DE3438323C2 - Brennstoffeinspritzsystem an einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einem Brennstoffeinspritzsystem an einer Brennkraftmaschine fördert eine Einspritzpumpe über eine Einspritzdruckleitung Brennstoff zu einem herkömmlichen Einspritzventil. Diesen Teilen ist eine separate Einrichtung zugeordnet, mit der bedarfsweise eine Einflußnahme auf den Druckverlauf des zum Einspritzventil geförderten Brennstoffes zeitlich im Sinne einer Späterlegung des Einspritzbeginnes möglich ist. Hierzu ist ein Entlastungskanal und ein diesen steuerndes Durchlaß- und Absperrventil vorgesehen, das druck- und wegabhängig schaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzsystem an einer Brennkraftmaschine mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzsystem, wie es aus der DE-PS 31 51 889 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 Einspritzvorgänges durch die mit Saugbohrungen zusammenwirkenden Steuerkanten am Pumpenstempel der Einspritzpumpe gesteuert Der Beginn, die Dauer und das Ende eines Einspritzvorganges sind mithin ausschließlich durph konstruktive Gegebenheiten an der Einspritzpumpe festgelegt Bei Brennkraftmaschinen mit solchen herkömmlichen Einspritzsystemen konnte jedoch sich ändernden inueren und äußeren, den 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 wesentliehen 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 Brennkraftmaschinenleistung, insbesondere der mittlere effektive Druck. Unter inneren, eo 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 Brennkraftmaschine auf bestimmte 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 Abgastemperatur abzugeben vermag und mit möglichst optimalen Wirkungsgrad arbeiten kann. Um dieses Ziel zu erreichen, ist gemäß der DE-PS 31 51 889 der Einspritzbeginn verschiebbar. Die hieraus bekannte Einrichtung umfaßt einen Brennstoffabzweigkanal, der vom Leitungsweg zwischen Einspritzpumpe und Einspritzventil kurz nach dem Einspritzpumpenausgang abzweigt, zu einem Brennstoffspeicher hinführt und durch ein Durchlaß- und Absperrventil auf- und zusteuerbar ist Für die Steuerung des Durchlaß- und Abspprrventiles ist ein elektronisches Steuergerät vorgeseben. an das eingangsseitig eine die momentane Kurberwellen- bzw. Nockenwellenstellung der Brennkraftmaschine fortlaufend übermittelte Meldeeinrichtung, ferner Sollwertgeber zur Vorgabe von Sollwerten von den Maschinenbetrieb beeinflussenden Faktoren und außerdem Detektoren zur Übermittlung momentaner Istwerte dieser den Maschinenbetrieb beeinflussenden Faktoren angeschlossen sind. Ausgangsseitig ist an dieses elektronische 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 zusteuerbar, derart, das am Beginn eines pumpenseitigen Fördervorganges durch gesteuerte Ableitung eines Teiles der von . der Einspritzpumpe geförderten Brennstoffmenge aus dem Leitungsweg zwischen Einspritzpumpe und einspritzventilinternem Vorlageraum in den Brennstoffspeicher hinein der Druckverlauf des geförderten Brennstoffes zeitlich im Sinne einer Späterlegung des EiiKpritzbeginnes 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 Späteriegung 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 einmal aktiviert, dann ist für jeden Einspritzvorgang einmal ein Schaltvorgang des dort vorgesehenen Durchlaß- und Absperrventil für ein Be- und Entladen 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, das gattungsgemäße, eine Verschiebung des Beginns der Einspritzvorgänge ermöglichende Brennstoffeinspritzsystem so weiterzubilden, daß die Standzeiten durch Verschleißminderung erhöht werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die. Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung erhält das Durchlaß- und Absperrventil lediglich eine den Beginn des Einspritzzeitpunktes bestimmende Voreinstellung und steuert sich dann bei jedem Einspritzvorgang selbst. Eine taktmäßige Ansteuerung durch eine entsprechende elektromechanische Einrichtung ist nicht erforder-

