DE2648020C2 - Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

gebenen Art zu schaffen, die unter Aufrechterhaltung der bisherigen Vorteile der Einspritzvorrichtung einen Fluß von Verbrennungsluft von dem Brennkraftmaschinenzylinder in die Kraftstoffaufnahmekammer und Jamil eine Vermischung von Verbrennungsluft mit Kraftstoff in der Einspritzvorrichtung verhindert. Dabei soll dies ferner in baulich einfacher Weije erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung mit der eingangs angegebenen Ausbildung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchflußkanal eine Steuerkante aufweist, die mit einer Steuerkante am Ventilglied derart zusammenwirkt, daß der Kraftstoffweg von der Kraftstoffaufnahmekammer zu den Spritzöffnungen in der Ausgangsstellung des Ventilgliedes ebenfalls gesperrt, in Zwischenstellungen zwischen dieser Ausgangsstellung und der Stellung bei Anlage des Ventilgliedes am Ventilsitz hingegen freigegeben ist.

Durch die vorstehend gekennzeichneten Merkmale wird ein Fluß von Verbrennungsluft aus dem Brennkraftmaschinenzylinder in die Kraftstoffaufnahmekammer zuverlässig verhindert, obwohl die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung als Einspritzvorrichtung vom Typ mit offener oder halboffener Düse klassifiziert werden kann. Durch das Zusammenwirken der Steuerkante an dem Durchflußkanal mit der Steuerkante an dem Ventilglied wird eine eindeutige Trennung des zugemessenen Kraftstoffs von der Zylinderluft gewährleistet, da die Einspritzvorrichtung zwischen dem Düsenkörper und dem Ventilglied einwandfrei abgedichtet ist, wenn sich das Ventilglied in der pumpenkolbenseitigen aufwärts gerückten Slellu.ig befindet; der Durchflußkanal ist dann gesperrt.

Dieses Sperren des Durchflußkanals schließt ein Eindringen von Verbrennungsluft in die Kraftstoffaufnahmekammer aus. Damit wird eine Bildung von Blasen in dem Kraftstoff und ein Mitschleppen von Rußteilchen in die Kraftstoffaufnahmekammer, was beides die Leistungsfähigkeit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung beeinträchtigen würde, zuverlässig verhindert. Dabei ist die erfindungsgemäße Ausbildung, wie ohne weiteres ersichtlich ist und auch durch die späteren Erläuterungen belegt wird, baulich einfach und unaufwendig.

Irgendein Hinweis oder Anhaltspunkt in Richtung auf den Erfindungsgegenstand ist aus der vorgenannten US-PS nicht zu entnehmen und die vorstehend umrissenen, erfindungsgemäßen Vorteile sind mit der bekannten .Kraftstoffeinspritzvorrichtung nicht u erreichen.

Es war zwar bereits bekannt (US-PS 25 71501), mittels eines Einweg-Rückschlagventils, das auf den Kraftstoffdruck anspricht, eine Sperrung des Kraftstoffweges zwischen einer Kraftstoffkammer und den Spritzöffnungen vorzusehen. Jedoch kann bei dieser bekannten Ausbildung durch das Rückschlagventil nicht eine Beendigung der Einspritzung am Ende des Pumpenkolbenhubes bewirkt werden, w>e das bei dem Ventilglied der vorliegenden Erfindung und der zuvor genannten US-PS 38 31 846 der Fall ist, und ist im übrigen festzustellen, daß eine weitgehend andere Gesamtausbildung der Einspritzvorrichtung als bei der Erfindung vorliegt.

Schließlich ist es bei eimern Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem DE-GM 19 12 727 bekannt, zur Sperrung des Kraftstoffweges Steuerflächen am Ventilkörper und am Ventilglied selbst derart anzuordnen, daß bei dem am brennraumseitigen Ende mit einem kegeligen

Ventilteller versehenen als in Kraftstoffströmungsrichtung und gegen die Kraft einer Schließfeder öffnende Ventilnadel ausgebildeten Ventilglied in der durch die Schließfeder hergestellten Ruhelage der Nadel die Mündungen von in der Ventilnadel ausgebildeten Spritzbohrungen innerhalb der zylindrischen, dem Ventilteller vorgeschalteten Führung der Nadel abgedeckt werden. Im übrigen handelt es sich jedoch hierbei um ein Einspritzventil des eingangs erwähnten geschlossenen Typs und somit auch hier um eine von der Erfindung völlig abweichende Gesamtaasbildung der Einspritzvorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist, weiter veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt, teilweise im Schnitt, einen Teil einer Brennkraftmaschine mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung.

Fig.2 zeigt in größerer Darstellung einen Schnitt durch einen Teil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß F ig. 1.

Fig.3 bis 6 sind Schnitte ähnlich dem der Fig. 2, wobei jedoch die Einspritzvorrichtung in anderen Arbeitsstellungen dargestellt ist.

F i g. 7 ist ein Schnitt längs Linie 7-7 der F i g. 2.

Gemäß Fig. 1 weist die Brennkraftmaschine einen Zylinderkopf 11 und einen Zylinderblock 12 mit einer darin angebrachten Laufbüchse 13 für einen Kolben 14 auf. Der Raum innerhalb der Zylinderlaufbuchse 13

s» zwischen dem Zylinderkopf 1) und dem Boden des Kolbens 14 bildet eine Verbrennungskammer 16. Die Ausbildung des Zyiinderkopfes Jl, des Zylinderblocks 12 und des Kolbens 14 kann von herkömmlicher Art sein.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 ist in dem Zylinderkopf 11 so angebracht, daß sich ihr unteres Ende 24 in einer im Zylinderkopf 11 gebildeten öffnung 22 befindet. Das untere Ende 24 der Einspritzvorrichtung 21 liegt oberhalb der Mitte des Kolbens 14 und Kraftstoff wird in die Verbrennungskammer 16 durch im unteren Ende 24 vorgesehene Spritzöffnungen 23 eingespritzt. Es ergeben sich Kraftstoffsprühstrahlen 26, die die Einspritzvorrichtung 21 während bestimmter Betriebsphasen unter hohem Druck verlassen. Die Einspritzung findet natürlich statt, wenn sich der Kolben 14 dem oberen Totpunkt am Ende eines jeden Verdichtungshubs nähert.

