DE3601710A1

DE3601710A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3601710A1
Application number: DE19863601710
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Linder; Helmut Dipl Ing Rembold; Walter Teegen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-07-23
Anticipated expiration: 2006-01-23
Also published as: JPS62170766A; JP2587047B2; DE3601710C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz vorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren, nach der Gattung des Anspruchs 1.

Bei Dieselmotoren mit direkt einspritzenden Kraftstoff einspritzvorrichtungen ergeben sich durch die schlag artige Verbrennung erhebliche Geräuschprobleme. Ver suche haben gezeigt, daß durch Aufteilung der erfor derlichen Einspritzmenge während der Förderdauer in eine kleine Voreinspritzmenge von ca. 3-5 mm³ und eine daran nach einem vorgegebenen Zeitintervall sich unmittelbar anschließende Haupteinspritzmenge sich eine beträchtliche Geräuschreduzierung erzielen läßt.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der eingangs genannten Art hat man zur Erzielung der Vor und Haupteinspritzung während der Förderdauer der Ver teilereinspritzpumpe über Federn vorgespannte Ausweich kolben vorgesehen, die ab einem bestimmten Einspritz druck ein bestimmtes Volumen freigeben, was zu einer kurzzeitigen Absenkung des Förderdrucks unter den Schließdruck der Einspritzdüse und damit zu einem zwischenzeitlichen Schließen der Düsennadel in der Einspritzdüse führt. Dabei muß man jedoch ein instatio näres Betriebsverhalten infolge temperaturabhängiger hydraulischer Effekte in Kauf nehmen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß ein instationäres Betriebs verhalten vermieden wird. Mit der erfindungsgemäßen unterschiedlichen Bemessung des aufgesteuerten Strö mungsquerschnittes zu der Entlastungsleitung nach Vor einspritzung und Haupteinspritzung lassen sich zwei für den optimalen Einspritzvorgang unerlässliche Forde rungen erfüllen, nämlich einerseits geringer zeitlicher Abstand zwischen Vor- und Haupteinspritzung auch bei höheren Motordrehzahlen und andererseits ein großer Absteuerquerschnitt am Ende der Haupteinspritzung zum schnellen Druckabbau bei Förderende. Der aufgesteuerte Strömungsquerschnitt ist dabei abhängig von der Größe der Ventilöffnung und der Größe des Öffnungshubs des Ventilgliedes. Kleine Schaltzeiten der Ventilvorrich tung lassen sich bei kleinem Öffnungshub erreichen.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ver besserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff einspritzvorrichtung möglich. Eine vorteilhafte Ausfüh rungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 2. Durch diese Maßnahme wird der einstellbare Strömungs querschnitt bei konstanter Ventilöffnung durch Beein flussung des Öffnungshubs des als Stößel oder Schieber ausgebildeten Ventilgliedes erzielt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Anspruch 3 und/oder 4. Durch diese Maßnahmen läßt sich die unterschiedliche Einstellung des Öffnungs hubs auf mindestens zwei unterschiedliche Vorgabewerte relativ einfach realisieren.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 5. Durch diese Maßnahme wird eine mechanische Dämpfung des Ventilgliedes bei Beendigung der Voreinspritzung bewirkt, damit kein Prellen des Ventilgliedes beim kurzzeitigen Öffnen des Magnetven tils auftritt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 6. Durch diese Maßnahme wird für das erste Schließen des Magnetventils bei Förderbeginn eine viel kürzere Einschaltzeit erzielt, da der Schließweg des Ventilgliedes bereits auf den kleinen Hubweg fest gelegt ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 8. Diese Maßnahmen tragen zur weiteren Reduzierung der Schaltzeit des Magnetventils beim Öffnen und Schließen bei.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 9. Durch diese Maßnahmen wird der zur Aufsteuerung vorgegebene Strömungsquerschnitt mit Hilfe von zwei parallel geschalteten Magnetventilen eingestellt, deren Ventilöffnungen voneinander abwei chende Öffnungsquerschnitte aufweisen. Damit lassen sich infolge niedriger Hubwege beim Öffnen der Magnetventile extrem kurze Schaltzeiten erzielen, ohne daß auf den großen Absteuerquerschnitt am Ende der Haupteinspritzung verzichtet und ein großer Absteuerquerschnitt am Ende der Voreinspritzung, der wegen zu großem Förderdruck abbau zu einem unzulässig großen Abstand zwischen Vor und Haupteinspritzung führen würde, in Kauf genommen werden muß.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Dieselmotor,

Fig. 2 bis 4 jeweils einen Längsschnitt einer elektro magnetisch gesteuerten Ventilvorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Fig. 1 gemäß dreier Ausführungsbeispiele,

Fig. 5 und 6 jeweils Diagramme der zeitlichen Verläufe verschiedener Parameter in der Kraftstoff einspritzvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 bzw. 1 und 4,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Schaltsignal generators für die Ventilvorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Fig. 1,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Kraft stoffeinspritzvorrichtung gemäß einem wei teren Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs ver schiedener Parameter in der Kraftstoffein spritzvorrichtung in Fig. 8.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 teilweise schematisiert dargestellte Kraft stoffeinspritzvorrichtung für einen Dieselmotor weist eine Anzahl von hier vier Einspritzdüsen 10 auf, die über jeweils eine Einspritzleitung 11 mit Anschlußstutzen 12 einer Kraftstoff-Verteilereinspritzpumpe 13 verbunden sind.

