DE2930221A1

DE2930221A1 - Kraftstoffeinspritzsystem und -pumpe, dafuer vorgesehenes druckventil und kraftstoffeinspritzverfahren

Info

Publication number: DE2930221A1
Application number: DE19792930221
Authority: DE
Inventors: Norbert Waver Overfield
Original assignee: Stanadyne LLC
Current assignee: Stanadyne LLC
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1980-02-21
Also published as: US4201170A; ES482909A1; IT7924781A0; SE7906380L; AU4920579A; BR7904832A; FR2432619A1; AR220217A1; GB2026601A; JPS5523397A; IT1123510B; GB2026601B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffeinspritzsysteme, die benutzt werden, um abgemessene Kraftstoffördermengen den Zylindern eines Verbrennungsmotors sequentiell zuzuführen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein neues und verbessertes Druckventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem zum automatischen Erhöhen der für das Anlassen des Motors verfügbaren Kraftstoffördermenge.

Im Betrieb von Verbrennungsmotoren, die mit Kraftstoffeinspritzung arbeiten, wird eine dosierte Fördermenge flüssigen

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Kraftstoffes unter hohem Druck und in Synchronismus mit dem Motorarbeitsspiel zu jedem Motorzylinder gefördert. Die Grosse der Kraftstoffördermenge wird typischerweise während des normalen Motorbetriebes durch einen Motorgashebel mit oder ohne Hilfe eines Reglers geregelt, der die Größe der Kraftstoffördermenge automatisch verändert, um die durch den Gashebel eingestellte Drehzahl entweder in dem gesamten Drehzahlbereich des Motors oder bei Leerlauf- und Höchstmotordrehzahlen aufrechtzuerhalten. Zum Erleichtern des Anlassens des Motors mit niedriger Motoranlaßdrehzahl ist es normalerweise erwünscht, eine Kraftstoffördermenge einzuspritzen, die wesentlich größer als die Kraftstoffördermenge ist, welche während des normalen Motorbetriebes benutzt wird.

Demgemäß schafft die Erfindung ein neues und verbessertes Kraftstoffeinspritzregelsystem zum automatischen Erhöhen des Restdruckes stromabwärts des Druck- oder Förderventils bei niedrigeren Pumpleistungen. Weiter schafft die Erfindung für ein Kraftstoffeinspritzsystem ein neues und verbesserte:· Druckventil, das eine wesentlich größere verfügbare Krif tstof foi n:;pritzf ördermenge bei Motorani aßdrehzahl bereitstellt.

At.'.erden schafft die Erfindung eine neue und verbesserte Kraftstoffeinspritzpumpe, die automatisch Verzögerungen in der Zeiteinstellung der Einspritzung bei niedrigen und mäßigen Pumpleistungen verhindert.

Ferner schafft die Erfindung ein neues und verbessertes Kraftstoffdruckventil für Kraftstoffeinspritzpumpen herkömmlicher Bauart mit rotierendem Verteiler, das ermöglicht, die Pumpe leicht, an jede Motoranlage anzupassen, so daß sie eine vcreingestellte, relativ große Kraftstoffeinspritzfördermenge während des Anlassens des Motors liefert.

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Darüber hinaus schafft die Erfindung ein neues und verbessertes Verdrängerkraftstoffdruckventil für ein Kraft^toffeinspritzsystem, das einen höheren stromabwärtigen Rostkraftstoff Überdruck bei niedriger Motordrehzahl aufrechterhält, um die für die Einspritzung verfügbare maximale Kraftstoffördermenge zu erhöhen.

Schließlich schafft die Erfindung ein neues und verbessertes Kraftstoffdruckventil für ein Kraftstofteinspritzsystem, das bei Kraftstofförderpumpen benutzt werden kann, bei denen die Größe der Fördermenge geregelt wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise wegge

brochen und teilweise im Schnitt dargestellten Kraftstoffpumpe mit einer ersten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzsystemdruckventils nach der Erfindung sowie eine Seitenansicht einer mit der Kraftstoffpumpe verbundenen Einspritzdüse,

die Fig. 2 bis 4 teilweise weaqebrochon und teilweise im

Schnitt vergrößerte Teilseitenansichten der Kraftstoffpumpe, die das Druckventil ausführlicher in geschlossener Stellung, in einer Zwischenstellung bzw. in einer voll geöffneten Stellung zeigen,

die Fig. 5 und 6 teilweise weggebrochen und teilweise im

Schnitt vergrößerte Teilseitenansichten einer zweiten bzw. einer dritten Ausführungsform eines Druckventils nach der Erfindung und

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die Fig. 7 und 8 Diagramme, welche die relativen Kraftstof fdurchflußmengen am stromaufwärtigen Ende des Druckventils nach der Erfindung bei relativ niedriger Motordrehzahl bzw. bei hoher Motordrehzahl und bei einer konstanten Förderpumpenverdrängung zeigen.