5 6

lieh. Notwendig ist es lediglich, den Hubweg und damit linder mit 20 und das Pumpengehäuse mit 21 bezeichnet,

die Zeit einzustellen, die der Ventilkörper für eine Be- Ferner besitzt die Einspritzpumpe 5 einen Pumpenkopf

wegung von der einen Ventilsitzfläche zur anderen Ven- 22 mit eingebautem, nur in Förderrichtung durchlässi-

tilsitzfläche benötigt. Dies läßt den Aufbau eines äußerst gern Druckventil 23 und mit zentral durchgehender

robusten Ventiles mit einer sehr hohen Standzeit zu. 5 Auslaßbohrung 24; letztere bildet den pumpeninternen

Darüber hinaus wird auch kein Pufferspeicher benötigt, Teil der Einspritzdruckleitung 6. Der Pumpenkopf 22

denn der abgezweigte Brennstoff kann direkt einem stützt sich oben am Pumpenzylinder 20 ab und ist durch

Niederdruckteil des Brennstoffeinspritzsystems züge- Schrauben am Pumpengehäuse 21 festgelegt. Im übri-

führt werden. gen kann außer dem Druckventil 23 im Pumpenkopf 22

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten dieser io auch noch ein Gleichdruckentlastungsventil vorgesehen

Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. sein, das entweder separat neben dem Druckventil an-

Nachstehend sind mehrere Ausführungsbeispiele der geordnet oder in baulicher Einheit mit diesem vereinigt

Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In sein kann. In den Fig. 1 und 2 ist weiterhin mit 25 eine

der Zeichnung zeigen Regelstange bezeichnet, die mit ihrer Verzahnung mit

F i g. 1 und 2 das Grundprinzip des erfindungsgemä- ts jener eines Ritzels 26 am Pumpenstempel 15 für eine

Ben Systems in schematischer Darstellung, Verdrehung desselben zusammenwirkt, wobei durch ei-

F i g. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, ne Verdrehung des Pumpenstempels 15 der Förderbe-

wobei das Durchlaß- und Absperrventil im Pumpenkopf ginn, die Fördermenge und das Förderende beeinfluß-

der Einspritzpumpe eingebaut und in einer ersten Funk- bar sind. Eine Verschiebung der Rcgclstsnge erfolg·.

tionsstellung gezeigt ist, M über einen nicht dargestellten Regel- und Verstellme-

F i g- 4 das in F i g. 3 gezeigte Durchlaß- und Absperr- chanismus. Die Betätigung des Pumpenstempels 15 er-

ventil in einer anderen Funktionsstellung. folgt über einen Stößel 27, der mittels einer Rolle den

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin- zugehörigen Nocken 13 an der Nockenwelle 14 abta-

dung, mit in einer ersten Funktionsstellung befindlichem stet.

Durchlaß-und Absperrventil, 25 Mit den vorgeschriebenen Teilen des Brennstoffem-

F ig. 6 das Durchlaß-und Absperrventil von F ig. 5 in spritzsystems ergibt sich während eines Förder- und

einer anderen Funktionsstellung, Einspritzvorganges in der Einspritzdruckleitung 6 ein

F i g. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Druck\\->lauf, wie im Diagramm gemäß F i g. 9 durch

wobei das Durchlaß- und Absperrventil im Halteflansch die gestrichelte Linie 28 dargestellt Der Punkt 29 mar-

des Einspritzventils eingebaut und in einer bestimmten 30 kiert auf dieser Druckverlaufskennlinie den Förderbe-

Schaltstellung gezeigt ist, ginn durch die Einspritzpumpe 5, während der Punkt 30

F i g. 8 das Durchlaß- und Absperrventil von F i g. 7 in den öffnungsdruck des Einspntzventiles 4, damit den

anderer Schaltstellung, und Einspritzbeginn und der Punkiß* den Schließdruck des

F i g. 9 ein Druckverlaufdiagramm. Einspritzventiles 4, damit das Ende des Einspritzyorgan-