Im Gehäuse 14 der Verteilereinspritzpumpe 13 ist eine Buchse 15 angeordnet, in der ein Pumpenkolben 16 eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung ausführt. Der Pumpenkolben 16 ist durch einen Nockentrieb 17 über eine Welle 18 angetrieben, welche mit der halben Drehzahl des Dieselmotors rotiert. Durch den Pumpenkolben 16 und die Buchse 15 ist ein Pumpenarbeitsraum 19 begrenzt,

welcher über einen Versorgungskanal 20 mit einem Saugraum 21 im Gehäuse 14 der Verteilereinspritzpumpe 13 mit Kraft stoff versorgt wird. Aus dem Pumpenarbeitsraum 19 wird über eine axiale Zentralbohrung 22 und eine radiale Verteilerboh rung 23 Kraftstoff sukzessive zu radialen Förder bohrungen 24 hin verteilt, die mit jeweils einem der An schlußstutzen 12 verbunden sind. Im Endbereich des Pumpen kolbens 16 sind Längsnuten 25 vorgesehen, die in der dem Pumpenarbeitsraum 19 begrenzenden Stirnseite des Pumpenkolbens 16 münden und während des Saughubs des Pumpenkolbens 16 eine Verbindung zwischen dem Versor gungskanal 20 und dem Pumpenarbeitsraum 19 herstellen. Der Saugraum 21 wird von einer Förderpumpe 26 mit Kraft stoff aus einem Kraftstoffbehälter 27 gefüllt und steht über ein Druckregelventil 28 mit einer im Kraftstoffbe hälter 27 mündenden Kraftstoff-Rückführleitung 29 in Verbindung.

In das Gehäuse 14 integriert ist eine elektromagnetisch ge steuerte Ventilvorrichtung 30, deren elektrische An schlußklemmen 31 mit einem Schaltsignalgenerator 32 ver bunden sind. Die Ventilvorrichtung 30 ist in Fig. 1 teilweise geschnitten dargestellt und zeigt eine Zufluß bohrung 33, die in dem Pumpenarbeitsraum 19 mündet und einen Entlastungskanal 34, der mit der Ansaugseite des Pumpenkolbens 16, hier mit dem Versorgungskanal 20, in Verbindung steht. Die Ventilvorrichtung 30 schließt für die Förderdauer den Pumpenarbeitsraum 19 von dem Entla stungskanal 34 ab und steuert am Förderende zum schnellen Druckabbau im Pumpenarbeitsraum 19 einen vorgegebenen Strömungsquerschnitt zu dem Entlastungskanal 34 auf.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der elektromagnetisch ge steuerten Ventilvorrichtung 30 ist in Fig. 2 im Längs schnitt dargestellt. Sie weist ein in das Gehäuse 14 der Verteilereinspritzpumpe 13 einschraubbares Ventilgehäuse 35 auf, in welchem ein Magnetventil 36 und ein Stellmag net 37 untergebracht sind. Magnetventil 36 und Stellmag net 37 weisen jeweils einen Kern 38 bzw. 39 aus ferromag netischem Material auf, der jeweils im topfförmigen Innern eine ringförmige Magnetspule 40 bzw. 41 trägt. Die Öffnung der Kerne 38, 39 ist jeweils von einer Platte 42 bzw. 43 abgedeckt, die eine zentrale Durchtrittsöffnung aufweist, durch welche ein Magnetanker 44 bzw. 45 mit einem hohlzylin drischen Stutzen hindurchragt. Der Magnetanker 44 bzw. 45 steht dem Kern 38 bzw. 39 mit einem Luftspalt 46 bzw. 47 gegenüber, der den Stellweg des Magnetankers 44 bzw. 45 festlegt. Im Innern der Kerne 38, 39 ist jeweils eine Führungsbuchse 48 bzw. 49 angeordnet. In der Führungsbuchse 48 ist ein Ventilglied 50 und in der Führungsbuchse 49 ein Stellkolben 51 jeweils mit zwei Führungsabschnitten 501, 502 bzw. 511, 512 geführt. Ven tilglied 50 und Stellkolben 51 tragen endseitig jeweils eine Andruckplatte 503 bzw. 513, die in den hohlzylindri schen Stutzen des Magnetankers 44 bzw. 45 hineinragt und mit diesem fest verbunden ist. Dieser ist unter der Wirkung einer Ventilöffnungsfeder 52 bzw. einer Rückstellfeder 53, die die Andruckplatte 503 bzw. 513 gegen eine ringförmige Anlageschulter 441 bzw. 451 des Magnetankers 44 bzw. 45 drückt, in Öffnungsstellung gehalten. Die Ventilöffnungsfeder 52 und die Rückstellfeder 53 stützen sich jeweils an einer Ringschulter der zugeordneten Führungs buchse 48 bzw. 49 ab.