Die Einspritzvorrichtung 21 liegt ferner in einer oberen Öffnung 36 des Zylinderkopfes 11 und wird durch eine gabelförmige Klammer 31 mit zwei Schenkeln 32 an Ort und Stelle in den Öffnungen 22 und 36 gehalten. Die Klammer 31 ist mittels einer Schraube 33 am Zylinderkopf 11 befestigt. Die beiden Schenkel 32 der Klammer 31 drücken abwärts auf einen Flansch 34 der Einspritzvorrichtung 21 und halten die Einspritzvorrichtung fest in ihrer Lage. Der Zylinderkopf 11 weist Kanäle zur Zuführung von Kraftstoff zur und zur Rückführung von Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 21 auf. Ein Kraftstoffzufuhrkanal 37 im Zylinderkopf 11 empfängt Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle 38. Ein Kraftstoffrückführkanal 39 führt von der Einspritzvorrichtung zu einem Kraftstoffsammeitank oder Sumpf. Sowohl der Kraftstoffzufuhrkanal 37 als auch der Rückführkanal 39 münden in die die

ί>5 Einspritzvorrichtung aufnehmende Öffnung 36 und die Einspritzvorrichtung weist Kanäle auf, die mit dem Zufuhrkanal 37 und dem Rückführkanal 39 in kommunizierender Verbindung stehen. Kraftstoff aus dem

Zufuhrkanal 37 fließt in einen Kanal oder Einschnitt 41 im äußeren Umfang der Einspritzvorrichtung und dann in einen Zulauf 42. Rückführkraftstoff von der Einspritzvorrichtung 21 fließt aus dieser heraus in einen ringförmigen Kanal oder Einschnitt 43 im äußeren Umfang der Einspritzvorrichtung; der Kanal 43 steht mit dem Rückführkanal 39 in kommunizierender Verbindung. Auf den entgegengesetzten Seiten der Kanäle 41 und 43 sind Dichtungen 44 vorgesehen. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine fließt Kraftstoff von der Kraftstoffquelle 38 durch den Zufuhrkanal 37 und den Kanal 41 in die Einspritzvorrichtung 21, wobei ein Teil des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 16 eingespritzt wird. Der restliche Kraftstoff fließt aus der Einspritzvorrichtung 21 heraus durch den Kanal 43 und durch den Rückführkahal 39 zu dem Kraftstoffsammeitank.

Die Einspritzvorrichtung 21 weist einen Pumpenkolben 73 auf, der zum Druckhub und Rückhub verschiebbar ist. Der Pumpenkolben wird beim Druckhub durch einen Nocken-Gestänge-Mechanismus angetrieben, der eine Verbindungsstange 51 aufweist, die am oberen Ende des Pumpenkolbens der Einspritzvorrichtung 21 angebracht ist Am oberen Ende der Verbindungsstange 51 greift ein Kipphebel 52 an, der schwenkbar auf einem Stift 53 montiert ist. Der Kipphebel 52 wird von einer Stütze 54 und dem Stift 53 auf dem Zylinderkopf 11 der Brennkraftmaschine getragen. Eine Schubstange 56 greift am kugelförmigen Ende 57 einer Einstellschraube an, die an dem Kipphebel 52 angebracht ist, wobei der Stift 53 zwischen den Verbindungsstellen des Kipphebels mit der Verbindungsstange 51 und der Schubstange 56 liegt. Die Schubstange 56 wird wiederum durch einen Nocken 58 angetrieben, der auf einer Nockenwelle 59 der Brennkraftmaschine angebracht ist. Ein Rollenstößel 61 mit einer Stößelrolle 62 ist zwischen der Schubstange 56 und dem Nocken 58 angeordnet, v/obei der Rolienstößel 61 gleitend in einem Teil 60 der Brennkraftmaschine sitzt. Der Nocken 58 weist einen erhöhten Abschnitt 63, eine Basis 64 und zwei Böschungen 66 und 67 auf, die ansteigen bzw. abfallen und die Basis 64 mit dem erhöhten Abschnitt 63 verbinden. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird die Nockenwelle 59 in zeitlicher Abstimmung mit der Kurbelwelle in Drehung versetzt, wobei sich die Nockenwelle 59 gemäß F i g. 1 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist eine nicht dargestellte Rückholfeder auf. die den Pumpenkolben 73 und die Verbindungsstange 51 aufwärts und damit die Schubstange 56 abwärts zu drücken sucht. Demgemäß hält die Ruckholfeder die im Rolienstößel 61 angeordnete Stoßelrolle 62 auf dem Nocken 58. Wenn sich der Nocken 58 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, läuft die Stößelrolle 62 die Böschung 66 aufwärts und der Pumpenkolben wird in einen Druckhub zur Einspritzung getrieben. Nachdem sich die Nockenwelle 59 etwa eine halbe Umdrehung gedreht hat, läuft die Stößelrolle 62 die andere Böschung 67 abwärts und die Rückholfeder bewegt den Pumpenkolben der Einspritzvorrichtung zu einem Rückhub. Während der Zeitspanne, zu der die Stößelrolle 62 auf dem erhöhten Abschnitt 63 läuft, wird der Pumpenkolben in einer einspritzseitigen abwärts geschobenen Stellung gehalten und die Spritzöffnungen 23 sind durch ein nachstehend noch näher beschriebenes Ventilglied 97 geschlossen. Wenn die Stößelrolle 62 mit der Basis 64 des Nockens 58 in Eingriff steht, befindet sich der Pumpenkolben in seiner nach oben geschobenen Stellung und Kraftstoff aus der Kraftstoffquelle 38 wird in eine Kraftstoffaufnahme der Einspritzvorrichtung 21 eingeführt.

