DE3215049A1

DE3215049A1 - Einspritzsystem an einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3215049A1
Application number: DE19823215049
Authority: DE
Inventors: Jordan Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Gentscheff
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1983-11-03
Also published as: JPH0415981Y2; DE3215049C2; JPS5952174U

Description

Einspritzsystem an einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem an einer Brennkraftmaschine, bei der ein Einspritzventil über eine Zuleitung von einer Brennstoffversorgungseinrichtung mit Brennstoff versorgbar ist und außerdem Mittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von sich ändernden Maschinenbetriebsfaktoren eine zeit- und mengenmäßige Beeinflußung der Einspritzvorgänge ermöglichen.
Aus der DE-PS 613 373 ist eine Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der sowohl eine den Einspitzbeginn festlegende Steuerkante als auch eine das Einspritzende bestimmende Steuerkante zur Veränderung von Einspitzbeginnt Einspritzende und einzuspritzender Brennstoffmenge gegeneinander oder miteinander verdrehbar sind. Diese bekannte Einspritzpumpe ist auf Grund ihrer konstruktiven Gegebenheiten jedoch nicht zur Förderung von Schweröl mit extrem hohen Drücken in der Größenordnung von tausend und mehr bar verwendbar. Letzteres deshalb, weil der Pumpenkolben eine Längsbohrung aufweist, in der der maximale Einspritzdruck von innen nach außen wirksam wird und dadurch ein Aufweiten des Pumpenkolbens zumindest nach einer gewissen Betriebszeit kaum vermeidbar ist, was in jedem Falle einen hohen Verschleiß hervorrufen würde oder schlimmstenfalls zu einem Fressen des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder führen kann. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einspritzpumpe ist darin zu sehen, daß die die untere, das Einspritzende bestimmende Steuerkante tragende Steuerhülse während des Pumpenbetriebes nur äußerst schwer verdrehbar wäre, weil an ihr der durch die von der Längsbohrung im Pumpenkolben abzweigende Querbohrung von radial innen nach außen wirksame hohe Druck ansteht, der auf Grund seiner einseitigen Wirkung ein Verkanten der Steuerhülse sowie ein einseitiges Anpressen derselben an die sie umgebende Pumpengehäusewand hervorruft. Außerdem wäre auch eine Aufweitung dieser Steuerhülse infolge der ständig auf sie einwirkenden extrem hohen Drücke nicht vermeidbar, was wiederum zu einer überhöhten Leckage und zu Druckverlusten führen würde. Besagte Leckagen könnten außerdem auch dazu führen, daß ein Aufbau der erforderlich hohen Einspritzdrücke in der Einspritzpumpe zumindest behindert wäre. Letzteres wiederum hätte zur Folge, daß die erforderlichen Druckmaxima nicht zum gewüschten, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt erreichbar wären. Im übrigen ist generell festzustellen, daß die vielen, bei dieser bekannten Einspritzpumpe gegeneinander verdrehbaren Steuer- und Verstellhülsen relativ schwierig zu fertigen und aneinander anzupassen sind, denn es sind exakte Koaxialitäten derselben untereinander sowie sehr enge Passungstoleranzen erforderlich, um ein sicheres Arbeiten der Pumpe über eine längere Standzeit zu ermöglichen. Darüber hinaus würde eine solche Einspritzpumpenkonstruktion im Falle ihrer Verwendung zur Förderung von Brennstoff mit extrem hohen Drücken in der Größenordnung von tausend und mehr bar Verstelleinrichtungen erfordern, die extrem große Stell- kräfte aufzubringen hätten, um die Steuerkantenverstellung über die Hülsen und die daran angreifenden Steuerstangen bewerkstelligen können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Einspritzsystem zu schaffen, das eine Optimierung des Brennstoffverbrauches in allen Lastbereichen der Brennkraftmaschine ermöglicht, außerdem billiger als vergleichbare Hochdruckeinspritzsysteme ist und ein sicheres Arbeiten über lange Standzeiten gewährleistet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Einspritzsystem mit im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Einspritzsystem zeichnet sich durch einfache und langlebige Brennstoffbereitstellungsmittel aus, deren einzige Aufgabe darin besteht, für die Einspritzvorgänge Brennstoff hinreichend hohen Druckes an ein angeschlossenes Einspritzventil zu liefern. Da den Brennstoffbereitstellungsmitteln keine andere als die vorstehend genannte Aufgabe zukommt, können diese robust sowie konstruktiv relativ einfach ausgebildet sein und deshalb auch mit vergleichsweise geringem Kostenaufwand hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Einspritzsystems ist darin begründet, daß das Steuerorgan, welches praktisch Beginn und Ende sowie die einzuspritzende Menge eines Einspritzvorganges steuert, durch ein im Verhältnis zu den druckerzeugenden Brennstoffbereitstellungsmitteln vergleichsweise kleines Aggregat realisiert werden kann. Insbesondere dieses Merkmal ermöglicht eine ganz erhebliche Kostenreduzierung gegenüber vergleichbaren Einspritzsystemen.
