EP0540529A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine fremdgezündete brennkraftmaschine. - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine fremdgezündete brennkraftmaschine.

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EP0540529A1
EP0540529A1 EP91910996A EP91910996A EP0540529A1 EP 0540529 A1 EP0540529 A1 EP 0540529A1 EP 91910996 A EP91910996 A EP 91910996A EP 91910996 A EP91910996 A EP 91910996A EP 0540529 A1 EP0540529 A1 EP 0540529A1
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EP
European Patent Office
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fuel
distributor
injection device
valve
fuel injection
Prior art date
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EP91910996A
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English (en)
French (fr)
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EP0540529B1 (de
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Helmut Rembold
Ernst Linder
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP0540529B1 publication Critical patent/EP0540529B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M41/00—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor
    • F02M41/08—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined
    • F02M41/14—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined rotary distributor supporting pump pistons
    • F02M41/1405—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined rotary distributor supporting pump pistons pistons being disposed radially with respect to rotation axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively

Definitions

  • the invention is based on a device according to the genus of hauotansoruchs.
  • a fuel injection device for spark-ignition internal combustion engines of this type known from EP-PS 0 114 991
  • the duration of the fuel in the combustion chamber during full load operation of the internal combustion engine is increased by the 180 ° angle of rotation of a camshaft connected to an internal combustion engine piston compared to the residence time Partial load operation extended.
  • the injection quantity of the fuel is adapted to the load operation.
  • the fuel injection device has a pump and a distributor, preferably driven at the pump speed.
  • the rotating part of the distributor connects via internal flow channels, depending on the angle of rotation, a supply line connected to the pump, alternately with injection lines leading to the individual cylinders of the internal combustion engine.
  • the fuel When the internal combustion engine is operating at full load, the fuel is introduced into the combustion chamber during the suction stroke of the internal combustion engine piston so that it can mix well up to the ignition point. In this way, a complete combustion of the fuel-air mixture is ensured and soot emissions are prevented.
  • the fuel in part-load operation of the internal combustion engine, the fuel becomes very late, i.e. injected immediately before the ignition point so that an ignitable mixture can form in layers in the area of the spark plug, so that the ignition initiated by the spark plug briefly detects the rest of the charge in the combustion chamber;
  • a switchover valve is provided for switching between the two different load-dependent injection times of the fuel injection device.
  • the outlet side has two outlet openings, each of which is connected to the inlet opening as a function of the position of the valve slide.
  • the outlet openings lead to two different inner passages of the rotating part of the distributor.
  • the openings of the two passage channels occupy different angular positions in the fixed part of the distributor, so that the two opening angle regions of the rotating part of the distributor thus generated - in relation to the respective cylinder of the internal combustion engine - lead or lag relative to one another.
  • the known fuel injection device has the disadvantage that it is complicated.
  • the production of the numerous transitions for the fuel between the fixed part of the distributor and the rotating part of the distributor is particularly complex.
  • These fuel transitions, which are designed as ring grooves, require precise manufacture with low tolerances of the distributor parts and the provision of appropriate sealing means for faultless operation.
  • the rotating part of the distributor does not have a homogeneous mass distribution on the surface of the rotating part of the distributor due to its flow channels running inside with the corresponding inlet and outlet openings. This places an unfavorable load on the bearings.
  • the fuel injection device according to the invention with the characterizing features of the main claim has a simplified construction while eliminating the disadvantages mentioned.
  • the invention is based on the knowledge that by moving the changeover valve into the rotating part of the distributor, a number of (to be sealed) fuel Transitions between the lines of the fixed part of the distributor and the associated flow channels arranged in the rotating part of the distributor can be avoided, so that the production outlay is reduced. Furthermore, the flow conditions of the fuel delivered within the lines and the flow channels can thereby be improved, so that a more direct fuel delivery is made possible.
  • the changeover valve is arranged concentrically within the rotating part of the distributor and its inlet opening is connected to the pump work space via a line which also runs exclusively within the rotating part of the distributor.
  • the rotating part of the distributor can be built up uniformly and concentrically, so that the bearing forces occurring during rotation are reduced in relation to the known design.
  • the flow channels are connected directly to the changeover valve, whereby two transition channels of the fuel between the fixed part and the rotating part of the distributor are unnecessary.
  • Valve spool of the changeover valve in the axial direction of the rotating part of the distributor the coaxial arrangement of the rotating part of the distributor with the changeover not changed from part load to full load operation. An increase in the bearing forces during the switching process is thus avoided from the outset. Furthermore, a more compact and lighter design is made possible in that the rotating part of the distributor forms the wall guiding the valve slide.
  • the longitudinal axis of the changeover valve and / or the connecting lines between the changeover valve and the pump work space coincide with the longitudinal axis of the rotating part of the distributor.
  • the movements of the individual parts can thus be coordinated with one another at low cost.
  • a streamlined arrangement of the fuel lines is made possible, that is to say fuel lines which have short lengths and are as straight as possible with few changes in direction.
  • valve spool When the valve spool moves, the hydraulic fluid passes through the annular groove and the connecting channel to an end face of the valve spool, so that the valve spool can be switched while the distributor rotor is rotating. Furthermore, this design and arrangement of the valve spool means that the hydraulic pressure for moving the valve spool can be built up essentially without pressure loss from the hydraulic drive and can be applied to the corresponding end face of the valve spool.
  • a valve in particular a solenoid valve, is provided in the hydraulic drive for setting the activation times of the valve slide.
  • the solenoid valve can be easily controlled by means of electrical signals and thus essentially the flow rate or the flow times of the hydraulic fluid during the switching process of the switching valve.
  • the valve slide has an annular groove which is connected to the connecting line via pressure channels. The fuel can be conveyed through the annular groove into the further openings of the passage channels of the distributor.
  • the effort involved in producing and processing the fixed part of the distributor can be reduced, that the outlet openings of the inner passage channels of the rotating part of the distributor are located on the outside thereof at the same height with respect to the axial direction.
  • Axial compensation by moving the valve spool is provided in the rotating part of the distributor.
  • the valve slide can also be stabilized in a position which forms the starting position, in which a spring which acts in the axial direction and is biased in the direction of the pump work space is present on the end face of the valve slide which is remote from the pump work space.
  • the spring force presses the slide against a stop arranged according to the starting position of the slide.
  • the valve slide is held in the starting position in the event of a possible defect in the hydraulic line, i.e. preferably in the position for part-load operation. An uncontrolled movement of the slide in the event of a possible defect in the hydraulic line is thus avoided and a controlled injection takes place even in the event of failure or malfunctions of the hydraulic drive.
  • the rotating part of the distributor forms the working piston of the pump.
  • the size of the fuel injection device is thereby reduced in a favorable manner and the possibility of constructive design of the fuel injection device is expanded, in particular with regard to optimal fuel delivery.
  • the annular groove for the hydraulic fluid or an opening provided on the opposite wall has an extent in the axial direction that hydraulic fluid can pass regardless of the axial position of the rotating part of the distributor. The transition during the rotational and lifting movements of the corresponding part of the distributor is thus guaranteed throughout.
  • a relief line can be connected to a relief space via a time-dependent releasable discharge line.
  • the fuel line leading the fuel into the pump work space * is arranged coaxially with the axis of the rotating part of the distributor.
