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Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen,
bei dem der Kraftstoff dem Einspritzventil über ein nach Beendigung der Förderung
selbsttätig schließendes Organ, beispielsweise ein Rückschlagventil, zugeführt wird
und bei dem der zwischen dem Schließquerschnitt des Absperrorgans und dem Einspritzventil
gelegene Abschnitt der Einspritzleitung in ständiger Verbindung mit einem Raum steht,
der als Teilbegrenzung eine im Sinne einer Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Raumes
elastisch nachgiebige Wand aufweist, die für die Dauer einer jeden Einspritzung
unter dem in der einen Richtung aus dem durch das Schließorgan pumpenseitig begrenzten
Räum heraus und in der entgegengesetzten Richtung aus dem genannten Abschnitt der
Einspritzleitung heraus auf die elastisch nachgiebige Wand einwirkenden Kraftstoffdruck
eine mit der Einbaulage der Wand zusammenfallende oder gegenüber dieser etwas verlagerte
Stellung einnimmt.
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Bei Kraftstoffsystemen dieser Art fällt der elastisch nachgiebigen
Wand die Aufgabe zu, die Einspritzleitung nach Beendigung einer jeden Einspritzung
zu entlasten, um einen nachspritzfreien Betrieb sicherzustellen. Diese Entlastung
geschieht auf folgende Weise. Der unmittelbar nach beendeter Einspritzung von der
Einspritzdüse zur Einspritzpumpe zurücklaufenden und zu dieser hin kraftstoffördernden
Druckwelle ist der Weg zur Pumpe durch das inzwischen selbsttätig in seine Schließstellung
zurückgekehrte Absperrorgan versperrt. Sie läuft dagegen auf die elastisch nachgiebige
Wand auf, die durch ihr Ausweichen ein -Speichervolumen freigibt und erst mit Eröffnung
des Absperrorgans zu Beginn. der nächsten Einspritzung in ihre Ausgangsstellung
zürückkehrt. Zwischenzeitlich stellt sich in der Einspritzleitung nach Abklingen
der Druckwelle ein über dem Atmosphärendruck liegender Ruhedruck ein, der in seiner
Höhe abhängig ist vom jeweiligen Betriebszustand der Maschine und von den Abmessungen
der Bauteile des Systems. Es stellt sich also beispielsweise bei mehrzylindrigen
Einspritzbrennkraftmaschinen bei identischer Bemessung der den einzelnen Arbeitszylindern
zugeordneten Kraftstoffsystemteile in allen Einspritzleitungen zwischen je zwei
Einspritzungen stets der gleiche Ruhedruck ein, wodurch günstige Voraussetzungen
für eine befriedigende Abstimmung des Einspritzsystems gegeben sind. Die absolute
Höhe des Ruhedruckes ist im wesentlichen festgelegt durch die.der vom Kraftstoff
ausgeübten Verstellkraft entgegenwirkende Rückstellkraft der ausweichenden Wand
1zw. von dem-Verlauf dieser Rückstellkraft über den von der Wand beim Ausweichen
zurückgelegten Weg. Einem Ausweichen der Wand während der Einspritzung ist dadurch
vorgebeugt, datfi bei offenem= Absperrorgan in der nachgiebigen Wand Kräftegleichgewicht
herrscht unter dem in der einen Richtung aus dem durch das Schließorgan pumpenseitig
begrenzten Raum heraus und in der entgegengesetzten Richtung aus dem zwischen dem
Schließquerschnitt des Absperrorgans und dem Einspritzventil gelegenen Abschnitt
der Einspritzleitung heraus wirkenden Kraftstoffdruck.
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Bei einem bekannten Einspritzsystem dieser Art ist der Weg, den der
die nachgiebige Wand tragende entlastende Körper nach Beendigung einer jeden Einspritzung
beim Ausweichen ausschließlich entgegen der Kraft einer Feder zurücklegt, durch
einen hydraulisch gebildeten elastischen Anschlag begrenzt. Diese Anordnung weist
den großen Mangel auf, daß es unter dem Einfluß der von der Einspritzdüse ankommenden
hochfrequenten Druckwellen zu überschwingungen des entlastenden Körpers kommt, deren
Amplitude und Frequenz sich meist von einer Einspritzung zur anderen ändern. Dies
wiederum führt zu ungleichmäßigen Entlastungsvolumina und damit zu Kraftstoffmengenstreuungen.