Nachstehend sind weitere Vorteile der Erfindung sowie Einzelheiten derselben an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1: Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Einspritzsystemes nach der Erfindung, teilweise schematisiert dargestellt, Figur 2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Einspritzsystemes nach der Erfindung, ebenfalls teilweise schematisiert dargestellt, Figur 3: ein drittes Ausführungsbeispiel eines Einspritzsystemes nach der Erfindung, ebenfalls teilweise schematisiert dargestellt, Figur 4: ein viertes Ausführungsbeispiel eines Einspritzsystemes nach der Erfindung, ebenfalls teilweise schematisiert dargestellt, Figur 5: einen vergrößerten Ausschnitt aus den Darstellungen der Figuren 1 und 3, Figur 6: einen vergrößerten Auschnitt aus den Darstellungen der Figuren zwei und vier, Figur 7: eine schematische Darstellung der Steuerkanten zur Erläuterung der Variabilität von Einspritzbeginn, Einspritzende und einzuspritzender Brennstoffmenge, Figur 8: ein Druck/Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Variabilität von Einspritzbeginn, Einspritzende und einzuspritzender Brennstoffmenge.
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen angezogen.
In den Figuren 1 bis 4 ist jeweils ein an einer Brennkraftmaschine einem Zylinder derselben zugeordnetes Einspritzsystem dargestellt, bei dem ein Einspritzventil 1 über eine Zuleitung 2 an eine Brenns toffversorgungseinrichtung angeschlossen und von dieser mit Brennstoff versorgbar ist.
Erfindungsgemaß umfaßt die Brennstoffversorgungseinrichtung Brennstoffbereitstellungsmittel, die maschinensynchron gesteuert jeweils für einen Einspritzvorgang, jedoch über einen Zeitraum länger als dessen maximal mögliche Dauer, Brennstoff mit wesentlich über dem öffnungsdruck des Einspritzventiles 1 liegendem Druck in die zu letzterem führende Zuleitung 2 abgeben.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 ist als Brennstoffbereitstellungsmittel eine Blockpumpe 3 mit einem in ihr hin- und hergehend arbeitenden, steuerkantenlosen Pumpenstempel 4 verwendet. Letzterer ist durch einen?ördernoken5 betätigbar, der an einer, von der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine aus angetriebenen, ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle angeordnet ist. Der Pumpenstempel 4 arbeitet in einem Pumpenzylinder 6, der in einem Pumpengehäuse 7 eingesetzt ist. An den Pumpenzylinder 6 schließen sich oben ein Ventilträger 8 für ein in einen Auslaßkanal 9 eingeschaltetes Druckventil 10 sowie ein Druckventilhalter 11 an. Der Auslaßkanal 9 zweigt vom Pumpendruckraum ab und kommuniziert mit der zum Einspritzventil 1 führenden Zuleitung 2, welch letztere am Druckventilhalter 11 in nicht dargestellter Weise angeschlossen ist. Der Pumpendruckraum 12 ist innerhalb des Pumpenzylinders 6 nach hinten durch die vordere Stirnfläche 13 des Pumpenstempels 4 begrenzt.
Mittels dieser Stirnfläche 13 am Pumpenstempel 4 ist durch dessen Arbeitsbewegung eine Saugbohrung 14 auf- und zusteuerbar, durch die Brennstoff von einem den Pumpenzylinder 6 umgebenden Saugraum 15 zum Pumpendruckraum 12 gelangen kann. Der innerhalb des Pumpengehäuses 7 ausgebildete Saugraum 15 ist über eine Zuleitung 16 - in die erforderlichenfalls eineFörderpumpe eingeschaltet sein kann-mit einem nicht dargestellten Brennstofftank verbunden. Der Pumpenstempel 4 ist mittels eines Druckbolzens 17 an einem Halter 18 für eine Druckfeder 19 befestigt.
Letztere ist zwischen einem radial vorspringenden Flansch 20 des topfförming ausgebildeten Halters 18 und einer axial hiervon beabstandeten, im Pumpengehäuse 7 ausgebildeten Anlagefläche 21 eingespannnt.
Dem Druckbolzen 17 obliegt neben seiner Funktion als Verbindungselement zwischen Halter 18 und Pumpenstempel 4 auch noch jene Aufgabe, nämlich die Verbindung zu einem Stößel 22 herzustellen, der im Pumpengehäuse und dort in einer entsprechend vorgesehenen Bohrung 23 geführt ist sowie belastet durch die Druckfeder 19 über eine an ihm gelagerte Rolle 24 den Fördernocken 5 abtastet.
