DD151486A1

DD151486A1 - Kraftstoffeinspritzverfahren fuer direkt einspritzende,selbstzuendende und fremdgezuendete brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DD151486A1
Application number: DD80221756A
Authority: DD
Inventors: Alfred Neitz; Hans Pickel; Alfonso Nunzio D
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1981-10-21
Also published as: SE8004395L; IT8022705A0; GB2051236A; JPH0252115B2; GB2051236B; US4499871A; CH650836A5; SU1111691A3; HU181707B; IN153524B; JPS562458A; FR2458689A1; SE448759B; DE2923670A1; IT1131303B; RO80197A; BR8003742A; FR2458689B1

Description

~* WEF 02 0/221 765 57 £94 27

Kraftstoff-Einspritzvergahren für direkt einspritzende, selbstzündende und fremdgezündete Brennkraftmaschinen.

der Erfindung;

Die Erfindung ist bei direkt einspritzenden Brennkraftmaschinen anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kraftstoff-Sinspritzverfahren für direkt einspritzende, selbstzündende und fremdgezündete Brennkraftmschinen, welche überwiegend nach dem Verfahren der Kraftstoff-Wandanlagerung arbeiten und bei denen im Brennraum ein Luftdrall herrscht, wobei der Kraftstoff durch eine eine veränderliche Düsenöffnungsgeometrie aufweisende Einspritzdüse in den rotationskörperförinigen Brennraum eingespritzt wird-, sind bereits hinreichend bekannt« Ebenso bekannt sind auch die Vorteile, die durch Anpassung der Einspritzung an die verschiedenen Betriebszustände der Motoren erreicht werden können. So wurde beispielsweise seit langem festgestellt, daß bei Vollastbetrieb und hohen Drehzahlen ein kompakter Kraftstoffstrahl vorteilhaft ist, der möglichst viel Kraftstoff an die Brennraumwand anlagert oder ihn zumindest in die Nähe derselben befördert. Mit üblichen Einspritzdüsen, wie beispielsweise Lochdüsen, die eine unveränderliche Düsenöffnungsgeometrie aufweisen, bedeutet das eine große Einspritzbohrung und eine Einspritzung des Kraftstoffes bei relativ niedrigem Druck. Die Gemischaufbereitung erfolgt hauptsächlich durch den Luftdrall, der den auf die heiße Brennraumwand filmartig an-

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gelagerten oder in dessen Nähe gebrachten Kraftstoff erhitzt, verdampft, mit der Luft vermischt und verbrennt.

Bei Leerlauf und im Schwachlastbereich bei niedrigen Drehzahlen hingegen ist ein fein zerstäubter Kraftstoffstrahl von Vorteil, der sich in der Luft auflöst bzw. unmittelbar mit ihr vermischt, so daß er die relativ kalte Brennraumwand gar nicht erst erreicht. Auf diese Weise erfolgen die Gemischaufbereitung und die Verbrennung auch bei den genannten Betriebszuständen schnell und vollständig, und es bleiben keine Kraftstoffanteile unverbrannt, die während der Auspuffphase ausgeschoben werden könnten. Bei Verwendung von Einspritzdüsen mit unveränderlicher Düsenöffnungsgeometrie bedeutet das kleine Einspritzbohrungen, d. h. bei gegebener Förderrate der Pumpe eine verhältnismäßig hohe Kraftstoffstrahl-Austrittsgeschwindigkeit bei entsprechend hohem Druck. Die Gemischbildung ist vornehmlich von der Zerstäubung, d. h. vom Strahlzerfall abhängig, für den die Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftstoff und Luft den Ausschlag gibt. Die letztbeschriebene Kraftstoffeinspritzung gilt übrigens auch für den Kaltstart und für das HochJLaufen eines kalten Motors.