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffpumpe 10 der aus der US-PS 3 704 963 bekannten Art. Die Kraftstoffpumpe 10 liefert abgemessene Kraftstoffimpulse oder Kraftstoffördermengen zu mehreren Kraftstoffeinspritzdusen 11 (von denen nur eine gezeigt ist) eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt). In einem Pumpengehäuse 12, das einen durch Schrauben 16 befestigten Deckel 14 hat, ist ein Pumpenrotor 18 drehbar gelagert, der eine Antriebswelle 20 mit einem konisch zulaufenden Ende zur Aufnahme eines Antriebsrades (nicht gezeigt) hat, mit dem die Welle 20 verkeilt ist.

Eine Zubringerschieber- oder Niederdruck-Versorgungspumpe 22, die durch den Rotor 18 angetrieben wird, empfängt Kraftstoff aus einem Tank (nicht gezeigt) über einen Pumpeneinlaß 24 und gibt unter Druck stehenden Kraftstoff über axiale Leitungen 28, 30 und einen Ringraum 31 an ein Dosierventil 32 ib. Ein Zubringerpumpendruckregelventil 34, das von der aus der US-PS 2 883 934 bekannten Bauart sein kann, regelt den Ausli\ßdruck der Zubringerpumpe 22 und leitet überschüssigen Kraftstoff zu dem Pumpeneinlaß 24 zurück. Der Regler 34 ist so ausgelegt, daß er einen Zubringerpumpenauslaßdruck liefert, welcher mit der Motordrehzahl ansteigt, um den erhöhten Kraftstoffbedarf des Motors bei höheren Drehzahlen zu decken und um einen Kraftstoffdruck zu schaffen, der zur Betätigung von Hilfsvorrichtungen der Kraftstoffpumpe benutzbar ist.

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Eine Hochdruck-Lade- oder Förderpumpe 36, die durch den Rotor 18 angetrieben wird, enthält zwei einander gegenüberliegende Kolben 38, die in einer diametralen Bohrung des Rotors hin- und herbewegbar sind. Die Förderpumpe 36 empfängt dosierten Kraftstoff aus dem Dosierventil 32 über mehrere ringförmig versetzte radiale Kanäle 40, die bei Drehung des Rotors 18 mit einem diagonalen Einlaßkanal 42 der Reihe nach in Deckung kommen. Unter hohen Druck stehender Kraftstoff wi::d durch die Förderpumpe 3G über eins axiale Bohrung 46 in dem Rotor 18 zu einem radialen Verteilerkanal 48 gefördert, der mit mehreren winkelversetzten Verteilerauslaßkanälen 50 der Reihe nach in Deckung kommt, die mit den einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen 11, von denen nur eine gezeigt ist, des Motors über Auslaßstutzen 51, die in gegenseitigem Abstand auf dem Umfang des Gehäuses 12 angeordnet sind, in Verbindung stehen. Ein Druckventilkolben 52 eines im folgenden ausführlich beschriebenen und erfindungsgemäß ausgebildeten Druckventils ist in der axialen Bohrung 46 hin- und herbewegbar gelagert und wird durch eine Rückstelldruckfeder 53 in eine in Fig. 1 gezeigte Schließstellung axial vorgespannt. Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Funktionen dient das Druckventil in herkömmlicher Weise zum sofortigen Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu den Düsen, um dadurch das Nachtropfen von Kraftstoff in die Motorbrennkammer nach der Kraftstoffeinspritzung zu verhindern. Die winkelversetzten radialen Einlaßkanäle 4 0 der Förderpumpe 36 und die winkelversetzten Auslaßkanäle 50 des Drehverteilers sind so angeordnet, daß sie mit den diagonalen Pumpeneinlaßkanal 42 während des Saughubes der Kolben 38 bzw. mit dem Auslaßkanal 48 während des Druckhubes der Kolben 38 in Deckung kommen.

Ein ringförmiger Nockenkörper 54, der mehrere Paare von einander diametral gegenüberliegenden Nockenbuckeln hat, dient zum Einwärtsbewegen der Förderpumpenkolben 38, um periodisch

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die darin befindliche Kraftstoffördermenge unter Druck zu setzen und um dadurch periodisch abgeteilte Mengen von unter Druck stehendem Kraftstoff zu fördern, die in die Motorzylinder eingespritzt werden. Ein Paar Rollen 56 und Rollenschuhe 58 sind radial in einer Linie mit den Kolben 38 durch einen von dem Rotor angetriebenen Träger (nicht gezeigt) gehaltert, um die Kolben nach innen zu bewegen. Zur Zeitsteuerung der Verteilung des unter Druck stehenden Kraftstoffes auf die Kraftstoffdüsen in richtigem Synchronismus mit deru Mc^orbetrieb kann der ringförmige Nockenkörper 54 durch eine geeignete Förderzeitsteuervorrichtung 55 winkelverstellt werden.

