DE2721628A1

DE2721628A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE2721628A1
Application number: DE19772721628
Authority: DE
Inventors: Boaz Antony Jarrett; Dorian Farrar Mowbray
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1977-12-01
Also published as: JPS538420A; FR2351272B1; FR2351272A1; GB1578131A; IT1074534B

Description

Dr. Joachim Rasper ^{LUC 3} Patentanwalt C

62 Wiesbaden

IWK?1«lttf HKw Μ ΤΛ 54 M β

Lucas Industries Limited Birmingham, England

Kraftstoffeinspritzanlage für Verbrennungskraftmaschinen

Kurzbeschreibung: Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für Verbrennungskraftmaschinen. Diese besteht aus einer Einspritzdüse mit einem federbelasteten Ventil, welches durch den Kraftstoffdruck betätigbar ist, so daß der Kraftstoff durch die Düsenöffnung austreten kann, sowie aus einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff unter Druck liefert.

709848/0957

-ft-

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer Einspritzdüse mit einem federbelasteten Ventil, welches durch den Kraftstoffdruck betätigbar ist, so daß der Kraftstoff durch die Düsenöffnung austreten kann, sowie aus einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff unter Druck liefert.

Wenn solche Anlagen zur Einspritzung von Kraftstoff bei Verbrennungskraftmaschinen mit Kompressionszündung eingesetzt werden, ist es für den Betrieb der Kraftmaschine vorteilhaft, ein kleines Volumen des Kraftstoffes vor der Hauptmenge in die Kraftmaschine einzuspritzen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzanlage des bezeichneten Typs zu schaffen, mit der sich eine solche Voreinspritzung optimal erreichen läßt.

Erfindungsgemäß ist eine solche Kraftstoffeinspritzanlage gekennzeichnet durch eine mit einem Antrieb versehene Voreinspritzpumpe, deren Ausgang so mit der Einspritzdüse verbunden ist, daß von der Voreinspritzpumpe gelieferter Kraftstoff unter Druck das Ventil betätigt, damit der von der Voreinspritzpumpe geförderte Kraftstoff zur Düsenöffnung gelangen kann, und ein Rückschlagventil, durch welches der von der Kraftstoffpumpe kommende Kraftstoff fließen kann, um auf das Ventil zu wirken, wobei die Anordnung so ausgeführt ist, daß sich die Voreinspritzpumpe zeitlich vor der Kraftstoffpumpe betätigen läßt.

709848/0957

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Kraftstoffeinspritzanlagen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage;

Fig. 2 einen Teilbereich einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 3 eine Modifikation der Kraftstoffeinspritzanlage nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Anlage besteht aus einer Einspritzpumpe 10 mit verschiedenen Druckleitungsanschlüssen 11 zur Verbindung mit den einzelnen Einspritzdüsen der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine. Die dargestellte Einspritzdüse 12 besteht aus einem Düsenhalter 13 mit einer darin beweglichen Düsennadel 14. Die Düsennadel 14 wird durch eine schraubenförmige Druckfeder 16 gegen einen Ventilsitz 15 gedrückt, und es ist eine Kraftstoff-Druckleitung 17'vorgesehen, durch welche Kraftstoff unter Druck auf die Düsennadel 14 einwirken kann, um diese gegen den Federdruck anzuheben, damit Kraftstoff durch die Einspritzöffnung 18 austreten kann. Wenn der Zustrom von Kraftstoff unter Druck durch die Druckleitung 17 aufhört, bewegt sich

709848/0957

die Düsennadel 14 wieder in ihre Anlage gegen den Ventilsitz 15. In Fig. 1 ist gezeigt, wie ein Druckleitungsanschluß der Einspritzpumpe 10 mit der Druckleitung 17 über ein Rückschlagventil 19 verbunden ist, welches federbelastet ist und sich zum Durchfluß des Kraftstoffes von der Einspritzpumpe 10 zur Druckleitung 17 hin öffnet.

Um der Verbrennungskraftmaschine eine Voreinspritzmenge an Kraftstoff zuführen zu können, ist eine Voreinspritzpumpe 20 vorgesehen, die zweckmäßigerweise mit im Düsenhalter 13 untergebracht ist. Die Voreinspritzpumpe enthält in einem mit der Druckleitung 17 in Verbindung stehenden Zylinder einen Kolben 21, der durch eine Feder in eine Richtung gedrückt wird, die dem mit der Druckleitung 17 verbundenen Ende des Zylinders entgegengesetzt ist. Zur Betätigung des Kolbens 21 ist ein Antrieb 22 vorgesehen, der im ausgeführten Beispiel aus einer Mehrzahl piezo-elektrischer Kristalle besteht. Die Kristalle lassen sich mit Hilfe eines elektronischen Steuerkreises 23 erregen, der von einem rotierenden Teil der Kraftmaschine ein Signal in Abhängigkeit des Drehwinkels erhält. Die Einspritzpumpe 10 ist selbstverständlich in Synchronisation mit der Kraftmaschine angetrieben und die weitere Anordnung ist so, daß der Steuerkreis 23 den Satz piezo-elektrischer Kristalle erregt, der seinerseits den Kolben 21 in eine Richtung bewegt, in der dieser Kraftstoff aus dem Zylinder verdrängt, wobei der Druck des verdrängten Kraftstoffes auf die Ventilnadel 14 einwirkt und diese