  • a check valve can be used, which is provided in the fuel line leading the fuel into the pump work space for closing the fuel line during the pressure stroke.
  • a controllable fuel shut-off means is preferably connected in parallel to the check valve, the fuel shut-off valve being located in the relief line.
  • a pressure limiter is provided in the fuel line, which avoids suddenly increasing line pressures, in which the pressure limiter opens its valve.
  • the hydraulic drive is connected to the fuel line, the fuel forming the pressure medium and the pressure being generated by a feed pump provided in the fuel line.
  • FIG. 1 shows a section through a simplified representation of the fuel injection pump
  • Figures 2a and 2b each * functions is a section through the manifold of the fuel injection pump in different Heidelbergposi ⁇
  • Figures 3a to 3e each a diagram of a Ein ⁇ injection sequence in dependence on the load of the Internal combustion engine and corresponding to the possible switchover processes with a schematically represented cross section of the distributor and in FIG. 4 five time diagrams in different dependencies during a switchover process by the switchover valve.
  • an injection pump 9 for spark-ignition internal combustion engines which has a distributor 10 consisting of a fixed part 101 and a distributor rotor 102.
  • the cylindrical distributor rotor 102 of the distributor 10 is also designed as a working piston of the injection pump 9 for pump movements and is connected to a rotating drive (not shown here) which generates stroke movements by means of a control disk.
  • the fixed part 101 of the distributor 10 is designed as a cylinder adapted to the rotating part 102 of the distributor 10.
  • the distributor rotor 102 is guided in the fixed part 101 of the distributor 10.
  • the free end of the distributor rotor 102 is adjoined by a pump work chamber 11 which essentially has the diameter of the distributor rotor 102 and which is expanded or reduced by the stroke movements of the distributor rotor 102 and thus conveys the fuel located in the pump work chamber.
  • the pump working space 11 is delimited in the axial direction by a wall 12 and in the radial direction by the inner surface 103 of the fixed part 101 of the distributor 10 which is adapted to the distributor rotor 102.
  • a cylindrical recess 13 which extends to the pump working chamber 11 and which has a constant diameter over its axial extent.
  • a valve slide 14 which is displaceable in the axial direction and which is adapted to the recess 13 in the radial direction and which is limited in the direction of the pump working space 11 by a stop disk 15 in its axial displacement movement.
  • the valve slide 14, which is displaceable in the recess acts as a changeover valve.
  • the stop disc 15 is in an adapted th groove in the distributor rotor 102 clamped in the recess 13.
  • the limitation of the displacement movement in the opposite displacement direction of the valve spool 14 is formed by the end face 16 of the recess 13, so that the valve spool 14 is displaceably mounted from the end face 16 of the recess 13 up to the stop disc 15.
  • a hydraulic channel 17 leads centrally from the end face 16 of the recess 13 up to two connecting channels 18 which run radially with respect to the axis of the distributor rotor 102. These two radial connection channels 18 end in an annular groove 19 formed in the distributor rotor 102.
  • the annular groove 19 corresponds to an opening 20 of a hydraulic line 21 and extends in the axial direction in accordance with the maximum stroke movements, so that hydraulic fluid reaches the annular groove 19 from the opening 20 and so independently of the position of the distributor rotor with the valve slide 14 can always be moved by the hydraulic drive.
  • valve spool 14 close tightly with the recess 13, so that the associated end face 141 of the valve spool 14 can be acted upon with hydraulic fluid without loss.
  • a solenoid valve 23 connected to a control device 22 is arranged in the hydraulic line 21 to determine the activation times of the valve slide. According to the control by the control device 22, the solenoid valve 23 opens, so that the valve slide is pressed into its left or right position as a result of the pressure conditions in the pump work chamber 11 and the pressure conditions caused by the hydraulic fluid of the hydraulic drive.
  • the valve slide 14 In the end face 16 of the recess 13 there is a cylindrical, coaxially arranged recess 24 and a corresponding further recess 25 in the end face 141 of the valve slide 14.
  • the two recesses 24 and 25 are connected to one another via a prestressed spring 26, which presses the valve slide 14 in the direction of the pump work chamber 11. In the event of a possible defect in the hydraulic line, the valve spool 14 is thus pressed against the stop disc 15, the position of the valve spool during part-load operation of the internal combustion engine, by the prestressed spring 26.
  • valve slide 14 there is an outwardly facing annular groove 27 and in the recess 13 or in the distributor rotor 102 there are two inwardly facing, axial directions corresponding to the displacement movement of the valve tilschiebers 14 offset annular grooves 28 and 29 formed.
  • connection channel 30 Starting from the annular groove 27 is a connection channel 30, which initially runs radially to the center of the valve slide 14 and then in the axial direction to the pump work chamber 11, which enables a fuel flow from the pump work chamber 11 into the inlet opening 31 of the connection channel 30 into the annular groove 27.
  • a passage channel 32 and 33 leads from the annular grooves 28 and 29 to the outer surface of the distributor rotor 102, the outlet openings 34 and 35 of the passage channels 32 and 33 being arranged at the same height in the axial direction. At a corresponding height, the outlet openings 34 and 35 of the passage channels 32 and 33 have inlet openings 36 to 39 of injection lines 361 to 391 in the fixed part
  • the passage channels 32 and 33 run obliquely in the distributor rotor 102 in order to compensate for the axial offset of their associated ring grooves 28 and 29.
  • the inlet openings 36 to 39 have an angle of 90 ° adjacent to one another.
  • the injection lines 361 to 391 are connected to injection nozzles 362 to 392, which bring the fuel into the cylinder of the internal combustion engine.
  • the outlet openings 34 and 35 take on the outer surface of the distributor rotor
  • the pump work chamber 11 By moving the valve slide 14 into one of the two stop positions, the pump work chamber 11 can be connected to the passage channel 32 or 33 via the annular groove 27 and the annular groove 28 or 29. As a result, the fuel introduced into the pump work chamber 11 can be conveyed via the passage channel 32 or 33 into the injection lines 361 to 391 and thus accordingly into the cylinders of the internal combustion engine.
  • the fuel enters the pump work chamber 11 via a fuel line 40 arranged coaxially to the rotating axis of the distributor rotor 102.
  • the fuel line 40 leads the fuel from an electric fuel pump 42 which pressurizes the fuel and delivers it from a storage tank 41 via a to close the fuel line 40
  • Check valve 43 provided in the pump work space 11 is connected in parallel with the check valve 43 and a further solenoid valve 44 is connected to the control device 22.
  • the solenoid valve 44 opens for predetermined periods of the pressure stroke by signals from the control device 22.
  • the injection duration and the injection quantity are controlled via this solenoid valve 44, since when the solenoid valve 44 is opened during the pressure stroke, fuel from the pump work chamber 11 is controlled flows through the solenoid valve 44.
  • the solenoid valve 44 When the solenoid valve 44 is opened, the start of delivery, the delivery rate and the delivery duration can be controlled, so that the fuel is correspondingly less or over a shorter period of time is injected into the cylinder of the internal combustion engine through the distributor rotor 102.
  • a pressure limiter 45 is connected upstream of the check valve 43 and the solenoid valve 44, so that the pressure limiter 45 opens when a predetermined pressure value is exceeded and fuel can escape into a catch tank 46.
