DE2115169A1

DE2115169A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung fur Brenn kraftmaschinen mit Kompressionszundung

Info

Publication number: DE2115169A1
Application number: DE19712115169
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung P Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1971-03-29
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2093250A5; US3759239A; AT308472B; JPS527096B1; GB1344841A; SU743592A3

Description

Dlpl.-Incj. F?. Π ΕΞ Ε TZ sen. ,DIpI-!:-. '·. r .-'---JECHT [Dr.-!.-... . : .2 jr.

P München LI.¹, S^nsdorfstr. 10

62-16.825P 29. 3· 1971

AUTOMOBILES PEUGEOT, Paris (Frankreich)

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Kompressionszündung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Kompressionszündung·

Diese Einspritzvorrichtungen haben eine Einspritzpumpe, bei der die Pumpe oder jede der Pumpeneinheiten durch eine Nooke betätigt wird, die ihrerseits von der Abtriebswelle des Motors angetrieben und deren Drehzahl deshalb proportional der Motordrehzahl ist. Dieser Pumpe ist eine Steuervorrichtung zugeordnet, die in Abhängigkeit von dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors die bei jedem Pumpenhub einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt. Nun ist das Profil der Pumpen-Betätigungsnocke derart berechnet oder ausgelegt, daß es in den am häufigsten benutzten Drehzahl« und Drehmomentbedingungen das optimale Einspritzgesetz - beziehungsweise die günstigste Abhängigkeit der momentanen Kraftstoffeinspritzmenge über der Zeit - ergibt; wenn man sich von diesen Bedingungen entfernt, wird das Einspritzgesetz weniger günstig, was einen geräuschvollen Betrieb des

Motors, eine unvollkommene Verbrennung und das Ausblasen von schädlichen Abgasen mit sich bringt. Deshalb hat man sich bemüht, um die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden, den Einspritzvorrichtungen zusätzliche Einrichtungen zuzuordnen, die es gestatten, das Kraftstoff-Einspritzgesetz in denjenigen Betriebsbereichen abzuwandeln oder zu ändern, die von den günstigsten Betriebsbereichen entfernter lie-' * gen, insbesondere bei Betriebszuständen in der Nähe des Leerlaufs des Motors.

Derartige zusätzliche Einrichtungen oder Zusatzelemente sind beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 15 76 617O und in der zusätzlichen Anmeldung P l8 07 55^.2 sowie schließlieh in der deutschen Patentanmeldung P 20 45 556.5 beschrieben. Diese Einrichtungen zum Ändern des Einspritzgesetzes enthalten eine Entnahme- oder Speicherkammer, um während des Druck-Förderhubes der Einspritzpumpe einen Anteil des unter Druck gesetzten Kraftstoffes zu entnehmen,, vorübergehend zu speichern und diesen Kraftstoff der Pumpe nach Beendigung der Einspritzung wieder zuzuführen. Es sind auch Bauelemente vorgesehen, die jede Entnahme außerhalb des Drehzahlbereiches verhindern, für den die Änderung des Einsprit-zgesetzes erwünscht ist. Außerhalb der Betriebsbedingungen der Vollast kompensiert die Regel- oder Steuervorrichtung der Pumpe die vorzunehmende Entnahme, in dem sie die Menge des der Einspritzpumpe zugeführten Kraftstoffes derart erhöht, daß der Motor einwandfrei mit Kraftstoff gespeist wird. Bei den Betriebsbedingungen der Vollast oder Bedingungen in der Nähe der vollen Belastung, d.h. wenn der Motor das gesamte Kraftstoffvolumen erhalten soll, das von der Einspritzpumpe gefördert wird,

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arbeiten aber die bekannten Entnahmevorrichtungen nicht zufriedenstellend, denn die Menge des während des Förderhubes der Pumpe entnommenen Kraftstoffes kann nicht ausgeglichen werden und ricr Motor erhält nicht die erforderliche Kraftstoff menge.

Nun hat die Erfahrung gezeigt, daß es auch wünschenswert ist, im Bereich voller Belastung das Einspritzgesetz in bestimmten Drehzahlbereichen des Motors zu ändern, die etwas außerhalb der Bereiche der optimalen Arbeitsweise liegen, und zwar aus den oben angegebenen Gründen, d.h. zur Verringerung des Geräusches, zur Verbesserung der Verbrennung und zur Verringerung schädlicher Abgase und Rauchbildung im Auspuff.

Zweck der Erfindung ist das Schaffen einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung, mit einer Einspritzpumpe, die eine Druckkammer aufweist, an die zumindest eine erste Zuleitung, zumindest eine zweite, mit einer Einspritzdüse verbundene Einspritzlei· tung und eine dritte Leitung angeschlossen ist, die ihrerseits mit einer Zusatzeinrichtung zum Ändern des Einspritzgesetzes in Verbindung steht, welche durch Entnahme und Rücklieferung von Kraftstoff wirkt, und in der zumindest ein Pump- und/oder Verteilerorgan inbegriffen 1st, das es gestattet, in den erforderlichen Drehzahlbereichen und bei sämtlichen Lastbedingungen die gewünschte Änderung des Einspritzgesetzes herbeizuführen, ohne dennoch die Menge des eingespritzten Kraftstoffes zu ändern. Gemäß der Erfindung ist eine derartige Kraftstoffeinspritzvorrichtung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Pump- und/oder Ver-

