DE2911447A1

DE2911447A1 - Den kraftstoffdurchfluss steuerndes steuerglied fuer einspritzvorrichtungen bei insbesondere luftverdichtenden brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2911447A1
Application number: DE19792911447
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Ing Fraenkle; Friedrich-Wilhelm Hase
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1980-09-25
Also published as: FR2452000B1; IT1146154B; US4389987A; GB2045863A; FR2452000A1; GB2045863B; IT8048126A0

Description

DaimJ er-Betiz Aktiengesellschaft Daitn 12 008/4

Stuttgai t-Unterturkheim 22, 3 .

"Den hraf t ρ tot ί durchf lull steuerndes Steuerglied für Einspritzvorrichtungen bei insbesondere luftveidichtenden Brennkraftmaschinen"

JJie Erfindung bezieht sich auf ein den Kraftstoffdurchfluß steuerndes Steuerglied für Einspritzvorrichtungen bei insbesondere .luftverdichtenden Ilrennkrai"tmaschiiien, das im Bereich des Einspritzventiles oder in ihm selber angeordnet ist und das einen den Durchfluß steuernden axialbeweglichen und eine Axialbohrung aufweisenden Steuerkolben enthält, der durch eine Druckfeder in eine der Durchlaufrichtung entgegenweisende Endlage gedrückt ist, in der nur der Querschnitt einer in der der Zulaufrichtung zugekehrten Stirnseite angeordneten ersten Drosselbohrung offen ist, und der entgegen der Kraft der Druckfeder in Durchflußrichtung bei jedem Einspritzzyklus einen definierten Arbeitshub ausführen kann und dabei unterschiedliche Durchlaßquerschnitte einsteuert, wobei ein zum Einspritzventil führender, vom Steuerkolben angesteuerter Abflußkanal radial in das den Steuerkolben führende Gehäuse einmündet und wobei das aus dem die Druckfeder aufnehmenden Federraum während des Arbeitshubes verdrängte Volumen über wechselweise eingesteuerte Querschnitte in den Abflußkanal gelei-

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tet wird, wodurch die Ausweichgeschwindigkeit des Steuerkolbens während des Arbeitshubes bedingt ist.

Bei einem den Kral tstoff durchiluß steuernden Steuerglied dieser Art nach öer DK-OS I5 76 5 lt> ist es bekannt, zwei je von einer Druckfeder belastete Steuerkolben hintereinander anzuordnen. Da diese Anordnung im Aufbau kompliziert und deshalb störanfällig und teuer ist, macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, das Steuerglied derart auszubilden, daß nur ein einziger Steuerkolben benötigt wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Federraum soweit als möglich durch einen Verdrängungsstift auf ein möglichst geringes offenes Volumen beschränkt ist und daß zu Deginn des Arbeitshubes mehrere nicht bzw. wenig drosselnd wirksame im Steuerkolben angeordnete Bohrungen freiliegen, die durch eine Steuerkante nach etwa 10 - 20% des Arbeitshubes zugesteuert werden, daß danach wenigstens eine im Steuerkolben versetzt zu diesen Bohrungen angebrachte weitere Drosselbohrung angeordnet ist und daß wieder in Richtung zur ZulaufStirnseite des Steuerkolbeus - gegenüber der bzw. den Drosselbohrungen versetzt - mehrere nicht bzw. wenig drosselnd wirksame Bohrungen vorgesehen sind.

Durch die Anordnung mehrerer verschiedener Drosselbohrungen in einem einzigen Steuerkolben, die je nach Stellung des Steuerkolbens zu- und abgeschaltet werden können, läßt sich die gewünschte Steuerung der Brennstoffzufuhr mit einer wesentlich vereinfachten Vorrichtung erreichen. Die Bemessung der gedrosselt geförderten Menge erfolgt über den Kolbendurchmesser und Kolbenhub bis zur Freigabe durch den * großen Durchflußquerschnitt an der Steuerkante (Druckabbau). Die zu Beginn des Arbeitshubes freiliegenden Bohrungen er-

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möglichen einen raschen Lruckaufbau bis zur Erreichung des Düsenöffnungsdruckes beim Linspiitzventil.

