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Brennstoffeinspri tzeinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für eine
gemischverdichtende Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Differenzdruckventil
in einem mit einem Haltedruckventil versehenen Steuerdruck system und einem mit
einem Systemdruckventil versehenen Versorgungssystem, das stromab eines in Abhänsigkeit
von otorbetriebsparametern verstellbaren Mengenverteiler leber as Differenzdurckventil
mit mindestens einer Einspritzdüse in Verbindung steht.
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Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 23 40 834 bekannt Bei
auslaufendem Motor kann jedoch noch bei bereits abgeschalteter Zündung das den Mengenverteiler
mechanisch verstellende Luftmengenmeßorgan aus seiner Ruhelage geschwenkt sein,
wobei kein Brennstoff zugemessen und eingespritzt werden soll, womit Selbstzündungen
vermieden werden. Ferner soll das Leerlaufen der Systeme zum Tank verhindert werden.
Die bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß sie zu diesem Zweck drei Ventile
aufweist, deren Ventilksrper jeweils getrennt in einem Gehäuse gleitend geführt
werden. Es treten Schwierigkeiten insbesondere bei der Führung der Ventilstbßel
auf, was dazu führt, daß bei einem Verkanten die Flachsitzventile nicht vollständig
dicht schließen. Dadurch kommt es Bu einem stärkeren Druckabfall im Versorgungssystem,
wodurch sich beispielsweise im warmen Zustand Startschwierigkeiten wegen Dampfblasenbildung
ergeben kennen.
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Aus cer DF--CS 25 31 766 ist ein Regeloroan mit zwei in Tandemanord;lunq
in einem Gehäuse angeordneten Kolben fijr diesen Zweck bekannt. Diese Einrichtung
hat jedoch den Nachteil, daß beim Start des Motors, d.h. beim Einschalten der Brennstoffpumpe
ein hoher Druck erforderlich ist, der den den Druck im System bestimmenden Kolben
wegen die Kraftwirkung des Haltedrucks und gegen die Kraft der den Systemdruck bestimmenden
Feder soweit verschiebt, bis das Haltedruckventil aufgestoßen wird. Derartige Drucksoitzen
belasten die Brennstoffpumpe und die Batterie eines Fahrzeuges.
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Beim Abschalten der Brennstoffpumpe ergibt sich der Nachteil, daß
das gesamte Verdrängungsvolumen des Steuerkolbens aus seiner Regelstellung in die
Ruhestellung über das Spiel zwischen der Mantelfläche des Kolbens und der Führungsbohrunq
in die Rücklaufleitung für einen mAglichst raschen Druckabbau abfließen muß, um
ein Schließen des mechanisch mittels des Kolbens gesteuerten Haltedruckventils zu
ermoglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine BrennstoffeinsPritzeinrichtung
zu schaffen, die ein mit einem Systemdruckventil zusammenwirkendes Haltedruckventil
aufweist, wobei das Systemdruckventil praktisch unmittelbar nach Einschalten der
Brennstoffpumpe in die @@gelstellung übergehen kann und das Haltedruckventil nch
A@schalten der Brennstoffpumpe kurzfristig wirksam wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Brennstoffeinsp@ tzeinrichtung eingangs
genannter Art dadurch gel!5st, daß i,ie teitcl-laufleitungen der beiden Systeme
in das Gehäuse eines Regelorgans münden, das einen durch eine Feder belasteten Differenzflächenkolben
aufweist, der eine Rücklaufleitung steuert, wobei der Kolben eine mit einer axialen
Bohrung versehene Kolbenstange mit einem durch eine Feder belastetend Haltedruckventil
und zwei mit Abstand zueinander
angecjr(nete Führungsringe mit kreisrlngflächen
unterschiedlicher Durcilmesser aufweist, wobei der zwischen den Stegen liegende,
mit dem Gehäuse gebildete Raum mit dem Rücklauf des Versorgungssystems und die axiale
Bohrung mit dem Rücklauf des Steuerdrucksystems in Verbindung steht. Durch diese
Ausbildung wird lediglich ein Kolben benbtigt. Das Haltedruckventil ist nicht mechanisch
mit dem Systemdruckventil gekoppelt. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise,
daß beim Einschalten der Brennstoffpumpe der Kolben den Druck des gehaltenen Brennstoffs
erhöht und diese hydraulische Druckänderung das Haltedruckventil iffnet, so daß
der Kolben in seine Regelstellung iibergehen kann.
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Dadurch, daß der gesamte Rücklaufstrom stirnseitig abgeführt wird
und die Beaufschlagung des Kolbens mit dem Rücklaufbrennstoff des Versorgungssystems
in dem Raum zwischen den beiden Führungsringen erfolgt, ist das beim Abschalten
der Brennstoffpumpe sich ergebende Verdrängungsvolumen des Kolbens sehr gerlnq und
kann schnell über das Spiel zwischen der Mantelfläche der Führungsringe und der
gestuften Führungsbohrung des Gehäuses abgeführt werden.