  • the hydraulic drive is connected to the fuel line 40, the fuel being the pressure medium, i.e. forms the hydraulic fluid and the pressure in the hydraulic fluid is generated by the electric fuel pump 42.
  • valve slide 14 At full load operation, ie injection in the suction stroke, the valve slide 14 is in its left position, so that the fuel passes from the pump work chamber 11 via the connection duct 30 into the passage duct 33 and then into the corresponding cylinder.
  • valve spool 14 At partial load operation, i.e. Injection in the compression stroke of the piston of the internal combustion engine, the valve spool 14 is in the right position, so that the fuel reaches the passage channel 32 and thus the associated cylinders of the internal combustion engine via the connecting channel 30.
  • the solenoid valve 23 remains closed during the delivery stroke of the distributor rotor 102, as a result of which the valve slide 14 cannot move to the left, because the hydraulic pressure continues to act on the valve slide 14. To correct an adjustment that can occur due to leakage on the valve slide 14, the solenoid valve 23 is briefly opened during the suction stroke of the distributor rotor 102. The forces acting on the valve slide 14 Spring force, inertia force and pressure differential force between the left and right end faces then ensure that the stop disc 15 is pressed on.
  • valve slide 14 can also be carried out via the circuitry described for the solenoid valve 23.
  • the exemplary embodiment relates to a fuel supply for a four-cylinder internal combustion engine.
  • a fuel supply for a four-cylinder internal combustion engine can also be supplied with such a correspondingly modified fuel injection pump.
  • the outlet opening 34 hurries by the angular distance in front of the outlet opening 35 which the successive injection lines 361 to 391 have from one another.
  • valve spool 14 is in the right-hand position during partial load operation and the fuel reaches it from the ring groove 27 of the valve spool 14, into the ring groove 29 of the distributor rotor 102, the passage channel 32, the outlet opening 35 of which in each case via the inlet openings 36 to -39 into the injection lines 361 to 391 into the connected cylinders.

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Description

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für fremdgezündete
Brennkraftmaschinen
B e s c h r e i b u n g
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauotansoruchs aus. Bei einer aus der EP-PS 0 114 991 bekannten Kraftstoffein¬ spritzvorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschinen dieser Art wird die Verweildauer des Kraftstoffs im Brenn¬ raum bei Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine um den 180°-Drehwinkel einer mit einem Brennmaschinenkolben ver¬ bundenen Nockenwelle gegenüber der Verweildauer bei Teil¬ lastbetrieb verlängert. Die Einspritzmenge des Kraftstoffs ist dabei dem Lastbetrieb angepaßt. Dazu weist die Kraft¬ stoffeinspritzvorrichtung eine Pumpe und einen, vorzugswei- se mit Pumpendrehzahl angetriebenen, Verteiler auf. Der rotierende Teil des Verteilers verbindet über innere Durchflußkanäle drehwinkelabhängig eine mit der Pumpe ver¬ bundene Zuleitung abwechselnd mit zu den einzelnen Zylin¬ dern der Brennkraftmaschine führenden Einspritzleitungen.
Bei Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine wird hierbei der Kraftstoff während des Saughubs des Brennmaschinenkolbens in den Brennraum eingebracht, so daß dieser sich bis zum Zündzeitpunkt gut durchmischen kann. Auf diese Weise wer- den eine vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luft- Gemisches gewährleistet und Rußemissionen verhindert. Im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine hingegen wird der Kraftstoff sehr spät, d.h. unmittelbar vor dem Zündzeit¬ punkt eingespritzt, so daß sich im Bereich der Zündkerze geschichtet ein zündfähiges Gemisch bilden kann, so daß die durch die Zündkerze initierte Entflammung kurzfristig den Rest der Ladung des Brennraumes erfaßt;
Zum Umschalten zwischen den beiden unterschiedlichen last- abhängigen Einspritzzeitpunkten der Kraftstoffeinspritz¬ vorrichtung ist ein Umschaltventil vorgesehen. Dabei sind zwei Einlaßöffnungen wechselweise mit dem Pumpenarbeits¬ raum verbindbar. Die Austrittsseite weist zwei Auslaßöff¬ nungen auf, die in Abhängigkeit von der Position des Ven¬ tilschiebers jeweils mit der Einlaßöffnung verbunden sind. Die Auslaßöffnungen führen zu zwei verschiedenen inneren Durchlaßkanälen des rotierenden Teils des Verteilers. Die Öffnungen der beiden Durchlaßkanäle nehmen im feststehen¬ den Teil des Verteilers unterschiedliche Winkelpositionen ein, so daß die beiden so erzeugten Öffnungswinkelbereiche des rotierenden Teils des Verteilers - bezogen auf den je¬ weiligen Zylinder der Brennkraftmaschine - relativ zueina- der vor- bzw. nacheilen.
Je nach dem welche Öffnung durch das Umschaltventil für die Einspritzung 'des Kraftstoffs mit der Einlaßöffung des Umschaltventils verbunden ist, erfolgt die zeitlich unter¬ schiedliche, vom Winkelöffnungsbereich abhängige Einsprit¬ zung. Zum Zuführen des Kraftstoffs aus dem Umschaltventil über Leitungen in die Durchflußkanäle des rotierenden Teils des Verteilers sind jeweils entsprechende, den Lei¬ tungen zugeordnete Ringnuten vorgesehen. Dadurch strömt der Kraftstoff vom Umschaltventil über die zugeschaltete Ringnut in den entsprechenden Durchflußkanal sowie über dessen Öffnung weiter in die jeweilige mit einem Zylinder verbundene Einspritzleitung.
Das mit der bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung er¬ reichte Verfahren zur lastabhängigen Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine hat sich zwar wegen der Kraftstoffeinsparungen und der damit verbundenen geringeren Schadstoffemissionen bewährt, die Konstruktion der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist jedoch noch nicht optimal.
Zum einen hat die bekannte Kraftstoffeinspritzvorrichtung den Nachteil, daß sie kompliziert ausgeführt ist. Dabei ist insbesondere die Fertigung der zahlreichen Übergänge für den Kraftstoff zwischen dem festen Teil des Verteilers und dem rotierenden Teil des Verteilers aufwendig. Diese als Ringnute ausgebildeten Kraftstoffübergänge setzen für einen fehlerfreien Betrieb eine exakte Fertigung mit ge¬ ringen Toleranzen der Verteilerteile sowie das Vorsehen entsprechender Dichtmittel voraus.
