DE3825595C2 - - Google Patents

Description

Nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 betrifft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Vor- und Haupteinspritzung für eine luftverdichtende Brenn­ kraftmaschine mit einem im wesentlichen zylindrisch gestalteten an beiden Enden stirnflächenseitig vom Kraftstoffdruck beauf­ schlagten und entgegen der Kraftstofförderrichtung einer Ein­ spritzpumpe von der Kraft einer Druckfeder belasteten Steuer­ kolben, der den Beginn und das Ende der Voreinspritzung steuert sowie die Einspritzpause zwischen der Vor- und Haupteinsprit­ zung und den Beginn der letzteren bestimmt und der, in einer vom Pumpenarbeitsraum zu einer Einspritzdüsenanordnung führen­ den Kraftstoffdruckleitung angeordnet, mit seiner pumpen­ arbeitsraumseitigen Stirnfläche einen Druckraum mit einem hier­ von abgehenden und vom Steuerkolben sperrbaren bzw. zum Zweck der Haupteinspritzung freigebbaren Haupteinspritzleistungszweig der Kraftstoffdruckleitung und mit seiner anderenends an­ geordneten Stirnfläche einen Arbeitsraum mit einem hiervon abgehenden Voreinspritzleitungszweig der Kraftstoffdruckleitung begrenzt.

Bei der Einbringung von Kraftstoff in luftverdichtende Brenn­ kraftmaschinen mit Direkteinspritzung wird während der Zündverzugszeit eine große Kraftstoffmenge gut aufbereitet, die dann schlagartig verbrennt. Es ergeben sich hohe Druck- und Temperaturgradienten, die zu hohen Geräusch- und Abgasemissi­ onen führen. Daher wird eine geringe Kraftstoffmenge als Vor­ einspritzmenge, zeitlich getrennt von der restlichen, für die gegeforderte Leistung der Brennkraftmaschine als Haupteinspritzmenge benötigten Kraft­ stoffmenge, in den Brennraum einge­ spritzt und verbrannt. Der geringe Druck- und Temperaturanstieg durch die Voreinspritzmenge vermindert die Zündverzugszeit der Haupteinspritzmenge und damit die Heftigkeit der Verbrennung.

Aus der DE-PS 741 842 ist gemäß Abb.1 eine Kraftstoffein­ spritzeinrichtung bekannt, bei der ein die Vor- und Hauptein­ spritzung sowie die dazwischenliegende Einspritzpause steuern­ der Steuerkolben am Ende der Voreinspritzung eine Ansaug- bzw. Überströmleitung aufsteuert. Durch diese Entlastung fällt der Druck im Arbeitsraum am Ende der Voreinspritzung völlig ab. Bei weiterem Axialhub des Steuerkolbens in Kraftstofförderrichtung bis zu einem Anschlag wirkt der Steuerkolben dann nur noch ge­ gen die Kraft der Druckfeder und steuert hierbei den Hauptein­ spritzleistungszweig der Kraftstoffdruckleitung auf. Erst nach dem Anstoßen des Steuerkolbens am Anschlag baut sich der Ein­ spritzdruck für die Haupteinspritzung wieder voll auf. Neben der Notwendigkeit des erwähnten Druckaufbaus für die Hauptein­ spritzung ergibt sich hier außerdem noch der Nachteil einer wegen des zusätzlichen Druckfederraumes größeren Länge und da­ mit größeren Masse des Steuerkolbens sowie der Nachteil der zusätzlich erforderlichen Ansaug- und Überströmleitung, die mit einem Kraftstoffreservoir in Verbindung stehen muß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kraft­ stoffeinspritzeinrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, die einen vereinfachten Aufbau mit weniger Bauraum und entsprechend kleinerer Masse des Steuerkolbens aufweist, und bei welcher der Druck im Einspritzsystem auch nach der Voreinspritzung so weitgehend erhalten bleibt, daß ein erneuter stärkerer Druckaufbau für die Haupteinspritzung vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt entsprechend den im Kennzei­ chen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist nach der Vorein­ spritzung während der Unterbrechungsphase ein Abfließen bzw. Zurückfließen des Kraftstoffes aus dem Arbeitsraum in eine niederdruckseitige Ansaug- und Überströmleitung verhindert. Nach dem Voreinspritzende fällt somit der Druck nicht völlig ab, sondern bleibt weitgehend erhalten, d. h., daß für die Haupteinspritzung bereits ein kurz vor dem Öffnungsdruck der Einspritzdüse liegender Druck zur Verfügung steht. Die im Steuerkolben angeordnete Speicherringnut ermöglicht im Zusam­ menwirken mit der Überströmleitung und dem als Kraftstoffspei­ cher wirkenden Arbeitsraum einen relativ kurzen Steuerkolbenweg bei dennoch ausreichender Unterbrechungsphase zwischen der Vor- und Haupteinspritzung. Außerdem ist der Arbeitsraum zugleich Druckfederraum, wodurch sich eine kürzere Länge des Steuerkol­ bens bei entsprechend kleinerer Masse desselben ergibt.

