DE3342759A1 - Druckspeicher-treibstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung uns insbesondere eine 2Q solche, die den Einspritz-druck durch die Änderung der Vorspannkraft einer Feder steuert, die im Druckspeicher hiervon angebracht ist.

Bei einer bisher vorgeschlagenen Druckspeicher-Treib-Stoffeinspritzeinrichtung für einen Dieselmotor fördert eine Treibstoffpumpe oder Dosierpumpe ein genau zugemessenes (eingestelltes) Volumen unter Druck zu einem Druckspeicher. Die Einspritzung des im Druckspeicher angesammelten Treibstoffes beginnt zu einem Zeitpunkt, der von einem elektro-magnetisehen Ventil gesteuert wird. Ein Beispiel einer solchen Art einer Treibstoffeinspritzvorrichtung ist in JP-OS 48-3765/1973 offenbart. In der Technik der Druckspeicher-Treibstoffeinspritzung besteht ein zunehmendes Erfordernis sowie allgemein als auch individuell für eine Treibstoff einspritz steuerung , welche die Treibstoffeinspritzung steuert, und zwar unter Verwendung des Motorabgases, des TreibstoffVerbrauches, des Klopfens

' und dergleichen als Parametern, so daß eine optimale Verbrennung des Treibstoffs in Übereinstimmung mit der veränderlichen Motorlast und -drehzahl erreicht werden kann. In anderen Worten, es wird gefordert, daß man den Einspritzdruck der Einrichtung in Abhängigkeit von einer Änderung in einer Verlagerung im Motordrehzahl- und -lastbereich steuert, wobei man erwünschte Zustände bzw. Bedingungen für die Treibstoff zerstäubung aufstellt. Das Erfordernis für eine solche Einspritzdrucksteuerung ist insbesondere in jenem Fall hervorgehoben, in welchem die Verwendung von Treibstoff niedriger Qualität unvermeidlich ist.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckspeicher-Treibstoffeinspritzvorrichtung vorzusehen, die den Treibstoffeinspritzdruck stets auf einen Optimalwert aussteuert bzw. ausregelt.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckspeicher-Einspritzvorrichtung vorzusehen, welche zusätzlich die Bedingungen für die Treibstoffzerstäubung verbessert.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckspeicher-Treibstoffeinspritzvorrichtung vorzusehen, welche die Rauchemission und das Klopfen unterbindet, um das Motorabgas und den wirtschaftlichen Treibstoffverbrauch zu verbessern.

Es ist ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, die Leckage im einzuspritzenden Treibstoff auszugleichen.

° Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine allgemein verbesserte Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung zu finden.

Eine Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung , die den Treibstoff aus einer Treibstoffeinspritzdüse durch Aufbringung eines Drucks hierauf einspritzt, und zwar gemäß der vorliegenden Erfindung, umfaßt eine Druckspeichereinrichtung, um den dieser zugeführten Treibstoff anzusammeln, wobei die Druckspeichereinrichtung eine Feder umfaßt, welche eine Kraft ausübt, die zur Aufbringung eines Drucks auf den Treibstoff vorbestimmt ist, eine Ventileinrichtung, um die Verbindung des gespeicherten Treibstoffs mit der Einspritzdüse zu steuern, wobei die Ventileinrichtung ein Elektromagnetventil umfaßt, das aus einem Elektromagneten und einem Ventilkörper gebildet ist, eine Druckeinstelleinrichtung, um die Kraft der Feder einzustellen, um den Druck einzustellen, der auf den Treibstoff aufgebracht wird, der in der Druckspeichereinrichtung gesammelt ist, sowie eine Meßfühlereinrichtung, um das Maß der Druckeinstellung zu messen, die durch die Druckeinstelleinrichtung durchgeführt wurde, wobei die Einspritzung des Treibstoffes eingestellt wird.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt die Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung einen Druckspeicher, um Treibstoff, der unter Druck durch eine Treibstoffpumpe dosiert und zugeführt wurde, zu sammeln, und ein elektromagnetisches Ventil , um den Zeitpunkt zur Abgabe des gesammelten Treibstoffs an die Einspritzdüse zu steuern. Der Druck-

³^ speicher ist mit einer Feder versehen, die sich in gespanntem Zustand in einer Sammelkammer befindet, um den Treibstoff zu komprimieren. Ein Druckeinstellmechanismus ist dem Druckspeicher zugeordnet, um die Kraft der Feder und hierdurch auch den Druck der Treibstoff einspritzung einzustellen. Der Druckeinstellmechanismus umfaßt einen Kolben, der innerhalb der Sammelkammer beweglich ist, um die Federkraft zu ändern, einen Kanal, um einen hydraulischen Steuer-

' druck einzuleiten, der dazu eingerichtet ist, den Kolben zu bewegen, sowie eine Spule, um die Verstellung des Kolbens festzustellen. Der Steuerdruck wird durch ein Ausgangssignal der Spule in Übereinstimmung mit einem bestimmten Programm gesteuert.