Eine Regelmäßigkeit im Verlauf der Überschwingungen ist, wie Versuche zeigten, auch
durch noch so kleine Toleranzen in den geometrischen Abmessungen des Kraftstoffeinspritzsystems
nicht zu erreichen. Eine weitere Folgeerscheinung dieser Überschwingungen besteht
darin, daß dabei häufig der Kraftstoffdruck in der Einspritzleitung zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Einspritzungen zeitweilig oder dauernd den Dampfdruck unterschreitet,
was letztlich zu Kavitationserosion in den Einspritzleitungen führt.
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Erfindungsgemäß werden diese Mängel behoben durch eine die Bewegungen
der elastisch nachgiebigen Wand dämpfende Einrichtung. Ein Überschwingen wird hierdurch
mit Sicherheit vermieden. Die Dämpfungseinrichtusg'kärin im Rahmen der Erfindung
jede an sich geeignete Ausgestaltung aufweisen. Empfehlenswert ist eine hydraulische
Dämpfung, etwa in der Weise, daß die elastisch nachgiebige Wand oder ein an sie
angelenkter Kolben-nach jeder Einspritzung in einen flüssigkeitsgefüllten und .mit
einer drosselnden Abflußbohrung versehenen Raum hinein ausweicht.
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Was die Ausgestaltung der elastisch nachgiebigen Wand bzw. des diese
tragenden Körpers angeht, so ergeben sich diesbezüglich mehrere mögliche Ausführungsformen.
Ein erster Vorschlag geht dahin, in an sich bekannter Weise die 'elastisch nachgiebige
Wand als Kolben auszubilden und in einer zentralen Bohrung des Rückschlagventils
zu führen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als elastisch nachgiebige Wand
in an sich bekannter Weise eine federnde Membran vorzusehen.
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Was die Vorbelastung. der elastischen Wand, durch Federkraft angeht,
-so besteht einmal die Möglichkeit, die Wand, wie an sich bekannt, einseitig zu
belasten oder sie in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen sie in ihrer
Ausgangsstellung fixierenden vorgespannten Federn,-einzuspannen. Diese letztere
Einbauweise ermöglicht es, durch eine entsprechende Abstimmung der Federn und der
Beaufschlagungsflächen der Wand dafür zu sorgen, daß letztere nach jeder Einspritzung
unter der Wirkung der aus der Einspritzleitung ankommenden Druckwellen in Richtung
Einspritzpumpe und unter der Einwirkung der aus der Einspritzleitung kommenden Unterdruckwellen
in Richtung zur Einspritzdüse hin ausweicht.
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Schließlich sei noch auf die Möglichkeit hingewiesen, die Belastungsfeder
der elastisch nachgiebigen Wand als Federbalg auszubilden.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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A b b. 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem die elastisch
nachgiebige Wand als in einer zentralen Bohrung des Rückschlagventils geführter
Kolben ausgebildet ist, A b b. 2 ein System grundsätzlich gleichen Aufbaues, bei
dem allerdings der nach Beendigung der Einspritzung elastisch ausweichende Kolben
zwischen zwei vorgespannten Federn in seine Einbaulage gehalten wird;
A
b b. 3 veranschaulicht ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem das selbsttätig wirkende
Absperrorgan als Kolbenschieber ausgebildet ist, der gleichzeitig die elastisch
nachgiebige Wand darstellt.
