DE3430143C2

DE3430143C2 -

Info

Publication number: DE3430143C2
Application number: DE3430143A
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokosuka Kanagawa Jp Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-08-17
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1993-08-05
Also published as: US4542725A; JPH0652067B2; DE3430143A1; JPS6043164A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Steuerung der den Brennräumen einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei Zylindern zugeführten Vor- und Haupteinspritzkraftstoffmenge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Diesel-Brennkraftmaschinen wird der Kraftstoff periodisch mit Hilfe einer Einspritzvorrichtung in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Hierbei tritt häufig eine geräuschvolle Verbrennung auf. Ursache hierfür ist die Zündverzögerung bei Zufuhr einer übermäßig hohen Kraftstoffmenge in den Brennraum der Brennkraftmaschine vor Zündbeginn. Zur Überwindung dieses Nachteils beschreibt die dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zugrundeliegende JP-OS 57-65857 eine eine Verteilereinspritzpumpe betreffende Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die vor der eigentlichen Kraftstoffeinspritzung, im folgenden Haupteinspritzung genannt, eine sogenannte Pilot- oder Voreinspritzung durchführt. Diese Voreinspritzung beschleunigt den Beginn der Zündung des bei der Haupteinspritzung zugeführten Kraftstoffes, so daß die Zufuhr einer übermäßig hohen Kraftstoffmenge vor Zündbeginn verhindert wird. Bei dieser bekannten Einspritzvorrichtung wird jedoch die Kraftstoffmenge für die Voreinspritzung gleichzeitig mit der Kraftstoffmenge für die Haupteinspritzung gesteuert. Dies ergibt sich daraus, daß der Verteilerkanal wie auch der Voreinspritzkanal gemeinsam von einer mit der ersten Druckkammer in ständiger Verbindung stehenden Längsbohrung abgehen, in die, gesteuert von einem Ventil, ein durch dieses variierbarer erster Kraftstoffanteil des aus der zweiten Druckkammer geförderten Kraftstoffs zusätzlich eingebracht wird, wodurch die Einspritzmenge insgesamt veränderbar ist. Der durch Steuerung des aus der zweiten Druckkammer geförderten Kraftstoffs durch das Ventil verbleibende zweite Kraftstoffanteil wird in die von einer Kraftstofförderpumpe versorgte Pumpenkammer der Einspritzpumpe zurückgeführt. Bei einer Verringerung der Voreinspritzkraftstoffmenge nimmt somit zugleich auch die Haupteinspritzkraftstoffmenge ab. Das Verhältnis der beiden Kraftstoffmengen ist dabei im wesentlichen konstant, und es ist nicht möglich, die Voreinspritzung vollständig zu unterbinden. Bei niedriger Maschinenlast der Diesel-Brennkraftmaschine und somit geringer Haupteinspritzkraftstoffmenge ist deshalb die Voreinspritzkraftstoffmenge gering, so daß das Verbrennungsgeräusch oder das sogenannte "Nageln" nicht ganz verhindert wird. Bei hoher Maschinenlast ist die Kraftstoffmenge für die Voreinspritzung verhältnismäßig groß, in diesem Maße jedoch nicht erforderlich. Die Voreinspritzkraftstoffmenge könnte auf einen niedrigen Wert eingestellt werden. Dies müßte jedoch im bekannten Fall auf Kosten der Haupteinspritzkraftstoffmenge geschehen, was die Leistungsabgabe der Maschine verringern würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine optimal an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßte Steuerung der Kraftstoffmengen für die Vor- und Haupteinspritzung gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die vom Verteilerkanal getrennte Ausbildung des Voreinspritzkanals kann das Verhältnis zwischen der Haupteinspritz- und der Voreinspritzkraftstoffmenge variiert werden. Dieses Verhältnis wird durch das steuerbare Ventil eingestellt. Da der vom Ventil abgehende zweite Kraftstoffanteil dem Voreinspritzkanal zugeführt wird, wird bei einem Druckhub des Pumpenkolbens die insgesamt eingespritzte Kraftstoffmenge je nach Aufteilungsstellung des Ventils auf die Vor- und Haupteinspritzung verteilt. Voreinspritz- und Haupteinspritzkraftstoffmenge werden gegensinnig gesteuert. Bei niedrigen Drehzahlen oder geringer Maschinenlast wird die Voreinspritzkraftstoffmenge erhöht und die Haupteinspritzkraftstoffmenge verringert, so daß unangenehme Verbrennungsgeräusche und übermäßig hoher Kraftstoffverbrauch vermieden werden. Bei hohen Drehzahlen oder großer Maschinenlast wird die Voreinspritzkraftstoffmenge vorzugsweise bis auf Null verringert und die Haupteinspritzkraftstoffmenge erhöht, so daß eine hohe Leistungsabgabe erreichbar ist.

Aus der DE-OS 14 76 215 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen bekannt, die eine lastabhängige Veränderung der Voreinspritzkraftstoffmenge in bezug auf die Haupteinspritzkraftstoffmenge ermöglicht.

Dabei wird ein in einer zylindrischen Bohrung eines Gehäuses drehbar angeordneter Verteilerkolben von einer Kolbenpumpe gespeist, die den Kraftstoff durch auf der Umfangsfläche des Verteilerkolbens ausgebildete Längsnuten pumpt. die Längsnuten stehen jeweils an einem Ende in dauernder Verbindung mit der Kolbenpumpe und treten bei Drehung des Verteilerkolbens nacheinander mit verschiedenen Kraftstoffeinlaß- und Kraftstoffauslaßöffnungen in Verbindung, die in die zylindrische Bohrung münden. Sie sind jeweils ringförmig mit gleichen Winkelabständen auf dem Umfang der Bohrung angeordnet, so daß die Einlaßöffnungen einen axialen Abstand zu den Auslaßöffnungen aufweisen. Die Längsnuten sind in geeigneter Weise gegen die Längsachse des Verteilerkolbens geneigt, so daß durch axiales Verschieben des Verteilerkolbens in der Bohrung der zeitliche Ablauf der Verbindungen von Längsnuten und Ein- und Auslaßöffnungen verändert werden kann. Dadurch wird die Voreinspritzung in bezug auf die Haupteinspritzung gesteuert. Da die Längsnuten und die Ein- und Auslaßöffnungen geometrisch festgelegt sind, ist auch die Steuerung der Vor- und Haupteinspritzung festgelegt und somit begrenzt. Die Erfindung hingegen ermöglicht mit dem durch eine Steuereinrichtung steuerbaren Ventil eine wesentlich flexiblere Einspritzsteuerung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Verteilereinspritzpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, speziell mit Blick auf den Pumpenantrieb;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung für die Vor- und Haupteinspritzung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programmes für eine in Fig. 2 gezeigte Mikrocomputereinheit;

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Einspritzmengendurchsatz und dem Kurbelwinkel bei niedriger Maschinenlast und Drehzahl;

Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Einspritzmengendurchsatz und dem Kurbelwinkel bei Teillast und mittlerer Drehzahl;

Fig. 8 die Beziehung zwischen Einspritzmengendurchsatz und Kurbelwinkel bei Vollast und hoher Drehzahl mit abgeschalteter Voreinspritzung;

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 10 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 12 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Ventils, das in der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV in Fig. 13;

Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV in Fig. 13;

Fig. 16 eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 17 ein Drehzahl-Last-Diagramm mit drei dargestellten Bereichen, in denen die Vor- und Haupteinspritzung jeweils auf unterschiedliche Weise gesteuert wird.