Das Ventilglied 50 wirkt mittels eines endseitigen Ventil kopfes 504 mit einem Ventilsitz 54 zusammen, der eine Ventilöffnung 55 umgibt. Die Ventilöffnung 55 begrenzt die in dem Pumpenarbeitsraum 19 der Verteilereinspritz pumpe 13 mündende Zuflußbohrung 33. Zuflußbohrung 33, Ventilöffnung 55 und Ventilsitz 54 sind in einem Ventil sitzkörper 56 untergebracht, der zusammen mit dem ring förmigen Kern 38 einen Hohlraum 57 einschließt, von dem Abflußbohrungen 58 zu dem Entlastungskanal 34 führen. Die Führungsbuchse 48 steht über den Kern 38 bis hin zum Ventilsitzkörper 56 vor und begrenzt eine Ringkammer 59, die über Verbindungsbohrungen 60 in der Führungsbuchse 48 mit dem Hohlraum 57 in Verbindung steht.

Der Stellkolben 51 des Stellmagneten 37 ragt durch die zentrale Öffnung im Magnetanker 44 des Magnet ventils 36 hindurch und greift dort an der Andruck platte 503 des Ventilgliedes 50 an. Auf der gegen überliegenden Seite liegt der Stellkolben 51 mit sei ner Andruckplatte 513 an einem gehäusefesten Anschlag 61 an. Über die Anschlußklemmen 31 werden die Magnet spulen 40 und 41 von Magnetventil 36 und Stellmagnet 37 mit Erregerstrom versorgt.

Mittels des Stellmagneten 37 kann nunmehr der Strömungs querschnitt zwischen dem Ventilsitz 54 und dem Ventil kopf 504 des Ventilgliedes 50 beim Öffnen des Ventil gliedes 50 auf zwei Stufen dadurch eingestellt werden, daß der Öffnungshub des Ventilgliedes 50 auf zwei Werte h ₁ und h ₂ einstellbar ist, wobei h ₁ größer als h ₂ ist. Bei unerregtem Stellmagneten 37 nimmt der Stellkolben 51 seine in Fig. 2 gezeichnete Stellung ein. Das Ventilglied 50 kommt mit seiner Andruckplatte 503 erst nach Zurück legen des max. Hubs h ₁ zur Anlage an dem Stellkolben 51. Wird der Stellmagnet 37 erregt, so wird der Magnetanker 45 angezogen und der Stellkolben 51 bewegt sich in Rich tung zu dem Ventilglied 50 hin, bis sein Führungsabschnitt 512 an einem gehäusefesten Anschlag 62 anliegt. Durch die se Axialbewegung des Stellkolbens 51 um den Stellweg h _a wird der Öffnungshub des Ventilgliedes 50 um diesen Stell weg h _a verringert, so daß beim Öffnen des Magnetventils 36 die Andruckplatte 503 des Ventilgliedes 50 bereits nach einem Öffnungshub h ₂ = h ₁-h_a an dem Stellkolben 51 an liegt.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ventilvor richtung 30 in Verbindung mit der Verteilereinspritzpum pe 13 ist nachfolgend unter Beiziehung der in Fig. 5 dargestellten Diagramme erläutert. Dabei zeigen die Dia gramme a-g jeweils als Funktion der Zeit den Nocken hub h _N des Nockentriebs 17, dem der Axialhub des Pum penkolbens 16 entspricht (a), den im Pumpenarbeitsraum 19 erzeugten Förderdruck p(b), den Hub h _D der Düsen nadel in der Einspritzdüse 10 (c), den Hub h _v des Ventil gliedes 50 des Magnetventils 36 (d), die Schaltimpulse für das Magnetventil 36 (e), die Schaltimpulse für den Stellmagneten 37 (f) und den Erregerstrom i des Magnet ventils 36 (g).

