EP1273795B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff - Google Patents

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EP1273795B1 EP02008887A EP02008887A EP1273795B1 EP 1273795 B1 EP1273795 B1 EP 1273795B1 EP 02008887 A EP02008887 A EP 02008887A EP 02008887 A EP02008887 A EP 02008887A EP 1273795 B1 EP1273795 B1 EP 1273795B1
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piston
eccentric
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
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    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
    • F02M59/26—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders

Definitions

  • a control device such as Eccentric device
  • the object of the invention is a method and a device for injecting fuel into a combustion chamber to create a diesel engine with the harmful Exhaust emissions in a simple manner at predetermined Load conditions of the engine are herabsetzbar.
  • the injection timing in the direction of "early" achievable is, that is, when the start of delivery and the injection time is done before a TDC position, is a so-called soot formation at partial and light load avoided.
  • This is done with an adjustment of the pump piston in the injection pump at partial load and low load achieved high injection pressure at the injector, the in a range of about minus 20 ° to minus 10 ° of the piston angle before TDC of the engine piston and in a range of Speed of the pump piston from about 2.5 to 3.5 m / s lies.
  • the high injection pressure at a crank angle of about minus 14 ° before TDC of the engine piston and at a Speed of about 3 m / s of the pump piston is.
  • the early start of delivery and injection time will be achieved by the pump piston of the injection pump with its control edge via a control rod in a conveying position in the direction of "late” is rotatable and this Twisting movement "late” an axial positioning movement to corresponding injection start in the direction of "early” on with the Pump piston operatively connected control device, such as a Eccentric, is superimposed.
  • the Pump piston operatively connected control device such as a Eccentric
  • the axial adjustment of the pump piston takes place in dependence from the piston position of the engine and this points the eccentric held on an eccentric Rocking lever on, with its free end by means of a roller between the pump piston and a camshaft is arranged and over the eccentric to the camshaft in an injection position in the direction of "early” adjustable is.
  • This eccentric adjustment makes it easier Way by adjusting the eccentric a start of delivery in Direction "early” or “late”, that is, the Roller can be adjusted according to the cam of the camshaft be so that according to the invention at part load or Low load, the adjustment in the direction of "early” is selectable and then, for example, at full load below again an adjustment towards “late” or otherwise can be made.
  • an internal combustion engine 1 for example a diesel engine, takes place by means of a fuel-conveying pump unit 2, via a pressure line 3 with an injection nozzle 4 is connected.
  • the injection pump 2 has an adjustable pump piston 5 with a control edge. 6 and a long groove 7.
  • the end of funding is determined by the position the control edge 6 after a rotation of the piston. 5 determined, which formed according to the objective is. Determining for the promotion are also the Zulaufbohronne 8, which are significantly contributing to the Delivery stroke and the delivery rate.
  • the axial increase of the pump piston 5 via a arranged on a rocker arm 9 roller 10, in operative connection with a cam 11 of a camshaft 16 is.
  • the adjustable according to the setting "early” or “late” is.
  • the position of the roller 10 changes to the cam 11 and the injection timing is variable, that is, the injection timing may be in accordance with Load condition of the engine to be changed, resulting in interaction with the promotion of the fuel over the position the control edge in the injection pump 2 takes place.
  • Fig. 2 in more detail with reference to the diagram, is the "early" injection time E1 before the "late” injection time E in a range of minus 20 ° to minus 10 ° of the crank angle K provided before the TDC and the injection occurs at a speed V of the pump piston 5 in a range of 2.5 to 3.5 M / s.
  • the injection timing is advanced by 14 ° crank angle K. and this at an increased piston speed V of 3 m / s of the injection pump 2.
  • the advance of the injection timing takes place at the shown embodiment by about 14 ° crank angle from E to E2, wherein the start of delivery of the fuel in particular by achieved the adjustment of the eccentric 12 on the pivot lever 9 and the shift of fuel production from approx. 1.8 m / s to 3.5 m / s by appropriate rotation of the Pump piston 5 to E1. Both measures allow a transfer of the start of delivery and the injection point in the direction of "early”.

