DE3330771A1

DE3330771A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit hilfspumpe zur vor- und haupteinspritzung

Info

Publication number: DE3330771A1
Application number: DE19833330771
Authority: DE
Inventors: Eberhard 7141 Kirchberg Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-03-14
Also published as: US4524737A; GB2145480A; JPS6069257A; GB2145480B; GB8421586D0

Description

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Hilfspumpe zur Vor- und Haupteinspritzung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Kraft stoffe in Spritzeinrichtung ist bekannt beispielsweise aus der DE-OS 30 02 851, dort allerdings für den ausschließlichen Anwendungsfall, um einerseits zündunwilligen, von einer Hochdruckeinspritzpumpe geförderten Hauptkraftstoff und andererseits von einer gesonderten Pumpe geförderten Zündkraftstoff über eine hydraulisch betätigte Hilfspumpe und separate Einspritzdüsen für Hauptkraftstoff und Z und -

kraftstoff bei einem Dieselmotor zuzuführen. Dabei ist die den Zündkraftstoff liefernde Niederdruckpumpe mit einem von einem Ausschubkolben begrenzten Vorlage rungs raum in der Hilfspumpe verbunden, wobei auf die abgewandte Seite des Ausschubkolbens der Förderdruck des Hauptkraftstoffs einwirkt. Abgesehen von dem erheblichen Bauaufwand, jedem Zylinder des Dieselmotors für die

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Vor- und die Haupteinspritzung separate Einspritzventile zuordnen zu müssen, jeweils mit einer Hilfspumpe und der Vielzahl der hierfür erforderlichen Verbindungsleitungen,ist bei der bekannten Einrichtung die genaue Steuerung der zeitlichen Abfolge zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung-auch noch problematisch, da die in den Verbindungsleitungen vorhandenen Toträume zu unvermeidlichen, vor allem in Abhängigkeit von der Drehzahl auftretenden Abweichungen von den vorgegebenen Steuerzeiten für die Vor- und die Haupteinspritzung führen.

Bekannt ist ferner (DE-PS 1 252 001) die Anordnung eines separaten kleinen Kolbens für die Voreinspritzung, achsparallel versetzt zu einem Belastungskolben für die Haupteinspritzung innerhalb eines Kraftstoffe inspritz ventils, wobei allerdings keine getrennte Niederdruckversorgung vorgesehen ist und die Voreinspritzmenge aus der Kraftstoff zufuhr für die Haupteinspritzung gewonnen wird. Dadurch wird der Standdruck in der Druckleitung und damit die Genauigkeit der Mengensteuerung ungünstig beeinflußt.

Schließlich ist es noch bekannt (DE-OS 28 34 633) zur Steuerung der Voreinspritzung bei Brennkraftmaschinen einen einteiligen, entgegen der Kraft einer Feder verschiebbaren Steuerschieber vorzusehen, der mit deutlicher Zwischenentlastung in einen Speicher über Steuerkanten die jeweils gewünschten Verbindungen zur Vor- und Haupteinspritzung herstellt. Auch hier wird die Voreinspritzmenge vo: der Fördermenge der auch die Haupteinspritzmenge liefernden Einspritzpumpe abgezweigt, so daß ebenfalls die Genauigkeit der Mengensteuerung für die Haupteinspritzmenge negativ beeinflußt wird.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es möglich ist, die.Hilfspumpe raumsparend, d.h. ohne einen zusätzlich anzuordnenden Funkti ons block mit mehreren zusätzlichen Leitungen, innerhalb eines einzigen Einspritzventils mit üblichen Abmessungen und Doppelnadeldüse für die Vor- und Haupteinspritzung zu integrieren. Dabei sind Veränderungen weder am Motor noch an der Einspritzpumpe erforderlich.

Ferner ist von Vorteil, daß das Zulauf- bzw. Rückschlagventil in der Zufuhrleitung von der Niederdruckpumpe nahe am Federraum des für die Voreinspritzung zuständigen Druckkolbens angeordnet ist, so daß das schädliche Volumen klein gehalten ist und ohne Veränderung des E inspritz ventils dieses auch für eine Zweistoffeinspritzung verwendbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Trennung des Kolbensystems für die Voreinspritzung in einen zweigeteilten Stufenkolben mit axial zueinander angeordneten Zwischen- und Druckkolben, wobei jeder Kolben über eine eigene Rückführfeder in kleingehaltenen Federräumen verfügt.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung

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dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die erfindungs gern äße Kraftstoffeinspritzeinrichtung in ein Einspritzdoppelventil integriert im Querschnitt, Fig. 2 eine Variante der Ausführungsform der Fi^. 1 ebenfalls im Querschnitt und Fig. 2a in vergrößerter Detaildarstellung eine mögliche Ausführungsform des Rückschlagventils in der Zufuhrleitung von der Niederdruckpumpe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin₄ den zweigeteilten Stufenkolben in axialer Hintereinanderordnung

innerhalb des E inspritz ve ntils anzuordnen, jeweils mit eigenen Federräumen für jeden Kolben.

