DE3407261A1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, bei der eine Brennstoffeinspritzeigenschaft oder eine Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit entsprechend dem Betriebszustand des Motors gesteuert werden kann.

Im allgemeinen hängt die Leistung eines Verbrennungsmotors in großem Maße von dem Verfahren der Brennstoffeinspritzung ab, die in der Verbrennungskammer verwendet •wird. Insbesondere bei einem Dieselmotor mit Direkteinspritzung beeinflußt die Geschwindigkeit der Brennstoff-

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■*· einspritzung in die Verbrennungskammer direkt die Zündfähigkeit des Brennstoffes und daher in großem Maße' die Motorleistung.

° Beispielsweise erzeugt ein Dieselmotor beim Leerlauf mehr Verbrennungsgeräusch als ein Benzinmotor. Das Leerlaufgeräusch des Dieselmotors wird üblicherweise durch Verlängern der Dauer der Brennstoffeinspritzung ohne Verminderung der Menge an eingespritztem Brennstoff reduziert. Auch ist es effektiver, einen Motor bei mittlerer oder hoher Drehzahl zu betreiben, wenn die Einspritzgeschwindigkeit nicht nur vor der Zündung des Brennstoffs in der Verbrennungskammer niedrig gehalten wird, sondern wenn sie auch schlagartig bei der Zündung erhöht wird.

Auf diese Weise wird der Brennstoff effizienter in der Verbrennungskammer verbrannt und eine hohe Leistungsabgabe wird erhalten.

Aus der voranstehenden Erläuterung ergibt sich, daß die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem gegebenen Betriebszustand des Motors gesteuert werden muß, so daß das Verbrennungsgeräusch während des Leerlaufs herabgesetzt wird und daß die Leistungsabgabe des Motors erhöht wird, wenn der Motor im mittleren oder hohen Drehzahlbereich betrieben wird.

Als eine Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors sind Verteiler-Brennstoffeinspritzpumpen bekannt, wie beispielsweise aus den japanischen Gebrauchsmustern 161173/81 und 161175/81. Diese üblichen Brennstoffeinspritzpumpen sind mit einem Verteilerkolben versehen, in welchem die Menge an gefördertem Brennstoff pro Hubwegeinheit, d. h. die Brennstoffördergeschwindigkeit, variabel ist. Der Verteilerkolben weist erste

und zweite Druckflächen auf, welche zur Förderung des Brennstoffes benutzt werden. Die erste Druckfläche kann zur Förderung des Brennstoffes während des gesamten Druckhubes benutzt werden, während die zweite Druckfläche zur Förderung des Brennstoffes benutzt werden kann, nur wenn der Verteilerkolben einen vorbestimmten Punkt des Druckhubes erreicht. Gemäß diesem Stand der Technik haben daher Brennstoffeinspritzpumpen mit derartigen Verteilerkolben einen kurzen effektiven Druckhub, wenn der Motor bei niedriger Drehzahl, wie beispielsweise dem Leerlauf, betrieben wird. Während des Leerlaufs kann nur die erste Druckfläche des Kolbens zur Brennstofförderung verwendet werden. Wenn daher der Motor bei niedriger Drehzahl betrieben wird, ist die Menge an gefördertem Brennstoff gering, d. h., daß die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit niedrig ist. Wenn der Motor bei mittlerer oder hoher Drehzahl betrieben wird, ist der effektive Druckhub des Verteilerkolbens auf der anderen Seite lang und sowohl die erste und die zweite Druckfläche des Verteilerkolbens werden zur Förderung von Brennstoff verwendet. Wie im Anfangszustand des effektiven Druckhubes des Verteilerkolbens ist die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit niedrig. Wenn ein vorbestimmter Punkt in der Endphase des effektiven Druckhubes erreicht wird, kann die Brennstoffördergeschwindigkeit erhöht werden, wodurch die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit angehoben wird.

Bei den zuvor beschriebenen üblichen Brennstoffeinspritzpumpen wird die Leistungsabgabe des bei mittleren und hohen Drehzahlen arbeitenden Motors etwas erhöht. Jedoch ist diese Verbesserung aus dem folgenden Grund nicht ausreichend. Da die Menge an Brennstoff, die bei der Einspritzgeschwindigkeit bei mittleren und hohen Drehzahlen benötigt wird, steigt, was seinen Grund im Druckhub des Verteilerkolbens hat, kann die Brennstoffeinspritzge-

schwindigkeit selbst aufgrund des sich ändernden Betriebszustandes des Motors nicht gesteuert werden.

Darüber hinaus wird bei den bekannten Brennstoffeinspritzpumpen die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit bei niedrigen Drehzahlen einfach abgesenkt und die Brennstoffeinspritzmenge wird unvermeidlicher Weise reduziert, was zum Klopfen des Motors führt.

Unter Berücksichtigung dieser Umstände ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, die eine optimale Steuerung der Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den sich ständig ändernden Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotores ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß vorliegender Erfindung ist die Auslaßeinrichtung zum Auslassen des Fluides in die Fluidkammer vorgesehen. Daher kann der Kolben in einer Richtung bewegt werden, so daß das Volumen der Brennstoffpumpkammer erhöht wird, wenn ein beträchtlicher Teil des Fluides in der Fluidkammer herausgeleitet wird, wenn sich der Motor beispielsweise in einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl befindet.

Als Ergebnis davon kann die Brennstoffördergeschwindigkeit OQ von der Brennstoffpumpkammer abgesenkt werden, so daß

die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit vermindert werden kann. Zur gleichen Zeit kann des Verbrennungsgeräusch des Motors effektiv durch Verlängern der Einspritzdauer in der gleichen Weise vermindert werden, wie im Falle der or bekannten Brennstoffeinspritzvorrichtung, wodurch eine

Verminderung der Einspritzmenge aufgrund einer Herabsetzung der Einspritzgeschwindigkeit verhindert wird.

Wenn der Motor bei mittlerer oder hoher Drehzahl betrieben wird, wird die Bewegung des Kolbens in einer derartigen Richtung, daß das Volumen der Brennstoffpumpkammer erhöht wird, was der Auslaßmenge an Brennstoff bzw. Fluid aus der Fluidkammer entspricht, durch Verminderung der Auslaßmenge begrenzt. In der Anfangsphase der Einspritzperiode ist daher die Einspritzgeschwindigkeit niedrig wie im Falle der Betriebsweise bei niedriger Drehzahl. In der Endphase der Einspritzperiode jedoch kann die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit durch Erhöhen der Brennstoffördergeschwindigkeit erhöht werden.

Eine gewünschte Brennstoffeinspritzgeschwindigkeits-Charakteristik kann nämlich erhalten werden, wenn sich der Motor in einem mittleren oder hohen Drehzahlbereich befindet.

Daher kann gemäß vorliegender Erfindung die gewünschte Brennstoffeinspritzgeschwindigkeits-Charakteristik für den gesamten Bereich der Motordrehzahl durch kontinuierliches Variieren der Menge an Brennstoff erreicht werden, die aus der Fluidkammer gemäß dem Betriebszustand des Motors ausgelassen wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Teiles einer Verteiler-Brennstoffeinspritzpumpe gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Steuereinrichtung und eines Verteilerkopfes der Brennstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise perspektivische Darstellung eines Kolbens der Brennstoffeinspritzpumpe gemäß · ι Fig. 1,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung eines Steuerkolbens der Steuereinrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 5 charakteristische Kurven der Brennstoffeinspritzmenge der Brennstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 6 charakteristische Kurven der Brennstoffein-

spritzgeschwindigkeit der Brennstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines Verteilerkolbens und einer Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 charakteristische Kurven der Brennstoffördermenge, die bei der Verwendung der Steuereinrich

tung gemäß Fig. 7 erhalten werden,

Fig. 9 charakteristische Kurven der Brennstoffein-

spritzgeschwindigkeit, die bei Verwendung der gO Steuereinrichtung gemäß Fig. 7 erhalten werden,

Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines Verteilerkolbens und einer Steuereinrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 eine Schnittdarstellung eines Verteilerkopfes

und einer Steuereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 charakteristische Kurven der Brennstoffördermenge, die bei Verwendung der Steuereinrichtung gemäß Fig. 11 erhalten werden, und

Fig. 13 charakteristische Kurven der Brennstoffein-

spritzgeschwindigkeit, die bei Verwendung der Steuereinrichtung gemäß Fig. 11 erhalten werden.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 1 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung dargestellt, die im vorliegenden Fall als Verteiler-Brennstoffeinspritzpumpe ausgebildet

ist.