Um den bekannten Tatsachen wenigstens annäherungsweise Rechnung zu tragen, wurde bereits vorgeschlagen, eine Einspritzdüse mit veränderlicher Büsenöffnungsgeometrie, beispielsweise eine Drosselzapfdüse, zu verwenden. Dies brachte be-reits Vorteile, doch traten sie nur Jeweils in einigen Be- ' triebsbereichen des Motors, und zwar unterschiedlich und unkontrolliert auf, so daß von einer gezielten Lösung keine Rede sein konnte. Meist waren die Vorteile nur im oberen und im untersten Lastbereich zu verzeichnen.

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Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist es, die Kraftstoffeinspritzung zu verbessern, um damit einen wirtschaftlicheren Betrieb den Motoren zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art die Kraftstoffeinspritzung so an die jeweiligen Betriebszustand des Motors anzupassen, daß die Abgase in bezug auf Kohlenwasserstoffe und Blaurauch o'e nach dem vorzugsweisen Verwendungszweck in allen Phasen nahezu optimale Werte erreichen sowie der Kaltstart und das Hochlaufen des kalten Motors begünstigt wird.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Motorkennfeld schernatisch in mehrere Bereiche, beispielsweise in vier Bereiche, eingeteilt wird, welche vom Leerlaufbereich bis zum Vollastbereich, gegebenenfalls bei unterschiedlichen Drehzahlen verlaufen und in denen die Düsennadel der Einspritzdüse_xunter Berücksichtigung der Einspritzmenge pro Zeiteinheit und Last jeweils den für das Verfahren erwünschten, maximalen Ausflußquerschnittes der Einspritzdüse durch entsprechende Auslegung von an sich bekannten Mitteln wie Federn mit entsprechender Charakteristik·oder zusätzliche Steuermittel derart erfolgt, daß seine maximale Größe den einzelnen im Kennfeld angepaßt ist, wobei im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich eine wesentlich langsamere Vergrößerung, und im oberen Drehzahl- und/oder Lastbereich eine schneller ansteigende Vergrößerung vorgesehen ist.

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Die Einteilung der einzelnen Bereiche erfolgt dabei zweckmäßigerweise je nach dem Ve-rwendungszweck des Motors, wobei sie im Gebiet, in dem der Motor überwiegend arbeitet, breiter gewählt werden. Breitere Bereiche im unteren Drehzahlbereich bedeuten eine Verschiebung in Sichtung höherer Drehzahlen und Motorbelastungen der überwiegend luftverteilten Gestaltung der Gemischaufbereitung. Der jeweils maximale Düsennadelhub in den einzelnen Bereichen muß sich entsprechend in den unteren Bereichen befinden, wo der stark verengte Querschnitt der Austrittsöffnung den hohen Druck vor der Düsenöffnung und deshalb die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Kraftstoffes erzeugt. Die große Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftstoffstrahl.und der bei den niedrigen Drehzahlen im Brennraum langsam drehenden Luft begünstigt den Zerfall des KraftstoffStrahles, der sich mit der Luft vermischt, verdampft und verbrennt, bevor er die Brennraumwand erreicht. Unter diesen Umständen wird die vollständige Verbrennung begünstigt mit minimaler Bildung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Blaurauch.

Es wird also praktisch eine *Drosselzapfdüse verwendet, und ihre veränderlichen hydraulischen Eigenschaften werden derart dem Motor angepaßt, daß sie in allen Betriebszuständen die gestellten Forderungen erfüllen.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die maximale Größe des Ausflußquerschnittes der Einspritzdüse im unteren Last- und Drehzahlbereich zwischen 3 unö 15 % des maximalen Ausflußquerschnittes beträgt. Wichtig ist dabei, daß er in dem genannten Bereich nur so weit freigegeben wird, daß ein genügend hoher Einspritzdruck an der Düsenöffnung zum Erzeugen eines gut zerstäubten Kraftstoffstrahles vorhanden ist. Mit ansteigender Drehzahl und/oder

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Last wird der Ausflußquerschnitt durch die Düsennadel dann allmählich derart vergrößert, daß der Einspritzdruck an der Düsenöffnung zunehmend geringer ansteigt und ein gut gebündelter Kraftstoffstrahl entsteht.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, daß der Einspritzdruck an der Düsenöffnung im Nennleistungspunkt nur 2- bis 3mal höher liegt als im unteren Leerlauf.