709848/0957

von ihrem Sitz abhebt, so daß Kraftstoff durch die Düsenöffnung 18 austreten kann. Die Kristalle bleiben auch dann noch im erregten Zustand, wenn der Kolben 21 das Ende seines Förderhubes erreicht hat, worauf dann die Einspritzpumpe 10 eine bestimmte Menge Kraftstoff verdrängt, welche durch das Rückschlagventil 19 strömt und die Düsennadel 14 offen hält oder wieder von ihrem Sitz 15 abhebt, damit der Kraftstoff durch die Düsenöffnung 18 austreten kann. Gegen Ende des Verdrängungshubes der Einspritzpumpe 10 wird der Kristallsatz entregt, wodurch der Kolben 21 in seine in Fig. 1 dargestellte Position zurückkehren kann. Während dieser Bewegung wird Kraftstoff in den Zylinder eingezogen; dieser Kraftstoff kommt von der Einspritzpumpe 10. Die Entregung des Kristallsatzes läßt sich auf einen genauen Zeitpunkt im Verhältnis zur Kraftstoffverdrängung durch die Einspritzpumpe einstellen, so daß der Kolben 21 gerade die letzte von der Einspritzpumpe 10 verdrängte Kraftstoffmenge schluckt. Dies hat die vorteilhafte Wirkung, daß dadurch der Druck in der Druckleitung 17 plötzlich vermindert wird, wodurch sich die Düsennadel 14 schnell schließt. Das Rückschlagventil 19 ist dafür vorgesehen, eine Förderung von Kraftstoff von der Voreinspritzpumpe zur Einspritzpumpe hin zu verhindern.

Der Satz piezo-elektrischer Kristalle läßt sich auch durch anderen Antriebsmittel, wie beispielsweise Elektromagneten, eine mechanische Kraftübertragung von der Kraftmaschine aus oder

709848/0957

durch irgend eine andere Art von Druckverstärkern ersetzen, die sich beispielsweise durch den Zylinderdruck der Kraftmaschine oder von einer anderen Druckluftquelle aus betätigen lassen.

In den Steuerkreis 23 lassen sich außer einem drehwinkelabhängigen Signal der Stellung der Kraftmaschine auch von der Drehzahl und der Belastung der Maschine abhängige Signale einspeisen, um das Timing der Voreinspritzmenge von diesen Maschinenparametern abhängig zu machen.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 1, jedoch mit der Ausnahme, daß das Rückschlagventil im Ende des Zylinders der Voreinspritzpumpe angeordnet ist. Das Rückschlagventil besteht aus einem konisch erweiterten Ventilteller 24, der sich am Ende eines durchbohrten Ventilschaftes 25 befindet, der seinerseits im Zylinder der Voreinspritzpumpe gleitbar geführt ist. Durch die gestrichelt dargestellte Bohrung im Ventilschaft 25 gelangt die Voreinspritzmenge als Kraftstoff in die Druckleitung 17. Die dem Druck des von der Rückstellfeder 26 zu überwinden, die dazu dient, den Ventilteller ansonsten in seinen Sitz zu drücken.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung drückt die Voreinspritzpumpe 20 die Voreinspritzmenge an Kraftstoff nur durch die eine

709848/0957

-yt-

2 7 7 i 6' 2 S

Einspritzdüse 30, durch die auch die Einspritzpumpe 10 über ein Rückschlagventil 32 einen Teil des Kraftstoffes drückt. Zusätzlich ist eine weitere Einspritzdüse 31 vorgesehen, durch die allein von der Einspritzpumpe 10 kommender Kraftstoff austreten kann. Die Hauptkraftstoffmenge tritt daher durch beide Düsen in die Kraftmaschine ein, und während des Hubes der Einspritzpumpe 10 erhält auch die Voreinspritzpumpe 20 Kraftstoff. Die Düsennadeln der beiden Einspritzdüsen haben eine gemeinsame Rückstellfeder 33, deren Kraft über einen Doppelarmhebel 34 aufgeteilt wird. Das Verhältnis der Hebelarme des Doppelarmhebels 34 und die Durchmesser der Düsennadeln lassen sich so auswählen, daß man ein gewünschtes Betriebsverhalten der Düsen erhält.

In den Ausführungsbeispielen wurde die Voreinspritzpumpe zwar mit der Einspritzdüse als eine Baueinheit gezeigt, dies muß jedoch nicht unbedingt der Fall sein. In Anbetracht der sehr geringen Menge an Brennstoff, welche die Voreinspritzung bildet, ist es jedoch wünschenswert, daß die Voreinspritzpumpe so dicht wie möglich bei der Einspritzdüse liegt.