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung ersichtlich, die zusammen mit der beigefügten Zeichnung heranzuziehen ist.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung, die die Erfindung

verkörpert,

Fig. 2 ein Schnitt durch den Druckeinstellmechanismus in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 3 eine schematische Darstellung der Erscheinungen bzw. Phänomene, die durch Änderungen in dem Volumen der Treibstoffeinspritzung und der Motordrehzahl auftreten.

Während die Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung der vorliegenden Erfindung zu zahlreichen realisierten Ausführungsbeispielen imstande ist, und zwar in Abhängigkeit von den Randbedingungen und von den Gebrauchserfordernissen, wurde doch eine wesentliehe Anzahl der hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele bereits hergestellt, geprüft und verwendet, und alle haben eine äußerst zufriedenstellende Leistung gezeigt.

Es wird nun auf Fig. 1 der Zeichnungen Bezug genommen; eine Treibstoffeinspritzeinrichtung der vorliegenden Erfindung ist gezeigt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Ein dosiertes Treib-

stoffvolumen wird unter Druck von einer Treibstoffpumpe (nicht gezeigt) der Treibstoffeinspritzeinrichtung 10 über eine Leitung 12 zugeführt. Die hydraulische Verbindung zwischen der Leitung 12 und der Einrichtung 10 ist durch ein rohrförmiges Anschlußteil 14 hergestellt, das in einem oberen raittigen Abschnitt der Einrichtung 10 angeordnet ist. Ein allgemein mit 16 bezeichnetes elektromagnetisches Ventil ist an der einen Seite des Anschlußteils 14 (in der Zeichnung an der linken Seite) angeordnet und umfaßt einen Ventilkörper 18, der von einem Elektromagneten 20 betätigt wird. An der anderen Seite des Anschlußteils 14 (in der Zeichnung an der rechten Seite) ist ein Druckspeicher 22 angeordnet, der eine Feder 24, einen ständig von der Feder 24 beaufschlagten Kolben 26 und eine Sammelkammer 28 aufweist. Unter halb des Anschlußteils 14 ist eine Einspritzdüse angeordnet, die einen Treibstoffkanal 32, eine Feder 34 und eine Düsennadel 36 aufweist, welche ständig von der Feder 34 beaufschlagt ist. In dieser Anordnung preßt der unter Druck durch die Leitung 12 eingeleitete Treibstoff ein Rückschlagventil 38 in die offene Lage, um in die Kammer 28 über den Treibstoffkanal 40 zu gelangen. Der Treibstoff wird in der Kammer gespeichert, während er auf den Kolben 26 des Druckspeichers 22 entgegen der Wirkung der Feder 24 einen Druck ausübt. Wenn der Ventilkörper 18 des Ventils 16 den Kanal 32 geöffnet hat, dann wird der Treibstoff in der Kammer 28 aus der Düse 30 über einen Kanal 42, den Kanal 32 und einen Kanal 44 in einem Augenblick eingespritzt.

Der Druckspeicher 22 ist mit einem Einspritzdruck-Einstellmechanismus versehen, der allgemein durch das Bezugszeichen 50 bezeichnet ist. Die für den Mechanismus 50 bestimmte Funktion ist es, den EinsprtLtzdruck dadurch zu steuern, daß er die Spannkraft der Feder 24 einstellt. Wie gezeigt, umfaßt der Me-

chanismus 50 einen Kolben 52, der gegen eine Federsitz 54 des Druckspeichers 22 anliegt, während er verschieblich mit dem Innenumfang des DruckSpeichers 22 in Eingriff steht. Ein Kanal 56 stellt eine Verbindung für hydraulischen Steuerdruck mit einer Druckkammer 58 her, die an der Rückseite des Kolbens 52 gebildet ist. Eine Verschiebung des Kolbens 52 wird durch einen Meßfühler 60 gemessen, der beispielsweise eine Spule sein kann. Die Vorrichtung 10 umfaßt ferner Kanäle 62 und 64, um Strömungsmittelverluste zu einem Treibstoff-Vorratsbehälter (nicht gezeigt) zurückzuleiten, sowie einen Sicherheitskanal 66.