Förderliche Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen beansprucht, wobei gemäß Anspruch 3 in vorteilhafter Weise mit ein oder zwei Einspritzdüsen gearbeitet werden kann.

In der Zeichnung ist anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung einer Kraftstoffein­ spritzeinrichtung mit Steuerkolben und jeweils in vergrößerter Darstellung

Fig. 2 die Stellung des Steuerkolbens bei Voreinspritz­ beginn,

Fig. 3 die Stellung des Steuerkolbens bei Vorein­ spritzende und

Fig. 4 die Stellung des Steuerkolbens während der Haupteinspritzung.

Die in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzeinrichtung setzt sich im wesentlichen aus einer Einspritzpumpe 1, einer Kraft­ stoffdruckleitung 2 und einer aus zwei Einspritzdüsen 3, 4 be­ stehenden Einspritzdüsenanordnung sowie aus einem diesen Ein­ spritzdüsen vorgeschalteten, in einem Gehäuse 9 aufgenommenen Steuerkolben 5 (Fig. 2) zusammen. Mit 6 ist der Brennraum und mit 7 der Kolben der luftverdichtenden Brennkraftmaschine be­ zeichnet.

In Fig. 2 ist der Steuerkolben 5 in einer zylindrischen Aus­ nehmung 8 des Gehäuses 9 längsverschiebbar geführt und begrenzt einen eine Druckfeder 10 aufweisenden Arbeitsraum 11, der zu­ gleich Kraftstoffdruckspeicher ist. Im Gehäuse 9 ist eine U- förmig verlaufende Überstrombohrung 12 vorgesehen, deren eines Ende 14 ständig an den Arbeitsraum 11 angeschlossen ist und deren an­ deres Ende 13 durch den Steuerkolben 5 in seiner Ruhestellung verschlossen ist.

Der Steuerkolben 5 weist eine langgestreckte, als Zwischen­ speicher dienende Speicherringnut 15 auf, die beim Axialhub des Steuerkolbens 5 mit der Überströmleitung 12 verbindbar ist ( Fig. 4). Die Stirnfläche 16 des Steuerkolbens 5 ist als Ab­ stützung für die Druckfeder 10 und gleichzeitig als Steuerkante für die Absteuerung eines zur Einspritzdüse 4 führenden Vor­ einspritzleitungszweiges 17 der Kraftstoffdruckleitung 2 vor­ gesehen. Diese Einspritzdüse 4 ist somit für die Voreinsprit­ zung bestimmt. Eine pumpenarbeitsraumseitige Stirnfläche 25 des Steuerkolbens 5 begrenzt einen Druckraum 20, von dem ein zur Einspritzdüse 3 führender Haupteinspritzleitungszweig 19 der Kraftstoffdruckleitung 2 abgeht und vom Steuerkolben 5 sperrbar und freigebbar ist. Diese Einspritzdüse ist somit für die Haupt­ einspritzung bestimmt.

Der Steuerkolben 5 ist noch mit einer für den langsamen Druck­ ausgleich dienenden Bohrungsanordnung 21 versehen, die sich aus einer zentral verlaufenden und in den Stirnflächen 16, 25 des Steuerkolbens 5 mündenden Bohrung 22 und einer diese Bohrung kreuzenden Querbohrung 23 zusammensetzt, die in die Speicher­ ringnut 15 mündet.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird nach­ stehend beschrieben:

Mit Beginn der Förderung bewegt sich der Steuerkolben 5 gegen die Druckfeder 10 (Fig. 2). Arbeitsraum 11 und Voreinspritzlei­ tungszweig 17 der Kraftstoffdruckleitung 2 sind miteinander verbunden. Sobald der Düsenöffnungsdruck erreicht ist, beginnt die Voreinspritzung, die bei Absteuerung des Voreinspritzlei­ tungszweiges 17 beendet ist (Fig. 3). Ab dem Voreinspritzende steuert die vordere Begrenzungskante 24 der Speicherringnut 15 das pumpenarbeitsraumseitige Ende der Überströmleitung 12 auf, so daß noch ein bleibender Druck beim Übergang von der Vor- zur Haupteinspritzung ermöglicht wird. Die Haupteinspritzung be­ ginnt, sobald die druckraumseitige Stirnfläche 25 des Steuer­ kolbens 5, die umfangsseitig zugleich als Steuerkante wirkt, den Haupteinspritzleitungszweig 19 aufsteuert (Fig. 4). Beim von der Einspritzpumpe 1 ausgehenden Förderende bricht der Druck bis hin zum Steuerkolben 5 zusammen, die Haupteinspritzung ist beendet und der Steuerkolben 5 bewegt sich infolge der Feder­ kraft der Druckfeder 10 und des noch vorliegenden Drucks im Arbeitsraum 11 zurück und verschließt den Haupteinspritzlei­ tungszweig 19. Nachspritzer beim Wiederöffnen des Voreinspritz­ leitungszweiges 17 werden vermieden, da der Kraftstoff bereits vorher durch das Entlastungsvolumen im Steuerkolben 5 entspannt wurde. Durch die Bohrungsanordnung 21 wird ermöglicht, daß sich sämtliche Räume, wie Arbeitsraum 11, Speicherringnut 15, Düsen­ zuläufe, auf den Standdruck langsam entspannen. Gegebenenfalls ist für die Vor- und Haupteinspritzung nur eine Einspritzdüse einzusetzen. Der Haupteinspritzleitungszweig 19 der Kraftstoffdruckleitung 2 müßte für diesen Fall in den Vor­ einspritzleitungszweig 17 einmünden.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Vor- und Haupteinsprit­ zung für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einem im wesentlich zylindrisch gestalteten, an beiden Enden stirnflächen­ seitig vom Kraftstoffdruck beaufschlagten und entgegen der Kraftstofförderrichtung einer Einspritzpumpe von der Kraft ei­ ner Druckfeder belasteten Steuerkolben, der den Beginn und das Ende der Voreinspritzung steuert sowie die Einspritzpause zwischen der Vor- und Haupteinspritzung und den Beginn der letzteren bestimmt und der, in einer vom Pumpenarbeitsraum zu einer Einspritzdüsenanordnung führenden Kraftstoffdruckleitung angeordnet, mit seiner pumpenarbeitsraumseitigen Stirnfläche einen Druckraum mit einem hiervon abgehenden und vom Steuer­ kolben sperrbaren bzw. zum Zweck der Haupteinspritzung frei­ gebbaren Haupteinspritzleitungszweig der Kraftstoffdruckleitung und mit seiner anderenends angeordneten Stirnfläche einen weiteren Arbeitsraum mit einem hiervon abgehenden Voreinspritz­ leitungszweig der Kraftstoffdruckleitung begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (5) eine Speicherringnut (15) aufweist, die über eine einen langsamen Druckausgleich erbringende, aus einer Querbohrung (23) und einer den Steuerkolben (5) längs durchsetzenden, in den Stirnflächen (16, 25) des Steuerkolbens (5) mündenden Bohrung (22) bestehende Bohrungsanordnung (21) ständig mit dem Arbeitsraum (11) und dem Druckraum (20) in Ver­ bindung steht, daß in den die Druckfeder (10) für den Steuer­ kolben (5) aufnehmenden Arbeitsraum (11) mit ihrem einen Ende eine Überströmbohrung (12) ungesteuert mündet, deren in Ruhe­ stellung des Steuerkolbens (5) von diesem verschlossenes ande­ res Ende beim Axialhub des Steuerkolbens (5) in Kraftstofförder­ richtung von der arbeitsraumseitigen Begrenzungskante (24) der Speicherringnut (15) dann aufgesteuert wird, wenn das arbeits­ raumseitige Ende des Steuerkolbens (5) den in Ruhestellung des­ selben zum Arbeitsraum hin offenen Voreinspritzleitungszweig (17) absteuert, und daß bei Fortsetzung des Axialhubs des Steu­ erkolbens (5) in Kraftstofförderrichtung der Haupteinspritz­ leitungszweig (19) zum Zwecke der Haupteinspritzung vom druck­ raumseitigen Ende des Steuerkolbens (5) aufgesteuert wird.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherringnut (15) in ihrer Längserstreckung um ein Vielfaches größer ist als der Durchmesser des Öffnungsquer­ schnitts des mit der Speicherringnut (15) zusammenwirkenden Endes der Überströmbohrung (12).

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinspritzleitungszweig (17) und Haupteinspritzlei­ tungszweig (19) entweder getrennt zu jeweils einer Vor- und Haupteinspritzdüse (3, 4) oder mit Hilfe einer gegenseitigen Verbindungsleitung zu einer einzigen Einspritzdüse (3 oder 4) führen.