DE4121615A1 - Kraftstoff-einspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Es ist bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen bekannt, durch Einspritzen einer kleinen Kraftstoffmenge zeitlich vor dem Einspritzen der Hauptmenge den Brennraum für die Verbrennung vorzukonditionieren. Dadurch läßt sich das Verbrennungsgeräusch senken, ohne dabei die Emissionen, wie HC, NOx, Rauch usw., und den spezifischen Kraftstoffverbrauch zu verschlechtern. Entscheidend ist hierbei, daß es, unabhängig vom Motorzustand, zwischen Ende der Voreinspritzung und Anfang der Haupteinspritzung eine Pause gibt, in der kein Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird. Bisher bekannte Vorrichtungen für eine abgesetzte Voreinspritzung basieren auf den Prinzipien der Selbst- oder der Fremdsteuerung. Fremdgesteuerte Vorrichtungen (DE-OS 37 20 544) erlauben zwar eine gute Anpassung an den je­ weiligen Motorzustand, sind aber sehr aufwendig und erfordern eine elektrische Steuereinrichtung sowie eine zusätzliche Energiequelle. Selbststeuernde Vorrichtungen (DE-OS 37 25 618 und DE-OS 37 12 310) arbeiten mit dem von der Einspritzpumpe erzeugten Druck nach dem Prinzip der Zusatz-Schließkrafterhöhung und/oder nach dem Prinzip der Druckabsteuerung. Bei diesen Vorrichtungen ist die Zeitspanne zwischen Vor- und Haupteinspritzung stark vom Leitungs- oder Pumpen­ druck und somit von der Drehzahl der Pumpe beziehungsweise der Brennkraftmaschine abhängig. Erstrebenswert ist daher eine Kraft­ stoff-Einspritzvorrichtung, bei der die Zeitspanne zwischen Vorein­ spritzung und Haupteinspritzung unabhängig vom Pumpen- oder Leitungsdruck und unabhängig von einer Fremdsteuerung festgelegt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch den zeitlich konstanten Spritzbeginnabstand zwischen Vor- und Hauptein­ spritzung der Motorbrennraum für die jeweilige Verbrennung bei jeder Drehzahl stets optimal hinsichtlich einer Geräuschsenkung kondi­ tioniert wird. Dabei ist der Spritzbeginnabstand, gemessen in ° Kurbelwinkel, zur Drehzahl des Motors direkt proportional, in absoluter Zeit gesehen jedoch eine drehzahlunabhängige Konstante. Durch die Integration des Zeitglieds, dessen Schwingung durch den taktweisen Druckanstieg der Kraftstoffzufuhr vorbereitet und ausge­ löst wird, wird völlig selbsttätig ein konstanter Spritzbeginnab­ stand zwischen Vor- und Haupteinspritzung hergestellt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 an­ gegebenen Einspritzvorrichtung möglich. Das mit Kraftstoff spannbare Zeitglied nach Anspruch 2 kann für ein sehr kleines Verdrängungs­ volumen ausgelegt werden, so daß lediglich ein sehr geringer Teil der von der Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffmenge zum Laden des Zeitglieds benötigt wird. Durch die Integration einer Steuerventil­ einrichtung mit dem Zeitglied kann in einfacher Weise die Verbindung der Einspritzdüse mit der Druckleitung direkt gesteuert werden. Eine besonders präzise Steuerung des Spritzbeginnabstandes zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung läßt sich nach Anspruch 4 erzielen. Dadurch, daß das Zeitglied und die damit verbundenen Steuerglieder in einem mit der Einspritzdüse verbindbaren Gehäuse untergebracht werden können, ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung einfach zu montieren.

Durch das direkte Ansteuern des Steuerschiebers oder des Steuer­ glieds der Steuerventileinrichtung entsprechend den Ansprüchen 12 oder 13, ergibt sich ein besonders einfacher und gedrungener Aufbau der Einspritzvorrichtung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Aufbau und

Fig. 2 einen Längsschnitt sowie

Fig. 3 ein Funktionsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 einen schematischen Aufbau und

Fig. 5 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels sowie

Fig. 6 einen schematischen Aufbau und

Fig. 7 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbei­ spiels einer Einspritzvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einspritzvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 hat im wesent­ lichen eine Einspritzdüse 1 mit einer Voreinspritzeinrichtung 2, ein Zeitglied 3, ein Spannglied 4, eine Steuerventileinrichtung 5 und ein Druckventil 6. In Verbindung mit der Steuerventileinrichtung 5 steuert das Zeitglied 3 die Einspritzdüse 1 mit der Voreinspritz­ einrichtung 2 so, daß mit Beginn der Voreinspritzung jeweils eine bestimmte, konstante Zeitdauer bis zum Beginn der Haupteinspritzung abläuft. Die einzelnen Teile sind als Module 7, 8 aufgebaut und mit der Einspritzdüse 1 zu einer Einheit zusammengefaßt.

