WO1991010059A1 - Kraftstoffeinsprizteinrichtung für einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinsprizteinrichtung für einspritzbrennkraftmaschinen Download PDF

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WO1991010059A1
WO1991010059A1 PCT/DE1990/000991 DE9000991W WO9110059A1 WO 1991010059 A1 WO1991010059 A1 WO 1991010059A1 DE 9000991 W DE9000991 W DE 9000991W WO 9110059 A1 WO9110059 A1 WO 9110059A1
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injection
injection piston
piston
main
main injection
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PCT/DE1990/000991
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Franz Guggenbichler
Jaroslaw Hlousek
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/06—Pumps peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/08—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by two or more pumping elements with conjoint outlet or several pumping elements feeding one engine cylinder

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for injection internal combustion engines with a main injection piston and a pre-injection piston arranged coaxially to it and driven by it for axial stroke movement and having a smaller diameter, the main injection piston being rotatable and equipped with an inclined edge control, and the pre-injection piston is held in contact with the main injection piston by the force of one or more springs and separate injection nozzles are provided for the main injection and pre-injection.
  • Known fuel injection devices of this type, but in which the pre-injection piston is axially immovably connected to the main injection piston are known for example from DE-PS 577 288, AT-PS 227 479, DE-PS 11 87 857 and DE-PS 10 28 387 ⁇ become.
  • the pre-injection piston be designed separately and supported against the main injection piston, the pre-injection piston being driven by the main injection piston to the pressure stroke and held in contact with the main injection piston by a spring acting counter to the pressure stroke of the pre-injection piston.
  • the pressure in the working space of the main injection piston now acts on the end face of the pre-injection piston facing the main injection piston, and against this force, the pre-injection piston is to be pressed against the main injection piston by the spring.
  • the force of the spring must therefore be increased by this pressure on the pre-injection overcome piston applied force, so that the spring would have to be formed excessively strong.
  • the injection pressure in the working space of the main injection piston is very high and is up to 1200 bar or even more.
  • a spring that can overcome this force would have dimensions that make it impossible to accommodate the spring in the pump.
  • This proposal is therefore not feasible, particularly at high injection pressures.
  • only the annular surface between the outer circumference of the main injection piston and the circumference of the pre-injection piston is available for the main injection in the known designs.
  • the main injection piston In order to achieve a sufficient main injection quantity, the main injection piston must therefore be designed with a relatively large diameter, which again increases the dimensions of the injection pump.
  • the invention aims to improve an injection pump, in which a pre-injection piston separated from the main injection piston is held in contact with the main injection piston by spring force, and to reduce the dimensions.
  • the invention essentially consists in the fact that the pre-injection piston promotes part of the main injection quantity after the pre-injection and the injection break have ended. Since the pre-injection piston now also delivers fuel under the pressure occurring during the main injection in the work space of the main injection piston during the main injection, ie during the period in which the high injection pressure acts in the work space of the main injection piston, the work space of the pre-injection piston also stands during this period of time under a pressure corresponding to the main injection pressure, and the pre-injection piston is loaded in the direction of the spring force acting on it by the main injection pressure.
  • the spring therefore does not have to overcome the pressure occurring in the working space of the main injection piston, and it is therefore sufficient for this spring to be very weak, so that this spring is light can be accommodated. Because the pre-injection piston supplies part of the main injection quantity during the main injection, the diameter of the main injection piston can be made smaller, so that the dimensions of the injection pump are reduced.
  • the advantage of a pre-injection piston separate from the main injection piston, which is held in contact with the main injection piston by spring force, is that when the pre-injection piston is rubbed or clamped against the action of the spring force, the pre-injection piston can still be brought into its highest position by the main injection piston which it then gets stuck and does not hinder the lifting movement of the main injection piston. Until the next repair, the injection pump can thus only be operated with main injection in emergency operation, only the pre-injection being omitted.
  • the use of this advantage is made possible by the invention.
  • the exploitation of the discharge of the pre-injection piston for the main injection quantity can be carried out in a simple manner in that the working space of the pre-injection piston can be connected to the working space of the main injection piston or to a delivery bore leading from this working space to the main injection nozzle.
  • the working space of the pre-injection piston can be connected to the working space of the main injection piston or to a delivery bore leading from this working space to the main injection nozzle.
  • the amount of fuel delivered by the pre-injection piston is added to the amount of fuel delivered by the main injection piston, and the pressures at both ends of the pre-injection piston are the same.
  • the working space of the pre-injection piston can be relieved by connection to the suction chamber, so that there is a very rapid pressure drop in the delivery line leading to the pre-injection nozzle.
  • the working space of the pilot injection piston can also be connected to the working space of the main injection piston, since this is still unloaded at this time.
  • the connection of the working space of the pre-injection piston with the working space of the main injection piston is controlled by the pre-injection piston.
  • the pilot injection piston has a central bore open to its working space, which opens via a transverse bore into an annular space delimited by a control edge and a shoulder, which can be connected via a bore to the delivery bore leading to the main injection nozzle is.
  • the pre-injection piston can be equipped with straight control edges for controlling the start and end of the pre-injection and can be freely rotated with respect to the main injection piston, since the rotational position of the pre-injection piston is immaterial.
