DE3438323A1

DE3438323A1 - Brennstoffeinspritzsystem an einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3438323A1
Application number: DE19843438323
Authority: DE
Inventors: Gorm 8906 Gersthofen Kappler; Norbert 8900 Augsburg Kosubek
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1986-04-24
Also published as: DE3438323C2

Description

Brennstoffeinspritzsystem an einer Brennkraft-
maschine Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzsystem an einer Brennkraftmaschine mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinssritzsystem, wie es aus der DE PS 3151889 bekannt ist.
Diesem bekannten Brennstoffeinspritzsystem lag bei der Konzeption folgendes Problem zugrunde. Bei herkömmlichen Brennstoffeinspritzsystemen, die nicht über die bekannten Zusatzeinrichtungen verfügten,wird der Beginn und das Ende eines Einspritzvorganges durch die mit Saugbohrungen zusammenwirkenden Steuerkannten am Pumpenstempel der Einspritzpumpe gesteuert. Der Beginn, die Dauer und das Ende eines Einspritzvorganges sind mithin ausschließlich durch konstruktive Gegebenheiten an der Einspritzpumpe festgelegt. Bei Brennkraftmaschinen mit solchen herkömmlichen Einspritzsystemen konnte jedoch sich ändernden inneren und äußeren, dem Betrieb der Maschine beeinflussenden Faktoren nicht Rechnung getragen werden. Eine Brennkraftmaschine ist konstruktiv üblicherweise auf einen bestimmten maximalen Zünddruck ausgelegt, der nicht bzw. nur kurzfristig überschritten werden darf. Der Zünddruck hängt nun aber im wesentlichen von inneren und äußeren Betriebsfaktoren der Maschine ab, die in der Regel nicht konstant sind, sondern sich ändern können. Unter solchen äußeren, den Betrieb der Maschine und damit den Zünddruck beeinflussenden Faktoren sind zu verstehen beispielsweise die Qualität und damit die Zündwilligkeit des Brennstoffes, die Ladelufttemperatur und der Ladeluftdruck, das Energieangebot an der Abgasturbine, d.h.
Abgasdruck und - Temperatur, die Motorleistung, insbesondere der mittlere effektive Druck. Unter Inneren, die den Betrieb der Brennkraftmaschine und den Zünddruck beeinflussenden Faktoren sind zu verstehen beispielsweise die Wandtemperaturen der brennraumbegrenzenden Bauteile, die Dichtungsqualität zwischen Kolbenringen und Zylinderwand, die Abspritzqualität des Einspritzventiles und anderes. Da aber die Brennraftmaschine auf bestimmte Größen bzw. Werte dieser ihren Betrieb beeinflussenden Faktoren eingestellt ist, kann sich bei Änderung dieser Faktoren eine Verschlechterung des Betriebsverhaltens hinsichtlich Leistungsabgabe und Wirkungsgrad einstellen. Es bestand demgegenüber daher der Wunsch, ein Einspritzsystem zu schaffen, mit dem Änderungen der Gemischbildung und der Verbrennungsabläufe, die durch sich ändernde äußere und/oder innere Einflüsse hervorgerufen werden, dahingehend ausgleichbarer sind, das die Maschine trotzdem die gewünschte Leistung unter Einhaltung der konstruktiv gegebenen Grenzen wie Zünddruck und Abgaßtemperatur abzugeben vermag und mit möglichst optimalen Wirkungsgrad arbeiten kann. Um dieses Ziel zu erreichen ist nach der DE TS 3151889 nun eine Einrichtung vorgeschlagen, mit der der Einspritzbeginn verschiebbar ist. Diese Einrichtung umfasst einen Brennstoffabzweigkanal, der vom Leitungsweg zwischen Einspritzpumpe und Einspritzventil kurz nach dem Einspritzpumpenausgang abzweigt, zu einem Brennstoffspeicher hinführt und durch ein in ein eingeschaltetes Durchlaß- und Absperrventil auf und zu steuerbar ist. Für die Steuerung des Durchlaß- und Absperrventiles ist ein elektronisches Steuergerät vorgesehen, an das eingangsseitig eine die momentane Kurbelwellen- bzw.
Nockenwellenstellung der Brennkraftmaschine fortlaufend übermittelte Meldeeinrichtung, ferner Sollwertgeber zur Vorgabe von Sollwerten von dem Maschinenbetrieb beeinflussenden Faktoren und außerdem Detektoren zur Übermittlung momentaner Istwerte dieser den Maschinenbetrieb beeinflussenden Faktoren angeschlossen sind. Ausgangsseitig ist an dieses elektronisches Steuergerät das Durchlaß- und Absperrventil angeschlossen. Letzteres ist durch das Steuergerät bei Abweichung eines oder mehrerer der Istwerte von dem bzw. den zugehörigen Sollwerten auf und zu steuerbar, derart, das am Beginn eines pumpenseitigen Fördervorganges durch gesteuerte Ableitung eines Teiles der on der Einspritzpumpe geförderten Brennstoffmenge aus dem Leitungsweg zwischen Einspritzpume und einspritzventilinternem Vorlageraum in den Brennstoff speicher hinein der Druckverlauf des gefbrderten Brennstoffes zeitlich im Sinne einer Späterlegung des Einspritzbeginnes beeinflußbar ist. Mit dieser bekannten Einrichtung kann also beispielsweise jederzeit einer sich ändernden Brennstoffqualität oder ändernden Ladelufttemperatur, oder sich ändernden inneren Betriebsverhältnissen der Maschine durch Späterlegung des Einspritzbeginnes Rechnung getragen werden. Das Wesen dieser bekannten Einrichtung ist es auch, daß sie während des Maschinenbetriebs nur dann wirksam wird, wenn es erforderlich ist. Ist diese Einrichtung eimnal aktiviert, dann ist für jeden Einspritzvorgang einmal ein Schaltvorgang des dort vorgesehenen Durchlaß- und Absperrventiles für ein Be- und Eiitladen des dort vorhandenen Pufferspeichers notwendig. In Folge der Vielzahl dann notwendiger gesteuerter Lastwechsel sind der Standzeit solcher Ventile Grenzen gesetzt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ausgehend von dem bekannten Brennstoffeinspritzsystem für die zur.