Das durch den Verdrängungsstift bestimmte offene Volumen des Federraumes steuert das Maß der Kriift stoff speicherung im Federraum.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können die zuletzt wirksamen bohrungen geneigt zur Kolbenlängsrichtung angeordnet werden, derart, daß die äußeren in der Zylinderi !«ehe des Steuerkolbens liegenden iiohrungsöifnungen einen möglichst großen axialen Abstand von der Drosselbohrung haben. Dies führt zu einer Schräglage der Bohrung in Richtung Kolbenboden. Durch diese Schräglage wird der Druckabbau erst in der letzten ihase des Linspritzvorganges eingeleitet.

Ferner kann der Verdrängungsstiit an der den Steuerkolben zugekehrten itii η sei te einen sich in die Axialbohrung des Steuerkolbens eintauchenden Verdrängungsansatz aufweisen, der gegenüber dem Verdrängungsstift in Achsrichtung verstellbar ist. Dadurch kann das Volumen der Federräume variiert werden.

Darüber hinaus kann im oder am Einspritzsystem, vorzugsweise in Strömungsrichtung vor dem Steuerkolben wenigstens ein mit der Einlaßleitung in Verbindung stehender Speicherraum vorgesehen sein.

Durch die Anordnung eines Speicherraumes läßt sich die Steilheit der am Steuerkolben ankommenden Druckwelle einstellen und gleichzeitig die Belastung der Einspritzpumpe klein halten. Ein gleicher Effekt ist auch durch entsprechende Anordnung und Gestaltung der Bohrungen im Steuerkolben erreichbar.

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Da alle bohrungen in einem Steuerkolben angeordnet sind, kann durch Austausch des Steuerkolbens die Charakteristik des Steuerdruckes beim Eitispritzvorgang wahlweise verändert bzw. den gegebenen Anforderungen der Brennkraftmaschine optimal angepaßt werden.

Ein besonderer Vorteil des ErIindungsgegenstandes liegt darin, daß die von der Einspritzpumpe kommende Druckwelle an der Stirnseite des Steuerkolbens positiv reflektiert wird, so daß wegen der Addition der Druckamplitudeii beim öffnen des Steuerkolbens ein hohes Energieniveau zur Verfugung steht, welches das rasche Einspritzen des Hestkraftstoffes bewirkt, wodurch trotz Drosselung der Einspritzung zu Deginn derselben nur unwesentlich längere Einspritzzeiten entstehen als dies bei einem Einspritzsystem herkömmlicher Bauart der Fall ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.

Das dargestellte Steuerglied besteht aus einem Gehäuseteil 1, das eine zylindrische Bohrung 2 aufweist, die über eine ringförmige Ausnehmung 3 mit einem Auslaßkanal k in Verbindung steht. Im Betrieb ist der Auslaßkanal k mit dem Einlaß einer Einspritzdüse verbunden, die ein federbelastetes Ventilglied aufweist, das den Fluß des Brennstoffes durch eine Öffnung steuert. Am äußeren Ende der zylindrischen Bohrung ist diese im Durchmesser vergrößert und mit einem Innengewinde 5 zur Aufnahme eines Verschlußteiles 6 versehen.

In die Bohrung 2 ist ein zum Gehäuse 1 präzise abdichtender Zylinder 7 eingesetzt, der über einen Dichtring 8 von dem Verschlußteil 6 in seiner Lage fixiert wird, derart, daß wenigstens ein im Zylinder 7 vorgesehener Durchlaß 9 in die Ausnehmung 3 und in den Auslaßkanal k passend einmündet. In

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dem Zylinder 7 -if*- gleichfalls eine Ringnut 10 mit Steuerkanten 17 und 17' vargeseheti. Die zylindrische Bohrung 2 ist mittels einer hinloßlejtung 11 in dem Gehäuseteil 1 mittels Kinspri t zl ei turigen mit einer nicht dargestellten Einspritzpumpe verbunden.

