-
Verfahren einer in Vor- und Haupteinspritzung unterteilten Kraftstoffeinspritzung
mittels Einspritzpumpe Die Erfindung betrifft ein Verfahren einer iri Vor- und Haupteinspritzung
unterteilten Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftmasehinen ;mittels Einspritzpumpe
und eine Einspritzpumpe zur Durc'hfü'hrung des Verfahrens, insbesondere eine solche
mit nur einem Zylinder und einem Stempel je Einspritzdüse.
-
Bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung und Verdichtungszündung
tritt leicht ein unangenehm lautes Geräusch bei der Zündung des Kraftstoffes ein.
Bekanntlich ,kann dieses Zündgeräusch wesentlich gemildert werden, indem man die
für ein Arbeitsspiel eines Zylinders benötigte Kraftstoffmenge riic'ht auf einmal
einspritzt, sondern ,der Einspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge eine kurze Unterbrechung
folgen läßt und dann erst die Hauptkraftstoffmenge zuführt. Dadurch, daß die Zündung
mit einer nur sehr kleinen Kraftstoffmenage erfolgt und der Druck im Zylinder weniger
steril ansteigt, kann die" Heftigkeit de5 Zündschlages gemildert werden.
-
Eine Unterteilung der Kraftstoffe'inispritzung in eine Vor- und Haupteinspritzung
läßt -sich in bekannter Weise durchführen, indem die Kraftstofförderung von der
Einspritzpumpe zur Einspritzdüse hin nach erfolgter Förderung der Voreinspritzmenge
kurzzeitig unterbrochen oder stark vermindert wird. Dies kann beispielsweise durch
öffnen und Schließen eines oder mehrerer Kanäle am Einspritzpumpenzylinder geschehen;
bei einer bekannten Brennstoffainspritzeinrichtung ist dabei zwecks Schaffung eines
Entlastungsraumes ein Hohlkörper am Pumpengehäuse aufgesetzt, der durch eine zum
Pumpenzylinder führende Bohrung einerseits sowie durch am Pumpenkolben vorgesehene
und bei dessen Arbeitsgang in dkernselben auf und ab bewegte Bohrungen andererseits
abwechselnd entweder mit dein Pumpendruckraum
in Verbindung gesetzt
oder wieder davon abgeschnitten wird.
-
Bei den bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Unterteilung
der Einspritzung durch die Einspritzpumpe ergibt sieh jedoch -die Erscheinung, daß
die Vorspritzmenge bei gleichbleibender Einstellung und damit gleichbleibender theoretischer
Fördermenge mit zunehmender Drehzahl größer wird. Die Ursache dieser Zunahme der
Vorspritzmenge ist je nach der Bauart der Einspritzpumpe verschieden. Sie kann darin
liegen, daß insbesondere bei nur einen Zylinder und einen Stempel enthaltenden Pumpenelementen
die für die Voreinspritzung geförderte Kraftstoffmenge trotz gleichbleibender fheoretischer
Fördermenge mit zunehmender Drehzahl größer wird infolge Drosselwirkung ,des bei
Beginn der Förderung zu schließen-.den oder bei Ende der Förderung zu öffnenden
Entlastungsweges. Diesen Nachteil hat beispielsweise auch die erwähnte Brennstoffeinspritzeinrichtung
mit am Pumpengehäuse aufgesetztem Entlastungsraum, wobei der erwähnte Nachteil noch
dadurch unterstützt wird, daß dort mindestens einer der den Druckabfall gewährleistenden
Kanäle derart ausgebildet sein soll, daß er als Drosselöffnung wirkt.
-
Die Zunähme der Voreinspritzmenge mit zunehmender Drehzahl kann auch
darin begründet sein, daß der Anteil :des Lecköles bei der Voreinspritzmenge mit
zunehmender Drehzahl kleiner wird, was die Voreinspritzmenge entsprechend vergrößert,
oder sie kann auch auf aderdynamischen Wirkung der zur Einspritzdüse geförderten
Kraftstoffmenge beruhen, wodurch der Druck an der Einspritzdüse trotz gleichbleibender
geförderter Kraftstoffmenge mit wachsender Drehzahl größer wird. Die Zunahme der
Einspritzmenge ist im Verhältnis zur gesamten Voreinspritzmenge um so größer, je
kleiner die Voreinspritzmenge im Vergleich zur Gesamteinspritzmenge und je kleiner
der Stempelhub der Einspritzpumpe während der Förderung der Voreinspritzmenge im
Verhältnis zum Stempeldurchmesser ist. Die Zunahme der Voreinspritzmenge mit der
Drehzahl tritt besonders stark auf, wenn der Pumpenstempel für die Voreinspriitzung
nicht kleiner ist als derjenige für die Haupteinspritzung, sondern Vor- und Haupteinspritzmenge
mit dem gleichen Pumpenstempel gefördert werden.