Mehrare Reglergewichte 62, die winkelversetzt um die Pumpenwelle 2 0 angeordnet sind, üben eine veränderliche Regelvorspannung auf eine Hülse 64 aus, die an einer Reglerplatte 66 anliegt, um diese gemäß der Darstellung in Fig. 1 im Uhrzeigersinn um einen Tragzapfen 68 zu schwenken. Die Reglerplatte 66 wird durch eine Druckfeder 70 in die entgegengesetzte Schwonkrichtung gedrückt. Diese Druckfeder hat eine Vorspannung, die durch einen Hebel 72 einstellbar ist, der durch eine Qi ;hobclw'llr 74 betätigt wird, die mit einem Gashobelarm 75 verbunden ist. Die Reglerplatte 66 steuert die Winkelposition des Dosierventils 32 durch einen Steuerarm 76, der an dem losierventil befestigt ist, und durch ein Glied 78, das an '.Κ :n Steuerarm 76 angelenkt ist und durch eine Zugfeder (nicht gezeigt) normalerweise in Anlage an der Reglerplatte 66 vergespannt ist.

Bekanntlich kann die Größe der Fördermenge an durch die Förderpumpe 3 6 gefördertem Kraftstoff leicht kontrolliert werden, indem die Einlaßkraftstoffdrosselung mit dem Dosierventil 3 2 verändert wird. Der Pumpenregler regelt in üblicher Weise die Winkelposition des Dosierventils 32, um die Motordrehzahl bei sich ändernden Motorbelastungen auf dem durch die Ciashebelwelle 74 ' eingestellten Wert zu halten. Die Drehung

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des Dosierventils 32 unter der Steuerung des Pumpenreglers verändert die Dosierventilverengung zwischen den Kanälen und 40 und somit den durch die Pumpe geförderten Kraftstoff, um den zugeordneten Motor auf einer durch die Einstellung des Reglers festgelegten Drehzahl zu halten.

Gemäß der Erfindung dient das Kraftstoffpumpendruckventil zum automatischen Erhöhen der maximal verfügbaren Größe der abgemessenen Kraftstoffördermenge bei niedriger Drehzahl des Motors und der Pumpe, um dadurch automatisch die Größe der eingespritzten Fördermenge bei niedriger Anlaßdrehzahl des Motors zu erhöhen, bei der eine größere Fördermenge erwünscht, ist, um das Starten der Verbrennung und des Motors zu erleichtern.

Eine erste Ausführungsform 100 eines Druckventils nach der Erfindung ist ausführlich in den Fig. 2-4 gezeigt.. Das Druckventil 100 ist ein Verdränger- oder Volumenrotraktionsventil und sein Verdrängerventilkolben 52 ist in einem Zwischenbohrungsabschnitt 102 der axialen Bohrung 46 des Rotors 18 gelagert. Der Zwischenbohrungsabschnitt 102 hat einen Durchmesser, der zwischen dem eines kleineren stromaufwärtigen Bohrungsabschnittes 104 und dem eines größeren stromabwärtigjn Bohrungsabschnittes 106, der eine Druck- oder Förderkammer bildet, liegt. Der Ventilkolben 52 hat eine in Fig. 2 gezeigte geschlossene Axialposition, in der er mit einer Schulter 108 an dem stromaufwärtigen Ende des Zwischenbohrungsabschnittes 102 anliegt und gegen dieses Ende durch die Druckventilrückstellfeder 53 vorgespannt ist. Die Rückstellfeder 53 sitzt auf einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden stromabwärtigen Ende 110 des Ventilkolbens 52 und auf einem in einer Linie damit angeordneten, vorstehenden Ansatz 112 eines herkömmlichen Stopfens 114.

Bei hohen Pumpleistungen, die bei hoher Drehzahl oder BeIa-

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stung auftreten, wird der Ventilkolben 52 durch jeden Impuls an unter Druck stehendem Kraftstoff aus der Förderpumpe 3 6 hydraulisch betätigt, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß der Ventilkolben hydraulisch in die in Fig. 4 gezeigte, im wesentlichen vollständig offene Position bewegt werden kann, in der der Ventilkolben 52 den Ansatz 112 berührt. In dieser Ventiloffenstellung kann Kraftstoff frei und ungedrosselt von der Förderpumpe 36 über eine axiale Einlaßbohrung 120 and eine diametrale Bohrung 122 in dem Ventilkolben 52 und einen Umfangskolbenringraum 124 zu dem Verteilerkanal 48 fließen.