Die Einspritzdüse 1, die von herkömmlicher Bauart ist, hat eine in einem Düsenkörper 12 verschiebbare, von einer Schließfeder 14 gegen einen Ventilsitz 13 gedrückte Ventilnadel 11. Der Düsenkörper 12 ist mit einer Überwurfmutter 15 über eine Zwischenscheibe 16 an einem Düsenhalter 17 festgespannt, der in einer Kammer die Schließfeder 14 aufnimmt. Im Bereich einer Druckschulter 18 der Düsennadel 11 hat der Düsenkörper 12 einen Druckraum 19.

Die Voreinspritzeinrichtung 2 ist, wie beispielsweise aus der DE-PS 12 52 002 bekannt, achsparallel zur Ventilnadel 11 im Düsen­ körper 12 angeordnet. Sie hat einen gegen die Wirkung einer Rück­ führfeder 24 in einer Zylinderbohrung 22 verschiebbaren Vorein­ spritzkolben 21, der bei Druckanstieg um einen bestimmten Hub ver­ schoben wird und dabei eine vorbestimmte, jeweils konstante Menge Kraftstoff, die sogenannte Voreinspritzmenge, durch einen Kanal 23 in den Druckraum 19 der Einspritzdüse 1 verdrängt, von wo aus die Voreinspritzmenge in den Brennraum eingespritzt wird.

Die Haupteinspritzmenge wird der Einspritzdüse 1 über das Spannglied 4 und das Zeitglied 3 zugeleitet, wobei das Zeitglied 3 den zeit­ lichen Abstand zwischen Vor- und Haupteinspritzung bestimmt und selbst durch die Steuerventileinrichtung 5 ausgelöst wird. Das Zeit­ glied 3 ist ein Feder-Masse-System und hat eine Masse in Form eines Kolbenschiebers 30 mit einem aktiven Kolbenteil 31 und einem Ventil-Schieberteil 32, der mit einer Steuernut 33 und Steuerkanten 34, 35 einen Einlaß 36 und einen Auslaß 37 steuert. Der Kolben­ schieber 30 ist auf der der Druckfläche des Kolbenteils 31 gegen­ überliegenden Seite von einer Feder 38, vorzugsweise einer Schraubendruckfeder belastet. In nicht druckbelastetem Zustand nimmt der Kolbenschieber 30 eine Stellung ein, in der die Steuernut 33 eine Verbindung des Einlasses 36 mit dem Auslaß 37 herstellt, und diese unterbricht, wenn bei Druckaufbau vor dem Kolbenteil 31 der Kolbenschieber 30 gegen einen Anschlag 39 entgegen der Kraft der Feder 38 verschoben wird. Die Masse des Kolben­ schiebers 30 und die Charakteristik der Feder 38 sind so abgestimmt, daß jeweils nach dem Ingangsetzen des Zeitglieds 3 durch Druckent­ lastung am Kolbenteil 31 eine vorgewählte konstante Zeitdauer ver­ geht, bis der Schieberteil 32 mit seinen Steuerkanten 34, 35 die Verbindung vom Einlaß 36 zum Auslaß 37 herstellt. Diese konstante Zeit- oder Schwingdauer bestimmt den Abstand vom Beginn der Vorein­ spritzung zum Beginn der Haupteinspritzung.