Im Zylinder 7 ist ein axialbeweglicher,mit einer Axialbohrung versehener Steuerkolben 12 angeordnet, der unter der Einwirkung einer in einem frederraum 13 des Verschlußteiles vorgesehenen Druckfeder l'l steht. Der Steuerkolben 12 weist in der der Zulauf richtung zugekehrten Stirnseite eine Drosselbohrung 15 auf. Im fateuerkolben 12 sind außerdem noch mehrere nicht drosselnd wirksame Bohrungen 16 angeordnet, die zu Beginn des Arbeitshubes des Steuerkolbens 12 durch die im Zylinder 7 vorgesehene Steuerkante 17 nach etwa 10 20% des Arbeitshubes zugesteuert werden. In Richtung zur Zulaufstirnseite des Steuerkolbens 12 ist mindestens eine weitere Drosselbohrung 18 angeordnet, welche etwa den gleichen Durchmesser wie die erste Drosselbohrung 15 aufweist. Im weiteren Verlauf zur ZulaufStirnseite des Steuerkolbens 12 sitid außerdem noch mehrere nicht drosselnd wirksame Bohrungen 19 angeordnet, die geneigt zur Kolbenlängsrichtung liegen, derart, daß die äußeren Bohrungsöffnungen einen möglichst großen axialen Abstand von der Drosselbohrung 18 haben. Selbstverständlich muß hierbei die Dichtfläche 20 an der zur Stirnseite gerichteten Zylinderwandung des Steuerkolbens 12 zur Gänze voll erhalten bleiben.

Im Federraum 13 ist ein Verdrängungsstift 21 angeordnet, der an der dem Steuerkolben 12 zugekehrten Stirnseite einen sich in die Bohrung des Steuerkolbens 12 erstreckenden Verdrängungsansatz 22 aufweist. Dadurch wird das offene Volumen des Federraumes 13 möglichst klein gehalten.

Im oder am Einspritzsystem kann, vorzugsweise in Strömunge-

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richtung vor dem Steuerkolben 12 wenigstens ein mit der laßleitung 11 in Verbindung stehender Speicherraum 23 vorgesehen sein .

Wirkungsweise:

Der von der Linspritzpumpe durch die Einlaßleitung 11 zulließende Brennstoff wirkt auf die Stirnseite des Steuerkolbens und verschiebt diesen gegen die Wirkung der Druckfeder 14, während nur eine verhältnismäßig kleine Menge des zufließenden Brennstoffes durch die Drosselbohrurig I5 in die Bohrung des SteuerkoIbens einfließen kann. Durch die Verschiebung des Steuerkolbens wird ein Teil des im hederraum I3 anstehenden Brennstoffes verdrängt, der durch die nicht drosselnd wirksamen Bohrungen l6 durch den Durchlaß 9 im Zylinder 7 und durch den Auslaßkanal k zum Einspritzventil gelangt. Durch die Axialverschiebung des Steuerkolbens - etwa nach 10 - 20% des Arbeitshubes - werden die Bohrungen l6 durch die im Zylinder 7 vorgesehene Steuerkante 17 zugesteuert, während die Drosselbohrung l8 über die Steuerkante 17' freigegeben wird, so daß anschließend nur noch durch diese Drosselbohrung 18 Brennstoff in den Auslaßkanal k abfließen kann. Bei Anordnung mehrerer Drosselbohrungen l8 können diese entweder gleichzeitig oder nacheinander durch die Steuerkanten 17 und 17' ab- bzw. zugeschaltet werden - sie können aber auch im Abstand so angeordnet sein, daß zeitweilig der Kraftstoffzufluß zur Einspritzdüse völlig unterbrochen wird. Hierdurch wird ein entsprechender Druckanstieg im Kanal 11 und im Federraum 13 erwirkt und die abfließende Brennstoffmenge wird solange verzögert bzw. klein gehalten, bis der Steuerkolben beinahe das Ende des Arbeitshubes erreicht hat und die nicht bzw. wenig drosselnd wirksamen Bohrungen l8, 1⁽J offen zur Ringnut 10 liegen, worauf eine vermehrte Brennstoffmenge aus dem Federraum 13 in den Auslaßkatial k abfließt und ein rascher Druckabbau im Federraum 13 eintritt.