Desweiteren weist der rotierende Teil des Verteilers auf- grund seiner im Inneren verlaufenden Durchflußkanäle mit den entsprechenden Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen an der Oberfläche des rotierenden Teils des Verteilers keine homogene Massenverteilung auf. Dadurch werden die Lager ungünstig belastet.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichenden Merkmalen des Hauptanspruchs weist un¬ ter Beseitigung der genannten Nachteile demgegenüber eine vereinfachte Konstruktion auf.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß durch ein Verlegen des Umschaltventils in den rotierenden Teil des Verteilers eine Anzahl von (zu dichtenden) Kraftstoff- Übergängen zwischen den Leitungen des festen Teils des Verteilers und den zugeordneten, im rotierenden Teil des Verteilers angeordneten Durchflußkanälen vermeidbar ist, so daß der Herstellungsaufwand vermindert wird. Desweiteren lassen sich dadurch die Strömungsverhältnisse des geför¬ derten Kraftstoffs innerhalb der Leitungen und der Durch¬ flußkanäle verbessern, so daß eine direktere Kraft- stofförderung ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausgestaltung des Anspruchs 1 ist es besonders vorteilhaft, wenn das Umschaltventil konzentrisch inner¬ halb des rotierenden Teils des Verteilers angeordnet ist und seine Einlaßöffnung über eine ebenfalls ausschließlich innerhalb des rotierenden Teils des Verteilers verlaufende Leitung mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden ist. Dadurch kann der rotierende Teil des Verteilers gleichmäßig kon¬ zentrisch aufgebaut werden, so daß die beim Rotieren auf¬ tretenden Lagerkräfte in bezug auf die bekannte Ausführung verringert werden. Weiterhin sind die Durchflußkanäie di- rekt mit dem Umschaltventil verbunden, wodurch sich zwei Übergangskanäle des Kraftstoffs zwischen dem festen Teil und dem rotierenden Teil des Verteilers erübrigen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Hauptanspruchs gege¬ ben.
Insbesondere wird durch eine verschiebliche Lagerung des
Ventilschiebers des Umschaltventils in Achsrichtung des rotierenden Teils des Verteilers die koaxiale Anordnung des rotierenden Teils des Verteilers mit dem Umschalten von Teillast auf Vollastbetrieb nicht verändert. Eine Er¬ höhung der Lagerkräfte während des Umschaltvorgangs wird somit von vornherein vermieden. Weiterhin wird eine kom¬ paktere und leichtere Bauweise dadurch ermöglicht, daß der rotierende Teil des Verteilers die den Ventilschieber füh¬ rende Wandung bildet.
Die Längsachse des Umschaltventils und/oder die Verbin¬ dungsleitungen zwischen dem Umschaltventil und dem Pumpen- arbeitsraum fallen mit der Längsachse des rotierenden Teils des Verteilers zusammen. Die Bewegungen der einzel¬ nen Teile sind somit günstig aufeinander abstimmbar. Des¬ weiteren wird eine strömungsgünstige Anordnung der Kraftstoffleitungen ermöglicht, also Kraftstoffleitungen, die kurze Längenerstreckungen und eine möglichst gerade Ausbildung mit wenig Richtungsänderungen aufweisen.
Durch einen Hydraulikantrieb ist der Ventilschieber des Umschaltventils einfach schaltbar im rotierenden Teil des Verteilers gelagert. Hierbei bildet der Ventilschieber den Arbeitskolben des Hydraulikantriebs. Dieser Arbeitskolben wird stirnseitig mit der Hydraulikflüssigkeit beauf¬ schlagt, wodurch eine optimale Kraftübertragung gewährlei¬ stet wird. Weiterhin bildet der Ventilschieber mit seiner Seitenwandung eine Dichtung für die jeweils zu versperren¬ de Auslaßöffnung des Umschaltventils. Durch Bewegen der Flüssigkeit wird der Ventilschieber zwischen seinen beiden Schaltpositionen verschoben, ohne von der Rotationsbewe¬ gung des rotierenden Teils des Verteilers beeinflußt zu werden. Als Verbindung zwischen Hydraulikantrieb und dem festste¬ henden Teil des Verteilers ist ein koaxial verlaufender Hydraulikanal mit radialen Verbindungskanälen zu einer Ringnut vorgesehen. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt bei den Verschiebebewegungen des Ventilschiebers über die Ringnut, den Verbindungskanal zu einer Stirnseite des Ven¬ tilschiebers, so daß während des Rotierens des Verteiler¬ rotors der Ventilschieber schaltbar ist. Desweiteren kann durch diese Ausbildung und Anordnung des Ventilschiebers der Hydraulikdruck zum Bewegen des Ventilschiebers im we¬ sentlichen ohne Druckverlust vom Hydraulikantrieb aufge¬ baut und auf die entsprechende Stirnseite des Ventilschie¬ bers beaufschlagt werden.
Bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist im Hy¬ draulikantrieb ein Ventil, insbesondere ein Magnetventil, zum Festlegen der Aktivierungszeiten des Ventilschiebers vorgesehen. Das Magnetventil läßt sich dabei mittels elek¬ trischer Signale einfach steuern und somit im wesentlichen die Durchflußmenge bzw. die Durchflu Zeiten der Hydraulik¬ flüssigkeit während des Schaltvorgangs des Umschaltven¬ tils.
Um ein möglichst strömungsgünstiges Fördern des Kraft- Stoffs zu ermöglichen, weist der Ventilschieber eine Ring¬ nut auf, die mit der Verbindungsleitung über Druckkanäle in Verbindung steht. Der Kraftstoff ist dabei über die Ringnut in die weiteren Öffnungen der Durchlaßkanäle des Verteilers förderbar.
Der Aufwand der Herstellung und der Bearbeitung des fest¬ stehenden Teils des Verteilers ist dadurch verringerbar, daß die Austrittsöffnungen der inneren Durchlaßkanäle des rotierenden Teils des Verteilers an dessen Außenseite be¬ züglich der axialen Richtung in derselben Höhe gelegen sind. Ein axialer Ausgleich durch das Verschieben des Ven- tilschiebers ist dabei im rotierenden Teil des Verteilers vorgesehen.
Der Ventilschieber ist weiterhin in einer Position, die die Ausgangsstellung bildet, stabilisierbar, in dem an der vom Pumpenarbeitsraum entfernt gelegenen Stirnseite des Ventilschiebers eine in axialer Richtung wirkende und in Richtung auf den Pumpenarbeitsraum vorgespannte Feder an¬ liegt. Dabei drückt die Federkraft den Schieber gegen ei¬ nen entsprechend der Ausgangsposition des Schiebers ange- ordneten Anschlag.. Auf diese Weise wird der Ventilschieber bei einem möglichen Defekt der Hydraulikleitung in der Ausgangsposition gehalten, d.h. vorzugsweise in der Stel¬ lung für Teillastbetrieb. Damit wird ein unkontrolliertes Bewegen des Schiebers bei einem möglichen Defekt der Hy- draulikleitung vermieden und eine kontrollierte Einsprit¬ zung erfolgt auch bei Ausfall bzw. Störungen des Hydraulik¬ antriebs.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bil- det der rotierende Teil des Verteilers den Arbeitskolben der Pumpe. Die Baugröße der Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird dadurch günstig verkleinert sowie die.Möglichkeit der konstruktiven Ausgestaltung der Kraftstoffeinspritzvor¬ richtung erweitert, insbesondere im Hinblick auf eine op- timale Kraftstofförderung. Dabei weist die Ringnut eine für die Hydraulikflüssigkeit bzw. eine an der gegenüberliegenden Wandung vorgesehene zugewandte Öffnung eine derartige Erstreckung in axialer Richtung auf, daß ein Übertritt von Hydraulikflüssigkeit unabhängig von der axialen Position des rotierenden Teils des Verteilers erfolgen kann. Der Übertritt während der Rotations- und Hubbewegungen des enstprechenden Teils des Verteilers wird somit durchgehend gewährleistet.
