DE3715614A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gat­ tung des Hauptanspruches aus. Bei einer durch die US-PS 44 49 504 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist das Ventilschließglied als zylindrischer Ausweichkolben ausgebildet, der in einer zum Pumpen­ arbeitsraum offenen Zylinderbohrung dicht geführt ist. Der Entla­ stungsraum wird bei Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine durch ein elektrisch pneumatisch betätigtes Ventil zur zweiten Entlastungs­ leitung hin geöffnet, so daß der Ausweichkolben, bestimmt durch die Vorspannung seiner Rückstellfeder, um einen durch einen Anschlag be­ stimmten Weg durch den im Pumpenarbeitsraum bei der Pumpenkolbenför­ derung herrschenden Druck verstellt werden kann. Damit wird bei Leerlaufbetrieb die Förderrate des Pumpenkolbens reduziert, nie je­ doch die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen. Solche Einrichtungen dienen dazu, bei Kraftstoffeinspritzpumpen mit niederen Drehzahlen den Verbrennungsablauf weicher zu gestalten. Dabei ist die zweite Entlastungsleitung entweder ständig geöffnet, bei Leerlaufbetrieb, oder ständig geschlossen bei Teillast oder Vollastbetrieb.

Außer der oben geschilderten bekannten Einrichtung sind noch Ein­ spritzdüsen aus DE-OS 33 00 876 bekannt, die eine Voreinspritzung erlauben. Diese Voreinspritz-Einrichtungen haben den Nachteil, daß eine zeitlich vor der Haupteinspritzung abgesetzte Voreinspritzung bewirkt werden muß, daher sind solche Einrichtungen relativ aufwen­ dig und bei solchen Einrichtungen werden Drosseln eingebaut, die bei steigenden Drehzahlen stärker drosseln. Demzufolge ändert sich die erzielbare Voreinspritzung stark mit den dynamischen Betriebsver­ hältnissen.

Nachteilig ist außerdem, daß Kraftstoffpumpen der Art des Standes der Technik nicht in allen Lastbereichen eine Entlastung bringen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe hat den Vorteil, daß eine Voreinspritzung im gesamten Drehzahl-Lastbereich möglich ist und der Abstand Voreinspritzung zu Haupteinspritzung variabel einge­ stellt werden kann. Es ist bei Kraftstoffeinspritzpumpen der erfin­ dungsgemäßen Art nur eine Steuereinrichtung beim Einsatz mehrerer Einspritzdüsen erforderlich. Die Steuereinrichtung kann mit Einzel­ druckventil oder Gleichdruckventil arbeiten und ist so aufgebaut, daß außerdem ein Abspringen des Pumpenkolbenantriebes von dem Antriebsnocken verhindert wird.