Wenn der Ventilkolben 52 aus seiner geschlossenen Stellung, die in Fig. 2 gezeigt ist, durch einen Druckimpuls aus der Förderpumpe 36 hydraulisch in seine offene Stellung, die in Fig. 4 gezeigt ist, verstellt wird, drückt die beginnende Axialbewegung oder der beginnende axiale Hub des Ventilkolbens 52 den stromabwärtigen Kraftstoff zu der aktiven Einspritzdüse 11. Wenn der Ventilkolben 52 seine offene Stellung erreicht, wird unter Druck stehender Kraftstoff während des übrigen Teils des Förderpumpenimpulses über das offene Ventil geliefert, um den Kraftstoffdruck an der aktiven Ein^w sprj tzdüse auf. einen vorbestimmten Wert zu erhöhen, bei dem es .:ar Kraftstoffeinspritzung kommt. Am Ende jedes FörderpuiiiT inimpuisei; wird der Ventilkolben 52 durch die Rückstellfeder 53 und durch die hydraulische Kraft des unter Druck stehenden stromabwärtxgen Kraftstoffes in seine voll geschlossene Stellung zurückbewegt, die in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der Ventilkolben 52 in seine Schließstellung zurückkehrt, wird das Volumen der stromabwärtigen Kraftstoffkanäle in einem Ausmaß vergrößert, das von dem Retraktionsvolumen des Ventils, z.B. 40 mm , abhängig ist, und der stromabwärtige Kraftstoffdruck wird dadurch auf einen Restüberdruckwert (z.B. in der Größenordnung von 27,6 bar oder 400 psi) verringert, der wesentlich kleiner als der vorbestimmte Druck-

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wert (z.B. in der Größenordnung von 172,4 bar. oder 2500 psi) ist, der zum hydraulischen Betätigen der Kraftstoffeinspritzdüse erforderlich ist. Infolgedessen wird die Möglichkeit einer unerwünschten sekundären Kraftstoffeinspritzung vermieden. Der restliche stromabwärtige Kraftstoffüberdruck wird jedoch zwischen Kraftstoffeinspritzungen auf einem geeigneten Wert gehalten, um eine stromabwärtige Kavitation zu verhindern und eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des geförderten Kraftstoffes auf die Motorzylinder zu gcihrleisten.

Gemäß der Erfindung ist ein zusätzlicher enger Kanal oder eine zusätzliche enge Öffnung 130 in dem Ventilkolben 52 vorgesehen, um die Förderpumpe 36 mit der Druckkammer zu verbinden, wenn der Ventilkolben 52 eine in Fig. gezeigte axiale Stellung zwischen seiner geöffneten und seiner geschlossenen Stellung erreicht. Die Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 52 wird auf dieses Ausmaß begrenzt, wenn die Durchflußmenge relativ niedriger ist, d.h. bei niedriger Drehzahl oder niedriger Belastung, da der Querschnitt der öffnung 130 die gesamte Durchflußmenge in der verfügbaren Zeit durchlassen kann. Die öffnung 130 kann beispielsweise einen Durchmesser von 0,41 mm haben und in der Lage sein, Kraftstoff aus der Förderpumpe nach einer Nennvolumenverdrängung von 5 mm des Ventilkolbens 52 aus seiner Schließstellung heraus zu dem Verteiler zu fördern.

Da der Ventilkolben 52 nur während niedriger Motoranlaßdrehzahlen in seine Zwischenstellung bewegt wird, ist die Rückverdrängung des Ventilkolbens (z.B. 5 mm ) während des Motoranlassens wesentlich kleiner als die Rückverdrängung des Ventilkolbens (z.B. 40 mm ) aus seiner offenen Stellung heraus, Demgemäß ist. der Restdruck stronuibwärts. des Ventilkolbens am Ιΐηιΐο c.nos Förderpumponimpulsos beim Zurückkehren des Ventilkolbens aus seiner Zwischenstellung wesentlich größer als

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bei dem Zurückkehren aus seiner offenen Stellung. Deshalb ist der restliche Kraftstoffüberdruck an jeder Kraftstoffeinspritzdüse während des Motoranlassens höher und jeder Förderpumpenimpuls führt zum Einspritzen einer wesentlich größeren Kraftstoffördermenge. Mit anderen Worten, bei der niedrigen Drehzahl beim Anlassen des Motors wird ein kleinerer Anfangsteil jedes Förderpumpenimpulses benötigt, um den Kraftstoffdruck auf den vorbestimmten Wert zu erhöhen, bei dem die Kraftstoffeinspritzung erfolgt, so daß air größerer verbleibender Teil des Förderpumpenimpulses das Einspritzen einer entsprechend größeren Fördermenge ergibt. Der Restdruck stromabwärts des Ventilkolbens 52 kann bei Betrieb mit niedrigerer Drehzahl höher sein als bei Betrieb mit hoher Drehzahl, ohne daß eine Sekundäreinspritzung verursacht wird, da bei niedriger Drehzahl die Pumpleistung niedriger ist und der Druckaufbau während des Pumpereignisses nicht zur Folge hat, daß die reflektierten Druckimpulse groß genug sind, um die Einspritzdüse wieder zu öffnen.

