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Verfahren zur luftlosen Brennstoff einspritzung bei Einspritzbrennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hiftlosen Brenn-stoffeinspritzung bei Brünnkraftmaschinen,
bei dem innerhalb jedes Einspritzvorganges ein Teil der Brennstoffmenge voreingespritzt
und nach einer Spritzpause die_ Haupteinspritzung bewirkt wird, unter Verivendung
einer ventilgesteuerten Brennstoffdüse, deren Ventil durch den Druck des Brennstoffes
in der Einspritzl-eitung geöffn#et ZD wird. Das Verfahren, innerhalb jedes. Einspritzvorganges
einen Teil der Brennstoffmenge voreinzuspritzen und die Haupteinspritzung erst nach
einer Pause, folgen zu lassen, ist bekannt. Es ist auch bekannt, bei der Voreinspritzung
den einzuspritzenden Brennstoff durch die Brennstoffp-Lunpe unter geringeren Druck
zu setzen als bei der Haupteinspritzung. Ferner ist vorgeschlagen -worden, die V3reinspritzung
durch eine Düse von kleinerem Querschnitt erfelgen zu lassen als die Haupteinspritzung.
Nach einem weiteren Vorschlag ist die Einspritzvorrichtung mit mehreren Düsen ausgerüstet,
deren Ventile mit verschiedenen Schließkräften belastet sind und sich im Laufe der
Einspritzung nacheinander öff-
nen. Alle diese Maßnahmen bezwecken,
die Drucksteigerung im Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine im Anfang, des Verbrennungsvorganges
dadurch zu dämpfen, daß bei der V.oreinspritzung und überhaupt im Anfang jedes Einspritzvorganges
der Brennstoff nur allmählich eingespritzt wird. Zur genauen Bemessun- der gesamten
bei der Voreinspritzung eingespritzten Brennstoffmenge, die manchmal sehr klein
gewählt werden muß, sind diese Maßnahmen aber nicht ausreichend.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine genauere 13emessung der
Voreinspritzmenge und außerdem die Verwendung derselben Düse für Vor- und Haupteinspritzung
dadurch ermöglicht, daß die Voreinspritzung bei geringer Schließkraft des Ventils
'durchgeführt
und hierauf während der Spritzpause das Ventil mit
einer Zusatzkraft belastet wird. Die Haupteinspritzung kann folglich bei hoher Schließkraft
des Ventfls stattfinden.
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Der Vorteil -eringer Schließkraft des Einspritzventils für die genaue
Bemessung der Brennstoffmenge bei der Voreinspritzung beruht darauf. daß eine erhebliche,
mit der Schließkraft zunehmende Brennstoffmenge in die Einspritzleitung gefördert
werden muß, bis sich das Ventil öffnet. Hierauf geht aber die Einspritzung selbst
dann vor sich, wenn kein Brennstoff mehr in die zur Düse füh-
rende Leitung
gefördert wird. Sie ist erst beendet, wenn der Druck vor der Düse auf einen bestimmten,
von der Form und den Abmessungen des Ventils abhäng en Bruch-.i9, teil des qxLickes
gesunken ist, der zum Öff-
nen des Ventils exforderlich war. Es ist somit
für das Kleinbalten und die genaue Beniessung der Voreinspritzinenge von Varteil,
ivenn die diesen Druck bestimmende Ventilschließkraft gering ist.
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Das Verfahren ist anwendbar sowohl für Düsen, bei denen das Ventil
durch Federkraft, ivie für Düsen, bei denen es durch einen Flüssigkeitsdruck belastet
ist. Besonders einfach gestaltet sich die Durchführung des Verfahrens, wenn für
die Erzeugung der Schließkraft ein Flüssigkeitsdruck und als Flüssigkeit Brennstoff
verwendet und der das Ventil belastende Brünnstoffdruck bei jedem Einspritzhub durch
den Kolben der Einspritzpumpe neu erzeugt wird.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine
Einrichtung, bei der auf das die Düse steuernde Einspritzventil im Sinne des Offnens
der Brennstoffdruck in der zur Düse führenden Einspritzleitung und im Sinne des
Schließens der Brennstoffdruck in einem Ventilbelastungsraum wirkt. Dabei sind die
Einspritzleitung und der Ventilbeelastungsratim an den Arbeitsraum derselben Brennstoffpumpe
angeschlossen, und die Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsrauni und dem Ventilbelastungsraurn
wird durch eine von der Bewe-ung des Pumpenkolbens abhäng gige Vorrichtung gesteuert,
weiche durch Freigabe dieser Verbindung die zusätzliche Belastung des Einspritzventils
durch den vom Pumpenk olben erzeugten Brennstoffdruck ermögliclit, nachdem dieser
Kolben bei seinein Druckhub den zur Durchführung der Z,
Voreinspritzung erforderlichen
Weg zurückt-ele-t hat.