Gemäß Fig.2 weist die Einspritzvorrichtung 21 einen Düsenkörper 71, eine Hülse 72 und den Pumpenkolben 73 auf. Die Hülse 72 umschließt den äußeren Umfang des Düsenkörpers 71 und verbindet den Düsenkörper mit einem Übergangsstück 70. Das obere Ende der Hülse 72 ist mit dem Übergangsstück 70 verschraubt und ihr unteres Ende weist einen Absatz 74 auf, der an einer Fläche 75 des Düsenkörpers 71 angreift, so daß, wenn die Hülse 72 fest auf das Übergangsstück 70 geschraubt wird, der Düsenkörper 71 in fester Vereinigung mit dem Übergangsstück 70 gehalten wird.

Der Düsenkörper 71 weist eine Bohrung 76 auf, die den Pumpenkolben 73 in dichter Gleitpassung aufnimmt; das obere Ende des Pumpenkolbens 73 ist mit der Verbindungsstange 51 verbunden (Fig. 1), im unteren Ende 77 des Pumpenkolbens 73 ist ein kreisförmiger Hohlraum 78 gebildet, z. B. durch aufwärts gerichtetes Einfräsen in das untere Ende 77. Weiterhin weist der Pumpenkolben 73 eine ringförmige Überlaufrinne 79 oberhalb der Bodenfläche 81 des Hohlraums 78 auf. Eine axiale Verbindungsbohrung 82 führt in dem Pumpenkolben 73 von dem Boden 81 aufv/ärts bis zur Höhe der Überlaufrinne 79 und ein radial verlaufendes Kreuzloch 83 führt durch den Pumpenkolben 73 in der Höhe der Überlaufrinne 79, so daß das Kreuzloch 83 die axiale Verbindungsbohrung 82 mit der Überlaufrinne 79 verbindet Oberhalb der Überlaufrinne 79 befindet sich eine ringförmige Durchflußrinne 84, die eine größere Axialabmessung als die Überlaufrinne 79 aufweist.

Die axial verlaufende Bohrung in dem Düsenkörper 71, die die Bohrung 76 für den Pumpenkolben bildet, erstreckt sich abwärts über das untere Ende des Pumpenkolbens 73 hinaus und bildet weiterhin eine Kraftstoffaufnahmekammer 86. Die Kraftstoffaufnahmekammer 86 umfaßt einen oberen Abschnitt 87, der den gleichen Durchmesser wie die Kolbenbohrung 76 aufweist, einen Abschnitt 88, der gegenüber dem oberen Abschnitt 87 etwas erweitert ist, einen zylindrischen Dii.-chilußkana! 89, der einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Abschnitte 87 und 88 hat, und einen unteren Abschnitt 90.

Der untere Abschnitt 90 weist einen zylindrischen Bereich 92 auf, der einen etwas größeren Durchmesser als der Durchflußkanal 89 hat, und einen kegelförmigen Bereich, der einen Ventilsitz 93 bildet. Ein Sackioch 94 befindet sich im unteren Ende 24 der Einspritzvorrichtung und steht mit dem unteren Abschnitt 90 in Verbindung. Die Spritzöffnungen 23 führen durch das untere Ende 24 und stehen mit dem Sackloch 94 in Verbindung.

Eine Düsenventileinrichtung 96 ist in der Kraftstoffaufnahmekammer 86 unterhalb des Pumpenkolbens 73 angeordnet. Sie umfaßt ein Ventilglied 97 in Form eines langgestreckten im wesentlichen zylindrischen Körpers. Am oberen Ende des Ventilglieds 97 befindet sich ein erweiterter runder Kopf 98, der in dem im unteren Ende 77 des Pumpenkolbens 73 gebildeten Hohlraum 78 liegt. Etwa auf halber Länge des Ventilgliedes 97 befindet sich eine Sprengringnut 95, in der ein Sprengring 99 sitzt. Das untere Ende des Ventilgliedes 97 weist einen Ventilkegel 101 auf, der so geformt ist, daß er mit dem Ventilsitz 93 abdichtend zusammenpaßt Unmittelbar oberhalb des Ventilkegels 101 befindet sich ein

zylindrischer Steg 102 des Ventilgliedes, der dichte Gleitpassung mit der Wandung des Durchflußkanals 89 der Kraftstoffaufnahmekammer 86 aufweist. Zwischen '|em zylindrischen Steg 102 und der Sprengringnuf 98 hat das Ventilglied 97 quadratischen Querschnitt und demgemäß vier flache Seiten oder Anflächungen 103, wie am besten aus der F i g. 7 ersichtlich ist. In Nähe des unteren Endes der Anflächungen 103 befindet sich ein radial verlaufendes Kreuzloch 104, das sich durch das Ventilglied 97 erstreckt, Und ein axial·verlaufendes Loch 106 erstreckt sich in dem Veritilglied 97 von dem Kreuzloch 104 aufwärts zum oberen Ende des Ventilgliedes. Demgemäß bilden die Löcher 104 und 106 eine Durchflußverbindung zwischen den unteren Enden der Anflächungen 103 und dem oberen Ende des Ventilgliedes. An den unteren Enden der Anflächungen ;i03 ist eine Steuerkante 105 an dem Ventilglied 97 gebildet, die mit einer Steuerkante 100 am unteren Ende ijes Durchfiußkanals 89 zusammenwirkt, v/ie das nachstehend noch näher erläutert wird.