Zum Zeitpunkt t ₁ werden Magnetventil 36 und Stellmagnet 37 gemeinsam angesteuert. Das Magnetventil 36 schließt und der Öffnungshub des Ventilgliedes 50 wird auf den kleineren Wert h ₂ festgelegt. Nach dem Schließen des Mag netventils 36 wird dessen Erregerstrom i auf den Halte strom i _{H 1} begrenzt. Im Zeitpunkt t _N hat der Pumpenkol ben 16 seinen unteren Totpunkt erreicht und beginnt sei nen Förderhub. Der Druck p im Pumpenarbeitsraum 19 steigt an und nach Überschreiten des Schließdruckes der Düsen nadel, dem Düsenöffnungsdruck p _Dö, wird die Düsennadel angehoben, die Einspritzdüse 10 öffnet und die Vorein spritzung beginnt.

Im Zeitpunkt t ₂ wird das Magnetventil 36 abgeschaltet. Das Ventilglied 50 öffnet bis zu dem eingestellten Öff nungshub h ₂. Der Druck im Pumpenarbeitsraum 19 fällt ab und sinkt unter den Düsenöffnungsdruck. Die Düsennadel schließt wieder und die Voreinspritzung ist beendet. Der Erreger strom i wird rasch abgebaut und anschließend auf den Hal testromwert i _{H 2} angehoben. Hierdurch wird die Totzeit beim Wiedereinschalten des Magnetventils 36 eliminiert.

Im Zeitpunkt t ₃ wird das Magnetventil 36 wieder voll be stromt. Das Magnetventil 36 schließt, der Druck p im Pumpenarbeitsraum steigt wieder an und mit Überschrei ten des Düsenöffnungsdrucks p _Dö beginnt die Hauptein spritzung. Die Erregung des Stellmagneten 47 wird im Zeitpunkt t ₃ abgeschaltet, wodurch der Stellkolben 51 über die Rückstellfeder 53 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung zurückbewegt wird. Damit steht für das Ventilglied 50 der volle Öffnungshub h ₁ zur Verfügung.

Zum Zeitpunkt t ₄ wird der Erregerstrom des Magnetven tils 36 wieder abgeschaltet. Unter der Wirkung der Ven tilöffnungsfeder 52 geht das Ventilglied 50 bis auf Anschlag am Stellkolben 51. Das Magnetventil 36 öffnet mit vollem Öffnungshub h ₁. Durch den großen nunmehr zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt zwischen Ven tilsitz 54 und Ventilkopf 504 wird der Druck im Pumpen arbeitsraum 19 schlagartig abgesteuert. Sobald der Dü senöffnungsdruck p _Dö unterschritten wird, beginnt die Düsennadel zu schließen und die Haupteinspritzung ist beendet.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der elek tromagnetischen Ventilvorrichtung 30 in Fig. 1 darge stellt. Es unterscheidet sich von der elektromagneti schen Ventilvorrichtung 30 in Fig. 2 lediglich dadurch, daß zur Vermeidung von Prellern oder Ausweichbewegungen des Ventilgliedes 50 beim Aufprall auf den Stellkolben 51′ des Stellmagneten 37 eine mechanische Dämpfung vorgesehen ist. Hierzu ist innerhalb des Stellkolbens 51 ein Dämpfungsstößel 63 axial verschieb lich geführt. Der Dämpfungsstößel 63 erstreckt sich über die gesamte Länge des Stellkolbens 51′ und steht auf bei den Stirnenden des Stellkolbens 51′ vor. An dem von dem Ventilglied 50 abgekehrten Ende trägt der Dämpfungs stößel 63 eine Abstützplatte 64, an welcher eine sich gehäuseseitig abstützende Dämpfungsfeder 65 angreift. Die Federkraft der Dämpfungsfeder 65 ist kleiner bemessen als die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 52. Mit dem dem Ventilglied 50 zugekehrten Ende liegt der Dämpfungs stößel 63 unter der Wirkung der Dämpfungsfeder 65 an der Andruckplatte 503 des Ventilgliedes 50 an. Bei ein geschaltetem und damit geschlossenem Magnetventil 36 ragt der Dämpfungsstößel 63 mit seinem dem Ventil glied 50 zugekehrten Ende um ein vorgegebenes Maß über den Stellkolben 51′ vor. Wird nunmehr das Magnetventil 36 abgeschaltet und bewegt sich das Ventilglied 50 unter der Wirkung der Ventilöffnungsfeder 52 auf den Stell kolben 51′ zu, so trifft das Ventilglied 50 zunächst auf den Dämpfungsstößel 63 bevor es an dem Stellkolben 51′ anschlägt. Dadurch wird die Bewegung des Ventilglie des 50 vorab gebremst. Im übrigen stimmen sämtliche Bauteile der Ventilvorrichtung 30′ in Fig. 3 mit denjeni gen in Fig. 2 überein, so daß gleiche Bauteile mit glei chen Bezugszeichen versehen sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektromagnetischen Ventilvorrichtung 30 in Fig. 1 ist in Fig. 4 dargestellt und mit 30′′ bezeichnet. Diese Ventilvorrichtung 30′′ un terscheidet sich von der Ventilvorrichtung 30′in Fig. 2 bzw. 30′′ in Fig. 3 nur durch eine modifizierte Ausbildung des Stellkolbens 51′′ des Stellmagneten 37, so daß glei che Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Der wiederum in der Führungsbuchse 49 mit Führungsab schnitten 511 und 512 axial verschiebliche Stellkolben 51′′ ist in zwei Kolbenabschnitte 66 und 67 unterteilt, wobei der eine Kolbenabschnitt 66 den Führungsabschnitt 511 und die Andruckplatte 513 und der andere Kolbenab schnitt 67 den Führungsabschnitt 512 trägt. Zwischen den beiden Kolbenabschnitten 66 und 67 stützt sich eine Kol benfeder 68 ab, die damit den Kolbenabschnitt 66 in Rich tung Magnetanker 45 und den Kolbenabschnitt 67 in Rich tung Ventilglied 50 belastet. Die Führungsbuchse 49 trägt eine radial nach innen vorspringende Anschlag schulter 69, an welcher der Kolbenabschnitt 67 mit seinem Führungsabschnitt 512 unter der Wirkung der Kolbenfeder 68 anliegt. In dieser Stellung weisen die beiden Kolbenabschnitte 66, 67 einen Abstand h _A vonein ander auf. Die Federkraft der Kolbenfeder 68 ist größer bemessen als die der Ventilöffnungsfeder 52, so daß das Ventilglied 50 von dem Kolbenabschnitt 67 entgegen der Kraft der Ventilöffnungsfeder verschoben werden kann. Die Anschlagschulter 69 in der Führungsbuchse 49 ist so gelegt, daß der an der Anschlagschulter 69 anlie gende Kolbenabschnitt 67 das Ventilglied 50 so weit ver schiebt, daß der Hub h _V des Ventilgliedes auf das klei nere Maß h ₂ eingestellt ist. Bei Bestromen des Stell magneten 37 wird der Kolbenabschnitt 67 durch den Kol benabschnitt 66 an der Anschlagschulter 69 festgelegt, wodurch die Kolbenfeder 68 wirkungslos ist.