Während eines Betriebes mit relativ hoher Motordrehzahl (z.3. über 500 U/min), bei dem der Förderpumpenimpuls eine kürzere Dauer hat und der Ventilkolben 52 hydraulisch in seine in Fig. 4 gezeigte offene Stellung verstellt wird, wird ein kleiner Prozentsatz (der mit zunehmender Motor-/ rörderpumpendrehzahl abnimmt) des durch den Ventilkolben zu dem Verteiler geförderten Kraftstoffes über die Öffnung 130 gefördert, ohne daß dabei jedoch die Größe des Fördermengenimpulses oder die Fördermengenzeitsteuerung wesentlich beeinflußt wird. Außerdem wird beim Zurückkehren des Ventilkolbens 52 aus seiner offenen Stellung in seine in Fig. 2 gezeigte geschlossene Stellung eine kleine Kraftstoffmenge (die mit steigender Motor-/Förderpuir.pend.reh-,iahl abnimmt) über die Öffnung 130 zu dem stromaufwärt igen Ende des Ventils zurückgeleitet. Die axiale Stellung der diametra-

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len Hauptbohrung 122 ist so gewählt, daß der Kraftstoff rückfluß über die Öffnung 130 erfolgen kann, damit der gewünschte stromabwärtige Restkraftstoffdruck bei einem Motorbetrieb mit relativ hoher Drehzahl aufgebaut wird. Außerdem werden die axialen Positionen der diametralen Hauptbohrung 122 und der öffnung 130 vorzugsweise nach Kundenbedarf für jede Pumpenanlage festgelegt, um den gewünschten restlichen Kraftstoffüberdruck an jeder Einspritzdüse zwischen Kraftstoffeinspritzungen aufrechtzuerhalten. Beispielsweise werden, wie oben erwähnt, die axialen Positionen der diametralen Hauptbohrung 122 und der öffnung 130 so gewählt, daß sich eine Rückkehrkolbenverdrängung von 5 mm bzw. 40 mm ergibt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Richtung und die Menge des Kraft-Stoffdurchflusses unmittelbar stromaufwärts des Druckventilkolbens 52 während eines Förderpumpenimpulses be: relativ niedriger Motoranlaßdrehzahl (Fig. 7) und bei relativ hoher Motorbetriebsdrehzahl (Fig. 8). In beiden Diagrammen öffnete das Einlaßdosierventil 32 an der Förderpumpe vollständig, damit die Förderpumpe 36 einen maximaler! Kraftstoffimpuls liefert. Deshalb sind in den Fig. 7 und 8 die Volumina der Kraftstoffimpulse (dargestellt durch Flächen A₁ und A2 der positiven Durchflußmengenkurven 140_f 141) im wesentlichen gleich. Das Volumen das Rückkehrkraftstoffes (dargestellt durch Flächen A₃ und A der negativen Rüc.-:flußkurven 142, 143), das durch das Zurückziehen oder Rückführen des Ventilkolbens 52 auf seinen Sitz verursacht wird- ist während niedriger Motoranlaßdrehzahlen wesentlich niedriger (Fig.7) als während relativ hoher Motornetriebsdrehzahl (Fig. 8). Die Differenz zwischen den Flächen A₁ und A^ stellt das Volumen der bei niedriger Motoranlaßdrehzahl eingespritzten Kraftstoffmenge dar, während die Differenz zwischen den Flächen A„ und A. das Volumen der während des Betriebes mit relativ hoher Motordrehzahl eingespritzten Kraftstoffmenge

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darstellt. Die Diagramme zeigen deshalb, daß eine wesentlich größere Kraftstoffmenge bei relativ niedriger Motoranlaßdrehzahl als bei dem Betrieb mit relativ hoher Motordrehzahl verfügbar ist. Selbstverständlich wird während des Motorbetriebes das Einlaßdosierventil 32 automatisch gesteuert, um die Motordrehzahl zu regeln, und derart, daß die maximal verfügbare Kraftstoffördermenge nur bei beträchtlicher Motorbelastung eingespritzt wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kraftstoffdruckventilkolbens 150 nach der Erfindung, der eine Umfangsplanflache 152 unmittelbar stromabwärts des Umfangsringraums 124 statt der Öffnung 130 hat, um einen begrenzten Durchlaß oder eine begrenzte öffnung 154 zum Fördern von Kraftstoff in einer Zwischenstellung (nicht gezeigt) des Ventilkolbens 150 zu schaffen. Die Öffnung 154 bewirkt deshalb in derselben Weise wie die öffnung 130, daß während niedriger Motoranlaßdrehzahlen Kraftstoff gefördert wird.

