DE3435733A1

DE3435733A1 - Einspritzeinrichtung fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3435733A1
Application number: DE19843435733
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokosuka Kanagawa Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1985-04-18
Also published as: US4567868A; JPS6075758A

Description

Einspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor

Diese Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, etwa einen Dieselmotor.

Dieselmotoren unterliegen geräuschvoller Verbrennung oder Detonation. Dies wird durch eine'Zündverzögerung verursacht, die zu der Zufuhr einer übermäßigen Treibstoffmenge in die Verbrennungsräume vor der vollständigen Zündung führt.

Einige Treibstoffeinspritzeinrichtungen sehen die Voreinspritzung vor der Hauptmenge des Treibstoffs vor. Die Voreinspritzmenge an Treibstoff erleichtert die Zündung der Hauptmenge an Treibstoff, wodurch die Zündverzögerung verringert und die geräuschvolle Verbrennung und Detonation verhindert wird.

Die JP-OS 56-56962 offenbart eine solche Treibstoff-, einspritzeinrichtung. Bei der Anwendung dieser Treibstoff einspritzeinrichtung bei einem 3-Zylindcrmotor

tritt die Treibstoffmenge für die Voreinspritzung zu. einem unannehmbaren Zeitpunkt auf, und zwar insbesondere bei einem Punkt während des Ansaugtaktes, der vom Verdichtungstakt außerordentlich fern liegt.

§ Für beste Ergebnisse sollte jedoch der Zeitpunkt der Treibstoff-Voreinspritzung im wesentlichen innerhalb des Verdichtungstaktes liegen.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Treibstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor zu finden, welche die Treibstoffvoreinspritzung selbst in solchen Fällen zu einem annehmbaren Zeitpunkt durchführt, in welchen der Motor eine geringer Zylinderzahl aufweist, wie bei 3-Zylindermotoren.

.

Bei einer Treibstoffeinspritzeinrichtung dieser Erfindung führt eine Arbeitskammer eine solche Anzahl von Kontraktionen und Expansionen statt, die gleich ist der 2-fachen Zahl der Motorverbrennungsräume, und zwar für jeweils zwei Umdrehungen der Motorkurbelwelle. Jedesmal, wenn die Arbeitskammer expandiert, wird Treibstoff in die Arbeitskammer eingeleitet. Während der wechselweisen Kontraktionen der Arbeits- · kammer wird Treibstoff aus der Arbeitskammer zu jedem der Verbrennungsräume aufeinanderfolgend geleitet, um zu einem ersten Zeitpunkt in diese eingespritzt zu werden. Während der dazwischenliegenden Kontraktionen der Arbeitskammer wird der Treibstoff aus der Arbeitskammer zu jedem der Verbrennungsräume aufeinanderfolgend geleitet, um in diese zu einem zweiten Zeitpunkt eingespritzt zu werden. Der zweite Zeitpunkt folgt dem ersten Zeitpunkt um eine Fraktion von mindestens einem Arbeitstakt des Motors.

Bei einer anderen Treibstoffeinspritrieinrichtung dieser Erfindung wird Treibstoff periodisch in einen Motorverbrennungsraum zu einem ersten Zeitpunkt bezüglich der Drehung der Motorkurbelwelle eingespritzt. Der

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Treibstoff wird auch periodisch, in den Verbrennungsraum zu einem zweiten Zeitpunkt bezüglich der Drehung der Kurbelwelle eingespritzt. Die Treibstoffmenge, die zum ersten Zeitpunkt eingespritzt wird ,nimmt bis· zu einem vorher eingestellten Maximalpegel zu, wenn die ■Menge des Treibstoffes, der zum zweiten Zeitpunkt eingespritzt wird, zu einem bestimmten Pegel ansteigt. Die Treibstoffmenge für den ersten Zeitpunkt verbleibt bei dem vorher eingestellten Maximalpegel, auch wenn die Treibstoffmenge für die zweiten Zeitpunkt von dem bestimmten Pegel aus noch zunimmt.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 die Ansicht eines Längsschnitts einer erfindungsgemäßen Treibstoffeinspritzpumpe, eine vergrößerte Ansicht des Stößels, der Zylinderbuchse und der umgebenden Elemente der Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht eines Schnitts, der längs Linie

III-III in Fig. 2 vorgenommen wurde, eine vergrößerte Ansicht des Stößels, der Hauptsteuerhülse, der Voreinspritz-Steuerhülse und der benachbarten Elemente der Fig. 1

Fig. 5 die Ansicht eines Schnitts, der längs Linie

V-V in Fig. 4 vorgenommen wurde,

Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 4 und

Fig. 7 ein Diagramm der Zuordnung zwischen der Treibstoff-Einspritzmenge und dem Kurbelwinkel.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen; eine Treibstof feinspritzpumpe 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in welches sich eine drehbare Antriebswelle 12 hinein erstreckt. Die Antriebswelle 12 ist mit einer Kurbelwelle eines Dieselmotors (nicht gezeigt) über eine Ankoppelung (nicht gezeigt) verbunden, welche so ausgebildet ist,

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4

daß sich die Antriebswelle 12 mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle dreht.

