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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einem von einer Nockenwelle antreibbaren Pumpenkolben und einem über eine schräge Steuerkante desselben veränderlichen Druckraum, an welchen die Hochdruckleitung zu der oder zu den Einspritzdüsen angeschlossen ist, wobei ein federbelasteter Steuerkolben als an den Druckraum oder die vom Druckraum zur Einspritzdüse führende Hochdruckleitung angeschlossenes Ventil ausgebildet ist, welches in geöffnetem Zustand über eine Drosselstelle eine Verbindung vom Druckraum des Pumpenkolbens zu einem Raum, in welchem ein Flüssigkeitsdruck herrscht, freigibt und bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckes diese Verbindung abschliesst.
Bei derzeit verwendeten Einspritzpumpe gelangt der Brennstoff über eine schräge Steuerkante eines Pumpenkolbens der Einspritzpumpe in einen Druckraum und von dort in eine Hochdruckleitung zu der oder den Einspritzdüsen, wobei zusätzlich noch ein federbelasteter Steuerkolben vorgesehen sein kann. Da die Geschwindigkeit der Druckwelle des eingespritzten Treibstoffes im wesentlichen unabhängig von der Motordrehzahl ist, bedeutet dies, dass bei erhöhter Drehzahl des Motors die Druckwelle immer später zur Düsennadel gelangt und der Einspritzbeginn gegenüber der Kolbenlage verschoben wird.
Um den Einspritzbeginn in Abhängigkeit von der Drehzahl richtig zu wählen, ist es nötig, bei steigender Drehzahl den Förderbeginn der Einspritzpumpe weiter vor den oberen Totpunkt des Kolbens der Brennkraftmaschine zu legen, was im allgemeinen durch eine Verdrehung der Einspritzpumpenwelle gegenüber der Antriebswelle erreicht wird. Ober einen Verstellmechanismus wird dabei in Abhängigkeit der von einen Messwertgeber ermittelten Drehzahl die Einspritzpumpenwelle mechanisch verdreht, wofür ein grosses Drehmoment aufgewendet werden muss.
In der EP 153 294 A1 ist eine Einrichtung zur Verstellung des Spritzbeginnes einer Einspritzpumpe bekanntgeworden, bei welcher an dem Druckraum der Pumpe ein Ausweichkolben angeschlossen ist, der als Ventil ausgebildet ist. Der Ausweichkolben dieser bekannten Einrichtung ist in eine an dem Druckraum der Einspritzpumpe angeschlossene Leitung eingeschaltet, wobei diese Leitung als Steuerleitung ausgebildet ist und den Druckraum der Einspritzpumpe mit der Saugbohrung des Pumpenkolbens verbindet.
In der GB 1 367 337 A ist eine Einspritzpumpe bekanntgeworden, bei welcher ein federbelastetes Ventil nach Überschreiten eines bestimmten Druckes eine Verbindung vom Druckraum zu den Einspritzöffnungen freigibt.
In der GB 1 326 074 A ist eine Einspritzpumpe bekanntgeworden, bei weicher in einer Leitung, welche an den Druckraum des Kolbens anschliesst, ein Steuerkolben vorgesehen ist, welcher nur bei niedrigen Drehzahlen gleichzeitig mit dem Injektor mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagt wird.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einspritzpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile der hohen mechanischen Beanspruchungen eines Verstellmechanismus zum Verdrehen der Einspritzpumpenwelle vermeidet und eine im Einspritzpumpengehäuse integrierte Spritzbeginnverstellung in Abhängigkeit von Betriebsparametem der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass der Raum, in welchem der Flüssigkeitsdruck herrscht, ein gegenüber einem Saugraum und einem Leckölraum abgeschlossener Steuerraum ist, in weichem der geregelte bzw. gesteuerte Flüssigkeitsdruck herrscht, und dass die resultierende Kraft, die eine Düsennadel der Einspritzdüse in Schliessstellung hält, grösser ist als der Druck, bei dessen Überschreiten der Steuerkolben die Verbindung zum Steuerraum schliesst, multipliziert mit der vom Flüssigkeitsdruck im Schliesssinne beaufschlagten Fläche des Steuerkolbens.
Durch die vom Steuerkolben freigegebene Drosselstelle gelangt der eingespritzte Brennstoff in einen Steuerraum, in dem ein geregelter bzw. gesteuerter Flüssigkeitsdruck herrscht, wodurch sich auch in dem Steuerraum ein dem Druck im Druckraum entsprechender Druck einstellt. Nach Überschreiten eines vorbestimmten Druckes, der im wesentlichen durch die durch die Abmessungen des Steuerkolbens gegebene vom Flüssigkeitsdruck im Schliesssinne beaufschlagbare Fläche und die auf den Steuerkolben wirkende Federkraft gegeben ist, erfolgt ein Schliessen des als Ventil ausgebildeten Steuerkolbens.