Das in Fig. 1 dargestellte Einspritzventil 10 mit Doppelnadeldüse und Hilfspumpe zur Voreinspritzung umfaßt ein Anschlußstück 11 mit einem Lecköl- und Entlastungsanschluß 11a und einem Druckleitungsanschluß 11b zur Hochdruck-Einspritzpumpe, ein integriertes

Hilfspumpen - Zwischenstück 12 in den Abmessungen des Einspritzventils, welches auch den Niederdruckanschluß 12a zur Verbindung mit einer Niederdruck-Kraftstofförderpumpe aufweist,und weiterführend am Zwischenstück 12 befestigt einen Düsenhalter 13 mit lediglich noch bei 14 angedeutetem Düsenkörper mit Überwurfmutter unter Bildung einer Doppelnadeldüse wie bei 15 angegeben. Eine solche Doppelnadeldüse ist z.B. aus der DE-OS 29 43 895 bekannt; außerdem können auch bekannte Doppelnadeldüsen mit koaxialen Ventilnadeln und voneinander getrennten Druckräumen

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(DE-PS 849 325) erfindungsgemäß mit einer Hilfspumpe ausgestaltet werden. Das in das Anschlußstück 11 eingeschraubte Zwischenstück 12 ist hohlzylindrisch ausgebildet mit abgestufter Innenbohrung; es ragt mit einem Ansatz 16 mit zentralem Kraftstoffzufuhrkanal in das Anschlußstück 11 und lagert selbst in einer unteren, erweiterten Bohrung 18 einen Einsatz 19, in welchem in einer zentralen, abgestuften Innenbohrung der zweigeteilte Stufenkolben zur Voreinspritzung, bestehend aus einem Druckkolben 20 und einem Zwischenkolben 21 gleitverschieblich und axial hintereinanderliegend angeordnet ist. Aus seiner Kolbenführung bei 22 im Einsatz 19 ragt der Zwischenkolben 21 in seinen von einer gegenüber dem Zufuhrkanal 17 erweiterten Innenbohrung 23 gebildeten Federraum 24 im Zwischenstück 12, wobei eine Vorspannungsfeder 25 sich einerseits an der freien Stirnfläche des Einsatzes 19 bei 26 und andererseits an einer an einem kopfförmigen Vorsprung 27 des Zwischenkolbens 21 befestigten Federring 28 abstützt. Zwischen dem Vorsprung 27 und dem eine Schulter 30 bildenden Absatz zwischen der Innenbohrung 23 und dem Kanal 17 ist eine Einstellplätte 29 als Anschlag angeordnet, durch deren Dicke die Voreinspritzmenge Qy^, festlegbar ist. Nuten 29a in der Einstellplatte 29 ermöglichen den ungehinderten Durchtritt des Kraftstoffs vom Kanal 17 zum Federraum 24.

Der Druckkolben 20 verfügt über einen eigenen, im Einsatz 19 gebildeten, wie der Federraum 24 des Zwischenkolbens 21 ebenfalls klein gehaltene η Federraum 31, der durch eine Ausnehmung 32 als Bohrungsgrund in der Stirnfläche des angrenzenden Düsenhalters 13 abgeschlossen ist. Von dieser Ausnehmung 32 führt dann ein Voreinspritz-Druckkanal 33 durch den Düsenhalter 13 zur zugeord-

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neten Nadeldüse für die Voreinspritzung. Da die Ausbildung des Düsenhalters 13 und der sich daran anschließenden Doppelnadeldüse 15 in bekannter Weise erfolgen kann, wird hierauf nicht weiter eingegangen. Ein wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung besteht aber darin, daß der mit einem Rückschlagventil als Flachsitzventil, als Kegel- oder Kugelventil ausgebildete Zulauf 34 zum Federraum 31 des Druckkolbens 20 unmittelbar vom Anschluß 12a in diesen einmündet, wodurch sich das schädliche Volumen besonders klein halten läßt.