Das Zeitglied 3 beziehungsweise dessen Kolbenschieber 30 wird ge­ spannt, beziehungsweise in seine Ausgangs- oder Startstellung ge­ bracht, indem bei Förderbeginn und Druckaufbau einer Einspritzmenge durch die Einspritzpumpe der Spannkolben 40 des Spannglieds 4 ver­ schoben wird und dieser dabei Kraftstoff durch einen Kanal 42 zum Kolbenteil 31 des Kolbenschiebers 30 verdrängt, so daß der Schieber­ teil 32 die Verbindung vom Einlaß 36 zum Auslaß 37 unterbricht. Beim Verschieben des Spannkolbens 40 aus seiner Ausgangsstellung, in die er in drucklosem Zustand von einer Feder 43 gedrückt wird, stellt der eine Steuerkante 44 aufweisende Spannkolben 40 eine Verbindung von einem Zulaufkanal 45 zu einem zum Einlaß 36 des Zeitglieds 3 führenden Kanal 46 her. Der Zulaufkanal 45 ist mit einer Förder- oder Druckleitung 47 verbunden, die von einer nicht darge­ stellten Hochdruck-Einspritzpumpe ausgeht.

Die den Beginn der Voreinspritzung und den Start des Kolbenschiebers 30 des Zeitglieds 3 steuernde Steuerventileinrichtung 5 hat einen Steuer- oder Ventilschieber 50, der mit einer ersten Steuerkante 51 einer Ringnut 52 die Verbindung eines mit der Druckleitung 47 ver­ bundenen Kanals 53 mit einem zur Voreinspritzeinrichtung 2 führenden Kanal 54 und mit einer zweiten Steuerkante 55 einen Verbindungskanal 56 vom Kolbenteil 31 des Kolbenschiebers 30 mit dem drucklosen Leck­ ölkanal 65 steuert. Der Ventilschieber 50 liegt in seiner Schließ­ stellung von einer sich am Gehäuse abstützenden Rückführfeder 57 belastet mit seiner Steuerkante 55 an einer gehäusefesten Anschlag­ schulter 49 an. Der Ventilschieber 50 hat vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie der Spannkolben 40, ist auch gleichachsig zu diesem angeordnet und hat einen gegen den Spannkolben 40 vorstehenden An­ satz 58, der in druckloser Ausgangsstellung des Spannkolbens 40 und des Ventilschiebers 50 zum Spannkolben 40 hin einen bestimmten Ab­ stand hat. Die die Rückführfeder 57 aufnehmende Kammer 59 wird über ein Ablaß- oder Druckventil 64, das auf etwa 20 bar Öffnungsdruck eingestellt ist, und einen Leckölkanal 66 entlastet. Außerdem ist sie durch einen Kanal 63 mit dem Druckventil 6 verbunden, das einen vom Pumpendruck beaufschlagten Differentialkolben 60 hat, welcher mit einer Steuerkante 61 die Verbindung der Kammer 59 der Steuer­ ventileinrichtung 5 mit einem zu dem Kanal 53 führenden Kanal 62 steuert. Das Druckventil 6 erzeugt am Spannkolben 40 und am Ventil­ schieber 50 eine Druckdifferenz und sichert den Rücklauf dieser Teile bei Druckabbau. Die dem Steuerkolben 50, dem Differential­ kolben 60 und dem Kolbenschieber 30 zugeordneten drucklosen Kammern sind über Leckölkanäle 65 bis 69 mit einem nicht dargestellten Sammel-Leckölkanal verbunden, durch den Lecköl auch von der die Schließfeder 14 der Einspritzdüse 1 aufnehmenden Kammer abgeführt wird.

Die in Fig. 1 in schematischem Aufbau gezeigte Einspritzvorrichtung ist in Fig. 2 als gegenständliches Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt. Dabei sind der mit einer Voreinspritzeinrichtung 2 ausgerüsteten Einspritzdüse 1, die von herkömmlicher Bauart ist, ein Modul 7 mit der Steuerventileinrichtung 5 und ein Modul 8 mit dem Zeitglied 3, dem Spannglied 4 sowie dem Druckventil 6 und ein Ver­ teilerkopf 9 zugeordnet. Die Gehäuse der Module 7 und 8 haben etwa den gleichen Querschnitt wie die Einspritzdüse 1 und sind koaxial mit dieser hintereinander verspannt. Die oben beschriebenen Verbindungskanäle sind in den Gehäusen als Längs- und Querbohrungen ausgebildet, wobei die Kanäle 53 und 63 in Ebenen verlaufen, die zur Schnittebene der Fig. 2 versetzt sind. Ebenso ist der Differential­ kolben 60 des Druckventils 6 winkelversetzt zum Spannkolben 40 im Gehäuse des oberen Moduls 8 angeordnet. Der Kolbenschieber 30 des Zeitglieds 3, der Spannkolben 40 des Spannglieds 4, der Differen­ tialkolben 60 des Druckventils 6 und der Ventilschieber 50 der Steuerventileinrichtung 5 sind in entsprechenden Zylinderbohrungen der Gehäuse 7 und 8 verschiebbar geführt.