Noch eine weitere Ausführungsform 156 eines Kraftstoffdruckventils nach der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt. In dieser Aurrf ührungsf orm ist der Druckventilkolben 160 mit einem zylindrischen Abschnitt 162 kleineren Durchmessers unmittelbar stromabwärts des Umfangsringraums 124 versehen, um einen begrenzten Ringraum oder eine begrenzte öffnung 166 zum Fördern von Kraftstoff in einer Zwischenstellung des Ventilkolbens 156 während niedriger Motoranlaßdrehzahlen zu schaffen.

Di-3 Ventilausführungsformen von Fig. 5 und 6 werden vorzugsweise ebenfalls nach Kundenbedarf für jede Kraftstoffpumpenanlage ausgelegt, um den gewünschten Restkraftstoffdruck an den Einspritzdüsen während relativ niedriger Motoranlaßdrohzahlen und relativ hoher Motorbetriebsdrehzahlen zu schaffen, damit die verfügbare Kraftstoffördermenge für niedrige Anlaßdrehzahlen erhöht wird.

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Der höhere Restdruck bei niedrigen Drehzahlen als bei hohen Drehzahlen, der sich bei Anwendung der Erfindung ergibt, verbesssert außerdem die Zeitsteuerung des Einspritzens.

Bei einigen Kraf--stoffeinspritzsystemen kann das Einspritzen von Kraftstoff durch die Düse in bezug auf den Beginn des
Pumpereignisses bei niedrigen bis Zwischendrehzahlen und bei niedrigen bis mäßigen Belastungen verzögert werden. Wenn der Restdruck unter diesen Umständen zu niedrig ist, ist die
Pumpmenge pro Zeiteinheit niedrig und dieser Faktor kann,
gekoppelt mit anieren Faktoren, wie der Länge der Kraftstoffleitungen zu den Düsen und dem Volumen an Kraftstoff stromabwärts des Druckventilkolbens 52, ausreichend sein, um zu
bewirken, daß die Düse bei der Ankunft des ersten Druckimpulses nicht geöffnet wird, was zu einem verzögerten Einspritzzeitpunkt und zu einem unregelmäßigen Motorbetrieb führt.
Die Erfindung bewirkt, daß der Restdruck höher ist, wenn
die Pumpleistung niedrig ist, so daß dieser unerwünschte verzögerte EinspritzZeitpunkt verhindert wird.

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Claims

Patentansprüche :

/1 .J Kraftstoffeinspritzsystem für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor, mit einer Kraftstoffeinspritzdüse für jeden Zylinder zum Einspritzen einer Kraftstoffördermenge in den Zylinder, wenn der Kraftstoffdruck einen vorbestimmten Wert übersteigt, mit einer Verdrängerförderpumpe, die durch den Motor gemäß der Motordrehzahl angetrieben wird und periodische kurze Impulse von unter Druck stehendem Kraftstoff fördert, die in die Motorzylinder in Synchronismus mit diesen eingespritzt werden, mit einem Kraftstoffverteiler zum sequentiellen Weiterleiten der Kraftstoffimpulse von der Förderpumpe zu den Kraftstoffeinspritzdüsen und mit einem Verdrängerkraftstoffdruckventil zwischen der Förderpumpe und dem Verteiler, mit einem Ventilgehäuse mit einer Ventilbohrung, deren stromaufwärtiges Ende mit der Förderpumpe und deren stromabwärtiges Ende mit dem Kraftstoffverteiler ver-

