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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht von einer Einspritzeinrichtung zum kombinierten Einspritzen
von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit, insbesondere Wasser,
in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aus.
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Die
kombinierte Einspritzung von Kraftstoff und Zusatzflüssigkeit,
insbesondere Wasser, dient dazu, vor allem bei selbstzündenden
Brennkraftmaschinenen die Stickoxid- und Rußemission zu senken.
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Bei
einer bekannten Einspritzeinrichtung der gattungsgemäßen Art
(
DE 44 07 052 C1 )
erfolgt eine Kraftstoffhochdruckeinspritzung bei Dieselbrennkraftmaschinen
mittels einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Reihenbauart, deren Hochdruckfördermenge pro
Pumpenkolbenhub durch eine bekannte Schrägkantensteuerung veränderbar
ist. Die Fördereinrichtung
für die
Zusatzflüssigkeit
bei dieser bekannten Einspritzeinrichtung wird von einem Teilförderhub des
Pumpenkolbens unterstützt
derart, daß an
dem Nockenantrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe ein erweiterten Nockenbereich
vorgesehen ist, der nach erfolgter Haupteinspritzung erneut einen
Pumpenkolbenantrieb bewirkt und damit Kraftstoff über ein 4/2-Wege-Magnetventil
mit Federrückstellung
der Fördereinrichtung
zuführt.
Mittels eines vom Druck dieses Kraftstoffs beaufschlagten Förderkolbens
wird der Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils mit einer entsprechenden
Wassermenge versorgt, die eine entsprechende Kraftstoffmenge aus
dem Druckraum verdrängt
und über
das 4/2-Wege-Magnetventil
abfließen
läßt. Der
Förderkolben
ist zugleich Trennkolben zwischen den Medien Zusatzflüssigkeit
und Kraftstoff der Hochdruckantriebsseite. Die Ansteuerung des Förderkolbens
erfolgt über
eine 3/2-Wege-Magnetventil derart, daß der Förderkolben zur Förderung
der Zusatzflüssigkeit
vom Förderdruck des
Pumpenkolbens beaufschlagt wird und zur Beendigung dieser Zusatzflüssigkeitsförderung
mit einer Entlastungsseite verbunden wird.
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Aus
der
DE 43 41 739 C1 ist
ein Einspritzsystem bekannt, bei dem Wasser vor die Einspritzöffnungen
der Einspritzventile gefördert
wird. Dabei ist vorgesehen, nach jedem Einspritzvorgang den Druck
in einem den Einspritzöffnungen
vorgelagerten Druckraum auf einen Rücklaufdruck abzusenken.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den
Vorteil, daß der dargestellte
Aufwand mittels eines Zusatznockens entfällt, daß die Dosierung der Kraftstoffeinspritzmenge
wesentlich universaler und in Abhängigkeit von vielfältigen Parametern
gesteuert werden kann und daß weiterhin
die Dosierung der Zusatzflüssigkeit
gleicherweise mittels eines Magnetventil gesteuert mehrere Parameter
berücksichtigen
kann. Dadurch daß ein
Hochdruckspeicher vorgesehen ist, steht der Einspritzdruck jederzeit
in festgelegter Höhe
zur Verfügung
und kommt mittels der ein Elektromagnetventil aufweisenden Zumeßeinrichtung
exakt in Menge und Einspritzzeitpunkt gesteuert zur Einspritzung.
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In
vorteilhafter Weiterbildung gemäß Patentanspruch
2 und 3 ist die Förderung
von Zusatzflüssigkeit
nicht mehr von den Arbeitstakten eines einzelnen Pumpenkolbens abhängig wie
beim Stand der Technik, sondern kann mittels des elektrisch gesteuerten
Ventils und dem immer zur Verfügung
stehenden Kraftstoffhochdruck für
den erforderlichen Zeitpunkten in dem Kraftstoffeinspritzventil
vorgelagert werden.
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Besonders
vorteilhaft ist gemäß Patentanspruch
3, wenn als Kraftstoffhochdruckquelle für den Kraftstoffhochdruck,
der den Förderkolben
der Fördereinrichtung
antreibt, der Hochdruckspeicher dient. Dabei folgt aufgrund des
Flächenunterschieds
zwischen Arbeitsfläche
und Förderfläche eine
Druckübersetzung,
derart, daß auch
gegen anstehenden Kraftstoffhochdruck im Kraftstoffeinspritzventil
die Zusatzflüssigkeit
in den Druckraum des Einspritzventils eingebracht werden kann.