Der vom Auslaß 37 des Zeitglieds 3 ausgehende und zur Druckkammer 19 im Düsenkörper 12 führende Kanal 25 durchsetzt die beiden Gehäuse 7, 8, den Düsenhalter 17, die Zwischenscheibe 16 und den Düsenkörper 12. Die Kanäle 53 und 63 durchsetzen die Gehäuse 7 und 8 in gleicher Weise. Der von der Ventilsteuereinrichtung 5 abgehende und zur Vor­ einspritzeinrichtung 2 führende Kanal 54 durchsetzt das Gehäuse 7, den Düsenhalter 17, die Zwischenscheibe 16 und den Düsenkörper 12. Die achsparallel verlaufenden Kanäle sind als Durchgangs- oder Sack­ bohrungen ausgebildet. Querbohrungen sind radial von außen gebohrt und hochdruckdicht verschlossen. Eine bogenförmige Nut 91 im Ver­ teilerkopf 9 verbindet die Kanäle 45, 46 und 53 mit der Druckleitung 47.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Einspritzvorrichtung wird anhand des Funktionsdiagramms nach Fig. 3 erläutert. Darin zeigen über der Zeit t aufgetragen die Kurve p den Druck in der Zuführ- be­ ziehungsweise Druckleitung 47, die Kurve a den Weg des Spannkolbens 40, die Kurve b den Weg des Kolbenschiebers 30, die Kurve c den Weg des Ventilschiebers 50 und die Kurve h den Hub der Ventilnadel 11.

