DE3016543A1 - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzänlage zur Zuführung von Kraftstoff unter Druck zur Einspritzdüse einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung. Die Anlage weist einen Stössel mit in einer Bohrung umkehrbaren Bewegungsrichtung auf, mit dem ein Kolben verbunden ist, dessen Durchmesser größer als der des Stössels ist. Es ist ferner ein Ventil vorgesehen, das betätigbar ist, um ein Fluid unter Druck einer Fläche des Kolbens zuzuführen, um die Kolben- und Stösselbewegung zu bewirken, wobei in der Bohrung befindlicher Kraftstoff der Einspritzdüse zugeführt wird. Die gattungsgemäße Anlage weist schließlich eine elektrisch gesteuerte Betätigungsvorrichtung für das genannte Ventil auf.

Solche Anlagen sind an sich bekannt. Sie bieten jedoch in den bisherigen Formen Schwierigkeiten, von denen eine sich auf die Steuerung des Ausmaßes der Rückkehrbewegung des Stössels und des Kolbens zur Bestimmung der der Einspritzdüse zuzuführenden Kraftstoffmenge bezieht. Es ist bekannt, sich zur Rückführung des Kolbens und des Stössels auf eine Rückstellfeder zu verlassen und das erwähnte Ventil und die Betätigungsvorrichtung so einander zuzuordnen, daß Stössel und Kolben hydraulisch blockiert werden können, wenn es die gewünschte Bewegung erfordert. Bei dieser Lösung ist es

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notwendig, für eine ordnungsgemäße Steuerung einen übertrager vorzusehen, der das Ausmaß der Rückkehrbewegung von Stössel und Kolben anzeigt. Die Anordnung des Übertragers vergrößert jedoch die Komplexität der Anlage, und außerdem muß die Rückstellfeder stark genug ausgelegt werden, um Kolben und Stössel in der kurzen Zeit zurückführen zu können, die zwischen zwei Fördertakten der Anlage zur Verfügung steht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage im Hinblick darauf in einfacher und zweckmäßiger Weise auszugestalten bzw. zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer gattungsgemäßen Anlage der Kolben als doppelt wirkender Kolben ausgebildet ist und das Ventil aus einer Mittelstellung herausbewegbar ist, in der die Fluidzufuhr unter Druck zu entgegengesetzten Enden des den Kolben aufnehmenden Zylinders unterbrochen ist, damit das Ventil aus dieser Mittelstellung heraus in eine oder eine zweite Betriebsstellung zu bringen ist, in der Fluid unter Druck dem jeweils einen Ende des Zylinders zugeführt wird und das Ausströmen von Fluid aus dem jeweils anderen Ende des Zylinders ermöglicht wird, wobei die Anlage weiterhin eine Feder auf-

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weist, die zwischen dem Kolben und einem Ausstoßmittel der Betätigungsvorrichtung wirkt, wobei weiterhin die Anordnung so getroffen ist, daß das Ausmaß der Rückstellbewegung von Kolben und Stössel, die auf die Kraftstoffzuteilung folgt, ■ durch die Kraft bestimmt wird, die von der Betätigungsvorrichtung erzeugt wird und die zumindest teilweise der Kraft entgegengerichtet ist, die von der Feder ausgeübt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch den erfindungsgemäß ausgestalteten Teil der Anlage und ■

Fig. 2 in schematischer Darstellung die wesentlichen Teile der Gesamtanlage unter Einschluß des in Fig. 1 dargestellten Teiles in kleinerem Maßstab.

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Figurenbesch reibung

Gemäß Fig. 1 weist die Pumpe ein mehrteiliges Gehäuse 10 auf, das seinerseits eine Bodenplatte 11 aufweist, von der aus sich ein konischer Teil 12 erstreckt, der sich im Einbauzustand innerhalb einer entsprechenden Bohrung 13 des Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine befindet und darin lokalisiert ist. Das Gehäuse 10 schließt außerdem einen Hülsenabschnitt 14 ein, der auf der Bodenplatte 11 mit mehreren Schrauben 15 gehalten ist. Der Hülsenabschnitt 14 ist an seinem der Platte 11 abgekehrten Ende mit einem Innengewinde versehen, um einen Endverschluß 16 aufzunehmen.

