DE4027842A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer selbstzuendende brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für selbstzündende Brennkraftmaschinen gemäß den Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für selbstzündende Brenn­ kraftmaschinen mit zumindest einer zumindest ein Pumpen­ element aufweisenden Hochdruckeinspritzpumpe, sind allge­ mein bekannt und werden in den verschiedensten Ausführungen gebaut. Dabei treten häufig Leerlaufprobleme auf, die sich durch sogenanntes "Sägen" oder eine Instabilität der Leer­ laufeinstellung oder "Bocken" beispielsweise im Fahrzeug­ betrieb äußeren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoff­ einspritzvorrichtung einer selbstzündenden Brennkraftma­ schine dahingehend mit einfachen Mitteln zu verbessern, daß das Leerlaufverhalten der Brennkraftmaschine optimiert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

• a) das Entlastungsventil ein Gleichdruckventil ist und
• b) der Plunger ein Stufenplunger ist.

Das Gleichdruckventil ermöglicht im Vorteil zu einem Gleichraumventil einen gleichmäßigen Einspritzverlauf von Hub zu Hub und demzufolge einen stabilen Leerlauf. Damit verbunden tritt ein hoher Einspritzmengenanstieg mit fallender Drehzahl der Brennkraftmaschine auf, so daß eine Minus-Angleichung nötig ist. Diese Minus-Angleichung wird erfindungsgemäß durch den Stufenplunger vorgenommen, der bei fallender Drehzahl eine Einspritzmengenabsenkung be­ wirkt. Als weiterer Vorteil tritt eine Frühverstellung des Förderbeginns durch einen drehzahlabhängig unterschiedli­ chen Abschluß der Saugbohrung in dem Kolben des Pumpenele­ ments, durch den der Kraftstoff in den Arbeitsraum des Pumpenelementes gelangt, ein. Die Verbesserung des Leer­ laufverhaltens wird somit durch Maßnahmen beziehungsweise Bauteile erzielt, die zwar für sich, nicht aber in ihrem Zusammenwirken, bekannt sind. Damit kann aber als weiterer Vorteil auf handelsübliche Bauteile zurückgegriffen wer­ den, die die bisherigen Bauteile (Gleichraumventil und Zy­ linderplunger) ersetzen. Somit eignet sich die erfindungs­ gemäße Lösung auch zum nachträglichen Austausch bezie­ hungsweise Einsatz in vorhandenen Kraftstoffeinspritzvor­ richtungen, da ohne Nacharbeit von vorhandenen Teilen ein einfacher Wechsel von Bauteilen ohne zusätzlichen Bauraum­ bedarf vorgenommen werden kann. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Einspritzsysteme, die Einzel-Hochdruckeinspritzpumpen mit einem Pumpenelement aufweisen. Diese Hochdruckeinspritz­ pumpen werden direkt in das Gehäuse der Brennkraftmaschine eingesetzt und von einer ebenfalls in dem Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Nockenwelle betätigt.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Einspritzventil mehr als drei, insbesondere fünf Spritzlöcher auf. Bei den heute allgemein verwendeten Einspritzventilen mit vier Spritzlöchern treten schon die zuvor geschilderten Vortei­ le auf, die durch die Verwendung eines Einspritzventils mit fünf Spritzlöchern weiter verbessert werden. Der Vor­ teil des Einspritzventils mit fünf Spritzlöchern liegt in einer weiteren Einspritzmengenabsenkung bei fallender Drehzahl durch einen hohen Durchflußwert, wobei zudem noch ein günstiger Einfluß auf den Verbrennungsablauf des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoff-Luft-Gemisches feststellbar ist.

In Weiterbildung der Erfindung beträgt die Stufenhöhe des Stufenplungers 2,5% bis 25%, insbesondere 10% des Plun­ gergrunddurchmessers. Diese Werte haben sich als besonders günstig erwiesen. In Weiterbildung der Erfindung beträgt die Stufentiefe des Stufenplungers 0,25% bis 10%, insbe­ sondere 2,5% des Plungergrunddurchmessers. Mit diesen Werten werden im Zusammenhang mit den zuvor genannten Wer­ ten der Stufenhöhe die günstigsten Werte beziehungsweise Einflüße auf das Leerlaufverhalten der Brennkraftmaschine erreicht.

Weitere Vorteile sind der folgenden Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in der Zeichnung dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiele näher beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung nebst Einspritzdüse im Überblick

Fig. 1a eine Draufsicht der Einspritzdüse,

Fig. 2 einen Stufenplunger im Detail,

Fig. 3 ein Diagramm zum Mengenverhalten.

Der im Saugraum 1 befindliche Kraftstoff (Fig. 1) strömt durch die Zulaufbohrung 2 bei der unteren Kolbenlage des Stufenplungers 3 in den Pumpenzylinder 4. Der von der Nockenwelle 5 gegen die Kraft der Kolbenfeder 6 angetrie­ bene Stufenplunger 3 fördert den Kraftstoff durch das Druckventil 7a des Gleichdruckventils 7, von wo er durch die Druckleitung 8 zu der Einspritzdüse 9 gelangt.