Beim Förderhub der Einspritzpumpe steigt der Druck p in der Druck­ leitung 47. Dadurch werden der Differentialkolben 60 des Druckven­ tils 6 und der Spannkolben 40 des Spannglieds 4 entgegen der Wirkung ihrer Rückführfedern 60′ und 43 verschoben, wobei zunächst die Steuerkante 61 des Differentialkolbens 60 die Verbindung zwischen der Kammer 59 der Steuerventileinrichtung 5 und dem Druckkanal 62 sowie auch die Verbindung 71, 42 vom Druckkanal 62 über die Steuer­ einrichtung 5 zum Zeitglied 3 unterbricht. Ab einer bestimmten Druckhöhe, die von der Feder 43 der Steuerventileinrichtung 5 und der Feder 38 des Zeitglieds 3 bestimmt wird, wird der Spannkolben 40 verschoben, wobei er auf dem ersten Teil a′ seines Weges Kraftstoff durch den Kanal 42 zum Kolbenglied 31 des Zeitglieds 3 verdrängt, so daß der Kolbenschieber 30 entgegen der Kraft der Feder 38 gegen den Anschlag 39 verschoben und dabei die Feder 38 gespannt wird (Weg b′). Auf dem anschließenden Teil a′′ seines Weges, nachdem der Spannkolben 40 den Abstand zu dem Ansatz 58 des Ventilschiebers 50 durchlaufen hat, öffnet das Ablaßventil 64 und der Spannkolben 40 verschiebt den Ventilschieber 50, so daß dieser mit seiner Steuer­ kante 55 die Verbindung vom Druckraum des Kolbenteils 31 des Zeit­ glieds 3 zum drucklosen Leckölkanal 65 und die Verbindung von der Druckleitung 47 zum Voreinspritzkolben 21 über die Kanäle 53 und 54 herstellt. Dieses Aufsteuern bewirkt, daß der Voreinspritzkolben 21 die Voreinspritzmenge in die Druckkammer 19 unter Druckanstieg ver­ drängt, so daß die Ventilnadel 11 vom Sitz 13 abgehoben wird (Weg h′), wobei die Voreinspritzmenge aus dem Düsenkörper 12 ausge­ spritzt wird, und gleichzeitig durch die Druckentlastung des Kolben­ teils 31 des Kolbenschiebers 30 die Feder 38 den Kolbenschieber 30 aus seiner Startstellung, in der er die Verbindung der Druckleitung 47 zur Einspritzdüse 1 unterbricht, in die Aufsteuerstellung (Fig. 1) verschiebt. Die Voreinspritzmenge, die durch den Hub und die Ver­ drängungsfläche des Voreinspritzkolbens 21 klein bemessen ist, wird innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer verdrängt und eingespritzt. Während dieser Zeitdauer und einer gewissen Zeit danach läuft die Laufzeit ΔSB des Zeitglieds 3 ab, die durch die Größe der Masse des Kolbenschiebers 30 und der Charakteristik der diesen belastenden Feder 38 sowie dessen Weg bis zur Aufsteuerung des Einlasses 36 und des Auslasses 37 durch die Steuerkanten 34 und 35 bestimmt ist. Nach diesem Zeitablauf ΔSB, der vom Förderdruck der Einspritzpumpe und vom Zustand der Brennkraftmaschine völlig unabhängig ist, beginnt beim Aufsteuern des Zeitglieds 3 die Haupteinspritzung, deren Dauer von der durch die Einspritzpumpe geförderten Einspritzmenge bestimmt wird. Dabei macht die Ventilnadel 11 den Weg h′′. Gegen Ende der Förderung der Einspritzpumpe, wenn der Leitungsdruck p wieder auf einen bestimmten Druck gefallen ist, führen nach Öffnen des Druck­ ventils 6 durch die Rückführfeder 60′ die Federn 43, 57 und 24 den Differentialkolben 60, den Ventilschieber 50, den Spannkolben 40 und den Voreinspritzkolben 21 in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangs­ stellung zurück, wobei Druckausgleich geschaffen wird. Zum Füllen des Raumes vor dem Spannkolben 40 und zum Spannen des Zeitglieds 3 sowie zum schnellen Entlasten und Rückführen der Kolbenglieder ist, wie in Fig. 1 dargestellt, zwischen der Kammer zwischen dem Spann­ kolben 40 und dem Ventilschieber 50 und dem Kanal 63 ein Ver­ bindungskanal 71 angeordnet. Dieser Verbindungskanal kann entfallen, wenn die die Einspritzmenge fördernde Druckpumpe ein Entlastungs­ volumen hat. Ein solches Entlastungsvolumen wird geschaffen durch die Anordnung eines an sich bekannten Gleichraumentlastungsventils am Ausgang der Hochdruck-Einspritzpumpe, also am Eingang der Druck­ leitung 47. Wird anstelle eines solchen Gleichraumentlastungsventils ein ebenfalls bekanntes Gleichdruckventil angeordnet, das in der Druckleitung 47 nach der Druckphase einen bestimmten Standdruck aufrechterhält, kann auch das Spannglied 4 entfallen. Die Funktion des Spannkolbens 40 wird vom Standdruck ausgeübt.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß die Steuerventileinrichtung 5, das Spannglied 4 und das Druckventil 6 auch baulich zusammenge­ faßt werden können, wobei der Steuerschieber 50, der Spannkolben 40 und der Differentialkolben 60 als eine Einheit ausgebildet sind, wie beispielsweise das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Ausbildung, die An­ ordnung zueinander und die Funktion der Einspritzdüse 1, der Vor­ einspritzeinrichtung 2 und des Zeitglieds 3 wie bei dem oben be­ schriebenen Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3, weshalb im folgenden für gleichartige Teile auch die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Anstelle des Druckventils 6, des Spannkolbens 4 und des Steuerventils 5 ist hier eine Steuerventileinrichtung 80 angeordnet, die einen einzigen Steuerschieber 81 mit einer ersten Ringnut 82 mit zwei Steuerkanten 84, 85 zum Ansteuern des Zeitglieds 3 und mit einer zweiten Ringnut 83 mit einer Steuerkante 86 zum Steuern der Voreinspritzeinrichtung 2 hat. Die eine Stirnseite 87 des kolbenartigen Steuerschiebers ist über den Zulaufkanal 45 vom Pumpen- beziehungsweise Leitungsdruck und die andere von einer Rückführfeder 88 in einer Kammer 89 belastet, die druckentlastet ist.

