DE3700687A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritz
anlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer aus der DE-OS 32 27 742 bekannten solchen Kraft
stoffeinspritzanlage ist der mit dem Druckspeicher dauernd
verbundene Ringraum, in welchen der Kraftstoff in das
jeweilige Einspritzelement eintritt, über eine Drossel
ständig mit dem Speicherraum unmittelbar hinter der ab
sperrbaren Einspritzöffnung verbunden.
Wenn bei stromlosem Magnetventil die Düsennadel die Ein
spritzöffnung abschliesst wird im gesamten Innenraum
des Einspritzelementes zwischen dem Sitz der Düsennadel
und dem Ventilkörper des Magnetventils der eingestellte
Kraftstoffdruck voll aufgebaut und presst zusammen mit
einer Feder die Düsennadel gegen ihren Sitz. Bei Betätigung
des Magnetventils gibt der Ventilkörper den Abfluss von
Kraftstoff aus dem erwähnten Ringraum über Drosseln in
eine Rücklaufleitung zum Kraftstofftank frei. Der volle
vom Speicherraum her auf den Kolben der Düsennadel wirkende
Druck kann nun diese entgegen der Wirkung ihrer Feder
und des abgefallenen Druckes auf der Gegenseite des Düsen
nadelkolbens vom Sitz abheben. Der vorher unter hohem
Druck im Speicherraum komprimierte Kraftstoff entspannt
sich und tritt aus der Einspritzöffnung.
Die Einspritzrate steigt dadurch sehr steil an, erreicht
bereits unmittelbar nach Öffnung der Einspritzdüse ihr
Maximum und fällt dann langsam ab, da der in den Speicher
raum nachströmende Kraftstoff den Druckabfall nicht kompen
sieren kann. Sobald das Magnetventil wieder stromlos
wird, baut sich der Druck oberhalb des Düsennadelkolbens
wieder auf und presst, unterstützt von der Feder, die
Düsennadel in ihre die Einspritzöffnung verschliessende
Stellung, worauf sich dann auch im Speicherraum erneut
der volle Kraftstoffdruck wieder aufbaut.
Mit dieser bekannten Kraftstoffeinspritzanlage wird eine
gute Genauigkeit des Einspritzzeitpunktes und der Einspritz
menge, sowie ein sparsamer Kraftstoffverbrauch erreicht,
der Einspritzverlauf jeder Einzeleinspritzung ist aber
bezüglich der Schadstoffemissionen, insbesondere des
Stickoxydausstosses ungünstig. Ausserdem hat er ein ver
gleichsweise starkes Verbrennungsgeräusch zur Folge.
Eine Verminderung dieser Nachteile ist bei dieser bekannten
Anlage kaum möglich.
Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, unter
Beibehaltung der Vorteile der bekannten Anlage diese
bezüglich Schadstoffemission und Lärmemission zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1
angeführten Merkmale gelöst.
Durch die Aufteilung des Speichervolumens jedes Einspritz
elementes auf zwei Druckräume, die durch eine Leitung
bestimmter Länge verbunden sind, kann der Einspritzverlauf
den Erfordernissen eines spezifischen Motors optimal
angepasst werden. Der der Einspritzöffnung unmittelbar
vorgelagerte Druckraum kann kleiner gewählt werden, als
bei der vorgenannten bekannten Konstruktion, wodurch
in der Anfangsphase der Einspritzung der Druck vor der
Einspritzöffnung zunächst vergleichsweise schneller abfällt.
Um bei einer lärmverringernden Reduktion der Einspritzrate
zu Beginn des Einspritzvorganges in der gegebenen Einspritz
dauer die gleiche Kraftstoffmenge einspritzen zu können,
muss gegen Ende des Einspritzvorganges die Einspritzrate
erhöht werden. Dies kann durch die erfindungsgemässe
Aufteilung des Speichervolumens in zwei Druckräume und
deren direkte Verbindung mit dem gemeinsamen Druckspeicher
erreicht werden.