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In
abgewandelter Form wird gemäß Anspruch
4 ein höherer
Kraftstoffdruck zur Betätigung des
Förderkolbens
der Fördereinrichtung
dadurch zur Verfügung
gestellt, daß ein
Zusatzspeicher vorgesehen ist, der unmittelbar von der Hochdruckförderpumpe
gespeist wird und zwar in einer Druckhöhe, die durch das Druckventil, über das
der Kraftstoffhochdruckspeicher gespeist wird, bestimmt wird. Dieses
als Rückschlagventil
ausgeführte
Druckventil ermöglicht
die Speisung des Kraftstoffhochdruckspeichers bei Überschreiten
des Öffnungsdruckes des
Druckventils, wo hingegen der Druck des Hochdruckspeichers selbst
durch das Drucksteuerventil auf einen niedrigeren Wert eingesteuert
werden kann. Auf diese Weise kann die Arbeitsfläche des Förderkolbens gleich groß sein wie
die Förderfläche. Dies
erlaubt eine wesentliche Vereinfachung der Fördereinrichtung, die mit einem
einfachen, in einem Zylinder gleitender Kolben ausgeführt sein
kann.
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Der
Zusatzspeicher kann nach Patentanspruch entweder als Volumenspeicher
mit z.B. dem Volumeninhalt der Verbindungsleitung zwischen Hochdruckförderpumpe
und Fördereinrichtung
oder gemäß Patentanspruch
6 als an diese Verbindungsleitung zusätzlich angeschlossener Speicher
ausgeführt
sein, der eine gegen eine Rückstellkraft
bewegliche Wand aufweist. Dies erlaubt eine größere Unabhängigkeit der zuzumessenden
Zusatzflüssigkeit
von der Verbindungslänge
zwischen Hochdruckförderpumpe
und Fördereinrichtung.
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Die
Fördereinrichtung
ist in vorteilhafter Weise gemäß Patentanspruch
7 mit einer Feder versehen, die auf den Förderkolben entgegen dem Kraftstoffhochdruck
wirkt und als Vorspannfeder ausgebildet ist. Dabei kann in den Pausen
der Zumessung von Zusatzflüssigkeit
in vorteilhafter Weise der Förderkolben
vorgespannt werden, auf einen vorgesehenen Vorspannhub entsprechend
der zuzumessenden Zusatzflüssigkeitsmenge.
Im Zeitpunkt des erforderlichen Zuführens der Zusatzflüssigkeitsmenge wird
der an die Arbeitsfläche
des Förderkolbens
angrenzende Arbeitsraum gezielt mittels des z.B. als Magnetventil
ausgeführten
elektrisch gesteuerten Ventils entlastet und es erfolgt eine Förderung,
die immer gleichmäßig entsprechend
der Charakteristik der Vorspannfeder durchgeführt wird.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung wird eine einzige Fördereinrichtung
zur Versorgung von mehreren Kraftstoffeinspritzventilen vorgesehen
werden, wobei mit geringem Aufwand auszuführender Art gemäß Patentanspruch
11 die Förderleitung
der Fördereinrichtung über von
ihr abzweigende Leitungen jeweils mit einem der Kraftstoffeinspritzventile verbunden
wird. Der Druckraum dieser Einspritzventile ist dabei jeweils über ein Rückschlagventil
zur Fördereinrichtung
hin abgekoppelt, so daß sich
ein sehr hoher Druck in den abzweigenden Leitungen nur innerhalb
des Kraftstoffeinspritzventils aufbauen kann.
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Eine
verbesserte, genauere Zumessung von Zusatzflüssigkeitsmengen ist dann gegeben,
wenn in der Förderleitung
der Fördereinrichtung
gemäß Patentanspruch
12 in vorteilhafter Weise ein Verteiler angeordnet ist, der synchron
zur Drehzahl der Brennkraftmaschine angetrieben wird und dabei jeweils das
Kraftstoffeinspritzventil ansteuert, über das als nächstes Kraftstoffeinspritzung
erfolgt. Hier läßt sich pro
Einspritzventil eine bestimmte Zusatzflüssigkeitsmenge durch die Fördereinrichtung
fördern,
während bei
der vorgenannten einfacheren und mit weniger Aufwand herzustellenden
Art die Fördereinrichtung zugleich
für alle
Einspritzventile zeitgerecht Flüssigkeitsmenge
in einem einzigen Förderhub
zuführen muß. Für die Einleitung
der erforderlichen Flüssigkeitsmenge
pro Einspritzvorgang kann diese auch mit mehreren Förderhüben des
Förderkolbens
zugeführt
werden. In vorteilhafter Weise wird zur Erhöhung der Genauigkeit der Zumessung
der Zusatzflüssigkeit
gemäß Patentanspruch
13 am Förderkolben
ein Wegmesser vorgesehen, der ein Rückmeldesignal an eine elektrische
Steuereinrichtung gibt, die der Steuerung der Magnetventile unter
Berücksichtigung
der eingangs genannten Betriebsparameter dient.