In den F i g. 1 bis 8 sind gleiche oder einander entspre- 35 ges angibt. Dieser Einspritzverlauf ist durch die kon-

chende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen angezogen. struktiven Gegebenheiten der Einspritzpumpe 5 ferner

in den F i g. 1 und 2 ist sehe—siisch ein Brennstoffen- durch die momentane Verdrehsteüung des Pumpen-

spritzsystem für eine Brennkraftmaschine gezeigt, wo- stempeis 15, die Verhältnisse in der Einspritzdrucklei-

bei sich die Zeichnung auf die Darstellung des Brenn- tung 6 und die konstruktiven Gegebenheiten im Em- |?

stoffeinspritzsystemes für einen von mehreren mit 1 be- 40 spritzventil bestimmt. $

zeichneten Zylindern der Brennkraftmaschine be- Diesen wie vorstehend beschriebenen Teilen des j:

schränkt, da die anderen Zylinder in gleicher Weise wie Brennstoffeinspritzsystems ist eine in den F i g. 1 und 2 i±!

der in der Zeichnung dargestellte mit Brennstoff ver- insgesamt mit 32 bezeichnete Einrichtung zugeordnet, iy

sorgt sind. Ferner ist mit 2 der Brennraum, mit 3 der im durch deren Bauteile eine Verschiebung des Beginns der ; !

Zylinder 1 arbeitende Kolben, mit 4 ein Einspritzventil, 45 Einspritzvorgänge möglich ist Diese Einrichtung 32 be- ^.

mit 5 eine stark schematisiert dargestellte Einspritz- sitzt ein druck- und wegabhängig schaltendes Durchlaß- j;|

pumpe und mit 6 eine zwischen letzterer und dem Ein- und Absperrventil 33, mit dem auf spezielle Art und Vg

spritzventil 4 verlaufende Einspritzdruckleitung be- Weise — wie weiter hinten noch näher erläutert — ein ^

zeichnet Das Einspritzventil 4 sitzt in einer Aufnahme- Entlastungskanal 34 aufsteuerbar und wieder absperr- fij

bohrung des Zylinderkopfes 7 und ist in dieser Einbaula- so bar ist Dieses Durchlaß- und Absperrventil 33 kann mit -φ

ge durch einen Halteflansch 8 gehalten. Das Einspritz- dem Eingang 35 des Entlastungskanals 34 an beliebiger M

ventil 4 besitzt eine Ventilnadel 9, die in Schließrichtung Stelle an die Einspritzdruckleitung 6, also entweder an ^

von einer Schließdruckfeder 10 druckbeaufschlagt und die zwischen Einspritzpumpe 5 und Einspritzventil 4 |

durch den Druck des in einem ventilinternen Brenn- verlegte Rohrleitung oder an die einspritzpumpeninter- ||

Stoffvorlageraum 11 anstehenden Brennstoffes für einen 55 ne Auslaßbohrung 24 oder an den einspritzventilinter- $

Einspritzvorgang anhebbar ist Die Einspritzdrucklei- nen Kanal 12, angeschlossen sein. ά

tung 6 führt innerhalb des Einspritzventiles 4 in Form Der Entlastungskanal 34 führt in weiter hinten noch J

eines Kanales 12 weiter und mündet dort in den Brenn- näher beschriebener Art und Weise durch das Durch- ;;

Stoffvorlageraum 11. Die Einspritzpumpe 5 umfaßt ei- laß- und Absperrventil 33 und ist mit seinem Ausgang 36 ;|

nen maschinensynchron, hier von einem Nocken 13 ei- 60 an eine zu einem Niederdruckraum des Brennstoffein- }^

ner Nockenwelle 14 betätigten Pumpenstempel 15 mit spritzsystemes führende Rücklaufleitung 37 anschließ- ΰ

quer oder schräg zur Stempeiachse verlaufenden Steu- bar. Bei diesem Miederdruckraum kann es sich beispieis- |i

erkanten 16, die zur Steuerung des Beginnes, der Dauer weise um den Brennstofftank oder dem Pumpensaug- g

und des Endes eines Brennstoffördervorganges dienen. raum 18 oder eine zwischen Brennstofftank und Pum- ρ