Die Vorrichtung 10 mit dem obigen Aufbau preßt, wenn ein Steuerdruck in die Druckkammer 58 über den Kanal 56 gelangt ist, den Kolben 52 nach unten gegen die Wirkung der Feder 24 und ändert hierbei den Gegendruck, der auf den Kolben 26 einwirkt. Bei der Änderung des Drucks, der auf den Kolben 26 einwirkt, wird der Druck des Treibstoffs innerhalb der Kammer 28, d.h., der Treibstoffeinspritzdruck,verändert. Wie anderswo festgestellt, ist der Treibstoffeinspritzdruck dadurch steuerbar, daß man die Spannkraft der Feder 24 ändert. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Spannkraft der Feder 24 und ein Einspritzdruck gemessen und in einen Speicher eingespeichert, der in einen Regler (nicht gezeigt) eingebaut ist. Der Ausgang des Meßfühlers 60 liefert eine Anzeige über die Verschiebebewegung des Kolbens

^O 52 und wird mit der gemessenen Zuordnung verglichen, um den Steuerdruck derart einzustellen, daß der Einspritzdruck auf der Grundlage eines bestimmten Programmes auf einen Optimalwert ausgesteuert wird, welchen der Regler errechnet, wobei er die Motorlast und die Motordrehzahl als Parameter verwendet. Dies ermöglicht es dem Einspritzdruck, automatisch gesteuocL zu werden.

Der optimale, oben erwähnte Einspritzdruck hängt von dem Aufbau und den Betriebsbedingungen eines Motors ab. Beispielsweise verringert für eine gewöhnliche Düsenlochflache eine Zunahme im Einspritzdruck P den Durchmesser d der Treibstofftropfen in einem Sprüh nebel und verkürzt den Zeitraum der Einspritzung t. Die Fig. 3 stellt die Erscheinungen dar, die in unterschiedlichen Betriebsbereichen (I, II, III und IV) auftreten, wobei die Ordinate das Volumen einer Treibstoffeinspritzung Q und die Abzisse die Motordrehzahl N bezeichnet- Wie in Fig. 3 gezeigt, ist in einem Betriebsbereich I mit niedriger Geschwindigkeit und leichter Last der Durchmesser d der Treibstofftröpfchen klein, so daß die Konzentration von Kohlen-Wasserstoffen (HC) im Motorabgas klein ist, aber infolge der kurzen Einspritzzeit t ist die Geräuschentwicklung bzw. das "Nageln" intensiviert. Im Bereich III mit hoher Drehzahl und hoher Last ist, obwohl die Rauchemission reduziert ist, der Einspritzdruck P hoch, so daß ein Leistungsverlust und Verschleiß verursacht werden, während die Wirtschaftlichkeit des TreibstoffVerbrauches verschlechtert wird.

Obwohl nicht gezeigt oder beschrieben, kann die hydraulische Strömungsmittel-Druckqüelle und dergleichen aus herkömmlichen Einrichtungen bestehen. Falls gewünscht, kann der Treibstoff oder das Motoröl als eine Quelle der Druckversorgung über einen Druckverstärker verwendet werden.
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Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen; eine andere mögliche Form des Einspritzdruck-Einstellmechanismus in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel kann vom ersten Ausführungsbeispiel dahingehend unterschieden werden, daß ihm der Kolben 52 fehlt, der verwendet wurde, um die Kraft der Feder 24 zu steuern. Wie in Fig. gezeigt, ist eine Schraube 70 in der Oberwand der

Ι ' Sammelkammer 58 derart eingeschraubt, daß sie gegen den Federsitz 54 anschlägt. Die Schraube 70 wird entweder durch einen Zahnradgetriebemechanismus 72 oder durch einen Hebel 74 derart gedreht, daß sie den Federsitz 54 in die gewünschte Lage verschiebt.

Wie ersichtlich, ermöglicht es das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 der Kraft der Feder 24, um einen Wert geändert zu werden, der dem Produkt aus dem Drehwinkel und der Steigung der Schraube 70 entspricht, wobei der Strömungsmitteldruck innerhalb der Saminelkammer 28 verändert wird. Zahlreiche unterschiedliche Bauausführungen sind für den Antrieb des Hebels 74 verfügbar, wie etwa dessen Koppelung mit einem hydraulischen Zylinder, einem Druckaufnahme zylinder oder einem Gaspedal. Der Zahnradgetriebemechanismus 72 kann andererseits von einem Schrittmotor oder einem ähnlichen Motor gesteuert werden.

Mit einer der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen erreicht die vorliegende Erfindung verschiedenartige, außergewöhnliche Vorzüge, die nachfolgend beispielsweise aufgelistet sind:

1) das Volumen der Treibstoffeinspritzung kann mittels einer Drucksteuerung überwacht werden.