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Venn die Stirnseite des Steuerkolbens 12 die Steuerkante 17' erreicht bzw. überschritten hat, wird die Einlaßleitung direkt mit dem Auslaßkanal 4 verbunden, wodurch die restliche Linspri tzmenge rasch und ohne Drosselung aus dem in der Ginlaßleitung 11 vorherrschenden hohen Druckniveau erfolgt. Die Druckieder lk kann anschließend den Steuerkolben 12 in die Ausgangslage zurücklewegen.

Das beim Lberfahren der bteuerkante 17' durch den Steuerkolben 12 im tederraum 13 sich vermindernde Kraftstoff-Volumen wird in dei i'.eit bis zum nächsten Arbeitsspiel aus der Einspritzleitung (Verlängerung der Einlaßleitung 11) über die Drosselbohrung 15 wieder ersetzt, so daß sich die beim nächsten Arbeitsspiel ankommende Druckwelle infolge der Drosselwirkungen an den Bohrungen 16 bzw. 18 bzw. 19 voll auf die Feder l'l und das irn Federraum 13 befindliche Kraftstoff polster abstützt.

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Leerseite

Claims

Daiml er-m:-nz Aktiengesellschaft bairn 12 008/'i

Stuttgai t-Uiitertürkheim 22. 3· 1979

An spräche

Krai'tstofl durchl luß steuerndes Steuerglied iür Einspritzvorrichtungen bei insbesondere luftverdichtenden lireurikrai tmaschinen , das int liereich des Einspritzventiles oder in ihm selber angeordnet ist und das einen den Durch-ίluß steuernden axialbeweglichen und eine Axialbohrung aufweisenden Steuerkolben enthält, der durch eine Druckfeder in eine der Durchlauf richtung entgegenweisende Endlage gedrückt ist, in der nur der Querschnitt einer in der der Zulauf richtung zugekehrten Stirnseite angeordneten ersten Lrosse!bohrung offen ist, und der entgegen der Kraft der Druckfeder in Durchflußrichtung bei jedem Einspritzzyklus einen definierten Arbeitshub ausführen kann und dabei unterschiedliche Durchlaßquerschnitte einsteuert, wobei ein zum Einspritzventil führender, vom Steuerkolben angesteuerter Abflußkarial radial in das den Steuer-

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kolben führende Gehäuse einmündet und wobei das aus dem die Druckfeder aufnehmenden Fedcrraum während des Arbeitshubes verdrängte Volumen über wechselweise eingesteuerte Ctuorschnitte in den Abflußkanal geleitet wird, wodurch die Ausweichgeschwindigkeit des Steuerkolbens während des Arbeitshubes bedingt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kederrauni (13) soweit als möglich durch einen Verdrängungsstiit (21) auf ein möglichst geringes offenes Volumen beschränkt ist und daß zu Beginn des Arbeitshubes mehrere nicht bzw. wenig drosselnd wirksame im Steuerkolben angeordnete bohrungen (16) freiliegen, die durch eine Steuerkante (1?) nach etwa 10 - 20% des Arbeitshubes zugesteuert werden,daß danach wenigstens eine im Steuerkolben versetzt zu diesen Bohrungen (l6) angebrachte weitere Drosselbohrung (lö) angeordnet ist und daß wieder in Richtung zur ZulaufStirnseite des Steuerkolbens (12) - gegenüber der bzw. den Drosselbohrungen (l8) versetzt - mehrere nicht bzw. wenig drosselnd wirksame Bohrungen (19) vorgesehen sind.
2. Steuerglied nach Anspruch 1, dadurch gekenn· ζ e i c h η e t, daß die Bohrungen (19) geneigt zur Kolbenlängsrichtung angeordnet sind, derart, daß die äußeren ßohrungsöffuungen einen möglichst großen axialen Abstand von der Drosselbohrung (18) haben.
3. Steuerglied nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungsstift (21) einen in die Axialbohrung des Steuerkolbens eintauchenden Verdrängungsansatz (22) aufweist, der gegenüber dem Verdrängutigsstift in Achsrichtung verstellbar ist.
4. Steuerglied nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Einspritzsystem, vorzugsweise in Strömungsrichtung vor dem Steuerkolben (12), wenigstens ein mit der Einspritzleitung (11) in Verbindung stehender Speicherraum (23) vorgesehen ist.

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