklauflettung 38 eine Drosselung des Rücklaufes bewirkt worden ist, verläuft der Kraftstoffdruck entlang der Kurve B. Die Kurve B verläuft oberhalb der Kurve A. Bei Erreichen der Druckgrenze, die durch das Drucksteuerventil 40 vorgegeben ist, wird der Steuerkolben 62 in Öffnungslage gebracht. Dadurch sinkt der Kraftstoffdruck sofort auf einen durch die Kurve Cdargestellten Wert ab. Bei der Kurve C liegt zwar der Kraftstoffdruck mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine ebenfalls höhe.", doch ist für eine vorgegebene Drehzahl der Kraftstoffdruck erheblich niedriger als auf der Kurve A. Bei geöffnetem Drucksteuerventil 40 kann der Kraftstoffdruck selbst bei voll geöffnetem Drosselventil 26 nicht höher als der durch die Kurve Cfestgelegte Druck ansteigen. Erst dann, wenn der Kraftstoffdruck auf einen entsprechenden Rückstellwert absinkt, indem das Drosselventil 26 betätigt wird, sinkt der Kraftstoffdruck in der Kammer 52 so weit, daß der Steuerkolben 62 wieder an seinem Sitz 65 zur Anlage kommt und damii den Kraftstoffüberlauf zu den Überströmkanälen 54 hin verschließt. Der Rückstellwert des Kraftstoffdruckes beträgt entsprechend dem obengenannten Flächenverhältnis etwa ein Viertel des Grenzwertes. Der Abstand der Kurve C von der Kurve A wird durch den Querschnitt der Drosseleinsätze 58, 60 vorgegeben. Je kleiner dieser Querschnitt ist, desto näher verläuft die Kurve Can der Kurve A.

F i g. -'zeigt eine der F i g. 2 entsprechende Kurve der Leistung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die Kurvenbezeichnungen entsprechen den in F i g. 2 gewählten Kurvenbezeichnungen. Der Kraftstoffdruck auf der Kurve Cführt zu einer Leistung, die einem Fahrer erkennbar macht, daß die Brennkraftmaschine nicht ordnungsgemäß arbeitet, die aber für einen sicheren Antrieb eines entsprechenden Fahrzeuges ausreicht. Durch das Drucksteuerventil 40 wird also ein Fahrer dazu gezwungen, in einen niedrigeren Gang herunterzuschalten, als das normalerweise notwendig wäre. Wird zum Herunterschalten das Drosselventil 26 weitgehend geschlossen, so geht der Kraftstoffdruck auf den Rückstellwert zurück, woraufhin der Kraftstoffdruck und die Leistung wieder der Kurve B folgen. Das Drucksteuerventil 40 bleibt also so lange wirksam, wie in der Kraftstoffriicklaufleitung 38 die manipulierte Drosselung aufrechterhalten wird. Sobald die Drosselung aus der Kraftstoffrücklaufleitung 38 entfernt wird, arbeitet die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wieder normal.

Das erläuterte Drucksteuerventil 40 ist einfach ausgebildet und vollständig in das Gehäuse der Drucksteuervorrichtung integrierbar, so daß unerwünschte Manipulationen an diesem Ventil verhindert werden können. Es kann durch entsprechende Auswahl der Drosseleinsätze 58, 60 auf die speziellen Merkmale jeder Brennkraftmaschine genau zugeschnitten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   t. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, deren Zylinder über je eine mit einem Pumpenkolben und einer Einspritzdüse versehene Einspritzeinheit mit Kraftstoff versorgt werden, wobei den Einspritzeinheiten der Kraftstoff über eine gemeinsame Sammelleitung und eine an die Sammelleitung angeschlossene Kraftstoffzuführleitung unter mittels einer Drucksteuervorrichtung veränderlichem Druck von einer kontinuierlich fördernden Kraftstofförderpumpe zugeführt wird und wobei die Einspritzeinheiten über eine gemeinsame Kraftstoffrücklaufleitung für überschüssigen Kraftstoff mit der Niederdruckseite der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in eine von der zur Sammelleitung (34) für die Einspritzeinheiten (36) führenden Kraftstoffzuführleitung (35) abgebende und zur Ssugseite der Kraftstofförderpumpe (14) rückführende Nebenleitung (50) ein Drucksteuerventil (40) eingesetzt ist, das einen in einer Bohrung (67) in einem Ventilgehäuse (42) axial geführten Steuerkolben (62) aufweist, daß der Steuerkolben (62) bei einem bestimmten, unzulässig hohen Kraftstofförderdruck gegen die Kraft einer Feder (66) von einem an den mit dsr Kraftstoffzuführleitung (35) in Verbindung stehenden Leitungsabschnitt (48) der Nebenleitung (50) angeschlossenen Sitz (65) abhebt und nach dem Abheben von dem Sitz (65) über an die Bohrung (67) angeschlossene Überströmkanäle (54) einen Kraftstoffweg zu einer Überströmkammer (SS) aufüiuert, daß die Überströmkammer (56) an tinen mit der Saugseite der Kraftstofförderpumpe (14) in Vc bindung stehenden Leitungsabschnitt (57) der Nebenleitung (50) angeschlossen ist und der Kraftstoffübertritt von den Überströmkanälen (54) in die Überströmkammer (56) über Drosseleinsätze (58,60) erfolgt und daß die vom Kraftstoffdruck beaufschlagte Fläche des in Schließlage befindlichen Steuerkolbens (62) kleiner ist als die bei in Öffnungslage befindlichem Steuerkolben (62) vom Kraftstoffdruck beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens (62).
2. 2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kraftstoffdruck beaufschlagte Fläche des in Schließlage befindlichen Steuerkolbens (62) ca. ein Viertel der vom Kraftstoffdruck beaufschlagten Fläche des in Öffnungslage befindlichen Steuerkolbens (62) be- jo trägt.
3. 3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (62) eine mit dem Sitz (65) zusammenwirkende Spitze (64) aus elastischem Material aufweist.
4. 4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der den Steuerkolben (62) beaufschlagenden Feder (66) einstellbar ist.
5. 5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer rückwärtigen, dem Sitz (65) abgewandten Fläche des Steuerkolbens (62) begrenzte, die Feder (66) aufnehmende Raum über eine Druckausgleichsleitung (74) an den zur Saugseite der Kraftstoff- M förderpumpe (14) führenden Leitungsabschnitt (57) der Nebenleitung (50) angeschlossen ist.

   Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

   Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung, von der die Erfindung ausgeht (vgL die deutsche Zeitschrift »Das Nutzfahrzeug«, Nr.
6. 6, Juni 1965, Seiten 410 bis 417), ist für jeden Zylinder eines Dieselmotors eine Einspritzsinheit vorgesehen, bestehend aus einer Einspritzdüse mit einem nockenbetätigten Pumpenkolben, wobei über die Einspritzeinheit eine vorgegebene Kraftstoffmenge in den Brennraum des jeweiligen Zylinders eingespritzt werden kann. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird dabei einerseits durch den veränderlichen Druck des Kraftstoffs vor der Einspritzeinheit, nämlich an einer zum Arbeitsraum des Pumpenkolbens führenden öffnung, und andererseits durch die Zeitspanne bestimmt, während derer diese öffnung tatsächlich geöffnet ist Nicht benötigter Kraftstoff fließt über eine allen Einspritzeinheiten gemeinsame Rücklaufleitung zur Niederdruckseite der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, und zwar hier in einen Kraftstofftank, zurück.

   Bei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen der zuvor erläuterten Art werden mitunter in die zuvor genannte Rücklaufleitung Drosselstellen eingebaut, um den Kraftstoffdruck und somit die Leistung der Brennkraftmaschine zu erhöben. Derartige unsachgemäße Maßnahmen wirken sich jedoch äußerst nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch und auf die Lebensdauer der Brennkraftmaschine aus.

   Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß unerwünschte Manipulationen der zuvor erläuterten Art zwar nicht verhindert, ihre früheren Auswirkungen jedoch mit Sicherheit vermieden werden.

   Die voranstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Kraftstoffeinspri/T.einrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst

   Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Drucksteuerventil wird ein automatisch wirksam werdender Kraftstoffüberlauf geschaffen, sobald der an den Einspritzeinheiten anstehende Kraftstoffdruck aufgrund einer Manipulation in der Kraftstoffrücklaufleitung einen Maximalwert überschreitet. Hierbei wird der Steuerkolben entgegen der Kraft der Feder von seinem Sitz abgehoben und der Kraftstoff fließt über das Drucksteuerventil zum Teil ohne weiteres zur Saugseite der Förderpumpe zurück. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Drosseleinsätze in den Überströmkanälen wird ein minimaler Gegendruck aufrechterhalten, der ausreicht, den Steuerkolben in seiner vom Sitz abgehobenen Lage zu halten. Dadurch wird erreicht, daß auch nach dem Wirksamwerden des Drucksteuerventils der Krattstoffdurchfluß zur Saugseite der Förderpumpe freigehalten wird. Erst dann, wenn durch Einflußnahme über die Drucksteuervorrichtung der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzuführleitung erheblich niedriger wird als im ursprünglichen Betriebszustand, schließt das Drucksteuerventil wieder, so daß der ursprüngliche Betriebszustand wieder hergestellt ist.

   Anstatt also bei Minderung der Kraftstoffzufuhr schnell den ursprünglichen Betriebszustand wieder herzustellen, muß man — bei entsprechender Wahl der Querschnittsflächen von Sitz, Steuerkolben und Drosseleinsätzen — praktisch bis zur Leerlaiifdrehzahl der