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Zeichnung
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Die
Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einer Fördereinrichtung,
die einen gestuften Förderkolben
aufweist, der über
ein 3/2-Wege-Magnetventil zu seinem Antrieb mit dem Hochdruckspeicher
verbindbar ist,
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2 eine
Teildarstellung des Ausführungsbeispiels
nach 1 mit zwei 2/2-Wege-Magnetventile,
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3 ein
alternatives Antriebsprinzip für
den Förderkolben
der Fördereinrichtung,
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4 eine
vereinfachte Ausführung
zum Ausführungsbeispiel
nach 1, bei dem ein vormals vorgesehener Verteiler
durch Leitungsverzweigungen ersetzt ist, wobei der Förderkolben
synchron zu den Arbeitstakten der Brennkraftmaschine Zusatzflüssigkeit
fördert,
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5 ein
Diagramm zum Ausführungsbeispiel
nach 4 mit Darstellung des zeitlichen Ablaufes der
Vorlagerung von Zusatzflüssigkeit
bei den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen.
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6 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem der Förderkolben
der Fördereinrichtung
von einem durch Rückschlagdruckventile von
der Hochdruckförderpumpe
abgekoppelten Zusatzspeicher versorgt wird, deren Speicherdruck durch
Druckventile, die zum Hochdruckspeicher führen, bestimmt wird,
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7 eine
Abwandlung zum Ausführungsbeispiel
nach 1, bei dem die Verteilung der von der Fördereinrichtun
geförderten
Zusatzflüssigkeit über einen
Verteiler erfolgt, der das jeweilige Einspritzventil im Wechsel
mit der Förderleitung
der Fördereinrichtung
und einer Entlastungsleitung verbindet.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die
in 1 schematisch dargestellte Einspritzeinrichtung
dient zur Versorgung von mehreren Zylindern einer Brennkraftmaschine,
insbesondere einer fremdgezündeten
Brennkraftmaschine, in deren Zylinder sowohl Kraftstoff als auch
eine Zusatzflüssigkeit,
insbesondere Wasser, eingespritzt wird, um die Schadstoffbildung
bei der Verbrennung in Brennräumen
einer Brennkraftmaschine zu reduzieren. Diese Einspritzeinrichtung
weist zur Kraftstoffversorgung eine Hochdruckförderpumpe 1 auf, die vorzugsweise
synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine angetrieben wird und
aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 2 Kraftstoff
unter Hochdruck einem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 zuführt. Zusammen bildet
dies eine Kraftstoffhochdruckquelle. Der in den Hochdruckspeicher 3 eingebrachte
Kraftstoff wird mittels eines Drucksteuerventils 4 auf
einen vorgegebenen Wert gehalten und dabei kann dieses Ventils mechanisch
oder über
eine elektronische Steuereinrichtung 5 geregelt sein, die
von einem Drucksensor 6 ein Rückmeldesignal über den
Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher erhält und so den Druck auf einen bestimmten
Wert eingestellt, der sowohl ein konstanter Wert sein kann als auch
ein von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängiger Wert
sein kann.
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Über je eine
Druckleitung 7 wird der auf Hochdruck gebrachte Kraftstoff
vom Hochdruckspeicher 3 einem Einspritzventil 8 zugeführt. Pro
Zylinder der zugehörigen
Brennkraftmaschine ist je ein solches Einspritzventil vorgesehen,
welche insgesamt von der Kraftstoffhochdruckquelle 1, 3 versorgt
werden.
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Das
Einspritzventil 8 ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt.
Es handelt sich dabei um einen sog. „Injektor" mit einem Ventilkörper 9, in dem in
einer Führungsbohrung
ein Ventilglied 10 in bekannterweise geführt wird.