Mit 17 sind der Pumpendruckraum, mit ίο der Pumpen- 65 pensaugraum 18 verlaufende Brennstoffleitung handeln. «sj

saugraum und mit 19 die letzteren mit dem Pumpen- Die Einzelteile des Durchlaß- und Absperrventiles 33 f*

druckraum 17 verbindenden Saugbohrungen bezeich- sind in ein Gehäuse eingebaut bei dem es sich beispieis- «;

net Wie besset aus F i g. 4 ersichtlich, ist ein Pumpenzy- weise pi

- wie in den F i g. 3 und 4 gezeigt - um den Pumpen- und 2 insgesamt mit 51 bezeichneten Steuer- und Betätikopf 22 der Einspritzpumpe 5 oder gungseinrichtung angeschlossen

- wie in den F i g 7 und 8 gezeigt - um den Halte- Der Ventilkörper 47 des Durchlaß- und Absperrvenflansch 8 des Einspritzventil 4 tiles 33 kann, wie im Beispiel gemäß F. g 5 und 6 ge-

5 zeigt, durch eine zwischen zwei kegligen Venttlsitzfla-

handeln kann. Alternativ hierzu kann das Durchlaß- und chen 44, 45 hin- und herbewegliche bzw einspannbare Absperrventil 33 auch - wie in den F i g. 5 und 6 gezeigt Kugel gebildet sein. Zwischen dieser Kugel und der

- durct' fine eigenständige, von der Einspritzpumpe 5 Druckfeder 48 ist ein Kolben 52 eingeschaltet, der inner- und dem Einspritzventil 4 beabstandete Baugruppe mit halb der Stellhülse 46 in einer koaxialen Bohrung 53 eigenem Gehäuse 38 gebildet sein, die an geeigneter io geführt ist. Diese Bohrung 53 schließt sich an die Ventil-Stelle der Brennkraftmaschine befestigbar ist. Der Ein- sitzfläche 47 an und bildet ein ventihnternes Teil des gang 35 des Entlastungskanales kann dabei mit der Ein- Entlastungskanales 34. Von dieser Bohrung 53 zweigt soritzdruckleitung 6 über einen Abzweig verbunden eine Querbohrung 54 ab, die in einen die Stellhülse 46 m sein Je nach Lage in bezug auf den durch ein Druckrohr diesem Bereich umgebenden und durch ein Teil der gebildeten Teil der Einspritzdruckleitung 6 kann die 15 Bohrung 43 gebildeten Brennstoffsammeiraum 55 ausVerbindung zwischen letzterer und dem Eingang 35 des mündet, der ebenfalls einen ventihntemen Teü des Em-Entlastungskanales 34 über ein Abzweigstück und einen lastungskanales 34 btldet. Von diesem Brennstoffsam-Zuleitkanal oder so. wie in F i g. 5 und 6 gezeigt, erfol- melraum 55 zweigt em wertererEntlastungskanalab-

... :_ .-J-J₅ j-.-.—~ p..» ^oc n.*hä„** vt finp ein schnitt 34/2 ab. der zum Ausgang 36 nintunrt. Um einen Teilstück der EinTpritzdruckleituni 6'bildende'Durch- 20 Brennstoffdurchlaö vom Durchlaßschaltraum 42 über gangsbohrung 39 und zwei Anschlußgewindezapfen 40, die Bohrung 43 zur Querbohrung 54 zu ermöglichen, 41 für den beiderseitigen Anschluß der restlichen Teile besitzt der Kolben 52 gegenüber der Bohrung 53 durchder Einspritzdruckleitung 6 aufweist. In diesem Fall messerschwächere Teile und/oder entsprechende zweigt der Entlastungskanal 34 mit seinem Eingang 35 Durchlaßnuten, wie aus den Fig.5 und 6 ersichthch von der Durchgangsbohrung 39 ab. 25 Außerdem besitzt der Kolben 52 an seinem der Kugel