Vorteilhaft ist es hierbei noch, wenn der genannte Kanal
über eine ein Rückschlagventil überbrückende Drosselbohrung
ständig mit einem die Düsennadelbewegung steuernden Steuer
raum verbunden ist. Durch eine in dieser Weise gesteuert
verzögerte Öffnungsbewegung der Düsennadel ist es möglich,
einen sich vergleichsweise langsam steigernden Kraftstoff
durchfluss durch die Düse zu Beginn des Einspritzvorganges
zu bewirken. Auf diese Weise wird durch die anfänglich
geringe Einspritzrate die während der Zündverzugszeit
eingespritzte Kraftstoffmenge reduziert, was eine geringere
Lärmerzeugung und geringere Stickoxydemission zur Folge
hat. Über einen höheren Druck kann ausserdem bei gleicher
oder kürzerer Einspritzdauer auch der Wirkungsgrad ver
gleichsweise noch verbessert werden.
Zwar ist aus der FR-OS 25 41 379 bereits bekannt, über
eine das Rückschlagventil überbrückende Bohrung den Nadelhub
zu steuern. Wegen der besonderen Ausführung der Einspritz
hubbegrenzung bei dieser bekannten Konstruktion muss
der Steuerraum vergleichsweise gross dimensioniert werden,
um das Spiel für ein genügendes Öffnen der Düsennadel
zu gewährleisten. Daraus resultiert bei dieser bekannten
Anlage zu Beginn des Einspritzvorganges ein sprunghafter
Anstieg des Kraftstoffdurchflusses, bevor die das Rück
schlagventil überbrückende Bohrung ihre Wirkung entfalten
kann, was wiederum eine unerwünschte Lärmerzeugung zur
Folge hat.
Der genannte zweite Druckraum jedes Einspritzelementes
kann durch einen Druckbehälter gebildet sein, der im
Nahbereich des Einspritzelementes in eine Kraftstoffzulei
tung zwischen dem gemeinsamen Druckspeicher und dem betref
fenden Einspritzelement angeordnet ist, er könnte aber
auch durch eine entsprechende Dimensionierung eines
Streckenabschnitts der Kraftstoffzuleitung gebildet sein.
Durch Anordnung einer Drossel in eine Kraftstoffzuleitung
zwischen dem gemeinsamen Druckspeicher und den einzelnen
Einspritzelementen kann eine weitere Verbesserung erzielt
werden, indem dadurch Druckschwankungen in den zweiten
Druckräumen vermindert werden.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist der Teil des Rückschlagventils, in welchem die letzteres
überbrückende Drosselbohrung gebildet ist, eine leicht
auswechselbare Scheibe. Dadurch wird es möglich, durch
Einsatz oder Ersatz einer solchen Scheibe durch eine
solche mit einer grösseren oder kleineren Drosselbohrung
eine stärkere oder schwächere Verzögerung der Einspritzrate
in der Anfangsphase der Einspritzung zu erzielen und
dadurch den Einspritzverlauf eines bestimmten Motors
zu optimieren und/oder den Einspritzverlauf der einzelnen
Einspritzelemente eines Motors aufeinander abzustimmen.
Die von den Einspritzelementen solcher Einspritzanlagen
im Betrieb geforderten kurzen und sehr präzisen Einschalt
zeiten erfordern vom Magnetventil extrem kurze, sowie
kleine und genau einstellbare Schaltwege.
Dies wird mit einer Weiterbildung der Erfindung dadurch
erreicht, dass der Ventilkörper des Magnetventils als
Anker ausgebildet ist und in einem Ankerführungsteil
gleitet und dass Ventilkörper und Ankerführungsteil aus
wechselbar sind. Durch diese Ausbildung wird es auf ein
fachste Weise, nämlich durch geeignete Wahl der Länge
nur dieser beiden auswechselbaren Teile möglich den Schalt
weg zu optimieren und Toleranzen zwischen den Magnetventilen
der Einpritzelemente eines Motors zu reduzieren.