Die Brennstoffeinspritzpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, welches eine Brennstofförderkammer 2 begrenzt. Eine Antriebswelle 3 ist drehbeweglich im Pumpengehäuse 1 gelagert. Ein Ende der Antriebswelle 3 erstreckt sich aus dem Pumpengehäuse 1 heraus und ist mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, wie beispielsweise eines Dieselmotors, über eine nicht näher

dargestellte Antriebskraft-Übertragungseinrichtung ver-25

bunden. Daher wird die Antriebswelle 3 synchron zum Verbrennungsmotor gedreht. Eine Förderpumpe 4 ist mit einem Bereich der Antriebswelle 3 verbunden. Bei Drehung der Antriebswelle 3 wird die Förderpumpe 4 angetrieben, um Brennstoff von einem nicht näher dargestellten Brenn-

stofftank zur Brennstofförderkammer 2 zu fördern. Es ist zu erwähnen, daß der Druck in der Brennstofförderkammer 2 sich gemäß der Drehzahl des Motors ändert.

Ein Kolben bzw. Plunger 5 ist mittels einer Kupplung 6

mit dem anderen Ende der Antriebswelle 3 verbunden, wel-

ehe sich in das Pumpengehäuse 1 erstreckt. Die Kupplung 6 verbindet die Antriebswelle 3 und den Kolben 5, so daß die Drehung der Antriebswelle 3 mit dem Kolben 5 synchronisiert wird und so daß der Kolben 5 axial gegen die Antriebswelle 3 bewegt wird. Der Kolben 5 ist gleitbeweglich in einer Zylinderausnehmung 7 eines Verteilerkopfes 8 angeordnet. Der Verteilerkopf 8 ist an der, äußeren Wand des Pumpengehäuses 1 flüssigkeitsdicht? befestigt.
10

Eine Plankurvenscheibe 9 ist an dem Endbereich des Kolbens 5 befestigt, der an die Kupplung 6 angrenzt.

Mitnehmerrollen 10 eines Rollenhalters rollen auf der Mitnehmerfläche 11 der Plankurvenscheibe 9. Wenn die Plankurvenscheibe aufgrund der Drehung der Antriebswelle 3 gedreht wird, wird die Mitnehmerfläche 11 in Gleitkontakt mit den Mitnehmerrollen 10 durch die Kraft einer Speicherfeder 9a gebracht, wodurch die Plankurvenscheibe 9 durch Bewegung entlang der Axialrichtung der Antriebswelle 3 hin- und herbewegt wird. Mit anderen Worten dreht der Kolben 5 und bewegt sich in der Zylinderausnehmung 7 hin und her, wenn sich die Antriebswelle 3 dreht. Der Kolben 5 bewegt sich mit einer Zahl von Hin- und Herbewegungen, welche der Zahl der Zylinder entspricht, die in einem Verbrennungsmotor während einer Umdrehung betrieben werden. Das Innere der Zylinderausnehmung 7 ist als Pumpkammer 12 vom Kolben 5 bestimmt. Die Pumpkammer 12 ist in Fig. 2 dargestellt.

Eine Mehrzahl von Ansaugnuten 13 ist in gleichen Abständen entlang der Außenfläche des Kolbens 5 angeordnet. Die Ansaugnuten 13 stehen mit der Pumpenkammer 12 in Verbindung. Die Ansaugnuten 13 können auch selektiv mit einem Einlaßkanal 14 in Verbindung treten, der im Vertei-

Ab

lerkopf 8 zu einem vorbestimmten Winkel bezüglich des Kolbens 5 angeordnet ist. Der Einlaßkanal 14 steht ständig mit der Brennstofförderkammer 2 in Verbindung.

Ein Verbindungskanal 15 ist im Kolben 5 angeordnet, wobei sich der Verbindungskanal 15 entlang der Achse des Kolbens 5 erstreckt. Der Verbindungskanal 15 steht mit der Pumpkammer 12 in Verbindung. Eine Verteilernut 16 ist im Mittelbereich der Außenfläche des Kolbens 5 angeordnet. Die Verteilernut 16 steht mit dem Verbindungskanal 15 in Verbindung. Die Verteilernut 16 kann auch mit einem Ausströmkanal von einer Mehrzahl von Ausströmkanälen 17 in Verbindung stehen, die im Verteilerkopf 8 angeordnet sind. Die Zahl der Ausströmkanäle 17 ist gleich der Zahl der Zylinder des Motors. Nur einer der Ausströmkanäle 17 ist in Fig. 1 dargestellt. Jeder der Ausströmkanäle 17 ist mit einer Brennstoffeinspritzdüse über ein Förder-Steuerorgan verbunden. Weder die Brennstoffeinspritzdüse noch das Förder-Steuerorgan sind in Fig. 1 dargestellt.

Der Verbindungskanal kann auch mit der Brennstofförderkammer 2 über Überströmöffnungen 18 in Verbindung stehen. Die Überströmöffnungen 18 können mittels eines Über-Strömringes 19 geöffnet und geschlossen werden, welcher gleitbeweglich auf der Außenfläche des Kolbens 5 angeordnet ist.

Der Überströmring 19 wird zur Steuerung des Öffnungs- bzw. Schließzeitpunktes der Überströmöffnungen 18 verwendet. Im einzelnen ist der Überströmring 19 mit einem Stellhebel 20 mittels eines Spannhebels 21 und einer Feder 22 verbunden. Daher wird der Überströmring 19 entlang der Achse des Kolbens 5 durch die Wirkung des Stell hebeis 20, der Feder 22 und des Spannhebels 21 bewegt.

Der Spannhebel 21 ist weiterhin mit einem Zentrifugalregler 23 mittels eines Lagerhebels 24 verbunden. Der Zentrifugalregler 23 wird von der Antriebswelle 3 über ein Zahnrad 25 und einen Zahnbereich 26 des Reglers 23 gedreht. Wenn der Zentrifugalregler 23 durch die Drehung der Antriebswelle 3 gedreht wird, bewegen Fliehgewichte 27 des Zentrifugalreglers 23 eine Reglermuffe 28 entlang der Achse des Zentrifugalreglers 23 gemäß der Motordrehzahl, wodurch der Überströmring entlang der Achse des Kolbens 5 über den Lagerhebel 24 bewegt wid.

Die grundlegende Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Brennstoffeinspritzpumpe wird im folgenden beschrieben. Wenn die Antriebswelle 3 synchron zum Motor gedreht wird, bewegt sich der Kolben 5 in der Zylinderausnehmung 7 durch die Wirkung der Plankurvenscheibe 9 und der Mitnehmerrollen 10 hin und her. ·;

Wenn der Kolben 5 gemäß der in Fig. 1 gewählten Darstellung nach links bewegt wird, um das Volumen der Pumpkammer 12 zu vergrößern, kommt eine der Ansaugnuten 13 mit dem Einlaßkanal 14 aufgrund der Drehung des Kolbens 5 in Verbindung. Daher wird Brennstoff von der Brennstoff förderkammer 2 angesaugt und in die Pumpkammer 12 über den Einlaßkanal 14 und die Ansaugnut 13 geleitet. Dieser Vorgang bildet den Brennstoffeinlaßvorgang der Pumpe. Während des Einlaßvorganges sind die Überströmöffnungen 18 mittels des Überströmringes 19 geschlossen und die Verteilernut 16 wird ebenfalls in geschlossener Stellung gehalten. Wenn danach der Kolben 5 gemäß der in Fig. 1 gewählten Darstellung nach rechts bewegt wird, um das Volumen der Pumpkammer 12 zu verkleinern, steht die Ansaugnut 13, die bis dahin in Verbindung mit dem Einlaßkanal 14 gestanden ist, nicht mehr mit diesem in Verbindung, da sich der Kolben 5 dreht. In diesem Zustand wird

Brennstoff in der Pumpkammer 12 mittels des Kolbens 5 unter Druck gesetzt. Daher wird der Brennstoff-Komprimiervorgang der Pumpe begonnen.