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Das Volumen ist deshalb so gering, weil nicht wie bei der bekannten
Einrichtung das gesamte durch Kolbenfläche mal Hub gebildete Volumen, sondern lediglich
das aus der Differenz der FUhrungsringkreisflächen mal Hub gebildete Volumen abgeführt
werden muß.
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Die Einrichtung tist so ausqebildet, daß der im Durchmesser kleinere
Führungsring mit dem Gehäuse und der Kolbenstange einen Ringraum bildet, der über
mindestens eine Querbohrungmit der axialen Bohrung der Kolbenstange in Verbindung
steht. Die ifi*Öffnungsrichtung wirksame Kreisringfläche des Führungsringes ist
die gronere. Um stets die selbsttätige Einregulierung des Systemdrucks zu gewährleisten,
ist vorgesehen, daß die in den Raum zwischen den Führungsringen mündende Rücklaufleitung
des Versorgungssystems eine Austrittsbohrung
aufweist, deren Durchmesser
mindestens doppelt so groß ist, wie die Breite des sie überstreichenden Führungsringes.
Als eine Anschlußm;glichkeit ist vorgesehen, daß die Rücklaufleitunq des Steuerdrucksystems
in dem die Feder aufnehmenden Raum des Gehäuses mündet. Eine zweite besteht darin,
daß die Rücklaufleitung in den Ringraum mindert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindunq ist in der Zeichnung schematisch
darstellt und wird im folgenden näher beschrieben: In Abhänqigkeit von Motorbetriebsparametern,
wie Luftdurchsatz und Saugrohrunterdruck, wird ein Dosierkolben 1 eines Mengenteiler-
und Zumeßventils 2 verdreht und iffnet damit mehr oder weniger die Steuerschlitze
3. Die Brennstoffversorqung erfolgt über eine elektrische Brennstoffpumpe 4, die
den Brennstoff aus einem Tank 5 ansauqt-und durch einen Filter 6 in eine Leitung
7 drückt, die den Mengenteiler 2, einen Steuerdruckregler 8 und ein Regelorgan 9
zur Regelung des Brennstoffdruckes im Versorgungssystem verbindet. Der im Ventil
2 dosierte Brennstoff gelangt über Leitungen 10 zu den oberen Membrankammern 11
von Differenzdruckventilen 12 und von da zu den Einspritzddsen 13, die in der Nähe
der Einlaßventile des Motors ins Sauqrohr münden. In den unteren iembrankammern
14 der Differenzdruckventile 12 wird durch den Druckregler 8 ein jeweils konStanter,
jedoch in Abhängikeit von Motorbetriebsparametern änderbarer Druck erzeugt. Diese
Einrichtungen sind bekannt. Damit wird auch der jeweilige Druckabfall an den Steuerschlitzen
3 konstant gehalten.
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Von den Kammern 14 führt der Steuerdruckkreis durch eine Leitung 15
über eine Drossel 16 und danach drucklos durch das Regelorgan 9 in die Rücklaufleitung
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Das Regelorgan 9 weist drei Anschliisse auf. Die Riicklaufleitung
15 des Steuerdrucksystems und die Riicklaufleitung 18 des Versorgungssystems werden
zum Rücklauf 17 zusammen gefaet Das Organ 9 weistin seinem Gehäuse 19 eine aestufte,
axiale Bohrung 20 auf, an derem kleinsten Durchmesser ein Ventilsitz 21 vorgesehen
ist. Dieser wirkt mit einer Dichtfläche 22 einer Kolbenstange 23 eines Differenzflächenkolbens
24 zusammen, der in der Bohrung 20 angeordnet ist und andererseits von einer einstellbaren
Schraube 25 in der Kraftwirkung änderbaren Feder 26 beaufschlaat ist. Der Kolben
24 weist zwei Fiihrungsringe 27, 28 unterschiedlicher Durchmesser auf. Dadurch werden
qegensilber dem Gehäuse 19 zwei Räume 29, 30 gebildet, wobei der Raum 29 zwischen
den beiden Führungsringen 27, 28 mit der Rücklaufleitung 18 des Versorgungssystems
verbunden ist.
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Der Raum 30 kann in einer alternativen Ausführung direkt mit der Rücklaufleitung
15 verbunden sein. Der Kolben 24 weist ferner eine axiale Bohrung 31 in der Kolbenstange
23 auf, in der ein durch eine Feder 32 belastetes Haltedruckventil 33 angeordnet
ist, das als Kegelventil oder Plattenventil ausgeführt sein kann. Die axiale Bohrung
31 ist durch Querbohrungen 34 mit dem stromab des im Durchmesser kleineren Führungsringes
27 liegenden Ringraum 30 verbunden.