Als Anhaltspunkt zur Durchführung des Verfahrens soll dienen, daß die Einspritzrate, das ist die Einspritzmenge pro ⁰Ii?/, im Leerlaufbereich 1 + 0,5 mm /° KW und Liter Hubraum und bei Vollast und Nenndrehzahl 2 + 1 mm V⁰K?/ und Liter Hubrauin beträgt. Ebenfalls wird vorgeschlagen, daß auch der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt mit geregelt wird, und zwar drehzahl- und lastabhängig.

Die Spritzbeginnverstellung vom Vollastbereich bis zur Nulllast beträgt erfindungsgemäß bei Nenndrehzahl des Motors zwischen 20 % und 50 % der maximalen drehzahlabhhängigen Spritzbeginnverstellung und bleibt über den gesamten Drehzahlbereich bis zum Leerlauf nahezu gle^ich groß.

Schließlich wird noch vorgeschlagen, daß die lastabhängige Spritzbeginnverstellung bei konstanter Drehzahl von 100 % bis 50 % der Vollasteinspritzmenge beginnt, daß 100 % der Spritzbeginnverstellung bei einer Einspritzmenge von 50 % bis O % der Vollasteinspritzmenge liegt, und daß die lastabhängige Spritzbeginnverstellüng von 100 % bis O % den Verlauf einer Geraden oder einer Kurve aufweist.

Ausführungsbe i spie1

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel

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näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm über ein Motorkennfeld mit der Einteilung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 2 ein Diagramm über das Verhältnis des Düsennadelhubes zum Ausflußquerschnitt der Einspritzdüse;

Fig. 3 den unteren Teil einer zur Durchführung des erfin-W ;;. dungsgemäßen Verfahrens geeigneten Einspritzdüse;

Fig_e ^;:4 bis 8 verschiedene Kennlinien, wie das Öffnen der Düsennadel erfolgen kann;

Fig. 9 den Verlauf des Einspritzdruckes und des Nadelhubes in den verschiedenen Bereichen;

Fig. 10 die Spritzbeginnverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl und

Fig. 11 die Spritzbeginnverstellung in Abhängigkeit von der Last.

In dem Diagramm in Fig. 1 ist auf der Ordinate 1 die Kraftstoff -Einspritzmenge q in % der Vollastmenge und auf der Abszisse 2 die Drehzahl η In % der Henndrehzahl aufgetragen. Durch eine gestrichelte Linie 3 wird angezeigt, welche Sinspritzmenge erforderlich ist, damit der Motor im Leerlauf noch durchzieht, wobei der.Punkt 4 die üblich eingestellte Leerlaufdrehzahl anzeigt. Unterhalb der Linie 3 liegt der sogenannte Schleppbereich, in dem der Motor nicht mehr . selbständig läuft. Weiter ist zu erkennen, daß der Motor zum Starten etwa 50 % mehr Kraftstoff als bei Vollast benötigt.

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Das Motorkennfeld wird durch die Linien 5, 6, 7 schematisch in vier Bereiche I, II, III, IV eingeteilt, in welchen die Einspritzdüse jeweils verschiedene Kraftstoffstrahlcharakteristika geben soll. Die Einteilung erfolgt dabei so, daß der Motor mit einer seinen häufigeren bzw. von der Gesetzgebung für die Homologation vorgeschriebenen Betriebszustände angepaßten Gemischbildung fahren kann. Die dargestellte Bereichswahl zeigt, daß der zu optimierende Motor hauptsächlich für Fahrzeuge gedacht ist, die überwiegend Stadtfahrten durchführen. ?/ürde der Motor beispielsweise viel im Vollastbereich betrieben, so würde man die Linien 5» 6, 7 nach links verschieben. In jedem Falle werden die Bereiche I bis IV in Abhängigkeit der Drehzahlspanne des jeweiligen Motors und der verschiedenen, gestellten Abgasemissions- und Leistungsanforderungen entsprechend gewählt. Das Schema bleibt schließlich auch qualitativ gleich, wenn man beispielsweise höhere Anforderungen bezüglich unverbrannter Kohlenwasserstoffe und Blaurauch stellt. In diesem Falle werden zweckmäßigerweise die Bereiche I und II breiter und die Bereiche III und IV schmaler gewählt.

