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Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Einspritzpumpe, durch deren nockengesteuerte Pumpenkol- ben über jeweils einen Pumpenhochdruckraum, eine Ausgangsbohrung und eine daran anschlie- #ende Einspritzleitung Kraftstoff zu einem Einspritzventil Brennkraftmaschine forderbar ist, wobei jeder Pumpenkolben - durch eine Regeleinrichtung verdrehbar ist, - eine obere, stirnseitige Steuerkante und - kolbenmantelseitig eine seitliche, von letzterer abgehende achsparallele Stop- bzw Leer- laufnut sowie - eine Steuernut mit oberer schrager, das Forder- und Einspritzende bestimmender Steuer- kante und - eine Drosselstelle aufweist, und wobei in jeden Pumpenzylinder eine mit dem Niederdrucksystem kommunizierende,
durch die pumpenkolbenseitigen Steuerkanten in Verbindung mit der Pumpenkoibenmantelflache auf- und zusteuerbare Bohrung einmündet
Die Erfindung geht aus von der DE 27 30 091 A1
Einspritzpumpen, die nockengesteuerte Pumpenkolben aufweisen und mit Einspritzleitungen Düsenhaltern und Einspritzdüsen das Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotores, bilden,
wurden bisher - das trifft auch beim System der DE 27 30 091 A1 zu - zur Kontrolle des hydraulischen Verhaltens nach dem Ende der Einspritzung in der Regel mit Druckventilen ausgerüstet Diese Druckventile sind in der Einspritzpumpe räumlich zwischen Pumpenhochdruckraum und Einspritzleitung in der entsprechend ausgestalteten Pumpenhoch- druckraum-Ausgangsbohrung angeordnet Bekannt sind für solche Druckventile insbesondere folgende Bauarten - Gleichraumventile, das sind dichte Ventile. die nach dem Ende der Forderung die Ableitung eines bestimmten Volumens an Kraftstoff aus der Einspritzleitung zulassen, - Gleichdruckventile, das sind dichte Ventile. die nach dem Ende der Forderung den in der
Einspritzleitung eingeschlossenen Kraftstoff bis zu einem bestimmten Restdruck entlasten, - Ruckstromdrosselventile;
das sind undichte Ventile, bei denen nach dem Ende der
Förderung Kraftstoff durch eine Drossel aus der Einspritzleitung entweichen kann bzw auch umgekehrt in die Einspritzleitung eingeleitet werden kann, wobei das Ventil in Forderrich- tung öffnet und eine ungedrosselte Verbindung freigibt
In solchen Emspntzsystemen wird der Einspritzvorgang von Druckwellen gesteuert, die im Leitungsweg zwischen Pumpendruckraum und Einspritzdüse hin und her laufen Je nach Drehzahl, Forderdauer, Einspritzleitungslange und Kraftstoffeigenschaften kann es dabei entweder zu einer volligen Trennung von vorlaufender Welle (die durch die Einspritzpumpe erzeugt wird) und ruck- laufender Welle (die durch die Reflexion der vorlaufenden Druckwelle an der Einspritzdüse ent- steht)
oder zu einer Überlagerung der beiden Wellen kommen In jedem Fall verbleibt nach Ende der Forderung eine bedeutende Druckwelle in der Einspritzleitung Diese muss abgebaut werden, denn andernfalls würde die Düsennadel des Einspritzventiles ein zweites Mal öffnen, mit der Folge einer Nacheinspritzung und damit einhergehend sehr schlechten Abgas- und Verbrauchswerten.
Die diesbezügliche Entlastung der Einspritzleitung wird durch besagtes Druckventil erreicht. Dieses muss so ausgestaltet sein. dass die Druckspritze der ruckschlagenden Reflexionswelle hinreichend stark abbaubar ist Dabei ist es jedoch in den meisten Lastbereichen nicht vermeidbar, dass aus der Einspritzleitung mehr Kraftstoff entlastet wird als in der Druckwelle gespeichert ist Dies bedeutet, dass nach Abklingen der Druckwellen die Einspritzleitung nur noch teilweise mit Kraftstoff gefüllt ist.
Zur Sicherstellung von stabilen Einspritzungen muss aber die Einspritzleitung vor Beginn der nächsten Einspritzung mit Kraftstoff gefullt sein Da die hierfür durch das Niederdrucksystem bereitgestellten Drücke in der Regel vergleichsweise niedrig sind und in der Grössenordnung zwischen 1 bis 3 bar liegen, wird die Ventilnadel des Druckventiles nicht geöffnet, so dass die Ruck- füllung der Emspntzleitung mit Kraftstoff nur sehr langsam erfolgen kann, was sich insbesondere im Vollastbereich nachteilig auswirkt
Im übrigen stellen solche Druckventile sowohl wegen ihrer komplizierten Herstellung und Montage innerhalb einer Einspritzpumpe einen ganz betrachtlichen Kostenfaktor dar
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zu schaffen,
mit denen unter Verzicht auf herkommliche Druckventile trotzdem eine sichere Kraftstoffeinspritzung erzielbar ist
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Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffeinspritzsystem der gattungsgemässen Art erfindungs- gemäss entsprechend dem Kennzeichen des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass - zum Abbau der nach Ende der pumpenseitigen Kraftstoffförderung in den Einspritzleitungen auftretenden Druck- wellen sowie zur Verhinderung einer damit einhergehenden zu starken Entleerung der Einspritz- leitungen - an jedem Pumpenkolben eine einen gedrosselten Kraftstoffrückfluss zwischen Pumpen- hochdruckraum und Steuernut und von dieser zum Niederdrucksystem bewirkende Drosselstelle angeordnet ist.