Die Wirkungsweise der elektromagnetischen Ventilvorrich tung 30′′ stimmt weitgehend mit der der Ventilvorrichtung 30 überein und läßt sich anhand der in Fig. 6 dargestell ten Diagramme ohne weiteres nachvollziehen. Die Bedeu tung der einzelnen Diagramme a-g in Fig. 6 ist iden tisch mit dem jeweiligen Diagramm a-g in Fig. 5. Auch stimmen die Diagramme bis auf das Diagramm d, das den zeitlichen Verlauf des Öffnungshubes h _V des Magnetven tils 36 bzw. dessen Stellglieds 50 darstellt, überein. Aufgrund der andersartigen Ausbildung des Stellkolbens 51′′ ist vor dem Erregen des Stellmagneten 37 und des Magnetventils 36 der Hub des Stellgliedes 50 bereits auf den kleineren Wert h ₂ eingestellt. Wird das Magnet ventil 36 erregt, so braucht das Ventilglied 50 zum Schließen des Magnetventils 36 nur noch diesen kleinen Hubweg h ₂ zu durchlaufen, so daß eine kürzere Schalt zeit beim Schließen des Magnetventils erzielt wird. Mit Bestromen des Stellmagnetens 37 wird der Magnetanker 45 angezogen, der den Kolbenabschnitt 66 verschiebt und mit diesem den Kolbenabschnitt 67 an der Anschlag schulter 69 festklemmt. Beim ersten Öffnen des Magnet ventils 36 im Zeitpunkt t ₂ ist damit der Öffnungshub h _v des Ventilgliedes 50 auf den kleinen Wert h ₂ begrenzt. Im Zeitpunkt t ₃ wird der Stellmagnet 37 abgeschaltet und der Stellkolben 51′′ nimmt die in Fig. 4 gezeigte Stellung ein. Beim zweiten Öffnen des Magnetventils 36 im Zeitpunkt t ₄ wird die Federkraft der Kolbenfeder 68 infolge des hohen Drucks im Pumpenarbeitsraum 19 über wunden, so daß das Ventilglied 50 den max. Öffnungshub h ₁ h ₁ = h ₂ + h _A ausführt. Nach Absinken des Druckes p im Pumpenarbeitsraum wird das Stellglied 50 von der Kolben feder 68 über den Kolbenabschnitt 67 wieder soweit zurückgeschoben, daß der beim Schließen des Magnet ventils von dem Ventilglied 50 auszuführende Hub h _V dem kleinen Wert h ₂ des Öffnungshubes entspricht.

In Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des Schaltsignalgene rators 32 in Fig. 1 dargestellt. Die Ansteuersignale für das Magnetventil 36 werden von einem Rechner 70 aus einem abgespeicherten Kennlinienfeld ermittelt, wel ches die Ansteuersignale ϕ _m, in Form von Steuerwinkeln, (m = 1, 2, 3, 4) als Funktion der Motordrehzahl n, der Last α, der Kraftstofftemperatur T enthält. Außerdem ist eine Bezugsmarke BZ, die beispielsweise in Rela tion zu dem oberen Totpunkt des Pumpenkolbens 16 steht, zu berücksichtigen. Ergänzend ist in einem weiteren Rechner 71 ein Kennlinienfeld eines gewünschten Ver laufs des Düsennadelhubs h _D als Funktion der genannten Parameter abgespeichert. In jeder Einspritzdüse 10 ist ein Sensor 72 (Fig. 1) angeordnet, der den tatsäch lichen Verlauf des Düsennadelhubs erfaßt und als elek trisches Signal dem Schaltsignalgenerator 32 zuführt, wo diese Schaltsignale im Zeitmultiplex einem Verglei cher 73 zugeführt werden. Die Regelabweichung zwi schen tatsächlichem Verlauf des Düsennadelhubs und dem gewünschten Verlauf des Düsennadelhubs gemäß dem abgespeicherten Kennlinienfeld wird dem Rechner 70 zur Korrektur der Ansteuersignale ϕ _m zugeführt. Die dem Kennlinienfeld des Rechners 70 entnommenen An steuerwerte werden dabei so verändert, daß die Regel abweichung möglichst klein wird. Die Ansteuersignale ϕ m werden einem Stromregler 74 zugeführt, der der Magnet spule 40 des Magnetventils 36 einen Erregerstrom zu führt, dessen Verlauf in Fig. 5g bzw. 6g dargestellt ist.

Eine weitere Korrekturmöglichkeit für die Ansteuersig nale ergibt sich aus der Erfassung des Förderdrucks p im Pumpenarbeitsraum 19. Z.B. kann aus der Druckhöhe zum Zeitpunkt t ₂ (Fig. 5b bzw. 6b) auf die Mengenstreu ung von Einspritzdüse zu Einspritzdüse geschlossen wer den, die durch entsprechende Änderung des Abschaltzeit punktes t ₂ des Magnetventils 36 kompensiert werden kann. Außerdem bietet sich der Vorteil, aus dem Förderdruck anstieg den genauen Beginn des Förderhubs des Nockens bzw. des Pumpenkolbens 16 zu bestimmen. Justierfehler können somit durch automatisches Nachstellen des Kenn linienfeldes ausgeglichen werden. Dies ist insbesondere bei Verteilereinspritzpumpen für Direkteinspritzung von Vorteil, da hier sehr steile Nocken verwendet werden, bei welchen schon geringe Fehljustierungen zu großen Mengenstreuungen führen.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung schematisch dargestellt. Ein Kraftstoffbehälter ist mit 80, eine Kraftstoff- Förderpumpe mit 81 und eine Kraftstoff-Verteilereinspritz pumpe mit 82 bezeichnet. Die Verteilereinspritzpumpe 82 ist identisch aufgebaut wie die in Fig. 1 darge stellte und beschriebene Verteilereinspritzpumpe 13. Die Verteilereinspritzpumpe 82 ist in gleicher Weise über eine Rückführleitung 83 mit dem Kraftstoffbe hälter 80 und über Einspritzleitungen 84 mit einer Anzahl von Einspritzdüsen 85 verbunden. In gleicher Weise wie in Fig. 1 ist mit der Verteilereinspritz pumpe 82 eine elektromagnetische Ventilvorrichtung 87 verbunden, die einerseits an dem Pumpenarbeitsraum der Verteilereinspritzpumpe 82 und andererseits an einer Entlastungsleitung 86 angeschlossen ist und den Pumpenarbeitsraum mit der Entlastungsleitung 86 ver bindet und für die Förderdauer den Pumpenarbeitsraum von der Entlastungsleitung 86 abtrennt.

Wie bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Fig. 1 wird auch hier die während der Förderdauer der Ver teilereinspritzpumpe 82 über die Einspritzdüsen 85 in die Zylinder des Dieselmotors jeweils eingespritzte Kraftstoffmenge in eine Voreinspritzmenge und eine Haupteinspritzmenge unterteilt, die zeitlich aufein anderfolgend eingespritzt werden. Hierzu weist die Ventilvorrichtung 87 zwei einander parallel geschaltete Magnetventile 88, 89 auf, deren Ventilöffnungen unter schiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen. Das Magnet ventil 88 hat dabei den kleineren Ventilöffnungsquer schnitt, was durch ein Drosselsymbol in der Durchfluß bohrung des Magnetventils 88 angedeutet ist. Die Mag netspulen 90, 91 der beiden Magnetventile 88, 89 sind wiederum mit einem Schaltsignalgenerator verbunden, der hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.