In dem Diagramm gemäß Fig. 2 ist auf der Abszisse 45 der Düsennadelhub H in % und auf der Ordinate 46 der Ausflußquerschnitt iiF in % des Wertes bei maximalem Hub aufgetragen. F ist dabei der geometrische Querschnitt und Ji die Ausflußzahl der Düsenöffnung. Auch hier sind die Bereiche I bis IV eingetragen. Die Kennlinie 8 zeigt, daß der Ausflußquerschnitt /i.F in den Bereichen I und II bei einem Düsennadelhub bis etwa 30 % einen Wert zwischen 3 und 15 % desjenigen bei maximalem Düsennadelhub aufweist. Die Kennlinie 8 v/eist lediglich im Beispiel eine so geschwungene Form auf, sie könnte je nach den gewünschten Verhältnissen unter Umständen sogar eine Gerade sein. Falls die von der Düsenart und den Parametern ihrer Düsenbohrung 15 abhängige Kennlinie eine andere Form hat, nehmen die die Bereiche I,

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II, und III begrenzenden Linie in Fig. 2 eine unterschiedliche Lage an, damit die maximal erreichbaren Hübe in den entsprechenden Bereichen des Motorkennfeldes in Fig. 1 die gleichen gewählten Ausflußquerschnitte ergeben.

Fig. 3 zeigt den unteren Teil einer an sich bekannten Zapfendüse, mit der das beschriebene Einspritzverfahren durchführbar ist. In einem Düsenkörper 9 ist eine Düsennadel 11 verschiebbar gelagert, die in der gezeigten Schließstellung mit ihrem Dichtsitz 12 am Düsenkörper 9 anliegt. Unterhalb des Dichtsitzes 12 v/eist die Düsennadel 11 einen Drosselzapfen 13 auf, der mit einer bestimmten Überdeckung 14 derart in eine Düsenbohrung 15 hineinragt, daß ein Drosselspalt 16 verbleibt. Der gestrichelt dargestellte Zapfen 13* zeigt den Zapfen 13 bei voll geöffneter Düsennadel 11.

Entsprechend den in den Fig. 1 und 2 angegebenen Bereichen I bis IV hebt sich der Drosselzapfen 13 wenig. Im Bereich I bleibt er noch in der Düsenbohrung 15, sein Hub beträgt ungefähr 50 % der Überdeckung. Ein hoher Druck ist am Drosselspalt 16 noch vorhanden, und damit wird der ringförmige Kraftstoffstrahl gut zerstäubt. Im Bereich II gelangt das untere zylindrische Ende des Drosselzapfens 13 bereits bis zum Ende der überdeckung 14, der Kraftstoffstrahl wird noch gut zerstäubt. Der Bereich III bedeutet, daß der Drosselzapfen 13 vom Ende der Überdeckung 14 bis zur maximalen Offenstellung wandert. Der zur Verfügung stehende freie Ausflußquerschnitt wird dadurch immer größer und damit der Kraftstoffstrahl gebündelter. Im Bereich IV befindet sich der Drosselzapfen 13 während des größten Teiles der Sinspritzzeit in maximaler Offenstellung. Der Kraftstoffstrahl bleibt kompakt und gelangt zum überwiegenden Teil an die Brennraumwand. Der maximale Öffnungsquerschnitt der Einspritzdüse wird nach der Einspritzdauer und dem Einspritzdruck festgelegt, der bei maximaler Leistung gewünscht wird.