Vorzugsweise ist hierbei die Anordnung so getroffen,
dass zwischen den Magnetkernteilen des Magnetventils
oder zwischen diesen und dem Magnetanker ein nichtmagne
tisches Distanzstück angeordnet ist. Beispielsweise kann
hierzu ein Luftspalt zwischen den Magnetkernteilen den
Magnetfluss unterbrechen. Dadurch können die Schaltzeiten
des Magnetventils im Sinne einer Verkürzung der Verzugszeit
weiter verbessert werden, weil dann auch bei angezogenem
Magnetanker eine gänzliche magnetische Sättigung des
Kerns und damit eine unerwünschte Magnetkrafterhöhung
verhindert wird.
Mit Vorteil wird der Kraftstoffpumpe ein den Kraftstoff
dosierendes Ventil vorgeschaltet. Damit lässt sich eine
weitere Verbesserung des Kraftverbrauchs erreichen, weil
dann die Pumpe nur gerade die wirklich vom System benötigte
Kraftstoffmenge auf Hochdruck bringen muss.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs
beispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 das Schema einer Kraftstoffeinspritzanlage in
einem hochtourigen, mehrzylindrigen Dieselmotor,
Fig. 2 ein einzelnes Einspritzelement im Axialschnitt,
Fig. 3 in vergrössertem Maßstab ein Detail aus Fig. 2,
und die
Fig. 4 und 5 grafische Darstellungen verschiedener Einspritz
verläufe.
In Fig. 1 bezeichnet 1 allgemein einen mehrzylindrigen
Dieselmotor, dessen jedem Zylinder zugeordnete Einspritz
elemente 2 aus einem Kraftstofftank 3 mit Kraftstoff
versorgt werden. Der Kraftstoff wird durch eine von der
Motorwelle 4 über ein Getriebe 5 angetriebene Hochdruck
pumpe 6 mit Ansaugleitung 7 über einen Filter 11 aus
dem Tank 3 abgesogen und über eine Druckleitung 8 in
einen Druckspeicher 9 sowie in eine Zuleitung 10 zu den
Einspritzelementen 2 gefördert. In die Ansaugleitung 7
ist im dargestellten Beispiel ein Regelventil 12 geschaltet,
das somit der Pumpe 6 vorgeschaltet ist. Dieses Regelven
til 12 ist über eine elektrische Steuerleitung 13 mit
einem Ausgang eines elektronischen Steuergerätes 14 ver
bunden, das von einer Batterie 15 gespeist ist. Das
Steuergerät 14 verarbeitet neben anderen Informationen
solche, die ihm über eine elektrische Leitung 16 von
einem Positions- und Drehzahlgeber 17 sowie, über eine
elektrische Leitung 18, von einem Drucksensor 19 zufließen,
der hier in die Zuleitung zu den Einspritzelementen 2
geschaltet ist. Mit diesen Informationen steuert das
Steuergerät 14 in Abhängigkeit der Motordrehzahl, der
Last und anderen Parameter das Regelventil 12 und über
den damit veränderbaren volumetrischen Wirkungsgrad der
Hochdruckpumpe 6 den im Druckspeicher 9 und in der Zulei
tung 10 herrschenden Kraftstoffdruck. Der in den Einspritz
elementen 2 anfallende überschüssige Kraftstoff wird
in einer Rücklaufleitung 20 gesammelt und in den Tank 3
zurückgeführt. Zwischen die Druckleitung 8 und die Rücklauf
leitung 20 ist ein Sicherheitsventil 21 geschaltet, das
erst bei einem unter Normalbetriebsbedingungen nicht
auftretenden Druck öffnet und dadurch den maximalen Druck
im System auf einen einstellbaren Wert begrenzt.