Aufgrund des Vorsehens dieser erfindungsgemässen Drosselstelle am Pumpenkolben kann in der Einspritzpumpe auf das Vorsehen herkömmlicher Druckventile verzichtet werden, was die Einspritzpumpe vereinfacht und eine erhebliche Herstellkostenreduzierung bedeutet. Die Herstel- lung der erfindungsgemässen Drosselstelle am Pumpenkolben verursacht demgegenüber nur vernachlässigbare Mehrkosten.
Für die konkrete Ausgestaltung der erfindungsgemässen Drosselstelle gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Drosselstelle am Übergang zwischen Stop- bzw. Leerlauf- nut und Steuernut durch eine Querschnittsverengung eingangs der Steuernut gebildet sein. Alter- nativ hierzu kann die Drosselstelle Teil einer am Pumpenkolben aussen umlaufenden, mit der Steuernut und der Stop- bzw. Leerlaufnut kommunizierenden Ringnut sein. Diese besitzt einen wesentlich geringeren Querschnitt als die Stop- bzw. Leerlaufnut Innerhalb dieser Ringnut ist die Drosselstelle am Übergang zwischen Stop- bzw. Leerlaufnut und umfangmässig davon etwas entferntem Eingangsbereich der Steuernut gegeben.
In weiterer Alternative besteht beispielsweise auch die Möglichkeit, die Drosselstelle durch eine von der oberen Steuerkante des Pumpenkolbens abgehende, vorzugsweise achsparallele und an einem umfangseitigen Ende in die Steuernut ausmündende, querschnittsmässig entsprechend bemessene Drosselnut zu bilden. In diesem Fall darf keine Kommunikationsverbindung zwischen Stop- bzw. Leerlaufnut und Steuernut bestehen. Die Stop- bzw. Leerlaufnut steht nur in Leerlauf- stellung des Pumpenkolben mit dem Niederdrucksystem in Verbindung. In von der Leerlaufstellung verschiedenen Verdrehstellungen des Pumpenkolbens, dagegen erfolgt die Kommunikation zwischen Niederdrucksystem und Pumpenhochdruckraum ausschliesslich über die Steuernut und die Drosselnut.
Nachstehend ist die erfindungsgemässe Lösung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestell- ter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Einspritzpumpe mit Pumpenkolben mit einer ersten
Ausführungsform der erfindungsgemässen Drosselstelle,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einspritzpumpe gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Einspritzpumpe mit Pumpenkolben mit einer zweiten
Ausführungsform der erfindungsgemässen Drosselstelle,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Einspritzpumpe gemäss Fig. 3,
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine Einspritzpumpe mit Pumpenkolben mit einer weiteren
Variante der erfindungsgemässen Drosselstelle, und
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Einspritzpumpe gemäss Fig 5.
In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Teile des jeweils dargestellten Kraft- stoffeinspritzsystems mit gleichen Bezugszeichen versehen, nämlich mit 1 ein Pumpenzylinder einer Einspritzpumpe, mit 2 ein darin wirkender, nockengesteuerter und durch eine Regeleinrich- tung verdrehbarer Pumpenkolben, mit 3 der zugehörige Pumpenhochdruckraum, mit 4 dessen Ausgangsbohrung, mit 5 eine an letzterer angeschlossene Einspritzleitung und mit 6 ein aus letzterer mit Kraftstoff versorgtes Einspritzventil, das im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingebaut ist. Jeder Pumpenkolben 2 weist generell eine obere, stirnseitige Steuerkante 7, eine umfangseitige Mantelfläche 8, eine von der Steuerkante 7 abgehende, kolbenmantelseitig einge- arbeitete Stop- bzw.
Leerlaufnut 9 und eine Steuernut 10 mit oberer schräger, das Förder- und Einspritzende bestimmender Steuerkante 11 auf. Darüber hinaus mündet in jeden Pumpenzylinder 1 quer eine mit einem der Kraftstoffversorgung und -entlastung dienenden Niederdrucksystem kommunizierende Bohrung 12 ein, die durch die pumpenkolbenseitigen Steuerkanten 7,11 in Verbindung mit der Pumpenkolben-Mantelfläche 8 abhängig von der Pumpenkolbenbewegung auf- und zusteuerbar ist.
