DE2853026A1

DE2853026A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE2853026A1
Application number: DE19782853026
Authority: DE
Inventors: Ivor Fenne
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1979-06-13
Also published as: IT7830161A0; FR2411314A1; IT1100181B; GB1599649A; ES475071A1; JPS5487330A; MX146894A; US4244342A

Description

LUCAS INDUSTRIES LIMITED Birmingham Bl9 2XP
Großbritannien

Kraft st offeinsprit z system

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Kraft st of feinspritz system zur Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Maschinen-Kolben, der während des Kompressionshubs mit dem Luftdruck im Maschinen»Zylinder beaufschlagbar ist, so daß er verschoben wird und einen Kraft st off druck erzeugt, der ausreichend hoch ist, um das Yentilelement einer Kraftstoffeinspritzdüse₀ durch die der Brennkammer Kraftstoff suführbar ist₉ zu öffnen«,

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kraftstoffelnspritzsystsms der vorgenannten Art ρ das einfach tmd ■ankompliziert aufgebaut ist₀

Das Kraft stoff ©inspritssysteia nach der Erfindung ist gslceimgeielmat fereli einen weiteren Zylinder_s einen darin ver«* selilsWaaren Kolbea._p wobei der Zylinder und der Kolben ein© mit <ä©r Einspritzdüse Terfcran&ene POmpenkaimer bilden«, aus der ρ wenn, der MascMs.on-Kol'bea diarch den Luftdruck in der Breaakaeaer verscliob©a v/irä_p Kraftstoff strömt, durch eine die so "betätigbar XSt₀ daß sie unter Druck

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stehenden Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung zum geschlossenen Ende des Zylinders eintreten läßt, und durch ein Sperrventil, durch das das geschlossene Ende des ersten Zylinders mit der Pumpenkammer verbunden ist_s wobei während der Bewegung des Maschinen-Kolbens ₉ die eine Volumenver«= kleinerung der Pumpenkammer bewirkt, das Sperrventil geschlossen ist, so daß der aus der Pumpenkammer verdrängte Kraftstoff zu der Einspritzdüse strömt, und während der Kraftstoffzufuhr zum Maschinen-Zylinder, die eine Verschiebung des Maschinen-Kolbens zur Vergrößerung der Pumpenkammer bewirkt, Kraftstoff über das Sperrventil zur Pumpenkammer strömt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Das Kraftstoffeinspritzsystem umfaßt ein Hauptglied 10, an dessen einem Ende eine Buchse 11 gesichert ist, deren Innenumfangsflache einen Zylinder 12 bildet, In dem Zylinder 12 ist ein Kolben 13 verschiebbar, der durch einen Stift 14, der an der Buchse angeordnet und in einem im Kolben ausgebildeten Schlitz 15' verschiebbar ist, an einer Winkelbewegung gehindert wird, jedoch eine begrenzte axiale Bewegung ausführen kann* Das von dem Hauptglied 10 ferne Ende des Buchse 11 bildet einen Sitz 16, an dem ein an dem Kolben ausgebildeter komplementärer Umfangsflansch 17 in Anlage gelangt.

Im Betrieb sind das Hauptglied 10 und die Buchse 11 in einer in einem Zylinderkopf eines Motors ausgebildeten Bohrung angeordnet, und das Ende der Buchse 11 ragt in einen Brennraum 18 des Motors. Es ist zu beachten, daß jeder Brennraum mit der bisher erläuterten Anordnung ausgebildet ist.

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In dem Hauptglied 10 ist ein Kraftstoffkanal 19 ausgebildet, der mit dem geschlossenen Ende des Zylinders 12 verbunden ist. Der Kraftstoffkanal 19 steht mit einem Kraftstoffeinlaß 20 in Verbindung, der im Betrieb mit einem unter Druck stehenden Kraftstoff vorrat 21 verbunden ist. Ferner ist in dem Kraftstoffkanal 19 ein Absperrorgan 22 angeordnet, das einen Ventilkörper 23 aufweist, der mit einem an einem Kopf in Anlage bringbaren Ventilsitz verbunden ist, so daß das Fließen von Kraftstoff von der Kraftetoffvcrsorgung eu der Kammer verhindert wird. Yorteilhafterweise ist der Ventilkörper durch einen Ausgleichskolben 23, der mit dem Druck am Kraft et of feinlaß 20 beaufschlagt wird, druckausgeglichen,' Ferner ist eine Schrauben- oder Kompressionsfeder 25 vorgesehen, die den Ventilkörper 23 mit geringer Kraft in die Schließstellung drückt.