In der Ruhephase zwischen zwei Förderphasen wird in der Druckleitung 47, im Druckkanal 53, im Zulaufkanal 45 und im Kanal 46 ein Stand­ druck von etwa 15 bis 20 bar durch ein am Ausgang der Einspritzpumpe 90 angeordnetes Gleichdruckventil 91 aufrechterhalten, das ein Rückschlagventil 92 und ein Rückströmventil 93 aufweist, durch welches der Standdruck in der Druckleitung 47 unabhängig von Last und Drehzahl der betriebenen Brennkraftmaschine konstant gehalten wird. In der Ruhephase wirkt dieser Standdruck über die in der einen Schaltstellung befindlichen Steuerventileinrichtung 80 auf den Kolbenschieber 30 des Zeitglieds 3, so daß dessen Schieberteil 32 die Verbindung vom Einlaß 36 zum Auslaß 37 unterbricht (Fig. 4). In dieser einen Schaltstellung sperrt der Steuerschieber 81 der Steuer­ ventileinrichtung 80 die Verbindung vom Druckkanal 53 zum Kanal 54, der zur Voreinspritzeinrichtung 2 führt.

Zu Beginn der Förderphase der Einspritzpumpe 90, wenn in der Druck­ leitung 47 der Druck ansteigt, verschiebt der auf der Stirnseite 87 wirkende Druck den Steuerschieber 81 in seine andere Schaltstellung. Dabei unterbricht die Steuerkante 84 zunächst die Verbindung vom Druckkanal 53 über den Kanal 42 zum Kolbenschieber 30 des Zeitglieds 3. Darauf steuern gleichzeitig die Steuerkante 86 die Verbindung vom Druckkanal 53 zum Voreinspritzkanal 54 und die Steuerkante 85 die Verbindung vom Druckraum des Kolbenteils 31 des Zeitglieds 3 zum drucklosen Leckölkanal 65 auf. Dieses Aufsteuern bewirkt, daß der Voreinspritzkolben 21 die Voreinspritzmenge verdrängt und durch die Druckentlastung des Kolbenteils 31 die Feder 38 den Kolbenschieber 30 aus seiner Startstellung in die Aufsteuerstellung verschiebt. Dadurch wird, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, die Haupteinspritzung um eine bestimmte Zeitspanne verzögert nach der Voreinspritzung durchgeführt. Bei Förderende der Einspritzpumpe, wenn der Druck in der Druckleitung 47 fällt, schieben die Rückführ­ federn 24 und 88 den Voreinspritzkolben 21 und den Steuerschieber 81 in ihre Ausgangsstellung zurück, so daß durch die aufsteuernde Steuerkante 84 durch den Standdruck der Kolbenschieber 30 des Zeit­ glieds wieder gespannt wird.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 gegenständ­ lich dargestellt, wobei der Einspritzdüsenteil, der gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel, weggelassen ist. Die Steuerventil­ einrichtung 80 und das Zeitglied 3 sind in einem Modul 95 unterge­ bracht. Im übrigen ist dieses Ausführungsbeispiel ähnlich wie das erste aufgebaut, weshalb gleichartige Teile mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen sind. Verbindungsbohrungen sind zum besseren Ver­ ständnis teilweise in die Schnittebene der Zeichnung verlegt.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 6 und 7), dessen Aufbau noch einfacher als der der beiden vorhergehend beschriebenen ist, ist in die Steuerventileinrichtung 100 auch die Voreinspritzein­ richtung 2 integriert. Dadurch ist als Einspritzdüse 1′ eine solche ohne eingebaute Voreinspritzeinrichtung verwendbar, wie insbesondere aus der Fig. 7 zu ersehen ist. Im übrigen kann die Einspritzdüse 1′ so aufgebaut sein wie die nach Fig. 2, so daß hier weitere Er­ läuterungen entbehrlich sind. Das Zeitglied 3 ist der Einspritzdüse 1′ und der Steuerventileinrichtung 100 in gleicher Weise zugeordnet und funktioniert gleich.