Die Düsenventileinrichtung 96 umfaßt ferner eine äußere Druckfeder 111, eine innere Druckfeder 112, eine Beilagscheibe 113 und einen Anschlagkörper 114. Der Anschlagkorper 114 ist zwischen dem Kopf 98 des Ventilgliedes und der Beilagscheibe 113 angeordnet und die äußere Druckfeder 111 ist zwischen der Beilagscheibe 113 und einem Absatz 116 des Düsenkörpers 71, der die Bodenfläche des erweiterten Abschnitts 88 der Kraftstoffaufnahmekammer 86 bildet, angebracht. Die innere Druckfeder 112 liegt zwischen dem Sprengring 99 und der Beilagscheibe 113. Wie aus Fi g. 2 ersichtlich ist, hat die innere Druckfeder 112 einen kleineren Durchmesser als die äußere Feder 111 und sie ist konzentrisch innerhalb der äußeren Feder 11 '> angeordnet.

Der Anschlagkörper 114 ist von ringförmiger Gestalt und paßt um den Schaft des Ventilgliedes 97 unterhalb des Kopfes 98. Die obere Fläche des Anschlagkörpers "114 liegt normalerweise an der Unterseite des Kopfes 98 an und die äußere Umfangsfläche des Anschlagkörpers 114 ist bei 119 abgestuft. Der untere Abschnitt des Anschlagkörpers 114 hat einen hinreichend großen Durchmesser, um unter das untere Ende 77 des Pumpenkolbens 73 zu greifen und daran anzuliegen, während der obere Abschnitt des Anschlagkörpers 114 einen verringerten Durchmesser aufweist und in den Hohlraum 78 reicht.

Der Düsenkörper 71 weist ferner eine Anzahl von Kraftstoffdurchflußkanälen auf, einschließlich eines Kraftstoffzufuhrkanals 126. Das obere Ende des so Kraftstoffzufuhrkanals 126 steht in Durchflußverbindung mit einem Zufuhrkana! 121 in dem Übergangsstück 70 und empfängt Kraftstoff von dem Kanal 41 über den Zulauf 42. Ein Einweg-Rückschlagventil 122 ist in dem Kraftstoffzufuhrkanal 126 angeordnet. Der Kanal 126 ist mit der Kraftstoffaufnahme 86 durch eine Dosieröffnung 127, die sich zwischen dem unteren Ende des Kanals 126 und der Kraftstoffaufnahmekammer befindet, verbunden. Die Dosieröffnung 127 kann beispielsweise gebildet werden, indem man ein Loch radial einwärts durch den Düsenkörper 71 bohrt und hierdurch ein Kanalstück 128 und die Dosieröffnung 127 erzeugt und dann das äußere Ende des Kanalstücks 128 mit einem Stöpsel 129 abdichtet. Der Kraftstoffzufuhrkana! 126 steht auch mit der Bohrung 76 für den Pumpenkolben in Verbindung, und zwar über einen Durchflußkanal 131 und eine Öffnung 133, wobei das äußere Ende des Kanals 131 mit einem Stöpsel 132 verschlossen ist. Die Öffnung 133 verbindet den Kanal 131 mit der Bohrung 76, wobei die Öffnung 133 verringerte Größe aufweist, um in dem Kraftstoffzufuhrkanal 126 Druck aufrecht zu erhalten.

Der Düsenkörper 71 weist weiterhin zwei Kraftstoffrückführkanäle auf, nämlich einen Überlaufkanal 134 und einen Durchflußkanal 136. Der Überlaufkanal 134 öffnet sich in die Bohrung 76 für den Pumpenkolben 73 an einer Stelle 135, die sich etwas oberhalb der Höhe der Posieröffnung 127 befindet. Der Durchflußkanal 136 öffnet sich in die Bohrung 76 in etwa der gleichen Höhe wie die Öffnung 133.

Die Kanäle 134 und 136 stehen mit Kanälen 123 und 124 in dem Übergangsstück 70 in Verbindung. Die Rückführkanäle stehen in kommunizierender Verbindung mit dem Ringkanal 43 der Einspritzvorrichtung.

In den F i g. 2 bis 6 zeigt F i g. 2 die Stellung der Teile während der Zumessung von Kraftstoff in die Kraftstoffaufnahmekammer 86, F i g. 3 die Stellung zu Beginn der Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 16, Fig.4 die Stellung während der Einspritzung von Kraftstoff, Fig.5 die Stellung bei Beendigung der Einspritzung und F i g. 6 die Stellung nach der Beendigung und während eines Durchflusses von Kraftstoff zum Sumpf oder Sammeltank.

Zunächst ist gemäß F i g. 2 während des Zeitraums, in dem Kraftstoff in die Kraftstoffaufnahmekammer 86 eingeführt wird, die Stellung des Nockens 58 (F i g. 1) so, daß die Stößelrolle 62 auf der Basis 64 läuft. Die Stößelrolle 62 befindet sich in ihrer untersten Lage und d'e erwähnte Rückholfeder hat die Verbindungsstange 51 und den Pumpenkolben 73 in seine oberste zurückgezogene Stellung gemäß Fig.2 bewegt. Die Dosieröffnung 127 ist so angeordnet, daß sich das untere Ende 77 des Pümpenkolbens 73 oberhalb der Dosieröffnung 127 befindet, wenn sich der Pumpenkolben 73 in seiner in F i g. 2 dargestellten zurückgezogenen Stellung befindet. Demgemäß ist die Dosieröffnung 127 offen und Kraftstoff kann durch den Kraftstoffzufuhrkanal <26 und die Dosieröffnung 127 in die Kraftstoffaufnahmekammer 86 fließen. Das Rückschlagventil 122 ist natürlich so eingebaut, daß es einen Fluß in dieser Richtung gestattet. Der Überlaufkanal 134 ist so angebracht, daß der Teil des Pumpenkolbens 73 der sich zwischen seinem Ende 77 und der überlaufrinne 75 befindet, den Überlaufkanal 134 schließt. Weiterhin sind die öffnung 133 und der Durchflußkanal 136 so angeordnet, daß sie durch den Abschnitt des Pumpenkolbens 73 zwischen den Rinnen 79 und 84 geschlossen werden. Demgemäß fließt Kraftstoff durch den Kraftstoffzufubrkanal 126 und die Dosieröffnung 127, nicht aber durch die öffnung 133 und die Kanäle 134 und 136.