Verschiebung des Beginns der Einspritzvorgänge dienende Einrichtung eine Lösung anzugeben, die mit weniger und vergleichsweise einfachen Bauteilen auskommt und trotzdem aber den gleichen Zweck erfüllt, wie die bekannte Einrichtung.
Diese Aufgabe ist bei einem Brennstoffeinspritzsystem der Eingangs cenannten Art durch ein druck-und wegabhängig schaltendes Durchlaß- und Absperrventil mit Merkmalen der im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Art gelöst. VortHNhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Durchlaß- und Absperrventil steuert sich selbst, d.h. es ist für jede Einflußnahme auf den Druckverlauf keine eigene Ansteuerung durch eine entsprechende elektronische Einrichtung erforderlich. Notwendig ist es lediglich, den Hubweg und damit die Zeit einzustellen, die der Ventilkörper für eine Bewegung von der einen Ventilsitzfläche zur anderen Ventilsitzfläche benötigt. Dies läßt dem Aufbau eines äußerst robusten Ventiles mit einer sehr hohen Standzeit zu. Darüber hinaus ist auf Grund des erfindungsgemäßen Durchlaß- und Absperrventiles auch kein Pufferspeicher mehr notwendig, denn der abgezweigte Brennstoff kann direkt einem Niederdruckteil des Brennstoffeinspritzsystems zugeführt werden.
Nachstehend sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung in schematischer Darstellung, Fig. 2 das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung in schematischer Darstellung, gegenüber Fig. 1 erweitert um ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung für automatischen Betrieb, Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Durchlaß- und Absperrventiles in einer Funktionsstellung, Fig. 4 das in Fig. 3 gezeigte Durchlaß- und Absperrventil in einer beispielhaften Einbaulage und in einer anderen Funktionsstellung, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Durchlaß- und Absperrventiles in einer Funktionsstellung, Fig. 6 das Durchlaß- und Absperrventil von Fig. 5 in einer anderen Funktionsstellung, Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Durchlaß- und Absperrventiles in anderer beispielhafter Einbaulage und in einer bestimmten Schaltstellung, Fig. 8 das Durchlaß- und Absperrventil von Fig. 7 in anderer Schaltstellung, Fig. 9 ein Druckverlaufsdiagramm.
In den Fig. 1 bis 8 sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen angezogen.
In den Figuren 1 und 2 ist schematisch ein Brennstoffeinspritzsystem für eine-Brennkraftmaschine gezeigt, wobei sich die Zeichnung auf die Darstellung des Brennstoffeinspritzsystemes für einen von mehreren mit 1 bezeichneten Zylindern der Brennkraftmaschine beschränkt, da die anderen Zylinder in gleicher Weise wie der in der Zeichnung dargestellte mit Brennstoff versorgt sind. Ferner ist mit 2 der Brennraum, mit 3 de im Zylinder 1 arbeitende Kolben, mit 4 ein Einspritzventil, mit 5 eine stark schematisiert dargestellte Einspritzpumpe und mit 6 eine zwischen letzterer und dem Einspritzventil 4 verlaufende Einspritzdruckleitung gezeichnet. Das Einspritzventil 7 sitzt in einer Aufnahmeborung des Zylinderkopfes 7 und ist in dieser Einbaulage durch einen Ilalteflansch 8 gehalten. Das Einspritzventil 4 besitzt eine Ventilnadel 9, die in Schließrichtung von einer Schließdruckfeder 10 druckbeaufschlagt und durch den Druck des in einem Ventilinternen Brennstoffvorlageraum 11 anstehenden Brennstoffes für einen Einspritzvorgang anhebbar ist. Die Einspritzdruckleitung 6 führt innerhalb des Einspritzventiles 4 in Form eines Kanales 12 weiter und mündet dort in den Brennstoffvorlageraum 11. Die Einspritzpumpe 5 umfaßt einen maschinensynchron, hier von einem Nocken 13 einer Nockenwelle 14 betätigten Pumpenstempei 15 mit quer oder schräg zur Stempelachse verlaufenden Steuerkanten 16, die zur Steuerung des Beginnes, der Dauer und des Endes eines Brennstoffördervorganges dienen. Mit 17 sind der Pumpendruckraum, mit 18 der Pumpensaugraum und mit 19 die letzteren