Eine in Fig. 1 gezeigte Kraftstoff-Verteilereinspritzpumpe 10 umfaßt ein Gehäuse 11, in welchem eine Pumpenkammer 12 ausgebildet ist. In dem Gehäuse 11 ist eine Kraftstoff-Förderpumpe 13 angeordnet, die Kraftstoff mit Hilfe eines nicht gezeigten Druckregelventils in die Pumpenkammer 12 fördert.

Das Gehäuse 11 weist eine von der Pumpenkammer 12 ausgehende Sackbohrung 14 auf. Ein Pumpenkolben 15 erstreckt sich gleitend verschiebbar in die Sackbohrung 14. Der Kolben 15 ist über einen Nockenmechanismus 17 und eine Klauenkupplung 18 mit einer drehbaren Antriebswelle 16 verbunden. Die Antriebswelle 16 steht mit der Kurbelwelle einer nicht gezeigten Diesel-Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung und wird durch diese in Drehung versetzt. Der Nockenmechanismus 17 und die Klauenkupplung 18 sind derart ausgebildet, daß die Drehbewegung der Antriebswelle 16 in eine Drehbewegung und eine hin- und hergehende Längsbewegung des Kolbens 15 umgesetzt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Sackbohrung 14 abgestuft, so daß sie einen Abschnitt 20 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 21 mit kleinerem Durchmesser aufweist. Der Übergang zwischen den Abschnitten 20 und 21 wird durch eine in dem Gehäuse 11 ausgebildete Schulter 22 gebildet. Der Abschnitt 20 mit größerem Durchmesser erstreckt sich vom Eingang der Bohrung 14 zu der Schulter 22, während sich der Abschnitt 21 mit kleinerem Durchmesser von der Schulter 22 zur Stirnfläche der Sackbohrung 14 erstreckt.

Der Kolben 15 ist ebenfalls abgestuft und weist einen Abschnitt 23 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 24 mit kleinerem Durchmesser auf. Der Übergang zwischen diesen Abschnitten wird durch eine Schulter 25 des Kolbens 15 gebildet. Der Abschnitt 23 des Kolbens 15 ist in den Abschnitt 20 der Sackbohrung 14 eingepaßt, und die Schulter 25 des Kolbens befindet sich innerhalb des Abschnitts 20 der Sackbohrung. Der Abschnitt 24 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 15 ragt in den Abschnitt 21 der Sackbohrung und ist in diesen eingepaßt.

Der Bereich zwischen der Stirnfläche der Sackbohrung 14 und der Stirnfläche des Kolbens 15 bildet eine erste Druckkammer 27. Der Bereich zwischen der Schulter 22 des Gehäuses und der Schulter 25 des Kolbens bildet eine ringförmige zweite Druckkammer 28. Bei der axialen Bewegung des Kolbens 15 in eine Richtung wird das Volumen der Druckkammern 27 und 28 verringert, während das Volumen dieser Kammern bei der Bewegung des Kolbens in entgegengesetzter Richtung vergrößert wird.

In den Wänden des Gehäuses 11 ist eine erste Kraftstoff-Einlaßleitung 29 ausgebildet, die sich zwischen der Pumpenkammer 12 und dem im Durchmesser verringerten Abschnitt 21 der Sackbohrung 14 erstreckt. Das innerhalb des Abschnitts 21 befindliche Ende des Kolbens 15 weist umfangsseitig axiale Nuten 30 auf, von denen in Fig. 2 lediglich eine zu erkennen ist. Die Anzahl der Nuten 30 stimmt mit der Anzahl der nicht gezeigten Brennräume der Brennkraftmaschine überein. Die Nuten 30 sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet und zu der ersten Druckkammer 27 geöffnet. Bei der Drehung des Kolbens 15 treten die Nuten 30 der Reihe nach oder periodisch mit der ersten Einlaßleitung 9 in Fluidverbindung. Während des Saughubes des Kolbens 15 (axiale Bewegung nach links in Fig. 2) bleibt die Fluidverbindung zwischen der ersten Einlaßleitung 29 und einer der Nuten 30 bestehen. Bei der Expansion der ersten Druckkammer 27 tritt daher Kraftstoff aus der Pumpenkammer 12 über die erste Einlaßleitung 29 und eine der Nuten 30 in die erste Druckkammer 27 ein.

In den Wänden des Gehäuses 11 ist eine zweite Kraftstoff-Einlaßleitung 31 ausgebildet, die sich zwischen einem mittleren Abschnitt der ersten Einlaßleitung 29 und dem Sackbohrungs-Abschnitt 20 mit größerem Durchmesser erstreckt. Der Kolben-Abschnitt 23 mit größerem Durchmesser weist angrenzend an die Schulter 25 umfangsseitig eine Anzahl von axialen Nuten 32 auf, von denen in Fig. 1 und 2 lediglich eine zu erkennen ist. Die Anzahl der Nuten 32 stimmt ebenfalls mit der Anzahl der Brennräume überein. Die Nuten 32 sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet und sind zu der zweiten Druckkammer 28 geöffnet. Bei der Drehung des Kolbens 15 treten die Nuten 32 der Reihe nach oder periodisch mit der Mündung der zweiten Einlaßleitung 31 in Fluidverbindung. Die Verbindung zwischen der zweiten Einlaßleitung 31 und der zweiten Druckkammer 28 bleibt während des gesamten Saughubes des Kolbens 15 bestehen, so daß während des Saughubes Kraftstoff aus der Pumpenkammer 12 in die zweite Druckkammer 28 eintritt.

Da das Volumen der ersten und zweiten Druckkammer 27, 28 beim Saughub des Kolbens 15 gleichzeitig vergrößert wird, ist eine synchrone und gleichmäßige Kraftstoffzufuhr zu beiden Druckkammern gewährleistet.

Der Kolben 15 weist einen in die erste Druckkammer 27 mündenden axialen Kanal 34 und in dem Abschnitt 23 mit größerem Durchmesser einen radialen Verteilerkanal 35 auf, der an seinem inneren Ende mit dem axialen Kanal 34 verbunden ist. Das äußere Ende des Verteilerkanals 35 ist zu der Umfangsfläche des Abschnitts 23 des Kolbens geöffnet. Wie am deutlichsten in Fig. 3 zu erkennen ist, ist in den Wänden des Gehäuses 11 eine Anzahl von Kraftstoff-Auslaßkanälen 36 ausgebildet, die jeweils von dem Bohrungs-Abschnitt 20 mit großem Durchmesser zu der äußeren Oberfläche des Gehäuses 11 führen. Die inneren Enden der Auslaßkanäle 36 verlaufen radial in bezug auf den Kolben 15 und sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet. Die Anzahl der Auslaßkanäle 36 entspricht der Anzahl der Brennräume der Brennkraftmaschine. Bei der Drehung des Kolbens 15 tritt der Verteilerkanal 35 der Reihe nach oder periodisch mit den einzelnen Auslaßkanälen 36 in Fluidverbindung. Die Verbindung zwischen dem radialen Verteilerkanal 35 und einem der Auslaßkanäle 36 bleibt während des gesamten Druckhubes des Kolbens 15 bestehen, während die Fluidverbindung zwischen der ersten Einlaßleitung 29 und den Nuten 30 für die Dauer des Druckhubes unterbrochen ist. Während des Druckhubes des Kolbens 15 wird daher Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 verdrängt und über den axialen Kanal 34 und den Verteilerkanal 35 in einen der Auslaßkanäle 36 abgeleitet. Die Auslaßkanäle 36 sind jeweils mit einer nicht gezeigten Kraftstoff-Einspritzdüse verbunden. Die Einspritzdüsen ragen in den zugehörigen Brennraum der Brennkraftmaschine und dienen zur Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum. In jedem der Auslaßkanäle 36 ist ein Rückschlagventil angeordnet. Der über die Auslaßkanäle 36 austretende Kraftstoff wird über die Rückschlagventile den Einspritzdüsen zugeführt und sodann in die Brennräume eingespritzt.