Die in dem Brennraum zugewandte Spitze des Ventilglieds weist eine
kegelförmige
Dichtfläche 11 auf,
die mit einem entsprechend kegelförmigen Ventilsitz 12 des
Ventilkörpers 8 zusammenwirkt.
In der gezeigten geschlossenen Stellung des Ventilglieds trennt
dieses ein brennraumseitiges Sackloch 13, von dem Einspritzöffnungen 14 zum
Brennraum austreten, von einem sich andererseits anschließenden Druckraum 15 im
Ventilkörper 9.
In diesen mündet
die Druckleitung 7 vom Hochdruckspeicher 3 her
ein und ferner mündet
eine zusätzliche
Leitung 16 in den Druckraum 15 ein, die innerhalb
des Einspritzventils liegend ein Rückschlagventil 17 enthält, das
in Richtung Druckraum 15 öffnet. Die zusätzliche
Leitung 16 dient der Zufuhr einer Zusatzflüssigkeit,
die im vorgesehenen Ausführungsbeispiel
vorzugsweise Wasser ist, das von einer Zusatzflüssigkeitsdruckquelle 20 bereitgestellt
wird. Diese weist eine Fördereinrichtung 21 auf
mit einem Förderkolben 22,
der die Form eines Stufenkolbens hat mit einem im Durchmesser kleineren
Teil 23, der in einem Stufenzylinder 25 stirnseitig
einen Förderraum 26 begrenzt.
Ein im Durchmesser größerer Teil 27 des
Stufenkolbens 22 begrenzt mit seiner Ringfläche zwischen
seinem im Durchmesser größeren Teil 27 und
seinem im Durchmesser kleineren Teil 23 zusammen mit einer
entsprechenden Ringfläche
zwischen dem im Durchmesser größeren Teil
und dem im Durchmesser kleineren Teil des Stufenzylinders 25 einen
Arbeitsraum 29. Auf der diesem Arbeitsraum 29 abgewandten
Seite wird der im Durchmesser größere Teil 27 des
Stufenkolbens 22 durch eine Druckfeder 30 in Förderrichtung
beaufschlagt. Auf dieser Seite ist der Stufenzylinder 25 druckentlastet. Der
Weg, den der Stufenkolben gegen die Kraft der Druckfeder 30 zurücklegt,
ist dabei durch einen Wegmesser 32 erfassbar, der in bekannter
Weise beispielsweise als induktiver Wegmesser mit einem mit dem
Stufenkolben gekoppelten Teil 33 ausgebildet sein kann.
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Der
Förderraum 26 ist über eine
Förderleitung 36,
die vom Förderraum
weg in Förderrichtung öffnendes
Förderrückschlagventil 34 enthält, mit
dem Eingang eines synchron zur Brennkraftmaschine in einem Zylinder 40 rotierenden
Verteilers 35 verbunden. Die das Förderrückschlagventil 34 enthaltende Förderleitung 36 mündet in
eine Ringnut 37 des Verteilers 35, die ihrerseits über einen
Verteilerkanal 38 und eine Verteileröffnung 39 bei der
Drehung des Verteilers im Wechsel mit jeweils einer der zusätzlichen
Leitungen 16 verbunden wird, die zu den Einspritzventilen 8 führen. Verteilerkanal
und Verteileröffnung
können
auch als von der Ringnut abgehende Längsnut realisiert werden. Die
zusätzlichen
Leitungen 16 zweigen von dem den Verteiler 35 aufnehmenden
Zylinder 40 ab und sind am Umfang dieses Zylinders entsprechend
der Zahl der zu versorgenden Einspritzventile und Einspritztakten
dieser Einspritzventile verteilt angeordnet.
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Der
Förderraum 26 der
Fördereinrichtung
ist ferner über
ein in den Förderraum 26 öffnendes Rückschlagfüllventil 41 mit
einer Vorförderpumpe 42 verbunden,
die kontinuierlich aus einem Zusatzflüssigkeitvorratsbehälter 43 Zusatzflüssigkeit
in den Förderraum 26 fördert, so
lange die Druckverhältnisse
am Rückschlagfüllventils 41 es
gestatten. Der Förderdruck
der Vorförderpumpe 42 wird
dabei über
ein übliches
Drucksteuerventil 44 eingestellt.