Unabhängig davon, auf welche Art und Weise das gegenüberliegenden Ende einen Federteller, an dem Gehäuse gebildet ist. sind in diesem die Teile des Durch- sich die Druckfeder 48 abstützt. Der Druckteller des laß- und Absperrventil 33 wie nachfolgend angegeben Kolbens 52 und die Druckfeder 48 sowie eine deren ausgebildet und angeordnet. Der Entlastungskanal 34 anderes Ende abstützende Schraube 56 erstrecken s.ch führt von seinem Eingang 35 ausgehend in Form einer 30 in einem Raum 57 der Stellhulse 46. welcher Raum 57 Bohrung 34/1 zu einem Durchlaßschaltraum 42. der in- koaxial zur Bohrung 53 angeordnet, aber durchmessernerhalb des Gehäuses durch die Wand einer Bohrung 43 größer ist und im Außenbere.ch ein Gewinde für die sowie eingangs durch eine ortsfeste Ventilsitzfläche 44 Aufnahme der Schraube 56 aufweist, und ausgangs durch eine von dieser axial beabstandeten Anstatt durch eine Kugel kann der Ventilkorper 47

beweglichen Ventilsitzfläche 45 begrenzt ist. Letztere 35 wie in den Fig.3 und 4 sowie 7 und 8 gezeigt auch ist an der gehäuseinternen Stirnseite einer ein- oder durch einen Steuerkolben mit zwei kegligen Ventils.t- ^»h't-ili«»·" SteUhülse 46 auseebildet und mit dieser zen gebildet sein, deren Kegelwinkel denen derbeiden zwischen^DeinerNÜlisteilung - wie in den F i g. 4,6 und 8 Ventilsitzflächen 44, 45, angepaßt sind. U.eser Steuergezeigt - sowie einer Maximalstellung - wie in den kolben besitzt einen mit Langsnuten fur^ Brennstoffes! 5 und 7 gezeigt - hin-und herverstellbar. Inner- 40 durchlaß aufweisenden Führungsschaft 58; letzterer halb des Durchlaßschaltraumes 42 arbeitet ein druck- kann sich beiderseits des die boden1 kegligen Ventilsitze und wegabhängig schaltender Ventilkorper 47. Dieser aufweisenden Steuerkolbenteiles oder nur auf einer Sei-Ventilkörper 47 ist für eine vollständige Absperrung des te desselben erstrecken und somit je nach seiner Ausbil-Entlastungskanals 34, in welchem Fall dann eine frühest dung sich in einem oder mehreren Teilen des hntlamögliche Einspritzung stattfinden kann, mittels der in 45 stungskanales erstrecken sowie dann axialversch_leblich Nullstellung befindlichen Stellhulse 46 und der daran geführt sein. Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß angeordneten beweglichen Ventilsitzfläche 45 an die F i g. 3 ist die beidseitige Ausbildung des Fuhrungsschafortsfeste Ventilsitzfläche 44 andrückbar. tes 58 dargestellt, wobei dessen in der Zeichnung rech-

Wenn sich die Stellhulse 46 und damit auch die be- ter Teil innerhalb des durch die Bohrung 34/1 gebildewegliche Ventilsitzfläche 45 in einer von der Nullstel- so ten Entlastungskanalteiles und dessen in der Zeichnung lung verschiedenen Position befindet, kann sich der linker Teil innerhalb der Bohrung 53 in der Stellhulse Ventilkorper 47 zwischen der ortsfesten Ventilfläche 44 geführt ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den F1 g. und der beweglichen Ventilsitzfläche 45 hin- und herbe- und 8 ist der Führungsschaft 58 des Steuerkolbens nur wegen in einer Weise, wie weiter hinten in der Funk- einseitig ausgebildet und in der Bohrung 53 geführt. Im tionsbeschreibung dargelegt Der Ventilkorper 47 ist 55 übrigen sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, d_aß die entgegen Brennstoffdruckrichtung von der Kraft einer Stellhülse 46 bei den Ausführungsbe.spielen gemäß den Druckfeder 48 beaufschlagt deren Druckkraft in Ver- F i g. 3 und 4 sowie 7 und 8 zwar zweitei ig, ansonsten bindung mit dem jeweils zwischen den beiden Ventil- jedoch genauso ausgebildet ist wie die Stellhulse gemäß sitzflächen 44, 45 gegebenen Schaltweg den Grad der dem Beispiel von F i g. 5 und 6; gleiches gilt ebenfalls fur Druckentlastung und die Zeitverschiebung einer Ein- eo den Entlastungskanal 34 und dessen ventilinterne Teile spritzung in Richtung »später« bestimmt Die Stellhulse 34/1,53,54,55 und 34/2. Hinsichtlich dieser Teile kann 46 verfügt über ein Stellgewinde 49, das in ein entspre- daher auf die entsprechende Beschreibung des Ausführendes/im Gehäuse und dort in einem Teil der durch- rungsbeispieles gemäß den F i g. 5 und 6 verwiesen wermesserseitig mehrfach abgesetzten Bohrung 43 ausge- den.