  • the pre-injection piston can be equipped with control edges for controlling the start and end of the pre-injection, at least one of which runs obliquely, and the pre-injection piston can be rotated by a separate control rod.
  • the pre-injection piston can also be freely rotated relative to the main injection piston and its rotational position can be set independently of the main injection piston.
  • the arrangement can also be such that the pre-injection piston is equipped with control edges for controlling the start and end of the pre-injection, at least one of which runs obliquely, and that the pre-injection piston is coupled to the main injection piston by means of a torque-limiting clutch for rotation .
  • a separate control rod for the pre-injection piston is spared. Since the pre-injection piston is coupled to the main injection piston by means of a torque-limiting coupling for twisting, in this case too, in the event of seizing or jamming of the pre-injection piston, emergency operation with the main injection piston can be carried out alone, since seizing or jamming of the pre-injection piston injection piston does not block the rotary movement of the main injection piston.
  • Such a coupling of the pre-injection piston to the main injection piston can be carried out according to the invention by a driver axially displaceably and non-rotatably guided on the main injection piston, against which the spring holding the pre-injection piston in contact with the main injection piston is supported.
  • the main injection piston remains freely movable axially in the event of the pre-injection piston seizing and is not blocked in its rotational movement even by the injection piston seizing up.
  • the construction can be designed hiebei according to the invention in a simple manner so that the driver is guided in axial grooves on the circumference of the main injection piston.
  • the spring holding the pre-injection piston against the main injection piston can be supported via an axial bearing on the driver.
  • FIG.l to 6 show a first embodiment; hiebei shows Fig.l the bottom dead center position of the pistons and Fig.2 to 6 show the pistons in different phases of work or positions.
  • 7 and 8 show a second exemplary embodiment, with FIG. 7 representing the pistons in the bottom dead center position and FIG. 8 the pistons when the pre-injection piston is seized.
  • 9, 10 and 11 show a third exemplary embodiment, wherein FIG. 9 shows the pistons in the bottom dead center position, FIG. 10 shows the pre-injection piston in the seized position and FIG. 11 shows a detail.
  • FIGS. 1 shows a first embodiment
  • hiebei shows Fig.l the bottom dead center position of the pistons
  • Fig.2 to 6 show the pistons in different phases of work or positions.
  • 7 and 8 show a second exemplary embodiment, with FIG. 7 representing the pistons in the bottom dead center position and FIG. 8 the pistons when the pre-injection piston is seized.
  • 9, 10 and 11 show a third exemplary embodiment
  • the pilot injection piston 1 has straight control edges 2 and 3 delimiting a first collar 44 and therefore rests freely rotatably on the main injection piston 4 under the action of springs 5.
  • the main injection piston 4 which is actuated by a cam (not shown)
  • the pre-injection piston 1 is raised against the force of the springs 5, the Springs 5 hold the pre-injection piston 1 in contact with the main injection piston 4.
  • the main injection piston 4 has oblique control edges 6 and can be rotated by a control rod 7 in the usual way.
  • the working space 8 of the main injection piston 4 is connected to the main injection nozzle 10 via a delivery bore 9.
  • This working chamber 8 is connected to the suction and overflow chamber 12 via two suction and upper flow bores 11.
  • the working space 13 of the pre-injection piston 1 is connected to a separate pre-injection nozzle 16 via delivery bores 14 and 15.
  • the start of delivery of the pre-injection piston 1 is shown in FIG. Starting from the bottom dead center position (FIG. 1), the control edge 2 closes an overflow hole 17 between the working space 13 and the suction and overflow space 12 (as shown in FIG. 2). This is the start of delivery of the pre-injection piston 1.
  • This pre-injection is ended (as shown in FIG. 3) in that the control edge 23 of the pre-injection piston 1 clears the connecting bore 18.
  • the start of delivery of the main injection piston 4 is shown in FIG.
  • the upper edge 19 of the main injection piston 4 closes the suction and overflow bores 11.
  • the oblique control edge 6 of the main injection piston 4 controls the suction and overflow bores 11.
  • the control edge 3 has opened the mouth of the delivery bore 14 and the delivery bore 14 is connected to the overflow bore 17 via the annular space 39 enclosed between the control edge 3 and a second collar 38 delimited by control edges 22 and 23 , which opens into the suction and overflow chamber 12.
  • the pilot injection is thus reliably ended.
  • the working space 13 of the pilot injection piston 1 is connected via a central bore 40 and a transverse bore 41 to an annular space 42 which is delimited by the collar 38 and a shoulder 43.
  • This annular space 42 is now connected to the production bore 9 via a connection bore 18. This has the effect that the fuel displaced by the pre-injection piston 1 from the working space 13 enters the delivery bore 9 leading to the main injection nozzle 10 and that this amount of fuel is also conveyed to the main injection nozzle 10, so that the amount of fuel displaced by the pre-injection piston 1 in the second phase leads to that fuel quantity delivered by the main injection piston 4 is added.
  • the pre-injection piston 20 is supported on the main injection piston 4 in a freely rotatable manner and is held there again by springs 5.