Diese Blockpumpe 3 fördert Brennstoff über die Zuleitung 2 zum Einspritzventil 1, dessen Effnungs- druck niedriger als der maximal von der Blockpumpe 3 erzeugte Brennstoffdruck ist und im Falle eines Hochdruckeinspritzsystemes beispielsweise bei etwa 700 bar liegt.
Bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist als Teil der Brennstoffbereitstellungsmittel ein Hochdruckspeicher 25 vorgesehen, dem durch eine Förderpumpe 26 Brennstoff auf einem Tank 27 zuführbar ist. Der Brennstoffinhalt des Hochdruckspeichers 25 wird durch ein Druckhalteventil 28, das durch eine Uberdruckleitung 29 mit dem Tank 27 verbunden ist, auf einem bestimmten über dem öffnungsdruck des Einspritzventiles 1 liegenden Druckniveau gehalten. Den vorstehend genannten Teilen 25 bis 29 ist als weiterer Teil der Brennstoffbereitstellungsmittel ein Steuerventil 30 zugeordnet, das in die Zuleitung 2 eingeschaltet ist und diese mittels eines elektromagnetisch oder elektrohydraulisch steuerbaren Absperrorganes abzusperren bzw. freizugeben vermag. Dieses Steuerventil 30 ist mittels einer ihm zugeordneten Steuervorrichtung 31 maschinensynchron derart steuerbar, daß für jeden Einspritzvorgang, jedoch über einen Zeitraum länger als dessen maximal mögliche Dauer Brennstoff vom Hochdruckspeicher 25 über die Zuleitung 2 am Einspritzventil 1 bereitgestellt wird.
In die Zuleitung 2 zum Einspritzventil kann bei allen in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ein Rückschlagventil 32 eingeschaltet sein, das unter anderem negative Auswirkungen - insbesondere Kavitationsschäden -der im Leitungssystem auftretenden Druckwellen verhindern hilft. An die Zuleitung 2 ist - wenn ein Rückschlagventil 32 in dieser vorgesehen, strömungsmäßig nach diesem-als weiterer Bestandteil der Erfindung eine Steuerleitung 33 angeschlossen, in die ein insgesamt mit 34 bezeichnetes Steuerorgan eingeschaltet ist. Die Steuerleitung 33 ist zu jenem Brennstoffreservoir rückgeführt 8 aus dem der Brennstoff durch die Blockpumpe 3 bzw. Förderpumpe 26 entnehmbar ist.
Das Steuerorgan 34 umfaßt einen verdrehbaren Steuerkolben 35, der auf die Brennstoffbereitstellungszeiträume synchronisiert betätigbar ist und je nach Axialstellung die Steuerleitung 33 absperrt oder freigibt sowie schräg zur Kolbenachse angeordnete Steuerkanten aufweist, mit denen er je nach Verdrehstellung entweder den Beginn und/oder das Ende und/oder die Einspritzmenge der Einspritzvorgänge unterschiedlich zu beeinflußen zu vermag.
Die Steuerleitung 33 weist vornehmlich zumindest im Bereich vor dem Steuerorgan 34 einen wesentlich kleineren Querschnitt auf als die Zuleitung 2 zum Einspritzventil 1; unter wesentlich kleiner ist hierunter etwa ein Viertel bis ein Zehntel zu verstehen.
Das Steuerorgan 34 ist in vorteilhafter Weise durch eine umfunktionierte und geringfügig baulich veränderte Einspritzpvrpe gebildet, umf unkt 1 oniertdahin' gehend, daß mit ihr in diesemAnwendungsfall eine gezielte Einflußnahme auf den Druckverlauf des zum Einspritzventil durch andere Mittel geförderten Brennstoffes ermöglicht ist.
Die das Steuerorgan 34 bildende Einspritzpumpe ist bei er erfindungsgemäßen Anwendung erheblich kleiner als beispielsweise die Blockpumpe 3 oder die den Hochdruckspeicher 25 versorgende Förderpumpe 26.
Die Zeichnung gibt diesbezüglich falsche Größenverhältnisse an. Bei einer das Steuerorgan 34 bildenden Einspritzpumpe ist deren Druckraum für die erfindungsgemäße Anwendung umfunktioniert in einen Druckentlastungsraum 36, die Saugbohrung ist umfunktioniert in eine Entlastungsbohrung 37, während der Saugraum umfunktioniert ist in einen Druckentspannungsraum 38. Von diesem Druckentspannungsraum 38 zweigt der zum Brennstoffreservdir 27 führende Teil der Steuerleitung 33 ab.