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Bei Einschalten der Pumpe 4 baut sich über die Leitung 7 im Raum 29
zwischen den beiden Führungsringen 27, 28 ein Druck auf, der den Differenzflächenkolben
24 gegen die Kraft der Feder 26 und gegen den Druck des Brennstoffs im Federraum
35 zu bewegen sucht. Hierbei wird der hydraulische Druck in diesem Raum 35 erhöht,
was zur Folge hat, daß der Brennstoffdruck auf das Haltedruckventil 33 die Kraft
der Feder 32 überwindet und dieses öffnet. Dadurch findet ein Zusammenbrudh des
Druckes statt und der Kolben 24 wird nach rechts in der Darstellung verschoben,
wobei der verdrängte Brennstoff aus dem Raum 35 über die axiale
f3ohrunq
31 der Kolbenstange 23 und die @uerbohrungen 34 in den Rlngraum 3n abf, ieqt und
von dort ir: die Rücklauf leitunq 17 gelangt, da das Ventil 33 unmittelbar nach
dem Abheben des Kolbens 24 vom Ventilsitz 21 wieder schließt.
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Durch die Stellung des Kolbens 24 gegenüber der Kraft der Feder 26
unter Einwirkung des Brennstoffdrucks aus der Leitung 18 wird der Druck im Versorqunqssystem
bestimmt.
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Bei Druckschwankungen in der Leitung 7 ergibt sich durch die Beaufschlagung
der Kreisrinsflächen der Fiihrungsringe 27, 28 eine Kraftwirkung an der größeren
Flache. Der im Durchmesser kleinere Führungsring 27 iiberstreicht in der Regel stellung
die Austrittsbohrung der Riicklaufleitung 18 zum Raum 29. Die Austrittsbohrung ist
ungefähr im Durchmesser doopelt so groß wie die Breite des Führungsringes 27, damit
stets Brennstoff den Raum 29 beaufschlagt und stets der überschüssige Brennstoff
an dem Führungsring 27 vorbei in den Ringraum 30 und von dort in den Rücklauf 17
gelangen kann. Nach der Drosselstelle zwischen Austritt der Leitung 18 und Führungsring
27 ist der in den Raum 30 gelangende Brennstoff stets drucklos.
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Beim Abschalten der Brennstoffpumpe 4 soll der Brennstoffdruck in
der Brennstoffeinspritzeinrichtung m;glichst schnell unter den Offnungsdruck der
Einspritzventile 13 abfallen, aber einen Wert einhalten, c;er noch über dem Dampfdruck
des Brennstoffs bei heißem Motor liegt, damit ein sicherer Heißstart gewährleistet
ist. Beim Abschalten bricht der Druck im Raum 29 zusammen und der Kolben 24 wird
durch die Kraft der Feder 26 gegen den Ventilsitz 21 geschoben, der einen Dichtring
aufweisen kann. Hierbei wird schnell die Brennstoffmenge verdrängt, die sich aus
der Differenz der Kreisringflächen der Führungsringe 27, 28 mal Hub des Kolbens
24 errechnet. Dieses Volumen fließt über das Spiel der Mantelflächen der Führungsringe
27, 28 gegenüber der Bohrung 20 des Gehäuses 19
ab. Der im System
gehaltene Brennstoffdruck ist unabhängig von der Kraft der Feder 26, sondern lediglich
bestimmt durch die Kraft der Feder 32 des Haltedruckventils 33.
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Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß der Haitedruck unabhäntbic
ist von dem Systemdruck, der durch die Änderung der Vorspannung der Feder 26 mittels
der Schraube 25 eingestellt werden kann.
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Zusammenfassung Die Brennstoffeinsoritzeinrichtung ist mit je einem
Differenzdruckventil stromauf der Einsnritzdüsen versehen, in dem ein Versorgungssystem
durch ein Steuerdruck system beeinflunt wird. Die Rücklaufleitungen der beiden Systeme
werden in einem Organ zusammengeführt und der Brennstoff gelangt über eine gemeinsame
Leitung zum Tank. Das Organ weist einen Differenzflächenkolben auf, der von einer
Feder beaufschlagt ist und einen vorbestimmten Druck irn Versorgungssystem einhält.
In der hohlen Kolbenstange des Differenzflächenko)bens ist ein Haltedruckventil
angeordnet, das bei abgeschalteter Brennstoffpumpe den Brennstoffdruck in der Brennstoffeinspritzeinrichtung
auf einem Niveau hält, das etwas unter dem nffnungsdruck der Einspritzventile, aber
über dem Dampfdruck des Kraftstoffes liegt.