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Zur
Betätigung
des Förderkolbens 22 wird der
Arbeitsraum 29 vom Druck des Hochdruckspeichers beaufschlagt.
Dazu ist eine Verbindungsleitung 46 vorgesehen, in der
ein 2/3-Wege-Ventil in Form eines elektrisch gesteuerten Ventils,
hier als Magnetventils 47, angeordnet ist. Je nach Stellung
des Ventilglieds dieses Ventils wird der Arbeitsraum 29 entweder
mit dem Hochdruckspeicher 3 oder mit einem Entlastungsraum 48 verbunden.
In der Verbindungsleitung 46 ist eine Drossel 60 vorgesehen,
damit der Arbeitsraum 29 gleichmäßig mit kontrollierter Füllrate gefüllt wird.
Im ersten Falle wird der Förderkolben 22 gegen
die Kraft der Feder 30 zu einem Füllhub angetrieben. Je nach
Dauer des Öffnungszustandes
des 2/3-Wege-Ventils legt der Stufenkolben 22 einen größeren oder
kleineren Füllhub
zurück,
bei dem der Förderraum 26 über das
Rückschlagfüllventil 41 mit Zusatzflüssigkeit
gefüllt
bleibt und die Druckfeder vorgespannt wird. Wird daraufhin das 2/3-Wege-Ventil
in seine andere Stellung gebracht, wird der Druckraum 29 entlastet
und es kann der Förderkolben 22 unter
Einwirkung der Vorspannkraft der Feder 30 seinen Förderhub
ausführen.
Je nach Drehstellung des Verteilers 35 wird dabei eines
der Einspritzventile mit Zusatzflüssigkeit versorgt, die in dem
Druckraum 15 vorgelagert wird unter Verdrängung des
sich vorher dort befindlichen Kraftstoffs zum Hochdruckspeicher 3 hin.
Dazu ist es erforderlich, daß der
Förderdruck der
Fördereinrichtung 21 höher ist
als der im Hochdruckspeicher 3 zur Verfügung stehende Kraftstoffdruck.
Durch Verwendung des oben beschriebenen Stufenkolbens ist eine Druckübersetzung
zu diesem Zwecke möglich,
wenn der Förderkolben 22 durch den
Druck im Hochdruckspeicher 3 beaufschlagt wird.
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Zur
Steuerung der Einspritzung ist in dem Einspritzventil ein Steuerraum 49 vorgesehen,
der über
eine Drossel 50 ständig
mit der Druckleitung 7 in Verbindung ist und der von einer
Stirnfläche
eines Kolbens 51 begrenzt wird. Durch den Druck in den Steuerraum 49 erfolgt
eine Krafteinwirkung auf einen Stößel 52, der wiederum
auf das Ventilglied 10 in Schließrichtung wirkt. Zusätzlich wirkt
in Schließrichtung
noch eine Schließfeder 53,
deren Kraft jedoch nicht alleine ausreicht, um das Ventilglied 10 in Schließstellung
zu halten. Dieses wird außer
von der Kraft dieser Schließfeder 53 noch
ständig
vom Druck im Druckraum 15 beaufschlagt, wobei dieser Druck an
einer Schulter 55 am Ventilglied 10 in Öffnungsrichtung
des Ventilsschließgliedes
wirkt.
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Der
Steuerraum 49 ist nun zusätzlich über eine Drossel 56 und
ein elektrisch gesteuertes Ventil, hier ein Magnetventil 57,
entlastbar. Wenn das Ventil 57 öffnet, überwiegt die vom Druckraum 15 her
auf das Ventilschließglied 10 ausgeübte Öffnungskraft, so
daß das
Einspritzventil zu seinem Einspritzvorgang öffnet. Bei diesem Einspritzvorgang
wird die zuvor im Druckraum 15 vorgelagerte Wassermenge
zusammen mit dem vom Hochdruckspeicher 3 her nachfließenden Kraftstoff
in den Brennraum eingebracht, solange das Einpritzventil gesteuert
durch das Magnetventil 57 in Öffnungsstellung ist. Zum Schließen des
Einspritzventils wird das Magnetventil 57 wieder geschlossen,
so daß sich
in dem Steuerraum 49 wieder der Druck des Hochdruckspeichers 3 einstellen
kann. Dadurch gelangt das Ventilglied in Schließstellung und die Einspritzung
wird beendet. Das Magnetventil 57 wird ebenfalls über die
elektrische Steuereinrichtung 5 im erforderlichen synchronen
Takt der Arbeitsfolgen der Brennkraftmaschine gesteuert. Zugleich
erfolgt außer
dieser zeitlichen Steuerung auch die Steuerung der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge.