An die Stelle des hier nur als Sicherheits-Überdruckventil
beschriebenen Ventils 21 könnte gemäss einer Variante
ein Regelventil treten, das entsprechend dem Regelventil 12
vom Steuergerät 14 gesteuert den im Druckspeicher 9 und
in der Zuleitung 10 herrschenden Kraftstoffdruck einstellt.
Die einzelnen Einspritzelemente werden über elektrische
Leitungen 22, ebenfalls vom Steuergerät 14 angesteuert,
das Form und Dauer des jeweiligen elektrischen Signals
aufgrund der Signale vom Positions- und Drehzahlgeber 17
und anderer Informationen bildet.
Bei der dargestellten Ausführung weist jedes Einspritzele
ment zwei Kraftstoffzuleitungen 23 bzw. 24 auf. In die
Zuleitung 24, in welcher sich auch der Drucksensor 19
befindet, ist eine Drossel 25 sowie je ein Druckbehälter 26
für jedes Einspritzelement 2 eingeschaltet ist.
In den Fig. 2 und 3 ist ein einzelnes Einspritzelement 2
im Detail im Schnitt dargestellt. Die Zuleitung 23 ist
bei 27 an das mehrteilige Gehäuse 28 des Einspritzelemen
tes 2 angeschlossen und über einen Kanal 29 mit einem
Ringraum 30 verbunden. Wie Fig. 3 deutlicher zeigt, steht
der Ringraum 30 über eine radiale Drosselbohrung 31 mit
einem Kanal 32 in Verbindung, der, in Richtung gegen
das Einspritzende des Einspritzelementes 2, über eine
in einer auswechselbaren Scheibe 34 gebildete Drosselboh
rung 33 ständig mit einem Steuerraum 35 in Verbindung
steht. Der Steuerraum 35 wird in Richtung zum Einspritzende
des Einspritzelementes 2 durch den Kolben 36 einer Düsen
nadel 37 dichtend abgeschlossen. Zwischen der die Drossel
bohrung 33 aufweisenden im Steuerraum 35 axial gleitbaren
Scheibe 34 und dem Kolben 36 ist eine schwache Druckfeder 38
(Fig. 3) angeordnet, welche bestrebt ist, einerseits
die Düsennadel 37 in ihrer Schließstellung zu halten,
in welcher sie gegen ihren Sitz 39 im Gehäuse 28 anliegt
und dadurch die durch eine oder mehrere Einspritzdüsen
gebildete Einspritzöffnung 45 verschliesst, und anderseits
die durch die Anordnung von Überstromöffnungen 40 als
Rückschlagventil wirkende Scheibe 34 gegen eine Ringschul
ter 41 im Gehäuse 28 zu pressen und dabei die Überstromöff
nungen 40 geschlossen zu halten. Sobald der Druck im
Kanal 32 denjenigen im Steuerraum 35 übersteigt wird
aber die Scheibe 34 entgegen der Wirkung der Feder 38
von ihrem Sitz an der Ringschulter 41 abgehoben und die
Überstromquerschnitte 40, die den Querschnitt der Drossel
bohrung 33 mehrfach übersteigen, werden freigegeben.
In axialer Richtung vom Einspritzende des Einspritzelemen
tes 2 weg mündet der Kanal 32 in eine Drosselbohrung 42.
In der Ruhelage des Einspritzelementes 2 ist die Drossel
bohrung 42 durch den durch eine Druckfeder 60 beaufschlagten
Ventilkörper 43 eines allgemein mit 44 bezeichneten Elektro
magnetventils verschlossen. Das Magnetventil 44 umfasst
einen Kernhalter 49 sowie Magnetkernteile 46 und 47 die
zwischen sich einen Spalt 48 einschliessen. Der gleiche
Vorteil lässt sich erreichen, wenn der Magnetfluss zwischen
den Magnetkernteilen und dem Anker unterbrochen wird,
z.B. durch eine Folie oder ein anderes nicht magnetisches
Distanzstück. Der durch den Ventilkörper 43 gebildete
Anker gleitet in einem Ankerführungsteil 50. Die Magnetkern
teile 46 und 47 weisen ebenso wie der Kernhalter 49 eine
gemeinsam sorgfältig plan bearbeitete Stirnfläche auf.