Die Steuerventileinrichtung 100 hat in einem Gehäuse 104 ein Ventil­ glied 101 mit zwei gegeneinandergerichteten Ventilkegeln 102, 103, die mit an einem umgebenden Gehäuse 104 angeordneten Ventilsitzen 105, 106 zusammenwirken. Der Ventilkegel 102 bildet zusammen mit dem Ventilsitz 105 ein Einlaßventil und der Ventilkegel 103 mit dem Ventilsitz 106 ein Auslaßventil. Die Ventilkegel 102, 103, die durch einen Schaft 107 miteinander fest verbunden sind, sind in Kammern 108, 109 und der Schaft 107 in einer Zwischenkammer 110 angeordnet, die von den Kammern 108, 109 durch die Ventilsitze 105, 106 getrennt ist. Mit dem Ventilglied 101 ist auf der Seite der Kammer 109, die über einen Kanal 112 druckentlastet ist und in der eine den Ventil­ kegel 103 gegen den Ventilsitz 106 drückende Rückführfeder 111 an­ geordnet ist, ein den Voreinspritzkolben 120 tragender Ansatz 121 verbunden. Der Voreinspritzkolben 120 taucht in einen Zylinder 122, der über den Kanal 23 mit dem zum Druckraum 19 des Einspritzventils 1′ führenden Zulaufkanal 25 verbunden ist. In die der druckent­ lasteten Kammer 109 gegenüberliegenden, pumpenseitig angeordneten Kammer 108 mündet der Kanal 45, der mit der Druckleitung 47 ver­ bunden ist. Die Zwischenkammer 110 ist über den Kanal 42 mit dem Steuerdruckraum des Zeitglieds 3 verbunden.

In der Ruhepause zwischen zwei Förderphasen der Einspritzpumpe, die wie beim zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Gleichdruckventil ausgestattet ist, wird in der Druckleitung 47 ein gewisser Stand­ druck aufrechterhalten, so daß bei geöffnetem Einlaßventil 102, 105 der Steuerventileinrichtung 100 der Kolbenschieber 30 des Zeitglieds 3 entgegen der Wirkung der Feder 38 in seiner Ausgangsstellung ge­ halten wird (Fig. 6). Zum Offenhalten des Einlaßventils 102, 105 und zum Geschlossenhalten des Auslaßventils 103, 106 der Steuer­ ventileinrichtung 100 bei diesem Standdruck ist die das Ventilglied 101 belastende Rückführfeder 111 so bemessen, daß deren Kraft die entgegenwirkende vom Standdruck an der der Stirnfläche des Vorein­ spritzkolbens 120 kongruenten Druckangriffsfläche des Ventilglieds 101 erzeugte Kraft überwiegt. Dabei befindet sich auch der Vorein­ spritzkolben 120 in seiner Ausgangsstellung.

Zu Beginn der Förderphase der Einspritzpumpe, wenn der Druck in der Druckleitung 47 steigt, übersteigt die vom Druck erzeugte, auf das Ventilglied 101 wirkende Kraft die Kraft der Rückführfeder 111, so daß das Ventilglied 101 verschoben wird, wobei das Einlaßventil 102, 105 schließt und das Auslaßventil 103, 106 öffnet. Dadurch wird der Kolbenschieber 30 des Zeitglieds 3 druckentlastet, gleichzeitig wird die Voreinspritzmenge verdrängt und durch die Einspritzdüse 1′ aus­ gestoßen. Nach Ablauf der Schwingdauer steuert das Zeitglied 3 die Haupteinspritzung wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbei­ spielen auf.

Bei dem in Fig. 7 gegenständlich dargestellten Ausführungsbeispiel des prinzipiell in Fig. 6 dargestellten sind das Zeitglied 3 und die Steuerventileinrichtung 100 ebenfalls in einem mit der Ein­ spritzdüse 1′ verbundenen Modul 114 untergebracht, in dem Ver­ bindungsbohrungen in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, wobei der die Steuerkammer des Kolbenschiebers 30 mit der Zwischenkammer 110 der Ventileinrichtung 100 verbindende Kanal 42 nur strichpunktiert angedeutet ist. In das Gehäuse des Grundmoduls 114 sind in Bohrungen eine Büchse 115 zum Führen des Kolbenschiebers 30 und eine Büchse 116 mit den Ventilsitzen 102, 103 für das Ventilglied 101 einge­ setzt. Das Ventilglied 101 ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung zum Einspritzen einer Vormenge um eine bestimmte Zeitspanne vor der Hauptmenge ist das beschriebene mechanische, hydraulisch angesteuerte Zeitglied von wesentlicher Bedeutung. Es ist in seinem Aufbau einfach und hat eine von der Masse seines Kolbenschiebers und von der Kraft einer Feder abhängige, konstante Ablaufdauer. Seine Ansteuerung ist mit ver­ schiedenen Steuerventileinrichtungen, von denen einige vorhergehend eingehend beschrieben sind, möglich, die auch die Voreinspritzung steuern.