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bunden ist, mit einem Verdrängorventilkolbon, <lor in dor Vontilbohrung zwischen einer geschlossenen axialen Stellung und einer axialen Abstand davon aufweisenden offenen Stellung axial verschiebbar ist, und mit einer Rückstellfederanordnung, die den Ventilkolben in seine Schließstellung vorspannt, wobei das Ventil eine Kanalanordnung hat, mit einem ersten Kraftstoffkanal, der die Förderpumpe mit dem Verteiler in der offenen Stellung des Ventilkolbens verbindet, um bei relativ hoher Motorbetriebsdrehzahl unter Druck stehenden Kraftstoff aus der Förderpumpe zu dem Verteiler zu leiten, und wobei der Ventilkolben schnell aus seiner geschlossenen Stellung in seine offene Stellung und zurück in seine geschlossene Stellung bei einem Kraftstoffimpuls verstellbar ist, um einen Einspritzdüsenkraftstoffrestüberdruck unterhalb des vorbestimmten Druckwertes in seiner geschlossenen Stellung am Ende eines Kolbenarbeitsspiels aufrechtzuerhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkanalanordnung einen zweiten, verengten Kraftstoffkanal (130) hat zum Verbinden der Förderpumpe (36) und des Verteilers in einer axialen Stellung des Ventilkolbens (52) zwischen dessen offener und dessen geschlossener Stellung, so daß der Ventilkolben zwischen seiner geschlossenen und seiner offenen Stellung während relativ hoher Motorbe-■i-riebsdrehzahl verstellt wird, um einen relativ niedrigeren Fr. nspritzdüsenkraftstoffrestüberdruck zu erzeugen, und zwischen seiner geschlossenen und seiner Zwischenstellung während relativ niedriger Motoranlaßdrehzahl, um einen relativ höheren Einspritzdüsenkraftstoffrestüberdruck zu erzeugen.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kraftstoffkanal eine sich axial erstreckende Einlaßbohrung (120) in dem Ventilkolben (52), die mit dem stromaufwärtigen Ende der Ventilbohrung in Verbindung steht, sowie eine relativ nichtver-

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engte und eine verengte, in axialem Abstand voneinander angeordnete, sich radial erstreckende Bohrung (122, 130) in dem Ventilkolben aufweisen, die mit der Kolbeneinlaßbohrung und mit dem stromabwärtigen Ende der Ventilbohrung in der offenen bzw. in der Zwischenstellung des Ventilkolbens in Verbindung stehen.
3. Kraftstoffeinspritzsvstem nach Anspruch 1, dad arch gekennzeichnet, daß der erste Kraftstoffkanal (122) in dem Ventilkolben (52) zur Zusammenwirkung mit der Ventilbohrung vorgesehen ist, um einen relativ größeren Kraftstoffdurchflußquerschnitt in der offenen Stellung des Ventilkolbens bei hohen Durchflußmengen zu erzeugen, und daß der zweite, verengte Kraftstoffkanal (130) zwischen der Ventilbohrung und dem Ventilkolben gebildet ist, um einen relativ kleineren Kraftstoffdurchflußquerschnitt in der Zwischenstellung des Ventilkolbens bei niedrigen Durchflußmengen zu schaffen.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, mit einer Förderpumpe, die durch den Motor angetrieben wird und periodische Impulse von unter Druck Stehendom Kraftstoff zum periodischen Einspritzen einer Kraftstoffördermenge in jeden Zylinder des Motors in Synchronismus mit diesem fördert, und mit einem Verdrängerkraftstoffdruckventil zum Fördern von unter Druck stehendem Kraftstoff aus der Förderpumpe, das einen Ventilkörper mit einer Ventilbohrung hat, von der ein stromaufwärtiges Ende mit der Förderpumpe verbunden ist und von der ein stromabwärtiges Ende unter Druck stehenden Kraftstoff zum Einspritzen liefert, mit einem Verdrängerventilkolben, der in der Ventilbohrung axial verschiebbar und schnell aus einer geschlossenen axialen Stellung in eine axialen Abstand davon aufweisende offene Stellung und zurück in seine geschlossene Stellung durch einen Kraftstoff impuls aus der Förderpumpe verstellbar ist, und mit einer Rückstellfederanordnung, die den Ventilkolben in seine

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geschlossene Stellung vorspannt, wobei das Ventil eine Kanalanordnung mit einem ersten Kraftstoffkanal, der das stromaufwärtige und das stromabwärtige Ende der Ventilbohrung in der offenen Stellung des Ventilkolbens miteinander verbindet, um unter Druck stehenden Kraftstoff aus der Förderpumpe bei relativ hoher Motorbetriebsdrehzahl zu fördern, wobei der Ventilkolben in seiner geschlossenen Stellung am Ende eines Kolbenarbeitsspiels einen stromabwärtigen Kraftstoffrestüberdruck aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkanalanordnung einen zweiten, verengten Kraftstoff kanal (130) aufweist, der das stromaufwärtige und das stromabwärtige Ende der Ventilbohrung in einer axialen Stellung des Ventilkolbens (52) zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung miteinander verbindet, so daß der Ventilkolben zwischen seiner geschlossenen und seiner offenen Stellung während relativ hoher Motorbetriebsdrehzahl verstellt wird, um einen relativ niedrigeren stromabwärtigen Restkraftstoffüberdruck zu erzeugen, und zwischen seiner geschlossenen und seiner Zwischenstellung während relativ niedriger Motoranlaßdrehzahl, um einen relativ höheren stromabwärtigen Kraftstoffrestüberdruck zu erzeugen.
5. Yerdrängerkraftstoffdruckventil für ein Kraftstoffeinspr.tzsystem für einen Verbrennungsmotor, das durch periodische Impulse von unter Druck stehendem Kraftstoff betätigbar ist, um eine Kraftstoffördermenge in jeden Zylinder des Motors einzuspritzen, und das ein Ventilgehäuse mit einer Ventilbohrung aufweist, von der ein stromaufwärtiges Ende mit einer Förderpumpe verbindbar ist, um periodische Impulse von unter Druck stehendem Kraftstoff aus dieser zu empfangen, und von der ein stromabwärtiges Ende unter Druck stehenden Kraftstoff zur Kraftstoffeinspritzung fördern kann, mit ein<--m Verdrängerventilkolben, der in der Ventilbohrung axial verschiebbar und aus einer geschlossenen axialen Stellung in eine axialen Abstand davon aufweisende offene