Vom Federraum 24 für den Zwischenkolben ausgehend erstreckt sich unter Umgehung des Zulaufs 34 der Kraftstoffdruckkanal 35 durch den Einsatz 19 und den Düsenhalter 13 zur zugeordneten Nadeldüse für die Haupteinspritzung. Zwischen den einzelnen Teilen sind zur Abdichtung Dichtungsscheiben 36 jeweils angeordnet; der seitlich zwischen Einsatz 19 und Zwischenstück 12 gebildete Leckölkanal 36 mündet über eine erste Querbohrung 37 in einen erweiterten Verbindungsraum 38 im Einsatz 19, in welchem Druckkolben 20 und Zwischenkolben 21 aneinandergrenzen, sowie über weitere Verbindungskanäle 39 in den Federn für die Ventilnadeln aufnehmenden, lediglich bei Uo schematisch angedeuteten Federraum im Düsenhalter 13. Eine Leckölverbindung zum Leckölkanal 36 ergibt sich ferner bei 41 im Über gangs-Abdichtbereich zwischen Einsatz 19 und Zwischenstück 12 sowie bei der Einmündung des Leckölkanals 36 in einen Ringraum 42 im Anschlußstück 11 und von dort über einen Verbindungskanal 43 zum Leckölanschluß 11a.

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Es ergibt sich, dann folgende Wirkungsweise: Gelangt der Kraftstoff unter Druck von der Hochdruck-Einspritzpumpe zum Anschluß lib, dann beaufschlagt dieser die wirksame Fläche des Zwischenkolbens 21, der sich gegen den Druck seiner Vorspannungsfeder 25 verschiebt und diese Verschiebung auf den Druckkolben 20 überträgt, bis dessen kolbenstangenartige Verlängerung 20a am Grund der Ausnehmung 32 zur Begrenzung anschlägt. Die auf diese Weise aus dem Federraum 31 und zusätzlich gegen den Druck der dem Druckkolben 20 zugeordneten eigenen Vorspannungsfeder 20b verdrängte Kraftstoff ist dann die Voreinspritzmenge, die über die Druckkanäle 33 zur zugeordneten Nadeldüse gelangt. Es versteht sich, daß gleichzeitig mit dem Druckanstieg im Federraum 31 das Rückschlagventil im Zulauf 34 schließt.

Dieser Voreinspritzung zeitlich nachgeordnet, auch aufgrund des zurückweichenden Zwischenkolbens 21 und des hierdurch "bewirkten Druckabfalls, folgt dann die Haupteinspritzung über den Kraftstoffzufuhrkanal 35 zur zugeordneten Nadeldüse. Die jeweils gewünschte zeitliche Zuordnung oder Abfolge, auch mit deutlicher Zwischenentlastung, läßt sich durch entsprechende Bemessung der wirksamen Vorspannungsfederdrücke auch bezüglich der Öffnungsdrücke der Nadeldüsen und der wirksamen Druckflächen in gewünschter Weise erreichen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich unterschiedlich der Bereich des Zwischenstücks, so daß gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Funktionen auch die gleichen Be-

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zugszeichen aufweisen, zum Unterschied lediglich mit einem Beistrich oben. Der Einsatz 19' im Zwischenstück 12' ist weiter nach oben gezogen und enthält mittig die sich im Durchmesser nur geringfügig unterscheidenden Bohrungen für den gleichachsigen Druckkolben 20' und den Zwischenkolben 21'; dabei ist der Federraum 24' für den Zwischenkolben 21' dem Zwischenkolben 21 nachgeordnet und umgibt diesen nicht mehr, wie bei der Darstellung der Fig. 1 in dessen oberem Bereich ringförmig. Da der Federraum 24' jetzt im Übergangsbereich zwischen dem Druckkolben 20' und dem Zwischenkolben 2l^J liegt, ist er über eine Querbohrung 37' zum Leckölkanal 36' druckentlastet und der Druckkolben 20' verfügt beidseitig über kolbenstangenartige Verlängerungen 20a' und 20c', wobei die letztere Verlängerung 20c' sich zentral durch den Federraum 24' des ZwischenkoLbens 21' erstreckt und an dessen Rückfläche anliegt. Alternativ kann die Ve rl an ge rung 20c' aber auch einstückiger Teil des Zwischenkolbens 21" sein, die denn an der zugewandten Rückfläche des Druckkolbens 20' anliegt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Hubbegrenzung durch Anschlag der Verlängerung 20a' am Grund der Ausnehmung 32' im Düsenhalter 13', während der Hub selbst mittels einer Einstell- und Dichtplatte 44 im Übergangsbereich zwischen Einsatz 19^J und dem diesen zylindrisch umgebenden Zwischenstück 12' bestimmt wird, wodurch sich der Abstand zwischen der oberen Anschlagfläche des Zwischenkolbens 21' zu einem stationären, in den Bohrungsgrund 45 eingepreßten Kopfstück 46 variieren läßt. Das Kopfstück 46 verfügt über geeignete Durchtrittskanäle 47 für den von der Hochdruck-Einspritzpumpe geförderten Kraftstoff.