  • the pre-injection piston 20 can be rotated via a control rod 21 independently of the main injection piston 4 and now regulates the start of delivery and the end of delivery on the collar 38 'with inclined control edges 22' and 23 ', only one connecting bore 18 being provided here as suction and Overflow drilling works. Otherwise, the function is the same as that shown and described in connection with FIGS. 2 to 5.
  • Fig. 7 the pistons are as in the Fig.l shown in the bottom dead center position. 8 shows the limp-home mode again, as shown in FIG.
  • the pre-injection piston 20 was shifted into the uppermost position 20a during clamping by the cam and the main injection piston 4 and remains in this highest position due to the clamping or seizing during further operation, so that the function of the main injection piston 4 is not disturbed.
  • the pre-injection piston 24 again has a first collar 45 delimited by control edges 25 and 26, the oblique control edge 25 on this first collar 45 and the oblique control edge 23 'on the second collar 38' located below depending on the rotational position of the pre-injection piston 24 den Regulate the start of delivery and the end of delivery of the pre-injection piston 24 in cooperation with the suction and overflow bore 17.
  • no separate control rod is provided for the rotation of the pre-injection piston 24, but the pre-injection piston 24 is coupled to the main injection piston 28 via a torque-limiting rotary coupling 27, which permits a relative axial displacement of the two pistons.
  • the main injection piston 28 has on its circumference longitudinal grooves 29, in which tongues 30 of a driver 31 are guided, so that the driver 31 is axially displaceable relative to the main injection piston 28.
  • the springs 5 are now supported against this driver 31.
  • the pre-injection piston 24 passes through a central opening 32 of the driver 31 and has a cross pin 33 which engages in catches 34 of the driver 31. A development of these notches 34 is shown in FIG.
  • the cross pin 33 is held in these notches 34 by the springs 5. Since these notches 34 have inclined flanks 35, the transverse pin 33 can be made from them if the predetermined torque is exceeded Step out. This occurs when the pre-injection piston 24 is jammed or seized.
  • FIG. 10 again shows the position of the pre-injection piston 24, designated 24a, in the highest clamped or seized position.
  • the pre-injection piston 24 in the seized position 24a does not impair the movement of the main injection piston 28.
  • the driver 31 is coupled to the main injection piston 28 for rotation, so that even in the seized position (FIG. 10) there is still a relative rotation between the lower spring plate 36 of the spring 5 and the driver 31.
  • an axial bearing 37 is connected between this lower spring plate 36 and the driver 31.
  • Pre-injected piston Pre-injected position of the pre-injection piston 1 straight control edge straight control edge main injection piston Springs inclined control edge Control rod for main injection piston Working chamber of the main injection piston Delivery bore to the main injection nozzle Main injection piston Pre-injection piston a seized position of the pre-injection piston 20 Control rod for pre-injection piston (22 ') Control edge for pre-injection start (23') Control edge for pre-injection end pre-injection piston (Fig. 9 to 11) a seized position of the pre-injection piston 24 Control edge for pre-injection start control edge for Pre-injection end Maximum rotary coupling Main injection piston (Fig.

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Abstract

Bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen, mit einem Haupteinspritzkolben (4) und einem koaxial mit diesem angeordneten und von diesem getrennten, einen kleineren Durchmesser aufweisenden, Voreinspritzkolben (1) ist der Voreinspritzkolben (1) kraftschlüssig entgegen der Kraft wenigstens einer Feder (5), welche ihn in Anlage am Haupteinspritzkolben (4) hält, vom Haupteinspritzkolben (4) zur Hubbewegung angetrieben. Während der Haupteinspritzung wird der Arbeitsraum (13) des Voreinspritzkolbens (1) mit dem Arbeitsraum (8) des Haupteinspritzkolbens (4) verbunden, so daß der Voreinspritzkolben (1) nach Beendigung der Voreinspritzung und einer Spritzpause einen Teil der Haupteinspritzmenge fördert und der im Arbeitsraum (13) des Voreinspritzkolbens (1) auftretende Kraftstoffdruck die Wirkung der Feder (5) unterstützt.