Durch die in den übrigen Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzpumpe gegeben. Sie werden anhand eines Ausführungsbeispieles mit seinen Vorteilen in der nachfolgenden Beschreibung erläutet.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt die Figur einen Teilschnitt durch eine Kraftstoffeinspritz­ pumpe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur zeigt einen Teil einer an sich bekannten Verteilerein­ spritzpumpe schematisch im Schnitt. Die Figur offenbart einen Pum­ penkolben 1, der in einem Zylinder 9 gleitet und von einem nicht dargestellten Nockenantrieb in eine hin- und hergehende, pumpende und in eine rotierende Bewegung versetzt wird. Der Pumpenkolben 1 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 2. Gefüllt wird dieser Pumpen­ arbeitsraum 2 über Füllnuten 14, die beim Saughub des Pumpenkolbens 1 im Wechsel mit einer Saugleitung 5 in Verbindung kommen. Die Saug­ leitung 5 zweigt von einem Saugraum 6 ab, der mit drehzahlabhängigem Druck beaufschlagten Kraftstoff gefüllt ist. In bekannter Weise wirkt der Pumpenkolben 1 dieser Kraftstoffeinspritzpumpe, während des Betriebes als Verteiler, wobei über eine Längs- oder Verteiler­ bohrung 48 im Pumpenkolben 1 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 2 über eine Einspritzleitung 12 zum Einspritzventil 41 gefördert wird. Vom Pumpenarbeitsraum 2 führt eine Entlastungsleitung 4 weg, die mit einem die Entlastungsleitung 4 steuernden Ventilschließglied 7 zu­ sammenarbeitet. Dieses Ventilschließglied 7 ist Teil eines Druckven­ tils 50 und weist an der Unterseite einen Ventilkegel 35 auf, der mit einem an der Entlastungsleitung 4 angebrachten Ventilsitz 32 zu­ sammenwirkt. Dieses Ventilschließglied 7 gleitet mit Führungsrippen 51 an seinem Schaft in einem das Druckventil 50 umgebenden Zylinder 43 hin und her. Am Umfang ist dieses Ventilschließglied 7 mit Längsnuten 52 versehen, die am Ventilkegel 35 beginnen. Auf der dem Ventilkegel 35 gegenüberliegenden Seite wird das Ventilschließglied 7 mit einer Rückstellfeder 8 beaufschlagt. Die Rückstellfeder 8 ist in einem Entlastungsraum 10 so unter Spannung eingebracht, daß sie das Schließglied 7 auf den Ventilsitz 32 preßt. Die Rückstellfeder 8 ist in dem zylindrischen Raum, im Entlastungsraum 10 untergebracht, von dem aus eine zweite Entlastungsleitung 22 mit einem Ventilsitz 15 weg führt. Dieser Ventilsitz 15 wirkt mit einem Ventilschließ­ glied 18 eines elektrisch gesteuerten Ventils, hier ein Magnetventil 11 zusammen. Das Ventilschließglied 18 ist als Anker des Magnetven­ tils ausgebildet mit einer kegelförmigen Spitze 44, die eine Dicht­ fläche 45 hat, und zur Anlage auf den Ventilsitz 15 der zweiten Ent­ lastungsleitung 22 kommt. Vom Entlastungsraum 10 führt über den Ven­ tilsitz 15 und die zweite Entlastungsleitung 22 eine Rücklaufleitung 16 zum Saugraum 6 zurück. Daß der Anker des Magnetventils 11 im stromlosen, nicht angesteuerten Zustand vom Ventilsitz 15 abhebt, dafür sorgt eine Feder 46, die mit einem mit dem Anker verbundenen Teil 47 zusammenwirkt.

Im Betrieb arbeiten die oben beschriebenen Organe folgendermaßen:

Wird der Pumpenkolben 1 durch den Nockenantrieb nach unten bewegt, so wird dadurch Kraftstoff über die Zuleitung 5 und die Füllnuten 14 in den Pumpenarbeitsraum gefördert. Beim anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens baut sich im Pumpenarbeitsraum 2, in der Längsboh­ rung 48 des Pumpenkolbens 1, der ersten Entlastungsleitung 4, der Verteilernut 30, der Förderleitung 12 und an der mit einer Druckfe­ der 53 belasteten Ventilnadel 54 des Einspritzventils 41 ein Druck auf, bis ein Druck erreicht ist, der die Ventilnadel 54 gegen die Kraft der Feder 53 vom Ventilsitz 55 abhebt, so daß eine Einsprit­ zung erfolgt. Erst bei weiterem Druckanstieg im Pumpenarbeitsraum 2 wird die Kraft der Rückstellfeder 8 des Ventilschließgliedes 7 über­ wunden, nun kann der Kraftstoff über die Längsnuten 52 des Ventil­ schließgliedes 7 dem Entlastungsraum 10, der zweiten Entlastungslei­ tung 22, die im nicht angesteuerten Zustand geöffnet ist, und die Rücklaufleitung 16 zu dem Saugraum 6 fließen. Mit dem Öffnungsvor­ gang wird das Ventilschließglied 7 plötzlich auf einer größeren Flä­ che vom Druck des Pumpenarbeitsraumes belastet und schnell in ganz geöffnete Stellung gebracht. Mit diesem Zurückfließen des Kraftstof­ fes in den Saugraum 6 wird der Druck im Pumpenarbeitsraum 2 wieder abgebaut, so daß der Druck unter das Niveau fällt, das anfangs vor­ handen war, um die Ventilnadel 54 vom Ventilsitz 55 wegzudrücken und das zu der Voreinspritzung führte. Während des Schließens des Ein­ spritzventils 41 wird zeitgleich das Magnetventil 11 angesteu­ ert, dadurch drückt der am Anker 18 vorhandene Ventilsitz 45 sich auf den Ventilsitz 15 und verschließt die zweite Entlastungsleitung 22. Durch den nunmehr wiederum ansteigenden Druck im Pumpenarbeits­ raum 2, der durch weitere Drehung des Nockensantriebs erfolgt, wer­ den die obig bereits erwähnten druckbeaufschlagten Teile mit Druck beaufschlagt, und das Ventilschließglied 7 wieder durch die Rück­ stellfeder 8 in Schließstellung gebracht. Der nun weiterhin geför­ derte Kraftstoff kann nun nur noch über die Längsbohrung 48 im Pum­ penkolben 1, der Verteilernut 30, der Förderleitung 12 zum Ein­ spritzventil 41 abfließen. Daher hebt sich die Ventilnadel 54 des Einspritzventils 41 vom Ventilsitz 55 ab und es kommt zu der Haupt­ einspritzung. Die Dauer wird bestimmt durch die Zeit in der das Mag­ netventil 11 geschlossen bleibt. Öffnet das Magnetventil 11, so wird die Rückseite des Ventilschließgliedes 7 schlagartig entlastet und das Ventilschließglied aufgrund des hohen Drucks im Pumpenarbeits­ raum unmittelbar geöffnet, so daß der Pumpenarbeitsraum entlastet wird und die Einspritzung beendet wird.

Eine weitere alternative Ausführung ist in der Figur gestrichelt eingezeichnet. Im Ventilschließglied 7 ist eine Durchgangsbohrung 56 eingebracht, in die ein einseitig, vom Entlastungsraum 10 durch­ strömbar, druckfederbelastetes Kugelventil 57 eingebracht ist. Bei dieser Ausführungsform ist keine Zuleitung 5 vom Saugraum 6 zum Pum­ penarbeitsraum 2 erforderlich. Statt das Kugelventil 57 in das Ven­ tilschließglied 7 einzubringen, könnte auch eine um das Ventil­ schließglied 7 führende Leitung mit einem Kugelventil eingebaut wer­ den.

Durch die zuvor erläuterten Einrichtungen könnte der Kraftstoff vom Saugraum 6 über die Rücklaufleitung 16, die zweite Entlastungslei­ tung 22, die Durchgangsbohrung 56, das Kugelventil 57, die erste Entlastungsbohrung 4 in den Pumpenarbeitsraum 2 gelangen.

Eine weitere mögliche Alternative besteht darin, daß mittels eines zweistufigen Magnetventils die Abstimmung mit dem Ventilschließglied 7 in der Weise erfolgen kann, daß nach dem Öffnen des Ventilschließ­ gliedes 7 die erste Stufe des Magnetventils geöffnet wird und der Druck nicht vollständig abbaut wird, sondern der Druck kurze Zeit in bestimmter Höhe gehalten wird, um dann mit der zweiten Stufe zur Be­ endigung der Haupteinspritzung den Druck vollständig abzubauen.

Im übrigen kann die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe auch ohne Voreinspritzung betrieben werden, wenn das Magnetventil 11 von Anfang an geschlossen bleibt. Bei beginnender Nockendrehung wird der Pumpenkolben 2 nach oben bewegt, so daß sich der sich über eine Zuleitung 5 und eine Füllnut 14 in den Pumpenarbeitsraum 2 gelangen­ de Kraftstoff zu verdichten beginnt und sich der Druck im Pumpenar­ beitsraum 2 erhöht. Die Erhöhung des Drucks öffnet das Einspritzven­ til 41. Das Ventilschließglied 7 ist geschlossen und das Magnetven­ til 11 ist geschlossen. Die Drehung des Nockens geht weiter, der Pumpenkolben 1 bewegt sich weiter nach oben, verdichtet mehr und spritzt so lange ein bis das Magnetventil 11 öffnet. Über die Rück­ laufleitung 16 wird der Druck im Pumpenarbeitsraum 2 abgebaut, das Einspritzventil 41 schließt. Ein neuer Zyklus kann beginnen.