709848/0957

Leerseite

Claims

ζ- Patentansprüche:

1.1 Kraftstoffeinspritzanlage für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer Einspritzdüse mit einem federbelasteten Ventil, welches durch den Kraftstoffdruck betätigbar ist, so daß der Kraftstoff durch die Düsenöffnung austreten kann, und einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff unter Druck liefert, gekennzeichnet durch

eine mit einem Antrieb (22) versehene Voreinspritzpumpe (20), deren Ausgang so mit der Einspritzdüse (10) verbunden ist, daß von der Voreinspritzpumpe (20) gelieferter Kraftstoff unter Druck das Ventil (14, 15, 16) betätigt, damit der von der Voreinspritzpumpe (20) geförderte Kraftstoff zur Düsenöffnung (18) gelangen kann, und

ein Rückschlagventil (19), durch welches der von der Kraftstoffpumpe (10) kommende Kraftstoff fließen kann, um auf das Ventil (14, 15, 16) zu wirken,

wobei die Anordnung so ausgeführt ist, daß sich die Voreinspritzpumpe (20) zeitlich vor der Kraftstoffpumpe (10) betätigen läßt.

709848/09 5

ORIGINAL INSPECTED

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (23) zur Steuerung der Betätigung der Voreinspritzpumpe (20) und Mittel vorgesehen sind, die in diese Steuereinheit (23) ein vom Drehwinkel der Verbrennungskraftmaschine abhängiges Signal einspeisen.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinspritzpumpe (20) einen in einem Zylinder beweglichen Kolben (21) aufweist, und daß der Antrieb (22) bei Erregung den Kolben (21) in einer Richtung zur Verdrängung von Kraftstoff bewegt, der Kolben (21) aber nach Entregung des Antriebes (22) in entgegengesetzter Richtung beweglich ist, so daß Kraftstoff in den Zylinder einströmen kann.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Antrieb (22) vor Beendigung des Förderhubes der Kraftstoffpumpe (10) entregen läßt, damit der Zylinder der Voreinspritzpumpe (20) die letzte von der Kraftstoffpumpe (10) verdrängte Kraftstoffmenge schlucken kann.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) mit elastischen Rückstellmitteln versehen ist, die den Kolben (21) in diese entgegengesetzte Richtung zurückdrängen .

709848/0957

6. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil, bestehend aus einem in dem Zylinder der Voreinspritzpumpe beweglichen Ventilschaft (25) mit einem darin vorgesehenen Durchgangskanal, durch den Kraftstoff aus dem Zylinder zur Einspritzdüse gelangen kann, ohne das Rückschlagventil zu betätigen, einem Ventilteller (24) an der dem Kolben der Voreinspritzpumpe entgegengesetzten Ende des Ventilschaftes (25) , einem am Ende des Zylinders vorgesehenen Ventilsitz für den Ventilteller (24), einer direkt hinter dem Ventilteller (24) in der Zylinderwand ausgebildeten Kammer, einem Kanal, über den diese Kammer mit der Kraftstoffpumpe (10) in Verbindung steht, und elastischen Rückstellmitteln (26), die den Ventilteller (24) in seinen Sitz drücken.

7. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Einspritzdüse (31) vorgesehen ist, die Kraftstoff allein von der Kraftstoffpumpe (10) erhält, und daß die zuerst erwähnte Einspritzdüse (30) Kraftstoff sowohl von der Voreinspritzpumpe (20) als auch einen Teil von der Kraftstoffpumpe (10) erhält.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (30, 31) in einem gemeinsamen Düsenhalter untergebracht sind, daß die Ventilnadeln mit gewissem Abstand nebeneinander angeordnet sind und jede in einer getrennten Bohrung beweglich ist, daß diese Bohrungen und die Ventilnadeln Kam-

709848/0957

mem begrenzen, in die Kraftstoff unter Druck zum Auslösen von Bewegungen der Ventilnadeln einströmen kann, um den Kraftstoff aus tritt durch die Düsenöffnungen zu ermöglichen, daß ein erster Kanal die Kraftstoffpumpe (10) mit der zu der weiteren Einspritzdüse (31) gehörenden Kammer und ein zweiter Kanal den Zylinder der Voreinspritzpumpcj (20 in Fig. 3) mit der anderen Kammer verbindet, und daß ein elastisches Glied (33) die Ventilnadeln in ihre Schließstellung drängt, wobei dieses elastische Glied (33) auf die Ventilnadeln über einen Doppelarmhebel (34) wirkt, durch den die Schließkraft des elastischen Gliedes (33) auf die beiden Ventilnadeln aufgeteilt wird.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (32) in einem Kanal angeordnet ist, der diese beiden Kammern verbindet.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antrieb (22) einen Satz piezo-elektrischer Kristalle enthält.

709848/0957