In dem Kolben 13 iet ein weiterer Zylinder 26 auegebildet, in dem ein Kolben 27 angeordnet ist. Der Kolben 27 hat einen Kopf 28, der unter einer eine Öffnung aufweisenden Platte 29, die gegen das geschlossene Ende des Zylinders 12 gehalten irt, gegen eine Axialverschiebung gehalten ist· Der Kolben und der Zylinder 26 bilden eine Pumpkammer 30.

Die Pumpkaaaer 30 ist alt dem geschlossenen Ende des Zylinders 12 über ein Sperrventil 31 verbunden. Das Ventil «»faßt eine Gewindebuchse, die in einer Bohrung im Kolben angeordnet iat, ein Ventilelement 32 mit einem in der Buchse gleitenden Hehlkörper, und einen Kopf 33» der an einen imreh den Hand der Buch·· definierten Site anltgtar lit. MLm Blattfeder 34-beauf ichlagt den Kopf de· Tentilelement· leicht In Richtung Sit ι.

Die Pumpkammer 30 ist femer mit einer Iraftstoffeinspritidttse 35 verev&dem. Di·»· »estebt au· einer Buchse, tie im

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eine eine Fortsetzung des Zylinders 26 bildende Bohrung geschraubt ist, wobei die Buchse einen Sitz; 37 bildet, der mit dem Kopf 38 eines Ventilelements zusammenwirken kann. Die Spindel des Ventilelements ist hohl und wird durch die Innenumfangsflache der Buchse geführt, und ferner weist die Spindel einen Kopf 39 auf, zwischen welchem und der Buchse eine Schraubenfeder 40 angeordnet ist.

Es wird jetzt die Arbeitsweise erläutert, wobei die Teile zu Beginn die in der Zeichnung wiedergegebenen Stellungen einnehmen. Das Ventil 22 ist geschlossen, und es sei angenommen, daß der Kompressionshub des der Brennkammer zugeordneten Kolbens gerade beginnt. Der Luftdruck in der Brennkammer 18 steigt zwar, aber es findet keine weitere Bewegung der Teile statt, außer einer geringen Verschiebung des Kolbens 13 aufgrund des Luftdrucks, so daß der in den verschiedenen Zylindern und Kammern enthaltene Kraftstoff gering verdichtet wird. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird das Ventil 22 geöffnet, und dann wird der Druck im geschlossenen Ende des Zylinders 12 auf den Druck der KraftstoffVersorgung 21 vermindert. Infolgedessen kann sich der Kolben 13 nunmehr in Richtung zum geschlossenen Ende des Zylinders verschieben, und währenddessen steigt der Kraftstoffdruck in der Pumpkammer 30 auf einen Pegel, bei dem der Kopf 38 der Einspritzdüse 35 von seinem Sitz abgehoben wird. Daher wird der Brennkammer durch die Düse Kraftstoff zugeführt. Die Einwärtsbewegung des Kolbens wird fortgesetzt, bis der Plansch 17 an dem Sitz anliegt. Wenn dies der Pail ist, sind die Wandung des Zylinders 12 und auch die Wandung des Kolbens vor den korrodierenden Auswirkungen der Verbrennungsgase in der Brennkammer geschützt. Perner ist vorgesehen, daß unmittelbar, bevor der Plansch seinen Sitz berührt, der Ventilkopf 33 des Sperrventils 31 von seinem Sitz abgehoben wird. Dies wird durch Anlage eines VorSprungs an der Spindel des Ventilelements an der Platte 29 bewirkt. Dadurch ergibt sieh

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eine schnelle Verminderung des Kraftstoffdrucks in der Pumpkammer 30 und infolgedessen ein sehr schnelles Schließen des Kopfs 38 auf dem Sitz 37.

Während des Saughubs des Maschinen-Kolbens strömt unter Druck stehender Kraftstoff von der Versorgung 21 in das geschlossene Ende des Zylinders 12. Dadurch wird eine Auswärt sbewegung des Kolbens 13 bewirkt, und aufgrund einer solchen Bewegung erhöht sich das Volumen der Pumpkammer 30. Der Kopf 33 des Ventilelements wird von seinem Sitz durch die Druckdifferenz gegen die Kraft der Feder 34 abgehoben, und Kraftstoff strömt in die Pumpkammer, Wenn eine ausreichende Kraftstoffmenge in die Pumpkammer geströmt ist, wird das Ventil 22 geschlossen, und die Teile bleiben in den eingenommenen Lagen in Bereitschaft für den nächsten Einspritzhub.