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teilerorgaii eine erste Elementgruppe zur Betätigung der nicht gleichzeitigen öffnung der ersten und der dritten Leitung gegenüber der Druckkammer aufweist und daß die Zusatzeinrichtung Elemente umfaßt, die in der Lage sind, das Zurückliefern des vorher entnommenen Kraftstoffes in die Pumpen-Druckkammer solange zu verzögern, wie die zuerst erwähnten Bauteile die dritte Leitung in Verbindung mit k der Pumpendruckkammer halten·

Da das Pump« und/oder das Verteilerorgan derart ausgelegt ist, daß es die Druckkammer der Kraftstoff-Einspritzpumpe zu bestimmten Zeiten nacheinander mit der ersten und der dritten Leitung verbindet, gestattet die Tatsache einer Verzögerung der Wiederzurückgabe von Kraftstoff, diese Zurückgabe erst nach dem Verbinden und erneuten Trennen von Druckkammer und Ansaugleitung durchzuführen, d.h. mit anderen Worten, nachdem diese Kammer erneut mit Kraftstoff versorgt worden ist. Auf diese Weise wird insbesondere bei einem Betrieb mit voller Last der unter Druck in die Druckkammer der Pumpe über die Zusatzeinrichtung zur Ände-) rung des Einspritzgesetzes wieder eingeführte Kraftstoff nicht von der insgesamt eingespritzten Kraftstoffmenge abgezogen und der Motor kann einwandfrei mit dem erforderlichen Kraftstoff gespeist werden. Es ist zu beachten, daß das Wiedereinspeisen des unter Druck stehenden Kraftstoffes in die Druckkammer, welche bei Vollastbetrieb des Motors bereits während der Speisephase grundsätzlich voll gefüllt wurde, wegen der nicht zu vernachlässigenden Zusammendrückbarkeit des Kraftstoffes in einem Maße möglich ist, das den Volumen- und Druokverhältnissen, die jeweils herrschen, Reohnung trägt·

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Um dieses Ergebnis zu erzielen, hat eine Ausführungsform der Zusatzeinrichtung zur Abänderung des Einspritzge« setzes, die eine Entnahmekammer aufweist, das Kennzeichen, daß zwischen der dritten Leitung und der Entnahmekammer eine Entnahmeverbindung und eine Rückspeiseverbindung vorgesehen sind, daß die Entnahme^verbindung ein erstes Ventil, ein "Entnahmeventil", und eine Drosselstelle aufweist, die in einem Kolben vorgesehen ist, der sich in einer mit der Entnahmekammer in Verbindung stehenden Bohrung bewegt, während die Rückspeiseverbindung einen seitlich in die den Kolben aufnehmende Bohrung mündenden Kanal aufweist, dessen Öffnung durch die Stellung des Kolbens gesteuert wird, und ferner ein zweites Ventil, ein "Ausflußventil", das in einem dem ersten Ventil entgegengesetzten Sinne eingebaut ist.

Während eines Druckhubes der Pumpeneinheit und unter der Voraussetzung, daß man sich in einem Betriebsbereich befindet, in dem die das Einspritzgesetz ändernde Zusatzeinrichtung wirksam ist, strömt ein Teil des Kraftstoffes durch die Entnahmeverbindung, wobei er gleichzeitig den Kolben zurückdrückt, der die Rückspeiseverbindung oder die Ausflußverbindung absperrt. Am Ende des Einspritzhubes kann ein Zurückspeisen des entnommenen Kraftstoffes in die Druckkammer der Einspritzpumpe nur dann erfolgen, wenn der Kolben die Rückflußkanalöffnung freigibt und wenn das be- · wegliche Pump- oder Verteilerorgan erneut die Entnahmelei« tung mit der Druckkammer verbindet.

Die Erfindung läßt sich bei unterschiedlichen Pumpenbauarten anwenden, bei Verteilerpumpen oder bei Reihenpumpen, wie es aus der folgenden Beschreibung hervorgeht,

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die sich auf die in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele bezieht» In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 und 2 zwei graphische Darstellungen, die eine Wirkungsweise einer bekannten Einspritzvorrichtung veranschaulichen;

Pig. 5 eine schematische Schnitt dar st ellung einer

erfin&ungsgemäßen Anordnung bei einer Verteilerpumpe j

Fig. 4 bis 9 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Pig. 3;

Fig. 10 und 11 zwei Teilschnitte zweier Varianten von erfinderischen Einspritzvorrichtungen]

Fig. 12 eine graphische Darstellung, die die Vorzüge der beiden Varianten nach Fig. 10 und 11 erläutert j

Fig. Lj5 eine Teilschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung bei einer Reihen-Einspritzpumpe j

Fig. 14 einen Teilschnitt längs der Linie 14-14 der Fig. IJ und

Fig. 15 und 16 zwei graphische Darstellungen zur Veranschaulichung des Arbeitens der Vorrichtung nach den Fig. 12 und 14.

Die Pumpe P in Fig. 2 umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 1, in dem eine Bohrung 2 vorgesehen ist, die ein Verteilerorgan j5 aufnimmt, das seinerseits durch einen nicht dargestellten Mechanismus von der Ausgangswelle des

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Motors drehangetrieben ist. Das Gehäuse 1 enthält eine gewisse Anzahl von Verbindungskanälen, die in der Bohrung 2 münden, nämlich: eine Speiseleitung 4, deren freier Querschnitt von einem Organ 5 gesteuert wird, das durch die Kraftstoffzumeßvorrichtung betätigt wird, die bekannt und nicht dargestellt ist; zumindest eine Einspritzleitung 6, die mit einer ebenfalls nicht dargestellten Einspritzdüse in Verbindung steht; und schließlich eine Leitung 7» die mit einer Zusatzeinrichtung M zur Änderung des Einspritzgesetzes verbunden ist.