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Einspritz- brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritz- einrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem Haupteinspritzkolben und einem koaxial zu diesem angeordneten und von diesem zu axialer Hubbewegung angetriebenen, einen kleineren Durchmesser aufweisenden Voreinspritzkolben, wobei der Haupteinspritzkolben verdrehbar und mit einer Schräg- kantensteuerung ausgestattet ist, und der Voreinspritzkolben durch die Kraft von einer oder mehreren Federn mit dem Haupteinspritzkolben in Kontakt gehalten wird und wobei für Haupteinspritzung und Voreinspritzung gesonderte Einspritz¬ düsen vorgesehen sind. Bekannte Kraftstoffeinspritzeinrich- tungen dieser Art, bei welchen aber der Voreinspritzkolben mit dem Haupteinspritzkolben axial unverschiebbar verbunden ist, sind beispielsweise aus der DE-PS 577 288, AT-PS 227 479, DE-PS 11 87 857 und DE-PS 10 28 387 bekannt¬ geworden. Gemäß einem nicht veröffentlichten Vorschlag wurde bereits angeregt, den Voreinspritzkolben gesondert auszu¬ bilden und gegen den Haupteinspritzkolben abzustützen, wobei der Voreinspritzkolben durch den Haupteinspritzkolben zum Druckhub angetrieben und durch eine entgegen dem Druckhub des Voreinspritzkolbens wirkende Feder am Haupteinspritzkolben in Anlage gehalten werden soll. Auf die dem Haupteinspritzkolben zugewendete Stirnfläche des Voreinspritzkolbens wirkt nun der Druck im Arbeitsraum des Haupteinspritzkolbens, und entgegen dieser Kraft , soll der Voreinspritzkolben durch die Feder an den Haupteinspritzkolben angedrückt werden. Die Kraft der Feder muß daher die durch diesen Druck auf den Voreinspritz- kolben ausgeübte Kraft überwinden, so daß die Feder übermäßig stark ausgebildet werden müßte. Bei modernen Einspritzpumpen ist der Einspritzdruck im Arbeitsraum des Haupteinspritz¬ kolbens sehr groß und beträgt bis zu 1200 bar oder sogar mehr. Eine Feder, welche diese Kraft überwinden kann, würde aber Dimensionen aufweisen, welche eine Unterbringung der Feder in der Pumpe unmöglich machen. Dieser Vorschlag ist daher insbesondere bei hohen Einspritzdrücken nicht reali¬ sierbar. Abgesehen davon steht bei den bekannten Ausbildungen nur die Ringfläche zwischen dem äußeren Umfang des Haupt¬ einspritzkolbens und dem Umfang des Voreinspritzkolbens für die Haupteinspritzung zur Verfügung. Um eine ausreichende Haupteinspritzmenge zu erreichen, muß daher der Hauptein¬ spritzkolben mit verhältnismäßig großem Durchmesser ausge- bildet werden, wodurch wieder die Baumaße der Einspritzpumpe vergrößert werden.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Einspritzpumpe, bei welcher ein vom Haupteinspritzkolben getrennter Voreinspritz¬ kolben durch Federkraft in Anlage am Haupteinspritzkolben gehalten wird, zu verbessern und die Baumaße zu verringern.
Zur Erreichung dieses Zieles besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß der Voreinspritzkolben nach Beendi¬ gung der Voreinspritzung und der Spritzpause einen Teil der Haupteinspritzmenge fördert. Da nun der Voreinspritzkolben während der Haupteinspritzung, d.h. während des Zeitraumes, in welchem der hohe Einspritzdruck im Arbeitsraum des Haupt¬ einspritzkolbens wirkt, auch Brennstoff unter dem während der Haupteinspritzung im Arbeitsraum des Haupteinspritzkolbens auftretenden Druck fördert, steht der Arbeitsraum des Vorein- spritzkolbens auch während dieser Zeitspanne unter einem Druck entsprechend dem Haupteinspritzdruck, und der Vorein¬ spritzkolben ist in Richtung der auf ihn wirkenden Federkraft durch den Haupteinspritzdruck belastet. Es muß somit die Feder nicht .den im Arbeitsraum des Haupteinspritzkolbens auftretenden Druck überwinden, und es genügt daher eine sehr schwache Ausbildung dieser Feder, so daß diese Feder leicht untergebracht werden kann. Dadurch, daß nun der Voreinspritz¬ kolben während der Haupteinspritzung einen Teil der Haupt¬ einspritzmenge liefert, kann der Durchmesser des Haupt¬ einspritzkolbens geringer ausgebildet werden, so daß die Baumaße der Einspritzpumpe verringert werden.
Der Vorteil eines vom Haupteinspritzkolben getrennten Voreinspritzkolbens, welcher durch Federkraft in Anlage an den Haupteinspritzkolben gehalten wird, besteht darin, daß bei einem Verreiben oder Klemmen des Voreinspritzkolbens dieser Voreinspritzkolben entgegen der Wirkung der Federkraft noch durch den Haupteinspritzkolben in seine höchste Stellung gebracht werden kann, in welcher er dann steckenbleibt und die Hubbewegung des Haupteinspritzkolbens nicht behindert. Es kann somit die Einspritzpumpe bis zur nächsten Reparatur nur mit Haupteinspritzung im Notlauf betrieben werden, wobei lediglich die Voreinspritzung entfällt. Die Ausnützung dieses Vorteiles wird durch die Erfindung ermöglicht.