-
Versuche haben ergeben, daß bei bestimmten Dieselmotorenbauarten die
Voreinspritzmenge über den ganzen Betriebs,drehza'hlbereich unverändert sehr klein
gehalten werden muß, soll eine erhebliche Minderung des Zündgeräusches ohne merkliche
Verschlechterung des Kraftstoffverbrauches und der Abgastrübung erreicht werden.
-
Um dieser Forderung zu genügen und um eine günstige Voreinspritzung
über einen größeren Drehzahlbereich zu erhalten, wird gemäß der Erfindung in der
Weise verfahren, daß die Kraftstoffförderung der Einspritzpumpe zur Einspritzdüse
hin nach erfolgter Förderung der Voreinspritzmenge durch Öffnen und Schließen eines
oder mehrerer Kanäle am EinspritzpumpenzyLinder unterbrochen oder stark vermindert
und die Vorei:nspritzmenge durch Ableitung eines mit der Drehzahl größer werdenden
Teiles der für d ie Voreinspritzung geförderten Kraftstoffmenge in einem größeren
Drehzahlbereich gleich groß oder annähernd gleichbleibend groß gehalten wird.
-
Gemäß der Erfindung kann das Verfahren dadurch ergänzt werden, @daß
die Förderung der Einspritzmenge bei zunehmender Hubgeschwindigkeit des Stempels,
insbesondere im unteren Totpunkt, also bei der Hubgeschwindigkeit Nulldes Stempels
beginnend, vorgenommen wird. Auf diese Weise entfällt ein die Vorspritzmenge mit
wachsender Drehzahl vergrößernder Einfluß, der vorhanden isty wenn die Förderung
für die Voreinspritzung erst mit größerer Stempelgeschwindigkeit bei Abschluß einer
Rückströmbohrung erfolgt. Im letzteren Fall erhöht sich nämlich der Druck im Pumpenzylinder
schon während des Abschließens der Rückströmbohrung infolge Drosselung an :dieser
Stelle, so daß die Förderung zur Einspritzdüse bereits vor dem vollständigen Abschluß
.dieser Rückströmbohrung beginnt.
-
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann eine Einspritzpumpe
verwendet werden, insbesondere eine solche mit nur einem Zylinder und einem Stempel
je Einspritzdüse, bei welcher der Förderkanal zur Einspritzdüse von der Wand des
Pumpenzylinders ausgehend' gelegen ist. Zwecks Unterbrechung oder starker Verminderung
der Förderung zur Einspritzdüse wird der Förderkanal vom Pumpenstempel beim Förderhub
kurzzeitig verschlossen. Der während des Abschlusses des Förderkanals vom Stempel
verdrängte Kraftstoff kann durch ein Überdruckventil entweichen, das für diesen
Zweck am Pumpenzylinder vorgesehen ist. Dem vollständigen Abschluß des Förderkanals
durch den Pumpenstempel geht eine zunehmende Drosselung voraus, während der bereits
das Überdruckventil öffnet. Mit wachsender Drehzahl wird der Öffnungsdruck des Überdruckventils
immer eher erreicht, so daß auf diese Weise ein mit steigender Drehzahl größer werdender
Teil ,der Fördermenge für die Voreinspritzung abgeleitet wird.
-
Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung besteht darin, daß bei einem ständig offenen Förderkanal zur Einspritzdüse
.der Pumpendruckraum zwecks Unterbrechung oder starker Verminderung der Einspri.tzun@g
kurzzeitig entlastet wird. Das kann durch Anordnung von zusammenwirkenden Ausneh.mungen
.am Pumpenzylinder und Pumpenstempel geschehen, durch die während des Förderhubes
eine vorübergehende Verbindung des Druckraumes mit dem Saugraum der Pumpe entsteht.
Außerdem ist ein Überdruckventil vorzusehen, .dessen Öffnungsdruck so eingestellt
ist, daß es sich gegen Ende der Förderung für die Vorainspritzung öffnet und einen
Teil des vom Stempel während des Förderhubes verdrängten Kraftstoffes wieder in
:den Vorratsraum der Pumpe zurückströmen läßt. Da der Druck im Pumpenzylinder bei
der Förderung zur Ein-
Spritzdüse mit zunehmender Drehzahl größer
Wird, öffnet sich das Überdruckventil bei höherer Dreh-. zahl eher als bei kleinerer
Drehzahl. Durch ein solches Überdruckventil ist es daher möglich, die Voreinispritzmenge
bei steigender Drehzahl zu verringern bzw. andere eine Vergrößerung der Voreinspritzmenge
mit wachsender Dre'hza'hl bewirkende Einflüsse auszugleichen und die Voreinspritzmenge
von -der Drehzahl unabhängig zu machen.
