DE19541507A1

DE19541507A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19541507A1
Application number: DE1995141507
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Klinger; Uwe Dipl Ing Kuhn; Bernd Dipl Ing Rosenau; Peter Dr Ing Dr Traub; Thomas Dipl Ing Goettel; Gerd Dipl Ing Loesch; Sandro Dipl Ing Soccol; Regis Blanc; Andre Fromentoux; Francois Rossignol
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1997-05-15
Also published as: EP0801710A1; RU2170363C2; WO1997017538A1; KR19980701251A; JP3830524B2; US5839414A; KR100445715B1; EP0801710B1; JPH10512649A; DE59608839D1; BR9606893A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer derartigen aus der EP 0 531 533 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung fördert eine Hochdruckpumpe Kraftstoff aus einem Niederdruckreservoir in einen Hochdrucksammelraum (common rail), von dem eine Vielzahl von Einspritzleitungen zu den einzelnen in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen abführen. Dabei wird das Niederdruckreservoir bei der bekannten Einspritzeinrichtung durch einen Kraftstofftank gebildet, aus dem Kraftstoff mit einem niedrigen Vordruck durch eine Förderpumpe über eine Förderleitung in den Pumpenarbeitsraum der als Kolbenpumpe ausgebildeten Hochdruckpumpe gefördert wird.

Um insbesondere während der Hochdruckförderung ein Zurückströmen von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe in das Niederdruckreservoir zu verhindern und zur Zumessung der Hochdruckfördermenge ist ein Druckventil in die Förderleitung eingesetzt, das bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung mittels eines Magnetventils betätigt wird. Bei einer aus der GB 2 263 317 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung der gattungsgemäßen Art ist es jedoch auch bekannt, dieses Druckventil in der Förderleitung als einfaches Rückschlagventil auszuführen.

Ein weiteres Druckventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil, ist bei den bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in die Hochdruckleitung zwischen dem Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe und dem Hochdrucksammelraum eingesetzt, das dabei ein Zurückströmen von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff aus dem Sammelraum zur Hochdruckpumpe während der Förderpausen unterbinden soll.

Dabei weisen die bekannten Einspritzeinrichtungen jedoch den Nachteil auf, daß die einzelnen Druckventile jeweils für sich in die Hochdruckleitung und die Förderleitung eingesetzt sind, was einen erheblichen Bau- und Montageaufwand zur Folge hat.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Druckventile der Förderleitung und der Hochdruckleitung in einen gemeinsamen Ventilverband integriert sind. Dabei ist dieser gemeinsame Ventilverband zudem in vorteilhafter Weise in das Gehäuse der Hochdruckpumpe eingesetzt, so daß eine kompakte und sehr festigkeitsgünstige Bauform erreicht werden kann. Zudem entfällt nun der getrennte Einbau der Druckventile in die einzelnen Leitungen, was den Montageaufwand erheblich verringert.

Durch das Führen der einzelnen Ventilglieder ineinander kann der benötigte Bauraum zudem noch einmal verringert werden, so daß der Ventilverband in konstruktiv einfacher Weise in Achsrichtung des Pumpenkolbens in das Pumpengehäuse eingesetzt werden kann. Dabei bildet ein Teil des Ventilverbandes die Begrenzung des Pumpenarbeitsraumes auf der dem Pumpenkolben abgewandten Seite und ein weiterer Teil bildet zugleich den ohnehin benötigten Anschlußstutzen der Hochdruckpumpe an die Hochdruckleitung.