In dem dargestellten Beispiel liegen die Leitungen 4 und 7 in einer gleichen Ebene, beide senkrecht zur Achse der Bohrung 2. Der Drehverteiler 5 hat eine axiale Sacklochbohrung 8, die mit einer Druckkammer 9 in Verbindung steht, in der die Kolben oder Tauchkolben 10 unter der Einwirkung einer Ringnocke 11 bei der Drehung des Verteilers hin- und herbewegt werden. Dieser Verteiler hat außerdem zwischen seiner Sacklochbohrung 8 und seinem Umfang radiale Kanäle

12 und 15, die derart angeordnet sind, daß der Kanal 12

in bestimmter Folge mit den Leitungen 4 und 7 und der Kanal

13 mit der Leitung 6 in Verbindung kommt. Die Fig· 4 und 5 zeigen jeweils einen Teil der Nockenausbildung, welche die Hub-Verschiebungen 1 der Pumpenkolben 10 in Abhängigkeit von der Winkelstellung a des Verteilers 2 wiedergeben und eine Darstellung der Zeiten, in der zwei Gruppen von Abschnitten A und I dargestellt sind, die jeweils diejenigen Zeitspannen bedeuten, während der einerseits (A) die Einlaßleitung 4 und andererseits (i) die Einspritzleitung 6 und die Entnahraeleitung 6 mit der Druckkammer in Verbindung stehen. Diese graphischen Darstellungen werden bei der Be-

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Schreibung'der Wirkungsweise der Vorrichtung näher erläutert.

Die Zusatzeinrichtung M für die Änderung des Einspritzgesetzes, die der Einspritzpumpe P zugeordnet ist, umfaßt ein Gehäuse 20, das einen zylindrischen Hohlraum 21 begrenzt und an einem Ende einen Gewindestutzen 22 aufweist,der in das Gehäuse 1 der Pumpe gegenüber der Leitung 7 eingeschraubt ν ist; an dem entgegengesetzten Ende des Gehäuses 20 ist ein Hohlstopfen 23 vorgesehen, der ebenfalls ein Gewinde aufweist und einen axialen Anschlag 23a trägt. Der Stutzen 22 hat eine Längsbohrung 24, die mit der Leitung 7 fluchtet. Der zylindrische Hohlraum 21 nimmt zwei Blöcke 25 und 26 auf, von denen der eine Ventile und der andere einen Steuerschieber enthält und die beide durch den Gewindestopfen 23 festgelegt sind. Dichtungen 27, 28, 29 sind jeweils zwischen dem Gewindestutzen 22 und dem Pumpengehäuse 1, zwischen dem Block 25 und dem Gehäuse 20 und zwischen dem Block 26 und dem Gewindestopfen 23 vorgesehen. Der Block 25 enthält zwei Längsverbindungsleitungen 30 und 31» die zur Aufnahme zweier jeweils in entgegengesetztem Sinn angeordneter Rückschlagventile 32, k 33 ausgebildet sind. Der Block 26 enthält eine mit der Längsverblndungs-Bohrung 30 koaxial verlaufende Bohrung 34, in der verschiebbar ein Kolbenschieber 35 angeordnet ist, der einen Außenbund 36 aufweist und mit diesem durch eine Feder 37 an die Stirnseite des Bloekes 26 angedrückt wird; die Feder ihrerseits stützt sioh auf den Boden des hohlen Sohraubstopfens 23 ab. Der Block 26 enthält weiterhin einen abgewinkelten Kanal 38, der mit seinem einen Ende in der Bohrung 34 und mit seinem anderen Ende in der Leitung 3I des Blockes 25 mündet. Der Kolbensehieber 35 selbst hat eine axiale Bohrung 39 mit einer Verengung oder Drosselstelle 40, radiale Bohrungen 41 und eine Ringnut 42, welche

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die äußeren Mündungen der radialen Bohrungen 41 verbindet· Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Entnahmekairaner 43 der Zusatzeinrichtung von dem hohlen Stopfen 23 und dem Block 26 begrenzt. Diese Kammer hat also ein unveränderliches Volumen; es ist jedoch klar, daß sie auch teilweise durch eine bewegliche Abschlußwand begrenzt werden könnte und dann ein veränderliches Volumen hätte, wie dies bereits aus den vorhererwähnten Patentanmeldungen bekannt ist*

Es soll nun zunächst die Arbeitsweise dieser Vorrichtung erläutert werden, wobei zuerst auf die graphischen Dar~ Stellungen in den Fig. 1 und 2 bezug genommen wird, die es erlauben, die Nachteile der früheren Einrichtung zur Änderung des Einspritzgesetzes genau anzugeben; demgegenüber wird dann auf die Darstellungen in den Fig. 4 und 7 bezug genommen, die für die erfindungsgemäße Vorrichtung gelten.