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Das in Fig. 2a in größerem Maßstab dargestellte Rückschlagventil im Zulauf 34 oder 34^J von der Niederdruckpumpe - Förderdruck beispielsweise 2 bar - verfügt über einen beweglichen Ventilkörper 48 mit Vor spannungs feder 49, die in Schließrichtung wirkt. ^

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Claims

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Patentansprüche

f 1J Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Hilfspumpe zur Vor- und Haupteinspritzung bei Brennkraftmaschinen, wobei eine von einer Niederdruckpumpe geförderte Voreinspritzmenge einem Voreinspritzkolben vorgelagert und durch diesen bei dessen Antrieb durch den Förderdruck einer Hochdruckeinspritzpumpe zu einem Einspritzventil verdrängt wird,, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinspritzkolben als Druckkolben (20; 20') ausgebildet und von einem gleichachsig angeordneten Zwischenkolben (21; 21') angetrieben ist und beide Kolben in einem sämtliche Druckleitungsund Leckölleitungen der Hilfspumpe enthaltenden zylindrischen Zwischenstück (12) zwischen einem Anschlußstück (11; 11') und einem mit einer Doppelnadeldüse (14; 14') versehenen Düsenhalter (13; 13^J) mit im wesentlichen die Durchmesser der benachbarten Bauteile (H₄ 13; 11', 13') des so gebildeten Einspritzventils (10; 10') nicht oder nur unwesentlich überschreitenden Außenabmessungen angeordnet sind.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (12; 12^J) in einer abgestuften Innenbohrung mit geringen Durchmesserunterschieden aufein-

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anderfolgend die Gleitlagerführungen für den Zwischenkolben (21, 21') und den Druckkolben (20, 20') sowie die jedem Kolben zugeordneten Federräume (24, 24^J; 31, 31') enthält und die Leckölbohrungen der Düsen über Zwischenkanäle (39) mit den Leckölabführungen (37, 37'; 41) des aus Druckkolben und Zwischenkolben gebildeten zweigeteilten Stufenkolbens zu einem Leckölkanal (36) führend zusammengefaßt sind.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zwischenstück (12, 12') in der Höhe des axial dem Druckkolben (20, 20') nachgeordneten Federraumes (31, 31') der mit einem Rückschlagventil versehene Zulauf von der Niederdruck-Förderpumpe angeordnet ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück gebildet ist aus einer einem inneren Einsatz (19, 19') umgebenden zylindrischen Hülse, die mit einem sich verjüngenden Kopfstück einerseits in das Anschlußstück (11) des Einspritzventils eingeschraubt ist und in deren abgewandtes Endteil andererseits der Düsenkörper eingeschraubt ist, diese beiden hierdurch verbindend.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (19) in die zylindrische Hülse des Zwischenstücks (12) die Gleitführungen für den Druck- und Zwischenkolben (20, 21) bildet, während in Richtung auf das Anschlußstück (11) der Federraum (24) für den Zwischenkolben (2]) von einer weiterführenden, erweiterten Innenbohrung (23) der

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Hülse gebildet ist, die im Bohrungsgrund eine hubbegrenzende Einstellplatte (29) für die Voreinspritzmenge aufweist.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangs be reich zwischen Druckkolben (20, 20') und Zwischenkolben (2I₁ 21') über eine zum Leckölkanal (36, 36') führende Querbohrung {37, 37') druckentlastet ist.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Zwischenkolben (21') nachgeordnetem, gleichachsigem Federraum (24*) ein druckentlastender Querkanal (37') in den Federraum einmündet.
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckölkanal (37, 37') im Zwischenstück (12, 12') randseitig zwischen Einsatz (19, 19') und der zylindrisch umgebenden Hülse verläuft und über weitere Quer- und Längskanäle (39, 39') bis zum Federraum (40) des sich anschließenden Düsenhalters (13; 13^J) geführt ist.