Claims (16)

1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einer Einspritzdüse, welcher taktweise von einer Einspritzpumpe über eine Druckleitung jeweils eine Kraftstoffmenge zugeleitet wird und welche eine kleine Teilmenge davon als Voreinspritzung und zeitlich davon abgesetzt eine große Menge als Haupteinspritzung in die Brenn­ kammer einspritzt, und mit einer Steuereinrichtung, welche die Haupteinspritzung von der Voreinspritzung zeitlich absetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung (5; 80; 100) ein mecha­ nisches Zeitglied (3) mit einer bestimmten, konstanten Ablaufdauer zugeordnet ist, das mit Beginn der Voreinspritzung in Gang gesetzt wird und das die Haupteinspritzung während seiner Ablaufdauer aus­ setzt.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (3) ein Masse-Federsystem (30, 38) mit einer be­ stimmten, konstanten Ablaufperiodendauer ist und das mit Hilfe eines Teils des von der Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffmenge vor Beginn der Einspritzphase in Ausgangsposition bringbar ist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (3) einen Kolben (30) mit einer bestimmten Masse und eine Feder (38) mit einer bestimmten Kraft-Weg-Kennlinie hat und daß der von der Feder (38) belastete Kolben (30) vom Kraftstoffdruck beaufschlagbar ist.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kolben (30) ein Ventilglied (32) verbunden ist, das die Verbindung der Einspritzdüse (1) mit der Druckleitung (47) für die Haupteinspritzung steuert.

5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied als ein mit dem Kolben (31) verbundener Kolben­ schieber (32) ausgebildet ist.

6. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (5; 80; 100) ein Steuerglied (50; 81, 101) hat, das den Beginn der Voreinspritzung und den Beginn des Ablaufs des Zeitglieds (3) synchronisiert.

7. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied als Steuerschieber (50; 81) ausgebildet ist, der mit einer ersten Steuerkante (51) den Ablauf des Zeitglieds (3) und mit einer zweiten Steuerkante (55) den Beginn der Voreinspritzung steuert.

8. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerschieber (50) gleichachsig ein Spannkolben (40) zuge­ ordnet ist, der bei Druckanstieg zunächst den Kraftstoff zum Spannen des Zeitglieds (3) verdrängt und darauf eine Verbindung von der Druckleitung (47) zum Ventilglied (32) des Zeitglieds (3) freigibt, sowie danach den Steuerschieber (50) betätigt.

9. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckventil (6) vorgesehen ist, das bei Druckanstieg die Druckräume auf der jeweiligen Federseite des Spann­ kolbens (40) und des Steuerschiebers (50) von der Druckleitung (47) trennt.

10. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einspritzvorrichtung (1) ein eine be­ stimmte Menge dosierender Voreinspritzkolben (21) angeordnet ist, der von dem Steuerschieber (50) gesteuert wird.

11. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Federseite des Steuerschiebers (50) ein Druckventil (64) angeordnet ist, das bei einem definierten Druck öffnet und die gemeinsame Bewegung von Steuerschieber (50) und auf­ liegendem Spannkolben (40) ermöglicht.

12. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (81) direkt vom Druck in der mit der Ein­ spritzpumpe verbundenen Druckleitung (45, 47) angesteuert wird.

13. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied als Ventilglied (101) mit zwei Dichtflächen (102, 103) ausgebildet ist, von denen die eine (102) das Beauf­ schlagen und die andere (103) das Entlasten des Zeitglieds (3) steuern.

14. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilglied (101) der Steuerventileinrichtung (100) die Voreinspritzeinrichtung (2) mechanisch verbunden ist.

15. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen des Ventilglieds (101) als einander entgegen­ gerichtete Ventilkegel (102, 130) ausgebildet sind und daß der Vor­ einspritzkolben (21) der Voreinspritzeinrichtung (2) als Ansatz am Ventilglied (101) geformt ist.

16. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Einspritzpumpe (90) verbundene Druckleitung (47) von einem Gleichdruckentlastungsventil (91) unter einem bestimmten Standdruck gehalten wird.