Dem Steuerkolben 35 des Steuerorganes 34 ist zu seiner Betätigung ein Steuernocken 39 zugeordnet, der maschinensynchron von der Kurbelwelle oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine aus angetrieben ist. Der Steuerkolben 35 könnte jedoch auch durch andere Mittel, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch, betätigt werden. Hinsichtlich der detaillierten Ausgestaltung des Steuerorganes 34 wird auf die Figuren 5 und 6 verwiesen, wobei Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des in den Figuren 1 und 3 gezeigten Steuerorganes 34, Figur 6 dagegen eine vergrößerte Darstellung des in den Figuren 2 und 4 gezeigten Steuerorganes 34 ist. Es bleibt hierbei anzumerken, daß verschiedene Details der Steuerorgane 34 betreffende und in den Figuren 5 und 6 aufgeführte Bezugszeichen der Ubersichtlichkeit wegen in den Figuren 1 bis 4 weggelassen worden sind.
Das in den Figuren 5 und 6 vergrößert dargestellte, nach Art einer Einspritzpumpe ausgebildete Steuerorgan 34 umfaßt in beiden Ausführungsvarinaten ein Gehäuse 40, in das ein Pumpenzylinder 41 eingesetzt ist; letzterer ist durch ein sich oben an ihm anschließendes, am Gehäuse 41 befestigtes Anschlußstück 42 in Einbaulage gehalten. An diesem Anschlußstück 42 ist der vor dem Steuerorgan 34 liegende Teil der Steuerleitung 33 angeschlossen.
Letztere ist innerhalb des Anschlußstückes 42 weitergeführt und teilt sich dort in zwei Leitungswege auf, wobei der erste Leitungsweg durch eine im AnschlußstÜck 42 befindliche Bohrung 43, den Druckentlastungsraum 36 und die zum Druckentspannungsraum 38 führende Entlastungsbohrung 37 gebildet ist. Dieser Leitungsweg der Steuerleitung 33 ist durch die obere schräge Steuerkante 44 des im Pumpenzylinder 41 hin - und hergehend arbeitenden Steuerkolbens 35 absperrbar oder freigebbar, wobei die den Druckentlastungsraum 36 mit dem Druckentspannungsraum 38 verbindende Entlastungsbohrung 37 auf- und zugesteuert wird. Die untere, schräg zur Kolbenachse am Steuerkolben 35, axial versetzt zur oberen Steuerkante 44 angeordnete Steuerkante 45 dient zur Absperrung bzw. Freigabe des zweiten steuerorganinternen Leitungsweges der Steuerleitung 33. Dieser zweite Leitungsweg ist in der Zeichnung insgesamt mit 46 bezeichnet; er zweigt von der im Anschlußstück 42 verlaufenden Bohrung 43 ab und ist durch innerhalb des Anschlußstückes 42 sowie des Pumpenzylinders 41 verlaufende Quer- und Längsbohrungen 461, 462, 463, 464 ferner eine Ringnut 465, außerdem eine am Steuerkolben 35 radial umlaufende Nut 47 und eine Längsnut 466 gebildet. Die obere SeitenwarR der Mut 47 bzw. ein schräger Teil derselben bildet die untere Steuerkante 45.
Die Querbohrung 464 zweigt von der die Pumpenzylinderbohrung umgebenden Ringnut 465 ab und mündet in den Druckentspannungsraum 38 aus. Da die Ringnut 47 in Kommunikation mit der Längsnut 466 steht, ist die die untere Steuerkante 45 aufweisende Nut 47 ständig mit Brennstoff gefüllt.
Die Querbohrung 463 mündet um ein gewisses Maß axial beabstandet über der Ringnut 465 in die Pumpenzylinderbohrung aus. Die Verbindung zwischen der Querbohrung 463 und der Nut 47 am Steuerkolben ist bei dessen Hubbewegung dann hergestellt, wenn der Mündungsquerschnitt der Querbohrung 463 durch die untere Steuerkante 45 freigelegt ist. Der Druckentspannungsraum 38 bildet praktisch jenes Teil der Steuerleitung 33,in dem sich beide Leitungswege wieder vereinigen und von dem aus der druckentspannte Brennstoff zum Brennstoffreservoir rückfließt.
In bevorzugter Ausführung ist der Steuerkolben 35 derart ausgebildet, daß die beiden Steuerkanten 44 und 45 gegeneinander verdrehbar sind. Außerdem ist jeder der beiden Steuerkanten 44 und 45 ein eigener, weiter hinten noch näher beschriebener Verdrehmechanismus mit Steuer- und Regelorganen zugeordnet, mit denen entweder eine gemeinsame oder jeweils voneinander unabhängige Verdrehung der beiden Steuerkanten 44 und 45 durchführbar ist.