Das Gehäuse 11 ist mit einem Treibstoffeinlaß 13 ausgebildet, der mit einem Treibstofftank (nicht gezeigt) über eine Treibstoff-Förderleitung (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein Treibstoff-Förderkanal 14 erstreckt sich zwischen dem Treibstoffeinlaß 13 und einem Einlaß einer Treibstofförderpumpe 15, die innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet ist. Diese Pumpe 15 hat einen Auslaß, der durch einen anderen Treibstofförderkanal 16 mit einer Pumpenkammer 17 verbunden ist, welche innerhalb des Gehäuses 11 gebildet ist. Die Förderpumpe 15 drückt Treibstoff aus dem Einlaß 13 in die Pumpenkammer 17, und zwar über die Kanäle 14 und

Die Förderpumpe 15 ist an der Antriebswelle 12 zum Antrieb durch den Motor angebracht. Wenn die Iflotordrehzahl zunimmt, dann nimmt auch der Druck über die Förderpumpe 15 hinweg zu. Ein Drucksteuerventil 18, das innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet ist, ist quer zur Förderpumpe 15 angeschlossen, um den Druck über die Pumpe 15 hinweg zu steuern.

in Fig. 1 ist die Förderpumpe 15 auf zweierlei Weise dargestellt. Die eine ist normal, während in der anderen Darstellung die Pumpe 15 um 90° um die Vertikale geschwenkt ist.

^ Ein Stößel 20, der in der Pumpenkammer 17 angeordnet ist. erstreckt sich verschieblich in eine Zylinderbüchse 21, die vom Gehäuse 11 getragen ist. Der Stößel 20 ist axial auf die Antriebswelle 12 ausgerichtet. Der Stößel 20 ist mit der Antriebswelle 12 mittels eines Nocken- bzw. Steuerkurvenmechanismus 22 und einer Klauenkupplung 23 (key cupling) verbunden, welche so ausgebildet sind, daß sie es dem Stößel 20 gestatten, sich axial hin- und herzubewegen

und auch zu drehen, w.enn sich die Antriebswelle 12 dreht. ' '

Der Steuerkurvenmechanismus 22 weist einen Ring 24 ■ und eine Scheibe 25 auf, die koaxial ausgerichtet sind. Der Ring 24, der am Gehäuse 11 getragen ist, trägt Rollen 26, die unter gleichen Winkelabständen angeordnet sind. Die Scheibe 25 ist mit Nocken- bzw. SteuerkurvenvorSprüngen 27 ausgebildet, die mit gleichen Winkelabständen angeordnet sind. Die Anzahl der Steuerkurvenvorsprünge 27 sowie die Anzahl der Rollen 26 sind gleich der 2-fachen Zähl der Verbrennungsräume des Motors. Die Scheibe 25 ist koaxial am Ende des Stößels 20 nahe der Antriebswelle 12 derart befestigt, daß sich die Scheibe 25 gemeinsam mit dem Stößel 20 dreht. Eine Feder (nicht gezeigt) drückt die Scheibe 25 in Eingriff mit den Rollen 26 am Ring 24. Wenn die Steuerkurvenvorsprünge 27 über die Rollen 26 in Übereinstimmung mit der Drehung der Scheibe 25 hinweglaufen, dann bewegen sich die Scheibe 25 und der Stößel 20 in Achsrichtung hin und her. Auf diese Weise bewegt sich dann, wenn sich die Antriebswelle 12 dreht, der Stößel 20 axial hin und her. Während einer Umdrehung der Antriebswelle 12 führt der Stößel 20 eine solche Anzahl von Hin- und Herbewegungen durch, welche gleich ist der 2-fachen Anzahl der Motorverbrennungsräume.

Die Endfläche des Stößels 20 und die Innenflächen der Zylinderbüchse 21 bilden eine Hochdruck- oder Arbeitskammer 28 innerhalb der Zylinderbüchse 21. Wenn sich der Stößel 20 axial hin- und herbewegt, dann expandiert und kontrahiert die Arbeitskammer 28.

Ein Treibstoffeinlaßkanal 29 erstreckt sich zwischen der Innenseite der Zylinderbüchse 21 und der Pumpenkammer 17. Das Ende des Stößels 20 weist Axialnuten 30 auf, die mit gleichem Winkelabstand angeordnet

sind. Diese Axialnuten 30 öffnen sich in die Arbeitskammer 28 hinein. Wenn sich der Stößel 20 dreht, dann bewegt sich der Ansaugkanal 29 aufeinanderfolgend in und außer Ausrichtung mit jeder der Axialnuten 30 oder Verbindung mit dieser. Wenn sich der Stößel 20 durch seinen Expansionstrakt hindurchbewegt, wird die Verbindung zwischen dem Treibstoffeinlaßkanal 29 und einer der Axialnuten 30 derart aufrechterhalten, daß der Treibstoff aus der Pumpenkammer 17 in die Arbeitskammer 28 über den Kanal 29 und die Nut 30 eingesaugt werden kann.

Der Stößel 20 weist einen koaxialen Kanal 31 auf, der sich von der Arbeitskammer 28 aus erstreckt. Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, hat der Stößel 20 einen radialen Treibstoff-Verteilerkanal 32, dessen inneres Ende sich in den koaxialen Kanal 31 öffnet und dessen äußeres Ende sich zum Umfang des Stößels 20 hin öffnet.

am besten in Fig. 3 gezeigt, erstrecken sich Hauptkanäle 33 für die Treibstoffabgabe radial durch die Wände der Zylinderbüchse 21 hindurch und sind mit gleichen Winkelabständen angeordnet. Die Anzahl dieser Kanäle 33 ist gleich der Anzahl der Motorverbrennungs- ^° räume. In ähnlicher Weise erstrecken sich auch Treibstof fabgabekanäle 34 für die Voreinspritzung radial durch die Wände der Zylinderbüchse 21 hindurch und sind mit gleichen Winkelabständen angeordnet. Die Anzahl dieser Kanäle 34 ist ebenfalls gleich der Anzahl

der Motorverbrennungsräume. Die Hauptkanäie 33 für die Treibstoffabgabe und die Treibstoffabgabekanäle 34 für die Voreinspritzung befinden sich in einer gemeinsamen axialen Lage und sind alternierend miteinander mit gleichen Winkelabständen angeordnet. Ein äußerster Abschnitt der Zylinderbüchse 21 weist Umfangsnuten 35 auf, die sich zwischen benachbarten Paaren der Hauptkanäle 33 und der Kanäle 34 für die Voreinspritzung erstrecken. Jede der Umfangsnüten 35