Ein weiterer Vorteil wird durch die axial hintereinander liegende Anordnung der einzelnen Druckventile im Ventilverband erreicht, die eine möglichst große Wandstärke im Bereich der Druckräume bei gleichbleibenden Außenabmessungen ermöglicht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigt die Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil der Hochdruckpumpe und durch den Ventilverband sowie die schematische Darstellung der Anschlußleitungen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritz einrichtung für Brennkraftmaschinen weist eine Hochdruckpumpe 1 auf, in deren Gehäuse 3 eine Zylinderbohrung 5 vorgesehen ist, in der ein Pumpenkolben 7 von einem nicht näher dargestellten Nockenantrieb axial hin- und hergehend angetrieben wird. Der Pumpenkolben 7 begrenzt dabei mit seiner dem Nockenantrieb abgewandten Stirnfläche einen Pumpenarbeitsraum 9 in der Zylinderbohrung 5, der auf der pumpenkolbenfernen Seite von einem in eine Bohrungserweiterung der Zylinderbohrung 5 eingesetzten Ventilverband 11 begrenzt wird. Der Pumpenarbeitsraum 9 ist dabei über den ventilverband 11 mit einer Förderleitung 13 verbindbar, die von einem Kraftstofftank 15 ausgeht und in die eine Förderpumpe 17 eingesetzt ist, durch die der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 15 über die Förderleitung 13 und den Ventilverband 11 mit einem niedrigen Vordruck in den Pumpenarbeitsraum 9 der Hochdruckpumpe 1 gefördert wird. An den Ventilverband 11 ist weiterhin eine Hochdruckleitung 19 angeschlossen, über die der Pumpenarbeitsraum 9 mit einem Hochdrucksammelraum 21 verbindbar ist, von dem eine Vielzahl von Einspritzleitungen 23 zu den einzelnen in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen 25 abführen.

Um dabei ein ungewolltes Rückströmen von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 9 in die Förderleitung 13 und von der Hochdruckleitung 19 in den Pumpenarbeitsraum 9 zu vermeiden, ist jeweils ein Druckventil in die Hochdruckleitung 19 und die Förderleitung 13 eingesetzt, die im gemeinsamen, in das Pumpengehäuse 3 eingesetzten Ventilverband 11 untergebracht sind.

Dazu weist der Ventilverband 11 zunächst einen Ventilkörper 27 auf, der derart in das Pumpengehäuse 3 eingesetzt ist, daß er mit seiner einen Stirnseite an einem zwischen der Zylinderbohrung 5 und deren Durchmessererweiterung gebildeten Bohrungsabsatz 29 des Pumpengehäuses 3 zur Anlage gelangt. An seiner dem Bohrungsabsatz 29 abgewandten Stirnfläche 31 wird der Ventilkörper 27 von einem in die Bohrung des Pumpengehäuses 3 eingeschraubten Anschlußstutzen 33 beaufschlagt, der den Ventilkörper 27 axial gegen den einen Anschlag bildenden Bohrungsabsatz 29 verspannt und an dessen aus dem Pumpengehäuse 3 ragenden Ende die Hochdruckleitung 19 angeschlossen ist.

Der Ventilkörper 27 weist eine von seiner Stirnfläche 31 ausgehende Führungsbohrung 35 auf, in der ein erstes Ventilglied 37 axial geführt ist. Das an der Umfangsfläche Abflachungen aufweisende zylinderförmige erste Ventilglied 37 weist dabei eine an einem Ringbund angeordnete konische Dichtfläche 39 auf, mit der es mit einem ersten konischen Ventilsitz 41 am Ventilkörper 27 zusammenwirkt, der am Austritt der Führungsbohrung 35 an der Stirnfläche 31 gebildet ist. Dabei taucht das erste Ventilglied 37 mit seinem aus dem Ventilkörper 27 herausragenden Ende in eine, an den ersten Ventilsitz 41 angrenzende Durchgangsbohrung 43 im Anschlußstutzen 33, in der eine erste Ventilfeder 45 angeordnet ist, die zwischen dem ersten Ventilglied 37 und einem sich an einem Bohrungsabsatz abstützenden Stützteil 47 mit Durchgangsöffnung eingespannt ist und die dabei das erste Ventilglied 37 in Anlage an den ersten Ventilsitz 41 gepreßt hält.

Im ersten Ventilglied 37 ist weiterhin eine von dessen unterer, dem Anschlußstutzen 33 abgewandter Stirnfläche 49 ausgehende Sackbohrung 51 vorgesehen, in der ein zweites Ventilglied 53 axial geführt ist. Dieses zweite Ventilglied 53 weist an seinem aus der Sackbohrung 51 ragenden Ende eine durch eine Querschnittsverringerung gebildete konische oder kugelförmige Dichtfläche 55 auf, mit der es mit einem zweiten Ventilsitz 57 am Ventilkörper 27 zusammenwirkt. Dabei grenzt der zweite Ventilsitz 57 an einen im Durchmesser erweiterten Druckraum 59 im Ventilkörper 27, der sich entlang des ersten Ventilgliedes 37 in der Führungsbohrung 35 bis an den ersten Ventilsitz 41 erstreckt.