Wenn während dieses Druckvorganges der Brennstoff in der Pumpkammer 12 auf einen vorbestimmten Druck gebracht wird, beginnt die Verteilernut 16 mit einem der Ausströmkanäle 17 in Verbindung zu gelangen, wenn sich der Kolben 5 dreht. Daher wird der unter Druck gesetzte Brennstoff in der Pumpkammer 12 zu einer Brennstoffeinspritzdüse über den Verbindungskanal 15, die Verteilernut 16, den Ausströmkanal 17 und das Förder-Steuerorgan 17 gefördert. Am Ende des Brennstoff-Druckvorganges werden die Überströmöffnungen 18 durch den Überströmring 19 geöffnet, so daß der unter Druck gesetzte Brennstoff in der Pumpkammer 12 in die Brennstofförderkammer 2 über den Verbjindungskanal 15 und die Überströmöffnungen 18 überströmt. In diesem Zustand kann der Brennstoff nicht vom Ausströmkanal 17 zur Einspritzdüse gefördert werden. Als Ergebnis davon wird während des Druckvorganges die Menge an Brennstoff, die zur Einspritzdüse gefördert wird, mittels des Zeitpunktes gesteuert, zu welchem die Überströmöffnun gen 18 geöffnet werden.

Währenddessen wird der Überströmring 19 entlang der Achse des Kolbens 5 mittels des Stellhebels 20 und des Zentrifugalreglers 23 bewegt, so daß die Stellung des Überström rings 19 relativ zu den Überströmöffnungen 18 gemäß den Betriebsbedingungen des Motors geändert wird. Der Zeitpunkt, zu welchem die Überströmöf fnunge.n 18 nämlich geöffnet oder geschlossen werden, ändert sich gemäß der Motordrehzahl oder des Maßes der Herabdrückung des Gaspedales. Als Ergebnis davon kann die Menge an Brennstoff, die von der Pumpe zur Brennstoffeinspritzdüse gefördert

3g werden soll, gemäß den Betriebsbedingungen des Motors gesteuert werden.

* Die oben beschriebene Wirkungsweise stellt den Brennstof fördervorgang bezüglich einer einzelnen Brennstoffeinspritzdüse dar. In der Praxis wird jedoch der Brennstof fördervorgang mit einer Frequenz wiederholt, die der Zahl der Zylinder des Motors entspricht, während der Kolben 5 eine Umdrehung ausführt. Die entsprechend fichtige Menge an unter Druck gesetztem Brennstoff wird-zu jeder einzelnen der Brennstoffeinspritzdüseigefördert.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird nunmehr eine Steuereinrichtung 30 zum Steuern der Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit beschrieben. Die Steuereinrichtung 30 weist ein Gehäuse 31 auf, welches an der Stirnfläche des Verteilerkopfes 8 mittels Befestigungsschrauben 32 befestigt ist. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet eine Öldichtung. Eine Ausnehmung 34 ist im Gehäuse 31 auf der Seite des Kolbens 5 angeordnet. Ein innerer Zylinder 35 ist in der Ausnehmung 34 angeordnet. Ein ringförmiger Rand 36 ragt von einem Ende des Zylinders 35 hervor. Ein Gewinde ist auf der äußeren Umfangsflache des Randes 36 angeordnet. Der Rand 36 des inneren Zylinders 35 ist in eine ringförmige Ausnehmung 37 mit einem entsprechenden Gegengewindebereich auf der Stirnfläche des Verteilerkopfes 8 eingeschraubt. Der innere Zylinder 35 ist nämlich an dem Verteilerkopf 8 befestigt. Eine ringförmige Kammer 38 ist zwischen der inneren Stirnfläche der ringförmigen Ausnehmung 37 des Verteilerkopfes 8 und der Stirnfläche des Randes 36 des inneren Zylinders 35 angeordnet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Zylinderausnehmung 7 im Verteilerkopf 8 mittels des inneren Zylinders 35 geschlossen, so daß die Pumpkammer 12 praktisch zwischen dem Kolben 5 und der Stirnfläche des inneren Zylinders 35 begrenzt wird.

Ein Zwischenkolben 39 ist gleitbeweglich im inneren Zylin-

der 35 angeordnet und erstreckt sich koaxial zum Kolben 5. Ein Ende des Zwischenkolbens 39 erstreckt sich in die Ρυτρ-kammer 12, um am körperfernen Ende des Kolbens 5 anzuliegen. Ein Verbindungsbereich 40 ist am körperfernen Ende des Kolbens 5 angeordnet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Verbindungsbereich 40 auf einem teilweise abgetragenen hohlen Zylinderbereich angeordnet. Ein Bereich 41 großen Durchmessers ist an einem Ende des Zwischenkolbens 39 angeordnet und ist unter Anlage in dem Verbindungsbereich 40 angeordnet. An dieser Stelle ist zu bemerken, daß der Bereich 41 großen Durchmessers des Zwischenkolbens 39 sich axial innerhalb des Verbindungsbereiches 40 bewegen kann.

Eine Federkammer 42 ist im körperfernen Endbereich des Kolbens 5 angeordnet. In der Federkammer 42 ist eine Feder 43 angeordnet, welche gemäß der in Fig. 2 gewählten Darstellung einen Zwischenkolben 39, wie gewünscht nach rechts drückt, so daß der Bereich 41 großen Durchmessers des Zwischenkolbens 39 die innere Stirnfläche des Verbindungsbereiches 40 berührt. Die Federkammer 42 steht mit der Pumpkammer 12 über eine innere Kammer 44 des Bereiches 40 in Verbindung und steht weiterhin mit dem Verbindungskanal 15 in Verbindung. Daher bilden die Federkammer 42 und die innere Kammer 44 des Verbindungsbereiches 40 einen Teil des Verbindungskanales 15. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, stehen weiterhin die Ansaugnuten 13 mit dem Verbindungskanal 15 einzeln mittels Verbindungsöffnungen 45 in Verbindung. Die Verbindungsöffnungen 45 dienen dazu, kontinuierlich die Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 15 und der Pumpkammer 12 aufrechtzuerhalten, selbst dann, wenn die Federkammer mittels des Bereiches 41 großen Durchmessers des Zwischenkolbens 39 geschlossen ist. Daher wird verhindert, daß

3g der Brennstoffdruck innerhalb der Pumpkammer 12 abgesperrt wird.

Eine Zylinderausnehmung 46 ist im Gehäuse 31 angeordnet und erstreckt sich koaxial zum Zwischenkolben 39. Ein Steuerkolben 47 ist gleitbeweglich in der Zylinderausnehmung 46 flüssigkeitsdicht angeordnet. Daher wird eine Fluidkammer 48 in .der Zylinderausnehmung 46 zwischen ihrer inneren Stirnfläche und dem Steuerkolben 47 bestimmt. Ein Ende des Steuerkolbens 47 erstreckt sich aus der Zylinderausnehmung 46 heraus, und zwar auf den Zwischenkolben 39 zu und ein Sackloch 49 ist am anderen Endbereich des Steuerkolbens 47 angeordnet. Eine Rückstellfeder 50 ist im Sackloch 49 und der Fluidkammer 48 angeordnet. Die Rückstellfeder 50 belastet den Steuerkolben 47 auf die gemäß der in Fig. 2 gewählten Darstellung linke Seite unter Verwendung eines Anlageteiles 51.

Daher steht die linke Stirnfläche des Steuerkolbens 47 immer mit der rechten Stirnfläche des Zwischenkolbens 39 in Verbindung. An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß die rechte Stirnfläche des Zwischenkolbens 39 abgerundet ist.

Die Fläche des anderen Endes des Steuerkolbens 47, welche der Fluidkammer 48 gegenüberliegt, dient als Steuerfläche 52. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Steuerfläche 52 in Form einer schraubenförmigen schiefen Kante ausgebildet, und zwar gesehen entlang ihrer Achse, so daß die Steuerkante 52 sich in Axialrichtung entlang dem Umfang verschieben kann, wenn sie gedreht wird.