mit dem Pumpendruckraum 16 verbindenden Saugbohrungen bezeichnet. Wie besser aus Fig. 4 ersichtlich, ist ein Pumpenzylinder mit 20 und das Pumpengehäuse mit 21 bezeichnet. Ferner besitzt die Einspritzpumpe 5 einen Pumpenkopf 22 mit eingebautem, nur in Förderrichtung durchlässigem Druckventil 23 und mit zentral durchgehender Auslaßbohrung 24; letztere bildet den pumpeninternen Teil der Einspritzdruckleitung 6. Der Pumpenkopf 22 stützt sich oben am Pumpenzylinder 20 ab und ist durch Schrauben am Pumpengehäuse 21 festgelegt. Im übrigen kann außer dem Druckventil 23 im Pumpenkopf 22 auch noch ein Gleichdruckentlastungsventil vorgesehen sein, das entweder separat neben dem Druckventil angeordnet oder in baulicher Einheit mit diesem vereinigt sein kann. In den Fig. 1 und 2 ist weiterhin mit 25 eine Regelstange bezeichnet, die mit ihrer Verzahnung mit jener eines Ritzels 26 am Pumpenstempel 15 für eine Verdrehung desselben zusammenwirkt, wobei durch eine Verdrehung des Pumpenstempels 15 der Förderbeginn, die Fördermenge und das Förderende beeinflußbar sind. Eine Verschiebung der Regelstange erfolgt über einen nicht dargestellten Regel- und Verstellmechanismus. Die Betätigung des Pumpenstempels 15 erfolgt über einen Stößel 27, der mittels einer Rolle die zugehörige Nocke 13 an der Nockenwelle 14 abtastet.- Mit den vorbeschriebenen Teilen des Brennstoffeinspritzsystems ergibt sich während eines Förder-und Einspritzvorganges in der Einspritzdruckleitung 6 ein Druckverlauf, wie im Diagramm gemäß Fig. 9 durch die gestrichelte Linie 28 dargestellt.
Der Punkt 29 markiert auf dieser Druckverlaufskennlinie den Förderbeginn durch die Einspritzpumpe 5, während der Punkt 30 den Öffnungsdruck des Einspritzventiles 4, damit den Einspritzbeginn und der Punkt 31 den Schließdruck des Einspritzventiles 4, damit das Ende des Einspritzvorganges angibt. Dieser Einspriztverlauf ist durch die konstruktiven Gegebenheiten der Einspritzpumpe 5 ferner durch die momentane Verdrehstellung des Pumpenstempels 15, die Verhältnisse in der Einspritzdruckleitung 6 und die konstruktiven Gegebenheiten im Einspritzventil bestimmt.
Diesen wie vorstehend beschriebenen Teilen des Brennstoffeinspritzsystems ist nun eine in den Fig. 1 und 2 insgesamt mit 32 bezeichnete Einrichtung zugeordnet, durch deren Bauteile eine Verschiebung des Beginns der Einspritzvorgänge möglich ist. Diese Einrichtung 32 besitzt ein druck- und wegabhängig schaltendes Durchlaß- und Absperrventil 33, mit dem auf spezielle Art und Weise - wie weiter hinten noch näher erläutert -ein Entlastungskanal 34 auf steuerbar und wieder absperrbar ist. Dieses Durchlaß- und Absperrventil 33 kann mit dem Eingang 35 des Entlastungskanals 34 an beliebiger Stelle längs der gesamten Einspritzdruckleitung, also sowohl von dem zwischen Einspritzpumpe 5 und Einspritzventil 4 verlegten Rohrleitung 6 als auch der einspritzpumpeninternen Auslaßbohrung 24 oder dem einspritzventilinternen Kanal 12, angeschlossen sein.
Der Entlastungskanal 34 führt in weiter hinten noch näher beschriebener Art und Weise durch das Durchlaß- und Absperrventil 33 und ist mit seinem Ausgang 36 an eine zu einem Niederdruckraum des Brennstoffeinspritzsystemes führende Rücklaufleitung 37 anschließbar. Bei dem besagten Niederdruckraum kann es sich beispielsweise um den Brennstofftank oder dem Pumpensaugraum 18 oder eine zwischen Brennstofftank und Pumpensaugraum 18 verlaufende Brennstoffleitung handeln.
Die Einzelteile des Durchlaß- und Absperrventiles 33 sind in einem Gehäuse ausgebildet bzw. angeordnet oder eingebaut, bei dem es sich beispielsweise - wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt um den Pumpenkopf 22 der Einspritzpumpe 5, oder - wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt - um den Halteflansch 8 des Einspritzventiles 4, handeln kann. Alternativ hierzu kann das Durchlaß- und Absperrventil 33 auch - wie in den Fig.