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Description

Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum eines Dieselmotors, über eine Einspritzdüse, die mittels einer Druckleitung mit einer Einspritzpumpe verbunden ist, welche einen Pumpenkolben aufweist, wobei eine Steuereinrichtung, wie eine Exzentereinrichtung, zur Verstellung des Förderbeginns zwischen dem Pumpenkolben und einer Nockenwelle angeordnet ist.
Es hat sich durch verschärfte Anforderungen an Verbrauch und Abgasemission gezeigt, daß ein unveränderlicher Förderbeginn des Kraftstoffs nicht mehr zu vertreten ist. Im Zusammenhang mit gesetzlichen Emissionsbeschränkungen ist es erforderlich, durch Verlegung des Zündzeitpunktes den NOx-Ausstoß zu beeinflussen. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung einer besonderen obenliegenden Steuerkante am Pumpenkolben, mit der eine regelweg- und damit lastabhängige Förderbeginnverstellung erreichbar ist. Die Geometrie von aufeinander abgestimmter Steuerkante und Steuerbohrung erlaubt keine beliebige Förderbeginnänderung über den Regelweg. Diese Förderbeginnänderung wird auch erzielt, wenn eine motorseitige Lagerstelle eines Schwinghebels im Antrieb der Einspritzpumpe als Exzenter ausgebildet ist, so daß durch ein Verstellen des Exzenters eine Förderbeginnänderung in Richtung "früh" oder "spät" vorgenommen werden kann (Handbuch Dieselmotor, Klaus Mollenhauer, Springer-Verlag 1997, S. 207).
Nach der DE 19 72 18 41 A1 ist ein Verfahren zur Steigerung einer Einspritzpumpe für die Kraftstoffeinspritzung bekannt. Durch eine Stellbewegung eines Schwinghebels wird die Kolbenbewegung verstellt und der Förderbeginn durch ein Magnetventil gesteuert.
Ferner ist nach der AT 311 727 B bekannt, einen Förderbeginn durch eine Steuerkarte des Kolbens zu bestimmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum eines Dieselmotors zu schaffen, mit dem schädliche Abgasemissionen in einfacher Weise bei vorbestimmten Lastzuständen des Motors herabsetzbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahrensmerkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst, wobei zur Durchführung des Verfahrens weiterbildende Vorrichtungsmerkmale in den Ansprüchen 3 bis 5 dargestellt sind.
Damit der Einspritzzeitpunkt in Richtung "früh" erzielbar ist, das heißt, wenn der Förderbeginn sowie der Einspritzzeitpunkt entsprechend vor einer OT-Stellung erfolgt, wird eine sogenannte Rußbildung bei Teil- und Schwachlast vermieden. Hierzu wird bei einer Verstellung des Pumpenkolbens in der Einspritzpumpe bei Teillast- und Schwachlast ein hoher Einspritzdruck an der Einspritzdüse erzielt, der in einem Bereich von etwa minus 20° bis minus 10° des Kolbenwinkels vor OT des Motorkolbens und in einem Bereich der Geschwindigkeit des Pumpenkolbens von etwa 2,5 bis 3,5 m/s liegt. Der hohe Einspritzdruck bei einem Kurbelwinkel von etwa minus 14° vor OT des Motorkolbens und bei einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/s des Pumpenkolbens liegt. Durch diese Maßnahme wird sowohl der Einspritzzeitpunkt vorverlegt, als auch der Förderbeginn des Kraftstoffs.
Der frühe Förderbeginn und Einspritzzeitpunkt wird erreicht, indem der Pumpenkolben der Einspritzpumpe mit seiner Steuerkante über eine Regelstange in eine Förderstellung in Richtung "spät" verdrehbar ist und dieser Verdrehbewegung "spät" eine axiale Stellbewegung zum korrespondierenden Einspritzbeginn in Richtung "früh" über eine mit dem Pumpenkolben wirkverbundenen Steuereinrichtung, wie eine Exzentereinrichtung, überlagert ist. Durch diese kombinierte kontinuierliche Verstellung des Pumpenkolbens kann eine optimale frühe Einspritzung erfolgen, die zudem bei hoher Kolbengeschwindigkeit erzielt wird, wodurch ein relativ hoher Einspritzdruck gewährleistet ist.