Die zugleich in den Brennraum gelangende Zusatzflüssigkeitsmenge
wird von der elektrischen Steuereinrichtung durch Ansteuerung des
2/3-Wege-Magnetventils 47 gesteuert. Dieses kann dabei
mit der einzigen Fördereinrichtung 21 jedem
einzelnen der vorgesehenen Einspritzventile nacheinander die erforderliche
Zusatzflüssigkeitsmenge
zuführen,
die sich exakt steuern läßt. In vorteilhafter
Weise steht zum Antrieb der Fördereinrichtung 21 der
bereits vorhandene Kraftstoffhochdruck zur Verfügung, so daß hier keine weiteren Druckquellen
erforderlich sind und bei geringem Aufwand die Aufgabe der Einspritzung
einer Zusatzflüssigkeit
erzielt werden kann.
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In
Abwandlung zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel kann anstelle
des 2/3-Wege-Ventils 47 auch die Kombination zweier elektrisch
gesteuerter 2/2-Ventile 58 und 58' angewendet werden, die in 2 gezeigt
sind und hier als Magnetventile ausgeführt sind. Dabei befindet sich
das eine dieser Ventile 58 zwischen dem Hochdruckspeicher 3 und
der unmittelbar zum Arbeitsraum 29 führenden Verbindungsleitung 46,
während
das andere der 2/2-Ventile 58' sich zwischen dieser Verbindungsleitung 46 und einem
Entlastungsraum befindet. Die Ventile werden im Gegentakt angetrieben,
so daß jeweils
immer eines dieser Ventile geöffnet
und das andere geschlossen ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit
beide Ventile geschlossen zu halten, um einen Beharrungszustand
des Förderkolbens 22 einzustellen.
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Eine
Variante zur Ausführung
des Förderkolbens
gemäß 1 ist
in 3 gezeigt. Während beim
Ausführungsbeispiel
nach 1 die den dort definierten Ringraum bzw. Arbeitsraum 29 begrenzende
Ringfläche
des im Durchmesser größeren Kolbenteils 27 des
Förderkolbens 22 als
Arbeitsfläche 59 diente,
ist nun beim Ausführungsbeispiel
nach 3 die gesamte Querschnittsfläche des im Durchmesser größeren Teils 27' des Förderkolbens 22' als Arbeitsfläche 59' ausgebildet.
Der von dieser Arbeitsfläche 59 in
dem Stufenzylinder 25' eingeschlossene Arbeitsraum 29' wird nun wiederum über ein
dem 3/2-Wegeventil 47 entsprechendes Ventil 47' entweder mit
dem Hochdruckspeicher 3 oder mit einem Entlastungsraum
verbunden. Dabei erfolgt die Verbindung zum Hochdruckspeicher wie
auch im Ausführungsbeispiel
nach 1 über
eine Drossel 60 zur gleichmäßigen Befüllung des Arbeitsraumes 29 bzw. 29'. Der auf der
dem Arbeitsraum 29' abgewandten
Seite des im Durchmesser größeren Teils 27' des Förderkolbens 22' eingeschlossene
Ringraum wird zu einem Entlastungsraum hin entlastet, zu dem insbesondere
Leckkraftstoff abfließen
kann. An der Stirnseite, bzw. der Förderfläche 62' des im Durchmesser kleineren Teils
des Förderkolbens 22' greift nun
eine Feder 30' an,
die jetzt nicht mehr der fördernden
Rückstellung
des Förderkolbens 22' dient, sondern
der Ausführung
des Saughubes des Förderkolbens 22', wenn der Arbeitsraum 29 entlastet
ist. Es ist ferner eine Ringnut 63 zwischen den im Durchmesser
kleineren Teil 23' des
Förderkolbens 22' und dem ihn
führenden
Stufenzylinder 25' vorgesehen,
die der Rückführung von
Leckmengen der Zusatzflüssigkeit
zu einem Vorratsbehälter
dient. Der Förderraum 26 ist
dann in der selben Weise mit der Förderpumpe 42 bzw.
den Einspritzventilen 8 verbunden wie bei 1.