Ein an dem Gehäuse 11 angeordnetes elektromagnetisches, als Dreiwege-Kolbenventil ausgebildetes Ventil 40 weist einen Einlaß 41 und zwei Auslässe 42 und 43 auf. Der Einlaß 41 ist über eine in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildete Auslaßleitung 44 mit der zweiten Druckkammer 28 verbunden. Der erste Auslaß 42 ist über eine in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildete Leitung 45 mit der ersten Druckkammer 27 verbunden. In der Leitung 45 ist ein Rückschlagventil 48 angeordnet, das nur einen Fluidstrom in der Richtung von dem ersten Auslaß 42 zu der ersten Druckkammer 27 gestattet. In den Wänden des Gehäuses 11 ist ferner eine Anschlußleitung 46 ausgebildet, die an den zweiten Auslaß 43 des Ventils 40 angeschlossen ist. Wie am besten in Fig. 4 zu erkennen ist, ist in dem Gehäuse 11 ferner ein Ringkanal 47 vorgesehen, der den im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 20 der Sackbohrung 14 konzentrisch umgibt. Das äußere Ende der Anschlußleitung 46 ist mit dem Ringkanal 47 verbunden, der seinerseits über eine Anzahl in dem Gehäuse 11 ausgebildeter radialer Stichbohrungen 50 mit dem Boh rungsabschnitt 20 in Verbindung steht. Die Stichbohrungen 50 sind in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet, und ihre Anzahl entspricht der Anzahl der Brennräume der Brennkraftmaschine. Wie am deutlichsten in Fig. 2 zu er kennen ist, ist der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 23 des Kolbens 15 umfangsseitig mit einem axialen Voreinspritzkanal 54 versehen. Bei der Drehung des Kolbens 15 tritt der Voreinspritzkanal 54 periodisch mit den einzelnen Auslaßkanälen 36 sowie mit den Stichbohrungen 50 in Fluidverbindung, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Gemäß Fig. 3 und 4 stimmen die Winkel positionen der inneren Mündungen der Auslaßkanäle 36 und der Stichbohrungen 50 überein, so daß die Fluidverbindungen des Voreinspritzkanals 54 mit den Auslaßkanälen 36 und den Stichbohrungen 50 gleichzeitig und synchron hergestellt und unterbrochen werden. Gemäß Fig. 3 läuft der Voreinspritzkanal 54 dem Vertielerkanal 35 des Kolbens 15 in der durch einen Pfeil angegebenen Drehrichtung des Kolbens um einen Winkel voraus, der dem Winkelabstand der inneren Enden der Auslaßkanäle 36 entspricht. Wenn der Verteilerkanal 35 mit einem der Auslaßkanäle 36 in Verbindung tritt, wird daher zugleich die Verbindung zwischen dem Voreinspritzkanal 54 und dem nachfolgenden Auslaßkanal hergestellt. Die Fluidverbindung zwischen dem Voreinspritzkanal 54 und einem der Stichbohrungen 50 sowie einem der Auslaßkanäle 36 wird während des Druckhubes des Kolbens 15 hergestellt.

Durch das Ventil 40 wird der Einlaß 41 steuerbar mit den ersten und zweiten Auslässen 42, 43 ver bunden. Die Position des Ventils 40 ist kontinuierlich zwischen einer ersten und einer zweiten Extremstellung veränderbar. In der ersten Extremstellung ist der Einlaß 41 vollständig mit dem ersten Auslaß 42 verbunden, während die Verbindung zwischen dem Einlaß 41 und dem zweiten Auslaß 43 unterbrochen ist. In der zweiten Extremstellung ist der Einlaß vollständig mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden, und die Verbindung zwischen dem Einlaß 41 und dem ersten Auslaß 42 ist unterbrochen. Bei der Verschiebung des Ventils 40 von der ersten Extremstellung in Richtung auf die zweite Extremstellung nimmt der Grad der Verbindung, d. h. der Durchlaßquerschnitt, zwischen dem Einlaß 41 und dem ersten Auslaß 42 kontinuierlich ab, während der Grad der Verbindung zwischen dem Einlaß 41 und dem zweiten Auslaß 43 kontinuierlich zunimmt.

Wenn der Kolben 15 den Druckhub ausführt, während sich das Ventil 40 in der ersten Extremstellung befindet, d. h., während der Einlaß 41 vollständig mit dem ersten Auslaß 42 verbunden ist, wird der aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängte Kraftstoff über die Auslaß leitung 44, den Einlaß 41, das Ventil 40, den Auslaß 42, die Leitung 45 und das Rückschlagventil 48 in die erste Druckkammer 27 eingeleitet. Da das Volumen der ersten Druckkammer 27 synchron mit dem Volumen der zweiten Druckkammer 28 verringert wird, wird der Kraftstoff, der über die Leitung 45 in die erste Druckkammer 27 eingetreten ist, zusammen mit dem Kraftstoff, der über eine der Nuten 30 in die erste Druck kammer eingetreten ist, aus der ersten Druckkammer verdrängt und über den axialen Kanal 34 und den Verteilerkanal 35 in einen der Auslaßkanäle 36 eingeleitet. Auf diese Weise wird der Kraftstoff aus beiden Druckkammern 27 und 28 simultan in den gleichen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt, so daß sich ein verhältnismäßig hoher Ein spritzdurchsatz und eine entsprechend hohe Einspritzmenge ergibt.

Wenn sich während des Druckhubs des Kolbens 15 das Ventil 40 in seiner zweiten Extremstellung befindet, d. h., wenn der Einlaß 41 vollständig mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden ist, so wird der aus der zweiten Druck kammer 28 verdrängte Kraftstoff über die Auslaßleitung 44, den Einlaß 41, das Ventil 40, den zweiten Auslaß 43, die Anschlußleitung 46, den Ringkanal 47, eine der Stichbohrungen 50 und den Voreinspritzkanal 54 in einen der Auslaßkanäle 36 geleitet und in einen Brenn raum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Währenddessen wird der aus der ersten Druckkammer 27 verdrängte Kraftstoff zu einem anderen Brennraum geleitet. Der Brennraum, dem der Kraftstoff aus der zweiten Druckkammer 28 zu geführt wird, nimmt beim nachfolgenden Druckhub des Kolbens 15 den Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 auf. Dies liegt daran, daß der Voreinspritzkanal 54 des Kolbens 15 jeweils mit demjenigen der Auslaßkanäle 36 verbunden ist, der in Drehrichtung des Kolbens vor dem mit dem Verteilerkanal 35 verbundenen Auslaßkanal liegt. Auf diese Weise wird durch die Volumenverringerung der zweiten Druckkammer 28 jedem Brennraum der Brennkraftmaschine der Kraftstoff für die Voreinspritzung zugeführt, welcher dem Brennraum vorhergeht, der durch die Volumenverringerung der ersten Druckkammer 27 gleichzeitig mit einer Haupteinspritzkraftstoffmenge versorgt wird. Das Kurbelwinkelintervall zwischen der Vor- und der Haupteinspritzung entspricht unmittelbar dem Winkelabstand zwischen den Kraftstoff-Auslaßkanälen 36. Falls es sich um eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine handelt und die Drehahl des Kolbens 15 halb so groß ist wie die Drehzahl der Kurbelwelle, so beträgt dieses Kurbel winkelintervall 180 Grad. Die Voreinspritzkraftstoffmenge führt zu einer Verringerung der Haupteinspritzkraftstoffmenge, verglichen mit dem Fall, daß sich das Ventil 40 in der ersten Extremstellung befindet und die zweite Druckkammer 28 einen Teil des Kraftstoffs für die Haupteinspritzung liefert. Das Verhältnis zwischen der eingespritzten Kraftstoffmenge bei der Voreinspritzung und bei der Haupteinspritzung beträgt vorzugsweise 6 : 7.