In der Darstellung nach Fig. 1 sind zwei Linienzüge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl R dargestellt; der erste strichpunktierte Linienzug gibt die Kraftstoffmenge qr wieder, die bei vollem Drehmoment bei jedem Druckhub von der Einspritzpumpe gefördert wird; diese Kraftstoff menge ist konstant, denn sie ist durch das Profil der Betätigungsnocke gegeben, welches die Pumpeneinheit oder das Pumpenelement steuert. Mit vollen Linien ist die Kraftstoffmenge qi dargestellt, die dem Motor unter den gleichen Bedingungen eines vollen Drehmomentes tatsächlich eingespritzt wird. Man erkennt, daß die Einrichtung zur Änderung des Einspritzgesetzes, die zu Beginn des Einspritzvorganges einen Anteil des Kraftstoffes entnimmt, tatsächlich innerhalb des gesamten Bereiches, in dem sie wirksam ist, d.h. bei Dreh-

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zahlen unterhalb einer bestimmten Drehzahl N₂, eine Verringerung der eingespritzten Kraftstoffmenge ergibt, was selbstverständlich nachteilig ist. Erst von der Drehzahl Np ab werden die Entnahmeelemente neutralisiert und der gesamte, für volles Drehmoment erforderliche Kraftstoff kann dem Motor zugeführt werden« Man erkennt aus der Pig« 2, die mit vollen Linien das Einspritzgesetz bei voller Drehmomentlast für eine Drehzahl unterhalb Ng darstellt, daß die gesamte eingespritzte Kraftstoffmenge qi proportional zu dem gestrichelten Flächenteil und kleiner ist als diejenige Kraftstoffmenge, die mit einer Einspritzvorrichtung eingespritzt werden würde, die keine Mittel zur Kraftstoffentnahme enthält (gestrichelte Kurve).

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 sowie die Kurvendarstellungen der Fig. 4 bis 9 erläutert. Es wurde bereits oben angegeben, was.die graphischen Darstellungen der Fig. und 5 darstellen. Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen in Abhängigkeit von dem Verdrehungswinkal a des Verteilers 3 jeweils die Verschiebungen d des Kolbenschiebers 35 (Fig. 6), den Druck P, der in der Entnahmekammer 43 herrscht (Fig. 7)* die Kraftstoffmenge qi, die bei vollem Drehmoment eingespritzt wird (Fig. 8), während die Fig. 9 die Kraftstoffmenge q wiedergibt, die in Abhängigkeit von der Drehzahl R bei voller Last für jeden Druckhub der Pumpe gefördert und eingespritzt wird.

Es sei zunächst angenommen, daß zu Beginn der Einspritzphase, die betrachtet werden soll, der Kolbenschieber 35 sich in der Stellung gemäß Fig. 3 befindet, d.tu, daß die Zusatz-Einrichtung den maximalen Änderungseffekt des Einspritzge-

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setzes ergibt.

Das Verteilerorgan 3 wird über einen bekannten, nicht dargestellten Mechanismus um seine Achse gedreht. Bei einer Winkelstellung al dieses Verteilers 3 öffnet sich die Verbindung zwischen der Bohrung 15 und der Leitung 6, während sich gleichzeitig die Verbindung zwischen der Bohrung 12 und der Leitung 7 öffnet. Die Dauer dieser Verbindung ist durch den Segmentabschnitt I auf der graphischen Zeitdarstellung in Fig. 5 veranschaulicht. Gleichzeitig verschieben sich die Tauchkolben 10 in einer Hin- und Herbewegung in der Pumpkammer 9 derart, daß Kraftstoff unter Überdruck in die Leitungen 12 und 13 gedrückt wird, in Richtung auf die Zusatzeinrichtung M und eine nicht dargestellte Einspritzdüse. Bei einem Drehwinkel a2 des Verteilers ist der in der Einspritzpumpen-Druckkammer 9 erreichte Druck groß genug, um das öffnen der Einspritzdüse zu bewirken und infolgedessen die Einspritzung zu beginnen, gleichzeitig strömt ein Anteil des Kraftstoffes durch die Leitung 12, die Leitung 7, den Durchlaß 24, das Rückschlagventil 52, die Drosselstelle 40, die Bohrung 39 des Kolbenschiebers 35 und gelangt in die Entnahmekammer 43· Da auf diesem Strömungsweg die Drosselstelle 40 liegt, bewirkt das schnelle Ansteigen des Druckes vor bzw. unter dem Steuerschieberkolben 35 die Verschiebung dieses Kolbens bis an seinen oberen oder äußeren Ansehlag 23a und das Überschieben eines gewissen Kraftstoffvolumens in die Kammer 43 erfolgt. Während dieser Bewegungen schließt der Kolbenschieber 35 den Kanal 38 ab und sperrt infolgedessen die Verbindung zwischen der Entnahmekammer 43 und der RUcklieferungsverbindung zu den Leitungen 7 und 12. Diese Bewegungsphase des Kolbenschiebers kann auf der Fig. 6 verfolgt werden, in der sie durch die Werte für

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die Abszissenpunkte a2, aF, aj wiedergegeben istj der Winkel a3 entspricht dem Ende der Einspritzung. Während des Hebens oder Vorschiebens des Kolbenschiebers 35 ergibt sich die Kraftstofförderung in Richtung auf den Motor in jedem Augenblick als Differenz zwischen der Kraftstofförderung der Pumpe und demjenigen Kraftstoffanteil, der von der Entnahmekammer 43 der Einrichtung zur Änderung des Einspritzgesetzes aufgenommen wird.

Wenn der Kolbenschieber seinen Endanschlag 23a erreicht, was bereits vor Beendigung der Einspritzung (Fig. 6) vorkommen kann, fließt praktisch kein Kraftstoff mehr in die Zusatz-Einrichtung M und praktisch der gesamte von der Pumpe geförderte Kraftstoff wird dann in den Motor eingespritzt.

Das entsprechende Einspritzgesetz ist in der Fig. 8 durch die voll ausgezogene Kurve veranschaulichtj die gestrichelt dargestellte Kurve stellt ein Einspritzgesetz in einer Vorrichtung dar, die keine Korrektureinrichtungen ent-. hält. Man erkennt, daß - im Qegensatz zu dem, was in den bekannten Vorrichtungen (Fig. 2) eintritt - die eingespritzte Kraftstoffmenge hier nicht verringert wird.