Ausserdem sind, wie ersichtlich, der Ventilkörper 43
und der Ankerführungsteil 50 nach Abschrauben einer das
Einspritzelement 2 verschliessenden Kappe 51 leicht aus
wechselbar. Die von solchen Einspritzelementen 2 im Betrieb
geforderten kurzen und sehr präzisen Einschaltzeiten
erfordern vom Magnetventil 44 extrem kurze, sowie kleine
und genau einstellbare Schaltwege, die ausserdem für
alle Einspritzelemente 2 eines gleichen Motors gleichförmig
sein sollen. Die dargestellte Ausführung zeigt eine beson
ders zweckmässige Lösung die diese Anforderung erfüllt.
Die Anordnung der Magnetkernteile 46, 47 in einem Kernhalter
49 und des als Anker wirkenden Ventilkörpers 43 im Ankerfüh
rungsteil 50 erlaubt es auf einfachste Weise, nämlich
durch geeignete Wahl der Länge nur dieser beiden zudem
leicht auswechselbaren Teile 43 und 50, den Schaltweg
zu optimieren und Toleranzen zwischen den Magnetventilen
der Einspritzelemente 2 des gleichen Motors zu reduzieren.
Die Schaltzeiten des Magnetventils können weiter durch
den vorerwähnten Unterbruch des Magnetflusses, insbesondere
durch den Spalt 48 zwischen den Kernteilen 46 und 47
verbessert werden. Die Verzugszeit zwischen dem Abschalten
des Magnetstromes und der Bewegung des Ventilkörpers 43
wird erheblich verkürzt, weil der Spalt 48 auch bei angezo
genem Anker eine gänzliche magnetische Sättigung des
Kerns 46, 47 und damit eine unerwünschte Magnetkrafter
höhung bei angezogenem Anker verhindert. In der beschrie
benen Ausführung lässt sich das Spaltmass im weiteren
besonders genau fertigen. Weil die den Spalt 48 begrenzenden
Teile keine Bewegung ausführen, ist ausserdem auch nicht
mit Verschleiss zu rechnen, sodass das Spiel über die
Lebensdauer des jeweiligen Einspritzelementes konstant
bleibt.
Der allen Einspritzelementen 2 gemeinsame Druckspeicher 9
steht, wie aus Fig. 1 ersichtlich, auch über die die
Drossel 25 und die einzelnen, jedem Einspritzelement 2 zu
geordneten Druckbehälter 26 enthaltende Zuleitung 24 mit
jedem Einspritzelement 2 in Verbindung, wobei die Drossel 25
Druckschwingungen in den Druckbehältern 26 vermindert. Der
Kraftstoff in der Zuleitung 24 gelangt, wie wiederum aus
Fig. 2 ersichtlich, über einen Anschluss 52 des Gehäuses 28
des Einspritzelementes 2 und einen Kanal 53 im letzteren in
einen Druckraum 54 in Nahbereich der Einspritzöffnung 45.
Jedem Einspritzelement 2 ist somit neben einem ersten Druck
raum im Druckbehälter 26 ein zweiter Druckraum 54 zugeord
net. Über Kanäle 55 mit Überstromquerschnitt steht dieser
zweite Druckraum 54 mit dem Ringraum 56 um den vordersten
Teil der Düsennadel 37 vor dem Ventilsitz 39 in Verbindung.
Eine sich im Gehäuse 28 abstützende und auf die Düsenna
del 37 wirkende Druckfeder 57 unterstützt die Wirkung der
aufgrund der verschiedenen Drücke beim Düsennadelkolben 36
und der Einspritzöffnung 45 wirkenden Kräfte um die Düsenna
del 37 im Ruhezustand des Einspritzelementes 2 gegen
den Sitz 39 zu drücken.