Die axiale Verstellung des Pumpenkolbens erfolgt in Abhängigkeit von der Kolbenstellung des Motors und hierzu weist die Exzentereinrichtung einen auf einem Exzenter gehaltenen Schwinghebel auf, der mit seinem freien Ende mittels einer Rolle zwischen dem Pumpenkolben und einer Nockenwelle angeordnet ist und über den Exzenter zur Nockenwelle in eine Einspritzstellung in Richtung "früh" einstellbar ist. Diese Exzentereinstellung ermöglicht es, in einfacher Weise durch Verstellen des Exzenters eine Förderbeginn in Richtung "früh" oder "spät" vorzunehmen, das heißt, die Rolle kann zum Nocken der Nockenwelle entsprechend eingestellt werden, so daß erfindungsgemäß bei Teillast bzw. Schwachlast die Verstellung in Richtung "früh" wählbar ist und danach beispielsweise bei Volllast nachfolgend wieder eine Verstellung in Richtung "spät" oder in anderer Weise vorgenommen werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
ein Diagramm mit einem über die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens zum Kurbelwinkel aufgetragenen Kurvenverlauf mit Förderbeginn und "frühen und/späten" Einspritzzeit,
Fig. 2
eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Einspritzpumpe und axialer Verstellung und Drehverstellung des Pumpenkolbens.
Ein Einspritzen des Kraftstoffs in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine 1 beispielsweise eines Dieselmotors, erfolgt mittels einer kraftstofffördernden Pumpeneinheit 2, die über eine Druckleitung 3 mit einer Einspritzdüse 4 verbunden ist. Die Einspritzpumpe 2 weist einen verstellbaren Pumpenkolben 5 mit einer Steuerkante 6 sowie einer Langsnut 7 auf.
Eine Verstellung des Pumpenkolbens 5 zur Regelung der Fördermenge erfolgt mittels einer Regelstange 15 oder der gleichen Mittel. Das Förderende wird durch die Stellung der Steuerkante 6 nach einer Verdrehung des Kolbens 5 bestimmt, die entsprechend der Zielsetzung ausgebildet ist. Bestimmend für die Förderung sind auch die Zulaufbohrungen 8, die wesentlich mitbestimmend sind für den Förderhub und die Fördermenge.
Die axiale Anhebung des Pumpenkolbens 5 erfolgt über eine an einem Schwinghebel 9 angeordnete Rolle 10, die in Wirkverbindung mit einem Nocken 11 einer Nockenwelle 16 steht. Zur Veränderung der Stellung der Rolle 10 zum Nocken 11 ist der Schwinghebel 9 auf einem Exzenter 12 gelagert, der entsprechend der Einstellung "früh" oder "spät" verstellbar ist. Hierdurch ändert sich die Position der Rolle 10 zum Nocken 11 und der Einspritzzeitpunkt ist veränderbar, das heißt, es kann der Einspritzzeitpunkt entsprechend dem Lastzustand des Motors verändert werden, was im Zusammenspiel mit der Förderung des Kraftstoffs über die Stellung der Steuerkante in der Einspritzpumpe 2 erfolgt.
Wie in Fig. 2 anhand des Diagramms näher dargestellt, ist der "frühe" Einspritzzeitpunkt E1 vor dem "späten" Einspritzzeitpunkt E in einem Bereich von minus 20° bis minus 10° des Kurbelwinkels K vor dem OT vorgesehen und die Einspritzung erfolgt bei einer Geschwindigkeit V des Pumpenkolbens 5 in einem Bereich von 2,5 bis 3,5 M/S. Insbesondere ist der Einspritzzeitpunkt um 14° Kurbelwinkel K vorverlegt und dies bei einer erhöhten Kolbengeschwindigkeit V von 3 m/s der Einspritzpumpe 2.