Wenn während des Druckhubs des Kolbens 15 das Ventil 40 eine Zwischenstellung zwischen den beiden Extremstellungen einnimmt, d. h., wenn der Einlaß 41 teilweise mit dem ersten Auslaß 42 und teilweise mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden ist, so wird ein Teil des aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängten und über die Auslaßleitung 44 in den Einlaß 41 eingeleiteten Kraftstoffs durch den ersten Auslaß 42 und der andere Teil durch den zweiten Auslaß 43 abgeleitet. Der Kraftstoff von dem ersten Auslaß 42 des Ventils gelangt über die Leitung 45 in die erste Druckkammer 27 und trägt zu der Haupteinspritzung bei. Der Kraftstoff von dem zweiten Auslaß 43 des Ventils 40 gelangt in ähnlicher Weise wie bei in der zweiten Extremstellung befindlichen Ventil über den Voreinspritzkanal 54 in den nachfolgenden Auslaßkanal 36 und bewirkt die Voreinspritzung. Wenn das Ventil 40 in Richtung auf die zweite Extremstellung verschoben wird, nimmt die Kraftstoffmenge bei der Voreinspritzung zu, während die Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung abnimmt. Das Rückschlagventil 48 ver hindert, daß Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 zu dem ersten Auslaß 42 des Ventils 40 zurückströmt.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist innerhalb der Pumpenkammer 12 eine Steuerhülse 80 koaxial auf dem Pumpenkolben 15 montiert. Die Steuerhülse 80 ist axial auf dem Kolben 15 verschiebbar. Der axiale Kanal 34 des Kolbens 15 mündet in einen Entlastungskanal 81, der diametral durch den Kolben verläuft. Während des Druckhubes des Kolbens 15 wird der Entlastungskanal 81 zunächst gesperrt und sodann freigegeben, so daß eine Verbindung zwischen dem Entlastungskanal und der Pumpenkammer 12 hergestellt wird. Solange der Entlastungskanal 81 gesperrt ist, wird Kraftstoff ein gespritzt. Sobald jedoch der Entlastungskanal 81 mit der Pumpenkammer 12 verbunden wird, strömt der Kraftstoff aus der ersten Druckkammer 27 über den axialen Kanal 34 und den Entlastungskanal 81 in die Pumpenkammer zurück, so daß der Einspritzdruck abgebaut und die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Die axiale Position der Steuerhülse 80 in bezug auf den Kolben 15 bestimmt den wirksamen Hubweg für die Haupteinspritzung und somit die Gesamtmenge des bei jedem Einspritzhub während der Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs. Die Steuerhülse 80 ist mit einem nicht gezeigten, von Hand zu betätigenden Beschleunigungshebel und einem nicht gezeigten Geschwin digkeitsregler verbunden, so daß die axiale Stellung der Steuerhülse und damit die Haupteinspritzkraftstoffmenge mit Hilfe des Beschleunigungshebels und des Geschwindigkeitsreglers eingestellt werden kann.

Das Gehäuse 11 nimmt ferner eine Vorrichtung zur Einstellung des Einspritzzeitpunktes oder einen Zeitsteuerkolben 83 auf, der zum Einstellen der Zeitpunkte sowohl der Haupteinspritzung als auch der Voreinspritzung in bezug auf die Winkelstellung der Kurbelwelle mit dem Nockenmechanismus 17 verbunden ist.

Gemäß Fig. 1 und 2 wird die erste Kraftstoff-Einlaßleitung 29 stromaufwärts der Abzweigung der zweiten Einlaßleitung 31 mit Hilfe eines Kraftstoff-Sperrventils 84 selektiv ge schlossen und geöffnet. Wenn das Sperrventil 84 geöffnet ist, wird der Kraftstoff den ersten und zweiten Druckkammern 27 und 28 zugeführt. Wenn das Sperrventil 84 die erste Einlaßleitung 29 geschlossen hält, ist die Kraftstoffzufuhr zu der ersten und zweiten Druckkammer und damit die Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine unterbrochen, so daß die Brennkraftmaschine stehenbleibt. Das Sperrventil 84 ist normalerweise geöffnet und wird ge schlossen, wenn die Brennkraftmaschine zum Stillstand gebracht werden soll.

Gemäß Fig. 2 umfaßt eine digitale Steuereinrichtung 60 eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61, eine Zentraleinheit 62, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 63 und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 64. Die genannten Untereinheiten der Steuereinrichtung 60 sind sämtlich elektrisch miteinander verbunden. Ein Lastsensor 65 tastet die Maschinenlast ab und erzeugt ein für die Maschinenlast repräsentatives Steuersignal S1. Ein Drehzahlsensor 66 erfaßt die Drehzahl der Brennkraftmaschine und erzeugt ein Drehzahlsteuer signal S2. Der Drehzahlsensor 66 mißt die Drehzahl der Kurbelwelle oder der Nockenwelle der Brennkraftmaschine. Die Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 ist mit den Sensoren 65 und 66 verbunden und nimmt das Lastsignal S1 sowie das Dreh zahlsignal S2 auf. Anhand dieser Signale erzeugt die Mikrocomputereinheit 60 ein Steuersignal S3 zur Steuerung der Position des Ventils 40.

Das Ventil 40 umfaßt einen Ventilkolben 67, eine Linear-Spule 68 zum Einstellen der Position des Ventil kolbens 67 und eine Rückholfeder 69 für den Ventilkolben. Wenn die Spule 68 nicht von Strom durchflossen wird, wird der Ventilkolben 67 durch die Rückholfeder 69 in einer Position gehalten, die der zweiten Extremstellung des Ventils 40 entspricht. Wenn ein durch die Spule 68 fließender Strom auf einen vorgegebenen Maximalwert ansteigt, wird der Ventilkolben 67 entgegen der Kraft der Rückholfeder 69 in die andere Extremstellung verschoben, die der ersten Extremstellung des Ventils 40 entspricht. Ein in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildeter Kanal 58 erstreckt sich zwischen der Pumpenkammer 12 und einer Stirnkammer des Ventils 40, die durch eine Stirnfläche des Ventilkolbens 67 begrenzt wird. Auf diese Weise wird ein Druckausgleich zwischen der Stirnkammer des Ventils 40 und der Pumpenkammer 12 hergestellt. Ein weiterer Kanal 59 in den Wänden des Gehäuses 11 erstreckt sich zwischen der Pumpenkammer 12 und einer Stirnkammer am ent gegengesetzten Ende des Ventilkolbens 67, so daß ein Druck ausgleich zwischen dieser Stirnkammer und der Pumpenkammer 12 gewährleistet ist. Da somit der Ventilkolben 67 keinem Druckgefälle ausgesetzt ist, ist eine leichtgängige und genaue Einstellbewegung des Ventilkolbens 67 gewährleistet. Die Spule 68 ist mit der Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 ver bunden und nimmt das Steuersignal S3 auf, bei dem es sich um ein variables Stromsignal handelt.