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Eine Vorrichtung dieser Art zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
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In der Zeichnung wird der Pumpenkolben i in der* Zylinderbolirung
des Pumpenkörpers 2 auf und ab bewegt. In diesem ist ferner ein besonderer Saugraum
3 1 untergebracht, der durch eine Leitung32 mit einem nicht dar--lälter in
Verbindung "estellten Brennstoffbel steht. Ein Kana133 führt in solcher Höhe vom
Sau '-:' raum 3 1 in die Zylinderbohrung des Pumpenkörpers2, daß er beim
Beginn des Druckhubes des Pumpenkolbens i. dessen Stirntläche senkrecht zur Kolbenachse
ist, von der Stirnkante 34 geschlossen wird. Außerdem ist die Zylinderbohrung mit
dem Saugraum i durch eine Drosselbohrung 3 5 verbunden, die in 0,eicher
Höhe wie die Befastungsleitung 18 einmündet. Der Pumpenkolben i ist mit zwei zur
Kolbenachse senkrechten Hohlkeblen 62 und 39 und einer Ausnehmung
41 versehen, die Steuerkanten 3o, 36# 37 und 38
bilden, welche beim
Einwärtshub nacheinander die Mündungen der Leitung 18 und der Bohrung
35 schließen, öffnen, wieder schließen Und wieder öffnen. Die Kehlen
62 und 39
sind durch die Längsnute 40 mit dem Pumpenarbeitsraum 14
in Verbindung, Ihre Kanten 3o, 36 und 37 laufen senkrecht zur Kolbenachse.
Die Kante 38 hing en ist auf deme-g Jenigen Teil des Kolhenumfangs, wo sie
die Mündung der Leitung 18 steuern soll, schräg zur Kolbenachse. Sie trifft die
Kante37 derart -, daß auch die Ausnehmun,-,41 mit der Kehle39 und durcIi. diese
mit dem Arbeitsraum 14 der Pumpe in Verbindung steht. Die Einspritzleitung ig ist
im Zylinderboden an den Pumpenarbeitsraum, 14 angeschlossen und steht mit ihm in
offener Verbindung. Die Z,
beiden Leitungen 18 und ig verbinden den Pumpenzyliiider
mit der Einspritzvorrichtung, die im Deckel 21 des Arbeitszylinders der Breiinkraftmaschine
eingebaut ist. Die Verbindung zwischen der Einspritzleitung ig und den in den Verbrennurigsraurn
mundenden Düsenbohrungen 22 wird durch die Ventilnadel 2,3 beherrscht; deren Schaft25
ist im VentilgehäUSC 24 dicht einggeschliffen, Das Ventil öffnet sich jeweils unter
dem Druck des Brennstoffs in der Einspritzleitung ig, welcher im kingrauM26 von
unten auf den Schaft 25 einwirkt, entgegen dz-m Brennstoffdruck in dem an
die Belastungsleitulig iS angeechlossenen Raum 27, wo außerdem die Feder28
auf den Sch-aft25 drückt.
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Bei der gezeichneten unteren Totpunktstellung des Kolbens i,
d. h. am Ende der Saugperiode, stehen der Belastungsraum 27
des Einspritzventils
über die 13-,lastungsleitung 19 und der RaUln 26 über die Einspritzleitung
ig mit dem Arbeitsraum 14 und durch den Saugkanal 33 mit dem Saugraum
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in Verbindung, so daß in ihnen überall der Ansaugdruck herrscht. Bei seiner
Einwärtsbewegung schließt der Punipenkolben i zuers" den Satigkanal 3 3 und
die Belastungsleitung 18
ab und beginnt hierauf sein-en Förderweg.
Auf seinem ersten Teil des letzteren erfolgt die Förderung der Voreinspritzbrennstoffmenge.
Im abgeschlossenen Belastungsraum27 des Einspritzventils entspricht der Druck während
der Voreinspritzung dem Ansaugdruck.
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Es wird nur eine kleine Brennstoffinenge ,gefördert, bis der Brennstoff
in der Leitung ig auf den Offnungsdruck des Einspritzventils gebracht ist und die
Voreinspritzun# stattfindet. Diese wird bieendet, sobald durch das Aufsteuern der
Mündung der Leitung 18 mittels der Kante 6 ein Druckausg 3 gleich
in den Räumen 26 und 27 herbeigeführt wird. Das die Düse steuernde
Organ 23 wird dann sofort von der Feder 28 auf seinen Sitz gedrückt.