stellt, genauer gesagt, eine Verbindung- eines Kanals 34 für die Voreinspritzung mit dem Hauptkanal 33 her, der auf den vorgenannten in Drehrichtung des Kolbens 20 folgt, die durch einen Pfeil bezeichnet ist. Ein gemeinsamer Treibstoff-Abgabekanal 36 erstreckt sich, vom äußeren Ende eines jeden Hauptkanals 33 zu einer entsprechenden Treibstoffeinspritzdüse (nicht gezeigt), und zwar über ein Abgabe-Rückschlagventil 37 (sh. Fig. 1 und 2). Jede der Treibstoffeinspritzdüsen dient dazu, den Treibstoff in einen entsprechenden Motorverbrennungsraum einzuspritzen. Jedes der Abgabeventile 37 ermöglicht die Treibstoffströmung nur in Richtung zur Treibstoffeinspritzdüse hin.

Wenn sich der Stößel 20 dreht, dann bewegt sich der radiale Kanal 32 in und außer Ausrichtung auf jeden der Treibstoff-Hauptkanäle 33 sowie jeden der Treibstoffkanäle 34 für die Voreinspritzung alternierend oder stellt eine Verbindung hiermit her. Wenn sich der Stößel 20 durch seinen Kontraktions- oder Verdichtungstakt hindurch bewegt, dann wird die Verbindung zwischen dem Radialkanal 32 und Hauptkanal 33 oder Kanal 34 für die Voreinspritzung aufrechterhalten. Während der Kontraktions- oder Verdichtungstakte, in welchen sich der Radialkanal 32 in Verbindung mit einem der Kanäle 34 für die Voreinspritzung befindet, wird Treibstoff aus der Arbeitskammer 28 in einen der Treibstoffkanäle 36 gedrückt, und zwar über den koaxialen Kanal 31, den radialen Kanal 32, den Kanal für die Voreinspritzung und die entsprechende ümfangsnut 35. Nachdem der Treibstoff diesen Kanal 36 passiert hat, Wird er in den entsprechenden Motorverbrennungsraum eingespritzt, und zwar über die entsprechende Treibstoffeinspritzdüse. Dies, wie ersichtlich wird, bildet die Treibstoff-Voreinspritzung. Bei dem nächsten Kontraktions- oder Verdichtungstakt befindet sich der radiale Kanal 32 in Verbindung mit einem der Hauptkanäle 33, welcher mit dem Kanal 34 für die

1· Voreinspritzung verbunden ist, v/ie dies unmittelbar oben beschrieben wurde, so daß der Treibstoff aus der Arbeitskammer 28 in denselben Treibstoffkanal 36 gedrückt wird, und zwar über den koaxialen Kanal 31/ den radialen Kanal 32 und den Hauptkanal 33. Nachdem er diesen Kanal 36 passiert hat, wird der Treibstoff in denselben Motorverbrennungsraum über dieselbe Treibstoffeinspritzdüse eingespritzt. Wie ersichtlich ist, bildet dies den Treibstoff-Haupteinspritzvorgang, der unmittelbar dem oben erwähnten Einspritzvorgang für die Voreinspritzung nachfolgt. Bei den nachfolgenden Kontraktions- oder Verdichtungstakten steht der Radialkanal 32 mit dem nachfolgenden Paar aus Hauptkanal 33 und Kanal 34 für die Voreinspritzung in Verbindung, so daß der nachfolgende Motorverbrennungsraum die Voreinspritzung " und die Treibstoff-Haupteinspritzung aufeinanderfolgend erhält. Der Abstand zwischen der Treibstoff-Haupteinspritzung und der vorangegangenen Treibstoff-Voreinspritzung in Einheiten des Kurbelwinkels, d.h.

der Winkellage der Motorkurbelwelle, hängt unmittelbar von dem Winkel abstand zwischen den miteinander verbundenen oder paarweise angeordneten Kanäle, nämlich Hauptkanal 33 und Kanal 34 für die Voreinspritzung, sowie

²^ auch von dem Winkelabstand zwischen den SteuerkurvenvorSprüngen 27 ab. .

Wie in Fig. 1 und 4 gezeigt, ist eine Hauptsteuerhülse 40 in der Pumpenkammer 17 angeordnet und koaxial am

^ου Stößel 20 angebracht. Die Hauptsteuerhülse 40 ist frei, um axial längs des Stößels 20 zu gleiten. Eine Haupttreibstoff-Absperröffnung 41 erstreckt sich diametral durch den Stößel 20. Der koaxiale Kanal 31 öffnet sich in die Absperröffnung 41. Wenn sich der Stößel 20 durch seinen Treibstoff-Haupteinspritztakt bewegt, wird die Haupt-Absperröffnung 41 von der Haupt-Steuerhülse 40 zuerst gesperrt und wird dann von der Haupt-Steuerhülse 40 zur Pumpenkammer 17 hin

freigegeben. Die Sperrung der Haupt-Äbsperröffung 41 ermöglicht die Treibstoffeinspritzung. Nach der Freisetzung der Haupt-Ab .sperröffnüng 41 zur Pumpenkammer hin läuft der Treibstoff aus der Arbeitskammer-28 zur Pumpenkammer 17 zurück, und zwar über den koaxialen Kanal 31 und die Absperröffnüng 41 , wobei der Haupt-Treibstoff einspritzvorgang außer Kraft gesetzt oder, unterbrochen wird. Die Axiallage der Hauptsteuerhülse 40 bezüglich dem Stößel 20 bestimmt den wirksamen · IQ Haupt-Treibstoffeinspritztakt und somit auch die gesamte Haupt-Treibstoffeinspritzmenge für jeden Haupt-Einspritztakt.