Die Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes erfolgt bei der gezeigten Ausführung um ca. 14° Kurbelwinkel von E zu E2, wobei der Förderbeginn des Kraftstoffs insbesondere durch die Verstellung des Exzenters 12 am Schwenkhebel 9 erzielt wird und die Verlagerung der Kraftstofförderung von ca. 1,8 m/s auf 3,5 m/s durch entsprechende Verdrehung des Pumpenkolbens 5 nach E1 erfolgt. Beide Maßnahmen ermöglichen eine Verlegung des Förderbeginns und des Einspritzpunktes in Richtung "früh".
Ausgehend von einer Basisauslegung wird somit eine doppelte (gegenläufige) Förderbeginn-Verstellung durchgeführt. Bei Teillast wird über die Lenkerwelle der Förderbeginn weit nach früh verschoben, von E auf E2. Um in Bereiche höherer Plungergeschwindigkeit zu gelangen, wird über die Pumpe wieder eine Rückstellung nach spät durchgeführt. Dadurch kommt eine Einstellung von E2 zu E1 zustande.
Hierdurch wird eine wesentlich höhere Einspritzintensität zu einem frühen Zeitpunkt zur Rußsenkung erzielt. Die Verbrennung bei Teillast wird intensiviert, um die Ruß-Emission zu reduzieren.
Neben dem Nockenprofil über einen exzentrischen Lenker ist eine Verdrehung der Nockenwelle im Antriebszahnrad möglich. Die Verstellung des Förderbeginns erfolgt über die Förderbeginnkante die Plungers der Pumpe.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum eines Dieselmotors, über eine Einspritzdüse (4), die mittels einer Druckleitung (3) mit einer Einspritzpumpe (2) verbunden ist, welche einen Pumpenkolben aufweist, wobei eine Steuereinrichtung (12), wie eine Exzentereinrichtung, zur Verstellung des Förderbeginns zwischen dem Pumpenkolben (5) und einer Nockenwelle (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (5) verstellbar ist und eine Steuerkante (6) aufweist, die mit einer Steuerbohrung (8) zusammenwirkt, und wobei durch eine kombinierte Verstellung des Pumpenkolbens (5) in der Einspritzpumpe (2) bei Teil- und Schwachlast ein hoher Einspritzdruck an der Einspritzdüse (4) erzeugt wird, der in einem Bereich von etwa minus 20° bis minus 10° des Kurbelwinkels (K) vor OT des Motorkolbens und in einem Bereich der Geschwindigkeit (V) des Pumpenkolbens (5) von etwa 2,5 bis 3,5 m/s liegt, wobei der Pumpenkolben (5) der Einspritzpumpe (2) mit seiner Steuerkante (6) über eine Regelstange (15) in eine Förderrichtung "spät" verdrehbar ist und wobei dieser Verdrehbewegung in Richtung "spät" eine axiale Stellbewegung zum korrespondierenden Einspritzbeginn in Richtung "früh" über die mit dem Pumpenkolben (5) wirkverbundene Steuereinrichtung überlagert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohe Einspritzdruck bei einem Kurbelwinkel (K) von etwa minus 14° vor OT des Motorkolbens und bei einer Geschwindigkeit (V) von etwa 3 m/s des Pumpenkolbens (5) liegt.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentereinrichtung (12) aus einem auf einem Exzenter gehaltenen Schwinghebel (9) besteht, der mit seinem freien Ende mittels einer Rolle (10) zwischen dem Pumpenkolben (5) und einer Nockenwelle (16) angeordnet und über den Exzenter (12) zur Nockenwelle (16) in eine Einspritzstellung in Richtung "früh" einstellbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (12) zur Verstellung der Rolle (10) des Schwinghebels (9) zur Nockenwelle (16) in Abhängigkeit von einer Teil- und Schwachlast des Motors einstellbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte Verdrehung der Nockenwelle über ein Antriebszahnrad einstellbar ist.
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