Als günstig erweist sich insbesondere auch, daß zur Be¬ grenzung der Einspritzdauer für vorgegebene Zeitabschnitte des Druckhubs und der Einspritzmenge über eine zeitabhän¬ gig freigebbare Entlastungsleitung mit einem Entlastungs¬ raum verbindbar ist. Dabei ist die den Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum* führende Kraftstoffleitung koaxial zur Achse des rotierenden Teils des Verteilers angeordnet.
Für eine einfache Zuleitungssteuerung ist ein Rückschlag¬ ventil verwendbar, das in der den Kraftstoff in den Pum- penarbeitsraum führenden Kraftstoffleitung zum Verschlie¬ ßen der Kraftstσffleitung während des Druckhubes vorgese¬ hen ist. Vorzugsweise ist dabei parallel zum Rückschlag¬ ventil ein steuerbares Kraftstoffabsperrmittel geschaltet, wobei sich das Kraftstoffsperrventil in der Entlastungs- leitung befindet.
In der Kraftstoffleitung ist weiterhin ein Druckbegrenzer vorgesehen, der möglicherweise schlagartig ansteigende Leitungsdrücke vermeidet, in dem der Druckbegrenzer sein Ventil öffnet. Um den in der Kraftstoffleitung herrschenden Druck auszu¬ nutzen und damit eine hiervon separate Druckquelle zu er¬ sparen, ist der Hydraulikantrieb mit der Kraftstoffleitung verbunden, wobei der Kraftstoff das Druckmedium bildet und der Druck von einer in der Kraftstoffleitung vorgesehenen Förderpumpe erzeugt wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung nä¬ her erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch eine vereinfacht dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe, Figur- en 2a und 2b je* einen Schnitt durch den Verteiler der Kraftstoffeinspritzpumpe in unterschiedlichen Schaltposi¬ tionen, Figuren 3a bis 3e je ein Schaubild einer Ein¬ spritzfolge in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftma¬ schine und entsprechend den möglichen Umschaltvorgängen mit einem schematisch dargestellten Querschnitt des Ver¬ teilers sowie in Figur 4 fünf Zeit-Diagramme in unter¬ schiedlichen Abhängigkeiten bei einem Umsc altvorgang durch das Umschaltventil.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In dem Ausführungsbeispiel ist eine Einspritzpumpe 9 für fremdgezündete Brennkraftmaschinen dargestellt, die einen aus einem feststehenden Teil 101 und einem Verteilerrotor 102 bestehenden Verteiler 10 aufweist. Der zylindrisch ausgebildete Verteilerrotor 102 des Ver¬ teilers 10 ist dabei auch als Arbeitskolben der Einspritz¬ pumpe 9 für Pumpbewegungen ausgeführt und mit einem rotie¬ renden, mittels einer Steuerscheibe Hubbewegungen erzeu- genden, hier nicht dargestellten Antrieb verbunden. Der feststehende Teil 101 des Verteilers 10 ist als Zylinder dem rotierenden Teil 102 des Verteilers 10 angepaßt ausge¬ bildet. Der Verteilerrotor 102 ist dabei in dem festste¬ henden Teil 101 des Verteilers 10 geführt gelagert. An das freie Ende des Verteilerrotors 102 schließt sich ein im wesentlichen den Durchmesser des Verteilerrotors 102 auf¬ weisender Pumpenarbeitsraum 11 an, der durch die Hubbewe¬ gungen des Verteilerrotors 102 erweitert bzw. verkleinert wird und somit den im Pumpenarbeitsraum befindlichen Kraftstoff fördert. Der Pumpenarbeitsraum 11 ist dabei in axialer Richtung durch eine Wandung 12 und in radialer Richtung von der dem Verteilerrotor 102 angepaßten Innen¬ fläche 103 des feststehenden Teils 101 des Verteilers 10 begrenzt.
Koaxial zur Drehachse ist innerhalb des Verteilerrotors 102 ist eine zylindrische, sich bis zum Pumpenarbeitsraum 11 erstreckende Ausnehmung 13 angeordnet, die über ihre axiale Erstreckung einen konstanten Durchmesser aufweist. In der Ausnehmung 13 ist ein in axialer Richtung verschieb- licher, der Ausnehmung 13 in radialer Richtung angepaßter Ventilschieber 14 gelagert, der in Richtung auf den Pum¬ penarbeitsraum 11 durch eine Anschlagscheibe 15 in seiner axialen Verschiebebewegung begrenzt wird. Der in der Aus- nehmung verschiebliche Ventilschieber 14 wirkt als Um¬ schaltventil. Die Anschlagscheibe 15 ist in einer angepaß- ten Nut in dem Verteilerrotor 102 in der Ausnehmung 13 eingespannt. Die Begrenzung der Verschiebebewegung in der entgegengesetzten Verschieberichtung des Ventilschiebers 14 wird durch die Stirnseite 16 der Ausnehmung 13 gebil- det, so daß der Ventilschieber 14 von der Stirnseite 16 der Ausnehmung 13 bis maximal zur Anschlagscheibe 15 ver- schieblich gelagert ist.
Die Verschiebebewegungen des Ventilschiebers 14 erfolgen über einen Hydraulikantrieb. Zu diesem Zwecke führt mittig von der Stirnseite 16 der Ausnehmung 13 ein Hydraulikkanal 17 koaxial bis zu zwei in bezug auf die Achse des Vertei¬ lerrotors 102 radial verlaufenden Verbindungskanälen 18. Diese zwei radialen Verbindungkanäle 18 enden in einer in den Verteilerrotor 102 eingeformten Ringnut 19. Die Ring¬ nut 19 korrespondiert dabei mit einer Öffnung 20 einer Hydraulikleitung 21 und erstreckt sich in axialer Richtung entsprechend der maximalen Hubbewegungen, so daß unabhän¬ gig von der Position des Verteilerrotors Hydraulikflüssig- keit aus der Öffnung 20 in die Ringnut 19 gelangt und so¬ mit der Ventilschieber 14 immer von dem Hydraulikantrieb bewegt werden kann.
Die benachbarten Seitenbereiche des Ventilschiebers 14 schließen mit der Ausnehmung 13 dicht ab, so daß die zuge¬ ordnete Stirnseite 141 des Ventilschiebers 14 mit Hydrau- likflüssigkeit verlustfrei beaufschlagbar ist.
Aufgrund der sich in axialer Richtung ertreckenden Ringnut 19 gelangt die Hydraulikflüssigkeit unabhängig von der axialen Position des Verteilerrot^rs 102 von der Leitung 21 über die Ringnut 19 in den radialen Verbindungskanal 18 in den Hydraulikkanal 17 an die Stirnseite 141 des Ventil¬ schiebers 14. Dieser wirkt dabei als Arbeitskolben des Hy¬ draulikantriebs.
Zum Festlegen der Aktivierungszeiten des Ventilschiebers ist in der Hydraulikleitung 21 ein mit einer Steuerein¬ richtung 22 verbundenes Magnetventil 23 angeordnet. Ent¬ sprechend der Ansteuerung durch die Steuervorrichtung 22 öffnet sich das Magnetventil 23, so daß der Ventilschieber in Folge der Druckverhältnisse im Pumpenarbeitsraum 11 und der Druckverhältnisse durch die Hydraulikflüssigkeit des Hydraulikantriebs in seine linke bzw. rechte Position ge¬ drückt wird.