Die bei jedem Einspritzhub zugeführte Kraftstoffmenge kann auf verschiedene Weise festgelegt werden. Dabei kann das Ventil 22 als Drosselventil angewandt werden. In diesem EaIl wird die an dem Ventil vorbeiströmende Kraftstoffmenge durch den Druck des von der Kraftstoff Versorgung zugeführten Kraftstoffs und die Öffnungszeit des Ventils bestimmt. Alternativ kann das Ventil für eine viel kürzere Zeit vollständig geöffnet werden. Eine Zwangssteuerung der der Pumpkammer zugeführten Kraftstoffmenge kann durch Erfassen der Bewegung des Kolbens 13 bei geöffnetem Ventil 22 erfolgen. Dies kann durch einen Wandler erreicht werden, der z. B. eine in dem geschlossenen Ende des Zylinders 12 angeordnete Süliler spule 41 ist. Die iühlerspule 41 erzeugt ein Signal und leitet es einer Steuereinheit zu, die ihrerseits die Betätigung des Ventils 22 steuert. Vorzugsweise wird das Ventil 22 durch einen Elektromagneten betätigt. Das Ventil kann jedoch von einem motorgetriebenen Steuerkurvenkörper und einem verstellbaren Anschlag, der die Auswärtsverschiebung des Kolbens 13 begrenzt, betätigt werden. Auf diese Weise ist das System vollständig mechanisch.

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Bei aera, erläuterten System erfolgt die Beendigung der Kraftstoffeinspritzung durch das Sperrventil 31, das geöffnet wird, unmittelbar "bevor der Plansch 1? an seinem Sitz anliegt. Der Aufbau des Sperrventils kami auch vereinfacht werden, so daß ein einfaches federbelastetes Kugelventil verwendet id.rd, wenn Kanäle und damit zusammenwirkende Bohrungen in den Kolben 27 und den Zylinder 26 eingearbeitet \Yerdenj diese Kanäle und Bohrungen bringen die Pumpkammer 30 mit dem geschlossenen Inde des Zylinders 12 unmittelbar vor der Anlage des !"lansehes an dem Sit« in Verbindung.

Es ist auch möglich*, eine Kraft stoff-Voreinspritzung vorzusehen. Dies wird erreicht ₉ wenn das Kraftstoffvolumen im geschlossenen Ende les Zylinders 12 absichtlich groß gemacht wirdj so daß während der Anfangsbewegung des Kolbens 13 zur Verdichtung des Kraftstoffs eine geringe Kraftstoffmenge aus der Pumpkammer 30 verdrängt wird, Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Ventil 22 schnell geöffnet und geschlossen wird zum Erzielen einer Voreinspritzung, wonach das Ventil für die Kraft st off-Haupt einspritzung wieder geöffnet wird.

Wenn das Ventil 22 durch einen Elektromagneten gesteuert wird, muß die zugeordnete Steuerschaltung auch ein Maschinen- !Taktsignal empfangen» um sicherzustellen, daß die Kraftstoffeinspritzung zum richtigen Zeitpunkt erfolgt· Ein solches System weist eine flexible Einstellung und ic Verbindung sit der FOhlerspule 41 eiste genaue Steuerung der in die Brennkammer eingespritzten Kraftstoffmenge auf. Bas System sieht auch ein Überströmen von Kraftstoff aa Ende dear limspritsperlode vor, um ein schnelles Schließen des Ventilelements der Einspritzdüse zu erzielen· Ferner kamm aitea eine Vor-

einspritzung von Kraftstoff durchgeführt werden, und das System weist den weiteren Vorteil auf, daß nur eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe zum Anschluß an das System erforderlich ist.

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Claims

Ansprüche

^JKraftstoffeinspritzsystem zur Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkammer einer Brennkraftmasehine, mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben, der während des Kompressionshubs mit dem luftdruck im Zylinder beaufschlagbar ist, so daß er verschoben wird und einen Kraftstoffdruck erzeugt, der ausreichend hoch ist, um das Ventilelement einer Kraftstoff einspritzdüse, durch die der Brennkammer Kraftstoff zuführbar ist, zu öffnen,

gekennzeichnet durch einen weiteren Zylinder (26),

einen darin verschiebbaren Kolben (27), wobei der weitere Zylinder (26) und der Kolben (27) eine mit der Einspritzdüse (35) verbundene Pumpkammer (30) bilden, aus der, wenn der Kolben (13) durch den Luftdruck in der Brennkammer verschoben wird, Kraftstoff strömtj

eine Yentileinheit (22), die so betätigbar ist, daß sie unter Druck stehenden Kraftstoff von einer KraftstoffVersorgung (21) zum geschlossenen Ende des Zylinders (12) eintretenläßtρ und

ein Sperrventil (31)_p-durch, das das geschlossene Ende des ersten Zylinders (12) mit der Pumpkammer (30) verbunden ist,

67-(8126 T)-SChO .