Eine Steueröffnung 53 und eine Drosselöffnung 54 sind im Gehäuse 31 angeordnet und öffnen sich in die Fluidkammer 48. Diese Öffnungen 53 und 54 stehen mit einem Brennstoffkanal 55 in Verbindung, der im Gehäuse 31 angeordnet ist. Der Brennstoffkanal 55 steht mit einer Getriebekammer 56 in Verbindung, welche im inneren Zylinder 35 in der Ausnehmung 34 angeordnet ist. Die Getriebe-

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kammer 56 steht mit der Brennstofförderkammer 2 über einen Brennstoffkanal 57 im inneren Zylinder 35, die ringförmige Kammer 38 und einen Brennstoffkanal 58 in Verbindung, der im Verteilerkopf 8 angeordnet ist. Die Steueröffnung 53 und die Drosselöffnung 54 stehen nämlich mit der Brennstof förderkammer 2 über die Kanäle 55, 56, 57, 38 und 58 in Verbindung. Demgemäß wird die Fluidkammer 48 mit Brennstoff gefüllt, welcher in die Brennstofförderkammer 2 geleitet wird.

Obwohl die Steueröffnung 53 mittels der Steuerkante 52 des Steuerkolbens 47 geöffnet und geschlossen wird, wird die Drosselöffnung 54 niemals mittels des Steuerkolbens 47 geschlossen, und zwar ohne Rücksicht auf die axiale Stellung des Steuerkolbens 47. Die Drosselöffnung 54 steht nämlich ständig mit der Fluidkammer 48 in Verbindung.

Gemäß Fig. 4 ist ein Paar von parallel abgeflachten Bereichen 59 auf der äußeren Umfangsflache des linksseitigen Endbereiches des Steuerkolbens 47 angeordnet, welcher sich aus der Zylinderöffnung 46 erstreckt. Ein Steuerzahnrad 60, das in der Getriebekammer 56 angeordnet ist, ist auf den abgeflachten Bereichen 59 des Steuerkolbens 47 angeordnet. Daher kann der Steuerkolben 47 relativ zum Steuerzahnrad 60 in axialer Richtung gleiten, obwohl diese zwei Teile 47 und 60 für eine gemeinsame Drehbewegung verbunden sind. Gemäß Fig. 2 ist das linksseitige Ende des Steuerzahnrades 60 drehbeweglich auf einem zylindrischen Vorsprung 61 gelagert, der auf der rechten Stirnfläche des inneren Zylinders 35 angeordnet ist, wobei sich der zylindrische Vorsprung 61 koaxial zum Steuerzahnrad 60 erstreckt. Das Steuerzahnrad 60 ist nämlich mittels des Vorsprunges 61 des inneren Zylinders 35 gelagert. Demgemäß überträgt das Steuerzahnrad 60 nur die Kraft seiner Drehung auf den Steuerkolben 47 und zu die-

* ser Zeit wirkt das Gewicht des Steuerzahnrades 60 nicht auf den Steuerkolben 47.

Das Steuerzahnrad 60 steht mit einem Zahnrad 62 in Eingriff, das in der Getriebekammer 56 angeordnet ist. ,Das Zahnrad 62 wird mittels eines Schrittmotors 63 gedreht.

Der Schrittmotor 63 ist auf dem Gehäuse 31 der Steuereinrichtung 30 mittels Bolzen 64 angeordnet. Eine Ausgangswelle 65 des Schrittmotors 63 erstreckt sich in die Getriebekammer 56 durch eine Durchtrittsöffnung 66, die im Gehäuse 31 angeordnet ist. Das Zahnrad 62 ist auf einem Ende der Ausgangswelle 65 befestigt.

Anstatt der Verwendung eines Schrittmotors 63 kann ein Gleichstrommotor, ein drehbarer Solenoid oder eine hydraulische Betätigungseinrichtung als Einrichtung zur Drehung des Zahnrades 62 verwendet werden.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 30 wird im folgenden beschrieben. Wie zuvor erwähnt, setzt der Kolben 5 den Brennstoff in der Pumpkammer 12 unter Druck, wenn sich die Pumpe im Brennstoff-Druckvorgang befindet. Der Zwischenkolben 39, der den Druck des Brennstoffes in der Pumpkammer 12 an seiner linken Stirnfläche aufnimmt, wird daher gemäß der gewählten Darstellung nach rechts entlang des Kolbens 5 bewegt. Zur gleichen Zeit wird der Steuerkolben 47, dessen linksseitige Stirnfläche ständig in Kontakt mit der rechtsseitigen Stirnfläche des Zwischenkolbens 39 steht, gemäß der gewählten Darstellung nach rechts gegen die Kraft der Rückstellfeder 50. bewegt. Wenn der Steuerkolben 47 sich in dieser Art und Weise bewegt, fließt Brennstoff in der Fluidkammer 48 zum Brennstoffkanal 55 oder zu der Seite der Brennstof förderkammer 2 über die Steueröffnung 53. Die Menge an Brennstoff, die aus der Fluidkammer 48 abgelassen

Y)

wird, entspricht der Verstellung des Steuerkolbens 47. Nachdem der Steuerkolben 47 jedoch nach rechts bewegt worden ist, um die Steueröffnung 43 mittels seiner Steuerkante 52 zu schließen, kann der Brennstoff von der Fluidkammer 48 nur noch zur Drosselöffnung 54 gelangen. Der Steuerkolben 47 bewegt sich daher kaum. Zur gleichen Zeit kommt der Zwischenkolben 39 bloß zum Stillstand.

Wenn der Zwischenkolben 39 entlang des Kolbens 5 nach rechts bewegt wird, wird das Volumen der Pumpkammer 12 um ein Volumen erhöht, das gleich dem Bereich des Zwischenkolbens 39 ist, welcher aus der Pumpkammer 12 entfernt wird, so daß die Wirkung des Kolbens 5 bezüglich des unter Druck Setzens des Brennstoffes in der Pumpkammer 12 klein ist. Wenn der Zwischenkolben 39 im wesentlichen zum Stillstand gekommen ist, wird jedoch der Brennstoff in der Pumpkammer 12 mittels der effektiven Druckfläche unter Druck gesetzt, welche dem Querschnitt des Kolbens 5 entspricht. Es kann festgehalten werden, daß die Wirkung des Kolbens 5 bezüglich des unter Druck Setztens des Brennstoffes groß ist. Nachdem der Zwischenkolben 39 im wesentlichen zum Stillstand gekommen ist, wird daher die Größe der tatsächlichen Druckfläche erhöht, wie dies auch die Brennstoffördergeschwindigkeit von der Pumpe zur Einspritzdüse tut. In diesem Falle wird die Menge an Brennstoff, die von der Pumpe zur Einspritzdüse gefördert wird, durch die charakteristische Kurve oder Linie 0-al-a2 gemäß Fig. 5 repräsentiert. Das Symbol A bezeichnet den Zeitpunkt bei dem die Brennstoffördergeschwindigkeit plötzlich angehoben wird. In Fig. 5 stellt die Abszisse den Drehwinkel der Plankurvenscheibe 9 und die Ordinate die Menge an Brennstoff, die von der Pumpkammer 12 gefördert wird, dar.

Wenn der Brennstoffeinlaßvorgang am Ende des Brennstoff-

fördervorganges begonnen wird, nimmt der Druck des Brennstoffes in der Pumpkammer 12 ab, da sich der Kolben 5 gemäß der gewählten Darstellung nach links bewegt. Wenn sich der Kolben 5 in der Art bewegt, bewegt der Verbindungsbereich 40 des Kolbens 5 den Zwischenkolben 39 zusammen mit dem Kolben 5 nach links, wobei der Bereich großen Durchmessers des Zwischenkolbens 39 gezogen wird. Wenn der Zwischenkolben 39 nach links bewegt wird, w,ird die Berührungslast des Zwischenkolbens 39 auf den Steuerkolben 47 entfernt, so daß der Steuerkolben 47 sich ebenfalls nach links zu bewegen beginnt, und zwar unter der Kraft der Rückstellfeder 50. Sofort nachdem der Steuerkolben 47 seine nach links gerichtete Bewegung beginnt, wird Brennstoff· in die Fluidkammer 48 allein über die Drosselöffnung 54 eingeleitet, so daß die nach links gerichtete Bewegung des Steuerkolbens 47 langsam ist. Wenn jedoch der Steuerkolben 47 weiter nach links bewegt wird, um die Steueröffnung 53 zu öffnen, wird Brennstoff auch über die Steueröffnung 53 in die Fluidkammer 48 eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt ist daher die Geschwindigkeit der nach links gerichteten Bewegung des Steuerkolbens 47 groß, so daß der Steuerkolben 47 sich sofort nach links bewegt, um sich an den Zwischenkolben 39 anzulegen. Das Zeitintervall, welches vom Zeitpunkt des geschlossenen Zustands der Steueröffnung 53 durch die Steuerfläche 52 des Steuerkolbens 47 bis zum Ende des Brennstoffdruckvorganges abläuft, ist viel kleiner, als die Zeit, die für einen Hub des Kolbens 5 erforderlich ist. Daher kann der Steuerkolben 47 eine beträchtliche Zeitspanne früher in seine Anfangsstellung zurückkehren, bevor der nächste Druckvorgang begonnen wird, nachdem der vorherige Druckvorgang beendet worden ist.