Die Hauptsteuerhülse 40 ist mit einem Hauptsteuerhebel 42 und einem Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsregler 43 derart gekoppelt, daß die Axiallage der' Hauptsteuerhülse 40 und somit auch die Haupt-Treib- ■ stoffeinspritzmenge über diese Elemente 42 und 43 eingestellt werden kann. Der Hauptsteuerhebel 4 2 ist ^mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) derart verbunden, daß die Winkellage des Hebels 42 vom Maß der Niederdrückung' des Gaspedales abhängt. Da das Maß der Niederdrückung des Gaspedales die Last am Motor wiederspiegelt, hängt die Winkellage des HauptsteuerhebeIs 42 von der Motorlast ab. Als Ergebnis hängt die Axiallage der Hauptsteuerhülse 40 und somit auch die Hauptmenge für die Treibstoffeinspritzung von der Motorlast ab. Der Regler 43 steuert die Axiallage der Hauptsteuerhülse 40 und somit auch die Hauptmenge für die Treibstoffeinspritzung als Funktion von der Drehzahl des Motors.

Eine Voreinspritz-Steuerhülse 45, die in der Pumpenkammer 17 angeordnet ist, ist koaxial am Stößel 20 angebracht. Die Voreinspritz-Steuerhülse 45 ist frei, um axial längs des Stößels 20 zu rutschen. Eine Voreinspritz-Treibstoffabsperröffnung 46, die radial im Stößel 20 ausgebildet ist, erstreckt sich vom

koaxialen Kanal 31 zu einem Punkt am Umfang des Stößels 20. Wie in den Fig, 4 und 5 gezeigt, ist ein radial innerster Abschnitt einer Endfläche der Voreinspritz-Steuerhülse 45 mit Entlastungsnuten 47 ausgebildet, die mit gleichmäßigen Wirikelabständen angeordnet sind. Die Anzahl dieser Entlastungsnuten 47 ist gleich der Anzahl der Motorverbrennungsräume. Die Winkellagen der Entlastungsnuten 47 sind so gewählt, daß dann, wenn sich der Stößel 20 dreht, sich die Voreinspritz-Absperröffnung 46 in einen Winkellagebereich bewegt und in diesem verbleibt, der den Winkellagen·einer jeden der Entlastungsnuten 47 entspricht, und zwar aufeinanderfolgend und während des Treibstoff-Voreinspritztaktes. Während des Treibstoff-Haupteinspritztaktes des Stößels 20 trifft die Voreinspritz-Absperröffnung 46 nicht auf irgendeine Entlastungsnut 4 7 und bleibt von der Voreinspritz-Steuerhülse 4 5 blockiert. Als Ergebnis beeinflussen die Voreinspritz-Steuerhülse 45 und die Voreinspritz-AbsperrÖffnung 46 nicht den Treibstoff-Haupteinspritzvorgang. Die Menge der Haupt-Treibstoffeinspritzung hängt lediglich von der Axiallage der Hauptsteuerhülse 40 ab.

Wenn sich der Stößel 20 durch seinen Voreinspritz-Treibstoffeinspritztakt hindurch bewegt, dann wird die Voreinspritz-Absperröffnung 46 zunächst durch die Voreinspritz-Steuerhülse 45 gesperrt und trifft dann auf eine der Entlastungsnuten 47. Die Sperrung der Voreinspritz-Absperröffnung 46 ermöglicht die Treibstoff-Voreinspritzung. Infolge des Eingriffs der Voreinspritz-Absperröffnung 46 mit der Entlastungsnut 47 kehrt der Treibstoff aus der Arbeitskammer 28 in die Pumpenkammer 17 über den koaxialen Kanal 31, die Absperröffnung 46 und die Entlastungsnut 47 zurück und setzt hierbei die Treibstoff-Voreinspritzung außer. Kraft oder unterbricht sie. Während dieses Treibstoff-Voreinspritztaktes des Kolbens 20 ist die Haupt-Ab-

sperröffnung 41 durch die Haupt-Steuerhülse 40 zunächstgesperrt, ist aber dann durch die Haupt-Steuerhülse 40 ■ zur Pumpenkararaer 17 freigegeben, wie auch im Haupt-Treibstoffeinspritztakt. Die Sperrung der Haupt-Absperröffnung 41 ermöglicht die Treibstoff-Voreinspritzung. Die Freigabe der Haupt-Absperröffnung 41 zur Pumpenkammer 17 hin setzt die Treibstoff-Voreinspritzung außer Wirkung oder unterbricht sie. Dementsprechend bestimmen die Axiallage der Voreinspritz-Steuerhülse 45 relativ zum Stößel 20 und auch die Axiallage der Haupt-Steuerhülse 40 relativ zum Stößel 20 den wirksamen Treibstoff-Voreinspritztakt und somit auch die gesamte Voreinspritz-Treibstoffmenge für jeden Treibstoff-Voreinspritztakt. Insbesondere wird die gesamte Voreinspritz-Treibstoffmenge während eines jeden Treibstoff-Voreinspr itztaktes durch jene der Haupt- und Voreinspritz-Steuerhülsen 40 und 45 bestimmt, welche zuerst die Treibstoffentlastung herbeiführt. In jenen Fällen, in denen die gesamte Voreinspritz-Treibstoffmenge für jeden Voreinspritztakt durch die Hauptsteuerhülse bestimmt ist, ist diese gesamte Voreinspritz-Treibstoffmenge im wesentlichen gleich der gesamten Haupteinspritz-Treibstoffmenge für jeden Haupteinspritztakt. In jenen Fällen, in welchen die gesamte Voreinspritz-Treibstoffmenge für jeden Treibstoff—Voreinspritztakt durch die Voreinspritzste.uerhülse 45 bestimmt wird, ist diese gesamte Voreinspritz-Treibstoffmenge kleiner als die gesamte Haupteinspritz-Treibstoffmenge für jeden Haupteinspritztakt. Somit bleibt die gesamte Voreinspritz-Treibstoffmenge im wesentlichen gleich oder kleiner als die gesamte Hauteinspritz-Treibstoffmenge.