Wenn der Förderhub der Pumpe aufhört, ergibt sich eine Entspannung des unter Druck befindlichen Kraftstoffs, die das Ende der Einspritzung und das Schließen des Rückschlagventils 32 bewirkt. Der Kolbenschieber 35 ist in seiner oberen oder vorgeschobenen Stellung und die Öffnung/ist abgedichtet; der Kraftstoff, der entnommen wurde, bleibt in der Entnahmekammer 43 unter Druck eingeschlossen« Das

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Vorhandensein der düsenartigen Drossel 40 gewährleistet das Einstellen eines Druckausgleichs zwischen der vorderen und hinteren Stirnfläche des Kolbenschiebers; dennoch bleibt wegen der Wirkung der Feder 34 eine Druckdifferenz bestehen und ein geringer Kraftstoffdurchfluß erfolgt durch die Drossel· düse 4o, was ein langsames Zurückgehen des Kolbenschiebers bewirkt« Die Rückwärtsbewegung des Kolbens ist in der Fig. durch den Kurvenabschnitt über den Abszissenwerten a3, aN veranschaulicht. Aus dieser langsamen Zurückbewegung des Kolbenschiebers folgt, daß der Rückflußdurchlaß 38 erst nach einer bestimmten Zeitspanne freigegeben wird, die der Länge des Abschnitts a3, aO in der Fig. 6 entspricht, und man erkennt, daß in demjenigen Augenblick, in dem dieser Durchlaß erneut freigegeben wird, die Verbindung zwischen der Druckkammer 43 einerseits und den Leitungen 6, 7 andererseits bereits unterbrochen wurde, und zwar für den Winkelwert a4 bis a5 (Fig. 5). Infolgedessen kann der entnommene Kraftstoff an die Einspritzpumpen-Druckkammer erst in demjenigen Augenblick zurückgegeben werden, in dem diese erneut mit der Leitung 7 und der Zusatzeinrichtung M in Verbindung kommt, was bei einem Wert al + 2 ^/η erfolgt, wobei η die Anzahl der Zylinder des Motors ist (Fig. 5)· In der Zwischenzeit ist aber die Druckkammer mit der Speiseleitung 4 in Verbindung gebracht worden (Abschnitt A in Fig. 5) und hat eine bestimmte Kraftstoffmenge aufgenommen, die durch die Steuerung des Nadelventils 5 eingestellt ist und genau dem Bedarf des Motors entspricht.

Die Kurve dN, die mit vollen Linien in Fig. 6 dargestellt ist und die soeben besprochen wurde, entspricht einer Drehzahl N, bei der der Kolbenschieber 35 Zeit genug

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hat, tun bis zu seinem unteren oder inneren Anschlag zurückzugehen, d.h. in die Stellung nach Pig, 3* bevor der Druckhub der Pumpe und die daran anschließende Einspritzung wieder beginnen. Der gestrichelt dargestellte Linienzug dN₁ entspricht einer Drehzahl N., bei der der Kolbenschieber gerade noch die Zeit hat, um zu seinem inneren oder unteren Anschlag in demjenigen Augenblick zurückzukommen, in dem die folgende Förderphase der Pumpe beginnt. Bei Drehzahlen oberhalb dieses Wertes N₁ ist der Kolbenschieber 35 in demjenigen Augenblick, in dem die erneute Kraftstoff«Förderphase beginnt, nicht an seinen unteren oder inneren Anschlag zurückgekehrt und seine Anstiegs« oder Vorwärtsbewegung ist deswegen in ihrem Hub verkleinert; die Änderung gegenüber dem Einspritzgesetz ist geringer. Dieser Vorgang entspricht einer Phase der stetig fortschreitenden Ausschaltung der Zusatz-Einrichtung für die Änderung des Einspritzgesetzes; das vollständige Ausschalten erhält man bei einer Drehzahl Np, bei der der Kolbenschieber dauernd die Entlastungs- oder Ausflußöffnung 38 geschlossen hält. Dies zeigt sich in der Pig· 7* welche in Abhängigkeit von dem Verteilerdrehwinkel a den Wert des Druckes P in der Pumpen-Druckkammer zeigt, durch eine weniger starke Druckänderung; die mit vollen Linien gezeichnete Kurve entspricht dem höchsten Änderungseffekt, die Kurve mit gestrichelten Linien der Phase der stetigen Beseitigung der Änderungswirkung und die strichpunktierte Linie entspricht der völligen Ausschaltung eines Änderungseffektes.

Man erkennt, daß dank dieser Ausbildung der Zusatz-Einrichtung und unter der Voraussetzung, daß man sich in den Betriebsbereichen befindet, bei denen eine maximale oder teilweise Änderung des Einspritzgesetzes erfolgt, die Tatsache

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eine Änderung der in die Pumpendruckkammer rückgespeisten, zu Beginn der Einspritzphase entnommenen Kraftstoffmenge keine Änderung mehr im Sinne einer Verringerung der von der Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffmenge ergibt und infolgedessen die Möglichkeit schafft, dem Motor die genaue Kraftstoffmenge zuzuführen, die er benötigt. Dieses Resultat ist besonders wichtig, wenn der Motor mit vollem Drehmoment arbeitet, d.h., wenn er die maximale von der Einspritzpumpe geforderte Kraftstoffmenge erhalten muß.

Dieses Ergebnis steht auch im Gegensatz zu dem, das man bei den bekannten Änderungsvorrichtungen erhält, in denen der vorentnommene Kraftstoff, der dann der Druckkammer wieder zugeführt wird, von der Menge des Kraftstoffs abgezogen werden muß, die dieser Pumpe durch ihre Speisevorrichtung zugeführt"wird; diese alte Anordnung gestattete es nicht, bei Bedingungen des vollen Drehmoments dem Motor die erforderlichen Kraftstoffmengen tatsächlich zuzuführen.