Durch die Dosieröffnung 127 fließender Kraftstoff tritt in den oberen Abschnitt 87 der Kraftstoffaufnahmekammer 86 ein und füllt diese Kammer teilweise oder vollständig. Die in die Kraftstoffaufnahmekammer 86 eingemessene Kraftstoffmenge hängt von dem Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffzufuhrkanal 37 und von der Zeitdauer, die die Dosieröffnung 127 offen ist, ab. Die Dosieröffnung 127 ist nur während der Zeitspanne offen, in der der Pumpenkolben 73 in seiner zurückgezogenen Stellung ist, und natürlich ist diese Zeitdauer eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff fließt in den erweiterten Abschnitt 88 und in die Räume zwischen den Anflächungen 103 und der Wandung des Durchflußkanals 89. Der Kraftstoff fließt weiter in die Löcher 104

und 106 und wenn genügend Kraftstoff in die Kraftstoffaufnahmekammer 86 eingemessen wird, kann er den Hohlraum 78 am unteren Ende des Pumpenkolbens 73 füllen.

Der in die Kraftstoffaufnahmekammer 86 eintretende Kraftstoff ist jedoch nicht in der Lage, in den unteren Abschnitt 90 zu fließen, da der zylindrische Steg 102, der dichte Gleitpassung mit der Wandung des Durchflußkanals 89 aufweist, eine Abdichtung des unteren Endes des Durchflußkanals 89 bewirkt. Diese Abdichtung erfüllt zwei Funktionen. Zunächst verhindert sie, daß vor dem Beginn der ordnungsgemäßen Einspritzung Kraftstoff aus der Kraftstoffaufnahmekammer 86 durch die Spritzöffnungen 23 fließt und in die Verbrennungskammer 16 tröpfelt. Zweitens verhindert sie, daß Luft aus der Verbrennungskammer durch die Spntzöffnungen 23 und den unteren Abschnitt 90 fließt und sich mit dem Kraftstoff in der Kraftstoffaufnahmekammer vermischt. Hierauf beruhende Vorteile wurden bereits erwähnt.

Während der Kraftstoffzumeßphase übt die äußere Feder 111 eine aufwärts gerichtete Kraft auf die Beilagscheibe 113 aus und der Anschlagkörper 114 wird in Anlage am unteren Ende 77 des Pumpenkolbens 73 gehalten. Der Außenüurchmesser des unteren Abschnitts des Anschlagkörpers 114 ist klein genug, daß er einen freien Raum für den Fluß von Kraftstoff von der Dosieröffnung 127 in die Kraftstoffaufnahmekammer 86 schafft. Die Federn 111 und 112 halten das Ventilglied 97 in der aufwärts geschobenen Ausgangsstellung gemäß Fig.2 und die Länge des Ventilgliedes 97 ist so bemessen, daß sich der zylindrische Steg 102 im unteren Ende des Durchflußkanals 89 befindet.

Die Einspritzphase beginnt, wenn sich bei der Drehung des Nockens 58 die Böschung 66 unter den Wälzkörper 62 schiebt. Sobald dies eintritt, wird die Schubstange 56 aufwärts gedrückt und der Pumpenkolben 73 wird zu einem Druckhub abwärts getrieben. Wenn sich der Pumpenkolben 73 abwärts bewegt, schiebt er natürlich den Anschlagkörper 114 abwärts und infolge der inneren Feder 112 wird auch das Ventilglied 97 abwärts geschoben. Bei seiner Abwärtsbewegung schließt der Pumpenkolben 73 die Dosieröffnung 127. Der Abstand vom unteren Ende 77 des Pumpenkolbens bis zu der Steuerkante 105 am Ventilglied 97 und der Abstand vom unteren Rand der Dosieröffnung 127 bis zu der Steuerkante 100 am Durchflußkanal 89 sind so bemessen, daß zu dem gleichen Zeitpunkt oder geringfügig nach dem Zeitpunkt, zu dem das untere Ende 77 die Dosieröffnung 127 vollständig schließt, die Steuerkante 105 an der Steuerkante 100 vorbeiläuft und damit die Steuerkante 100 freigibt (F i g. 3). Der Pumpenkolben 73 verdrängt Kraftstoff aus dem oberen Abschnitt 87 der Kraftstoffaufnahmekammer 86 in den unteren Abschnitt 90, sobald die Steuerkante 105 die Steuerkante 100 passiert. Der in die Kr.aftstoffaufnahmekammer 86 eingeschlossene Kraftstoff wird durch den unteren Abschnitt 90 und aus den Spritzöffnungen 23 herausgepreßt, und zwar unter extrem hohem Druck. Diese Phase der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens ist in der Fig.4 veranschaulicht, die den Weg des Kraftstoffs von dem oberen Kraftstoffaufnahmekammerabschnitt 87 durch den Durchflußkanal 89 in den durch die Anflächungen 103 gebildeten Räumen, durch den unteren Abschnitt 90 und heraus aus den.Spritzöffnungen 23 zeigt. Wie dabei in den F i g. 3 und 4 veranschaulicht, ist die Lage der Durchflußrinne 84 des Pumpenkolbens in bezug auf die Öffnung 133 und den Durchflußkanal 136 so, daß letztere durch die untere oder Steuerkante 85 der Durchflußrinne 84 etwa zu dem gleichen Zeitpunkt geöffnet werden, zu dem das untere Ende 77 des Pumpenkolbens 73 die Dosieröffnung 127 schließt. Demgemäß fließt während der Kraftstoffeinspritzung Kraftstoff von dem Zufuhrkanal 126 durch die Öffnung 133, die Durchflußrinne 84, den Durchflußkanal 136 und heraus aus der Einspritzvorrichtung durch den Rückführkanal 39 zu dem Sumpf oder Sammeltank. Aus den ίο F i g. 3 und 4 ist ferner ersichtlich, daß der Überlauf kanal 134 zu dieser Zeit geschlossen ist.