Claims (10)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Pumpenkolben (1) und einem von diesem begrenzten Pumpenar­ beitsraum (2), der beim Förderhub des Pumpenkolbens (1) über eine Kraftstoffeinspritzleitung (12) mit einem Kraftstoffeinspritzventil (41) verbindbar ist und über eine erste Entlastungsleitung (4) mit einem Entlastungsraum (10) verbindbar ist und mit einem die erste Entlastungsleitung (4) steuernden Glied (7) und eine, das Glied (7) in Schließrichtung belastenden Rückstellfeder (8), die in einem Fe­ derraum bzw. Entlastungsraum (10) angeordnet ist, der über eine zweite Entlastungsleitung (22) entlastbar ist, die ein elektrisch gesteuertes Ventil enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (7) mit einem die erste Entlastungsleitung (4) begrenzenden Ventil­ sitz (32) als Ventilschließglied zusammenarbeitet und der Öffnungs­ druck des gesteuerten Glieds (7) höher als der Öffnungsdruck des Einspritzventils (41) ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (7) als Gleichdruckventil ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (7) als ein gleitend geführtes Ventil­ schließglied (7) ausgebildet ist, wobei der im Zylinder gleitende Teil des Ventilschließgliedes (7) im Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Ventilsitzes und Überstromquerschnitte zwischen Sitz und Federraum vorgesehen sind.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vom Entlastungsraum (10) abführende zweite Entla­ stungsleitung (22) durch ein elektrisch gesteuertes Ventil, insbe­ sondere ein Magnetventil (11), geöffnet und geschlossen werden kann.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch gesteuerte Ventil koaxial zum Ventilschließglied (7) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Ventilschließgliedes (7) mit einer sich in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brenn­ kraftmaschine einstellbaren Rückstellfeder (8) beaufschlagt ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Entlastungsleitungen (4, 22) ein variabler Durchströmquerschnitt während der Öffnungsphase des elektrisch gesteuerten Ventils, des Magnetventils (11), vor Ende der Kraftstoffeinspritzung einstellbar ist.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzpumpe als Ver­ teilereinspritzpumpe ausgebildet ist.

9. Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit periodi­ schen Takten von Pumpenkolbenförderungen und Hochdruckbildung zur Kraftstoffeinspritzdüse mit Steuerung der Dauer der Hochdruckförde­ rung pro Fördertakt zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge, durch Steuerung einer ersten Entlastungsleitung des Pumpenarbeits­ raumes und mit Steuerung der Hochdruckförderrate durch Steuerung ei­ ner Kraftstoffentnahmemenge über ein Kraftstoffentnahmeglied, das einerseits dem Hochdruck des Pumpenarbeitsraums und andererseits dem Druck in einem Entlastungsraum ausgesetzt ist der über ein elek­ trisch steuerbares Ventil entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Arbeitsbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe das elektrisch steuerbare Ventil, zur Steuerung einer Kraftstoffein­ spritzmenge bei Förderhubbeginn des Pumpenkolbens (1) geöffnet, ab einem bestimmten Pumpenkolbenförderhub geschlossen und zur Beendi­ gung der Kraftstoffeinspritzung wiederum geöffnet wird und das Kraftstoffentnahmeglied als Druckventil mit einem oberhalb des Öff­ nungsdrucks des jeweiligen Einspritzventils liegenden Öffnungsdruck ausgebildet ist und/oder daß in einem zweiten Arbeitsbereich das Magnetventil (11) bei Förderbeginn des Pumpenkolbens geschlossen ist und zur Beendigung des Einspritzvorgangs geöffnet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ stand zwischen Vor- und Haupteinspritzung mit dem Schließen des Mag­ netventils (11) variiert werden kann.