Aus der voranstehenden Beschreibung der Wirkungsweise des Steuerkolbens 47 ist ersichtlich, daß die Verstellung des

Steuerkolbens 47, das ist der axiale Abstand zwischen der Steuerkante 52 des Steuerkolbens 47 und der Steueröffnung 53, den Zeitpunkt bestimmt, bei dem die Brennstoffordergeschwindigkeit plötzlich erhöht wird. Da die Steuerkante 52 des Steuerkolbens 47 schraubenförmig ausgebildet ist, kann der axiale Abstand zwischen der Steuerkante 52 und der Steueröffnung 53 durch Drehung des Steuerkolbens 47 um seine Achse mittels des Schrittmotors 53 und unter Verwendung des Zahnrades 62 und des Steuerzahnrades 60 verändert werden.

Wenn der Steuerkolben 47 um seine Achse gedreht wird, um den Abstand zwischen der Steuerkante 52 und der Steueröffnung 53 zu vergrößern, wird die plötzliche Erhöhung der Brennstoffordergeschwindigkeit vom Punkt A zum Punkt B verzögert und weiterhin vom Punkt B zum Punkt C, was aus der charakteristischen Kurve der Brennstoffördermenge in Fig. 5 ersichtlich ist. In Fig. 5 kennzeichnet das Symbol q die Menge an Brennstoff, die von der Pumpkammer 12 gefördert ist, die erhalten wird, bevor der Brennstoffdruck der Einspritzdüse erreicht wird, d. h., bevor der Brennstoff von der Brennstoffdüse eingespritzt wird. Daher ist die Menge an Brennstoff, die tatsächlich von der Einspritzdüse eingespritzt wird, der Rest, der erhalten wird, wenn die Menge abgezogen wird. Wenn daher die Anhebung der Brennstoffordergeschwindigkeit vom Punkt A über den Punkt B zum Punkt C verzögert wird, wird die Menge an Brennstoff, die zur Einspritzdüse gefördert wird, schrittweise vermindert. Wenn die Brennstoffeinspritzdauer daher festgelegt wird, wird die Einspritzgeschwindigkeit vermindert, um die Brennstoffeinspritzmenge zu vermindern. Währenddessen kann die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeits-Charakteristik verändert werden, wie dies durch die Kurven a3, b3 und c3 in Fig. 6 dargestellt ist, wobei eine festgelegte Einspritzmenge durch Einstellen der

2O

Einspritzdauer mittels des Stellhebels 20 vorliegt.

Die charakteristischen Kurven der Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit a3, b3 und c3 der Fig. 6 entsprechen den charakteristischen Kurven al-a2, al-bl-b.2 bzw. al-cl-c2 der Brennstoffördermenge in Fig. 5. Hier ist anzumerken, daß die charakteristischen Kurven der Brennstof feinspritzgeschwindigkeit gemäß Fig. 6 unter der Bedingung vorliegen, daß die Einspritzperiode endet, bevor der Punkt C erreicht ist.

Wenn der Zeitpunkt zur Erhöhung der Brennstoffördergeschwindigkeit vom Punkt A zum Punkt D vorverlegt wird, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, wird der Brennstoffeinspritzzeitpunkt der Einspritzdüse vom Punkt A zum Punkt E vorverlegt. Daher kann der Brennstoffeinspritzzeitpunkt gemäß Fig. 6 vorverlegt werden.

Wenn im einzelnen der Motor bei niedriger Drehzahl, wie im Leerlauf, betrieben wird, kann das Verbrennungsgerausch durch Absenken der Einspritzgeschwindigkeit gemäß der charakteristischen Kruve c3 von Fig. 6 der Brennstof feinspritzgeschwindigkeit herabgesetzt werden und weiterhin durch Verlängern der Einspritzperiode, um eine Verminderung der Einspritzmenge zu verhindern. Insbesondere bei kompakten Dieselmotoren mit Direkteinspritzung ergibt dies die Möglichkeit einer bedeutsamen Verbesserung der Verbrennungseffizienz bei niedrigen Drehzahlen.

Wenn der Motor bei mittlerer oder hoher Drehzahl betrieben wird, kann die Verbrennungseffizienz durch Absenken der Einspritzgeschwindigkeit zu Beginn der Einspritzperiode und dann durch plötzliches Anheben der Einspritzgeschwindigkeit am Ende der Einspritzperiode gemäß der charakteristischen Kurve b3 der Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit gemäß Fig. 6 verbessert werden, um die

Leistungsabgabe des Motors zu erhöhen.

Wenn der Motor weiterhin in einem extrem hohen Drehzahlbereich arbeitet, kann die Einspritzgeschwindigkeit schrittweise erhöht werden, wie dies durch die charakteristischen Kurven a3 und d3 in Fig. 6 dargestellt ist und der Einspritzzeitpunkt kann vorverlegt werden. Wenn daher der Motor bei seiner Spitzendrehzahl arbeitet, kann die Brennstoffeinspritzeffizienz verbessert werden.

Die zuvor erwähnte Brennstoffeinspritzgeschwindigkeits-Charakteristik und der Einspritzzeitpunkt werden durch Steuerung des Antriebes des Schrittmotors 63 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors eingestellt. Die Einspritzperiode wird mittels des Stellhebels 20 eingestellt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste Ausführungsform begrenzt. Gemäß den Fig. 7 bis 13 sind weitere drei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Bei der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile mit den gleichen Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet und daher wird deren Beschreibung wegge- lassen.

Gemäß den Fig. 7 bis 9 ist die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzvorrichtung dargestellt. Gemäß Fig. 7 ist eine Steuereinrichtung 30 dargestellt, welche ein Gehäuse 67 aufweist, das aus einer Kombination des Gehäuses 31 und des inneren Zylinders 35 der ersten Ausführungsform ausgeführt ist. Wie das Gehäuse 31 der ersten Ausführungsform ist das Gehäuse 67 am Verteilerkopf 8 mittels Schrauben befestigt. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist ein Kolben 68 mit der-

selben Ausbildung und Funktion wie der Zwischenkolben 39 der ersten Ausführungsform gleitbeweglich und flüssigkeitsdicht in einer Zylinderausnehmung 69 gelagert, welche im Gehäuse 67 angeordnet ist. Daher ist die Flui,dkammer 48 innerhalb der Zylinderausnehmung 69 mittel« des Kolbens 68 bestimmt.

Eine Drosselsteueröffnung 70 mit einem weiteren Durchmesser als demjenigen der Drosselöffnung 54 der ersten Ausführungsform und einem geringeren als demjenigen der Steueröffnung 53 der ersten Ausführungsform öffnet sich in die Fluidkammer 48. Eine Förderöffnung 71 öffnet sich ebenfalls in die Fluidkammer 48 und zwar unabhängig von der Drosselsteueröffnung 70. Die Förderöffnung 71 und die Drosselsteueröffnung 70 stehen ständig mit der Fluidkammer 48 in Verbindung und zwar unabhängig von der axialen Stellung des Kolbens 68. Die Förderöffnung 71 öffnet sich ebenfalls in eine Federkammer 72, welche im Gehäuse 67 angeordnet ist. Die Federkammer 72 steht mit dem Brennstoffkanal 58 über einen Brennstoffkanal 73 und die ringförmige Kammer 38 in Verbindung. Ein Rückschlagventil 75, das von einer Feder 74 mit einer Kraft beaufschlagt wird, ist in der Federkammer 72 angeordnet. Das Rückschlagventil 75 ist zum Öffnen des Brennstoffkanales 73 vorgesehen, um den Brennstoff von der Brennstofförderkammer 2 in die Fluidkammer 48 zu leiten, wenn der Brennstoffdruck in der Fluidkammer 48 unter ein vorbestimmtes Druckniveau abgesenkt wird. Wenn der Brennstoffdruck in der Fluidkammer 48 am oder oberhalb eines vorbestimmten Niveaus angelangt ist, schließt andererseits das Rückschlagventil 75 den Brennstoffkanal 73, um das Zurückfließen von Brennstoff von der Fluidkammer 48 zur Brennstofforderkanuner 2 zu verhindern.