bildetes Innengewinde 50 eingreift Hiermit ist die Lage 65 Die Druckkraft der Druckfeder 48 kann mittels der der Stellhulse 46 im Durchlaß- und Absperrventil 33 Schraube 56 verstellt werden; die Druckkraft der einstellbar Außerhalb des Gehäuses ist die Stellhulse 46 Druckfeder 48 wird generell jedoch auf einen Druck an Teile einer zweckentsprechend angepaßten, in F i g. 1 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 den F i g. 5 und 6 sowie 7 und 8 eine Außenverzahnung 60 oder, wie im Fall des Ausführungsbeispiels g^mäß den F i g. 3 und 4, eine für einen Formschluß dienende Umfangsfläche 61 angebracht ist. In die Außen verzahnung 60 greift ein Betätigungsorgan 62 mit seiner Verzahnung ein. Dieses ist Teil der Steuer- und Betätigungseinrichtung 51 und kann entweder durch eine Zahnstange oder ein Zahnrad gebildet sein. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 3 und 4 sitzt auf dem Kopf 5!) 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 F i g. 2 näher erläutert. An dieses Steuergerät 63 sind eingangsseitig einerseits eine Meldeeinrichtung 64, die die momentane Nokkenwellen- 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 F i g. 2 jeweils durch einfache durchgezogene Linien dargestellt sind, in denen wiederum die Signalflußrichtung durch Pfeile ifngedeutet ist. Das elektronische Steuergerät 63 umfaßt in bevorzugter Ausgestaltung als zentrale Steuereinheit einen Mikroprozessor (μΡ). Bei den an die Istwerteingänge des elektronischen Steuergerätes 631 angeschlossenen Detektoren 65 bis 68 ist einer 65 für die Übermittlung des Zünddruckes Pz, ein anderer 68 fir die Übermittlung der Abgastemperatur tu, ein weiterer 67 für die Übermittlung der Ladelufttemperatur Tl, jener mit 66 bezeichnete und ggf. weitere für die Übermittlung beispielsweise des Drehmomentes, der Drehzahl der Brennkraftmaschine 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. Je nach Abweichung wird ein Steuerbefehl an den angeschlossenen Stellmotor für eine entsprechende Verstellung der Stellhülse 46 und damit der beweglichen Ventilsitzfläche 45 gegeben.

Unabhängig davon, wie die Steuer- und Bef?.tigungseinrichtung 51 ausgebildet ist, ist mit der Einrichtung 32 insgesamt folgende Funktion erzielbar.

Wie bereits schon weiter vorn erläutert, ist das erfindungsgemäße System so konzipiert, 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. der Brennstoff eine andere Zündwilligkeit bzw. Cetanzahl aufweist,