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Bs sei noch erinnert, daß der Zerstäubungsgrad des Kraftstoffstrahls nicht allein von der absoluten Austrittsgeschwinaigkeit aus der Düsenbohrung 15 bestimmt wird, sondern, wie schon erwähnt, auch von der relativen Geschwindigkeit des Kraftstoff Strahls zur im rotationssymmetrischen Brennraum rotierende Luft. Die gewünschte Anpassung der Eigenschaften des Öffnungsquerschnittes der Einspritzdüse an die jeweiligen Betriebszustände des Motors, d. h. die Stellung des Drosselzapfens 13 > kann durch die die Düsennadel 11 in Schließstellung haltende Feder erreicht werden. Eine konstante Steifigkeit der Feder ist in manschen Fällen schon ausreichend. Eine sprunghaft oder kontinuierlich steigende Steifigkeit mit größer v/erdendem Düsennadelhub ist notwendig, v/enn eine genauere Einhaltung der Düsennadelstellung bei kleinen Nadelhüben erforderlich wird oder wenn die ra-Bche Bewegung der Düsennadel nach dem Öffnen des Ventils bei niedrigen Motordrehzahlen und -belastungen gebremst werden muß. Das gleiche wird auch durch die Kombination einer mechanischen Feder mit einem hydraulischen, federnden Element erreicht, welches eine zusätzliche , dem Leitungsdruck.proportionale Kraft auf die Düsennadel ausübt. In all diesen Fällen ist die Bewegung der Düsennadel mit einer Änderung des Kraftstoff-Einspritzdruckes verbunden. Die Querschnittsänderung der Düsenbohrung wirkt entgegengesetzt und erlaubt das Einspritzen der kleinsten bis zur größten Kraftstoffmenge bei relativ geringerer Druckänderung an der Düsenbohrung 15 im Vergleich zur üblichen Einspritzung mit unveränderlicher Düsenöffnungsgeometrie. Eine weitere Möglichkeit, den gewünschten Düsennadelhub in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors einzustellen, liegt in der Anwendung eines fremdgesteuerten Stellgliedes. In diesem Falle kann die Einspritzung bei gleichem Druck im gesamten Motorkennfeld erfolgen. Der Druck kann sogar, wie es in manchen Fällen vorteilhaft ist, bei niedrigen Drehzahlen und Motor-

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belastungen höher eingestellt werden als bei hohen Drehzahlen und Belastungen.

In den Fig. 4 bis 8 sind fünf mögliche Kennlinien 17, 18, 19, 21, 22 von auf die Düsennadel wirkenden Federelement.en dargestellt, die eine Steuerung der Düsennadel im Sinne des Motorkennfeldes nach Fig. 1 ermöglichen. Auf der Ordinate 23 ist jeweils die Kraft F aufgetragen, die das Federelement auf die Düsennadel ausübt, wobei mit F_Q die Kraft bei geschlossener Düsennadel, d. h. bei einem Düsennadelhub von Null bezeichnet ist. Die Abszisse 47 zeigt den Düsennadelhub H an.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Kennlinien 17i 18 ergeben sich aus zwei in Heine geschalteten Federn, wobei die zweite Feder erst nach einem Düsennadelhub zusätzlich eingesetzt wird, der beispielsweise 50 % <3er Überdeckung 14 (Fig. 3) der Düsenbohrung 15 beträgt. Sie tritt also erst am Ende des Bereiches I in Tätigkeit. Die gestrichelten Linien 24 zeigen die Kraft F der ersten Feder an. Der unterschiedliche Verlauf der Kennlinien 17»"18, läßt genau erkennen, daß die zweite Feder gemäß Fig. 4 ohne und gemäß Fig. 5 niit Vorspannung eingebaut ist.

In Fig. 6 verläuft die Kennlinie 19 einer Stahlfeder progressiv bis zum maximalen Düsennadelhub H ..