Der Gehäuseteil 12 schließt eine zylindrische Kammer ein, in der eine Einspritzdüsenanordnung 17 angeordnet ist. Die Düsenanordnung 17 weist einen mit einem Flansch versehenen Düsenkörper 18 auf, der über das Ende des konischen Teiles 12 hinaus und durch eine im Durchmesser verringerte Ausnehmung im Zylinderkopf hindurchgeführt ist, so daß Kraftstoff durch die Düsenanordnung gelangen und in die Brennkammer 19 der Brennkraftmaschine geführt werden kann. Der Aufbau der Düsenanordnung ist an sich bekannt, so"daß der Hinweis ausreicht, daß sie ein nach außen öffnendes Ventilglied 21 aufweist, das mit einem Kopf versehen ist, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und daß weiterhin eine Rückstellfeder vorgesehen ist,

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die auf den Kopf einwirkt, um diesen in Anlage an seinem Sitz zu halten.

Die Platte 11 ist mit einer Aussparung um die Kammer im Teil 12 herum versehen, die den Flansch einer "Pumpentrommel" 22 aufnimmt, auf den eine Rückhaltefeder einwirkt. Die Pumpentrommel hat eine hohlzylindrische Verlängerung, mit der der Flansch des Düsenkörpers 18 der Düsenanordnung im Zusammenwirken mit einer Stufe in der Kammer des Teiles 12 gehalten wird.

Innerhalb der Pumpentrommel 22 ist ein Stössel 23 angeordnet, der mit einem Kolben 24 einstückig ausgeführt ist. Der Durchmesser des Kolbens 24 ist größer als der Durchmesser des Stössels 23. Der Kolben 24 ist verschieblich in einer Büchse 25 angeordnet. Die Büchse 25 ihrerseits ist verschieblich in einer weiteren Büchse 26 angeordnet, deren eines Ende mittels des Druckes einer Scheibenfeder zwischen dem Endverschluß 16 und einer von dem Hülsenabschnitt 14 gebildeten Fläche an der Platte 11 in Anlage gehalten wird.

Innerhalb des Endverschlusses ist eine elektrisch gesteuerte Betätigungsvorrichtung 27 angeordnet, die einen Stator 28 und eine axial verstellbare Armatur 29 aufweist. Der Stator ist mit elektrischen Wicklungen 30 versehen, denen ein

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elektrischer Strom über ein Anschlußstück zuführbar ist. Wird den elektrischen Wicklungen 30 Strom zugeführt, so werden Rippen des Stators magnetisch polarisiert, wobei benachbarte Rippen entgegengesetzt polarisiert sind. Die Armatur 29 umgibt den Stator und hat komplementäre Rippen. Die Rippen der Armatur und des Stators überdecken einander, so daß beim Zuführen von elektrischem Strom zu den Wicklungen der magnetische Fluß einander gegenüberliegende Flächen der Rippen veranlaßt, sich gegeneinander zu verstellen, wobei sich in der Darstellung der Zeichnung die Armatur 29 nach unten bewegt. Eine gewickelte Druckfeder 32 will die Armatur in der Darstellung der Fig. 1 nach oben bewegen. Eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung einer Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung ist in der GB-PS 15 04 873 dargestellt.

Die Armatur hat an ihrem unteren Ende einen hohlen Kopfteil, an dessen Innenseite sich ein Schraubengewinde befindet, das mit einem Außengewinde eines hülsenförmigen Verbindungselementes 33 zusammenwirkt, das seinerseits mit einem Außenflansch versehen ist, der mit einer Stufe der Innenfläche der Hülse 25 zusammenwirkt, so daß die Hülse 25 gegenüber der Armatur 29 festgelegt und mit dieser axial verstellbar ist.

Zwischen dem hülsenförmigen Verbindungselement 33 und dem Kolben 24 ist eine gewickelte Schraubendruckfeder 35 ange-

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ordnet. Darüber hinaus ist in dem Stössel 23 eine Axialbohrung vorgesehen, in die ein Ventilglied 36 eingepaßt ist. Das Ventilglied 36 ist mit einem Kopf 37 versehen, der mit dem als Ventilsitz ausgebildeten einen Ende der Bohrung zusammenwirkt und dem gegenüber die Düsenanordnung sich befindet. Auf den Ventilgliedkopf wirkt eine Feder, um den Kopf in Anlage an dem Sitz zu halten.

Der Hülse 25 sind mit axialem Abstand voneinander zwei Bohrungskränze 38,39 mit radialen Bohrungen zugeordnet. Diese Bohrungen liegen jenseits der Endstellungen des Kolbens Die Strömung durch die Bohrungen 38,39 wird durch die weitere Hülse 26 gesteuert (Fig. 1), die zu diesem Zweck auf der Innenseite mit zwei Ringflanschen 40,41 versehen ist, die einen solchen Abstand voneinander und eine solche Breite haben, daß sie in der Mittelstellung der Hülse 26 die Bohrungen 38,39 verschließen. Der zwischen den Ringflanschen 40,41 bestehende Ringraum ist mit einer Niederdruckkraftstoffquelle verbunden. Außerhalb der Ringflansche 40,41 sind Ringnuten 42,43 gebildet, die mit Ringnuten im Außenumfang der weiteren Hülse in Verbindung stehen. Jede dieser Nuten steht mit einer Hochdruckkraftstoffquelle in Verbindung. Gemäß Fig. 2 ist der Bereich innerhalb des Endverschlusses mit der Niederdruckkraftstoffquelle über eine Drosselbohrung 44 verbunden, während der Ringraum 45 zwischen den Hülsen 25