An einem Anschluss 58 schliesslich wird die Verbindung
des Einspritzelementes 2 mit der Rücklaufleitung 20 her
gestellt. Der Anschluss 58 mündet in einen Ringraum 59
der bei geöffnetem Magnetventil 44 über die dann durch
den Ventilkörper 43 freigegebene Drosselbohrung 42 mit
dem Kanal 32 verbunden ist.
Im folgenden wird die Arbeitsweise eines Einspritz
elementes 2 beschrieben.
Zwischen den Einspritzvorgängen ist das Magnetventil 44
stromlos. Unter der Wirkung der Feder 60 hält der Ventil
körper 43 die Drosselbohrung 42 verschlossen. Dadurch
herrscht im Kanal 32 der gleiche Druck wie im Druckspei
cher 9, da beide über Leitungen und Drosseln 25, 23, 29, 30, 31
in Verbindung stehen. Die Scheibe 34 wird von der Druckfe
der 38 in der in Fig. 3 dargestellten Lage gehalten.
Die Überstromöffnungen 40 sind geschlossen. Der Kanal 32
und der Steuerraum 35 sind nur durch die Drosselbohrung 33
miteinander verbunden. Durch den Druckausgleich zwischen
dem Kanal 32 und dem Steuerraum 35 wird die Düsennadel 37
allseitig von hohem Druck umschlossen und von der Feder 57
auf ihren Sitz 39 gedrückt. Die Einspritzöffnumgen 45
werden dadurch vom Druckraum 54 getrennt.
Wird nun das Magnetventil 44 zur Einleitung eines Einspritz
vorganges erregt, bewegt sich der Ventilkörper 43 sobald
die aufgebrachte Magnetkraft die Gegenkraft der Feder 60
übersteigt in Richtung der Magnetkernteile 46, 47 und
gibt die Drosselbohrung 42 frei. Der Druck im Kanal 32
fällt auf einen durch die Querschnittsflächen der Drossel
bohrungen 31 und 42 gegebenen Wert. Der Druckabfall im
Steuerraum 35 erfolgt zunächst annähernd so rasch wie
derjenige im Kanal 32 da dazu nur äusserst geringe Flüssig
keitsmengen durch die Drosselbohrung 33 abfliessen müssen.
Sobald jedoch, durch den Druckabfall im Steuerraum 35
bedingt, die Düsennadel 37 vom Druck im Ringraum 56 und
im Druckraum 54 entgegen den Federkräften der Federn 57
und 38 von ihrem Sitz 39 wegbewegt wird, muss die von
der Düsennadel 37 verdrängte Flüssigkeit im Steuerraum 35
durch die Drosselbohrung 33 in den Kanal 32 überströmen
und der Druck im Steuerraum 35 sinkt nicht mehr weiter.
Die Geschwindigkeit der Düsennadel 37 kann durch die
Querschnittsfläche der Drosselbohrung 33 beeinflusst
werden.
Durch die sofort gebremste Öffnungsbewegung der Düsenna
del 37 wird erreicht, dass die Querschnittsfläche der
Einspritzdüsenbohrungen nur verlangsamt freigegeben wird
und die Einspritzrate vom Beginn der Einspritzung an
den gewünschten Anstieg aufweist.
Durch den Abfluss von Kraftstoff aus dem relativ kleinen
Druckraum 54 ergibt sich ein Druckabfall in diesem Raum
was in dieser zweiten Öffnungsphase trotz schon etwas
grösserem Nadelhub für eine weitere Reduktion der Einspritz
rate sorgt. Nach etwa einer doppelten Wellenlaufzeit
zwischen Druckräumen 54 und 26 nach dem ersten Druckabfall
im Druckraum 54 beginnt das Nachströmen von Kraftstoff
über den Kanal 53 in den Druckraum 54. Dadurch wird an
nähernd wieder der ursprüngliche Druck im Druckraum 54
und im Ringraum 56 erreicht was jetzt, in Kombination
mit der an der Scheibe 34 anliegenden Düsennadel 37 zu
hoher Einspritzrate führt.