gg Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 30 der zweiten Aus-

£₃3Α0726Ί

führungsform wird im folgenden beschrieben. Wenn der Motor bei niedriger Drehzahl arbeitet, ist die Zeit, die für einen Hub des Kolbens 5 benötigt wird, groß, so daß sich der Brennstoffdruck innerhalb der Fluidkammer 48 relativ langsam ändern wird. Daher erreicht Brennstoff, der von der Fluidkammer 48 zum Brennstoffkanal 55 ausströmt, die Drosselsteueröffnung 70 nur mit einem kleinen Strömungswiderstand. Als Ergebnis davon kann Brennstoff in der Fluidkammer 48 frei in den Brennstoffkanal 55 durch die Drosselsteueröffnung 70 fließen, so daß der Kolben 78 axial hin- und hergehen kann, als ob er einstückig mit dem Kolben 5 verbunden wäre. Wenn daher der Motor mit niedriger Drehzahl dreht, ist die Geschwindigkeit des von der Pumpkammer 12 geförderten Brennstoffes niedrig.

In Fig. 8 repräsentiert die Kurve Fl die Brennstoffördermengencharakteristik für diesen Fall. Die entsprechende Brennstoffeinspritzgeschwindigkeitscharakteristik wird von der Kurve f2 in Fig. 9 dargestellt, welche eine relativ niedrige Einspritzgeschwindigkeit anzeigt. Wie bei der ersten Ausführungsform kann Verbrennungsgeräusch durch Einstellen des Stellhebels 20 auf eine lange Einspritzperiode herabgesetzt werden, um eine Herabsetzung der Einspritzmenge zu verhindern.

Wenn der Motor bei hoher Drehzahl betrieben wird, ist die Zeit, die für einen Hub des Kolbens 5 erforderlich ist, kurz, was eine große Veränderung im Niveau des Brennstoff druckes in der Fluidkammer 48 zur Folge hat. Daher erreich Brennstoff, der aus der Fluidkammer 48 ausfließt, die Drosselsteueröffnung 70 mit einem großen Strömungswiderstand. Als Ergebnis davon wird Brennstoff in der Fluidkammer 48 daran gehindert, frei in den Brennstoffkanal 49 durch die Drosselsteueröffnung 70 zu fließen, so daß der Kolben 68 im wesentlichen im Stillstand gehalten wird. Wenn der Motor bei hoher Drehzahl arbeitet,

■A

ist die Geschwindigkeit des Brennstoffes, der von der Pumpkammer 12 gefördert wird, hoch. In Fig. 8 stellt die Kurve hl die Brennstoffördermengencharakteristik für diesen Fall dar. Die entsprechende Brennstoffeinspritzgeschwindigkeitscharakteristik ist in diesem Fall von der Kurve h2 in Fig. 9 dargestellt, welche eine relativ hohe Einspritzgeschwindigkeit anzeigt. Zum Vergleich zum Betrieb des Motors bei niedriger Geschwindigkeit kann der Einspritzzeitpunkt während hoher Drehzahlen vom Punkt F zum Punkt H vorverlegt werden.

Wenn der Motor weiterhin mit mittlerer Geschwindigkeit betrieben wird, ist der Drosseleffekt der Drosselsteueröffnung 70 größer als während niedriger Drehzahlen aber niedriger im Vergleich zu hohen Drehzahlen. Im Brennstoffdruckvorgang wird daher der Kolben 68 gemäß der gewählten Darstellung nach rechts bewegt und zwar langsamer als der Kolben 5, so daß die Brennstoffördermengencharakteristik durch eine Kurve gl in Fig. 8 repräsentiert wird.

Die entsprechende Brennstoffeinspritzgeschwindigkeits-Charakteristik wird für diesen Fall von einer Kurve g2 in Fig. 9 dargestellt. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, liegen die Einspritzgeschwindigkeit und der Einspritzzeitpunkt für mittlere Drehzahlen zwischen denjenigen für hohe und niedrige Drehzahlen.

Das Rückschlagventil 75 dient zur Verhinderung der Erzeugung von Luftblasen in der Fluidkammer 48, wenn der Kolben 68 nach links bewegt wird. Die Förderöffnung 71, die Federkammer 72, die Feder 74, das Rückschlagventil und der Brennstoffkanal 73 können weggelassen werden, falls Brennstoffdruck in der Brennstofförderkammer 2 derart hoch ist, daß der Brennstoff in der Brennstofförderkammer 2 in die Fluidkammer 48 durch die Kanäle 58, 38 und 55 und durch die Drosselsteueröffnung 70 gefördert

2-5

werden kann, oder daß Luftblasen, die in der Fluidkammer 48 erzeugt werden, während des Ansaugvorganges vernichtet werden können, um den Kolben 5 vor dem Beginn des darauffolgenden Druckvorganges nach links bewegen zu können, wodurch der gegenläufige Effekt von Luftblasen, die in der Fluidkammer 48 erzeugt werden, beseitigt werden kann.

Gemäß Fig. 10 ist eine Steuereinrichtung 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei der Steuereinrichtung 30 der dritten Ausführungsform ist eine Fluidverbindungskammer 76 zwischen dem Zwischenkolben 39 und dem Gehäuse 67 und dem Steuerkolben 47 bestimmt. Ein Endbereich des Steuerkolbens 47 auf der Seite der Fluidkammer 48 ist größer als der andere Endbereich des Steuerkolbens 47 auf der Seite des Zwischenkolbens 39. Der Steuerkolben 47 ist mit einer Stange 78 versehen, welche sich von der Fluidkammer 48 in eine Kammer 77 erstreckt. Ein paralleles Paar von abgeflachten Bereichen 79 ist auf dem rechten Endbereich der Stange angeordnet. Die Ausgangswelle 65 des Schrittmotors 63 ist auf den abgeflachten Bereichen 79 der Stange 78 befestigt, um eine Verbindung mit dieser zu schaffen. Im Gehäuse ist darüber hinaus eine Einstellausnehmung 100 angeordnet, welche den Brennstoffkanal 55 und die Fluidverbindungskammer 7 6 miteinander verbinden.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 30 gemäß der dritten Ausführungsform wird im folgenden beschrieben. Wenn in dem Brennstoff unter Druck setzenden Brennstoffdruck-

gg Vorgang der Zwischenkolben 39 gemäß der gewählten Darstellung nach rechts bewegt wird, um die Einstellausnehmung 100 zu schließen, während sich der Kolben 5 nach rechts bewegt, wird Brennstoff in der Brennstoffverbindungskammer 76 eingeschlossen. Selbst wenn daher der Zwischenkolben

3g 39 weiter nach rechts bewegt wird, nachdem der Brennstoff

in der Brennstoffverbindungskammer 76 eingeschlossen ist, wird Brennstoff in der Kammer 76 nicht länger in den Brenn stoffkanal 55 durch die Einstellausnehmung 100 fließen. Demgemäß wird die Eiewegungskraft des Zwischenkolbens 39 auf den Steuerkolben 47 mittels des abgeschlossenen Brennstoffes in der Brennstoffverbindungskammer 76 übertragen, so daß der Steuerkolben 47 ebenfalls beginnt, sich nach rechts zu bewegen. Wie im Falle der ersten Ausführungsform wird die Bewegung des Steuerkolbens 47 angehalten, wenn die Drosselsteueröffnung 70 von der Steuerkante 52 des Steuerkolbens 47 geschlossen wird. Demgemäß wird auch die nach rechts gerichtete Bewegung des Zwischenkolbens 39 zu diesem Zeitpunkt gestoppt. Die Steuereinrichtung 30 gemäß der dritten Ausführungsform weist nämlich im wesentliehen die gleiche Funktion wie diejenige auf, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wird. Die Einstellausnehmung 100 ist an einer Stelle angeordnet, an der sie von dem Zwischenkolben 39 während des Zeitintervalles zwischen dem Zeitpunkt gegen Ende des Einlaßvorganges und dem Beginn des Druckvorganges geöffnet wird. Daher wird der Brennstoffdruck in der Fluidverbindungskammer 76 in der Anfangsphase des Druckvorganges im wesentlichen konstant gehalten.