Dies ergibt sich auch aus der Schaubilddarstellung der Fig. 9, aus der man entnehmen kann, daß die gesamte von der Pumpe geförderte Kraftstoffmenge qr und die in den Motor eingespritzte Kraftstoffmenge qi (bei Bedingungen voller Motorbelastung) gleich sind, und dies auch oder selbst für Drehzahlbereiche unterhalb N. und in dem Zwischenbereich zwischen Nl und N2. Diese graphische Darstellung muß, wenn man den Vergleich ziehen will, der Pig· I gegenübergestellt werden.

In der Pig. 3 ist schematisch eine Pumpe dargestellt, bei der das Verteilerorgan J5 eine Drehbewegung macht und eine abwechselnde Hin- und Herbewegung von Pumpen-Tauchkolben bewirkt. Selbstverständlich ist die Erfindung auf

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jede andere Bauart einer Einspritzpumpe, insbesondere auch für eine Pumpe anwendbar, bei der das Pump- und Verteilerorgan gleichzeitig mit einer Translations- und Drehbewegung um seine Achse angetrieben wird. In gleicher Weise ist es nicht unbedingt notwendig, daß die Einspritzleitungen und die Verbindungsleitungen mit der Zusatz~Einrichtung zum Abändern des Einspritzgesetzes genau gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden müssen; in bezug auf diese Bedingung könnten Abweichungen vorgesehen werden„ Es können auch in dem Verteiler 3 P bestimmte bzw. besondere Leitungen vorgesehen sein, um die. Verbindung mit der Speiseleitung 4 und der Zusatz-Einrichtung M sicherzustellenj die dargestellte Anordnung ist aus Gründen der Klarheit willkürlich schematisiert.

In den Fig. 10 und 11 sind zwei Varianten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht, bei denen zusätzliche Elemente zum Abschalten der Entnahmeeinrichtung vorgesehen sind, die es gestatten, eine Änderung des Einspritzgesetzes in einer Zwischen-Drehzahlzone N^!,, N'₂ (Fig. 12) zu erzielen. Nach der Fig. 10 sind diese zusätzlichen Elemente zum Abschalten der Entnahmeeinrichtung zwischen die Ein_fc spritzpumpe und die Zusatzvorrichtung zum Ändern des Einspritz- ^ gesetzes eingeschaltet. Sie umfassen eine Hahnbohrung 50, die beispielsweise in dem Gehäuse 20 der Zusatzvorrichtung sitzt und in der ein Schlüssel- oder Kükenkörper 51 eingesetzt ist, der eine radiale bzw. diametrale Bohrung 52 aufweist und an dessen Umfang zwei diametral einander gegenüberliegende Umfangsausnehmungen 55* 5^ angebracht sind, in denen die Radial- bzw. Diametralbohrung 52 mündet. Dieses Küken wird beispielsweise von dem Kraftstoffhebel der Pumpe mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Mechanismus geschwenkt; mit Hilfe des Kükens kann der Verbindungskanal bis

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zu einer Drehzahl N'j verschlossen werden und der Durchgang läßt sich erst für Drehzahlen oberhalb N^f. öffnen. Das Ausschalten der Zusatzeinrichtung bei der Drehzahl N'₂ erfolgt in der Weise, wie dies vorher für die in Fig. j5 dargestellte Einrichtung beschrieben wurde.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 umfassen die zusätzlichen Abschaltelemente eine in dem Gehäuse 20 der Zusatzeinrichtung vorgesehene Bohrung 60, die quer zum Verbin« dungsweg 24 liegt. In dieser Bohrung ist ein Kolbenschieber

61 geführt, der eine ümfangsnut 62 hat und in einer Ausgleichlage gehalten wird, einerseits unter der Wirkung einer Feder 65 und andererseits unter der Wirkung eines Druckes, der beispielsweise der Druck der Kraftstoff-Speise- oder -Überschiebpumpe sein kann und der über eine Leitung 64 zugeführt wird. Es ist außerdem eine Leitung 65 zum Ableiten von Leckflüssigkeit vorgesehen.

Selbstverständlich ist die Wirkungswelse dieser Vorrichtung genau dieselbe wie die der Fig. 10: Angenommen, daß der Förderdruck der Speisepumpe oder der Uberschiebevorrichtung proportional zur Drehzahl des Motors ist, wird die Ringnut

62 der Durchlaßleitung 24 gegenübergestellt, sobald dieser Druck einen vorher bestimmten Wert erreicht, und auf diese Weise kann die Zusatzvorrichtung in Aktion treten, wie dies oben erläutert wurde.

In der bisherigen Beschreibung wurde die Erfindung in ihrer Anwendung auf Einspritzpumpen geschildert, die als "Verteilerpumpen" zu bezeichnen sind. Es dürfte klar sein, daß eine gleiche Vorrichtung auch an Einspritzpumpen mit mehreren Pumpenzylindern in Reihe angepaßt werden kann, wo-

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bei dieselben Vorteile erreicht werden.