Die Funktionsweise der Verteilereinspritzpumpe 82 in Verbindung mit der Ventilvorrrichtung 87 läßt sich wie derum an den in Fig. 9 dargestellten Diagrammen an schaulich erkennen. Wie in den Fig. 5 und 6 zeigen diese Diagramme jeweils als Funktion der Zeit den Nockenhub h _N (a), den Druck p im Pumpenarbeitsraum (b), den Düsennadelhub h _D in den Einspritzdüsen (c), die Schaltimpulse am Magnetventil 88 (e) und am Mag netventil 89 (f). Die Diagramme a-f sind in Über einstimmung mit den Diagrammen in Fig. 5 und 6 be zeichnet.

Zum Zeitpunkt t ₁ werden beide Magnetventile 88, 89 ein geschaltet. Diese schließen, und mit Beginn des Nocken förderhubs im Zeitpunkt t _N steigt der Druck p im Pumpen arbeitsraum der Verteilereinspritzpumpe 82 an (Fig. 9b). Nach dem Überschreiten des Düsenöffnungsdruckes p _Dö hebt sich die Düsennadel von der Düsenöffnung ab und die Vor einspritzung beginnt.

Im Zeitpunkt t ₂ wird das Magnetventil 88 mit dem kleine ren Ventilöffnungsquerschnitt abgeschaltet. Während der Öffnungsbewegung des Magnetventils 88 fällt der Druck p im Pumpenarbeitsraum der Verteilereinspritzpumpe 82 schnell ab. Der Druckabfall verlangsamt sich nach Beendi gung des Ventilhubs.

Im Zeitpunkt t ₃ wird das Magnetventil 88 wieder erregt und schließt. Der Förderdruck p im Pumpenarbeitsraum steigt an und nach Überschreiten des Düsennadelöffnungs druckes p _Dö beginnt die Haupteinspritzung.