Die Steuereinrichtung 60 arbeitet nach einem Programm, das in dem Nur-Lese-Speicher 63 (ROM) gespeichert ist und das durch das Flußdiagramm in Fig. 5 dargestellt wird. In einem ersten Programmschritt 70 ermittelt die Steuereinrichtung 60 anhand des Lastsignals S1 die Maschinenlast, die in dem Flußdiagramm durch eine Variable Q repräsentiert wird. In einem anschließenden Programmschritt 71 ermittelt die Steuereinrichtung anhand des Signals S2 die Maschinendrehzahl, die in dem Flußdiagramm durch eine Variable N repräsentiert wird. Nach der Ab arbeitung von Schritt 71 rückt das Programm zu einem Schritt 72 vor.

In dem Programmschritt 72 entscheidet die Steuereinrichtung 60, ob die Maschinenlast Q und die Drehzahl N in einem ersten Bereich liegen, der einer niedrigen Drehzahl und einer niedrigen Last entspricht. Wenn die Drehzahl und Last innerhalb dieses Bereiches liegen, springt das Programm zu einem Schritt 73. Wenn die Last Q und die Drehzahl N außerhalb des genannten ersten Bereiches liegen, springt das Programm zu einem Schritt 74.

In Schritt 73 wird das Steuersignal S3 durch die Steuer einrichtung auf Null gesetzt. Dies führt dazu, daß das Ventil 40 seine zweite Extremstellung einnimmt, so daß der Haupteinspritzung eine Voreinspritzung mit maximaler Einspritzmenge voraugeht. Somit wird in der in Fig. 6 gezeigten Weise bei niedriger Drehzahl und Last eine vollständige Voreinspritzung durchgeführt, damit eine rasche Entzündung der bei der Haupteinspritzung eintretenden Kraftstoffmenge gewährleistet ist. Durch diese Maßnahme wird eine explosionsartige Verbrennung und eine starke Geräuschbildung bei der Verbrennung vermieden.

In Schritt 74 entscheidet die Steuereinrichtung 60, ob die Maschinenlast Q und die Drehzahl N innerhalb eines zweiten Bereiches oder Kennfeldes liegen, das einer hohen Drehzahl und hoher Maschinenlast entspricht. Wenn die Drehzahl und Last innerhalb dieses zweiten Bereiches liegen, läuft das Programm weiter zu einem Schritt 75, während das Programm andernfalls zu einem Programmschritt 76 springt.

In Schritt 75 wird das Steuersignal S3 durch die Steuer einrichtung auf maximale Stromstärke eingestellt. Dies führt dazu, daß das Ventil 40 seine erste Extremstellung einnimmt, in der die Voreinspritzung vollständig unterbunden und lediglich die Haupteinspritzung durchgeführt wird. Somit erfolgt bei hoher Drehzahl und Last lediglich die Haupteinspritzung, wie in Fig. 8 gezeigt ist. In diesem Fall setzt sich die Haupteinspritzung aus zwei Komponenten zusammen, von denen sich eine aus der Volumenverringerung der ersten Druckkammer 27 und die andere aus der Volumen verringerung der zweiten Druckkammer 28 ergibt. Der Ein spritzmengendurchsatz und die Einspritzmenge bei der Haupt einspritzung werden hierdurch im Vergleich zu dem Fall niedriger Drehzahl und Last (Fig. 6) um einen Betrag erhöht, der dem schraffierten Gebiet in Fig. 8 entspricht. Diese Zunahme der Kraftstoffmenge und des Einspritz mengendurchsatzes bei der Haupteinspritzung ist eine Folge der zusätzlichen Kraftstoffzufuhr aus der zweiten Druckkammer 28. Die Abschaltung der Voreinspritzung und die Erhöhung des Haupteinspritzmengendurchsatzes gewährleisten eine angemessen hohe Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine.

Der Programmschritt 76 wird ausgeführt, wenn die Maschinenlast Q und die Drehzahl N weder in dem ersten noch in dem zweiten Bereich liegen, d. h., wenn die Drehzahl und Last mittlere Werte aufweisen. In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung 60 anhand des Lastwertes Q und des Drehzahlwertes N eine geeignete Stromstärke E des Steuer signals S3. In dem Nur-Lese-Speicher 63 (ROM) ist ein Satz geeigneter Stromwerte in Tabellenform als Funktion der Last und Drehzahl gespeichert. Die gespeicherten Stromwerte für das Steuersignal S3 reichen von Null bis zu dem in Schritt 75 eingestellten Maximalwert. Wenn die Maschinenlast zunimmt, wird der ausgewählte Stromwert erhöht. In ähnlicher Weise wird der Stromwert erhöht, wenn die Maschinen drehzahl zunimmt. Die Steuereinrichtung 60 sucht in der Tabelle jeweils den Stromwert E auf, der der unter den gegebenen Drehzahl- und Lastbedingungen optimalen Position des Ventils 40 entspricht.

Nach der Ermittlung des Wertes E in Schritt 76 springt das Programm zu einem Schritt 77, in welchem der Strom des Steuersignals S3 auf den gewünschten Wert E eingestellt wird. Auf diese Weise wird das Ventil 40 in eine zwischen den Extremstellungen gelegene Position eingestellt, bei der der Haupteinspritzung eine verringerte Voreinspritzung vorausgeht. In diesem Fall weist der Durchsatz bei der Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine die in Fig. 7 gezeigte Abhängigkeit vom Kurbelwinkel auf. Somit wird bei mittleren Drehzahlen im Teillastbereich eine hinsichtlich Durchsatz und Kraftstoffmenge verringerte Voreinspritzung vorgenommen, durch die eine rasche Entzündung des bei der Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs gewährleistet und eine Geräuschbildung bei der Verbrennung oder eine explosionsartige Verbrennung vermieden wird. Die bei der Voreinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge und der Durchsatz bei dieser Einspritzung sind kleiner als bei dem in Fig. 6 gezeigten Fall bei niedriger Drehzahl und Last. Einspritzmenge und -durchsatz der Haupteinspritzung sind gegenüber dem in Fig. 6 gezeigten Fall niedriger Drehzahl und Last in einem Ausmaß erhöht, das durch die schraffierte Fläche in Fig. 7 angegeben wird. Diese Zunahme des Durchsatzes und der Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung infolge der zusätzlichen Kraftstoffzufuhr aus der zweiten Druckkammer 28 führt zu einer erhöhten Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine. Bei zunehmender Drehzahl und Last nehmen Einspritzmenge und -durchsatz bei der Voreinspritzung ab, während sie bei der Haupteinspritzung zunehmen.

Nach den Schritten 73, 75 und 77 kehrt das Programm zu dem Anfangsschritt 70 zurück. Auf diese Weise wird die Folge der Programmschritte wiederholt abgearbeitet, so daß die Stromstärke des Steuersignals S3, das die Stellung des Ventils 40 festlegt, ständig in Abhängigkeit von den Änderungen der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl aktualisiert wird.

Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das, abgesehen von den nachfolgend beschriebenen zusätzlichen Merkmalen, dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnelt. Ein Temperatursensor 85 überwacht die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine und erzeugt ein entsprechendes Temperatursignal S4. Ein weiterer Temperatursensor 86 überwacht die Temperatur der Umgebungsluft und erzeugt ein für die Temperatur der Umgebungsluft repräsentatives Signal S5. Ein Drucksensor 87 mißt den Druck der Umgebungsluft und erzeugt ein entsprechendes Drucksignal S6.

Die Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 ist mit den Sensoren 85, 86, 87 verbunden und nimmt die Signale S4, S5, S6 auf. Die Steuereinrichtung 60 korrigiert die Stromstärke des Steuersignals S3 anhand der abgetasteten Werte für die Kühlmittel temperatur, die Lufttemperatur und den atmosphärischen Druck.

Fig. 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, abgesehen von den nachfolgend beschriebenen konstruktiven Änderungen, ähnlich ist. Die Spule des Ventils 40 ist fortgelassen. Statt dessen wird die Position des Ventilkolbens 67 durch eine von der Maschinen drehzahl abhängige Druckdifferenz gesteuert.

Eine Stirnfläche des Ventilkolbens 67 begrenzt mit den Wänden des Gehäuses 11 eine Primärkammer 90. Die andere Stirnfläche des Ventilkolbens 67 bildet mit den Wänden des Gehäuses 11 eine Sekundärkammer 91. Die in der Primärkammer 90 angeordnete Rückholfeder 69 spannt den Ventilkolben 67 in Richtung auf die Sekundärkammer 91 vor. Die Primärkammer 90 ist über einen Kanal 92 mit dem Einlaß der Kraftstoff- Förderpumpe 13 verbunden, während die Sekundärkammer 91 über einen Kanal 93 und die Pumpenkammer 12 mit dem Auslaß der Förderpumpe 13 in Verbindung steht. Somit wird der Ventilkolben 67 durch die Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß der Förderpumpe 13 beaufschlagt, so daß die Stellung des Ventilkolbens von dem Druckabfall über der Förderpumpe 13 abhängig ist.

Da die Förderpumpe 13 durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, nimmt die Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß der Förderpumpe 13 entsprechend der Maschinendrehzahl zu. Somit ist die Position des des Ventilkolbens 67 von der Maschinendrehzahl abhängig. Bei niedriger Drehzahl erfolgt eine volle Voreinspritzung, d. h. eine Voreinspritzung mit maximaler Kraftstofmenge. Bei zunehmender Maschinen drehzahl nehmen Durchsatz und Gesamtmenge der Vorein spritzung ab, und bei hohen Drehzahlen wird die Vorein spritzung vollständig unterdrückt.

In Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels kann der Ventilkolben 67 auch mit einem von der Maschinenlast abhängigen Druck beaufschlagt werden. In diesem Fall wird eine geeignete Einrichtung, beispielsweise eine Last- Zeitsteuerung, wie sie in der JP-AS 57-49 750 beschrieben wird, zur Erzeugung eines lastabhängigen Druckes verwendet, so daß die Position des Ventilkolbens 67 in Abhängigkeit von der Maschinenlast verändert wird.

Fig. 11 zeigt ein viertes Ausführungsbespiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel in folgenden Einzelheiten unterscheidet. Die Spule des Ventils 40 ist fortgelassen. Statt dessen wird die Position des Kolbenventils 67 mechanisch in Abhängigkeit von der Maschinenlast gesteuert.

Das zwischen der Steuerhülse 80 und dem Beschleunigungshebel vorgesehene Verbindungsgestänge (Fig. 1) umfaßt einen Steuerhebel 95, der über eine bewegliche Stange 96 ein Ende des Ventilkolbens 67 beaufschlagt, während die Rückholfeder 69 vom entgegengesetzten Ende her auf den Ventilkolben 67 einwirkt. Somit bewegt sich der Ventilkolben 67 ent sprechend der Schwenkbewegung des Steuerhebels 95.

Da die Winkelstellung des Steuerhebels 95 von der Maschinen last abhängt, ist auch die Stellung des Ventilkolbens 67 von der Maschinenlast abhängig. Bei niedriger Last wird eine volle Voreinspritzung durchgeführt, bei zunehmender Maschinenlast wird die Voreinspritzung zurückgenommen, und bei Vollast wird die Voreinspritzung vollständig unterdrückt.

In einer modifizierten Ausführungsform ist in der mecha nischen Kraftübertragung zwischen dem Steuerhebel 95 und dem Ventilkolben 67 ein Nockenmechanismus vorgesehen, so daß die Beziehung zwischen der Maschinenlast und der Position des Ventilkolbens 67 durch geeignete Wahl der Steuerkurve des Nockens verändert werden kann.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ventils 40. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um ein Dreiwegeventil mit einem drehbaren Ventilglied 97 und einem nicht gezeigten Schrittmotor, dessen drehbare Antriebswelle mit dem Ventilglied 97 verbunden ist. Durch das Ventil 40 wird eine steuerbare Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 41 und den ersten und zweiten Auslässen 42 und 43 hergestellt. Die Steuereinrichtung 60 (Fig. 2) liefert ein Steuersignal S3 zur Steuerung der Position des Ventils 40 an den Schrittmotor.

Fig. 13 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der nachfolgend beschriebenen konstruktiven Änderungen und zusätzlichen Merkmale unterscheidet. Ein als Kolbenventil ausgebildetes Entlastungsventil 100 weist einen Einlaß 101 und einen Auslaß 102 auf. Das Entlastungsventil 100 ist zwischen einer vollständig geschlossenen und einer vollständig geöffneten Stellung beweglich. In der vollständig geschlossenen Stellung des Entlastungsventils 100 ist dessen Einlaß 101 von dem Auslaß 102 getrennt, während in der vollständig geöffneten Stellung eine ungehinderte Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 101 und dem Auslaß 102 besteht. Bei der Bewegung des Entlastungsventils 100 von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung nimmt der Grad der Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 101 und dem Auslaß 102 allmählich zu.

Eine Anschlußleitung 105 für die Voreinspritzung verbindet den zweiten Auslaß 43 des Ventils 40 mit dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 20 der Sackbohrung 14. Eine erste Entlastungsleitung 106 verbindet die Anschlußleitung 105 mit dem Einlaß 101 des Entlastungsventils 100. Eine zweite Entlastungsleitung 107 verbindet den Auslaß 102 des Entlastungs ventils 100 mit der Pumpenkammer 12.

Gemäß Fig. 13 und 14 weist der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 23 des Kolbens 15 auf seinem Umfang eine Ringnut 110 auf, in welche die Anschlußleitung 105 einmündet. Die Fluidverbindung zwischen der Ringnut 110 und der Anschlußleitung 105 bleibt unabhängig von der jeweiligen Position des Kolbens 15 bestehen. Gemäß Fig. 13 bis 15 weist der Abschnitt 23 des Kolbens 15 fenrer einen von der Ringnut 110 ausgehenden axialen Voreinspritzkanal 111 auf. Der Voreinspritzkanal 111 ist unabhängig von der Position des Kolbens 15 über die Ringnut 110 in ständiger Verbindung mit der Anschlußleitung 105. Bei der Drehung des Kolbens 15 tritt der Voreinspritzkanal 111 periodisch mit den einzelnen Auslaßkanälen 36 in Fluidverbindung. Während des Druckhubes des Kolbens 15 bleibt die Fluidverbindung zwischen dem Voreinspritzkanal 111 und dem betreffenden Auslaßkanal 36 bestehen. Wie in Fig. 15 zu erkennen ist, läuft der Voreinspritzkanal 111 bei der Drehung des Kolbens 15 dem Verteilerkanal 35 in Drehrichtung um einen Winkel voraus, der mit dem Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Auslaß kanälen 36 übereinstimmt. Wenn der Verteilerkanal 35 mit einem der Auslaßkanäle 36 in Verbindung steht, steht daher der Voreinspritzkanal 111 mit dem nächsten Auslaßkanal 36 in Ver bindung.