ίο oder die Ladelufttemperatur eine Änderung erfährt oder sich betrieüsbeeinflussende innere Faktoren der Maschine derart ändern, daß 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 3? unwirksam, d. h. sie ist an der Maschine als Teil des Brennstoffeinspritzsystemes zwar vorhanden, aber im Norrnalfaü nicht aktiviert. Iv. diesem FaI! ist der Ventükörper 47 durch die sich in Nullstellung befindliche Stellhülse 46 über deren 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 Ein-Spritzdruckleitung 6 und die konstruktiven Gegebenheiten im Einspritzventil 4 bestimmt In diesem Fall ergibt sich eine pumpenseitige Förderung sowie ein Einspritzverlauf, wie er aus dem Druck/Zeit-Diagramm von F i g. 9 durch die gestrichelte Linie 28 hervorgeht. 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, daß 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 versteilt, 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 Hand eines Förder- und Einspritzvorganges in Verbindung mit F i g. 9 erläutert In F i g. 9 ist mit der durchgezogenen Linie 72 die Druckverlaufskennlinie für den spätest möglichen Einspritzbeginn angegeben, 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 Ventilsitzflache 44 angedrückt, siehe F i g. 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 in der Bohrung 34/1 anstehende Brennstoff den Ventilkörper 47 von der ortsfesten Ventilsitzfläche 44 weg und zur Ventilsitzfläche 45 hindrückt

Der Abstand der beiden Ventilsitzflächen 44 und 45

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ind der in der Bohrung 34/1 anstehende Brennstoffjruck bestimmen die Zeit für den Bewegungsablauf, in jer der Vcnti'körper 47 sich von der einen Ventilsitzflii-.he 44 zur anderen Ventilsitzfläche 45 bewegt. So fange 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 Ein-Spritzdruckleitung 6 nicht so schnell erfolgt. Diese Verzögerung des Pruckanstieges 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 daß der gesamte nachfolgende weitere Fördervorgan.g und Rinsnritzvorgang zeitlich verschoben, also später erfolgt. Der Punkt 73 auf der Druckverlaufskennlinie markiert .iabei 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 anschließende Einspritzvorgang in der normalen Weise gesteuert durch die Einspritzpumpe 5 ab. Dies wird durch die Parallelität der beiden Linien 2S 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 ϊη einer Position näher zur ortsfesten Ventilsitzfläche 44 hin befindet, dann ergäbe sich eine Druckverlaufskennlinie, die im Diagramm gemäß F ί g. 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 d.ie 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.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

65

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Brsnnstoffeinspritzsystem 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 betätigbaren Pumpenstempel mit quer und/ oder schräg zur Stempelachse verlaufenden Steuerkanten für eine Einspritzbeginn- und -endsteuerung aufweist, der zu seiner Verdrehung an eine verschiebbare Regelstange angeschlossen ist, deren Betätigung durch einen Regel- und Verstellmechanismus steuerbar ist,

— außeratm eine Einrichtung zur Verschiebung des Bsgifjjs der Einspritzvorgär.ge vorgesehen ist, die ein Durchlaß- und Absperrventil umfaßt, das in seinem Gehäuse einen Durchlaßschaltraum, zu dem ein mit seinem Eingang von der Einspritzdruckleitung abzweigender Entlastungskanal führt und von dem der Entlastungskanal über eine Rücklaufleitung weiterführt, und einen von einer Druckfeder beaufschlagten Ventilkörper aufweist, der innerhalb des Durchlaßschaltraumes in einer »Nullstellung« eine vollständige Absperrung des Entlastungskana-Ies bewirkt und ferner außerhalb der »Nullstellung« hin- und herbeweglich ist, wobei dem Durchlaß- und Absperrventil eine Steuer- und Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, über die die Einrichtung bedarfsweise aktivierbar ist und dann einen solchen Einfluß auf das Durchfluß- und Absperrventil ausübt, daß am Beginn eines pumpen:seitigen Fördervorganges durch gesteuerte Ableitung eines geringen Teiles der zum Einspritzventil geförderten Brennstoffmenge über den Entlastungskanal der Druck verlauf des geförderten Brennstoffes zeitlich im Sinne einer Späterlegung des Einspritzbeginnes beeinflußbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

— daß der Ventilkörper (47) des Durchlaß- und Absperrventils (33) als Doppelsitzkörper ausgebildet ist, dessen eines Sitzglied mit einer ortsfesten (44) und dessen anderes Sitzglied mit einer von der ortsfesten axial beabstandeten beweglichen Ventilsitzfläche (45) innerhalb des Durchlaßschaltraumes (42) zusammenwirkt,