Dies hat wiederum zur Folge, daß entweder der Beginn und/oder das Ende der Einspritzvorgänge früher oder später legbar ist und/oder die einzuspritzende Brennstoffmenge vergrößerbar bzw.
verkleinerbar ist. Diese Beeinflußung der Einspritzvorgänge- und Mengen erfolgt praktisch durch eine gesteuerte Einflußnahme auf den Druckverlauf des in der Zuleitung 2 dem Einspritzventil 1 zugeführten Brennstoffes, gesteuert durch die Steuerorganinterene Auf- und Zusteuerung der Steuerleitung 33. Wie aus den Figuren 5 und 6 gut ersichtlich, setzt sich der Steuerkolben 35 aus einem Kolbengrundkörper 48, der die obere Steuerkante 44 und eine Verzahnung 49 trägt sowie einem am Kolbengrundkörper 48 drehbar gelagerten, hülsenförmigen Kolbenmantelteil 50 zusammen. Letzteres weist die untere Steuerkante 45 sowie eine Verzahnung 51 auf. Der Kolbengrundkörper 48 besteht aus einem Kolbenkopf 52 mit kreiszylindrischem Querschnitt, der an seiner Stirnseite die obere Steuerkante 44 trägt sowie mit seiner zylindrischen Mantelfläche möglichst flüssigkeitsdicht, d.h. mit äußerst geringem Spiel im Pumpenzylinder 41 geführt ist. An den unten durch eine plane Ringfläche begrenzten Kolbenkopf 52 schließt sich ein ihm gegenüber durchmesserkleinerer zylindrischer Lagerschaft 53 an, auf dem das Kolbenmantelteil 50 drehbar gelagert und mittelbar daran gegen axiales Verschieben gesichert ist. Dabei ist das Kolbenmantelteil 50 am Kolbengrundkörper 48 vornehmlich über einen unten am Lagerschaft 53 mittels eines Druckbolzens 54 befestigten Halters 55 axial gesichert.
Der topfförmig ausgebildete Halter 55 dient zur Festlegung einer Druckfeder 56, die sich andernends an einer Konterfläche im Pumpengehäuse 40 abstützt. Der Halter 55 und der Steuerkolben 35 bilden durch die Verbindung mit dem Druckbolzen 54 eine in Achsrichtung gesehen starre Einheit, die durch die Druckfeder 56 belastet an einen Stößel 57 angekoppelt ist, der mit seiner Rolle 58 den Steuernocken 39 abtastet, oder an andere Betätigungsmittel angelenkt ist.
Beim Steuerorgan 34 gemäß den Figuren 1, 3 und 5 ist die Verzahnung 49, die zur Verstellung des Kolbengrundkörpers 48 und damit der oberen Steuerkante 44 dient, im Lagerschaft 53 eingearbeitet. Beim Steuerorgan 34 gemäß den Figuren 2, 4 und 6 dagegen ist die Verzahnung 51 außen an einer Stellhülse 59 angeformt, die unterhalb des Kolbenmantelteiles 50, sich an dieses anschließend, gegen Verdrehung gesichert am Lagerschaft 53 befestigt ist. Die Verdrehsicherung zwischen Stellhülse 59 und dem von ihr überdeckten Teil des Lagerschaftes 53 kann beispielsweise durch einen Formschluß der beiden Teile realisiert sein, dergestalt, daß der Lagerschaft 53 einen vom Kreisrunden abweichenden, beispielsweise rechteckigen oder quadratischen oder außenverzahnten Querschnitt aufweist, an den die Durchgangsbohrung der Stellhülse 59 angepaßt ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1, 3 und 5 sind die Verzahnungen 49 und 51 etwa in gleicher Höhe angeordnet. Die am Lagerschaft 53 angeformte Verzahnung 49 ist dabei durch einen im Kolbenmantelteil 50 eingeformten, fensterartigen Ausschnitt 60 von außen her zugänglich.
Das Kolbenmantelteil 50 weist in jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele einen an den Kolbenkopf 52 angrenzenden, zylindrischen Teilbereich 61 auf, dessen Durchmesser gleich groß oder minimal kleiner als jener des Kolbenkopfes 52 ist. Innerhalb dieses Teilbereiches 61, an den sich unten die Verzahnung 51 anschließt, ist die untereSteuerkante 55 und die sie bildende Nut 47 angeordnet.
Der oberhalb der Nut 37 liegende Abschnitt 62 des Teilbereiches 61 bildet ein Sperrglied, mit dem der zweite Steuerleitungsweg durch Uberdeckung der Austrittsöffnung des Kanalteiles 463 unterbrechbar ist.
Sowohl dem Kolbenmantelteil 50 als auch dem Kolben- grundkörper 48 ist zur Ermöglichung seiner Verdrehung als Verstellmittel jeweils eine qeradverzahnte Steuerstange 63 bzw. 64 zugeordnet, wobei die Steuerstange 63 mit ihrer Verzahnung in jene (49) am Kolbengrundkörper 48 und die Steuerstange 64 mit ihrer Verzahnung in jene (51) am Kolbenmantelteil 50 eingreift. Beide Steuerstangen 63 und 64 sind im Pumpengehäuse 40 in entsprechend vorgesehenen Bohrungen axial verschiebbar gelagert und an außerhalb des Pumpengehäuses befindlichen Verstell-bzw. Regel- und Steuermechanismen 65 und 66 angekoppelt. Letztere sind in der Zeichnung für sich gesehen sowie in ihrer Anbindung an die jeweilige Steuerstange 63 bzw. 64 jeweils nur schematisch dargestellt.