Gemäß der Erfindung kann die Ausnützung der Förde snge des Voreinspritzkolbens für die Haupteinspritzmenge in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß der Arbeitsraum des Voreinspritzkolbens nach Beendigung der Voreinspritzung mit dem Arbeitsraum des Haupteinspritzkolbens bzw. mit einer von diesem Arbeitsraum zur Haupteinspritzdüse führenden Förder¬ bohrung verbindbar ist. Während der Haupteinspritzung wird somit die vom Voreinspritzkolben geförderte Kraftstoffmenge zu der vom Haupteinspritzkolben geförderten Kraftstoffmenge addiert und die Drücke zu beiden Enden des Voreinspritz¬ kolbens sind gleich. Bei Beendigung der Voreinspritzung kann der Arbeitsraum des Voreinspritzkolbens durch Verbindung mit dem Saugraum entlastet werden, so daß ein sehr schneller Druckabfall in der zur Voreinspritzdüse führenden Förder¬ leitung erfolgt. Es kann aber auch der Arbeitsraum des Voreinspritzkolbens mit dem Arbeitsraum des Haupteinspritz¬ kolbens verbunden werden, da dieser zu diesem Zeitpunkt noch entlastet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Verbindung des Arbeitsraumes des Voreinspritzkolbens mit dem Arbeitsraum des Haupteinspritzkolbens vom Vorein¬ spritzkolben gesteuert. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erfolgen, daß der Voreinspritzkolben eine zu seinem Arbeits¬ raum offene Zentralbohrung aufweist, welche über eine Quer¬ bohrung in einen durch eine Steuerkante und eine Schulter begrenzten Ringraum mündet, der über eine Bohrung mit der zur Haupteinspritzdüse führenden Fδrderbohrung verbindbar ist. Gemäß der Erfindung kann der Voreinspritzkolben mit geraden Steuerkanten für die Steuerung des Beginnes und des Endes der Voreinspritzung ausgestattet und gegenüber dem Haupteinspritzkolben frei verdrehbar sein, da die Dreh¬ stellung des Voreinspritzkolbens gleichgültig ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann aber der Voreinspritzkolben mit Steuerkanten für die Steuerung des Beginnes und des Endes der Voreinspritzung ausgestattet sein, von welchen wenigstens eine schräg ver¬ läuft, und wobei der Voreinspritzkolben durch eine gesonderte Regelstange verdrehbar ist. In diesem Falle ist auch der Voreinspritzkolben gegenüber dem Haupteinspritzkolben frei verdrehbar und kann unabhängig vom Haupteinspritzkolben in seiner Drehlage eingestellt werden.
Es kann aber auch die Anordnung so getroffen sein, daß der Voreinspritzkolben mit Steuerkanten für die Steuerung des Beginnes und des Endes der Voreinspritzung ausgestattet ist, von welchen wenigstens eine schräg verläuft, und daß der Voreinspritzkolben durch eine drehmomentbegrenzende Kupplung mit dem Haupteinspritzkolben auf Drehung gekuppelt ist. In diesem Fall wird eine gesonderte Regelstange für den Vorein¬ spritzkolben erspart. Da der Voreinspritzkolben durch eine drehmomentbegrenzende Kupplung mit dem Haupteinspritzkolben auf Verdrehung gekoppelt ist, kann auch in diesem Fall bei einem Festfressen oder Klemmen des Voreinspritzkolbens der Notlaufbetrieb mit dem Haupteinspritzkolben allein durch¬ geführt werden, da ein Festfressen oder Klemmen des Vorein- spritzkolbens die Drehbewegung des Häupteinspritzkolbens nicht blockiert. Eine solche Kupplung des Voreinspritzkolbens mit dem Haupteinspritzkolben kann gemäß der Erfindung durch einen am Haupteinspritzkolben axial verschiebbar und unver- drehbar geführten Mitnehmer erfolgen, gegen welchen die den Voreinspritzkolben in Anlage am Haupteinspritzkolben haltende Feder abgestützt ist. Auf diese Weise bleibt der Haupt¬ einspritzkolben im Falle des Festfressens des Voreinspritz¬ kolbens axial frei beweglich und wird auch durch Festfressen des Einspritzkolbens in seiner Drehbewegung nicht blockiert. Die Konstruktion kann hiebei gemäß der Erfindung in einfacher Weise so ausgebildet sein, daß der Mitnehmer in axialen Nuten am Umfang des Haupteinspritzkolbens geführt ist. Um eine Relativverdrehung der Kupplung zu erleichtern, kann erfin- dungsgemäß die den Voreinspritzkolben am Haupteinspritzkolben in Anlage haltende Feder über ein Axiallager am Mitnehmer abgestützt sein.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausfüh- rungεbeispielen schematisch erläutert. Fig.l bis 6 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel; hiebei zeigt Fig.l die untere Totpunktlage der Kolben und Fig.2 bis 6 zeigen die Kolben in verschiedenen Arbeitsphasen bzw. Stellungen. Fig.7 und 8 zeigen ein zweites Ausführungs¬ beispiel, wobei Fig.7 die Kolben in der unteren Totpunktlage und Fig.8 die Kolben bei festgefressener Stellung des Vorein¬ spritzkolbens darstellt. Fig.9, 10 und 11 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei Fig.9 die Kolben in der unteren Totpunktlage darstellt, Fig.10 den Voreinspritzkolben in festgefressener Lage zeigt und Fig.11 ein Detail darstellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.l bis 6 weist der Voreinspritzkolben 1 gerade, einen ersten Bund 44 begrenzende Steuerkanten 2 und 3 auf und ruht daher frei drehbar auf dem Haupteinspritzkolben 4 unter der Wirkung von Federn 5 auf. Durch den Haupteinspritzkolben 4, welcher durch einen nicht dargestellten Nocken betätigt wird, wird der Voreinspritz¬ kolben 1 entgegen der Kraft der Federn 5 angehoben, wobei die Federn 5 den Voreinspritzkolben 1 in Anlage am Hauptein¬ spritzkolben 4 halten. Der Haupteinspritzkolben 4 weist schräge Steuerkanten 6 auf und ist durch eine Regelstange 7 in üblicher Weise verdrehbar. Der Arbeitsraum 8 des Haupt- einspritzkolbens 4 steht über eine Förderbohrung 9 mit der Haupteinspritzdüse 10 in Verbindung. Dieser Arbeitsraum 8 ist über zwei Saug- und OberStrömbohrungen 11 mit dem Saug- und Überströmraum 12 verbunden. Der Arbeitsraum 13 des Vorein¬ spritzkolbens 1 ist über Förderbohrungen 14 und 15 mit einer gesonderten Voreinspritzdüse 16 verbunden.