5 und 6-gezeigt durch eine eigenständige, von der Einspritzpumpe 5 und dem Einspritzventil 4 beabstandete Baugruppe mit eigenem Gehäuse 38 gebildet sein, die an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine befestigbar ist. Der Eingang 35 des Entlastungskanales kann dabei mit der Einspritzdruckleitung 6 über einen Abzweig verbunden sein. Je nach Lage in Bezug auf den durch ein Druckrohr gebildeten Teil der Einspritzdruckleitung 6 kann die Verbindung zwischen letzterer und dem Eingang 35 des Entlastungskanales 34 über ein Abzweigstück und einen Zuleitkanal oder so wie in Fig. 5 und 6 gezeigt erfolgen, in welch letzterem Fall das Gehäuse 38 eine ein Teilstück der Einspritzdruckleitung 6 bildende Durchgangsbohrung 39 und zwei Anschlußgewindezapfen 40,41 für den beiderseitigen Anschluß der restlichen Teile der Einspritzdruckleitung 6 aufweist. In diesem Fall zweigt der Entlastungskanal 34 mit seinem Eingang 35 von der Durchgangsbohrung 39 ab, Unabhängig davon auf welche Art und Weise das Gehäuse gebildet ist, sind in diesem die Teile des Durchlaß- und Absperrventiles(33) wie nachfolgend angegeben ausgebildet und angeordnet. Der Entlastungskanal 34 führt von seinem Eingang(35) ausgehend in Form einer Bohrung 34/1 zu einem Durchlaßschaltraum 42, der innerhalb des Gehäuses durch die Wand einer Bohrung 43 sowie eingangs durch eine ortsfeste Ventilsitzfläche 44 und ausgangs durch eine demgegenüber axial beabstandete bewegliche Ventilsitzfläche 45 begrenzt ist. Letztere ist an der gehäuseinternen Stirnseite einer ein- oder mehrteiligen Stellhülse 46 ausgebildet und mit dieser zwischen einer Nullstellung - wie in den Fig. 4, 6 und 8 gezeigt - sowie einer Maximalstellung - wie in den Fig. 3, 5 und 7 gezeigt - hin- und herverstellbar. Innerhalb des Durchlaßschaltraumes 42 arbeitet ein druck- und wegabhängig schaltender Ventilkörper 47. Dieser Ventilkörper 47 ist für eine vollständige Absperrung des Entlastungskanals 34, in welchem Fall dann eine früherst mögliche Einspritzung stattfinden kann, mittels der in Nullstellung befindlichen Stellhülse 46 und der daran angeordneten beweglichen Ventilsitzfläche 45 an die ortsfeste Ventilsitzfläche 44 andrückbar.
Wenn sich die Stellhülse 46 und damit auch die bewegliche Ventilsitzfläche 45 in einer von der Nullstellung verschiedenen Position befindet, kann sich der Ventilkörper 47 zwischen der ortsfesten Ventilfläche 44 und der beweglichen Ventilsitzfläche 45 hin- und herbewegen, in einer Weise wie weiter hinten in der Funktionsbeschreibung dargelegt. Der Ventilkörper 47 ist entgegen Brennstoffdruckrichtung von der Kraft einer Druckfeder 48 beaufschlagt, deren Druckkraft in Verbindung mit dem jeweils zwischen den beiden Ventilsitzflächen 44,45 gegebenen Schaltweg den Grad der Druckentlastung und die Zeitverschiebung einer Einspritzung in Richtung später bestimmt.
Die Stellhülse 46 verfügt über ein Außengewinde 49, das in ein entsprechendes, im Gehäuse und dort in einem Teil der durchmesserseitig mehrfach abgesetzten Bohrung 43 ausgebildetes Stellgewinde 50 eingreift. Außerhalb des Gehäuses ist die Stellhülse 46 an Teile einer zweckentsprechend angepassten, in Fig. 1 und 2 insgesamt mit 51 bezeichneten Steuer- und Betätigungseinrichtung angeschlossen.
Der Ventilkörper 47 des Durchlaß- und Absperrventiles 33 kann wie im Beispiel gemäß Fig. 5 und 6 gezeigt durch eine zwischen zwei kegligen Ventilsitzflächen 44,45 hin- und herbewegliche, bzw.
einspannbare Kugel gebildet sein. Zwischen dieser Kugel und der Druckfeder 48 ist ein Kolben 52 eingeschaltet, der innerhalb der Stellhülse 46 in einer koaxialen Bohrung 53 geführt ist. Diese Bohrung 53 schließt sich an die Ventilsitzfläche 47 an und bildet ein ventilinternes Teil des Entlastungskanales 34. Von dieser Bohrung 53 zweigt eine Querbohrung 54 ab, die in einen die Stellhülse 46 in diesem Bereich umgebenden und durch ein Teil der Bohrung 43 gebildeten Brennstoffsammelraum 55 ausmündet, der ebenfalls einen ventilinternen Teil des Entlastungskanales 34 bildet.
Von diesem Brennstoffsammelraum55 zweigt ein weiteres Entlastungskanalteil 34/2 ab, das zum Ausgang 36 hinführt. Um einen Brennstoffdurchlaß vom Durchlaßschaltraum 42 über die Bohrung 43 zur Querbohrung 54 zu ermöglichen, besitzt der Kolben 52 gegenüber der Bohrung 53 durchmesserschwächere Teile und/oder entsprechende Durchlaßnuten, wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich. Außerdem besitzt der Kolben 52 an seinem der Kugel gegenüberliegenden Ende einen Federteller, an dem sich die Druckfeder 48 abstützt. Der Druckteller des Kolbens 52 und die Druckfeder 48 sowie eine deren anderes Ende abstützende Schraube 56 erstrecken sich in einem Raum 57 der Stellhülse 46 , welcher Raum 57 koaxial zur Bohrung 53 angeordnet, demgegenüber aber durchmessergrößer ist und im Außenbereich ein Gewinde für die Aufnahme der Schraube 56 aufweist.
An Stelle einer Kugel kann der Ventilkörper 47 wie in den Fig. 3 und 4 sowie 7 und 8 gezeigt auch durch einen Steuerkolben mit zwei kegligen Ventilsitzen gebildet sein, deren Kegelwinkel denen der beiden Ventilsitzflächen 44,45,- angepaßt sind.