In der Stirnseite 16 der Ausnehmung 13 ist eine zylindri¬ sche, koaxial angeordnete Aussparung 24 und eine entspre¬ chende weitere Aussparung 25 in der Stirnseite 141 des Ventilschiebers 14 vorgesehen. Die beiden Aussparungen 24 und 25 sind über eine vorgespannte Feder 26 miteinander verbunden, die den Ventilschieber 14 in Richtung auf den Pumpenarbeitsraum 11 drückt. Für den Fall eines möglichen Defekts in der Hydraulikleitung wird der Ventilschieber 14 somit gegen die Anschlagscheibe 15, der Position des Ven- tilschiebers bei Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine, von der vorgespannten Feder 26 gedrückt.
In den Ventilschieber 14 ist eine nach außen weisende Ringnut 27 und in die Ausnehmung 13 bzw. in den Verteiler- rotor 102 sind zwei jeweils nach innen weisende, in axia¬ ler Richtung entsprechend der Verschiebebewegung des Ven- tilschiebers 14 versetzt angeordnete Ringnute 28 und 29 eingeformt.
Von der Ringnut 27 geht ein zunächst radial zur Mitte des Ventilschiebers 14 sowie dann in axialer Richtung zum Pum¬ penarbeitsraum 11 koaxial verlaufender Verbindungskanal 30 aus, der einen Kraftstoffluß aus dem Pumpenarbeitsraum 11 in die Einlaßöffnung 31 des Verbindungskanals 30 in die Ringnut 27 ermöglicht.
Ein Durchlaßkanal 32 und 33 führt von den Ringnuten 28 und 29 an die Außenfläche des Verteilerrotors 102, wobei die Austrittsöffnungen 34 und 35 der Durchlaßkanäle 32 und 33 in axialer Richtung auf gleicher Höhe angeordnet sind. In entsprechender Höhe sind den Austrittsöffnungen 34 und 35 der Durchlaßkanäle 32 und 33 Eintrittsöffnungen 36 bis 39 von Einspritzleitungen 361 bis 391 im feststehenden Teil
101 des Verteilers 10 angeordnet. Die Durchlaßkanäle 32 und 33 verlaufen schräg im Verteilerrotor 102, um den axialen Versatz ihrer zugeordneten Ringnute 28 und 29 aus¬ zugleichen. Die Eintrittsöffnungen 36 bis 39 weisen be¬ nachbart zueinander einen Winkel von 90° auf. Die Ein¬ spritzleitungen 361 bis 391 sind mit Einspritzdüsen 362 bis 392 verbunden, die den Kraftstoff in den Zylinder der Brennkraftmaschine einbringen. Die Austrittsöffnungen 34 und 35 nehmen dabei an der Außenfläche des Verteilerrotors
102 unterschiedliche Winkelpositionen ein-, so daß die so erzeugten Öffnungswinkelbereiche des Verteilers, bezogen auf den jeweiligen, hier nicht dargestellten Zylinder der Brennkraftmaschine, relativ zueinander vor bzw. nacheilen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Bezugszeichen der genannten Öffnungen in dieser Figur fortgelassen. Die¬ se sind aber aus den Figuren 2a und 2b zu entnehmen.
Durch das Verschieben des Ventilschiebers 14 in eine der beiden Anschlagpositionen, ist der Pumpenarbeiträum 11 über die Ringnut 27 und die Ringnut 28 bzw. 29 mit dem Durchlaßkanal 32 bzw. 33 verbindbar. Dadurch kann der in den Pumpenarbeitsraum 11 eingebrachte Kraftstoff über den Durchlaßkanal 32 bzw. 33 in die Einspritzleitungen 361 bis 391 und somit entsprechend in die Zylinder der Brennkraft¬ maschine gefördert werden.
In den Pumpenarbeitsraum 11 gelangt der Kraftstoff über eine koaxial zur rotierenden Achse des Verteilerrotors 102 angeordnete Kraftstoffleitung 40. Die Kraftstoffleitung 40 führt den Kraftstoff von einer den Kraftstoff mit Druck beaufschlagenden und aus einem Vorratstank 41 fördernden Elektrokraftstoffpumpe 42 über ein zum Verschließen der Kraftstoffleitung 40 während des Druckhubes vorgesehenes Rückschlagventil 43 in den Pumpenarbeitsräum 11. Parallel zum Rückschlagventil 43 ist ein weiteres Magnetventil 44 geschaltet, das mit der Steuereinrichtung 22 verbunden ist. Dabei öffnet sich das Magnetventil 44 für vorgegebene Zeitabschnitte des Druckhubs durch Signale der Steuerein- richtung 22. Über dieses Magnetventil 44 wird die Ein¬ spritzdauer und die Einspritzmenge gesteuert, da mit dem Öffnen des Magnetventils 44 während des Druckhubs Kraft¬ stoff aus dem Pumpenarbeitsraum 11 durch das Magnetventil 44 fließt. Mit dem Öffnen des Magnetventils 44 ist der Förderbeginn, die Fördermenge und die Förderdauer steuer¬ bar, so daß der Kraftstoff entsprechend weniger bzw. über eine kürzere Zeitspanne in den Zylinder der Brennkraftma¬ schine durch den Verteilerrotor 102 eingespritzt wird.
Zur Begrenzung des Druckes in der Kraftstoffleitung 40 und um den Druck in der Kraftstoffleitung 40 konstant zu hal¬ ten ist dem Rückschlagventil 43 und dem Magnetventil 44 ein Druckbegrenzer 45 vorgeschaltet, so daß bei Über¬ schreiten eines vorbestimmten Druckwertes sich der Druck¬ begrenzer 45 öffnet und Kraftstoff in einen Auffangtank 46 entweichen kann.
Der Hydraulikantrieb ist mit der Kraftstoffleitung 40 ver¬ bunden, wobei der Kraftstoff das Druckmedium, d.h. die Hy¬ draulikflüssigkeit bildet und der Druck in der Ηydraulik- flüssigkeit von -der Elektrokraftstoffpumpe 42 erzeugt wird.
Je nach Betriebsart, also Vollast- bzw. Teillastbetrieb, der Brennkraftmaschine erfolgt die Einspritzung im Saughub oder im Kompressionshub des Kolbens der Brennkraftmaschine über die relativ zueinander vor- bzw. nacheilenden Aus¬ trittsöffnungen 34 bzw. 35 des Durchlaßkanals 32 bzw. 33, wobei durch die verschiedenen Zeitpunkte, in denen die Austrittsöffnungen 34 und 35 die Eintrittsöffnungen 36 bis 39 passieren, im wesentlichen die Einspritzzeitpunkte festgelegt sind. Über das Magnetventil 44 besteht aber noch die Möglichkeit der Einflußnahme auf den Einsprit∑- vorgang.
Bei Vollastbetrieb, d.h. Einspritzung im Saughub, steht der Ventilschieber 14 in seiner linken Position, so daß der Kraftstoff vom Pumpenarbeitsraum 11 über den Verbin¬ dungskanal 30 in den Durchlaßkanal 33 und dann in den ent¬ sprechenden Zylinder gelangt.