In Fig.2 ist der Förderbeginn des Voreinspritzkolbens 1 dargestellt. Von der unteren Totpunktlage (Fig.l) ausgehend, schließt die Steuerkante 2 eine Überstrδmbohrung 17 zwischen dem Arbeitsraum 13 und dem Saug- und Uberströmraum 12 ab (wie in Fig.2 dargestellt) . Dies ist der Fδrderbeginn des Vor¬ einspritzkolbens 1. Diese Voreinspritzung wird (wie Fig.3 zeigt) dadurch beendet, daß die Steuerkante 23 des Vorein¬ spritzkolbens 1 die Verbindungsbohrung 18 freigibt.
In Fig.4 ist der Förderbeginn des Haupteinspritzkolbens 4 dargestellt. Die Oberkante 19 des Haupteinspritzkolbens 4 schließt hiebei die Saug- und Überströmbohrungen 11 ab. Beim Förderende des Haupteinspritzkolbens 4 (Fig.5) steuert die schräge Steuerkante 6 des Haupteinspritzkolbens 4 die Saug- und Überströmbohrungen 11 auf. Bei der Kolbenstellung nach Fig.4 hat die Steuerkante 3 die Mündung der Fδrderbohrung 14 freigegeben und die Förder¬ bohrung 14 ist über den zwischen der Steuerkante 3 und einem zweiten, von Steuerkanten 22 und 23 begrenzten Bund 38 eingeschlossenen Ringraum 39 mit der Uberströmbohrung 17 verbunden, welche in den Saug- und Überströmraum 12 mündet. Die Voreinspritzung ist somit verläßlich beendet. Gleich¬ zeitig wird der Arbeitsraum 13 des Voreinspritzkolbens 1 über eine zentrale Bohrung 40 und eine Querbohrung 41 mit einem Ringraum 42 verbunden, der durch den Bund 38 und eine Schul- ter 43 begrenzt ist. über eine Verbindungsbohrung 18 steht nun dieser Ringraum 42 mit der Förderbohrung 9 in Verbindung. Dies hat den Effekt, daß der durch den Voreinspritzkolben 1 aus dem Arbeitsraum 13 verdrängte Brennstoff in die zur Haupteinspritzdüse 10 führende Förderbohrung 9 gelangt und daß diese Brennstoffmenge auch zur Haupteinspritzdüse 10 gefördert wird, so daß die vom Voreinspritzkolben 1 in zweiter Phase verdrängte Kraftstoffmenge zu der vom Haupt¬ einspritzkolben.4 geförderten Kraftstoffmenge addiert wird. Dies hat aber auch den Effekt, daß der im Arbeitsraum 13 des Voreinspritzkolbens 1 aufgebaute Druck im Sinne einer An- pressung des Voreinspritzkolbens 1 an den Haupteinspritzkol¬ ben 4 wirkt und daß daher die Federn 5 nun schwächer dimen¬ sioniert werden müssen.
In Fig.6 ist die Stellung la des Voreinspritzkolbens 1 bei einem Klemmen oder Festfressen desselben dargestellt. In diesem Fall wird durch die Kraft des Nockens der Vorein¬ spritzkolben 1 unter Vermittlung des Haupteinspritzkolbens 4 noch in die höchste Stellung la geschoben, in welcher er dann steckenbleibt. Hiebei muß der Nocken die auf den Vorein¬ spritzkolben 1 wirkende Klemmkraft überwinden. In dieser Stellung la, in welcher die Federn 5 völlig zusammengedrückt sind, behindert der steckengebliebene Voreinspritzkolben 1 die Hubbewegung des Haupteinspritzkolbens 4 nicht und in dieser Stellung können die Einspritzeinrichtung und der Motor im Notlauf weiterbetrieben werden, wobei eben nur bis zur nächsten Reparatur die Voreinspritzung ausfällt.