Dadurch, dass die Kraft, die die Düsennadel in Schliessstellung hält, grösser ist als der Druck, bei dessen Überschreiten der Steuerkolben die Verbindung zum Steuerraum schliesst, multipliziert mit der vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagten Fläche des Steuerkolbens, ist sichergestellt, dass der Einspritzvorgang erst nach dem Schliessen des als Ventil ausgebildeten Steuerkolbens beginnt und es ist somit möglich, den
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Einspritzbeginn durch geeignete Wahl des Druckes im Steuerraum vor Beginn des Förderorganges in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie beispielsweise der Drehzahl des Motors, zu verstellen.
Der Steuerraum kann ringförmig im Einspritzpumpengehäuse ausgebildet werden, wobei die Ausbildung vorzugsweise so getroffen gesehen ist, dass der Steuerraum an der von der Hochdruckleitung abgewendeten Rückseite des Steuerkolbens angeschlossen ist.
Um nach erfolgtem Druckabbau im Druckraum nach der Einspritzung eine definierte Stellung des Steuerkolbens zu gewährleisten, ist die Ausbildung vorzugsweise so getroffen, dass der Steuerkolben einen Kopf vergrösserten Durchmessers aufweist, der zwischen zwei Ventilsitzen spielt.
Nach dem Druckabbau wird der Steuerkolben durch die ihn beaufschlagende Feder gegen den zweiten Ventilsitz gepresst, wodurch die Einstellung eines gewünschten Druckes im Steuerraum ermöglicht wird.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Steuerkolben an seinem vom Kopf abgewendeten Ende einen Bereich vergrösserten Durchmessers auf und ist der Steuerkolben zumindest teilweise über diesen Bereich im wesentlichen dicht in einer abgesetzt ausgebildeten Bohrung des Einspritzpumpengehäuses geführt, wodurch eine exakte Führung des Steuerkolbens im Einspritzpumpengehäuse gewährleistet ist. Durch die abgesetzte Ausbildung sowohl des Steuerkolbens als auch der Bohrung können Druckunterschiede zwischen den einzelnen Räumen vor allem zu Förderbeginn leicht beherrscht werden.
Zur Steuerung bzw. Regelung des Flüssigkeitsdruckes im Steuerraum ist dieser bevorzugt eine vorzugsweise elektrisch steuerbare Drossel mit einer Rücklaufleitung verbunden. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zur Regelung des Druckes im Steuerraum eine vorzugsweise elektronische Steuereinheit mit der Drossel über Steuerleitungen verbunden, wobei die Steuereinheit in Abhängigkeit vom Druck im Steuerraum auch die Einspritzmenge regelt. Durch eine elektronische Steuereinheit kann in besonders einfacher Weise der Druck im Steuerraum geregelt werden, wobei zusätzlich auch die Einspritzmenge geregelt wird, da eine Änderung des Spritzbeginnes eine Änderung der Einspritzmenge nach sich zieht, die entsprechend korrigiert werden muss.
Zur Druckentlastung des Steuerraumes wird vorzugsweise so vorgegangen, dass der Steuerraum über ein nach aussen schliessendes Rückschlagventil mit dem Saugraum der Einspritzpumpe verbunden ist.
Ist die den Steuerkolben beaufschlagende Feder die Düsennadelfeder, wie es einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht, so wird dadurch auch sichergestellt, dass der Einspritzvorgang erst nach Schliessen des Steuerraumes durch den Steuerkolben erfolgt, da die Düsennadel mit steigender Federkraft beaufschlagt wird, wobei vorzugsweise der Düsennadelfederraum mit dem Saugraum der Einspritzpumpe verbunden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In dieser zeigen : Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Einspritzpumpe, die an einem Nockenwellengehäuse festgelegt ist, und Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Pumpedüse.
In Fig. 1 ist ein Nockenwellengehäuse 1 mit einer Nockenwelle 2 dargestellt, wobei ein Abtastkopf 3, der durch eine Feder 4 belastet ist, auf den Kolben 5 der Einspritzpumpe 6, die mittels Schrauben 7 am Nockenwellengehäuse 1 festgelegt ist, wirkt. Mit 8 ist eine Regelstange angedeutet, die eine Verdrehung des Kolbens ermöglicht.
Der Kolben 5 fördert den Kraftstoff nach dem Schliessen der Saug- und Absteuerbohrungen 9 des Einspritzpumpengehauses nach dem Öffnen des als Ventil ausgebildeten Steuerkolbens 10 durch die Bohrung 11 in den Steuerraum 12, den einzelne Zylinderräume bilden. Diese Zylinderräume sind durch die Längsbohrung 13 miteinander verbunden. Der Steuerraum 12 ist vom Saugraum 14 und vom Leckölraum 15 der Pumpe abgedichtet.