Die Fig. 7 und 8 zeigen Kennlinien 21, 22, wie sie aus einer, auf die Düsennadel wirkenden Feder und einem zusätzlichen hydraulischen, ferdernden Element entstehen, welches eine dem Kraftstoff--Einspritzdruck proportionale Kraft auf die Düsennadel ausübt. In diesem Falle bekommt das Diagramm der Kraft F eine dem Einspritzdruck während der Düsennadelöffnung ähnlichen Verlauf, der auch von der Drehzahl und von der Einspritzmenge abhängt. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist,

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folgt die Kraft F während des Öffnens und Schließens der Düsennadel einem unterschiedlichen Verlauf. Ähnlich wie bei der Anordnung von zwei Federn greift hier das hydraulische Element erst ein, wenn die Düsennadel beispielsweise 50 % der Überdeckung 14 (Fig. 3) zurückgelegt hat. Dieser Punkt, der in den Fig. 4 bis 8 immer gleich gewählt wurde, kann natürlich vor- oder nachverlegt werden, und zwar bis nahezu zum Ende der Überdeckung 14, d. h. bis zum Ende des Bereiches II. Ir ist jeweils von Fall zu Fall festzulegen.

In Fig. 9 sind entsprechend den Bereichen I bis IV (Fig. 1) der Einspritzdruck und der Düsennadelhub H aufgezeichnet. Auf der Ordinate 25 der Diagramme ist jeweils links der Düsennadelhub H in Prozent und rechts das Verhältnis "Einspritzdruck zum Düsenöffnungsdruck" ρ in Prozent angegeben. Die Abszisse 26 stellt den Kolbemveg s in der Nähe des oberen Totpunktes OT in Grad Kurbelwinkel dar. Die Kurven 27 zeigen den Verlauf des Einspritzdruckes und die Kurven 28 den des Düsennadelhubes. Im Bereich I entspricht der Düsennadelhub wieder etwa 50 % der Überdeckung 14, und der Einspritzdruck ist verhältnismäßig hoch. Im Bereich II geht der Düsennadelhub bereits bis zum Ende der Überdeckung 14, und im Bereich IV ist die Düsennadel voll geöffnet. Hier steigt der Einspritzdruck wesentlich geringer an. Im allgemeinen erreicht der Einspritzdruck Werte, die nur 2- bis 3mal so hoch sind wie der öffnungsdruck der Düsennadel, die Werte des Ausflußquerschnittes fx,F der Einspritzdüse in Leerlauf und Vollast liegen um ca. eine Zehnerpotenz auseinander (Fig. 2). Die Einspritzrate beträgt 1+ 0,5 mnr'° KW Liter Hubraum im Leerlauf und 2 + 1n "V⁰ ^W Liter bei Vollast und Nenndrehzahl.

Eine Einspritzdüse mit unveränderlicher Öffnungsgeometrie der Düsenbohrung, die für den Leerlauf ausgelegt wäre, würde bei Vollast und hoher Drehzahl einen Einspritzdruck

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benötigen^ der etwa das Zehnfache des Öffnungsdruckes betragen würde, damit die Einspritzdauer noch kurz genug bleiben könnte.

Die Anderlang der Eigenschaften des Kraftstoffstahles und dessen Auflösung in der Verbrennungsluft in Abhängigkeit nicht nur von der Motordrehzahl, sondern auch von der Last führt dazu, daß sich auch der Zündverzug, die Gemischaufbereitung sind die Verbrennungsgeschwindigkeit entsprechend ändern. Es ist deshalb möglich und vorteilhaft, den Ein~;..i_ spritzzeitpunkt nicht nur drehzahlabhängig, sondern auch lastabhängig zu verstellen und damit die Wärmefreisetzung mit optimalem Wirkungsgrad erfolgen zu lassen. Die Gerauchentwicklung wird dabei im Teillastbereich, bei Schwachlast und im Leerlauf unterdrückt, und zwar zum einen, weil die Einspritzrate zu Beginn der Einspritzung sehr klein und deshalb der selbstzündende Kraftstoffanteil sehr gering ist, zum anderen, weil die bessere Auflösung des Kraftstoffes in der Verbrennungsluft, welche die Gemischaufbereitung beschleunigt^ einen späteren Einspritsbeginn erlaubt. Dadurch wird der maximale Verbrennungsdruck gesenkt, und ohne Nachteile für den spezifischen Verbrauch wird die Abgasemission hinsichtlich der Stickoxidkonzentration bis zu 50 % verbessert.