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Diese
Ausführung,
der ebenfalls auch noch ein Wegsensor zugeordnet werden kann, hat
den Vorteil, daß eine
größere Arbeitsfläche 59' im Verhältnis zur
Förderfläche 62' zur Verfügung steht
und gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
nach 1 so eine größere Druckübersetzung
bei gleicher Baugröße erzielt
werden kann.
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Anstelle
des beim Ausführungsbeispiel
nach 1 vorgesehenen Verteilers 35 wird vereinfacht gemäß Ausführungsbeispiel
nach 4 ein Leitungsverteiler 65 vorgesehen,
derart, daß die
Förderleitung 36 sich
direkt in die zusätzlichen
Leitungen 16a, 16b, 16c und 16d,
je nach Zahl der zu versorgenden Kraftstoffeinspritzventile, verzweigt.
Diese zusätzlichen
Leitungen 16a bis 16d führen wie beim Ausführungsbeispiel
nach 1 über
je ein Rückschlagventil 17 in
den Druckraum 15 der Einspritzventile. Bei jedem Förderhub
des Förderkolbens 22 bzw. 22' erfolgt nun
eine Förderung
in alle Druckräume 15 der
zugehörigen
Einspritzventile 8 zugleich. Die Förderphasen des Förderkolbens 22 liegen
so, daß die
Zusatzflüssigkeitsförderung
in die Einspritzventile jeweils in den Spritzpausen der Einspritzventile
erfolgt. Damit nicht mit einem einzigen Förderhub die Gesamtmenge der
Zusatzflüssigkeit
gefördert werden
maß, die
allen Einspritzventilen für
den jeweiligen Einspritzvorgang von Kraftstoff und Zusatzflüssigkeit
genügt,
wird die Förderung
der Zusatzflüssigkeit
in mehreren Förderhüben durchgeführt, wie
es das Diagramm in 5 zeigt. Dabei erfolgt die Vorlagerung
von Zusatzflüssigkeit
sequentiell in festgelegten Stufen, bis eine Höchstmenge an Zusatzflüssigkeit
unmittelbar vor dem beabsichtigten Einspritzvorgang erreicht ist,
der durch einen Blitzpfeil in der Zeichnung gekennzeichnet ist.
Unterhalb dieser Teildiagramme sind die Förderbewegungen des Förderkolbens 22 über den
Kurbelwellenwinkel dargestellt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel nach 6 erfolgt
der Antrieb des Förderkolbens 122 nicht
mehr unmittelbar vom Hochdruckspeicher 3 sondern über einen
Zusatzspeicher 67. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Druckversorgung
der Kraftstoffeinspritzventile mit einzuspritzendem Kraftstoff weiterhin
gleich wie beim Ausführungsbeispiel nach 1.
Es ist somit die Hochdruckförderpumpe 1 vorgesehen,
die aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 2 Kraftstoff
unter hohem Druck in den Hochdruckspeicher 3 fördert, dessen
Druck über
den Drucksensor 6 überwacht
wird und mit Hilfe des Drucksteuerventils 4 gesteuert wird.
Druckleitungen 7 führen dann
zu dem jeweiligen Kraftstoffeinspritzventil 8, das in der
gleichen weise aufgebaut ist wie beim Ausführungsbeispiel nach 1 und
hier in der 6 nicht mehr weiter gezeigt
wird. Die Zufuhr des von der Hochdruckförderpumpe 1 geförderten
Kraftstoffs erfolgt über
ein oder zwei Druckrückschlagventile 68, deren Öffnungsdruck
höher ist
als der im Kraftstoffhochdruckspeicher 3 einzuhaltende
Kraftstoffdruck. Mit der Förderseite
der Hochdruckförderpumpe
ist ferner ein Zusatzspeicher 67 über Rückschlagventile 69 verbunden,
die Kraftstoff unter einem Druck in den Zusatzspeicher 67 lassen,
der durch den Öffnungsdruck
der Druckrückschlagventile 68 begrenzt
ist. Dieser Zusatzspeicher 67 kann wie 6 zunächst gezeigt
ein Leitungsspeicher sein, mit im wesentlichen festen Volumen oder
ein sogenannter Volumenspeicher sein, es kann aber auch zur Speicherung von
größeren Druckmittelmengen
ein Speicher 67' vorgesehen
werden, der von einer beweglichen Wand 70 begrenzt wird,
wie das gestrichelt in der Zeichnung angegeben ist.