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Stellung und zurück in seine geschlossene Stellung durch einen Impuls von unter Druck stehendem Kraftstoff verstellbar ist, und mit einer Rückstellfederanordnung, die den Ventilkolben in seine geschlossene Stellung vorspannt, wobei das Ventil eine Kanalanordnung mit einem ersten Kraft-stof fkanal hat, der das stromaufwärtige und das stromabwärtige Ende der Ventilbohrung in der offenen Stellung des Ventilkolbens verbindet, um unter Druck stehenden Kraftstoff aus der Förderpumpe bei relativ hoher Motorbetriebsdrehzahl weiterzuleiten, wobei der Ventilkolben in seiner geschlossenen St·-llung am Ende eines Kolbenarbeitsspiels einen stromabwärtigen Kraftstoff restüberdruck aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkanalanordnung einen zweiten, verengten Kraftstoff kanal (130) aufweist, der das stromaufwärtige und das stromabwärtige Ende der Ventilbohrung in einer axialen Stellung des Ventilkolbens (52) zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung miteinander verbindet, so daß der Ventilkolben zwischen seiner geschlossenen und seiner offenen Stellung während relativ hoher Motorbetriebsdrehzahl verstellt wird, um einen relativ niedrigeren stromabwärtigen Kraftstoffrestüberdruck zu erzeugen, und zwischen seiner geschlossenen und seiner Zwischenstellung während relativ niedriger Motoranlaßdrehzahl, um einen relativ höheren stromabwärtigen Kraftstoffrestüberdruck zu erzeugen.
6. Kraftstoffeinspritzverfahren zum Zuleiten periodischer Impulse von unter Druck stehendem Kraftstoff aus einer Kraftstoff einspritzförderpumpe sequentiell zu jeder Kraftstoffeinspritzdüse eines Verbrennungsmotors, um den Kraftstoffdruck an der Kraftstoffeinspritzdüse auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen und um dadurch eine Kraftstoffördermenge mit der Einspritzdüse in einen Motorzylinder einzuspritzen und einen Einspritzdüsenkraftstoffrestüberdruck unterhalb des vorbestimmten Wertes zwischen Kraftstoffeinspritzungen aufrechtzu-

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erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlich höherer Kraftstoffrestüberdruck an der Einspritzdüse zwischen Kraftstoffeinspritzungen bei den relativ niedrigeren Kraftstoffdurchflußmengen als bei den relativ höheren Kraftstoffdurchflußmengen aufrechterhalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdüsenkraftstoffrestüberdruck an jeder Kraftstoffeinspritzdüse zwischen Kraftstoffeinspritzungen durch einen Verdrängungskolben eines Kraftstoffdruckventils aufrechterhalten wird, indem der Ventilkolben aus einer geschlossenen Stellung in eine axialen Abstand davon aufweisende offene Stellung und zurück in seine geschlossene Stellung durch jeden Impuls von unter Druck stehendem Kraftstoff aus der Förderpumpe während der relativ höheren Motorbetriebsdrehzahl verstellt wird, wobei der Ventilkolben in seiner geschlossenen Stellung am Ende des Kolbenarbeitsspiels einen Einspritzdüsenkraftstoff restüberdruck aufrechterhält, der wesentlich niedriger ist als der wesentlich höhere Einspritzdüsenkraftstoff restüberdruck, und indem der Ventilkolben aus seiner geschlossenen Stellung in eine Zwischenstellung zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung und zurück in seine geschlossene Stellung während der relativ niedrigeren Motoranlaßdrehzahl verstellt wird, wobei der Ventilkolben am Ende des Kolbenarbeitsspiels den weocaLlich höheren Einspritzdüsenkraftstoffrestüberdruck aufrechterhält.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennezeichnet, daß der höhere Einspritzdüsenkraftstoffrestüberdruck so aufrechterhalten wird, daß er mit Erhöhungen der Kraftstoff durchflußmengen allmählich abnimmt.

030008/0684

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