Der später gelegte Einspritzbeginn im Schwachlastbereich bringt außerdem noch den Vorteil mit sich, daß keine Kraftstoff teilchen auf den Kolbenboden gelangen und damit der Verbrennung nicht entzogen werden. Insofern wirkt die Spätlegung des Sinspritzbeginns in derselben Richtung und komplementär mit der bereits früher vorgeschlagenen Lage der Düsenb ohr ting zum Brennraum«

Die lastabfaängige Spritzbeginnverstellung beträgt 20 bis 50 % der üblichen drehzahlabhängigen Verstellung bei

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Vollast.

In Fig. 10 ist nun ein Diagramm dargestellt, v;elches die Spritzbeginnverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl zeigt. Auf der Ordinate 29 sind die Spritzbeginnverstellung S in Prozent der maximal möglichen Verstellung und auf der Abszisse 31 die Drehzahl η in Prozent der Nenndrehzahl abzulesen. Eine Gerade 32 zeigt die Verstellung, die auf der Vollastkurve notwendig ist, die Linien 33» 34 schränken den Bereich ein, in dem sich die Spritzbeginnkurve bei einer Einspritzmenge "Null" befindet. Mit abnehmender Last wird sich der Spritzbeginn in der durch einen Pfeil 35 angedeuteten Eichtung bewegen.

In Fig. 11 ist die Gesetzmäßigkeit, mit der diese Änderung äes Spritzbeginns erfolgt, dargestellt. Auf der Ordinate 36 sind die Verstellwinkel oC in Prozent der bei konstanter Drehzahl lastabhängigen maximalen Spritzbeginnverstellung aufgezeigt

e£ Vollast - X ν Vollast ist der SpritzbeoO Vollast -CC₀* ginnwinkel bei Vollast,

der Winkel bei der Einspritzmenge q_Q = O.

Auf der Abszisse 37 sinddie Einspritzmengen q in Prozent der Vollastmenge aufgetragen. Der Weg zwischen der Spritzverstellung "Null".(q jVollast) und der Spritzverstellung 100 % (q = O) ist, wie die Linie 38 zeigt, im allgemeinen in etwa linear. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, vorerst bei hohen Einspritzmengen eine geringe oder gar keine Verstellung vorzunehmen, sondern den Spritsbeginn bei ^ Voll-st ^zu b^{elassen 1121}O erst bei kleineren Einspritzmengen die Verstellung vorzunehmen, wie die Kurve 39 zeigt. Der Verstellweg kann schon bei q_e<).0, bis 50 % von

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^Vollast beendet sein und beispielsweise der Linie 41 folgen. Die möglichen Wege werden somit zwischen einer Linie 42 und einer Linie 43 eingeschlossen. Letztere verdeutlicht den Grenzfall, in dem der Spritzbeginn so lange konstant bleibt, bis die Einspritzirienge 50 % der Vollastmenge erreicht hat. Die Linie 42 hingegen stellt den Grenzfall dar, in dem die lastabhängige Verstellung sofort beginnt und bei 50 % der Vollast-Sinspritzmenge bereits beendet ist. Die Kurve 44 schließlich zeigt einen möglichen Verlauf zwischen den Grenzlinien 42 und 43«

Claims

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1. Kraftstoff-Einspritzverfahren für direkt einspritzende, selbstzündende und fremdgezündete Brennkraftmaschinen, wel-'che überwiegend nach dem Verfahren der Kraftstoff-Wandanlagerung arbeiten und bei denen im Brennraum ein Luftdrall herrscht, wobei der Kraftstoff durch eine eine veränderliche Düsenöffnungsgeometrie aufweisende Einspritzdüse in den ro- tationskörperförmigen Brennraum eingespritzt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Motorkennfeld schematisch in mehrere Bereiche, beispielsweise in vier Bereiche (I, II, III, IV) eingeteilt wird, welche⁰vom Leerlaufbereich bis zum Vollastbereich (q = 100 %), gegebenenfalls bei unterschiedlichen Drehzahlen (n) verlaufen und in denen die Düsennadel (11) der Einspritzdüse unter Berücksichtigung der Einspritzmenge pro Zeiteinheit und Last jeweils den für das Verfahren erwünschten maximalen Ausflußquerschnitt freigibt, und daß das Freigeben des Ausflußquerschnittes der Einspritzdüse durch entsprechende Auslegung von an sich bekannten Mitteln wie Federn mit entsprechenden Kennlinien oder durch zusätzliche Steuermittel derart erfolgt, daß seine Vergrößerung den einzelnen Bereichen (I, II, III, IV) im Kennfeld, angepaßt ist, wobei im unteren Drehzahl- und/oder Lastbereich eine wesentlich langsamere Vergrößerung und im oberen Drehzahl- und/oder Lastbereich eine schneller ansteigende Vergrößerung vorgesehen ist.