Dieser Steuerkolben besitzt einen mit Längsnuten für Brennstoffdurchlaß aufweisenden Führungsschaft 58;letzterer kann sich beiderseits des die beiden kegligen Ventilsitze aufweisenden Steuerkolbenteiles oder nur auf einer Seite desselben erstrecken und somit je nach seiner Ausbildung in einem oder mehreren Teilen des Entlastungskanales erstrecken sowie darin axialverschieblich geführt sein. Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 3 ist die beidseitige Ausbildung des Führungsschaftes 58 dargestellt, wobei dessen in der Zeichnung rechter Teil innerhalb des Entlastungskanalteiles 34/1 und dessen in der Zeichnung linker Teil innerhalb der Bohrung 53 in der Stellhülse 46 geführt ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 und 8 ist der Führungsschaft 58 des Steuerkolbens nur einseitig ausgebildet und in der Bohrung 53 geführt. Im übrigen sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, das die Stellhülse 46 bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 und 4 sowie 7 und 8 zwar zweiteilig ansonsten jedoch genauso ausgeblidet ist wie die Stellhülse gemäß dem Beispiel von Fig. 5 und 6; gleiches gilt ebenfalls für den Entlastungskanal 34 und dessen ventilinterne Teile 34/1, 53, 54, 55 und 34/2. Hinsichtlich dieser Teile kann daher auf die entsprechende Beschreibung des Ausführungsbeispieles gemäß der Fig. 5 und 6 verwieSen werden.
Die Druckkraft der Druckfeder 48 kann mittels der Schraube 56 verstellt werden; die Druckkraft der Druckfeder 48 wird generell jedoch auf einen Druck eingestellt, der erheblich unterhalb dem Schließdruck des Einspritzventiles 4 liegt.
Die Stellhülse weist in einem außerhalb des Gehäuses liegenden Bereich einen Kopf 59 auf, an dem wie in den Beispielen gemäß Fig. 5 und 6 sowie 7 und 8 eine Außenverzahnung 60 oder wie im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 und 4 eine für einen Formschluß dienende Umfangsfläche 61 angebracht ist. In die Außenverzahnung 60 greift ein Betätigungsorgan 62 mit seiner Verzahnung ein.
Das besagte Betätigungsorgan 62 ist Teil der Steuer- und Betätigungseinrichtung 51 und kann entweder durch eine Zahnstange oder ein Zahnrad gebildet sein. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 sitzt auf dem Kopf 59 der Stellhülse 46 mit Formschluß ein das Betätigungsorgan 62 bildender Stellhebel. Das jeweilige Betätigungsorgan 62 kann an eine Stelleinrichtung angeschlossen sein, mit der eine manuelle Stellung der Stellhülse 46 und damit der Position der bewegliche Ventilsitzfläche 45 durchführbar ist.
Alternativ hierzu kann das jeweilige Betätigungsorgan 62 jedoch auch unmittelbar oder mittelbar an einen Regler angeschlossen sein, der für eine entsprechende Verstellung der Stellhülse 46 und damit der beweglichen Ventilsitzfläche 45 sorgt.
In einer weiteren Alternative kann das jeweilige Betätigungsorgan jedoch auch mit einem Stellmotor in Verbindung stehen, der an ein elektronisches Steuergerät 63 angeschlossen ist. Dieses Steuergerät 63 bildet ein Teil der Steuer- und Betätigungseinrichtung 51 und ist im nachfolgenden an Hand von Fig. 2 näher erläutert. An dieses Steuergerät 63 sind eingangsseitig einerseits eine Meldeeinrichtung 64, die die momentane Nockenwellen-oder Kurbelwellenstellung der Maschine übermittelt, sowie Detektoren 65,66,67,68 zur übermittlung momentaner Istwerte von den Maschinenbetrieb beeinflussenden Faktoren und andererseits Sollwertgeber 69,70,71 für solche Faktoren angeschlossen.
Ausgangsseitig ist an das elektronische Steuergerät 63 der Stellmotor angeschlossen. Die Verbindungen vom und zum elektronischen Steuergerät 63 sind jeweils über elektrische Strompfade bzw.
Steuerkanäle hergestellt, die in Fig. 2 jeweils durch einfache durchgezogene Linien dargestellt sind, in denen wiederum die Signalflußrichtung durch Pfeile angedeutet ist. Das elektronische Steuergerät 63 umfaßt in bevorzugter Ausgestaltung als zentrale Steuereinheit einen Mikroprozessor ( (pP ).
Bei den an die Istwerteingänge des elektronischen Steuergerätes 63 angeschlossenen Detektoren 65 bis 68 ist einer (65) für die übermittlung des Zünddruckes PZ, ein anderer (68) für die Übermittlung der Abgastemperatur tAt ein weiterer (67) für die übermittlung der Ladelufttemperatur TL, jener mit 66 bezeichnete und ggf. weitere für die Übermittlung beispielsweise des MOtordrehmoments, der Motordrehzahl und anderer den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussender Faktoren vorgesehen. Mittels der Sollwertgeber 69,70,71 und ggf. weiterer, nicht dargestellter Sollwertgeber sind die Sollwerte dieser den Maschinenbetrieb beeinflussender Faktoren in das elektronische Steuergerät 63 über die entsprechenden Sollwerteingänge einspeisbar. Die Istwerte und Sollwerte dieser betriebsbeeinflussenden Faktoren werden innerhalb des elektronischen Steuergerätes miteinander verglichen und je nach Abweichung ein Stellbefehl an den angeschlossenen Stellmotor für eine entsprechend notwendige Verstellung der Stellhülse 46 und damit der beweglichen Ventilsitzfläche 45 gegeben.