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und 26 abhängig von der Stellung der Hülse 25 ein sich veränderndes Volumen hat und mit dem Zwischenraum unterhalb des Kolbens 24 verbunden ist, so daß die auf die Hülse wirkenden Drücke im wesentlichen ausgeglichen sind (Fig.1,2).

Im Betrieb der Vorrichtung und zum Anlassen aus der Stellung gemäß Fig. 1 sind die Wicklungen 30 entregt. Dadurch ist es der Armatur 29 möglich, sich unter der Wirkung der Federn 32 und 35 rasch nach oben zu bewegen. Diese Aufwärtsbewegung teilt sich der Hülse 25 mit, was dazu führt, daß die öffnung 39 in Verbindung mit der Nut 43 gebracht wird und damit in Verbindung mit der Hochdruckkraftstoffquelle kommt. Darüber hinaus wird die öffnung 38 dem niederen Druck der Nut zwischen den Ringflanschen 40 und 41 ausgesetzt. Dadurch wird die Oberseite des Kolbens 24 einem hohen Druck ausgesetzt, während die Unterseite des Kolbens dem niedrigen Druck ausgesetzt ist. Der Kolben 24 wird sich dadurch nach unten bewegen, und diese Bewegung wird dem Stössel 23 mitgeteilt, so daß Kraftstoff der Einspritzdüse zugeführt wird und von dort in atomisierter Form in die Brennkammer 19 gelangt. Die Bewegung des Kolbens und des Stössels wird dadurch begrenzt, daß der Kolben an der Pumpentrommel 22 mechanisch zur Anlage kommt. Kolben und Stössel bleiben so lange in dieser Stellung, wie die Wicklungen 30 entregt sind. Werden daran anschließend die Wicklungen 30 erregt, so wird auf die Armatur eine Kraft ausgeübt, die die

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Armatur nach unten In eine Stellung bewegt, in der die auf die Armatur wirkende Kraft durch die von den Federn 32 und 35 ausgeübte Kraft ausgeglichen ist. Eine solche Bewegung wird auch die Hülse 25 nach unten und in eine Stellung jenseits der Mittelstellung, die in der Zeichnung dargestellt ist, bewegen, um die Bohrungen 38 in gedrosselte Verbindung mit der Nut 42 und die Bohrungen 39 in gedrosselte Verbindung mit der Nut zwischen den Ringnuten 40 und 41 zu bringen. Die auf den Kolben einwirkenden Fluiddrücke sind nunmehr umgekehrt, und der Kolben wird sich zusammen mit dem Stössel 23 nach oben bewegen. Der Differenzdruck veranlaßt den Kopfteil 37 zum Abheben vom Sitz des Stössels, um Kraftstoff in den Bereich unterhalb des Stössels gelangen zu lassen, Während sich der Kolben nach oben bewegt, steigt die von der Feder 35 auf das hülsenförmige Verbindungselement 33 ausgeübte Kraft an, und diese Kraft wirkt der von dem in den Wicklungen fließenden Strom erzeugten magnetischen Kraft entgegen. Während die von der Feder ausgeübte Kraft ansteigt, wird die Armatur nach oben bewegt, wie sich auch die Hülse 25 nach oben bewegt, bis ein Punkt erreicht ist, in dem die öffnungen 39 und 38 von den Ringflanschen 41 und 40 verschlossen sind. Ist dies geschehen, wird keine weitere Bewegung des Kolbens erfolgen. Das Ausmaß der Bewegung des Kolbens ist durch die Kraft bestimmt, die von dem in den Wicklungen 30 fließenden elektrischen Strom erzeugt wird, und demzufolge wird durch

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eine Veränderung der Stromstärke die Stellung des Kolbens 24 und des Stössels 23 am Ende des Einspritztaktes der Einspritzvorrichtung verändert werden.