Fig.7 und 8 zeigen eine andere Ausführungsform. Der Voreinspritzkolben 20 ist am Haupteinspritzkolben 4 frei verdrehbar abgestützt und wird an diesem wieder durch Federn 5 in Anlage gehalten. Der Voreinspritzkolben 20 ist über eine Regelstange 21 unabhängig vom Haupteinspritzkolben 4 verdreh¬ bar und regelt nun mit schrägen Steuerkanten 22' und 23' am Bund 38' den Förderbeginn und das Förderende, wobei hier nur eine Verbindungsbohrung 18 vorgesehen ist, welche als Saug- und Überströmbohrung wirkt. Im übrigen ist die Funktion die gleiche, wie im Zusammenhang mit den Fig.2 bis 5 dargestellt und beschrieben ist. In Fig.7 sind die Kolben ebenso wie in der Fig.l in der unteren Totpunktlage dargestellt. In Fig.8 ist wieder der Notlaufbetrieb, ebenso wie in Fig.6 darge¬ stellt. Der Voreinspritzkolben 20 wurde beim Klemmen durch den Nocken und den Haupteinspritzkolben 4 in die oberste Stellung 20a verschoben und bleibt infolge des Klemmens bzw. Festfressens beim weiteren Betrieb in dieser höchsten Stellung, so daß die Funktion des Haupteinspritzkolbens 4 nicht gestört wird.
Fig.9, 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In Fig.9 ist wieder die untere Totpunktlage der Kolben dargestellt. Der Voreinspritzkolben 24 weist wieder einen durch Steuerkanten 25 und 26 begrenzten ersten Bund 45 auf, wobei die schräge Steuerkante 25 an diesem ersten Bund 45 und die untenliegende schräge Steuerkante 23' am zweiten Bund 38' in Abhängigkeit von der Drehlage des Vorein¬ spritzkolbens 24 den Förderbeginn und das Fδrderende des Voreinspritzkolbens 24 im Zusammenwirken mit der Saug- und Überströmbohrung 17 regeln. Hier ist aber keine gesonderte Regelstange für die Verdrehung des Voreinspritzkolbens 24 vorgesehen, sondern der Voreinspritzkolben 24 ist über eine drehmomentbegrenzende Drehkupplung 27, welche eine relative axiale Verschiebung der beiden Kolben zuläßt, mit dem Haupt¬ einspritzkolben 28 gekuppelt. Zum Zwecke dieser Kupplung weist der Haupteinspritzkolben 28 an seinem Umfang Längs- nuten 29 auf, in welchen Zungen 30 eines Mitnehmers 31 geführt sind, so daß der Mitnehmer 31 relativ zum Haupt¬ einspritzkolben 28 axial verschiebbar ist. Die Federn 5 sind nun gegen diesen Mitnehmer 31 abgestützt. Der Voreinspritz¬ kolben 24 durchsetzt eine zentrale Öffnung 32 des Mit- nehmers 31 und weist einen Querstift 33 auf, welcher in Rasten 34 des Mitnehmers 31 eingreift. In Fig.11 ist eine Abwicklung dieser Rasten 34 dargestellt. In diesen Rasten 34 wird der Querstift 33 durch die Federn 5 gehalten. Da diese Rasten 34 schräge Flanken 35 aufweisen, kann der Querstift 33 bei Überschreitung des vorbestimmten Drehmomentes aus diesen Rasten heraustreten. Dies erfolgt bei einem Festklemmen oder Festfressen des Voreinspritzkolbens 24.
Fig.10 stellt wieder die mit 24a bezeichnete Stellung des Voreinspritzkolbens 24 in der höchsten festgeklemmten oder festgefressenen Lage dar. In axialer Richtung beein¬ trächtigt der Voreinspritzkolben 24 in der festgefressenen Lage 24a die Bewegung des Haupteinspritzkolbens 28 nicht. Der Mitnehmer 31 ist aber mit dem Haupteinspritzkolben 28 auf Drehung gekuppelt, so daß auch in der festgefressenen Lage (Fig.10) noch eine Relativdrehung zwischen dem unteren Federteller 36 der Feder 5 und dem Mitnehmer 31 stattfindet. Um dem Rechnung zu tragen, ist zwischen diesem unteren Federteller 36 und dem Mitnehmer 31 ein Axiallager 37 einge¬ schaltet.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e :
Voreinspritzkolben festgefressene Stellung des Voreinspritzkolbens 1 gerade Steuerkante gerade Steuerkante Haupteinspritzkolben Federn schräge Steuerkante Regelstange für Haupteinspritzkolben Arbeitsraum des Haupteinspritzkolbens Förderbohrung zur Haupteinspritzdüse Haupteinspritzdüse Saug- und Überströmbohrungen für Haupteinspritzkolben Saug- und Überströmraum Arbeitsraum des Voreinspritzkolbens ,15 Förderbohrungen zur Voreinspritzdüse Voreinspritzdüse Uberstrδmbohrung Verbindungsbohrung zur Förderbohrung 9 Stirnkante des Haupteinspritzkolbens Voreinspritzkolben a festgefressene Stellung des Voreinspritzkolbens 20 Regelstange für Voreinspritzkolben (22') Steuerkante für Voreinspritz-Beginn (23') Steuerkante für Voreinspritz-Ende Voreinspritzkolben (Fig.9 bis 11) a festgefressene Stellung des Voreinspritzkolbens 24 Steuerkante für Voreinspritz-Beginn Steuerkante für Voreinspritz-Ende Maximal-Drehkupplung Haupteinspritzkolben (Fig.9) Führungsnuten Führungszungen des Mitnehmers Mitnehmer zentrale Öffnung des Mitnehmers Querstift Rasten am Mitnehmer Begrenzungsflächen der Rasten Federteller Axiallager Bund des Voreinspritzkolbens Ringraum Zentralbohrung im Voreinspritzkolben Querbohrung im Voreinspritzkolben Ringraum Schulter erster Bund erster Bund