Unabhängig davon wie die Steuer- und Betätigungseinrichtung 51 ausgebildet ist, ist mit der Einrichtung 32 insgesamt folgende Funktion erzielbar.
Wie bereits schon weiter vorn erläutert, ist die erfindungsgemäße Einrichtung so konzepiert, daß eine Einflußnahme auf den Druckverlauf des während eines Fördervorganges zum Einspritzventil geförderten Brennstoffes im Sinne einer Späterlegung des Einspritzbeginnes nur bei Bedarf durchführbar ist. Ein solcher Bedarf kann beispielsweise dann gegeben sein, wenn sich die Qualität des Brennstoffes verschlechtert, d.h. eine andere Zündwilligkeit bzw. Cetanzahl aufweist oder die Ladelufttemperatur eine Änderung erfährt oder sich betriebsbeeinflussende innere Faktoren der Maschine derart ändern, das das Betriebsverhalten letzterer sich erheblich verschlechtern würde.
So lange solche wie vorbeschriebene anormale und gegenüber den Auslegungswerten abweichende Bedingungen nicht gegeben sind, bleibt die Einrichtung 32 unwirksam, d.h. sie ist an der Maschine als Teil des Brennstoffeinpritzsystemes zwar vorhanden, aber im Normalfall nicht aktiviert. In diesem Fall ist der Ventilkörper 47 durch die sich in Nullstellung befindliche Stellhülse 46 und deren dort angebrachte Ventilsitzfläche 45 gegen die ortsfeste Ventilsitzfläche 44 gedrückt, so das der Entlastungskanal 34 vollständig abgesperrt ist und über diesen Weg kein Brennstoff mehr abfließen bzw. Druck abgebaut werden kann. Der Förder- und Einspritzverlauf ist dann ausschließlich durch die konstruktiven Gegebenheiten der Einspritzpumpe 5, außerdem durch die momentane Verdrehstellung des Pumpenstempels 15 mit seinen Steuerkanten 16, die Verhältnisse in der Einspritzdruckleitung 6,12,24 und die konstruktiven Gegebenheiten im Einspritzventil 4 bestimmt. In diesem Fall ergibt sich eine pumpenseitige Förderung sowie ein Einspritzverlauf, wie aus dem Druck/Zeit- Diagramm von Fig. 9 durch die gestrichelte Linie 28 dargestellt. Diese Druckverlaufskennlinie markiert den spätest möglichen Förder- und Einspritzverlauf, wie er durch entsprechende Einstellung des Pumpenstempels und der daran angeordneten Steuerkanten möglich ist.
Wenn sich nun aber innere oder äußere Verhältnisse so verändern, das der Betrieb der Maschine negativ beeinflußt würde, insbesondere sich ein unzulässig hoher Zünddruck einstellen würde, dann wird die erfindungsgemäße Einrichtung in Aktion gesetzt.
Hierzu wird die Stellhülse 46 über die Teile der Steuer- und Betätigungseinrichtung 51 aus ihrer Nullstellung heraus in eine Position verstellt, in der sich dann die bewegliche Ventilsitzfläche 45 entweder in maximaler Verschiebeposition oder einer beliebigen Zwischenposition zwischen Maximalstellung und Nullstellung befinden kann, je nach Erfordernis der Einflußnahme auf den Druckverlauf. Eine solche Einflußnahme ist nachfolgend an ligand eines Förder- und Einspritzvorganges in Verbindung mit Fig. 9 erläutert.
In Fig. 9 ist mit der durchgezogenen Linie 72 die Druckverlaufskennlinie angegeben, für den spätest möglichen Einspritzbeginn, wie er unter Benutzung der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich ist. Ganz am Anfang eines Fördervorganges der Einspritzpumpe, also im Punkt 29 ist der Ventilkörper 47 durch die den Brennstoffdruck noch überwiegende Kraft der Druckfeder 48 an die ortsfeste Ventilsitzfläche 44 angedrückt -siehe Fig. 3,5 und 7 -. Mit zunehmendem Förderdruck stellt sich irgendwann der Punkt ein, in dem dieser Druck die Gegenkraft der Druckfeder 48 überwiegt, so daß der im Entlastunyskanalteil 34/1 anstehende Brennstoff den Ventilkörper 47 von der ortsfesten Ventilsitzfläche 44 weg und zur Ventilsitzfläche 45 eindrückt.