In Fig. 2 ist die bisher beschriebene Vorrichtung mit 50 bezeichnet. Das unter Druck stehende Fluid z.ur Betätigung des Kolbens wird von einer Pumpe 51 gefördert, die als Rotationskolbenpumpe ausgebildet ist. Ihr Rotor ist mit 52 bezeichnet. In die Pumpe gelangt Kraftstoff durch den Einlaß, wobei dieser Kraftstoff von einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpe 55 durch ein Filter 54 gefördert wird. Der Auslaß 56 der Pumpe 51 steht mit den Nuten 42 und 43 in Verbindung. Der Druck im Auslaß 56 wird durch ein Ventil

57 gesteuert, das auch als Kraftstoffspeicher dient. Das Filter ist mit einer drosselnden Rückführungsleitung versehen, durch die Luft und Kraftstoff in den Kraftstofftank

58 zurückgelangen können. Die Pumpe 52 kann in zeitlicher Abhängigkeit von der zugehörigen Brennkraftmaschine angetrieben werden, wobei jedoch darauf hinzuweisen ist, daß der von der Pumpe unter Druck zu fördernde Kraftstoff für den wesentlichen Teil des Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehen muß.

Gegebenenfalls kann die Pumpe 51 eine andere als die genannte Ausbildung haben. Die Drossel 44 ermöglicht ein Rückströmen

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von Kraftstoff vom Endverschluß, wenn Kraftstoff unter
Druck der Oberseite des Kolbens 24 zugeführt wird. Etwaige mit dem Kraftstoff eingetretene Luft, die sich im Endverschluß sammelt, strömt durch die Drossel und gelangt in das ' Filter zurück.

Es ist verständlich, daß der der Düse mitgeteilte Druck höher als der Druck sein wird, der von dem Ventil 57 im Hinblick auf den unterschied zwischen der Fläche des Kolbens 24 und der Fläche des Stössels 23 bestimmt wird.

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Claims (1)

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   Anmelder; LUCAS INDUSTRIES LIMITED,

   Great King Street, Birmingham, B19 2XF, England

   Titel; Kraftstoffeinspritzanlage
   Patentansprüche

   Kraftstoffeinspritzanlage zur Förderung von Kraftstoff unter Druck zur Kraftstoffeinspritzdüse einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, die einen in einer Bohrung verstellbaren Stössel aufweist, sowie einen mit dem Stössel verbundenen Kolben, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Stössels ist und dessen einer Seite über ein Ventil ein Fluid unter Druck zugeführt wird, um eine Bewegung des Kolbens und des Stössels zu bewirken, um in der Bohrung enthaltenen Kraftstoff der Einspritzdüse zuzuführen, wobei eine elektrisch gesteuerte Betätigungsvorrichtung für das Ventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) als doppelt wirkender Kolben ausgebildet ist und das Ventil (25,26) aus einer Mittelstellung heraus bewegbar ist, in der die Zuführung von Fluid unter Druck zu den äußeren Enden des den Kolben aufnehmenden Zylinders verhindert ist, in die eine oder die andere Arbeitsstellung, in der Fluid unter Druck dem jeweils einen Ende des

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   Zylinders zugeführt wird und aus dem jeweils anderen Ende des Zylinders herausgelangt, wobei weiterhin eine Feder (35) zwischen dem Kolben und einem Ausstoßmittel (33) der Betätigungsvorrichtung (27) angeordnet ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das Ausmaß der auf die Kraftstoff-Förderung folgenden Rückkehrbewegung von Kolben und Stössel durch die von der Betätigungsvorrichtung erzeugte Kraft bestimmt wird, die zumindest teilweise der Kraft entgegenwirkt, die von der Feder ausgeübt wird.

   2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Feder (32) , die zwischen dem Ausstoßmittel (33), der Betätigungsvorrichtung (27) und einem festen Teil (26) der Anlage wirkt.

   3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder von einer ersten Hülse (25) gebildet wird, die in einer zweiten, festen Hülse (26) bewegbar ist, wobei die erste Hülse mit dem Ausstoßmittel (33) bewegbar ist und die erste und die zweite Hülse das Ventil (25,26) bilden.

   4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein weiteres Ventil (36,37) ,das zu

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   betätigen ist, um Kraftstoff während der Rückstellbewegung von Kolben (24) und Stössel (23) in die den Kolben führende Bohrung gelangen zu lassen.

   5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil (36,37) ein Ventilglied (36) aufweist, das innerhalb einer Bohrung angeordnet ist, die durch den Stössel (23) hindurchgeführt ist, wobei das Ventil einen Kopfteil (37) aufweist, der mit einem um den Kanal herum gebildeten Sitz zusammenwirkt, wobei weiter eine Feder den Kopfteil an dem Sitz in Anlage hält, dieser aber vom Differenzdruck während der Rückstellbewegung des Stössels vom Sitz abgehoben wird.

   6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in dem Stössel (23) mit der dem Stössel abgekehrten Seite des Kolbens

   (24) verbunden ist.

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