Zwischen dem geschlossenen Ende der Sackbohrung 51 und dem darin geführten zweiten Ventilglied 53 ist eine zweite Ventilfeder 61 eingespannt, die das zweite Ventilglied 53 in Anlage am zweiten Ventilsitz 57 gepreßt hält. Zudem ist eine Querbohrung 63 in der Wand des ersten Ventilgliedes 37 vorgesehen, die den Druckraum 59 mit dem die zweite Ventilfeder 61 aufnehmenden Rückstellraum 65 verbindet. Zwischen dem Ventilkörper 27 und der Wand des Pumpengehäuses 3 ist ein Ringraum 67 angeordnet, der mit der Förderleitung 13 verbunden ist und der über eine Bohrung 69 im Ventilkörper 27 mit einem Sackraum 71 verbunden ist, der sich entlang des zweiten Ventilgliedes 53 bis an das dem Druckraum 59 abgewandte Ende des zweiten Ventilsitzes 57 erstreckt.

Eine weitere Verbindungsbohrung 73 mündet vom Pumpenarbeitsraum 9 der Hochdruckpumpe 1 ausgehend in den Druckraum 59 des Ventilverbandes 11.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung arbeitet in folgender Weise.

Während des Befüllens des Pumpenarbeitsraumes 9 der Hochdruckpumpe 1 strömt der unter Vorförderdruck stehende Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 15 über die Förderleitung 13 und den Ringraum 67 zunächst in den Sackraum 71. Dabei entsteht bei gleichzeitiger Saughubbewegung des Pumpenkolbens 7 in Richtung unterer Totpunkt eine Druckdifferenz zwischen dem Sackraum 71 und dem Druckraum 59, so daß das zweite Ventilglied 53 entgegen der Rückstellkraft der zweiten Ventilfeder 61 vom zweiten Ventilsitz 57 abhebt und der Kraftstoff aus dem Sackraum 71 über den Öffnungsquerschnitt am zweiten Ventilsitz 57 in den Druckraum 59 und über die Verbindungsbohrung 73 weiter in den Pumpenarbeitsraum 9 strömen kann.

Die Verbindung des Druckraumes 59 mit der Hochdruckleitung 19 ist dabei durch das erste Ventilglied 37 verschlossen, wobei die Kraft der ersten Ventilfeder 45 dabei größer als die Druckkraft des einströmenden Kraftstoffes ausgelegt ist. Zudem wirkt der Druck in der Hochdruckleitung 19 in Schließrichtung auf das erste Ventilglied 37.

Während des sich nach Durchfahren des unteren Totpunktes anschließenden Förderhubs des Pumpenkolbens 7 steigt der Druck im Pumpenarbeitsraum 9 an, wobei bei Erreichen eines Druckausgleichs zwischen Sackraum 71 und Druckraum 59 die zweite Ventilfeder 61 das zweite Ventilglied 53 zur Anlage an den zweiten Ventilsitz 57 zurückverschiebt, so daß die Verbindung zwischen der Förderleitung 13 und dem Pumpenarbeitsraum 9 verschlossen ist. Wird während des weiteren Förderhubs des Pumpenkolbens 7 die durch den Druck im Hochdrucksammelraum 21 und die Kraft der ersten Ventilfeder 45 bestimmte Öffnungskraft am ersten Ventilglied 37 überschritten, hebt dieses vom ersten Ventilsitz 41 ab, so daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 9 über die Verbindungsbohrung 73, den Druckraum 59, den Öffnungsquerschnitt am ersten Ventilsitz 41 und die Durchgangsbohrung 43 im Anschlußstutzen 33 in die Hochdruckleitung 19 zum Hochdrucksammelraum 21 strömen kann. Dabei wird das zweite Ventilglied 53 zusätzlich zur Kraft der zweiten Ventilfeder 61, von unter hohem Druck stehenden, über die Querbohrung 63 in den Rückstellraum 65 einströmenden Kraftstoff auf den zweiten Ventilsitz 57 gepreßt, so daß das zweite Ventilglied 53 trotz der axialen Öffnungshubbewegung des ersten Ventilgliedes 37 sicher in Anlage am zweiten Ventilsitz 57 verbleibt und so ein Rückströmen von Kraftstoff in die Förderleitung 13 verhindert.