Als Verstellmechanismen können hydraulisch betätigte Ubertragungsglieder oder elektrische Stellmotoren verwendet sein. Beide Verstell-bzw. Regel- und Steuermechanismen 65, 66 bestehen vorzugsweise jeweils aus einem elektrischem Schrittschaltmotor, der seine Stellimpulse von einem Mikroprozessor erhält, der die optimale Winkelstellung der Steuerkanten 44 bzw. 45 in Abhängigkeit von inneren und äußeren sich ändernden Betriebsfaktoren der Maschine ausrechnet.
In Figur 7 sind die Steuerkanten 44 und 45 schematisch in ihren wesentlichen Teilen und in ihrer Zuordnung zueinander sowie zur Entlastungsbohrung 37 und dem Steuerleitungsteil 463, deren Austrittsquerschnitte auf- und zuzusteuern sind,qezeigt. Figur 8 gibt schematisch in einem Druck/Zeit-Diagramm die durch die erfindungsgemäßen Mittel erzielbaren Druck- und Zeitverhältnisse bei einem Einspritzvorgang sowie deren Variationsmöglichkeiten wieder.
In Figur 8 markiert der Punkt E den Förderbeginn der Blockpumpe 3 bzw. die Freigabe von Brennstoff durch das Steuerventil 30 aus dem Hochdruckspeicher 25. Der Punkt F dagegen markiert das Ende der Förderung durch die Blockpumpe 3 oder das Ende eines Brennstoffauslaßes aus dem Hochdruckspeicher 25. Dieser zwischen den Punkten E und F liegende Zeitraum ist länger als die maximal mögliche Dauer eines Einspritzvorganges. Mit PF ist auf der Abszisse jener Druck bezeichnet, mit dem der Brennstoff über die Zuleitung 2 in Richtung Einspritzventil 1 geleitet wird und der-wie bereits dargelegt - erheblich über dem in Figur 8 mitP bezeichneten Öffnungsdruck des Einspritzventiles 1 liegt.
In den Figuren 7 und 8 markiert der Punkt A den frühestmöglichen Einspritzbeginn, der Punkt B dagegen den spätestmöglichen Einspritzbeginn. Der Punkt C markiert das frühestmögliche Einspritzende, während der Punkt D dem spätest möglichen Einspritzende zugeordnet ist. Durch eine alleinige Verdrehung der Steuerkante 44 - entsprechend einer Verschiebung derselben in der Zeichenebene nach links - ist eine Späterlegung des Einspritzbeginnes von Punkt A nach Punkt B möglich. Durch eine alleinige Verdrehung der Steuerkante 45 - entsprechend einer Verschiebung in der Zeichenebene nach rechtsist eine Späterlegung des Einspritzendes von Punkt C nach Punkt D möglich. Durch eine gleichzeitige Verdrehung der oberen Steuerkante 44 und der unteren Steuerkante 45 ist mithin neben einer Früher- oder Späterlegung des Einspritzbeginnes zwischen den Punkten A und B sowie einer Früher- oder Späterlegung des Einspritzendes zwischen den Punkten C und D auch noch eine Beeinflußung der einzuspritzenden Brennstoffmenge gewährleistet.
Mit dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem ist es deshalb möglich, die Brennstoffeinspritzung für jeden Lastbereich der Brennkraftmaschine hinsichtlich des Brennstoffverbrauches zu optimieren.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1. Einspritzsystem an einer Brennkraftmaschine, bei dem dem ein Einspritzventil (1) über eine Zuleitung (2) von einer Brennstoffversorgungseinrichtung mit Brennstoff versorgbar ist und außerdem Mittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von sich ändernden Maschinenbetriebsfaktoren eine zeit- und mengenmäßig unterschiedliche Beeinflußung der Einspritzvorgänge ermöglichen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, - die Brennstoffversorgungseinrichtung umfaßt Brennstoffbereitstellungsmittel (3, 25 bis 30), die maschinensynchron gesteuert für jeden Einspritzvorgang, jedoch über einen Zeitraum länger als dessen maximal mögliche Dauer Brennstoff mit über dem Offnungsdruck des Einspritzventiles (1) liegendem Druck in die zu letzterem führende Zuleitung (2) abgeben, - an die Zuleitung (2) ist eine Steuerleitung (33) angeschlossen, in die ein Steuerorgan (34) mit einem verdrehbaren Steuerkolben (35) eingeschaltet ist, der auf die Brennstoffbereitstellungszeiträume (E-F) synchronisiert betätigbar ist, je nach Axialstellung die Steuerleitung (33) absperrt oder freigibt sowie schräg zur Kolbenachse angeordnete Steuerkanten (44, 45) aufweist, mit denen je nach Verdrehstellung entweder der Beginn und/oder das Ende der Einspritzvorgänge früher oder später legbar und/oder die Einspritzmenge variierbar ist.
2. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß als Brennstoffbereitstellungsmittel eine Blockpumpe (3) mit einem in ihr hin- und hergehend arbeitenden, steuerkantenlosen Pumpenstempel(4) verwendet ist, der durch einen an einer von der Kurbelwelle der Maschine aus angetriebenen Nockenwelle angeordneten Fördernocken (5) betätigbar ist.
3. Einspritzsystem nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoffbereitstellungsmittel ein durch eine Förderpumpe (26) mit Brennstoff versorgbarer Hochdruckspeicher (25), dessen Brennstoffinhalt durch ein Druckhalteventil (28) auf einem bestimmten Druckniveau gehalten wird, sowie ein die Brennstoffweiterleitung vom Hochdruckspeicher (25) über die Zuleitung (2) zum Einspritzventil (1) sperrendes bzw. freigebendes Steuerventil (30) verwendet sind, welch letzteres ein elektromagnetisch oder elektrohydraulisch steuerbares, an eine Steuervorrichtung (31) angeschlossenes Absprerrorgan aufweist.
4. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (33) zu jenem Brennstoffreservoir rückgeführt ist, aus dem der Brennstoff durch die Blockpumpe (3) bzw. die Förderpumpe (26) entnehmbar ist.
5. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (33) zumindest im Bereich vor dem Steuerorgan (34) einen wesentlich kleineren Querschnitt als die zum Einspritzventil (1) führende Zuleitung (2) aufweist.
6. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (34) durch eine umfunktionierte Einspritzpumpe gebildet ist, umfunktioniert dahingehend, daß eine gezielte Ein- flußnahme auf den in der Zuleitung (2) zum Einspritzventil (1) geförderten Brennstoff durch gezielte Auf- und Zusteuerung der Entlastungsleitung (33) ermöglicht ist.
7. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Steuerorgan (34) bildende Einspritzpumpe wesentlich kleiner als die Blockpumpe (3) bzw. die den Hochdruckspeicher (25) versorgende Förderpumpe (26) ist.
8. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, daß der Druckraum der das Steuerorgan (34) bildenden Einspritzpumpe umfunktioniert ist in einen Druckentlastungsraum (36), ferner die Saugbohrung umfunktioniert ist in eine Entlastungsbohrung (37) und der Saugraum umfunktioniert ist in einen Druckentspannungsraum (38), von dem aus die Steuerleitung (33) weiter zum Brennstoffreservoir führt.
9. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerkolben (35) des Steuerorgans (34) zu seiner Betätigung ein maschinensynchron angetriebener Steuernocken (39) zugeordnet ist.
10. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerkolben (35) des Steuerorgans (34) zu seiner Verdrehung ein Verdrehmechanismus (49, 51, 63, 64) sowie zur Betätigung desselben ein Steuer-und Regelmechanismus (65, 66) zugeordnet sind.
11. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (35) des Steuerorgans (34) derart ausgebildet ist, daß die beiden Steuerkanten (44, 45) gegeneinander verdrehbar sind.
12. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Steuerkanten (44, 45) ein eigener Verdrehmechanismus (49, 63; 51, 64) mit Steuer- und Regelorganen (65, 66) zugeordnet ist, die entweder eine gemeinsame oder jeweils unabhängig voneinander durchführbare Verdrehung der beiden Steuerkanten (44, 45) ermöglichen.
13. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (33) innerhalb des Steuerorganes (34) sich in zwei Leitungswege aufteilt, die beide in den ebenfalls einen Teil der Steuerleitung (33) bildenden Druckentspannungsraum (38) ausmündet, von dem der zum Brennstoffreservoir weiterführende Teil der Steuerleitung (33) abzweigt, wobei der erste interne Leitungsweg (43, 36, 37) durch die obere Steuerkante (44) am Steuerkolben (35) und der zweite interne Leitungsweg durch die untere Steuerkante (45) am Steuerkolben (35) auf- bzw. zusteuerbar ist.
14. Einspritzsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste steuerorganinterne Leitungsweg durch eine Bohrung (43) im oben an den Pumpenzylinder (41) angrenzenden Anschlußstück (42), den Druckentlastungsraum (36) und die zum Druckentspannungsraum (38) führende Entlastungsbohrung (37) gebildet ist.