— daß die ortsfeste Ventilsitzfläche (44) an der Einmündungsstelle des zulaufseitigen Teils (Bohrung 34/1) des Entlastungskanals (34) in dem Durchlaßschaltraum (42) angeordnet ist, derart, daß der Ventilkörper (47) unter dem Druck des von der Einspritzpumpe (5) geförderten Brennstoffs von der ortsfesten Ventilfläche (44) gegen die Kraft der Druckfeder (48) abhebbar ist,

— daß die bewegliche Ventilsitzfläche (45) an der mit der Riicklaufleitung (37) verbindbaren Austrittsstelle des Entlastungskanals (34) aus dem Durchlaßschaltrauni (42) an einer mit der Steuer- und Betätigungseinrichtung (51) verbundenen Stellhülse (46) ausgebildet ist, die mit einem Stellgewinde (49) in ein Innengewinde (50) im Ventilgehäuse eingreift, und

— daß durch die Position der Stellhülse (46) der jeweils mögliche Verschiebeweg des Ventilkörpers (47) zwischen dessen den Entlastungskanal (34) zulaufseitig verschließenden »Nullstellung«, in der der Ventilkörper (47) übei die bewegliche Ventilsitzfläche (45) an die ortsfeste Ventilsitzfläche (44) angedrückt ist, und der bei höchstem Aktivierungsgrad der Steuer- und Betätigungseinrichtung (51) von der ortsfesten Ventilsitzfläche (44) weitestentfernten Stellung der beweglichen Ventilsitzfläche (45) vorgebbar ist

2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei die Einspritzpumpe einen Pumpenkopf mit eingebautem, nur in Förderrichtung durchlässigem Driic^*"**»**! "n^ !nit zentr»! durchgehender Auslsißbohrung aufweist, wobei der Pumpenkopf durch Schrauben am Pumpengehäuse befestigt ist und die Auslaßbohrung ein Teil der Einspritzdruckleitung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (22) das Gehäuse des Durchlaß- und Absperrventiles (33) bildei-und daß der Entlastungskanal (34) mit seinem Eingang (35) von der Auslaßbohrung (24) abzweigt

3. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei das Einspritzventil am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine mittels eines Halteflansches 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 der Brennkraftmaschine befestigt ist

5. Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkcrper (47) des Durchlaß- und Absperrventiles (33) durch eine zwischen den zwei Ventilsitzflächen (44, 45), die kegelig ausgebildet sind, hin- und herbewegliche bzw. einspannbare 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 mit kegligen Enden als Sitzglied gebildet ist, deren Kegelwinkel an jene der beiden Ventilsitzflächen (44, 45) angepaßt sind, und einen Längsnuten für Brennstoffdurchlaß aufweisenden Führungsschaft (58) besitzt, der sich in einem oder mehreren Teilen des Entlastungskanales (34) erstreckt und darin axial verschieblich geführt sowie über einen zwischengeschalteten Kolben (52) von der Druckfeder (48) beaufschlagt ist.

7. Brennstoffeinspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellhülse (46) außerhalb des Gehäuses einen Kopf (59) mit einer Außenverzahnung (60) aufweist, in die das Betätigungsorgan (62) der Bctätigungs- und Steuereinrichtung mit ei-

ner Verzahnung eingreift

8. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (62) eine Zahnstange ist

9. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da3 das Betätigungsorgan (62) ein Zahnrad ist

10. Brennstoffeinspritzsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gakennzeichnet, daß die Stellhülse (46) außerhalb des Gehäuses einen Kopf (59) mit für einen Formschluß gestalteter Umfangsfläche (61) aufweist, auf dem als Betätigungsorgan (62) der Betätigungs- und Steuereinrichtung ein Stellhebel sitzt

11. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach den An-Sprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (62) für die Stellhülse (46) manuell verstellt wird.

12. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (4ö) mitteis einer koaxial zinn Kolben (52) beweglichen Schraube (56) einstellbar U;t derart, daß ihr Druck unterhalb des Schließdrucks des Einspritzventiles (4) liegt

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