Nach Absinken des Förderdruckes im Pumpenarbeitsraum 9 kehrt das erste Ventilglied 37 an seinen Ventilsitz 41 zurück und verschließt die Hochdruckleitung 19 wieder gegen den Pumpenarbeitsraum 9 der Hochdruckpumpe 1.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckpumpe (1), deren Pumpenarbeitsraum (9) saugseitig über eine Förderleitung (13) mit einem Kraftstofftank (15) und druckseitig über eine Hochdruckleitung (19) mit einem Hochdrucksammelraum (21) verbindbar ist, von dem eine Vielzahl von Einspritzleitungen (23) zu den einzelnen Einspritzventilen (25) abführen und mit jeweils einem Druckventil in der Förderleitung (13) und in der Hochdruckleitung (19), über die ein Rückströmen von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum (9) in die Förderleitung (13) und aus der Hochdruckleitung (19) in den Pumpenarbeitsraum (9) verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile der Förderleitung (13) und der Hochdruckleitung (19) in einem gemeinsamen Ventilverband (11) angeordnet sind.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilverband (11) in das Gehäuse (3) der Hochdruckpumpe (1) eingesetzt ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile der Förderleitung (13) und der Hochdruckleitung (19) axial hintereinander angeordnet sind.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (1) als Kolbenpumpe mit einem hin- und hergehend angetriebenen Pumpenkolben (7) ausgebildet ist, wobei der Ventilverband (11) in Achsrichtung des Pumpenkolbens (7) an den Pumpenarbeitsraum (9) angrenzt.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilverband (11) aus einem in eine Bohrung des Pumpengehäuses (3) eingesetzten Ventilkörper (27) und einem diesen axial gegen einen Anschlag (29) verspannenden Anschlußstutzen (33) der Hochdruckleitung (19) gebildet ist, wobei in einer Führungsbohrung (35) des Ventilkörpers (27) ein erstes Ventilglied (37) axial geführt ist, das eine Dichtfläche (39) aufweist, mit der es mit einem ersten Ventilsitz (41) am Ventilkörper (27) zusammenwirkt und mit einem zweiten Ventilglied (53), das axial in einer Sackbohrung (51) des ersten Ventilgliedes (37) geführt ist und das eine Dichtfläche (55) aufweist, mit der es mit einem zweiten Ventilsitz (57) am Ventilkörper (27) zusammenwirkt.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilglied (37) mit seinem einen Ende in eine, an den ersten Ventilsitz (41) angrenzende Durchgangsbohrung (43) des Anschlußstutzens (33) hineinragt, in der eine erste Ventilfeder (45) angeordnet ist, die zwischen dem ersten Ventilglied (37) und einem Bohrungsabsatz der Durchgangsbohrung (43) eingespannt ist und die das erste Ventilglied (37) in Anlage an den ersten Ventilsitz (41) preßt.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem in die Sackbohrung (51) im ersten Ventilglied (37) hineinragenden Ende des zweiten Ventilgliedes (53) und der geschlossenen Wand der Sackbohrung (51) eine zweite Ventilfeder (61) eingespannt ist, die das zweite Ventilglied (53) gegen den zweiten Ventilsitz (57) preßt.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilkörper (27) und der Wand des Pumpengehäuses (3) ein Ringraum (67) vorgesehen ist, in den die Förderleitung (13) einmündet und der über eine Bohrung (69) mit einem Sackraum (71) im Ventilkörper (27) verbunden ist, der sich bis an den zweiten Ventilsitz (57) erstreckt.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das dem Sackraum (71) abgewandte Ende des zweiten Ventilsitzes (57) ein Druckraum (59) anschließt, der über eine Verbindungsbohrung (73) ständig mit dem Pumpenarbeitsraum (9) verbunden ist und der sich entlang des ersten Ventilgliedes (37) bis an den ersten Ventilsitz (41) erstreckt.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querbohrung (63) im ersten Ventilglied (37) vorgesehen ist, die ausgehend vom Druckraum (59) in das geschlossene Ende der Sackbohrung (51) mündet.

11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Ventilsitz (41, 57) am Ventilkörper (27) sowie die mit diesen zusammenwirkenden Dichtflächen (39, 55) am ersten und zweiten Ventilglied (37, 53) konisch ausgebildet sind.

12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile der Hochdruckleitung (19) und der Förderleitung (13) als Rückschlagventil ausgebildet sind.