-
Bei der Verwendung nur eines einzigen Stempel für die Förderung der
Vor- und der Harupteinspritzmenge ist es erforderlich, das Überdruckventil so anzuordnen,
daß es sich nur beider Förderung der Voreinspritzmenge, nicht aber auch bei der
Förderung der Haupteinspritzmenge öffnen kann. Das läßt sich dadurch erreichen,
daß .der Kanal zwischen dem Druckraum des Pumpenzylinders und dem Überdruckventil
in der Zylinderwand angeordnet wird, welcher vom Pumpenstempel nach Beendigung der
Förderung für die Voreinspritzung und vor Beginn der Förderung für die Haupteinspritzung
verschließbar ist. Zweckmäßig wird der Kanal zwischen dem Überdruckventil und dem
Druckraum des Zylinders an die Ausnehmung im Pumpenzylinder angeschlossen, rdie
bei Beginn der Haupteinspritzung vom Druckraum abgeschlossen wird.
-
Eine dritte Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens besteht darin,
daß bei einem ständig offenen Förderkanal zur Einspritzdüse die Entlastung des Druckraumes
zwecks Unterbrechung oder starker Verminderung -der Einispritzung durch Öffnen eines
überdruckventils geschieht. Der Öffnungsdruck -dieses Überdruckventils ,ist so einzustellen,
daß es nach der Förderung der gewünsahten Voreinspritzmenge öffnet. Mit steigender
Drehzahl öffnet sich dieses Überdruckventil immer zeitiger, so daß ein mit wachsender
Drehzahl immer größer werdender Teil der für die VoreinspTitzung geförderten Kraftstoffmenge
entweichen kann. Diese Bauweise stellt gegenüber den vorgenannten Beispielen eine
wesentliche Vereinfachung dar.
-
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Einspritzpumpe zur Durchführung
,des Verfahrens gemäß der Erfindung dar, und zwar zeigt Fing. i ein Ausführungsbeispiel
mit einem Pumpenelement, bei dem die Vor- und Haupteinspritzmenge von demselben
Stempel gefördert wird, Fig. 2 ein zweifies Ausführungsbeispiel für ein Pumpenelement
mit unterteilter Einspritzung und von. der Drehzahl unabhängiger Voreinspritzmenge,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Pumpenelements für Vor- und Haupteinspritzung
mit nur einem einzigen Pumpenstempel, Fig. 4 einen Querschnitt durch das Pumpenelement
der Fig. i gemäß deren .Linie A-A, Fig. 5 einen Querschn'i'tt durch Glas Pumpenelement
der Fig. 2 nach deren Linie B-B, Fig. 6 einen Querschnitt durch das Pumpenelement
der Fig. 3 gemäß deren Linie C-C.
-
Beidem ersten Ausführungsbeispielgemäß Fig. i bewegt sich der Pumpenstempel
2 im Pumpenzylinder i auf und ab. Beim Abwärtsga»,- saugt der Stempel 2 den Kraftstoff
durch das Saugventil 3 in ,den Zylinder. In Fig. i ist der Stenipe1 in der untersten
Stellung gezeichnet, in der "der Rückströmkanal 4 zum Kraftstoffvorratsraum der
Pumpe vom Stempel 2 (vgl. auch Fig.4) verschlossen ist. Beim Aufwärtsgang des Stempels
beginnt die Förderung zur Einspritzdüse durch den Kanal 5 bareins im unteren Totpunkt
des Stempels und dauert an, bis die linke obere Kramte 6 des Stempels den Förderkanal
5 verschließt. Damit ist die Förderung der Voreinspritzmenge beendet. Beim weiteren
Hub des Stempels ist der Förderkanal 5 für kurze Zeit geschlossen und die Förderung
zur Einspritzdüse unterbrochen. Während dieser Zeit kann der vom Stempel verdrängte
Krafts off durch das Überd'ruckventi'l' 8 entweichen. Die Unterbrechung der Förderung
zur Einspritzdüse dauert bis zu dem Augenblick, in, dem die Kante 7 dies Stempels
den Förderkanal 5 wieder freigibt, so d!aB .der vom ,Stempel verdrängte Kraftstoff
durch die Nut 9 und den Ringraum io wieder in den Förderkanal s einströmen kann.
Dann beginnt die Förderung für die Haupteimpritzung. Diese wird beendet durch Öffnen
des Rückströmka-n2.ls 4 durch die schräge Steuerkarate i i des Stempels. Mit Hilfe
der schrägen Steuerkante i i kann .in üblicher Weise durch Verdrehen des Stempels
die Einspritzmenge, und zwar .hier die Haupteinspritzmenge, verändert werden. Die
Voreinvspritzmenge bleibt bei Verdrehung des Steunpels unverändert.