Im Zeitpunkt t ₄ werden beide Magnetventile 88, 89 abge schaltet. Beide Magnetventile 88, 89 öffnen. Zur Ab steuerung des Förderdrucks p steht nunmehr ein großer Strömungsquerschnitt zur Verfügung. Der Förderdruck fällt nahezu schlagartig ab, die Düsennadel der Ein spritzdüse 85 fällt zurück und verschließt die Düsen öffnung, so daß die Haupteinspritzung beendet ist.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftma schinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einer Anzahl von Einspritzdüsen, mit einer aufeinander folgend zu jeweils einer der Einspritzdüsen eine Kraftstoff-Einspritzmenge fördernden Verteilerein spritzpumpe, wobei die Einspritzmenge auf nachein ander eingespritzte Vor- und Haupteinspritzmenge aufgeteilt ist, und mit einer den Pumpenarbeits raum der Verteilereinspritzpumpe mit einer Ent lastungsleitung verbindenden elektromagnetisch ge steuerten Ventilvorrichtung, die für die Förder dauer den Pumpenarbeitsraum zur Entlastungsleitung hin abschließt und zur Druckabsteuerung am Förder ende einen vorgegebenen Strömungsquerschnitt zur Entlastungsleitung aufsteuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungs querschnitt der Ventilvorrichtung (30; 30′; 30′′; 87) in mindestens zwei Stufen einstellbar ausgebildet ist und daß die Ventilvorrichtung (30; 30′; 30′′; 87) während der Förderdauer einen gegenüber dem Förder ende reduzierten Strömungsquerschnitt kurzzeitig aufsteuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ventilvorrich tung (30; 30′; 30′′) ein zwischen Pumpenarbeitsraum (19) der Verteilereinspritzpumpe (13) und der Ent lastungsleitung (34) angeordnetes Magnetventil (36) mit einem eine Ventilöffnung (55) umgebenden Ventil sitz (54) und einem mit diesem zusammenwirkenden axial verschieblichen Ventilglied (50) und einen steuerbaren Anschlag (51) zur Einstellung des Ver schiebewegs des Ventilgliedes (50) auf mindestens zwei unterschiedlich große Hubwege (h ₁, h ₂) aufweist, und daß der Anschlag (51) derart gesteuert ist, daß während der Förderdauer der Verteilereinspritzpumpe (13) der kleinere Hubweg (h ₂) und zum Förderende der größere Hubweg (h ₁) des Ventilgliedes (50) ein gestellt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der steuerbare An schlag (51) mit dem Magnetanker (45) eines Stell magneten (37) gekoppelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Ventilglied (50) mittels einer Ventilöffnungsfeder (52) an einem Magnetanker (44) des Magnetventils (36) anliegt, der bei Bestromung des Elektromagneten (40) des Magnetventils (36) einen dem größeren Hubweg (h ₁) des Ventilgliedes (50) entsprechenden Stellweg zurücklegt, daß ein den Anschlag bildender verschieb licher Stellkolben (51) mittels einer Rückstellfe der (53) an dem Magnetanker (45) des Stellmagneten (37) anliegt, der bei Bestromung des Stellmagneten (37) einen definierten Stellweg (h _a) zurücklegt, daß der Stellkolben (51) durch den Magnetanker (44) des Magnetventils (36) hindurch in Ventilschließ bewegungsrichtung des Ventilgliedes (50) an letzte rem angreift und daß der definierte Stellweg (h _a) des Stellkolbens gleich der Differenz aus großem Hubweg (h ₁) und kleinem Hubweg (h ₂) des Ventilglie des (50) bemessen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß innerhalb des Stell kolbens (51′) ein über dessen gesamte Länge hinaus sich erstreckender Dämpfungsstößel (63) axial verschieb lich geführt ist, der unter der Wirkung einer sich ge häuseseitig abstützenden Dämpfungsfeder (65) an dem einen Stirnende des Stellkolbens (51′) anliegt und in dieser Stellung an dem anderen, dem Ventilglied (50) zugekehrten Stirnende mit einem definierten Maß vorsteht, und daß die Federkraft der Dämpfungs feder (65) kleiner bemessen ist als die Federkraft der Ventilöffnungsfeder (52).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stellkolben (51′′) in einen ersten und einen zweiten Kolbenabschnitt (66, 67) mit dazwischenliegender, an beiden Kolben abschnitten (66, 67) sich abstützender Kolbenfeder (68) unterteilt ist, deren Federkraft größer als die der Ventilöffnungsfeder (52) bemessen ist, daß mittels der Kolbenfeder (68) der erste Kolben abschnitt (66) an dem Magnetanker (45) des Stellmag neten (37) und der zweite Kolbenabschnitt in Rich tung zu dem Ventilglied (50) an einer gehäusefesten Anschlagschulter (69) anliegt und daß bei Be stromung des Stellmagneten (37) der zweite Kolben abschnitt (67) von dem ersten Kolbenabschnitt (66) an der Anschlagschulter (69) festgelegt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, da durch gekennzeichnet, daß bei dem Stellmagneten (37) der Erregerstrom mit erstem Schließen des Magnetventils (36) bei Förderbeginn eingeschaltet und mit zweitem Schließen des Magnet ventils (36) während der Förderdauer wieder abge schaltet wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, da durch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom (i) für das Magnetventil (36) zum Schließen ein- und zum Öffnen abgeschaltet wird und daß der Erregerstrom (i) nach Schließen auf den Haltestrom (i _{H 1}) reduziert und nach Öffnen rasch abgebaut und wieder auf Haltestrom (i _{H 2}) angehoben wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ventilvorrich tung (87) zwei einander parallel geschaltete Mag netventile (88, 89) aufweist, deren Ventilöffnungen unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen und jeweils den Pumpenarbeitsraum der Verteiler einspritzpumpe (82) mit der Entlastungsleitung (86) verbinden, und daß das Magnetventil (88) mit quer schnittskleinerer Ventilöffnung kurzzeitig während der Förderdauer und mindestens das Magnetventil (89) mit querschnittsgrößerer Ventilöffnung am Förder ende geöffnet wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale (ϕ m) zum Ein- und Ausschalten der Ventilvorrichtung (30; 30′; 30′′) aus einem abge speicherten Kennlinienfeld abgeleitet sind, das die Steuersignale (ϕ m) in Abhängigkeit von der Drehzahl (n) und der Last (α) der Brennkraftma schine, der Kraftstofftemperatur (T) und einer Bezugsmarke (BZ) angibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verlauf des Dü sennadelhubs (h _D) in einem Kennlinienfeld als Funk tion von Drehzahl (n) und Last (α) der Brennkraft maschine, der Kraftstofftemperatur (T) und einer Bezugsmarke (BZ) abgespeichert ist, daß der momen tane Istwert des Düsennadelhubs (h _D) von einem Sensor (72) erfaßt wird und daß mit der Regelabwei chung aus dem tatsächlichen Verlauf des Düsennadel hubs (h _D) und des aus dem Kennlinienfeld entnommenen Verlauf des Düsennadelhubs (h _D) die dem Kennlinien feld entnommenen Steuersignale (ϕ m) korrigiert wer den.