Der Abstand der beiden Ventilsitzflächen 44 und 45 und der im Entlastungsleitungsteil 34/1 anstehende Brennstoffdruck bestimmen die Zeit für den Bewegungsablauf, in dem der Ventilkörper 47 sich von der einen Ventilsitzfläche 44 zur anderen Ventilsitzfläche 45 bewegt. So lange der Ventilkörper 47 bei diesem Bewegungsablauf noch nicht an der Ventilsitzfläche 45 zu Anlage gekommen ist, kann Brennstoff über den Entlastungskanal abfließen und damit auch der Druckaufbau im Leitungsweg zwischen Einspritzpumpe und Einspritzventil beeinflußt werden, dahingehend, daß der Druckanstieg in der Einspritzdruckleitung 6,12,24 nicht so schnell erfolgt. Diese Verzögerung des Druckanstieges während des Schaltvorganges des Ventilkörpers von der Ventilsitzfläche 44 zur Ventilsitzfläche 45 ist in Fig. 9 auf der Druckverlaufskennlinie 72 durch den zwischen den Punkten 29 und 73 gegebenen Bereich markiert. Hieraus ist ersichtlich, daß der Druckanstieg weniger steil, d.h. langsamer erfolgt, so das der gesamte nachfolgende weitere Fördervorgang und Einspritzvorgang zeitlich verschoben, also später erfolgt. Der Punkt 73 auf der Druckverlaufskennlinie markiert dabei jenen Zeitpunkt, an dem der Ventilkörper an der Ventilsitzfläche 45 zur Anlage kommt, wodurch die Entlastungsleitung abgesperrt ist und dann auch kein Druckabbau über letztere mehr möglich ist. Nach diesem Zeitpunkt läuft der Fördervorgang und der sich einschließende Einspritzvorgang in der normalen Weise gesteuert durch die Einspritzpumpe5ab. Dies wird durch die Parallelität der beiden Linien 28 und 72 im Bereich oberhalb des Punktes 73 deutlich. Wenn die bewegliche Ventilsitzfläche 45 sich nicht in ihrer maximal ausgelenkten Position befindet, welcher die Druckverlaufskennlinie 72 zugeordnet ist, sondern sich in einer Position näher zur ortsfesten Ventilsitzfläche 44 hin befindet, dann ergäbe sich eine Druckverlaufskennlinie, die im Diagramm gemäß Fig. 9 zwischen den Linien 28 und 72 liegen würde. Die Einflußnahme auf den Druckaufbau in der Einspritzdruckleitung wäre dann wegen der kürzeren Umschaltzeit des Ventilkörpers 47 zwischen den dann näher zusammenstehenden Ventilsitzflächen 44 und 45 nicht so stark, so daß die zeitliche Verschiebung des Einspritzbeginnes nicht so groß wäre. Entscheidend für das Maß der Späterlegung des Einspritzbeginnes ist also der Abstand der beiden Ventilsitzflächen 44 und 45 und die dadurch bedingte Schaltzeit des Ventilkörpers 47 bei der Bewegung von der Ventilsitzfläche 44 zur Ventilsitzfläche 45. Die Einstellung dieses Abstandes der beiden Ventilsitzflächen 44 und 45 erfolgt über die Teile der Steuerungs- und Betätigungseinrichtung 51 je nach deren Art entweder manuell, oder über den Regler, oder vollautomatisch über das Steuergerät 63.
Aus vorstehender Beschreibung werden auch die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung deutlich. Das Durchlaß- und Absperrventil 33 ist konstruktiv einfach, leicht und billig herstellbar. Es erfordert keine seine Durchlaß- und Absperrfunktion steuernden Organe, denn es ist selbststeuernd. Die erforderlichen Steuer- und Betätigungsorgane dienen lediglich für die Einstellung des Schaltweges ; die jeweilige Einstellung wird aber nicht ständig verändert, sondern bleibt für einen längeren Zeitraum erhalten.

Claims

Patentansprüche: W Brennstoffeinspritzsystem an einer Brennkraftmaschine, bei dem - eine Einspritzpumpe über eine Einspritzdruckleitung mit einem Brennstoffvorlageraum an der in Schließrichtung druckfederbeaufschlagten Ventilnadel eines durch den Druck anstehenden Brennstoffes öffnenden Einspritzventiles verbunden ist und einen maschinensynchron betätigbarem Pumpenstempel mit quer und/oder schräg zur Stempelachse verlaufenden Steuerkanten für eine Einspritzbeginn- und -endesteuerung aufweist, der zu seiner Verdrehung an eine verschiebbare Regelstange angeschlossen ist, deren Betätigung durch einen Regel- und Verstellmechanismus steuerbar ist, - außerdem eine Einrichtung vorgesehen ist, durch deren Bauteile eine Verschiebung des Beginns der Einspritzvorgänge möglich ist, bei der in einem der Einspritzdruckleitung abzweigenden Entlastungskanal ein Durchlaß- und Absperrventil eingeschaltet und letzterem eine Steuer-und Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, über die die Einrichtung bedarfsweise aktivierbar und dann eine solche Einflußnahme auf das Durchfluß- und Absperrventil möglich ist, daß am Beginn eines pumpenseitigen Förderganges durch gesteuerte Ableitung eines geringen Teiles der zum Einspritzventil geförderten Brennstoffmenge über den Entlastungskanal der Druckverlauf des geförderten Brennstoffes zeitlich im Sinne einer Späterlegung des Einspritzbeginnes beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein druck- und wegeabhängig schaltendes Durchlaß- und Absperrventil (33) vorgesehen ist, das in einem Gehäuse folgende Teile aufweist, - den Entlastungskanal (34;34/1, 53,54,55,34/2), derzu einem Durchlaßschaltraum (42) hinführt und ausgangs des letzteren weiterführt, - innerhalb des Durchlaßschaltrauines (42) eine ortsfeste Ventilsitzfläche (44) und eine demgegenüber axial beabstandete, an einer Stellhülse (46) ausgebildete und mit dieser zwischen einer Nullstellung, sowie einer Maximalstellung hin und her verstellbare zweite Ventilsitzfläche (45) - einen Ventilkörper (47), der a) in der Nullstellung der beweglichen Ventilsitzfläche (45) durch diese an die ortsfeste Ventilsitzfläche (44) andrückbar ist, für eine vollstandige Absperrung des Entlastungskanales, b) in einer von der Nullstellung verschiedenen Position der beweglichen Ventilsitzfläche (45) zwischen letzterer und der ortsfesten Ventilsitzfläche (44) hin- und herbeweglich ist, und c) entgegen Brennstoffdruckrichtung von der Kraft einer Druckfeder (48) beaufschlagt ist, deren Druckkraft in Verbindung mit dem zwischen den beiden Ventilsitzflächen (44,45) angegebenen Schaltweg des Ventilkörpers den Grad der Druckentlastung und die Zeitverschiebung einer Einspritzung in Richtung später bestimmt, daß die Stellhülse (46) mit einem Außengewinde (49) in ein entsprechendes, im Gehäuse ausgebildetes Stellgewinde (50) eingreift und außerhalb des Gehäuses an Teile einer zweckentsprechend angepaßten Steuer- und Betätigungseinrichtung (51) angeschlossen ist, und daß dieses Durchlaß- und Absperrventil (33) mit dem Eingang (35) des Entlastungskanals (34;34/1,53,54,55, 34/2) an beliebiger Stelle an der Einspritzdruckleitung (6,12,24) sowie mit dem Ausgang (36) des Entlastungskanales an eine zu einem Niederdruckraum führende Rücklaufleitung(37) anschließbar ist.