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Aufgrund
des nun zum Antrieb zur Verfügung stehenden
gegenüber
dem Druck im Hochdruckspeicher 3 höheren Drucks im Zusatzspeicher 67 ist
es nun möglich,
den Förderkolben 122 dieses
Ausführungsbeispiels
als normalen, ungestuften Kolben auszuführen, der z. B. durch eine
Rückstellfeder 71 in Richtung
zu einer Ausgangslage beaufschlagt wird. In dieser in der Zeichnung
gezeigten Ausgangslage wird der Förderraum 126 dieses
Förderkolbens 122 analog
zum Ausführungsbeispiel
nach 1 von einer Vorförderpumpe 42 und über ein
Rückschlagfüllventil 41 mit
Zusatzflüssigkeit
versorgt. Die jeweilige Stellung des Förderkolbens 122 wird
dabei auch wie im Ausführungsbeispiel
nach 1 durch einen Weggeber 72 überwacht
und das ermittelte Wegsignal an die elektrische Steuereinrichtung 5 zurückgemeldet.
Zur Betätigung
des Förderkolbens 122 wird ein
2/2-Wege-Ventil 74, hier ebenfalls ein Magnetventil, in
der Verbindungsleitung 146 zwischen Zwischenspeicher 67 und
Arbeitsraum 129 des Förderkolbens 122 geöffnet, so
daß Kraftstoff
unter Hochdruck den Förderkolben 122 zu
seinem Förderhub verschiebt.
Zur Beendigung diese Förderhubs
wird dieses 2/2-Magnetventil 74 wieder
geschlossen und statt dessen ein zweites 2/2-Magnetventil 75 geöffnet, über das
der Arbeitsraum 129 druckentlastet wird. Dies geschieht
in der Ausführung,
wie sie bereits zur 2 beschrieben ist.
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Die
Zufuhr der vom Förderkolben 122 geförderten
Zusatzflüssigkeit
wird dann entweder nach dem Ausführungsbeispiel
nach 1 über
einen synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine angetriebenen
Verteiler 35 durchgeführt
oder über
einen Leitungsverteiler 65 gemäß Ausführungsbeispiel nach 4.
Entsprechend wird dann auch die Arbeitsfolge des Förderkolbens 122 eingestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann unter Einsatz von einfachen Druckventilen ein höherer Bearbeitungsaufwand
für die
Bereitstellung eines gestuft ausgebildeten Förderkolben vermieden werden.
Insbesondere in Verbindung mit einem Leitungsverteiler gemäß Ausführungsbeispiel
nach 4 ergibt sich somit eine sehr kostengünstige Lösung. Mit
einem etwas erhöhten
Aufwand ist dann auch ein Zusatzspeicher 67' mit beweglicher Wand realisierbar.
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Bei
der Ausgestaltung gemäß 4 mit
einem Leitungsverteiler 65, aber auch bei der Ausgestaltung
nach 1 mit einem Verteiler 35 kann beim Betrieb
der Einspritzeinrichtung der Fall auftreten, daß es trotz anfänglich ausgeglichenem
Druckniveau zwischen Verteiler und Druckraum 15 des jeweiligen Einspritzventils 8 beim
der Vorlagerung nachfolgendem Einspritzvorgang zu einer Druckabsenkung
im Druckraum 15 kommt, mit der Folge, daß eine geringe
Menge Zusatzflüssigkeit
aus der zusätzlichen
Leitung 16 nachgesaugt wird.
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Um
dies zu verhindern, ist der Verteiler 135 gemäß 7 mit
einer zweiten Ringnut 80 versehen, die jenseits der von
der ersten Ringnut 37 abgehenden Verteileröffnung 39 angeordnet
ist und eine zur ersten Ringnut weisende Verteilernut 81 aufweist. Diese
arbeitet ebenfalls mit den vom Zylinder 40 abführenden
zusätzlichen
Leitungen 16 zusammen, die in der Arbeitsfolge der Einspritzung
jeweils nach der Unterbrechung ihrer Verbindung der Verteileröffnung 39 mit
dieser Verteilernut 81 in Verbindung kommen. Die zweite
Ringnut 80 ist ständig
mit einer Entlastungsleitung 82 verbunden, in der zur Einhaltung
eines konstanten, abgesenkten Druckes, der mit Sicherheitsabstand
unterhalb des sich im Druckraum 15 einstellenden Druckes
liegt, ein Druckbegrenzungsventil 84 eingesetzt ist.