Besondere Wirkungen und Effekte der oben beschriebenen Steuereinrichtung 30 der dritten Ausführungsform werden im folgenden beschrieben. Da die rechte Stirnfläche des Steuerkolbens 47, die der Fluidkammer 48 gegenübersteht, größer ist als die rechte Stirnfläche des Steuerkolbens

gg 47, die der Fluidverbindungskammer 76 gegenübersteht, kann der Brennstoffdruck in der Fluidkammer 48 mehr angehoben werden als der Brennstoffdruck in der Fluidverbindungskammer 76 während des Druckvorgangs. Selbst obwohl der Durchmesser der Drosselsteueröffnung 70 relativ

gg groß ist, ist es daher möglich, einen guten Drosseleffekt

auf den Brennstoff auszuüben, der aus der Fluidkammer 48 in den Brennstoffkanal 55 fließt. Die Drosselsteueröffnung 70 kann daher einfach ausgeführt werden und es kann verhindert werden, daß sie durch Staub oder ähnliches, was mit dem Brennstoff vermischt ist, verstopft wird.

Im Druckvorgang drückt und bewegt darüber hinaus der Zwischenkolben 39 den Steuerkolben 47 mittels des in der Fluidverbindungskammer 76 eingeschlossenen Brennstoffes. Selbst obwohl der Zwischenkolben 39 gedreht wird, wenn der Kolben 5 dreht, wird daher das Drehmoment des Zwischenkolbens 39 niemals auf den Steuerkolben 47 über den in der Fluidverbindungskammer 76 enthaltenen Brennstoff übertragen und die Reibungskraft, welche durch Berührung zwischen dem Zwischenkolben 39 und dem Steuerkolben 47 erzeugt werden sollte, kann beseitigt werden.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzvorrichtung. Gemäß Fig. 11 ist eine Steuereinrichtung 30 gemäß der vierten Ausführungsform dargeteilt. Die Steuereinrichtung 30 ist mit einem Drucksteuerorgan 80, vorzugsweise einem Drucksteuerventil, versehen, welches die Drosselsteueröffnung 70 öffnen und schließen soll, die sich ständig in die Fluidkammer 48 öffnet. Das Drucksteuerventil 80 ist in einer Ventilkammer 81 angeordnet, die im Gehäuse 67 vorgesehen ist und wird in der Schließrichtung bezüglich der Drosselsteueröffnung 70 mittels einer Feder 82 belastet. Wenn daher der Brennstoffdruck in der Fluidkammer 48 ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, wird die Drosselsteueröffnung 70 mittels des Drucksteuerventils 80 geöffnet, wenn der Brennstoff in der Fluidkammer 48 in dem Brennstoffkanal 55 durch die Drosselsteueröffnung 70 fließt.

Der rechte Endbereich der Feder 82, die das Drucksteuer-

ventil 80 mit einer Kraft belastet, liegt an einer Steuer-

schraube 83 an. Gemäß Fig. 11 ist die Steuerschraube]83 in eine mit Gewinde versehene Ausnehmung 84 im Gehäuse 67 angeordnet. Der rechte Endbereich der Steuerschraube 83 erstreckt sich in eine Zahnradkammer 85 im Gehäuse 67 und ein paralleles Paar von abgeflachten Bereichen ist auf der äußeren Umfangsflache des rechten Endbereiches der Steuerschraube 83 angeordnet. Ein Zahnrad 87 ist auf den abgeflachten Bereichen 86 der Steuerschraube 83 angeordnet.

Das Zahnrad 87 steht mit einer Zahnstange 88 in Eingriff, welche gleitbeweglich im Gehäuse 67 angeordnet ist. Daher kann die Steuerschraube 83 axial unter zu Hilfenahme des Zahnrades 87 und durch eine Gleitbewegung der Zahnstange 88 in einer Richtung, die senkrecht auf der Zeichenebene der Fig. 11 steht, bewegt werden. Daher kann die eingestellte Kraft der Feder 82, das ist der Wert des Öffnungsdruckes des Drucksteuerventils 80, verändert werden. Die Zahnradkammer 85 ist flüssigkeitsdicht mittels einer in das Gehäuse 67 eingeschraubten Deckelschraube 89 und einem O-Ring 90 geschlossen.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 30 der vierten Ausführungsform wird im folgenden beschrieben. In der Anfangsphase des Druckvorganges ist der Druck des Brennstoffes

in der Pumpkammer 12, der durch den Kolben 5 erzeugt wird, J

niedrig, so daß die Kraft zur Belastung des Zwischenkolbens I 39 in eine Richtung nach rechts niedrig ist. Zu diesem ^; Zeitpunkt ist daher der Brennstoffdruck in der Fluidkammer 48 ebenfalls niedrig, so daß die Drosselsteueröffnung 70 t

durch das Drucksteuerventil 80 geschlossen wird. Demgemäß I

bewegt sich der Zwischenkolben 39 kaum nach rechts gemäß j

der in Fig. 11 gewählten Darstellung. Wenn jedoch der Druckvorgang weiter voranschreitet, um den Brennstoffdruck in der Fluidkammer 48 auf den Wert des Öffnungsdruckes des Drucksteuerventils 80 anzuheben, wird die Drosselsteuer-

Öffnung 70 durch das Drucksteuerventil 80 geöffnet. Als Ergebnis davon fließt Brennstoff in der Fluidkammer 48 in den Brennstoffkanal 50 und zwar durch die Drosselsteueröffnung 70, so daß der Zwischenkolben 39 durch den Druck von dem in der Pumpkammer 12 befindlichen Brennstoff nach rechts bewegt wird. Daher wird bei der Steuereinrichtung 30 der vierten Ausführungsform, im Gegensatz zu denjenigen der vorangehenden Ausführungsformen, die Geschwindigkeit des zur Einspritzdüse geförderten Brennstoffes zu Beginn der nach rechts gerichteten Bewegung des Zwischenkolbens 39 vermindert, das ist zum Zeitpunkt, zu dem die Drosselsteueröffnung 70 geöffnet ist. In diesem Fall ist die Brennstoffördermengencharakteristik beispielsweise eine Linie 0-il-i2 in Fig. 12. Die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeitscharakteristik für diesen Fall ist durch die Kurve x3 in Fig. 13 dargestellt.

Da die Öffnungszeit für die Drosselsteueröffnung 70 durch Absenken des Wertes des Öffnungsdruckes des Drucksteuerventils 80 vorverlegt werden kann, werden die Brennstofffördermengencharakteristik und die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeitscharakteristik für diesen Fall durch eine Linie 0-J1-J2 in Fig. 12 bzw. eine Kurve j3 in Fig. 13 dargestellt. Andererseits kann die Öffnungzeit für die Drosselsteueröffnung 70 durch Anheben des Wertes des Öffnungsdruckes des Drucksteuerventils 80 verzögert werden, so daß die Brennstoffördermengencharakteristik und die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeitscharateristik für diesen Fall durch eine Linie 0-kl-k2 in Fig. 12 bzw. eine Kurve

3Q k3 in Fig. 13 dargestellt sind.

Daher kann bei der Steuereinrichtung der vierten Ausführungsform die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeitscharakteristik und der Brennstoffeinspritz Zeitpunkt durch Verändern des Wertes des Öffnungsdruckes des Drucksteuerventils 80 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors gesteuert werden.