Die Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 73 und des Ventilgliedes 97 unter Anlage des Pumpenkolbens 73 an dem Anschlagkörper 114 setzt sich fort, bis der Ventilkegel 101 des Ventilgliedes 97 dem Ventilsitz 93 nahekommt. Wenn der Kraftstoffdurchflußbereich zwischen dem Ventilkegel 101 und dem Ventilsitz 93 kleiner wird als der Durchflußbereich durch die Spritzöffnungen 23 entwickelt sich eine hydraulische Kraft an dem Ventilglied 97, die das Ventilglied sehr rasch in die in F i g. 5 gezeigte Stellung bewegt, in der der Ventilkegel 101 dicht auf dem Ventilsitz 93 aufliegt und somit die Spritzöffnungen 23 schließt. Diese hydraulische Kraft entwickelt sich, weil der beschränkte burchflußbereich zwischen dem Ventilkegel 101 und dem Ventilsitz 93 den Kraftstofffluß drosselt und ein Druckgefälle durch diesen Durchflußbereich herbeiführt, so daß sich ein entsprechend höherer Druck auf den oberen Bereich des Ventilgliedes 97 als auf sein unteres Ende ergibt. Diese hydraulische Kraft genügt, um das Ventilglied 97 rasch in einem Einrast- oder Schnappvorgang abwärts in Anlage an den Ventilsitz 93 zu bewegen. Der Anschlagkörper 114 wird zu dieser Zeit durch das Ventilglied abwärts heraus aus dem Eingriff mit dem unteren Ende 77 des Pumpenkolbens 73 gezogen, da sich das Ventilglied rascher bewegt als der Pumpenkolben.

Sobald der Ventilkegel 101 auf dem Ventilsitz 93 aufsitzt, werden die Spritzöffnungen 23 geschlossen und die Einspritzung abrupt beendet.

Die Lage der Überlaufrinne 79 und der Öffnung 135 des Überlaufkanals 134 sind so. daß die Einspritzung zum gleichen Zeitpunkt oder geringfügig vor dem Zeitpunkt endet, zu dem die untere oder Steuerkante 80 der "Überlaufrinne 79 den Überlaufkanal 134 öffnet. Sobald die Spritzöffnungen 23 schließen, baut sich Druck in der Kraftstoffaufnahmekammer 86 auf und wirkt hierdurch eine hohe abwärts gerichtete Kraft auf das Ventilglied 97 ein, wobei diese Kraft das Ventilglied fest auf dem Ventilsitz 93 hält und hierdurch ein Rückprallen des Ventilgliedes 97 von dem Ventilsitz 93 verhindert. Weiterhin bewirkt dieser hohe Druckaufbau die Beendigung der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 73 ohne ein mechanisches Aufeinanderschlagen von Teilen der Einspritzvorrichtung.

Wenn die Steuerkante 80 den Überlaufkanal 134 öffnet, erfolgt der Druckrückgang in der Kraftstoffaufnahmekammer 86 allmählich, und zwar wegen des allmählichen öffnens bei der Voranbewegung des Pumpenkolbens 73 von der Stellung gemäß F i g. 5 in die Stellung gemäß Fig.6. Aus der Fig.6 ist ersichtlich, daß der Druck in der Kraftstoffaufnahmekammer 86 abgebaut wird durch den Fluß von Kraftstoff aus der Kraftstoffaufnahmekammer 86 durch die Löcher 104 und 106 in dem Ventilglied 97 in den Hohlraum 78 des . Pumpenkolbens 73 und dann durch die Löcher 82 und 83 des Pumpenkolbens und durch die Überlaufrinne 79. Wie bereits erwähnt, bewegt sich der Anschlagkörper

114 abwärts heraus aus dem Eingriff mit dem unteren Ende 77 des Pumpenkolbens 73, wenn das Ventilglied 97 auf dem Ventilsitz 93 aufsitzt. Wenn der Pumpenkolben 73 seine Abwärtsbewegung fortsetzt, greift er wieder an dem Anschlagkörper 114 an, wie das in der Fig.5 veranschaulicht ist, und eine weitere Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 7? am Ende des Druckhubes führt dazu, daß der Anschlagkörper 114 durch den Pumpenkolben 73 abwärts bewegt wird, wie das in der F i g. 6 gezeigt ist. Die innere Feder 112 und die äußere Feder

111 werden während dieser Nachlaufperiode des Pumpenkolbens 73 weiter zusammengedrückt und durch die gesteigerte Kompression der inneren Feder

112 wird eine hohe Kraft an das Ventilglied 97 angelegt, die das Ventilglied in sitzender Auflage auf dem Ventilsitz 93 hält und somit ein Eintröpfeln oder Sekundäreinführung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 16 verhindert. Die in den F i g. 5 und 6 dargestellte Lage des Ventilgliedes kann als seine Einspritzbeendigungsstellung bezeichnet werden.

Während der Zeitspanne, zu der sich der erhöhte Abschnitt 63 des Nockens 58 in Eingriff mit der Stößelrolle 62 befindet, werden der Pumpenkolben 73 und das Ventilglied 97 in der in Fig.6 dargestellten Stellung gehalten. Kraftstoff fließt weiter von der Öffnung 133 durch die Durchflußrinne 84 und heraus aus der Einspritzvorrichtung durch den Kanal 136. Der Kraftstoff, der aus der Kraftstoffaufnahmekammer 86 durch das Ventilglied und die Überlaufrinne 79 abfließt, strömt durch den Überlaufkanal 134 zu dem Sumpf. Der Nachlauf des Pumpenkolbens 73 bewirkt, durch Herausdrücken von Kraftstoff aus der Kraftstoffaufnahmekammer 86 auf dem in Fig.6 veranschaulichten Weg, eine Entfernung oder Ausspülung jeglicher Verunreinigungen und Luft aus der Kraftstoffaufnahmekammer 86. Weiterhin dient der Kraftstofffluß durch die Durchflußrinne 84 und den Überlaufkanal 134 während dieses Abschnitts des Kreislaufes auch zur Kühlung der Einspritzvorrichtung.