Wenn der Einlaß 41 des Ventils 40 mit dem zweiten Auslaß 43 verbunden ist und sich das Entlastungsventil 100 in der vollständig geschlossenen Stellung befindet,so tritt der gesamte Kraftstoff, der aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängt wird, über die Auslaßleitung 44, das Ventil 40, die weitere Anschlußleitung 105, die Ringnut 110 und den Voreinspritzkanal 111 in einen der Auslaßkanäle 36 ein und wird in einen der Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Auf diese Weise wird während des Druckhubes des Kolbens 15 eine Voreinspritzung in diesen Brennraum durchgeführt.

Wenn sich bei der gleichen Stellung des Ventils 40 das Entlastungsventil 100 in einer Zwischenstellung zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung befindet, so tritt während des Druckhubs des Kolbens 15 ein Teil des aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängten Kraftstoffes über die Anschlußleitung 105 in den Auslaßkanal 36 ein, während der übrige Teil des Kraftstoffs aus der zweiten Druckkammer 28 über das Dreiwege-Ventil 40, die Anschlußleitung 105, die erste Entlastungsleitung 106, das Entlastungsventil 100 und die zweite Entlastungsleitung 107 zu der Pumpenkammer 12 zurück geleitet wird. Nur der erste Teil des Kraftstoffs wird bei der Voreinspritzung in den Brennraum eingespritzt, während die Rückleitung des verbleibenden Teils des Kraftstoffes in die Pumpenkammer 12 eine Druckentlastung bei der Vor einspritzung bewirkt. Wenn das Entlastungsventil 100 weiter in Richtung auf die geöffnete Stellung verschoben wird, so nimmt der Kraftstoffdurchsatz in den Entlastungsleitungen 106 und 107 zu, während die bei der Voreinspritzung ein gespritzte Kraftstoffmenge abnimmt.

Wenn das Entlastungsventil 100 vollständig geöffnet ist, so wird der gesamte Kraftstoff, der während des Druckhubes des Kolbens 15 aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängt wird, in die Pumpenkammer 12 zurückgeleitet, so daß die Voreinspritzung vollständig unterdrückt wird.

Der Durchsatz und die Kraftstoffmenge bei der Vorein spritzung werden somit unabhängig von dem Durchsatz und der Kraftstoffmenge bei der Haupt-Einspritzung durch die Position des Entlastungsventils 100 festgelegt.

Das Entlastungsventil 100 umfaßt einen Ventilkolben 120, der gleitend verschiebbar in einer in den Wänden des Gehäuses 11 ausgebildeten Bohrung angeordnet ist. Eine Stirnfläche des Ventilkolbens 120 begrenzt eine erste Kammer 121, während die entgegengesetzte Stirnfläche des Ventilkolbens eine zweite Kammer 122 begrenzt. Eine in der ersten Kammer 121 angeordnete Rückholfeder 123 spannt den Ventilkolben 120 in Richtung auf die zweite Kammer 122 vor. Die ersten und zweiten Kammern 121, 122 sind jeweils über einen Kanal 124 mit der zweiten Entlastungsleitung 107 verbunden, so daß an den entgegengesetzten Enden des Ventilkolbens 120 keine Druckdifferenz auftritt. Hierdurch wird eine leichtgängige und genaue Verstellbewegung des Ventilkolbens 120 ermöglicht.

Gemäß Fig. 13 liegt ein in dem Verbindungsgestänge zwischen der Steuerhülse 80 und dem Beschleunigungshebel (Fig. 1) an geordneter Steuerhebel 130 an einem Ende einer Stange 131 an, die sich beweglich in die zweite Kammer 122 erstreckt. Das andere Ende der Stange 131 beaufschlagt die Stirnfläche des Ventilkolbens 120. Bei einer Bewegung des Steuerhebels 130 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 13 wird der Ventilkolben 120 entgegen der Kraft der Rückholfeder 123 verschoben. Bei einer Schwenkbewegung des Steuerhebels 130 im Uhrzeigersinn wird der Ventilkolben 120 durch die Kraft der Rückholfeder 123 zurückgestellt. Da die Winkelstellung des Steuerhebels 130 von der Maschinenlast abhängt, ist die Position des Ventilkolbens 120 und damit der Öffnungsgrad des Entlastungsventils 100 von der Maschinenlast abhängig. Auf diese Weise wird der Durchsatz und die Einspritzmenge bei der Voreinspritzung mit Hilfe des Entlastungsventils 100 als Funktion der Maschinenlast gesteuert. Bei zunehmender Maschinen last werden Durchsatz und Kraftstoffmenge der Voreinspritzung verringert.

In einer abgewandelten nicht dargestellten Ausführungsform kann das Entlastungsventil 100 ebenfalls durch die Steuereinrichtung 60 gesteuert werden. In diesem Fall weist das Entlastungsventil gleichfalls eine Magnetspule als Stell glied für den Ventilkolben 120 auf. Die Steuereinrichtung 60 erzeugt anhand der Maschinenlast und/oder Drehzahl ein Steuersignal, das zur Steuerung der Position des Entlastungs ventils 100 der Magnetspule dieses Ventils zugeführt wird.

Fig. 16 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 13 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die folgenden Abwandlungen unterscheidet. Das Entlastungsventil 100 und die Entlastungsleitungen 106 und 107 sind bei dieser Ausführungsform nicht vorhanden.

Die Lage des Kraftstoff-Sperrventils 84 ist derart verändert worden, daß mit Hilfe dieses Ventils die erste Einlaßleitung 29 in einer Position stromabwärts der Abzweigung der zweiten Einlaßleitung 31 geöffnet und geschlossen wird. Die zweite Einlaßleitung 31 wird mit Hilfe eines elektromagnetischen Sperrventils 140 selektiv geöffnet und geschlossen.

Die Steuereinrichtung 60 erzeugt ein Pulssignal S10 mit konstanter Frequenz, dessen Tastverhältnis als Funktion der abgetasteten Maschinenlast und Drehzahl veränderlich ist. Das Sperrventil 140 ist elektrisch mit der Eingabe/Ausgabe-Schaltung 61 verbunden und nimmt das Pulssignal S10 auf. Der Öffnungsgrad des Sperrventils 140 hängt im zeitlichen Mittel von dem Tastverhältnis des Pulssignals S10 ab. Wenn der Öffnungsgrad des Sperrventils 140 zunimmt, werden Durchsatz und Gesamtmenge des in die zweite Druckkammer 28 eingeleiteten Kraftstoffs erhöht. Wenn sich das Ventil 40 in einer Stellung befindet, in der eine vor einspritzung durchgeführt wird, so führt die Zunahme des Durchsatzes und der Gesamtmenge des in die zweite Druckkammer 28 eingeleiteten Kraftstoffes zu einer Zunahme des Durchsatzes und der Kraftstoffmenge bei der Vorein spritzung. Wenn sich das Ventil 40 in einer Stellung befindet, in welcher ein Teil des aus der zweiten Druckkammer 28 verdrängten Kraftstoffes für die Hauptein spritzung verwendet wird, so führt die Zunahme von Kraftstoff in der zweiten Druckkammer 28 zu einer Zunahme des Durchsatzes und der Ge samtmenge bei der Haupteinspritzung. Somit werden durch das Sperrventil 140 der Durchsatz und die Kraftstoff menge sowohl bei der Haupteinspritzung als auch bei der Voreinspritzung als Funktion der Maschinenlast und Drehzahl gesteuert.