wobei während der Bewegung des Kolbens (13), die eine Volumenverkleinerung der Pumpkammer (30) bewirkt, das Sperrventil (31) geschlossen ist, so daß der aus der Pumpkammer (30) verdrängte Kraftstoff zu der Einspritzdüse (35) strömt, und während der Kraftstoffzufuhr zum Zylinder (12), die eine Verschiebung des Kolbens (13) zur Vergrößerung der Pumpkammer (30) bewirkt, Kraftstoff über das Sperrventil (31) zur Pumpkammer (30) strömt,
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kraftstoffeinspritzdüse (35) an dem Kolben (13) angeordnet ist.
3. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kraftstoffeinspritzdüse (35) eine Buchse umfaßt, die einen Sitz (37) für ein einen Teil der Einspritzdüse (35) darstellendes Ventilelement bildet, wobei die Buchse in einer Bohrung gesichert ist, die als Verlängerung des weiteren Zylinders (26) ausgebildet ist.
4. System nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ventilelement in einer durch die Buchse gebilde-.ten Bohrung verschiebbar ist₅ daß der Sitz (37) am äußeren Ende der Bohrung gebildet ist, daß das Ventilelement einen Ventilkopf (38) sum Zusammenwirken mit dem Sitz (37) aufweist, und daß ein Pederelement (40) den Ventilkopf (38) in Kontakt mit dem Sits (37) beaufschlagt,
5 ο System nach Anspruch I₉
dadurch gekennzeichnet,

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daß das Sperrventil (31) an dem Kolben (13) angeordnet ist und ein Ventilelement (32) hat, das durch eine Jeder (34) in Kontakt mit einem Sitz beaufschlagbar ist, und daß durch den vorherrschenden Kraftstoffdruck in dem weiteren Zylinder (26) das Yentilelement (32) gegen Ende des Einwärtshubs des Kolbens (13) von seinem Sitz abgehoben wird, so daß eine Druckverminderung in dem weiteren Zylinder (26) erfolgt und dadurch die Kraftstoff einspritzdüse (35) sehr schnell schließbar ist.
6. System nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Sperrventil (31) eine Buchse umfaßt, die in einer Ausnehmung in der Innenfläche des Kolbens (13) gesichert ist, wobei das Ende des Tentilelements (32) sich gegen Ende der Einwärtsbewegung des Kolbens (13) über diese Innenfläche hinaus in Anlage an einem Anschlag erstreckt.
7. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der weitere Zylinder (26) in dem Kolben (13) ausgebildet ist, daß der Kolben (27) sich von der Innenfläche des Kolbens.(13) erstreckt, daß der Kolben (27) an seinem Ende einen aus dem Kolben (13) vorstehenden Kopf (28) trägt, und daß dieser Kopf (28) an einer in dem Zylinder (12) gesicherten Anschlagplatte (29) anliegt.
8. System nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Yentileinheit (22) durch einen Elektromagneten (42) betätigbar ist, wobei dessen Stromfluß durch eine Steueranordnung bestimmt ist, die ein die lage der umlaufenden Teile der zugeordneten Maschine anzeigendes Signal empfängt,

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9. System nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß während eines Kompressionshubs des Maschinen-Kolbens des zugeordneten Maschinen-Zylinders die Ventileinheit (22) in der Schließstellung gehalten wird, bis eine Kraftstoffzuf uhr erfolgen soll.
10. System nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß während eines Saughubs des Maschinen-Kolbens die Ventileinheit (22) in der Offenstellung gehalten wird, bis die erwünschte Kraftstoffmenge in den weiteren Zylinder (26) gelangt ist.
11. System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein auf die Lage des Kolbens (13) ansprechender Wandler (41) ein die Kraftstoffmenge in dem weiteren Zylinder (26) anzeigendes Signal erzeugt.
12. System nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Volumen des Maschinen-Zylinders ausreichend groß ist, so daß eine hinreichend große Anfangsbewegung des Kolbens im Zylinder erfolgt, durch die eine Voreinspritz-Kraftstoffmenge aus dem weiteren Zylinder (26) durch die Einspritzdüse (35) in den zugeordneten Maschinen-Zylinder gespritzt wird,
13. System nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventileinheit (22) zuerst geöffnet und geschlossen wird, so daß durch die Einspritzdüse (35) dem zugeordneten Maschinen-Zylinder eine Voreinspritz-Kraftstoff menge zuführbar ist, wonach, wenn der Hauptkraftstoffstrom erforderlich ist, die Ventileinheit (22) wieder geöffnet wird.

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14. System nach Anspruch. 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventileinheit (22) durch einen von der zugehörigen Maschine getriebenen Steuerlcurvenkörper betätigbar ist.
15. System nach Anspruch 14,
gekennzeichnet durch

Mittel zum Begrenzen der Bewegung des M-Kolbens (13) aufgrund des dem Zylinder (12) zugeführten Druck-Kraftstoffs,