-
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, bei dem ebenfalls nur ein einziger
Stempel für die Förderung der Vor- und Haupteinspri,tzmenge vorgesehen ist, bleibt
der Förderkanal 5 zur E inspritzdwse ständig offen. Das Ansaugen ,des, Kraftstoffes
geschieht auch hier durch das SaugveritiI 3. Der Stempel 2 .ist in der tiefsten
Stellung gezeichnet, in der beim Aufwärtsgang wiederum die Förderung für .die Vorei.nspritzung
durch dien Förderkana15 zur Einspritzdüse beginnt. Die Vorfördierung dauert an,
bis die Nut 12 den Überströmkanal 13 in der Zylinderwand erreicht hat.
-
Während dieser Vorförderu ug ist der Druckraum des Zylinders .durch
den Überströmkanal 13 mit ,dem Überdruckventil 8 verbunden. Ist ddeGes überdruckventil
8 so eingestellt, daß es gegen Ende der Vorförderumg öffnet, so wird es eine mit
zunehmender Drehzahl größer werdende Kraftstoffmenge ausströmen lassen und damit
die zur Einspritzdüse geförderte Vorspritzmenge verringern bzw. eine Vergrößerung
der Vorspritznwnge mit wachsender Drehzahl verhindern.
-
Mit .Erreichen des Überströmkanals 13 durch die Nut 12 tritt eine
Entlastung des Zylinderraumes und damit eine Unterbrechung der Förderung zur Einspritzdüse
ein, weil,die Oberkante 14 dies Stempels den Überströmkanal 13 noch nicht verschlossen
hat und der Kraftstoff vom Zylin,dierrauni über den Stempel durch den Überströmkanal
13 und die Nut 12 zum Rückströmkanal 4 gelangen kanm4 der zum Vorratsraum der Pumpe
zurückführt. Die quer zur
Stempelachse laufende Nut 1.2 erstreckt
sich nicht ganz um den Stempelumfang herum und hat mit der parallel zur Stempelachse
laufenden Nut 9 (vgl. auch Fi-g.5), welche vom über den Stempel zum Ringraum io
führt, keine Verbindung. Die Nut 12 verbindet nur den überströmkanal 13 mit dem
Rückströmkanal 4 für kurze Zeit während des Stempelhubes.
-
Die Entlastung des Druckraumes im Zyl@in-der und damit die Unterbrechung
.der Förderung zur Einspritzdüse ist in dem Augenblick beendet, wenn ,die Kante
14 des Stempels den Überströmkanal 13 abschließt. Damit beginnt die Hauptförderung
des Kraftstoffes zur Einspritzdüse, die bis zum Öffnen des Rückströmkanals 4 durch
die schräge Steuerkante i idauert. Der beim weiteren Stempelhub verdrängte Kraftstoff
kann dann durch die Nut 9, den Ringraum io und den Rückströmkanal .4 in den Vorratsraum
der Pumpe zurückfließen.
-
Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 6 beginnt nach
dem Ansaugen,des Kraftstoffes durch das Saugventil 3 die Förderung der Voreinispritzmenge
durch den ständig offenen Förderkanal 5 zur Einspritzdüse ebenfalls !schon im :unteren
Totpunkt des Stempels. Die Vorförderung dauert so lange, bis sich das Überdruckventil
B. das durch den Kanal 5 mit dem Druckraum des Zylinders verbunden ist, öffnet.
Das Überdruckventil 8 ist so bemessen, daß es den Kraftstoff nach .dem Öffnen mit
geringem Widerstand ausfließen läßt, so daß dadurch eine fast vollständige Entlastung
des Druckraumes der Pumpe eintritt und die Einspritzdilse schließen kann. Mit steigender
Drehzahl wird der Druck im Zylinder bei der Vorförderung immer größer, so daß das
üherdruckventil immer früher öffnet und so ein Zunehmen der Vorspritzmenge verhindert.
Die Unterbrechung der Förderung zur Einspritzdüse durch Öffnen des Überdruckventils
dauert an, bis der Kanal 5 zum Überdruckventil durch den aufwärts gehenden Stempel
geschlossen wird. Dann beginnt die Förderung für die Haupteinspritzung, die mit
dem Öffnen des Rückströmkanals 4. durch die schräge Steuerkante ii des Stempels
beendet wird. Der beim weiteren Stempelhub verdrängte Kraftstoff kann dann durch
die Nut 9, den Ringraum io und den Rückströmkanal 4 zum Vorratsraum zurückfließen.