Die Teile werden in der Stellung gemäß Fig.6 gehalten, bis die Böschung 67 unter die Stößelrolle 62 gelangt und der Wälzkörper 62 abwärts zur Basis 64 des Nockens 58 läuft. Wenn dies eintritt, bewegt die erwähnte Rückholfeder den Pumpenkolben 73 in seinem Rückhub wieder aufwärts, bis die Basis 64 des Nockens 58 unter dem Wälzkörper 62 läuft; zu dieser Zeit befinden sich die Teile in der in F i g. 2 dargestellten Lage. Die äußere Feder 111 der Düsenventileinrichtung 90 hält den Anschlagkörper 114 in Eingriff mit dem unteren Ende 77 des Pumpenkolbens 73 und schiebt das Ventilglied 97 aufwärts. Die Einspritzvorrichtung befindet sich dann wieder in ihrer Ausgangsstellung.

Wie bereits erwähnt, können die Abmessungen der Teile so gewählt werden, daß die Steuerkanten 105 und 100 nach dem Zeitpunkt voneinander frei kommen, zu dem das Ende 77 des Pumpenkolbens 73 die Dosieröffnung 127 schließt. Dann erfolgt eine Vorkompression des Kraftstoffs in der Kraftstoffaufnahmekammer 86, und der Betrag dieser Vorkompression wird bestimmt durch die Kraft der äußeren Feder 111. Dies beruht darauf, daß der komprimierte Kraftstoff in dem oberen Abschnitt 87 der Kraftstoffaufnahmekammer eine abwärts gerichtete Kraft auf die Steuerkante 105 des Ventilgliedes 97 ausübt. Wenn diese abwärts

ίο gerichtete hydraulische Kraft die Kraft der äußeren Feder 111 übersteigt, schiebt die hydraulische Kraft das Ventilglied 97 etwas nach unten und bewirkt, daß die Steuerkanten 105 und 100 voneinander frei kommen. Dann fließt Kraftstoff aus dem Durchflußkanal 89 heraus und die Einspritzung wird eingeleitet.

Ein Weg, auf dem die im vorstehenden Absatz beschriebene Arbeitsweise herbeigeführt werden kann, besteht darin, die Su!,ifrk^'e 105 des Ventilgliedes 97 etwas höher anzuordnen, au uas ui.·' \ r- Uneben wurde. Diese Abwandlung ist in der Fig.3 duren die gestrichelte Steuerkante 105a angedeutet. Der zylindrische Steg 102 hat dann eine etwas größere axiale Länge. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform wird die Dosieröffnung 127 durch das Ende 77 g>:<.d>· -^Γ°η etwas bevor die Steuerkante 105a von der Steuerkaiuc 100 frei kommt. Der Druck des im oberen Teil .>-Kraftstoffaufnahmekammer eingeschlossenen Kraftstoffs übt eine abwärts gerichtete Kraft auf das Ventilglied 97 aus, die das Ventilglied abwärts bewegt, sobald die Kraft der äußeren Feder 111 überwunden wird. Das Ventilglied 97 und der Anschlagkörper 114 werden durch diese Kraft vor dem Pumpenkolben 73 abwar's bewegt. Der Kraftstoff in dem oberen Abschnitt der Kraftstoffaufnahmekammer ist unter Vorkompression, wenn die Steuerkante 105a von der Steuerkante 100 frei kommt. Das Ausmaß der Vorkompression kann sehr einfach durch Änderung der Kraft der äußeren Feder 111 gesteuert werden, beispielsweise von Null bis etwa 280 bar.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Erfindung verbindet die Vorteile, die mit der eingangs beschriebenen Einspritzvorrichtung einhergehen, mit einer eindeutigen Trennung des zugemessenen Kraftstoffs von der Zylinderluft. Demgemäß kann sich, auch bei Einstellung für späte Einspritzung und selbst bei Bedingungen niedriger Geschwindigkeit und geringer Last, die Zylinderluft nicht mit dem zugemessenen Kraftstoff mischen. Dies verhindert Mängel in Form einer Blasenbildung im Kraftstoff oder Bildung eines verdünnten Luft-Kraftstoff-Gemischs von hoher Kompressibilität und niedrigerem Einspritzdruck, sowie in Form eines Durchsickerns von Kraftstoff in den Zylinder, das Motorqualm erzeugen kann, oder eines Mitschleppens von Rußteilchen in die Einspritzvorrichtung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Gehäuse axial verschiebbar aufgenommenen Pumpenkolben und einer koaxial hierzu angeordneten und mit dem Gehäuse verbundenen Einspritzdüse, deren Düsenkörper zum Brennkraftmaschinenzylinder hin mit Spritzöffnungen versehen ist und pumpenkolbenseitig eine beim Druckhub des Pumpenkolbens von diesem unter Druck gesetzte Kraftstoffaufnahmekammer aufweist, in die über eine beim Druckhub vom Pumpenkolben verschlossene und beim Rückhub de;-,clben wieder geöffnete Dosieröffnung, abhängig vom Kraftstoffdruck und von der Zeit, eine bestimmte Kraftstoffmenge eingelagert wird, und in deren Düsenkörper außerdem ein axial bewegliches Ventilglied angeordnet ist, das zur Beendigung der beim Druckhub des Pumpenkolbens erfolgenden Einspritzung dem