2) Die geeignete Wahl eines Programms reicht für die Überwachung bzw. Steuerung des Einspritzdruckes aus, um Rauch, Abgas, wirtschaftlichen"Treibstoffverbrauch, Klopfen und andere problematische Situationen zu verbessern,

3) Wenn gesammelter Treibstoff infolge einer Leckage vor dem Beginn der Treibstoffeinspritzung verloren gegangen ist, dann kann die Leckage in Form der hieraus resultierenden Verstellung des Kolbens oder des Federsitzes gemessen werden, und deshalb kann ein Treibstoffvolumen, daß die Leckage aus-

gleicht, zur Einspritzung dadurch zubemessen werden, daß man einen Dosiermechcinismus einstellt, der der Pumpe zugeordnet ist.

Verschiedenartige Abwandlungen werden für den Fachmann möglich, nachdem er die Lehren der vorliegenden Erfindung aufgenommen hat, ohne daß er deren Umfang verläßt.

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Leerseite

Claims (5)

Ansprüche

1.7 Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung, die Treibstoff aus einer Treibstoffeinspritzdüse heraus unter Aufbringung eines Drucks hierauf einspritzt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- eine Druckspeichereinrichtung (22), um in diese eingespeisten Treibstoff zu sammeln, mit einer Feder (24) die eine bestimmte Kraft ausübt, um einen Druck auf den Treibstoff aufzubringen,

- eine Ventileinrichtung (16) zum Steuern der Verbindung des gesammelten Treibstoffs mit der Einspritzdüse (30), mit einem elektromagnetischen Ventil, das aus einem Elektromagneten (20) und einem Ventilkörper

(18) gebildet ist,

- eine Druckeinstelleinrichtung (50) zum Einstellen der Kraft der Feder, um den Druck einzustellen, der auf den Treibstoff aufzubringen ist, der in der
Druckspeichereinrichtung gesammelt ist, und

- eine Meßfühlereinrichtung (60) , um das Maß der
Druckeinstellung zu messen, die von der Druckein-

— ΟΙ Stelleinrichtung durchgeführt wird, wobei der Einspritzvorgang des Treibstoffs eingestellt bzw. nachgestellt wird.

2. Druckspeicher-Treibstoffeinspritzexnrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeichereinrichtung (22) eine Sammelkammer (28) zum Sammeln des Treibstoffs, einen Kolben bzw. Tauchkolben (26), der einen Teil der Sammelkammer bildet und beweglich ist/ um das Volumen der Sammelkammer zu ändern, eine Feder (24)_/die an ihrem einen Ende mit dem Tauchkolben in Eingriff steht, um diesen in einer Richtung zum Verringern des Volumens der Sammelkammer vorzuspannen, und ein Gehäuse aufweist, um die Feder aufzunehmen, daß die Druckeinstelleinrichtung ein Kolbenteil (52) umfaßt, das an seinem einen Ende mit dem anderen Ende der Feder in Eingriff steht und innerhalb des Gehäuses beweglich ist, um die Kraft der Feder zu verändern, sowie einen Kanal (56) zur Verbindung eines hydraulischen Steuerströmungsmittels mit einer Druckkammer (58) ,

die vom anderen Ende des Kolbenteils und dem Gehäuse gebildet ist, und daß die Meßfühlereinrichtung (60) eine Spule umfaßt, die auf die Verschiebung des Kolbenteils (52) anspricht.
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3. Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeichereinrichtung eine Sammelkammer (28) zum Sammeln des Treibstoffs, einen Kolben bzw. Tauchkolben (26) , der einen Teil der Sammelkammer bildet und beweglich ist, um das Volumen der Sammelkammer zu ändern, eine Feder (24), die an ihrem einen Ende mit dem Tauchkolben in Eingriff steht, um diesen in einer Richtung zum Verringern des Volumens der Sammelkammer vorzuspannen, sowie ein Gehäuse zur Aufnahme der Feder aufweist, und daß die Druckeinstelleinrichtung einen Federsitz (54) umfaßt, der an seinem Ende mit dem anderen Ende der Feder in Eingriff steht und innerhalb des

Gehäuses beweglich ist, um die Kraft der Feder zu ändern, sowie ein Schraubenteil (70) , das in das Gehäuse eingeschraubt ist, so daß es gegen das anderen Ende des Federsitzes anliegt, sowie einen Schrauben-Drehmechanismus (7 2; 74), um das Schraubenteil zur Bewegung des FederSitzes zu drehen.

4. Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauben-Drehmechanismus einen Zahnrad-Getriebemechanismus (72) aufweist.

5. Druckspeicher-Treibstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauben-Drehmechanismus einen Hebel (74) aufweist.