Hierbei bleibt das Magnetventil 23 während des Förderhubs des Verteilrotors 102 zunächst geöffnet. Nach der Schlie¬ ßung vom Magnetventil 44 erfolgt der Druckaufbau im Pum¬ penarbeitsraum 11 und der Ventilschieber 14 bewegt sich zu seinem linken Anschlag, der Stirnseite 16 der Ausnehmung 13. Bevor das Magnetventil 44 geöffnet wird, schließt das Magnetventil 23. Dadurch bleibt der Steuerschieber in sei¬ ner linken Position. Lediglich zu Beginn des Druckaufbaus beim nächsten Hubzyklus des Verteilerrotors wird das Ma¬ gnetventil 23 wieder kurz geöffnet. Der Vorgang wiederholt sich dann periodisch.
Bei Teillastbetrieb, d.h. Einspritzung im Kompressionshub des Kolbens der Brennkraftmaschine, steht der Ventilschie¬ ber 14 in der rechten Position, so daß der Kraftstoff über den Verbindungkanal 30 in den Durchlaßkanal 32 und somit in die zugeordneten Zylinder der Brennkraftmaschine ge¬ langt.
Dabei bleibt das Magnetventil 23 während des Förderhubs des Verteilerrotors 102 geschlossen, wodurch der Ventil¬ schieber 14 nicht nach links ausweichen kann, weil der Hy¬ draulikdruck weiter an den Ventilschieber 14 angreift. Zur Korrektur einer Verstellung, die aufgrund von Leckage am Ventilschieber 14 auftreten kann, wird das Magnetventil 23 während des Saughubs des Verteilerrotors 102 kurzzeitig geöffnet. Die am Ventilschieber 14 angreifenden Kräfte, Federkraft, Massenkraft sowie Druckdifferenzkraft zwischen linker und rechter Stirnseite sorgen dann für das An¬ drücken an der Anschlagscheibe 15.
Soll auf eine definierte Ausgangsstellung verzichtet wer¬ den, kann die Positionierung des Ventilschiebers 14 auch über die beschriebene Beschaltung des Magnetventils 23 er¬ folgen.
Mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung 9 läßt sich eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Ver¬ gaserkraftstoff betreiben in Verbindung mit den Vorteilen, die sich bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine aus der verlustarmen, ungedrosselten Zuführung der Verbren- nungsluft in die Brennräume ergeben.
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich dabei auf eine Kraft¬ stoffVersorgung einer Vierzylinderbrennkraftmaschine. Na¬ türlich lassen sich auch andere Zylinderzahlen mit einer solchen entsprechend modifizierten Kraftstoffeinspritzpu - pe versorgen. Die AustrittsÖffnung 34 eilt dabei um den Winkelabstand vor der Austrittsöffnung 35, den die aufein¬ ander folgenden Einspritzleitungen 361 bis 391, voneinan¬ der haben.
In den Figuren 2a und 2b ist ein Querschnitt I-I und II-II aus Figur 1 durch den Verteiler 10 dargestellt. Dabei nimmt der Ventilschieber 14 einmal die linke Position, Figur 2a, und einmal die rechte Position, Figur 2b, ein, woraus die Funktionsweise des Verteilers bei Voll- und Teillastbe- trieb ersichtlich wird. Bei Vollastbetrieb ist der Ventilschieber 14 in der linken Position. Der Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 11 ge¬ langt dabei von dem Verbindungskanal 30 in die Ringnut 27 des Ventilschiebers 14, in die Ringnut 28 des Verteilerro- tors 102 über die den Durchlaßkanal 33, dessen Austritt¬ söffnung 34, jeweils über die Eintrittsöffnungen 36 bis 39 in die Einspritzleitungen 361 bis 391 in die jeweiligen Zylinder.
Wohingegen bei Teillastbetrieb der Ventilschieber 14 in der rechten Position sich befindet und der Kraftstoff ge¬ langt dabei von der Ringnut 27 des Ventilschiebers 14, in die Ringnut 29 des Verteilerrotors 102, den Durchlaßkanal 32, dessen Austrittsöffnung 35 jeweils über die Eintritts- Öffnungen 36 bis -39 in die Einspritzleitungen 361 bis 391 in die angeschlossenen Zylinder.
Die Austrittsöffnungen 34 und 35 sind zueinander in einem Winkel von 90° angeordnet, so daß der Einspritzzeitpunkt um 180° Kurbelwellenwinkel zeitlich versetzt erfolgt.
In den Figuren 3a bis 3d sind in vier Schaubildern die Einspritzzeitpunkte für die Zylinder 1 bis 4 in Abhängig¬ keit vom Kurbelwellendrehwinkel dargestellt, wobei Figur 3e - zum besseren Verständnis der Figuren 3a bis 3d - ei¬ nen schematischen Querschnitt durch den Verteiler 10 mit seinen Durchlaßkanälen 32 und 33 sowie den angeschlossenen Zylindern 1 bis 4 zeigt.
In Figur 3a ist die Einspritzfolge bei Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine in Form der Schwarzen Kästchen Schema- tisch dargestellt, also Einspritzung bei Kompressionshub. Dabei liegt der Zündzeitpunkt und obere Totpunkt für den 1. Zylinder bei 180°, für den 3. Zylinder bei 360°, für den 4. Zylinder bei 540° und für den 2. Zylinder bei 0° bzw. 720°.
In Figur 3b ist der Einspritzzyklus für den Vollastbe¬ trieb, Einspritzung im Saughub, in Form der weißen Käst¬ chen dargestellt. Der Ladungswechsel und der obere Tot- punkt liegt dabei für den 4. Zylinder bei 180°, für den 2. Zylinder bei 360°, für den 1. Zylinder bei 540° und für den 3. Zylinder bei 720°.
Dabei soll ein besonderer sich beim Umschalten von Saug- auf Kompressionshubeinspritzung und umgekehrt erge¬ bender Steuerungszustand nachfolgend noch näher erläutert werden.
Figur 3c zeigt die Steuerung beim Umschalten von Kompressions- auf Saughubeinspritzung. Dabei wird in den 1. Zylinder zunächst noch im Kompressionshub eingespritzt. Bei schlagartiger Umschaltung auf Saughubeinspritzung wür¬ de jetzt beim nächsten Zyklus in Zylinder 3 kein Arbeits¬ takt erfolgen, da die gesamte Menge in Zylinder 4 einge- spritzt wird. Zur Vermeidung dieses Aussetzers wird nun zunächst noch in Zylinder 3 im Kompressionshub einge¬ spritzt und anschließend im gleichen Zyklus durch Umschal¬ tung des Ventilschiebers 14 in Zylinder 4 eingespritzt. Der Pumpenfördernocken ist dafür ausreichend, da nur in der unteren Teillast, also bei kleiner Einspritzmenge, im Kompressionshub eingespritzt wird Figur 3d zeigt den umgekehrten Fall, das Umschalten -von Saug- auf Kompressionshubeinspritzung. In Zylinder 3 wurde dabei noch im Saughub eingespritzt. Diese Menge wird im nächsten Zyklus gezündet, d.h. das Magnetvenbtil 44 darf jetzt nicht geschlossen werden, da sonst eine zusätzliche Menge eingespritzt würde. Dann erfolgt die Umschaltung des Ventilschiebers 14, so daß in den Kopressionshub des 4. Zylinders eingespritzt wird.