Wie in den Fig. 1, 4 und 6 gezeigt, erstreckt sich eine Welle 50 drehbar durch die Wände des Gehäuses Ein Dichtungsring 58, der innerhalb der Wände des Gehäuses 11 angeordnet ist, paßt rund um die Welle 50, um den Strömungsmittelaustritt zu verhindern. Die Welle

ist mit der Voreinspritz-Steuerwelle 45 durch eine Kugel 51 verbunden, die exzantrisch an der Welle 50 angebracht und eng in einer Aussparung in der Hülse 45 aufgenommen ist. Wenn sich die Welle 50 dreht, dann bewegt sich die Voreinspritz-Steuerhülse 4 5 in Achsrichtung. Ein Ende eines Voreinspritz-Steuerhebels. 5.2 ist an der Welle 50 derart angebracht, daß die Schwenkbewegung des Hebels 52 die Drehung der Welle 50 veranlaßt. Als Ergebnis bestimmt die Winkellage des Voreinspritz-Steuerhebels 52 die Axiallage der Voreinspritz-Steuerhülse 45. Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt, weist der Voreinspritz-Steuerhebel 52 einen bogenförmigen Schlitz 53 auf, der sich konzentrisch um die Achse der Welle 50 herum erstreckt. Eine Schraube 54, die an den Wänden des Gehäuses 11 befestigt ist, erstreckt sich durch den Schlitz 53. Unter normalen Bedingungen drückt eine Mutter 55, die in Eingriff mit der Schraube 54 steht, den Voreinspritz-Steuerhebel 52 gegen einen Vorsprung 56 an den Wänden des Gehäuses 11, um den Hebel 52 in Bezug auf das Gehäuse 11 festzulegen und hierbei auch die Voreinspritz-Steuerhülse 45 festzulegen. Diese feste Lage der Voreinspritz-Steuerhülse 45 bestimmt den Höchstwert der gesamten Voreinspritz-

Treibstoffmenge.
25

Die feste Lage der Voreinspritz-Steuerhülse 4 5 ist einstellbar. Wenn die Mutter 55 gelöst wird, dann kann der Voreinspritz-Steuerhebel 52 mühelos innerhalb eines Bereiches geschwenkt werden, der der Winkeler-

Streckung des Schlitzes 53 entspricht. Nachdem der Voreinspritz-Steuerhebel 52 und die Voreinspritz-Steuerhülse 45 verschoben wurden, ermöglicht das Festziehen der Mutter 55 es diesen Elementen 52 und 45, in den neuen Lagen festgelegt zu werden. Der einstellbare Bereich der Axiallage der Voreinspritz-Steuerhülse 45 entspricht der Winkelerstreckung des Schlitzes 53.

Hs wird nun wieder auf die Fig. T zurückgegangen; der Ring 24 ist um seine Achse schwenkbar. Dieser Ring 2 4 ist mit einem federvorgespannten Zeitsteuerkolben 60 mittels einer Stange 61 verbunden. In der Darstellung ist der Zeitsteuerkolben 60 um 90° rund um die Vertikale verschwenkt. Wenn sich der Zeitsteuerkolben 60 bewegt, dann schwenkt der Ring 24. Der Druck über die Förderpumpe 15 hinweg wird quer zum Zeitsteuerkolben 60 über Kanäle (nicht gezeichnet) angelegt. Da der Druck quer zur Förderpumpe 15 mit der Motordrehzahl zunimmt, hängt die Lage des Zeitsteuerkolbens '60 von der Motordrehzahl ab. Dementsprechend hängt auch die Winkellage des Rings 24 von der Motordrehzahl ab.'

¹^ Wenn der Ring 24 in Drehrichtung der Scheibe 25 schwenkt, dann wird das Auftreffen zwischen den Steuerkurvenvor- ■' Sprüngen 27 und den Rollen 26 derart verzögert, daß die Zeit des Haupt-Treibstoffeinspritztaktes wie auch die Zeit des Treibstoff-Voreinspritztaktes verzögert sind.

Wenn der Ring 24 in der Gegenrichtung schwenkt, dann

wird das Auftreffen zwischen den Steuerkurvenvorsprüngen 27 und den Rollen 26 vorverlegt, so daß die Zeit des Haupt-Treibstoffeinspritztaktes sowie auch die Zeit des Treibstoff-Voreinspritztaktes ebenfalls vor- ° verstellt werden. Auf diese Weise bestimmt die Winkellage des Ringes 24 die Zeit sowohl des Haupt— als auch des Vor-Treibstoffeinspritztaktes. Da die Winkellage des Ringes 24 von der Motordrehzahl abhängt, hängen auch die Zeitpunkte sowohl des Haupt- als auch des

Vor-Treibstoffeinspritztaktes ebenfalls von der Motordrehzahl ab. Insbesondere werden die Zeitpunkte sowohl des Haupt- als auch des Vor-Treibstoffeinspritztaktes vorverstellt, wenn die Motordrehzahl zunimmt..