Diese Variante ist in den Pig. 13 und 14 veranschaulicht. Eine Pumpe P^f hat (neben anderen) einen Zylinder 70, der einen Druckraum oder eine Druckkammer 70a begrenzt, an die eine Speiseleitung 71, eine über ein Ventil 75 gesteuerte Einspritzleitung 72 und eine Leitung 74 angeschlossen

|f ist, die mit der Zusatzeinrichtung M verbunden ist. In der Druckkammer 70a ist ein Kolben 75 angeordnet, der eine schraubenlinienförmige Steuerkante 76 aufweist, damit die jeweilige Winkelstellung des Kolbens, die von einem Regler gesteuert wird, den nutzbaren Druekhub dieses Kolbens bestimmt. Dieser Kolben hat weiterhin eine Stillstandsnut 77 (Fig. 14) und einen L-förmigen Verbindungskanal 78, der seitlich in einer Nut 79 in der Kolben-Mantelfläche mündet, deren oberer Nutrand in einem Abstand h von der oberen Kante des Kolbens liegt und deren Breite und Umfangslage in Abhängigkeit von denjenigen Bedingungen gewählt sind, für die man ein Eingreifen der Zusatzeinrichtung wünscht. Der Zylinder 70 der Pumpe hat eine zylindrische Anschlußbohrung 80, in der

* die Leitung 74 mündet und die geeignet ist, um mit einer Dichtung einen Stutzen 8l des Gehäuses der Zusatzeinrichtung aufzunehmen«,

Zur Beschreibung der Wirkungsweise dieser Anordnung wird auf die Fig» 15 bis 16 bezug genommen, von denen in den Fig_e 15 und 16 jeweils in Abhängigkeit von a, dem jeweiligen Drehwisakel der nicht dargestellten Antriebsnocke₅ der Verlauf der Kolbenhubsteuerung I^s eier Pumpe durch die Nooke und die Versohlebung d* des Kolbenschiebers 35 Zusatzeinrichtung dargestellt sind»

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Der Beginn der Einspritzung tritt bei der Abszisse a'l (Pig. 15 und 16) ein. Die Einspeiseöffnung 71 des Pumpenzylinders ist dann geschlossen und die öffnung der Verbindungsleitung 74 mit der Zusatzeinrichtung wird geöffnet. Die Ein« spritzphase setzt sich bis zu dem Abszissenpunkt a'2 fortj der unter Druck gesetzte Kraftstoff wird durch den Pumpenkolben verdrängt und einerseits über das Ventil 73 zur Einspritzdüse gefördert, andererseits in die Zusatzeinrichtung M über den Kanal 78, die Nut 79 und die öffnung 74 übergeschoben. Es tritt gleichzeitig sowohl ein Kraftstoffein-' spritzen in den Motor und eine Kraftstoffentnahme durch die Zusatzeinrichtung in der gleichen Weise ein, wie dies vorher bereits beschrieben wurde. Der Kolbenschieber 35 der Einrichtung, der aus seiner dargestellten Stellung verschoben bzw. angehoben wird, verschließt am Punkt a' , d^fl die Rückflußleitung 38 und gelangt nach einem Weg d'2 in Berührung mit seinem Begrenzungsanschlag 23a. Das Ende der Einspritzung wird durch das öffnen der Einspeise-Öffnung 7I ausgelöst, was mittels der schraubenlinienförmigen Steuerkante 76 geschieht. Der Kolbenschieber 35 der Zusatzeinrich« tung, der noch an seinem oberen oder äußeren Endanschlag anliegt, hält die Rückflußleitung noch geschlossen und der Inhalt der Kammer 43 kann sich nicht entspannen.

Zwischen den Abszissen a^f3 und a'4 ist die Speiseöffnung 71 offen, aber der Kolbenschieber 35j wenn er auch in seiner Rückführbewegung ist, hat noch nicht die Rückflußleitung 38 freigegeben, so daß das während der Einspritzphase entnommene Kraftstoffvolumen noch nieht in die Druckkammer der Kraftstoffpumpe zurückgeführt werden kann; dies ist erst während der Speisephase der Pumpe möglich. Dieses Zurückführen des Kraftstoffs geschieht erst von dem Abszissenpunkt a^!0 ab, der

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hinter dem Punkt a^f4 liegt, bei dem das Schließen der Speiseleitung 71 erfolgt. Hinter diesem Abszissenpunkt a'O kann sich der Inhalt der Kammer 4^ entspannen und den vorher entnommenen Kraftstoff zurückgeben,' selbstverständlich wird dabei angenommen, daß man sich in dem Drehzahlbereich befindet, bei dem eine Einspritzgesetzänderung vorgenommen wird. Wenn die Drehzahl zunimmt, ist die Art des Stillsetzens oder Ausschaltens der Zusatzeinrichtung genau die Ψ gleiche, wie sie bereits vorher beschrieben wurde, d.h. daß der Kolbenschieber 35 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Förderhüben der Pumpe nicht genügend Zeit hat, um über den Abszissenpunkt a'O zurückzugehen und der Inhalt der Entnahmekammer sich nicht entspannen kann, so daß jede Änderung des Einspritzgesetzes unterbleibt bzw. unterbunden ist. Zwischen den Abänderungen, die man bei der Zusatzeinrichtung selbst vornehmen kann, sei noch eine erwähnt: Eine zusätzliche Drosselstelle kann zwischen dem Entnahme-Rückschlagventil 32 und dem Kolbenschieber 35 vorgesehen werden; diese Drosselstelle gewährleistet eine bessere Kontrolle des Kraftstoffdurchsatzes bei dessen Entnahme.