Die Steuerimpulse I 23 und I 44 der Magnetventile 23 und 44, die Einspritzmenge im Kompressions- bzw. Saughub Qek bzw. Qes sowie die Geschwindigkeit der Hubbewegung des Verteilerrotors 102 in Abhängigkeit des Kurbelwellendreh- winkels während des Umschaltvorgangs von Kompressionshub auf Saughub gemäß Figur 3c ist in den Diagrammen der Figur 4 dargestellt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei- spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
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Claims

A n s p r ü c h e
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer Pumpe und einem, vorzugswei¬ se mit Pumpendrehzahl angetriebenen, Verteiler, dessen ro¬ tierender Teil über innere Durchflußkanäle drehwinkelab- hängig eine mit der Pumpe verbundene Zuleitung abwechselnd mit zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine füh- renden Einspritzleitungen verbindet, wobei
ein zwei Positionen einnehmendes Umschaltventil vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigt wird,
dessen Einlaßöffnung mit dem Pumpenarbeitsraum ver¬ bindbar ist und
dessen Austrittsseite zwei Auslaßöffnungen aufweist, die in Abhängigkeit von der Position des Ventilschie¬ bers jeweils mit der Einlaßöffnung verbunden sind,
wobei die Auslaßöffnungen zu zwei verschiedenen inneren Durchlaßkanälen des rotierenden Teils des Verteilers füh- ren, deren Öffnungen an der Außenseite des .rotierenden Teils eine unterschiedliche Winkelposition einnehmen, so daß die beiden so erzeugten Öffnungswinkelbereiche des Verteilers, bezogen auf den jeweiligen Zylinder der Brenn¬ kraftmaschine, relativ zueinander vor- bzw. nacheilen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Umschaltventil innerhalb des rotierenden Teils (102) des Verteilers (10), vorzugsweise konzentrisch, an¬ geordnet ist und seine Einlaßöffnung (31) über eine eben¬ falls ausschließlich innerhalb des rotierenden Teils (102) des Verteilers (10) verlaufende Leitung (30) mit dem Pum¬ penarbeitsraum (11) verbunden ist.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch l, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ventil¬ schieber (14) des Umschaltventils in Achsrichtung des ro¬ tierenden Teils (102) des Verteilers (10) verschieblich gelagert ist und daß insbesondere der rotierende Teil (102) des Verteilers (10) die den Ventilschieber (14) füh- rende Wandung bildet.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß die Längsachse des Umschaltventils und/oder die Verbindungsleitung (30) zwischen dem Umschaltventil und dem Pumpenarbeitsraum (11) mit der Längsachse des ro¬ tierenden Teils (102) des Verteilers (10) zusammenfällt.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß der Ventilschieber (14) den Arbeitskolben ei¬ nes Hydraulikantriebs bildet, wobei dieser Arbeitskolben stirnseitig mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird und mit seiner Seitenwandung eine Dichtung für die jeweils zu versperrende Auslaßöffnung des Umschaltventils bildet.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Verbin¬ dung zwischen Hydraulikantrieb und dem feststehenden Teil (101) des Verteilers (10) ein koaxial verlaufender Hydrau¬ likanal (17) mit radialen Verbindungskanälen (18) zu einer Ringnut (19) vorgesehen ist, derart daß die Hydraulikflüs¬ sigkeit über die Ringnut (19), den Verbindungskanal (18) zu einer Stirnseite des Ventilschiebers (14) bei seinen Verschiebebewegungen gelangt.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprü¬ che 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß im Hydraulikantrieb ein Ventil, insbesondere ein Magnetventil . (23) , zum Festlegen der Aktivierungszei- ten des Ventilschiebers (14) vorgesehen ist.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran- gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß der Ventilschieber (14) eine Ringnut (27) aufweist, die mit der Verbindungsleitung (30) über Druck¬ kanäle in Verbindung steht, so daß über die Ringnut der Kraftstoff in die weiteren Öffnungen der Durchlaßkanäle (32, 33) des Verteilers (10) förderbar ist.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß die Austrittsöffnungen (34, 35) der inneren Durchlaßkanäle (32, 33) des rotierenden Teils (102) des Verteilers (10) an dessen Außenseite bezüglich der axialer. Richtung in derselben Höhe gelegen sind.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß an der vom Pumpenarbeitsraum (11) entfernt gelegenen Stirnseite (141) des Ventilschiebers (14) eine in axialer Richtung wirkende und in Richtung auf den Pu - penarbeitsraum (11) vorgespannte Feder (26) anliegt.
10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß der'rotierende Teil (102) des Verteilers (10) den Arbeitskolben der Pumpe bildet.
11. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ringnut (19) für die Hydraulikflüssigkeit bzw. eine an der gegenüberliegenden Wandung vorgesehene zugewandte Öffnung (20) eine derartige Erstreckung in axialer Richtung auf¬ weist, daß ein Übertritt von Hydraulikflüssigkeit unabhän- gig von der axialen Position des rotierenden Teils (102) des Verteilers (10) erfolgen kann.
12. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran- gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß zur Begrenzung der Einspritzdauer für vorge- gebene Zeitabschnitte des Druckhubs über eine zeitabhängig freigebbare Entlastungsleitung mit einem Entlastungsraum verbindbar ist.
13. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß die den Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum (11) führende Kraftstoffleitung (40) koaxial zur Achse des rotierenden Teils (102) des Verteilers (10) angeordnet ist.
14. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprü- ehe 10 bis 13 d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß in der den Kraftstoff in den Pumpenarbei- straum (11) führende Kraftstoffleitung (40) ein Rück¬ schlagventil (43) zum Verschließen der Kraftstoffleitung (40) während des Druckhubes vorgesehen ist.
15. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß steuer¬ bare Kraftstoffabsperrmittel zum Rückschlagventil (43) pa- rallel geschaltet sind.
16. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprü¬ che 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß in der Kraftstoffleitung (40) ein Druckbe¬ grenzer (45) vorgesehen ist.
17. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprü¬ che 10 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß der Hydraulikantrieb mit der Kraftstofflei¬ tung (40) verbunden ist, wobei der Kraftstoff das Druckme¬ dium bildet und der Druck von einer in der Kraftstofflei¬ tung (40) vorgesehenen Förderpumpe (42) erzeugt wird.
18. Verfahren zum Umschalten von Kompressions- auf Saug- hub mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei einer Vierzylinderbrennkraftmaschine nach einem der vorangehen¬ den Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Verfahrenschritte:
Einspritzen' in den ersten Zylinder im Kompressions¬ hub;
Einspritzen in den dritten Zylinder im Kompressions hub,
Umschalten des Ventilschiebers (14)
Einspritzen in den vierten Zylinder im Saughub bei gleichem Zyklus wie beim Einspritzvorgang in den dritten Zylinder.
19. Verfahren zum Umschalten von Saug- auf Kompressions¬ hub mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei einer Vierzylinderbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Verfahrenschritte: Einspritzen in den dritten Zylinder im Saughub;
Umschalten des Ventilschiebers (14);
Einspritzen im Kompressionshub in den vierten Zylin¬ der.
* * * * *
EP91910996A 1990-07-21 1991-06-26 Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine fremdgezündete brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0540529B1 (de)

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