In der Druckkammer 9a der Einspritzdüse 9 wirkt der Druck des Kraftstoffs auf die Druckschulter 9b′ der Düsennadel 9b und hebt sie von ihrem Sitz ab, wenn die von dem Kraft­ stoff ausgeübte Kraft auf die Druckschulter 9b′ größer ist, als die entgegenwirkende Kraft der Druckfeder 9c. Der Kraftstoff wird dann durch die Spritzlöcher 9d in den Ver­ brennungsraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Wenn die Steuerkante 3a des sich aufwärtsbewegenden Stu­ fenplungers 3 die Zulaufbohrung 2 erreicht, ist das För­ derende erreicht und der Kraftstoff fließt über die Längs­ nut 3b und die Zulaufbohrung 2 zurück in den Saugraum 1. Dadurch sinkt der Druck im Pumpenzylinder 4, so daß sich durch den höheren Druck in der Druckleitung 8 das Druck­ ventil 7a schließt. Da nunmehr kein weiterer Kraftstoff in die Druckleitung 8 gelangen kann, sinkt auch hier der Druck, so daß die Druckfeder 9c die Düsennadel 9b wieder auf die Nadelsitzfläche 9e drückt und die Einspritzdüse 9 bis zum nächsten Druckhub verschließt.

Das Druckhalteventil 7c des Gleichdruckventils 7 gewähr­ leistet unabhängig von der Drehzahl und dem Lastzustand der Brennkraftmaschine einen stets gleichbleibenden Druck in der Einspritzleitung 8 vor dem darauffolgenden Ein­ spritzvorgang.

Dadurch entsteht ein gleichmäßiger Einspritzverlauf von Hub zu Hub und demzufolge ein stabiler Leerlauf.

Dem Druckhalteventil 7c des Gleichdruckventils 7 kann eine Drossel 7b vorgeschaltet sein, die einen stabilen Leerlauf zusätzlich begünstigt.

Fig. 1a zeigt als Draufsicht die erfindungsgemäß bevorzug­ te Einspritzdüse mit fünf Einspritzlöchern 9d.

Fig. 2 zeigt den Stufenplunger 3 im Detail.

Die Mengenreduzierung bei fallender Drehzahl wird dadurch erreicht, daß der Stufenplunger 3 auf einer bestimmten Stufenhöhe 3c einen um die Stufentiefe 3e geringeren Radius gegenüber den übrigen Plunger aufweist. Dadurch fließt ein Teil des Kraftstoff bei Förderbeginn in den Saugraum zurück, obwohl die obere Steuerkante 3f des Stu­ fenplungers 3 mit der oberen Kante der Zulaufbohrung 2 in Deckung sind. Erst wenn der Stufenplunger 3 um die Stufen­ höhe 3c weiter nach oben gelangt ist, schließt er den Pum­ penzylinder 4 vollständig ab.

Bei niedriger Drehzahl (gegenüber Höchstdrehzahl) ver­ bleibt dem Kraftstoff längere Zeit, um in den Saugraum 1 zurückzufließen, bis der Stufenplunger 3 den Pumpenzylin­ der 4 vollständig verschließt. Mit anderen Worten wird bei fallenden Drehzahlen eine Einspritzmengenabsenkung be­ wirkt. Als besonders günstige Werte für die Stufentiefe 3e haben sich ein Radius von 0,25% bis 10%, insbesondere 2,5% des Plungergrunddurchmessers (beispielsweise bei 8 mm Plungergrunddurchmesser) und eine Stufenhöhe 3c von 2,5% bis 25%, insbesondere 10% des Plungergrunddurchmessers ergeben.

Fig. 3 zeigt die Einspritzmenge pro mm Hub des Stufen­ plungers 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine. Linie X zeigt den Einspritzmengenanstieg bei fallender Drehzahl bei Verwendung eines Gleichdruck­ ventils J.

Linie Y zeigt bereits eine deutliche Reduzierung des Ein­ spritzmengenanstiegs bei fallender Drehzahl bei Verwendung eines Gleichdruckventils J mit gleichzeitiger Minusan­ gleichung durch einen Stufenplunger 3.

Linie Z zeigt das optimierte Mengenverhalten durch Verwen­ dung eines auf das Gleichdruckventil J abgestimmten Stu­ fenplungers 3 mit einer Stufenhöhe 3 von 10% und einer Stufentiefe 3e von 2,5% des Plungergrunddurchmessers und zusätzlich verwendeter Fünfloch-Einspritzventil 9.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für selbstzündende Brennkraftmaschine mit zumindest einer zumindest ein Pum­ penelement aufweisenden Hochdruckeinspritzpumpe, wobei in einem Pumpenzylinder des Pumpenelementes ein von einer Nockenwelle bewegter Plunger Kraftstoff über ein Ent­ lastungsventil in eine Hochdruckleitung zu einem Ein­ spritzventil fördert und wobei der Kraftstoff durch Spritzlöcher in dem Einspritzventil in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Entlastungsventil ein Gleichdruckventil (J) ist und
• b) der Plunger ein Stufenplunger (3) ist.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (9) mehr als drei, insbesondere fünf Spritzlöcher (9d) aufweist.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenhöhe (3c) des Stu­ fenplungers (3) 2,5% bis 25%, insbesondere 10% des Plun­ gergrunddurchmessers (3d) beträgt.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufentiefe (3e) des Stu­ fenplungers (3) 0,25% bis 10%, insbesondere 2,5% des Plun­ gergrunddurchmessers (3d) beträgt.