Die Steuereinrichtung 60 steuert den Durchsatz und die Kraftstoffmenge bei der Haupt- und Voreinspritzung in Ab hängigkeit von der Maschinenlast und Drehzahl über die Ventile 40 und 140. Bei niedriger Last und Drehzahl, d. h. in dem Kennfeld I in Fig. 17, wird eine volle Voreinspritzung durchgeführt. Bei hoher Last und Drehzahl, d. h. in dem Kennfeld III in Fig. 17, wird die Voreinspritzung voll ständig abgeschaltet. Bei mittlerer Last und Drehzahl, also in dem Kennfeld II in Fig. 17, wird eine teilweise Vorein spritzung durchgeführt. In diesem Bereich nehmen Durchsatz und Kraftstoffmenge bei der Voreinspritzung im Verhältnis zu Durchsatz und Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung mit zunehmender Last und Drehzahl ab.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Steuerung der den Brennräumen einer Brenn kraftmaschine mit wenigstens zwei Zylindern zugeführten Vor- und Haupteinspritzkraftstoffmenge,

a) mit einer Verteilereinspritzpumpe mit einem brennkraftmaschinenseitig angetriebenen, axial hin- und hergehenden Pumpenkolben, der in einem Pumpenzylinder geführt ist sowie in letzterem mit einem ersten Kolben abschnitt eine erste Druckkammer und mit einem zweiten Kolbenabschnitt eine zweite Druckkammer begrenzt,
b) mit einer ersten und zweiten Kraftstoffeinlaßleitung zur pumpenkolben gesteuerten Einleitung von Kraftstoff in die erste bzw. zweite Druckkammer während des Saughubs des Pumpenkolbens,
c) mit einer ständig mit der ersten Druckkammer in Verbindung bestehenden Verteileranordnung mit einem Verteilerkanal, über den bei aufeinander folgenden Druckhüben des Pumpenkolbens abwechselnd Kraftstoff aus der ersten Druckkammer den jeweiligen Kraftstoffeinspritzdüsen der einzelnen Brennräume zugeteilt wird,
d) mit einer ständig mit der zweiten Druckkammer in Verbindung stehenden Auslaßleitung und einem an diese angeschlossenen, durch eine Steuer einrichtung steuerbaren Ventil zur variablen Aufteilung des über die Auslaß leitung beim Druckhub des Pumpenkolbens aus der zweiten Druckkammer austretenden Kraftstoffs in einen ersten und zweiten Kraftstoffanteil,
e) mit einer Leitung zur Einleitung des ersten Kraftstoffanteils über ein gegen die Einleitungsrichtung schließendes Rückschlagventil in die erste Druckkammer und
f) mit einem der Verteileranordnung zugeordneten Voreinspritzkanal, der so in bezug auf den Verteilerkanal angeordnet ist, daß bei Einspritzung der Haupteinspritzkraftstoffmenge über den Verteilerkanal in den Brennraum eines Brennkraftmaschinenzylinders gleichzeitig über den Voreinspritzkanal die Einspritzung der Voreinspritzkraftstoffmenge in den Brennraum eines anderen Brennkraft maschinenzylinders erfolgt, der hinsichtlich der Zündfolge dem erstgenannten Zylinder nachfolgt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Verteilerkanal (35) und der Voreinspritzkanal (54, 111) voneinander getrennt in der Verteileranordnung (Verteilerpumpenkolben 23, 24) ausgebildet sind, und
- der vom steuerbaren Ventil (40) abgehende zweite Kraftstoffanteil beim Druckhub des Pumpenkolbens über eine Anschlußleitung (46, 105) dem Vor einspritzkanal (54, 111) zugeführt wird, wobei je nach Aufteilungsstellung des Ventils (40), abhängig von in die Steuereinrichtung (60) eingespeisten be triebsabhängigen Steuersignalen (S1, S2, . . .) das Verhältnis zwischen der Haupteinspritzkraftstoffmenge und der Voreinspritzkraftstoffmenge variiert.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Steuereinrichtung (60) für das Ventil (40) mit Hilfe von Last und/oder Kurbelwellendrehzahlsensoren (65, 66) erfolgt, und daß mit zu nehmender Last oder zunehmender Kurbelwellendrehzahl eine Erhöhung des ersten Kraftstoffanteils auf Kosten des zweiten Kraftstoffanteils eintritt.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Entlastungsventil (100), das in einer von der Anschlußleitung (105) zwischen Ventil (40) und Voreinspritzkanal (54, 111) abgehenden Ent lastungsleitung (106/107) angeordnet ist, zur betriebsabhängigen Steuerung einer zusätzlich überlagerten Ableitung einer Kraftstoffmenge aus dem der Voreinspritzung zugedachten zweiten Kraftstoffanteil (Fig. 13).

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die betriebsabhängige Steuerung des Entlastungsventils (100) über die Steuer einrichtung (60) derart erfolgt, daß mit zunehmender Maschinenlast die über die Entlastungsleitung (106/107) zusätzlich abgeführte Kraftstoffmenge aus dem zweiten Kraftstoffanteil zunimmt.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch ein in der Kraftstoffeinlaßleitung (31) zur zweiten Druckkammer (28) zusätzlich angeordnetes Sperrventil (140) zur über die Steuereinrichtung (60) betriebsabhängigen Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu dieser Druckkammer (Fig. 16).

6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zur zweiten Druckkammer (28) über das Sperrventil (140) derart erfolgt, daß mit abnehmender Maschinenlast oder abnehmender Kurbelwellendrehzahl eine Zunahme der Kraftstoffzufuhr zur zweiten Druckkammer (28) eintritt.

7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer derartigen Ausbildung der Verteileranordnung, daß der Verteilerkanal sowie der Voreinspritzkanal in dem gleichzeitig rotierenden Pumpenkolben angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der im Pumpenkolben (15) verlaufende Voreinspritzkanal (54, 111) in Form einer im Umfangsbereich des Pumpenkolbens axial verlaufenden Längsnut ausgebildet ist, wobei der Anschluß derselben an die vom Ventil (40) herkommende Anschlußleitung (46; 105) über eine in Höhe der Anschlußstelle dieser Leitung im Pumpenkolben (15) ausgebildete Ringnut (110) (Fig. 13, 14) oder über einen in ent sprechender Höhe im Pumpenzylinder ausgebildeten Ringkanal (47) (Fig. 2, 4) erfolgt, der über Stichbohrungen (50) in der Zylinderlauffläche für den Pumpenkolben mündet, die entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine mit untereinander gleichem Umfangswinkelabstand angeordnet sind (Fig. 4).

8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die der Einleitung des ersten Kraftstoffanteils in die erste Druckkammer (27) dienende Leitung (45) unmittelbar in diese Druckkammer ausmündet.