Bei der Anwendung dieses Ausführungsbeispiels auf einen 3-Zylindermotor liegen sechs Steuerkurvenvorsprünge 27 und sechs Rollen 26 vor, während die Anzahl der Haupt-Treibstoffabgabekanäle 33 und Voreinspritz-Treibstoff-

abgabekanäle 34 drei beträgt. In diesem Fall ist der ■ ■ Abstand zwischen dem Haupt-Treibstoffeinspritztakt und dem Vor-Treibstoffeinspritztakt 120° in Einheiten des Kurbelwinkels, d.h. der Winkellage der Motorkurbelwelle. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist der Zeitpunkt der Treibstoff-Haupteinspritzung so gewählt, daß er bei oder in der Nähe des oberen Totpunkts (ÖT) liegt, so ■ daß der Zeitpunkt der Treibstoff-Voreinspritzung um einen Abstand von 120° des Kurbelwinkels vor dem OT liegt. Da der Kurbelwinkelbereich von 180° unmittelbar vor jedem OT den Verdichtungstakt bildet, findet die . Treibstoff-Voreinspritzung noch während dieses Verdichtungstaktes statt, d.h., innerhalb eines zulässigen Zeitbereiches.

Im niederen Motordrehzahlbereich, wie etwa während des Leerlaufs, bestimmt die Haupt-Steuerhülse 40 sowohl die Haupt- als auch die Vor-Treibstoffeinspritzmengen, so daß diese Mengen im wesentlichen einander gleich sind, wie durch die schraffierten Bereiche in Fig. 7 gezeigt. Unter solchen Bedingungen, in welchen die Hauptsteuerhülse 40 . sowohl die Haupt- als auch die Vor-Treibstoffeinspritzmenge bestimmt, ändert sich die Treibstoff-Voreinspritzmenge proportional zu Änderungen in der Haupt-Treibstoffeinspritzmenge und bleibt im wesentlichen gleich der Haupt-Treibstoffeinspritzmenge.

Im Bereich hoher Motorlast bestimmt die Haupt-Steuerhülse 40 lediglich die Treibstoff-Haupteinspritzmenge, während die Voreinspritz-Steuerhülse 45 die Treibstoff-Voreinspritzmenge derart bestimmt, daß die Treibstoff-Voreinspritzmenge bei der gleichen Höhe verbleibt, wie durch die gestrichelte Kurve in Fig. 7 gezeigt, während die Treibstoff-Haupteinspritzmenge die Treibstof f-Voreinspritzmenge übersteigt, wie durch die gestrichelte Kurve in Fig. 7 gezeigt ist. Die festgelegte Höhe der Treibstoff-Voreinspritzmenge wird be-

stimmt durch die Axiallage der Voreinspritz-Steuerhülse 45. Im Fall eines Dieselmotors ist, da die Luftansaugmenge bei einer im wesentlichen konstanten Höhe ■ unabhängig von der Motordrehzahl und -last verbleibt, die Zufuhr der festen Einspritzmenge an Treibstoff für die Voreinspritzung ausreichend, um die Bedingungen vor den Zündung für die meisten Motorbetriebsbereiche zu verbessern.

IQ Die Lage der Voreinspritz-Steuerhülse 45 kann mittels einer elektrisch angetriebenen Betätigungseinrichtung eingestellt werden. In diesem Fall wird die Betätigungseinrichtung vorzugsweise in Abhängigkeit von mehreren Motorbetriebsbedingungen angetrieben, etwa der Treibstoff-Haupteinspritzmenge, der Motortemperatur und der Ansauglufttemperatur, so daß die Treibstoff-Voreinspritzmenge von diesen Parametern abhängt. Die technische SAE-Schriftenreihe 800167, die der JP-OS 56-101059 und der US-Patentanmeldung Nr. 225 372 entspricht, die am 15. Januar 1981 eingereicht wurde, offenbart einen Drehmomentmotor, der als eine solche Betätigungseinrichtung verwendet werden kann.

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Claims

Ansprüche

Einspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, ler eine drehbare Kurbelwelle und Verbrennungsräume aufweist, ·/ g e k e η η zeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) eine Einrichtung, die eine Arbeitskammer (28) bildet , ^!

b) eine Einrichtung zum Kontrahieren und. Expandieren der Arbeitskammer mit einer Frequenz, die gleich ist der Zahl der Verbrennungsräume, multipliziert mit der Winkelfrequenz der Kurbelwelle,

c) eine Einrichtung, um der Arbeitskammer während jeder ihrer Expansionen Treibstoff zuzuführen,

d) eine Einrichtung, um während jeder alternierenden Kontraktion der Arbeitskammer Treibstoff aus der Arbeitskammer zu einem der Verbrennungsräume zu leiten, um in diese zu einem ersten Zeitpunkt Treib-, stoff einzuspritzen, wobei die Treibstoffeinspritung zum ersten Zeitpunkt für jeden der Verbrennungsräume aufeinanderfolgend hinsichtlich der Reihenfolge dieser alternierenden Kontraktionen der Arbeitskammer

vorgesehen ist, und

e) eine Einrichtung, um während jeder der dazwischenliegenden Kontraktionen der Arbeitskammer Treibstoff aus der Arbeitskammer zu einem der Verbrehnungs- - räuma zu leiten, um in diesen den Treibstoff zu einem zweiten Zeitpunkt einzuspritzen, wobei die Treibstoffeinspritzung zum zweiten Zeitpunkt für jeden der Verbrennungsräume aufeinanderfolgend in Hinblick auf die Reihenfolge dieser dazwischen- -^Q- liegenden Kontraktionen der Arbeitskammer vorgesehen ist und der zweite Zeitpunkt dem ersten Zeitpunkt um einen Bruchteil mindestens eines Arbeitstaktes des Motors nachfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitpunkt im wesentlichen innerhalb des Verdichtungstaktes für jeden der Verbrennungsräume liegt, und der zweite Zeitpunkt am oberen Totpunkt oder in dessen Bereich für jeden der Verbrennungsräume liegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erhöhen der Menge des Treibstoffs, der zum ersten Zeitpunkt eingespritzt wird, bis zu einer vorher festgesetzten maximalen Höhe, während die Menge des Treibstoffs, der zum zweiten Zeitpunkt eingespritzt wird, bis zu einer bestimmten Höhe zunimmt, wobei die Treibstoffmenge des Treibstoffs für den ersten Zeitpunkt bei der vorher festgesetzten maximalen Höhe verbleibt, während die Treibstoffmenge für den zweiten Zeitpunkt von der vorher festgesetzten Höhe aus noch weiter zunimmt.
4. Einrichtung nach .Anspruch 1, -ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen der Menge des Treibstoffs, der zum ersten Zeitpunkt eingespritzt wird.
5. Treibstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, der eine drehbare Kurbelwelle und Verbrennungsräume aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Markmale:
a) ein erstes Teil (25) , welches mit der Kurbelwelle zur Drehung in Übereinstimmung mit der Drehung der Kurbelwelle gekoppelt ist und eine Gruppe von mit Winkelabstand angeordneten Steuerkurvenflächen (27) aufweist, deren Anzahl gleich ist der 2-fachen Anzahl der Verbrennungsräume,