Auf einer Seite ist der Steuerraum 12 mit einem Rückschlagventil 16, auf der anderen Seite mit einem Steuerorgan 17, oder alternativ 18, versehen.
Das Rückschlagventil 16 dient der einfachen Entlüftung des Steuerraumes 12 mit einer üblichen Förderpumpe 19. Die Mechanismen 17, alternativ 18, steuern den Druck im Steuerraum
12. Wenn dieser Druck dank der Förderung des Kolbens 5 ein bestimmtes Niveau erreicht, wird der Ventilkegel des Steuerkolbens 10 gegen die Kraft der Feder 20 auf seinen Sitz 21 gedrückt.
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Das System ist so ausgelegt, dass erst nach dem Schliessen des Steuerkolbens 10 die Düsennadel im angedeuteten Düsenhaiter 22 öffnen kann. Das Förderende wird durch die untenliegende Steuerkante des Kolbens 5 ausgelöst Der Schliessvorgang des Steuerkolbens 10, nämlich die Bewegung in Richtung Flachsitz 23, nach Förderende wird von der Kraft der Ventilfeder 20 gesteuert. Die Kante 24 des Steuerkolbens dichtet gleichzeitig den Hochdruckraum 25 der Einspritzpumpe vom Steuerraum 12 ab.
Nach dem Spritzbeginn eines beliebigen Elementes herrscht im Steuerraum 12 ein von der Kraft der Ventilfeder 20 diktierter Druck. Durch alternative Steuerorgane 17 oder 18 kann man den Druck im Steuerraum 12 zwischen den einzelnen Einspritzvorgängen beliebig bis zum Förderdruck wieder senken.
Das Absenken des Druckes im Steuerraum 12 kann dabei entweder über eine elektronisch steuerbare Drossel 17 oder über ein mittels eines Elektromagneten mit elektronisch steuerbarer Länge des Offnungsimpujses gesteuerten Ventiles 18 erfolgen. Die Steuerung der Steuerorgane 17 oder 18 erfolgt dabei über eine vorprogrammierbare elektronische Steuereinheit 26, die über eine Steuerleitung 27 mit dem Steuerorgan 17 oder 18 verbunden ist.
Der komprimierte Kraftstoff strömt beim öffnen der Steuerorgane 17 oder 18 dabei aus dem Steuerraum 12 aus. Die ausgeströmte Menge definiert einen Hub des Kolbens 5 des zunächst folgenden Einspritzvorganges zwischen dem Schliessen der Saug- und Absteuerbohrungen 9 und dem Spritzbeginn. Mit gezielter Druckentlastung im Steuerraum 12 kann man den Spritzbeginn steuern. Mit der Änderung des Spritzbeginns wird gleichzeitig auch die Einspritzmenge geändert.
Durch eine vorprogrammierte Reglerfunktion der elektronischen Steuereinheit 26, die auch über eine Steuerleitung 28 die Bewegung der Regelstange 8 steuert, wird diese entsprechend korrigiert.
Die Steuerorgane 17 oder 18 erfüllen auch die Funktion einer unabhängigen Motorabstellvorrichtung. Wenn die Drossel 17 weit geöffnet wird oder das Ventil 18 offen bleibt, wird die Kraftstofförderung zur Düse 22 unabhängig von der Lage der Regelstange 8 verhindert, da der Einspritzbeginn erst nach dem Schliessen des Steuerkolbens 10 erfolgen soll. Ein solches Schliessen des Steuerkolbens 10 findet bei geöffnetem Steuerorgan 17 oder 18 jedoch nicht statt, da im Druckraum und Steuerraum kein entsprechender Druck aufgebaut werden kann, wodurch auch keine Einspritzung mehr erfolgt.
Die Steuerorgane 17 oder 18 sind über eine Leitung 29 mit dem Tank 30 verbunden, wobei in diese Leitung 29 auch eine Leitung 31 über ein Ventil 32 aus dem Druckraum mündet. Aus dem Leckölraum 15 und im Anschluss an die Hochdruckleitung 33 aus dem Düsennadelhalter 16 führen ebenfalls Überströmleitungen 34 und 35 zum Tank 30.
Bei der Darstellung in Fig. 2 sind gleiche Teile wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen worden. Die Funktionsweise der Pumpendüse der Fig. 2 erfolgt analog zu jener der Reiheneinspritzpumpe der Fig. 2, wobei der Steuerraum 12 und der Saugraum 14 im Zylinderkopf des Motors gebildet ist. Die Düsennadelfeder 36 dient bei der Pumpendüse der Fig. 2 gleichzeitig auch als Ventilfeder für den Steuerkolben 10 und der Federraum 37 der Feder 36 ist mit dem Saugraum 14 verbunden.
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