Sobald das Magnetventil 44 abgeschaltet wird, kann der
Ventilkörper 43 von der Feder 60 wieder in die ursprüngliche
Ruhelage bewegt werden. Der Druck im Kanal 32 steigt
bei geschlossener Drosselbohrung 42 an und drückt die
Düsennadel 37 und die Scheibe 34 zusammen mit der Feder 57
entgegen dem etwas tieferen Druck im Druckraum 54 auf
ihren Sitz zurück. Damit ist der Einspritzvorgang abge
schlossen und in den Kanälen und Druckräumen kann sich
wieder ein Ruhezustand für die nächste Einspritzung ein
stellen. Die gleiche relativ lange Zeit steht auch zur
Verfügung, um die Scheibe 34 durch die Feder 38 in ihre
in Fig. 3 dargestellte Lage zu bewegen.
In Fig. 4 ist der beschriebene Einspritzverlauf noch
grafisch in einem Koordinatensystem dargestellt, auf
dessen Abszisse X die Zeit und auf dessen Ordinate y
der Durchfluss aufgetragen sind. Die von der jeweiligen
Kurve und der Abszisse begrenzte Fläche entspricht somit
der pro Einzeleinspritzung abgegebenen Kraftstoffmenge.
Die ausgezogen dargestellte Kurve a stellt den für ein
Einspritzelement 2 der vorliegenden Erfindung beschriebenen
Einspritzverlauf dar. Die gestrichelte Kurve b stellt
den Einspritzverlauf bei einem bekannten Einspritzelement
dar, z.B. bei einem Einspritzelement nach der
DE-OS 32 27 742. Deutlich ist erkennbar, wie beim bekannten
Einspritzelement (Kurve b) die Einspritzrate in der Anfangs
phase der Einspritzung sehr steil ansteigt und unmittelbar
nach Einspritzbeginn ihr Maximum erreicht und danach
wegen des Druckabfalls im Speicher sofort bereits abzufallen
beginnt, während beim beschriebenen Einspritzelement 2
(Kurve a) durch die erfindungsgemässen Massnahmen die
Einspritzrate in der Anfangsphase verzögert weniger steil
ansteigt, wodurch Lärm- und Schadstoffemissionen vermindert
werden, dann aber nach Erreichen ihres Maximums bis zum
jähen Abfall am Ende des Einspritzvorganges nahezu konstant
bleibt. Während beim bekannten Einspritzelement der erwähnte
sehr steile Anstieg der Einspritzrate in der Anfangsphase
einer Einspritzung nicht verändert werden kann, ist dies
mit dem beschriebenen Einspritzelement möglich, und zwar
durch Änderung der Grösse der Drosselbohrung 33 in der
Scheibe 34, z.B. durch Ersatz der Scheibe 34 durch eine
solche mit einer anderen Bohrung. Am Beispiel der strich
punktiert dargestellten Kurve c in Fig. 4 ist der Einspritz
verlauf mit noch flacherem Anstieg der Einspritzrate
dargestellt wie er sich mit einem Einspritzelement 2
ergibt, dessen Drosselbohrung 33 kleiner ist als diejenige,
aus welcher die Kurve a resultiert.
Für ein einmal festgelegtes Einspritzelement sind im
Betrieb noch Anpassungen an den Lastpunkt über Variationen
von Druck, Einschaltdauer und Einschaltzeitpunkt des
Magnetventils möglich. In einer Darstellung analog der
jenigen der Fig. 4 ist in Fig. 5 veranschaulicht, wie
über solche Massnahmen der Einspritzverlauf bei einer
erfindungsgemässen Einspritzanlage weiter variert werden
kann.