Claims (9)

1. Patentansprüche

   Brennstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in eine Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors

   mit einem Pumpengehäuse

   mit einem Pumpenzylinderbereich, der im Pumpengehäuse angeordnet ist,

   mit einem Pumpenkolben, der im Pumpenzylinderbereich für eine Gleitbewegung in seiner axialen Richtung angeordnet ist, wobei der Pumpenkolben eine Brennstoffpumpkammer zur Aufnahme des Brennstoffes im Pumpenzylinderbereich bestimmt, und

   mit einer Brennstoffördereinrichtung zum Hin- und Herbewegen des Pumpenkolbens in dem Pumpenzylinderbereich zur Förderung des Brennstoffes in die Brennstoffpumpkammer zur Verbrennungskammer, dadurch gekennzeichnet,

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   daß eine Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Brennstoffördergeschwindigkeit von der Brennstoffpumpkammer (12) zur Verbrennungskammer vorgesehen ist, wobei die Brennstoffördergeschwindigkeit die von der Brennstoff-

   ° pumpkammer (12) geförderte Brennstoffmenge pro Hubwegeinheit des Pumpenkolbens (5) angibt, und wobei die Steuereinrichtung (30) weiterhin folgende Teile iind Einrichtungen aufweist: ;

   ein Gehäuse (31, 67) mit einer Fluidkammer (48) in welche Fluid einleitbar ist, wobei das Gehäuse (31, 67) einen Steuerzylinderbereich (35) aufweist, welcher koaxial zum Pumpenkolben (5) angeordnet ist,

   eine Kolbeneinrichtung (39, 47) mit einem Kolben, der in dem Steuerzylinderbereich (35) des Gehäuses (31, 67) flüssigkeitsdicht angeordnet ist und gleitbeweglich in Axialrichtung des Pumpenkolbens (5) gelagert ist, wobei ein Ende des Kolbens sich in. die Brennstoffpumpkammer (12) erstreckt und am körperfernen Ende des Pumpkolbens (5) anliegt, so daß der Kolben zusammen mit dem Pumpenkolben (35) in derselben Bewegungsrichtung bewegbar ist, wenn der Pumpenkolben. (5) in eine Richtung bewegt wird, die das Volumen der Brennstoffpumpkammer (12) vergrößert, und daß der Kolben den Druck des Brennstoffes in der Brennstoffpumpkammer (12) aufnimmt und daher unabhängig vom Pumpenkolben (5) axial bewegbar ist, wenn der Pumpenkolben (5) in eine Richtung bewegt wird, die das Volumen der Brennstoffpumpkammer (12) verkleinert und wobei das andere Ende des Kolbens sich in die Fluidkammer (48) erstreckt und zum unter Druck Setzen des Fluides in der Fluidkammer (48) vorgesehen ist, und

   eine Auslaßeinrichtung (53, 52, 55) zum Ablassen eines . Teiles des Brennstoffes in der Fluidkammer (48) gemäß des Betriebszustandes des Motors, wenn das Fluid in

   der Fluidkammer mittels des Kolbens unter Druck gesetzt ist.
2. 2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, da-

   durch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtung (53,52, 55) einen Ausstränkanal (55) aufweist, der im Gehäuse (31, 67) angeordnet ist und sich in die Fluidkammer (48) öffnet, wobei der Kolben einen Zwischenkolbenbereich (39) und einen Steuerkolbenbereich (47) aufweist, wobei das eine Ende des Zwischenkolbenbereiches (39) am körperfernen Ende des Pumpenkolbens (5) anliegt und wobei der Steuerkolbenbereich (47) normalerweise in Berührung mit dem anderen Ende des Zwischenkolbenbereiches (39) an einem seiner Enden steht, und drehbar um seine Achse angeordnet ist, und wobei die andere Stirnfläche des Steuerkolbenbereiches (47) zum unter Druck Setzen des Brennstoffes in der Brennstoffkammer (48) dient und wobei diese Stirnfläche des Steuerkolbenbereiches (47) weiterhin als schräge Kante

   (52) ausgebildet ist, um eine Öffnung des Ausströmkanals (55), der sich in die Fluidkammer (48) öffnet, zu öffnen und zu schließen und daß die Auslaßeinrichtung weiterhin eine Dreheinrichtung (63, 62, 60) zum Drehen des Steuerkolbenbereiches (47) aufweist.
3. 3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung (63, 62, 60) ein Steuerzahnrad (60) auf dem Steuerkolben (47) aufweist, um zusammen mit diesem drehbar angeordnet zu sein, und weiterhin ein antreibendes Zahnrad (62) aufweist, das auf der Ausgangswelle eines Schrittmotors (63) angeordnet ist und in Eingriff mit dem Steuerzahnrad (60) steht, wobei die Drehung des Schrittmotors

   ok (63) gemäß dem Betriebszustand des Motors steuerbar ist.
4. 4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmkanal (55) ebenfalls als Kanal zum Einleiten des Fluides in die Fluidkammer (48) vorgesehen ist.
5. 5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid, das in die Fluidkammer (48) einleitbar ist, Brennstoff ist.
6. 6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtung einen Auslaßkanal (55) aufweist, der im Gehäuse (31, 67) angeordnet ist und sich in die Fluidkammer (48) an einer Stelle öffnet, so daß der Ausströmkanal . (55) niemals mittels des Kolbens ohne Rücksicht auf die Stellung des Kolbens geschlossen ist und wobei der Auslaßkanal (55) mit einem Drosselbereich (70) zum Herabsetzen des Querschnittes des Ausströmkanals (55) versehen ist und wobei das Fluid in die Fluidkammer

   (48) über einen Fluidförderkanal (73) leitbar ist, der im Gehäuse (31, 67) angeordnet ist und sich in die Fluidkammer (48) öffnet, wobei der Fluidförderkanal (73) mit einem Rückschlagventil (75) versehen ist.
7. 7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtung einen Ausströmkanal (55) aufweist, der im Gehäuse (31, 67) angeordnet ist und sich in die Fluidkammer (48) öffnet, wobei der Kolben einen Zwischenkolbenbereich (39) und einen Steuerkolbenbereich (47) aufweist, und wobei das eine Ende des Zwischenkolbenbereiches (39) am körperfernen Ende des Pumpkolbens (5) anliegt und wobei der Steuerkolbenbereich (47) um seine Achse drehbar angeordnet ist und zum unter Druck Setzen des FIu-

   gg ides in der Fluidkammer (48) vorgesehen ist, wobei der

   Zwischenkolbenbereich (39) und der Steuerkolbenbereich (47) eine Zwischenkammer begrenzen, die mit einer Förderöffnung im Gehäuse (31, 67) in Verbindung steht und sich in diese öffnet, so daß das Fluid in die Zwischenkäufer (76) durch die Förderausnehmung (100) einleitbar ist, wobei die Öffnung der Förderausnehmung (100) in der Zwichenkammer (76) mittels des Zwischenkolbenbereiches (39) offen- bzw. schließbar ist und wobei der Durchmesser einer der Stirnflächen des Steuerkolbenbereiches (47), der der Zwischenkammer (76) gegenübersteht, kleiner ist als derjenige der anderen Stirnfläche, die der Fluidkammer (48) gegenübersteht, und wobei die andere Stirnfläche als eine schiefe Kante zum Öffnen und Schließen der Öffnung des Auslaßkanales dient, der sich in die Fluidkammer (48) öffnet und wobei die Auslaßeinrichtung weiterhin eine Dreheinrichtung (63, 78) zum Drehen des Steuerkolbenbereiches (47) aufweist.
8. 8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung eine Stange (78) aufweist, die koaxial zu dem Steuerkolbenbereich

   (47) angeordnet und einstückig mit diesem verbunden ist und wobei ein Schrittmotor (63) zum Steuern der Drehung der Stange (78) gemäß dem Betriebszustand des Motors vorgesehen ist.
9. 9. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrich-■ tung einen Ausströmkanal (55) aufweist, der im Gehäuse : (31, 67) angeordnet ist und sich in die Fluidkammer

   (48) öffnet, wobei die Auslaßeinrichtung mit einem Absperrorgan (80) versehen ist, das mittels einer Feder in eine Richtung zum Verschließen des Ausströmkanals (55) gegen den Druck des Fluides in der Fluid-

   O ■> W t. Φ"*

   kammer (48) versehen ist und wobei die Auslaßeinrichtung weiterhin eine Einstelleinrichtung (83, 87, 88) zum Einstellen der Belastungskraft der Feder aufweist.

   10; Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 9, da-

   i durch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Steuerschraube (83) aufweist, die an dem Endbereich der Feder auf der zum Absperrorgan (80) gegenüberliegenden Seite anliegt und die axial beweglich im Genaue (31, 67) angeordnet ist, wobei ein Zahnrad (87) auf dem Endbereich der Steuerschraube (83) angeordnet ist, der auf der gegenüberliegenden Seite der Feder angeordnet ist, und wobei eine Zahnstange

   (88) in Eingriff mit dem Zahnrad (87) steht, um dessen Drehung gemäß dem Betriebszustand des Motors zu steuern.