2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei die Einspritzpumpe (5) einen Pumpenkopf (22) mit eingebautem, nur in Förderrichtung durchlässigem Druckventil (23) und mit zentral durchgehender Auslaßbohrung (24) aufweist, welcher Pumpenkopf sich oben am Pumpenzylinder (20) abstützt und durch Schrauben am Pumpengehäuse (21) befestigt ist, wobei die Auslaßbohrung (24) ein Teil derEinspritzdruckleitung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (22) das Gehäuse des Durchlaß-und Absperrventiles (33) bildet, und daß der Entlastungskanal (34;34/1,53,53,55,34/2) mit seinem Eingang (35) in diesem Fall von der Auslaßbohrung (24) abzweigt.
3. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 wobei das Einspritzventil (4) am Zylinderkopf (7) eines Zylinders (1) mittels eines Halteflansches (8) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteflansch (8) des Einspritzventils (4) das Gehäuse des Durchlaß- und Absperrventiles (33) bildet.
4. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchlaß- und Absperrventil (33) durch eine eigenständige, von der Einspritzpumpe (5) und dem Einspritzventil (4) beabstandete Baugruppe mit eigenem Gehäuse (38) gebildet ist, die an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine befestigbar ist.
5. Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß der Ventilkörper (47) des Durchlaß- und Absperrventiles (33) durch eine zwischen zwei kegligen Ventilsitzflächen (44,45) hin- und herbewegliche, bzw. ainspannbare Kugel gebildet ist, zwischen welcher und der Druckfeder (48) ein Kolben (52) eingeschaltet ist.
6. Brennstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (47) des Durchlaß- und Absperrventiles (33) durch einen Steuerkolben gebildet ist, der zwei keglige Ventilsitze, deren Kegelwinkel an jene der beiden Ventilsitzflächen (44,45) angepaßt sind, und einen Längsnuten für Brennstoffdurchlaß aufweisenden Führungsschaft (58) besitzt, welch letzterer sich in einem Teil (34/1) oder mehreren Teilen (34/1, 53) des Entlastungskanales (34) erstreckt und darin axial verschieblich geführt, sowie über einen zwischengeschalteten Kolben (52). von der Druckfeder(48) beaufschlagt ist.
7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellhülse (46) außerhalb des Gehäuses einen Kopf (59) mit einer Außenverzahnung (60) aufweißt, in die ein Betätigungsorgan (62) mit seiner Verzahnung eingreift.
8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (62) eine Zahnstange ist.
9. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (62) ein Zahnrad ist.
10. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichent, daß die Stellhülse (46) außerhalb des Gehäuses einen Kopf (59) mit für einen Formschluß gestalteter Umfangsfläche (61) aufweist auf dem als Betätigungsorgan(62) ein Stellhebel sitzt.
11. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichent, daß das jeweilige Befestigungsorgan (62) an eine Stelleinrichtung für manuelle Verstellung der Stellhülse (46) angeschlossen ist.
12. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Befestigungsorgan (62) an einen Regler angeschlossen ist.
13. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Betätigungsorgan (62) mit einem Stellmotor in Verbindung steht, der am Ausgang eines elektronischen Steuergerätes (63) angeschlossen ist, an das eingangsseitig wiederum a) eine die momentane Kurbelwellen- bzw. Nockenwellenstellung der Brennkraftmaschine fortlaufend übermittelnde Meldevorrichtung (64), b) Sollwertgeber (69,70,71) zur Vorgabe von Sollwerten von der Maschinenbetrieb beeinflussenden Faktoren c) Detektoren (65,66,67,68) zur Übermittlung momentaner Istwerte dieser den Maschinenbetrieb beeinflussenden Faktoren angeschlossen sind.
14. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraft der Druckfeder (48) mittels einer koaxial zum Kolben (52) beweglichen Schraube (56) verstellbar, generell jedoch mit einem Druck eingestellt ist, der unterhalb dem Schließdruck des Einspritzventiles (4) liegt.