Zu Vergleichszwecken ist in dieser Fig. 5 nochmals die
Kurve a der Fig. 4 eingezeichnet. Die Kurve d zeigt den
Einspritzverlauf bei höherem Systemdruck und kürzerer
Einschaltzeit des Magnetventils 44. Die Einspritzmenge
ist dabei die gleiche, wie nach der Kurve a. Die Einspritz
menge pro Einspritzung kann reduziert werden durch Ver
ringerung des Systemdruckes (Kurve e) oder durch kürzere
Einschaltdauer (Kurve f).
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass es mit der er
findungsgemässen Kraftstoffeinspritzanlage möglich ist,
dem Einspritzverlauf den Erfordernissen verschiedener
Motoren anzupassen und insbesondere hinsichtlich Verbren
nungsgeräusch und Emissionen giftiger Abgasbestandteile,
aber auch hinsichtlich Wirkungsgrad gegenüber bekannten
Anlagen wesentlich zu verbessern.
Claims (9)
1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,
insbesondere für einen Dieselmotor, mit elektrisch
betätigten Einspritzelementen (2) für jeden Zylinder, und
einem den Einspritzelementen (2) vorgelagerten, gemein
samen, durch eine kontinuierlich fördernde Kraftstoff
pumpe (6) in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Last
beaufschlagten Druckspeicher (9), welcher über einen
Ringraum (30), und eine Drossel (31) mit einem Kanal (32)
in jedem Einspritzelement (2) dauernd verbunden ist,
wobei jedes Einspritzelement (2) ein für jeden Einspritz
vorgang betätigbares Magnetventil (44) aufweist, das
bei seiner Betätigung den genannten Kanal (32) mit
einer Kraftstoffrücklaufleitung (20) verbindet und
dadurch eine die Einspritzöffnung (45) verschliessende
Düsennadel (37) entlastet und den Austritt von Kraftstoff
aus einem der Einspritzöffnung (45) unmittelbar vorge
lagerten Druckraum (54) freigibt, dadurch gekennzeichnet,
dass der genannte Druckraum (54) über eine Leitung (53),
dessen Länge auf die Zündverzugszeit abgestimmt ist,
mit einem zweiten, dem betreffenden Einspritzelement (2)
zugeordneten, und in dessen Bereich liegenden Druck
raum (26) und über diesen mit dem gemeinsamen Druckspei
cher (9) verbunden ist.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass der genannte Kanal (32) über eine ein
Rückschlagventil (34, 38) überbrückende Drosselboh
rung (33) ständig mit einem die Düsennadelbewegung
steuernden Steuerraum (35) verbunden ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der genannte zweite Druckraum (26) in einem Druck
behälter gebildet ist, welcher in einer Kraftstoffzulei
tung (24) zwischen dem gemeinsamen Druckspeicher (9)
und dem betreffenden Einspritzelement (2) angeordnet
ist.
4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der genannte zweite Druckraum (26) durch eine
entsprechende Dimensionierung einer Kraftstoffzulei
tung (24) zwischen dem gemeinsamen Druckspeicher (9)
und dem betreffenden Einspritzelement (2) gebildet
ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass in eine Kraftstoffzuleitung (23 oder 24)
zwischen dem gemeinsamen Druckspeicher (9) und den
Einspritzelementen (2) eine Drossel (25) angeordnet
ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Teil des Rückschlagventils (34, 38),
welcher die dieses überbrückende Drosselbohrung (33)
aufweist, eine leicht auswechselbare Scheibe (34)
ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Ventilkörper (43) des Magnet
ventils (44) als Anker ausgebildet ist und in einem
Ankerführungsteil (50) gleitet, wobei Ventilkörper (43)
und Ankerführungsteil (50) durch ihre Längen allein
den Ankerhub bestimmen und auswechselbar sind.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass zwischen den Magnetkernteilen (46, 47)
des Magnetventils (44) oder zwischen diesen und dem
Magnetanker (43) ein nichtmagnetisches Distanzstück,
z.B. ein Spalt (48) vorgesehen ist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Kraftstoffpumpe (6) ein dem Kraftstoff
dosierendes Ventil (12) vorgeschaltet ist.
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