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Einspritzbrenn¬ kraftmaschinen mit einem Haupteinspritzkolben (4;28) und einem koaxial zu diesem angeordneten und von diesem zu axialer Hubbewegung angetriebenen, einen kleineren Durch¬ messer aufweisenden Voreinspritzkolben (1;20;24), wobei der Haupteinspritzkolben (4;28) verdrehbar und mit einer Schräg¬ kantensteuerung (6) ausgestattet ist, und der Voreinspritz¬ kolben (1;20;24) durch die Kraft von einer oder mehreren Federn (5) mit dem Haupteinspritzkolben (4;28) in Kontakt gehalten wird und wobei für Haupteinspritzung und Vorein¬ spritzung gesonderte Einspritzdüsen (10 und 16) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinspritzkolben (1;20;24) nach Beendigung der Voreinspritzung und einer Spritzpause einen Teil der Haupteinspritzmenge fördert.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (13) des Vorein¬ spritzkolbens (1;20;24) nach Beendigung der Voreinspritzung mit dem Arbeitsraum (8) des Haupteinspritzkolbens (4;28) bzw. mit einer von diesem Arbeitsraum (8) zur Haupteinspritz¬ düse (10) führenden Förderbohrung (9) verbindbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Arbeits¬ raumes (13) des Voreinspritzkolbens (1;20;24) mit dem Ar- beitsraum (8) des Haupteinspritzkolbens (4;28) vom Vorein¬ spritzkolben (1;20;24) gesteuert wird.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinspritzkolben (1;20;24) eine zu seinem Arbeitsraum (13) offene Zentral- bohrung (40) aufweist, welche über eine Querbohrung (41) in einen durch eine Steuerkante (23) und eine Schulter (43) begrenzten Ringraum (42) mündet, der über eine Verbindungs¬ bohrung (18) mit der zur Haupteinspritzdüse (10) führenden Förderbohrung (9) verbindbar ist.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorein¬ spritzkolben (1) einen durch zwei Bünde (38,44/38' ,45) mit Steuerkanten (2,3,22,23,23') begrenzten Ringraum (39) auf¬ weist, der während der Haupteinspritzung die Voreinspritz¬ düse (16) über eine Überströmbohrung (17) mit dem Saug- räum (12) der Einspritzeinrichtung verbindet.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorein¬ spritzkolben zwei durch zwei Bünde (38,44,38' ,45) und eine Schulter (43) begrenzte Ringräume (39,42) aufweist, von welchen der eine Ringraum (39) zur Entlastung der Druck¬ leitung zur Voreinspritzdüse dient und der zweite Ring¬ raum (42) die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum (13) des Voreinspritzkolbens (1) und der Haupteinspritzdüse (10) herstellt.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorein¬ spritzkolben (1) mit geraden Steuerkanten (2,3) für die Steuerung des Beginnes und des Endes der Voreinspritzung ausgestattet ist und gegenüber dem Haupteinspritzkolben (4) frei verdrehbar ist (Fig.l bis 6).
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorein¬ spritzkolben (20) mit Steuerkanten (22',23') für die Steuerung des Beginnes und des Endes der Voreinspritzung ausgestattet ist, von welchen wenigstens eine schräg ver¬ läuft, und daß der Voreinspritzkolben (20) durch eine ge¬ sonderte Regelstange (21) verdrehbar ist (Fig.7 und 8) .
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 6, dadurch- gekennzeichnet, daß der Vorein- spritzkolben (24) mit Steuerkanten (25,26) für die Steuerung des Beginnes und des Endes der Voreinspritzung ausgestattet - -,4 - ist, von welchen wenigstens eine schräg verläuft, und daß der Voreinspritzkolben (24) durch eine drehmomentbegrenzende Kupplung (27) mit dem Haupteinspritzkolben (28) auf Drehung gekuppelt ist (Fig.9 bis 11).
10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Haupteinspritzkolben (28) ein Mitnehmer (31) axial verschiebbar und unverdrehbar geführt ist, gegen welchen die den Voreinspritzkolben (24) in Anlage am Haupteinspritzkolben (28) haltende Feder (5) abgestützt ist, und daß der Voreinspritzkolben den Mitnehmer (31) durchsetzt und einen Querstift (33) aufweist, welcher unter der Wirkung der den Voreinspritzkolben (24) in Anlage am Haupteinspritzkolben haltenden Feder (5) in Ausnehmungen (34) des Mitnehmers (31) einrastet.
11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (31) in axialen Nuten (29) am Umfang des Haupteinspritzkolbens (28) geführt ist.
12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Voreinspritzkolben (24) am Haupteinspritzkolben (28) in Anlage haltende Feder (5) über ein Axiallager (37) am Mitnehmer (31) abge¬ stützt ist.
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