'Kraftstoff den Weg von der Kraftstoffaufnahme-,'kammer über einen vom Ventilglied durchsetzten .Durchflußkanal zu den Spritzöffnungen hin durch ''seine gegen Federkraft in Kraftstoffströmungsrich-■(tung unter teilweiser Mitwirkung des Pumpenkolbens erfolgende Bewegung bis zur Anlage einer jeinspritzseitig am Ventilglied angeordneten Dichtfläche an einem Ventilsitz im Düsenkörper versperrt, und das beim Rückhub des Pumpenkolbens, Von diesem Ventilsitz abhebend, in seine pumpenkolbenseitige Ausgangsstellung zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal (89) eine Steuerkante (100) aufweist, die mit einer Steuerkante (105) am Ventilglied (97) derart zusammenwirkt, daß der Kraftstoffweg von der Kraftstoffaufnahmekammer (86) zu den Spritzöffnungen (23) in der Ausgangsstellung des Ventilgliedes (97) ebenfalls gesperrt, in Zwischenstellungen !zwischen dieser Ausgangsstellung und der Stellung bei Anlage des Ventilgliedes (97) am Ventilsitz (93) hingegen freigegeben ist.

2. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die iSteuerkante (105) am Ventilglied (97) an einer der

, Kraftstoffaufnahmekammer (8S) zugewandten Seite eines am einspritzseitigen Ende des Ventilglieds (97) ■befindlichen zylindrischen Steges (102) angeordnet ist und mit einer am Übergang in eine Erweiterung des als Bohrung ausgebildeten Durchflußkanals (89) gebildeten Steuerkante (100) zusammenwirkt.

3. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal (89) ventilgliedseitig von am Ventilgliedschaft im Anschluß an den die Steuerkante (105) tragenden zylindrischen Steg (102) ausgebildeten Anflächungen (103) begrenzt wird.

4. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Steuerkante (100) am Durchflußkanal (89) zusammenwirkende Steuerkante (105) am Ventilglied (97) zur gleichen Zeit oder etwas nach dem Zeitpunkt des Schließens der Dosieröffnung (127) durch den Pumpenkolben (73) den Kraftstoffweg zwischen der Kraftstoffaufnahmekammer (86) und den Spritzöffnungen (23) freigibt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der eingangs ange-Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Gehäuse axial verschiebbar aufgenommenen Pumpenkolben und einer koaxial hierzu angeordneten und mit dem Gehäuse verbundenen Einspritzdüse, deren Düsenkörper zum Brennkraftm?schinenzylinder hin mit Spritzöffnungen versehen ist

ίο und pumpenkolbenseitig eine beim Druckhub des Pumpenkolbens von diesem unter Druck gesetzte Kraftstoffaufnahmekammer aufweist, in die über eine beim Druckhub vom Pumpenkolben verschlossene und beim Rückhub desselben wieder geöffnete Dosieröffnung, abhängig vom Kraftstoffdruck und von der Zeit, eine bestimmte Kraftstoffmenge eingelagert wird, und in deren Düsenkörper außerdem ein axial bewegliches Ventilglied angeordnet ist, das zur Beendigung der beim Druckhub des Pumpenkolbins erfolgenden Einspritzung dem Kraftstoff den Weg von der Kraftstoffaufnah- - "irnekammer über einen vom Ventilglied durchsetzten

;*"Ipurchflußkanal zu den Spritzöffnungen hin durch seine '""gegen Federkraft in Kraftstoffströmungsrichtung unter .teilweiser Mitwirkung des Pumpenkolbens erfolgende

25'Bewegung bis zur Anlage einer einspritzseitig am Ventilglied angeordneten Dichtfläche an einem Ventilsitz im Düsenkörper versperrt, und das beim Rückhub des Pumpenkolbens, von diesem Ventilsitz abhebend, in seine pumpenkolbenseitige Ausgangsstellung zurück-

kehrt.

Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen können u.a. nach dem Gesichtspunkt klassifiziert v/erden, ob sie zum Typ mit geschlossener Düse oder zum Typ mit offener Düse gehören. Bei dem Typ mit geschlossener Düse schließt ein Ventil den zu den Spritzöffnungen führenden Kraftstoffkanal und verhindert ein Eintreten von Zylinderluft in das Innere der Einspritzdüse. Bei dem Typ mit offener Düse hingegen ist ein derartiges Ventil nicht vorgesehen und Zylinderluft kann in die Einspritzdüse gelangen.

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist aus der US-PS 38 31 846 bekannt. Sie kann als Kraftstoffeinspritzvorrichtung vom Typ mit halboffener oder offener Düse eingestuft werden. Das axial bewegliche Ventilglied des Einspritzers schließt den zu den Spritzöffnungen führenden Kraftstoffweg nur während des Teils der Hubbewegung des Pumpenkolbens, indem sich dieser zusammen mit dem Ventilglied am einspritzseitigen unteren Ende des Einspritzhubes befindet, und öffnet den Kraftstoffweg während des Rests seiner Hubbewegung. Bei der Einspritzvorrichtung dieser Patentschrift ist während der Zeit, zu der sich das Ventilglied in seiner pumpenkolbenseitigen, aufwärts gerückten Stellung befindet und Kraftstoff in die Kraftstoffaufnahmekammer des Einspritzers eingemessen wird, ein offener Durchflußkanal rund um das Ventilglied vorhanden, der einen Fluß von Verbrennungsluft von dem Brennkraftmaschinenzylinder aufwärts und rund um das Ventilglied und in die Kraftstoffaufnahmekammer erlaubt. Derartige Verbrennungsluft kann sich mit dem Kraftstoff in dem Einspritzer vermischen und Blasen in dem Kraftstoff bilden, was die Leistungsfähigkeit der Einspritzvorrichtung beeinträchtigt. Weiterhin kann die

f>5 Luft aus dem Maschinenzylinder Rußteilchen in die Einspritzvorrichtung mitschleppen, was schließlich Beeinträchtigungen oder Verstopfungen der Einspritzvorrichtung verursachen kann.