2. Kraftstoff-Sinspritzverfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einteilung der Bereiche (I, II, III, IV) je nach dem Verwendungszweck des Motors erfolgt, und daß die Bereiche (I, II, III, IV) in dem Gebiet, in dem der Motor überwiegend arbeitet, breiter gewählt werden.

.3· Kraftstoff--Einspritzverfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die während einer Einspritzung

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erreichte maximale Größe des Ausflußquerschnittes der Einspritzdüse im unteren Last- und Drehzahlbereich zwischen 3 und 15 % des für die Höchstleistung geometrisch begrenzten Ausflußquerschnittes beträgt und daß der Ausflußquerschnitt der Einspritzdüse zwischen Leerlauf und Vollast um etwa eine Zellnerpotenz auseinanderliegt.

4. Kraftstoff-Einspritzverfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß in den unteren Drehzahl- und/ oder Lastbereichen der Ausflußquerschnitt durch die Düsennadel (11) nur so weit freigegeben wird, daß ein genügend hoher Einspritzdruck an der Düsenbohrung (15) zum Erzeugen einer hohen Austrittsgeschwindigkeit des Kraftstoffes unddamit eine gate Auflösung des Kraftstoffes vorhanden ist.

5. Kraftstoff—Einspritzverfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß mit ansteigender Drehzahl- und/ oder Last der maximal freigegebene Ausfluß quer schnitt durch die Düsennadel (11) allmählich derart vergrößert wird, daß der Einspritze!ruck an der Düsenbohrung (15) möglichst wenig ansteigt und durch die kleinere Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftstoffstrahl und Luftdrall ej.n weniger aufgelöster Kraftstoffstrahl entsteht.

6. Kraftstoff—Einspritzverfahren nach den Punkten 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß der Einspritzdruck an der Düsenbohrung (15) im Nennleistungspunkt nur 2- bis 3^mal höher liegt als im niederen Leerlauf.

.7· Kraftstoff-Einspritzverfahren nach den Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Einspritzrate (Einspritzmenge pro ⁰KF/) im Leerlauf bereich 1 ±0,5 mm ^/⁰KW und Liter Hubraum und bei Vollast und Nenndrehzahl 2 + 1 mm V⁰KW und Liter Huboraum beträgt.

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8. Kraftstoff--Einspritzverfahren nach den Punkten 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt drehzahlabhängig und lastabhängig geregelt wird.

9. Kraftstoff-Einspritzverfahren nach den Punkten 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Spritzbegiimverstellung vom Vollastbereich bis zur Nullast bei Nenndrehzahl des Motors zwischen 20 und 50 % der maximalen drehzahlabhängigen .Spritzbeginnverstellung beträgt und über den gesamten Drehzahlbereich bis zum Leerlauf nahezu gleich groß bleibt.

10. Kraftstoff-Einspritzverfahren nach den Punkten 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die lastabhängige Spritzbeginnverstellung bei konstanter Drehzahl von 100 bis 50 % der Vollasteinspritzmenge beginnt, daß 100 % der Spritzbeginnverstellung bei einer Einspritzmenge von 50 bis O % der Vollasteinspritzmenge liegt und daß die lastabhängige Spritzbeginnverstellung von 100 bis O % den Verlauf einer Geraden oder einer Kurve (41, 44) aufweist.