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Claims

- 21 Patentansprüche

ι IL Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Kompressionszündung, mit einer Einspritzpumpe, die eine Druckkammer aufweist, an die zumindest eine erste Kraftstoff-Zuleitung angeschlossen ist, die mit einer Speisepumpe in Verbindung steht, ferner eine zweiteLeitung, die eine mit einer Einspritzdüse verbundene Einspritzleitung darstellt und eine dritte Leitung, die mit einer Zusatzeinrichtung zur Änderung des Einspritzgesetzes verbunden ist, die durch Entnahme und Zurücklieferung von Kraftstoff wirkt und in der zumindest ein Pump- und/oder Verteilerorgan angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pump- und/oder Verteilerorgan (3; 75) eine erste Elementgruppe (12; 76, 78, 79) zur Betätigung der nicht gleichzeitigen Öffnung der ersten (4; 71) und der dritten (7; 7^) Leitung gegenüber der Druckkammer (9; 70a) aufweist und daß die Zusatzeinrichtung (M) Elemente (55) umfaßt, die in der Lage sind, das Zurückliefern des vorher entnommenen Kraftstoffes in die Pumpen-Druckkammer solange zu verzögern, wie die zuerst erwähnten Bauteile die dritte Leitung (7; 74) in Verbindung mit der Pumpendruckkammer (9j 70a) halten·
2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Zusatzeinrichtung eine Entnahmekammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dritten Leitung (7; 74) und der Entnahmekammer (43) eine Verbindung zur Entnahme und eine Verbindung für den Rückfluß des Kraftstoffes vorgesehen ist, die Verbindung für die Entnahme ein erstes Rückschlagventil (32) aufweist, "Entnahmeventil" genannt, und eine Drosselsteile (39.» 4o) in einem Kolbenschieber (35)* der sich In

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einer Bohrung (34) verschieben kann, die mit der Entnahmekammer (43) verbunden ist, und daß die Rückflußverbindung einen Durchgang (38) hat, der seitlich in die erwähnte Bohrung (34) mündet und dessen öffnung durch die jeweilige Lage des Kolbenschiebers (35) steuerbar ist, und daß schließlich ein zweites Rückschlagventil (33), das "Rückflußventil" genannt wird, gegensinnig zu dem ersten Ventil k angeordnet ist.
3» Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (35) eine Längsbohrung (39) aufweist, die eine Drosselstelle (40) in der Nähe seines dem Entnahmeventil (32) zunächst liegenden Endes aufweist und zumindest eine radiale Bohrung (41) enthält, die in eine ümfangsnut (42) mündet.
4» Einspritzvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung (M) ein Hohlkörper-Gehäuse (20) hat, das mittels eines Stutzens (22) an dem Gehäuse (1) der Einspritzpumpe (Pj P¹) befestigt ist und in seinem Stutzen eine Längsbohrung (34) hat, daß ferner ein Rückschlagventilblock (25) und ein Kolbenschieberblock (26) innerhalb des Hohlkörper-Gehäuses angeordnet sind und ein Stopfen (23) das äußere Ende des Hohlkörpers, das dem Stutzen gegenüberliegt, verschließt, die erwähnten Blöcke festhält und die Entnahmekammer (43) begrenzt; daß der Rückschlagventilblock zwei Längsverbindungsleitungen (30 bzw. 31) für das Entnehmen und den Rückfluß enthält, die gegensinnig eingebaute Rückschlagventile enthalten, daß der Kolbenschieber-Block eine Längsbohrimg (3¹U hat, die mit der Entnahmeleitiing (30) fluchtet und den Kolbenschieber aufnimmt, undv.der Block ferner einen L-förmigen Kanal (3Ö)

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enthält, der die Längsbohrung mit der Rückflußleltung verbindet,
5. Einspritzvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge (26, 36, 2Ja) zum Bestimmen der Endstellungen des Kolbenschiebers (35) und ein federndes Rückführorgan (37) vorgesehen sind, das den Kolbenschieber in diejenige Stellung zurückbewegen kann, in der er die Öffnung des Rückflußleitungskanals (38) öffnet.
6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge einerseits aus einer Stirnfläche des Kolbenschieber-Blocks (26) und einem Außenbund (36) am Kolbenschieber (35) und andererseits aus einem Teil (23a) des Stopfens (23) und der Endfläche des Kolbensehiebers selbst bestehen.
7. Einspritzvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Einspritzpumpe (P) und die Zusatzeinrichtung (M) eine zusätzliche, in Abhängigkeit von einem Betriebs-Parameter des Motors betätigbare Abschlußvorrichtung (51 bzw. 6l) eingeschaltet ist.
8. Einspritzvorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Abschlußvorrichtung in an sich bekannter Weise von dem Beschleunigungshebel der Kraftstoffpumpe betätigbar ist,
9. Einspritzvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Einspritzpumpe eine Verteilerpumpe ist und ein drehbares Verteilerorgan hat, das in eine Bohrung des

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Pumpengehäuses eingebaut ist, und die Druckkammer der Pumpe teilweise von einer in dem Verteilerorgan angeordneten Bohrung begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur ersten Elementgruppe zumindest eine Radialbohrung (12) im Verteiler (5) gehört, die bei der Drehbewegung des Verteilers nacheinander in Verbindung mit der Kraftstoff zuleitung (4) und der Verbindungsleitung (7) zur Zusatzeinrichtung kommt.
10. Einspritzvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Einspritzpumpe eine "Reihenpumpe" ist und das Pumporgan eine Schraubenlinien-Steuerkante hat, die mit der Kraftstoffzuleitung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur ersten Elementgruppe ein Verbindungskanal (78) in dem Pumporgan (75) gehört, der einerseits in der Druckkammer (70a) und andererseits in einer an der Mantelfläche des Pumporgans angeordneten Nut (79) mündet, die mit der Verbindungsleitung (74) zur Zusatzeinrichtung (M) zusammenwirkt.

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