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A b b. 1 zeigt das Oberteil eines Pumpenelementes einer mehrzylindrigen
Einspritzbrennkraftkolbenmaschine im Schnitt. Es sind der Pumpenkolben mit 1, dessen
Führungsbüchse mit 2, der Pumpenraum mit 3 und der mit Innengewinde versehene Anschlußstutzen
des Pumpenelementes mit 4 bezeichnet. In den Stutzen 4 ist ein an beiden
Enden mit einem Außengewinde 5 bzw. 6 versehener Druckrohranschluß 7 eingesetzt,
dessen Gewinde 5 zum Anschluß der nicht gezeichneten Einspritzleitung dient. Zwischen
dem Druckrohranschluß 7 und der Führungsbüchse 2 des Pumpenkolbens 1 ist eine Hülse
8 eingespannt, in der der zylindrische Schaft 9 eines durch eine Feder 10 belasteten
Rückschlagventils 11 geführt ist. Der Schaft 9 ist mit Längsnuten 12 versehen, die
eine ständige Verbindung des Pumpenraums 3 mit einer dem Sitz 13 des Rückschlagventils
11 vorgelagerten Ringnut 14 sicherstellen. Zu Beginn der wirksamen Förderung hebt
das Ventil 11 entgegen seiner Belastungsfeder 10 von seinem Sitz 13 ab und
gibt dem Kraftstoff den Weg in die Einspritzleitung frei. In einer zentralen Bohrung
15 des Rückschlagventils 11 ist ein Kolben 16 untergebracht, der nach Beendigung
der Einspritzung, d. h. wenn das Rückschlagventil 11 wieder auf seinen Sitz 13 zurückgekehrt
ist, unter der Einwirkung der dann aus der Einspritzleitung kommenden und durch
eine Bohrung 17 im Rückschlagventil11 hindurch auf ihn auflaufenden Druckwellen
entgegen der Kraft einer Feder 18 in einen kraftstoffgefüllten Raum 19 hinein ausweicht,
der mit dem Pumpenraum lediglich über eine enge und daher drosselnde Bohrung 20
in Verbindung steht. Die Ausweichbewegung des Kolbens 16 erfolgt also von Beginn
an hydraulisch gedämpft, so daß ein Überschwingen des Kolbens 16 beim Ausweichen
mit Sicherheit vermieden wird.
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Das Kraftstoffsystem nach A b b. 2 entspricht in seinem Aufbau grundsätzlich
demjenigen nach A b b. 1. Es unterscheidet sich von letzterem lediglich durch eine
andere Ausbildung des Rückschlagventils 21, die zu einem im Durchmesser kleineren
Aufbau führt. Das Rückschlagventil 21 ist als glatter, unmittelbar hinter dem Pumpenraum
3 aufsitzender Hohlzylinder ausgebildet, der außen vom Sitz 22 ausgehende und durchgehende
Längsnuten 23 aufweist. Die Belastung des Rückschlagventils 21 erfolgt durch
die sich einerseits im Druckrohrstutzen 7 und andererseits über den Entlastungskolben
24 und dessen Rückstellfeder 25 gegen den Boden des Ventils abstützende Feder 27.
Die den Ausweichraum 26 mit dem Pumpenraum 3 verbindende Drosselbohrung ist mit
28 bezeichnet.
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Bei der Anordnung nach A b b. 3 sind der nach Beendigung der Einspritzung
jeweils zum Pumpenraum 3 hin ausweichende Entlastungskolben und das 1tückschlagventil
zu einem einzigen Bauelement in Gestalt eines zur Einspritzleitung hin offenen Topfkolbens
29 vereinigt, der entgegen der Förderrichtung durch eine verhältnismäßig schwache
Feder 30 belastet ist und pumpenseitig Berührung hält mit einer Feder 31, die sich
ihrerseits auf einer am Umfang mit Ausnehmungen und in der Mitte mit einer Drosselbohrung
32 versehenen, auf einer zwischen der Führungsbüchse 33 des Topfkolbens 29 und der
Führungsbüchse 2 des Pumpenkolbens 1 eingespannten Platte 34 aufliegenden
Ventilplatte 35 abstützt. Bei Beginn der wirksamen Förderung hebt diese Ventilplatte
35 infolge des über die Drosselbohrung 32 zum Raum 36 hin sich ausbildenden Druckgefälles
von der Platte 34 unter Mitnahme der Feder 31 und des Kolbens 29 so weit
ab, daß Kraftstoff durch die Ausnehmungen am Umfang der Ventilplatte 35 ungedrosselt
oder weitgehend ungedrosselt in den Raum 36 einströmen kann. Unter dem sich in diesem
Raum 36 anschließend aufbauenden Kraftstoffdruck weicht der Kolben 29 so weit aus,
daß die radialen Bohrungen 37 in der Büchse 33 aufgesteuert werden und dem Kraftstoff
der Weg in die Einspritzleitung freigegeben wird. Nach Beendigung der Einspritzung
kehrt der Kolben 29 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei er die Bohrungen 37
zusteuert und anschließend unter den anlaufenden Druckwellen entgegen der Kraft
der Feder 31 zum Pumpenraum 3 hin ausweicht. Diese Ausweichbewegung erfolgt gedämpft,
da der aus dem Raum 36, in dem die Feder 31 untergebracht ist, verdrängte Kraftstoff
durch die Drosselbohrung 32 in der Ventilplatte 35 nur verzögert entweichen kann.