Somit ist die Genauigkeit der Ab-
messung der kleinen Voreinspritzbrennstoffmenge
durch den Ptunpei#ikolben sichergestellt. Nach dem Druckausgl#eich bewirkt der Pumpenkolben
ein Einpressen von Brennstoff in die Räume 26 und --7 durch die Leitungen
19 bzw. 18. Der bei diesem Vorgang im Belastungsrautn 27 erzeugte
Flüssigkeitsdruck ist von der Pumpenkolb#e-ngesch-\Nindigkeit abhängig, da während
dieser Verdichtung ein Teil des vom Pumpenkolben verdräggten Brennstoffes durch
die Öffnung 35
in den unter niedrigerem Drucke stehenden Saugraum.
3 1 abfließt. Die abfließende Brennstoffmenge ist infolge der Drosselung
bei geringer Kolbengeschivindigkeit größer als bei hoher Kolbengeschwindigkeit,
so daß bei rascher Kolbenbewiegung ein höherer Enddruck im Raum 27 erreicht
wird als bei lang "samer. Dieser Verdichtungsvorgan,' wird dadurch beendet, daß
die Kante 37 die Mündung der Leitung 18 abschließt, so daß im Belastungsraum
27 des Einspritzventils die Brennstoffmenge abgeschlossen wird, deren Druck
zum Geschlossenhalten der Düse auf die Ventilnadel 23 efnwirkt. In der Einspritzleitung
wird der Brennstoff weiterverdichtet, his der Druck im RingrauM 26 ausreicht,
uni die Ventilnadel 23 entgegen der S(Jhließkraft der Feder 28 und
der Brennstoffbelastung im Belastungsraun1 27 anzuheben.
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Die von der Brennstoffbelastung herrührende Schließkraft im Raum
27 ist im Zeitpunkt des Abschlusses der Leitung 18 größer als der Brennstoffdruck
im Raume 26, der die Nadel 23 öffnen möchte, da die Spitze und die
Ventilsitzfläche der letzteren dem Druck im Ringraum 26 nicht ausgesetzt
sind, während für die Schließhelastung der ganze Querschnitt des Schaftes
25 maßgebend ist.
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Sobald die Ventilnadel 23 angehoben -wird, beginnt die Einspritzung;
sie erfolgt ununterbrochen oder intermittieründ, je nachdem die Nachförderung
des Brennstoffes durch den Pumpenkolben, den Druck unter der Nadel 23
oberhalb
des Schließ:drudkes zu halten vermag oder nicht.
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Zur Beendigung der Einspritzung Öffnet die Steuerkante 38 die
Verbindung zwischen der Leitung 18 und dem Pumpenarbeitsraum 14 wieder, so daß die
Flüssigkeitsdrücke beiderseits des Nadelschaftes 25 sich ausgleichen und
-das Einspritzvontil von der Feder -_#, 8 wieder geschlossen wird. Da die
Kante 37 sen1krecht, die Kante38 aber schräg zur Kolbenachse verläuft.. ist
der Beginn der Förderung in die Einspritzleitung unveränderlich; ihr Ende richtet
sich dagegen nach der Drehstellung des Kolbens i ', so daß der Teil des Kolhenhubes,
währenddessen in die Einspritzleitung gefördert wird und der die zur Haupteinspritzung
geförderte Brennstoffmenge bestimmt, durch Drehen des Pumpenkolbens i verändert
-werden kann. Der Kolben bewegt sich nun noch etwas weiter einwärts, kehrt dann
seine Bewegung um und senkt dabeiden Druck in den beiden Räumen 26 und
--7
und nach erneutem Abschluß der Leitung 18 nur noch den Druck in der Einspritzleitung
19 und im Raum 2 6. Wenn die Steuerkante 37 die Mündung der
Leitung 18 freilegt, erfolgt der Druckausgleich zwischen den heiden Leitungen 18
und 19 und den an diese angeschlossenen Räumen 26 und 27. Bis
zum Abschluß, der Leitung 18 durch die- Kante 3 6
erfolgt eine weitere
Drucksenkung in den Flüssigkeitsräumen 26 und 27. Schließlich öffnet
der Pumpei#k-olb-en mit seinen Steuerkanten 34 und 3o die Saugöffnung
33 und die Mündung der Leitung 18 wieder und gestattet das Nachströmen von
Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 14, die Leitungen ig und ig und die Räume
26 und 2#,.
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Das erfindungsgemäße Verfahren könnte z. B. auch mittels ein-er Einrichtung
mit einem Einspritzventil durchgeführt werden, dessen Schließkraft von einer Feder
ausgeübt wird, wobei die Spannung dieser Feder durch eine besondere, von der Brennkraftmaschinenwelte
aus getriebene Vorrichtung mit mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Kraftübertragung
periodisch verändert würde.
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