b) eine Einrichtung, die mit den Steuerkurvenflächen in Eingriff steht, um das erste Teil in Übereinstimmung mit jeder der Steuerkurvenflächen bei seiner Drehung hin- und herzubewegen,

c) ein Stößel (20) , der mit dem ersten Teil zur Hin- und Herbewegung sowie zur Drehung in Übereinstimmung mit der Hin- und Herbewegung und Drehung des ersten Teils verbunden ist,

d) ein zweites Teil (21), das eine Arbeitskammer (28)

in Verbindung mit dem Stößel bildet, wobei die Arbeitskammer kontrahiert und expandiert, wenn sich der Stößel hin- und herbewegt,

e) eine Einrichtung, um Treibstoff zur Arbeitskareimer bei deren Expansion zu leiten,

f) Haupt-Treibstoffabgabekanäle (33) , welche bezüglich dem Stößel mit Winkelabstand angeordnet sind und zu den jeweiligen Verbrennungsräumen führen,

g) Voreinspritz-Treibstoffabgabekanäle (34), welche

mit Winkelabstand bezüglich dem Stößel angebracht

sind und zu den jeweiligen Verbrennungsräumen führen, und

h) ein Treibstoffverteilungskanal (31, 32), der im Stößel ausgebildet ist und sich von der Arbeitskammer zu einem Punkt am umfang des Stößels er-

streckt, wobei der TreibstoffVerteilungskanal mit jedem der Haupt-Treibstoffabgabekanäle und· jedem der Voreinspritz-Treibstoffabgabekanäle in alternierender Reihenfolge in Verbindung tritt, wenn sich der

Stößel dreht, die Verbindung zwischen dem Verteilungskanal und jedem der Voreinspritz-Treibstoffabgabekanäle während der alternierenden Kontraktionen der Arbeitskammer derart stattfindet, daß der Treibstoff aus der Arbeitskammer zu jedem der Verbrennungsräume aufeinanderfolgend geleitet wird, um in diese hinein zu einem ersten Zeitpunkt für jeden der Verbrennungsräume eingespritzt zu werden, die Verbindung zwischen dem Treibstoffverteilungs— kanal und jedem der Haupt-Treibstoffabgabekanäle während der dazwischenliegenden Kontraktionen der Arbeitskammer derart stattfindet, daß der Treibstoff von der Arbeitskammer zu jedem der Verbrennungsräume aufeinanderfolgend geleitet wird, um in diese zu einem zweiten Zeitpunkt für jeden der Verbrennungsräume eingespritzt zu werden, und wobei der zweite Zeitpunkt dem ersten Zeitpunkt um einen Bruchteil mindestens eines Arbeitstaktes des Motors für

jeden der Verbrennungsräume nachfolgt. 20
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitpunkt im wesentlichen innerhalb des Verdichtungstaktes für jeden der Verbrennungsräume liegt, und daß der zweite Zeitpunkt am Totpunkt oder

²^ in dessen Bereich für jeden der Verbrennungsräume liegt.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erhöhen der Menge des Treibstoffs, der zum ersten Zeitpunkt eingespritzt wird,

bis auf einen vorher eingestellten, maximalen Wert, während die Menge des Treibstoffs, der zum zweiten Zeitpunkt eingespritzt wird, bis zu einem vorbestimmten Wert zunimmt, wobei man die Treibstoffmenge für"den ersten Zeitpunkt bei dem vorher eingestellten maximalen Wert hält, während die Treibstoffmenge für den zweiten Zeitpunkt vom vorbestimmten Wert ausgehend noch weiter zunimmt.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Eins bellen der Menge jenes Treibstoffs, der zum ersten Zeitpunkt eingespritzt wird.

.
9. Treibstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, der eine drehbare Kurbelwelle und einen Verbrennungsraum aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden. Merkmale:

a) eine erste Einrichtung, um periodisch Treibstoff in den Verbrennungsraum zu einem ersten Zeitpunkt einzuspritzen, und zwar in Bezug auf die Drehung der Kurbelwelle,

b) eine zweite Einrichtung, um periodisch Treibstoff in den Verbrennungsraum zu einem zweiten Zeitpunkt einzuspritzen, und zwar in Bezug auf die Drehung der Kurbelwelle, wobei der zweite Zeitpunkt dem ersten Zeitpunkt nachfolgt, und

c) eine dritte Einrichtung, um die Menge jenes Treib-Stoffs, der zum ersten Zeitpunkt eingespritzt wurde, bis auf einen vorher festgesetzten Maximalwert zu erhöhen, während die Treibstoffmenge, die zum zweiten Zeitpunkt eingespritzt wurde, bis zu einer bestimmten Höhe zunimmt, wobei man die Treibstoffmenge für den ersten Zeitpunkt dann bei dem vorher festgesetzten Maximalwert hält, wenn die Treibstoffmenge für den zweiten Zeitpunkt vom vorbestimmten Wert aus noch weiter zunimmt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen des vorher festgesetzten Maximalwertes der Treibstoffmenge für den ersten Zeitpunkt.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Einrichtung .die folgen-, den Merkmale aufweisen:

a) ein Vorratsbehälter (17), der mit Treibstoff gespeist ist,

b) i.:.Lne Arbeitskammer (28),

c) eine Einrichtung zum Kontrahieren und Expandieren

der Arbeitskammer, wenn sich die Kurbelwelle dreht,

d) eine Einrichtung, um Treibstoff aus dam Vorratsbehälter zur Arbeitskammer zu lenken, wenn die Arbeitskammer expandiert,

e) eine Einrichtung, um Treibstoff aus der Arbeits-

jQ kammer zum Verbrennungsraum zu lenken, um in diesen Treibstoff zum ersten Zeitpunkt einzuspritzen, wenn die Arbeitskammer kontrahiert, und

f) eine Einrichtung, um Treibstoff aus der Arbeitskammer zum Verbrennungsraum zu leiten, um Treibstoff in diesen zum zweiten Zeitpunkt einzuspritzen, wenn die Arbeitskammer kontrahiert^

und daß die dritte Einrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

a) ein erster Entlastungskanal· (46), der die Arbeitskammer mit dem Vorratsbehälter verbindet,

b) eine Einrichtung, um während der Kontraktion der Arbeitskammer den Einspritzvorgang für den ersten Zeitpunkt vorzunehmen, den ersten Entlastungskanal zu sperren, um die Treibstoffeinspritzung zuerst vorzunehmen, und um dann den ersten Entlastungskanal zu öffnen, um den Treibstoffeinspritzvorgang außer Wirkung zu.setzen, und um während der Kontraktion der Arbeitskammer den Einspritzvorgang zum zweiten Zeitpunkt zu bewirken und ständig den ersten Entlastungskanal zu sperren, um ständig den Treibstoff einspritzvorgang zu ermöglichen,

c) ein zweiter Entlastungskanal (41), der die Arbeitskammer mit dem Vorratsbehälter verbindet, und

d) eine Einrichtung, um während der · Kontraktion der Arbeitskammer, welche jeden Einspritzvorgang für den ersten und auch den zweiten Zeitpunkt bewirkt, den zweiten Entlastungskanal zu sperren, um den Treibstoffeinspritzvorgang zuerst zu ermöglichen

und dann den zweiten Entlastungskanal zu öffnen, um den Treibstoffeinspritzvorgang außer Wirkung zu setzen- .
12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Einrichtung die folgenden Merkmale aufweisen:

a) ein Vorratsbehälter (17) , der mit Treibstoff gespeist ist,
b) ein zylindrischer Stößel (20),

c) eine Einrichtung, um.den Stößel axial bei der Drehung der Kurbelwelle hin- und herzubewegen,

d) eine Einrichtung zum Drehen des Stößels in Umfangsrichtung, wenn die Kurbelwelle rotiert,

e) eine Einrichtung, die eine Arbeitskammer (28) in Verbindung mit dem Stößel bildet, wobei die Arbeitskammer bei der axialen Hin- und Herbewegung . des Stößels kontrahiert und expandiert,

f) eine Einrichtung, um Treibstoff aus dem Vorrats-²^ behälter zur Arbeitskammer bei deren Expansion zu leiten,

g) eine Einrichtung, um Treibstoff aus der Arbeitskammer zum Verbrennungsraum zum Einspritzen von Treibstoff in diesen zu einem ersten Zeitpunkt zu leiten, wenn die Arbeitskammer kontrahiert, und h) eine Einrichtung, um Treibstoff aus der Arbeitskammer zum Verbrennungsraum zu leiten, um Treibstoff in diesen zum zweiten Zeitpunkt einzuspritzen, wenn die Arbeitskammer kontrahiert,

und daß die dritte Einrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

a) ein erster Entlastungskanal (46) , der sich im Stößel von der Arbeitskammer bis zu einem Punkt des Umfangs des Stößels erstreckt, der gegenüber

dem Vorratsbehälter freiliegt,

b) eine erste Steuerhülse (45)·, die beweglich am Stößel angebracht ist und eine Entlastungsnut (47).

aufweist, um während der Kontraktion der Arbeitskammer, dio den Einspritzvorgang für den ersten Zeitpunkt bewirkt, den ersten Entlastungskanal zu sperren, um zunächst den Treibstoffeinsprits-Vorgang zu ermöglichen, und um dann den ersten Entlastungskanal über die Entlastungsnut zu öffnen, um den Treibstoff-Einspritzvorgang außer Wirkung zu setzen, sowie um während der Kontraktion der Arbeitskammer, welche den Einspritzvorgang für den zweiten Zeitpunkt bewirkt, ständig den ersten Entlastungskanal zu sperren, um den ständigen Treibstoffeinspritzvorgang zu ermöglichen, wobei die Axiallage der ersten Steuerhülse den vorher festgesetzten Maximalwert der Treibstoffmenge für ,

¹^ den ersten Zeitpunkt bestimmt,

c) ein zweiter Entlastungskanal (41), der sich im Stößel von der Arbeitskammer zu einem Punkt des Umfangs des Stößels erstreckt, welcher gegenüber dem Vorratsbehälter freiliegt, und

²^ d) eine zweite Steuerhülse (40) , die beweglich am

Stößel angebracht ist, um während jener Kontraktion der Arbeitskammer, welche jeden Einspritzvorgang zum ersten und zweiten Zeitpunkt bewirkt, den zweiten Entlastungskanal zu sperren, um die ° Treibstoffeinspritzung zu ermöglichen, und um dann den zweiten Entlastungskanal zu öffnen, um die Treibstoffeinspritzung unwirksam zu machen.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, ferner gekenn-

zeichnet durch eine Einrichtung, um lösbar die erste Steuerhülse in einer einstellbaren Axiallage zu halten.