15. Einspritzsystem nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite steuerorganinterne Leitungsweg (46) der Steuerleitung (33) von der Bohrung (43) im Anschlußstück (42) abzweigt und durch innerhalb des letzteren sowie des Pumpenzylinders (41) verlaufende Quer- und Längsbohrungen (461, 462, 463, 464), ferner eine am Steuerkolben (35) radial umlaufende Nut (47), eine von letzterer am Steuerkolben (35) abzweigende Längsnut (466) und eine die Pumpenzylinderbohrung umgebende Ringnut (4ei5) gebildet ist, wobei die obere Seitenwand der Nut (47) die untere Steuerkante (45) umfaßt, ferner die Querbohrung (463) in die Pumpenzylinderbohrung ausmündet, die Ringnut (465) unterhalb der Querbohrung (463) angeordnet ist, die Querbohrung (464) von der Ringnut (465) abzweigt und in den Druckentspannungsraum (38) ausmündet, und daß die Durchschaltung dieses zweiten Leitungsweges durch Aufsteuerung der Mündungsöffnung der Querbohrung (463) beim Steuerkolbenhub durch die untere Steuerkante erzielbar ist.
16, Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (35) aus einem Kolbengrundkörper (48), der die obere Steuerkante (44) und eine Verzahnung (49) trägt, sowie einem am Kolbengrundkörper (48) drehbar gelagerten, hülsenförmigen Kolbenmantelteil 50 zusammengesetzt ist, welch letzteres die untere Steuerkante 45 und eine Verzahnung 51 aufweist.
17. Einspritzsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbengrundkörper (48) einen kreiszylindrischen, an seiner Stirnseite die obere Steuerkante (44) tragenden sowie mit seiner Mantelfläche möglichst flüssigkeitsdicht im Pumpenzylinder (41) ge- führten Kolbenkopf (52) aufweist, an den sich unten ein durchmesserkleinerer, zylindrischer Lagerschaft (53) für das hierauf drehbar gelagerte und mittelbarer daran gegen axiales Verschieben gesicherte Kolbenmantelteil (50) anschließt.
18. Einspritzsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenmantelteil (50) am Kolbengrundkörper (48) über einen unten am Lagerschaft (53) mittels eines Druckbolzens (54) befestigten Halters (55) axial gesichert ist, wobei der Halter (55) den Mitnehmer für den Steuerkolben (35) bildet, durch den Druck einer andernends im Gehäuse (40) abgestützten Druckfeder (56) belastet ist, ferner der ihn haltende Druckbolzen (54) ein Verbindungsglied zu einem Stößel (57) bildet, der im Pumpengehäuse (40) geführt ist und durch die Druckfeder (56) belastet über eine an ihm gelagerte Rolle (58) den Steuernocken (39) abtastet.
19. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (49), die der Kolbengrundkörper (48) trägt, in dem das Kolbenmantelteil (50) tragenden Lagerschaft (53) eingearbeitet ist.
20. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (49), die der Kolbengrundkörper (48) trägt, außen an einer Stellhülse (59) angeformt ist, welche unterhalb des Kolbenmantelteiles (50), sich an dieses anschließend, gegen Verdrehung gesichert am Lagerschaft (53) des Kolbengrundkörpers (48) befestigt ist.
21. Einspritzsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (49, 51) etwa in gleicher Höhe am Kolbenmantelteil (50) bzw. am Lagerschaft (53) angeordnet sind, und daß die Verzahnung (49) am Lagerschaft (53) durch einen fensterartigen Ausschnitt (60) im Kolbenmantelteil (50) von außen zugänglich ist.
22. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Kolbenmantelteil (50) einen an den Kolbenkopf (52) angrenzenden, zylindrischen Teilbereich (51) aufweist, mit einem Durchmesser, der gleich groß oder minimal kleiner als jener des Kolbenkopfes (52) ist, und daß innerhalb dieses Teilbereiches (61) die untere Steuerkante (45), die radial umlaufende Nut (47) mit der unteren Steuerkante (45) sowie unterhalb derselben die Verzahnung (51) angeordnet sind.
23. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl dem Kolbenmantelteil (50) als auch dem Kolbengrundkörper (48) zur Verdrehung desselben und damit den an diesen Teilen angeordneten Steuerkanten (44, 45) jeweils eine geradverzahnte Steuerstange (63, 64) zugeordnet ist, die mit ihren Verzahnungen in jene (49) am Kolbengrundkörper (48) bzw. jene (51) am Kolbenmantelteil (50) eingreifen, im Pumpengehäuse (40) axial verschiebbar gelagert und an außerhalb des Pumpengehäuses (40) befindlichen Verstell- bzw. Regel-und Steuermechanismen (65, 66) angekoppelt sind.
24. Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Steuerkanten (44, 45)ein, einen Mikroprozessor umfaßender Regel- und Steuermechanismus zugeordnet ist.