Zum Zwecke des Abbaus der nach Ende der pumpenseitigen Kraftstoffförderung in den
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Einspritzleitungen 5 auftretenden Druckwellen/Reflexionswellen, sowie zwecks Verhinderung einer damit einhergehenden zu starken Entleerung der Einspritzleitungen 5 ist im Ersatz bisher notwen- diger Druckventile in der Einspritzpumpe gemäss der Lehre der Erfindung an jedem Pumpenkolben 2 eine Drosselstelle 13 vorgesehen, die einen gedrosselten Ruckfluss von Kraftstoff zwischen Pumpenhochdruckraum 3 und Steuernut 10 und von dieser uber die Bohrung 12 zum Niederdruck- system zulässt. Der wirksame Querschnitt der Drosselstelle ist auf den jeweiligen Anwendungsfall (Druck, Durchlassmenge pro Zeit) angepasst.
Dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 liegen Pumpenkolben 2 zugrunde, bei denen die Steuernut 10 seitlich von der Stop- bzw. Leerlaufnut 9 abgeht In diesem Fall ist die Drosselstelle 13 am Übergang zwischen Stop- bzw Leerlaufnut 9 und Steuernut 10 durch eine Querschnitts- verengung eingangs der Steuernut 10 gebildet Diese Querschnittsverengung ist vorzugsweise so realisiert, dass der Übergangsbereich zwischen den Nuten 9 und 10 eine geringere radiale Tiefe hat und sich über die ganze Höhe der Steuernut 10 oder nur einen Teil derselben erstreckt (siehe Fig 2)
Erzeugt wird diese Art der Drosselstelle durch entsprechendes Einfrasen oder Einschleifen der betreffenden Vertiefung in die Pumpenkolben-Mantelfläche 8 entweder separat oder bei Herstellung der Steuernut 10
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig 3 und 4 ist am Pumpenkolben 2 eine aussen umlaufende Ringnut 14 gegeben, die sowohl mit der Steuernut 10 als auch der Stop- bzw Leerlaufnut 9 kommuniziert und einen wesentlich geringeren Querschnitt als letztere aufweist In diesem Fall ist die erfindungsgemasse Drosselstelle 13 Teil dieser Ringnut 14 und innerhalb dieser am Übergang zwischen Stop- bzw Leerlaufnut 9 und umfangsmässig davon etwas beabstandetem Eingangsbe- reich der Steuernut 10 gegeben
Dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig 5 und 6 liegen Pumpenkolben 2 zugrunde, bei denen keine Kommunikationsverbindung zwischen Stop- bzw.
Leerlaufnut 9 und Steuernut 10 besteht Die Stop- bzw Leerlaufnut 9 steht nur in Leerlaufstellung des Pumpenkolbens 2 uber die Bohrung 12 mit dem Niederdrucksystem in Kommunikation In diesem Fall ist die Drosselstelle 13 durch eine von der oberen Steuerkante 7 des Pumpenkolbens 2 abgehende, vorzugsweise achsparaliele und an einem umfangsseitigen, vorzugsweise jenem weiter von der Stop- bzw Leerlaufnut 9 entfernten Ende der Steuernut 10 in diese ausmündende Drosselnut 15 gebildet,
deren Querschnitt dem angestrebten Zweck entsprechend bemessen und wesentlich kleiner als jener der Stop- bzw Leerlaufnut 9 ist Ober diese Drosselnut 15 und die Steuernut 10 erfolgt auch die Kommunikation zwischen Niederdrucksystem und Pumpenhochdruckraum 3 in allen von der Leerlaufstellung ver- schiedenen Verdrehstellungen des Pumpenkolbens 2
Unabhangig von der jeweiligen Ausgestaltung der Drosselstelle 13 wird deren wirksamer Quer- schnitt so bestimmt dass keine wesentliche Verlangsamung des Druckabfalls nach Forderende erfolgt und dass die im Anschluss an einen Emspntzvorgang in den Einspritzleitungen 5 auftretenden sowie in den Pumpenhochdruckraumen 3 ankommenden Reflexionswellen so gedrosselt werden, dass einerseits die Einspritzleitungen nicht zu stark entleert werden,
andererseits aber auch keine zweite Öffnung der jeweiligen Einspritzdüse auftreten und somit ein Nachspntzen von Kraftstoff vermieden werden kann Die Entlastungswirkung der Drosselstelle 13 ist in jedem Fall optimal an die Verhältnisse der Brennkraftmaschine anpassbar Aufgrund des Vorsehens der Drosselstelle 13 und deren Bemessung sind ausserdem uber den gesamten Lastbereich der Brennkraftmaschine die Verhaltnisse für die Wiederfullung der Einspritzleitungen zwischen zwei Einspritzungen eindeutig definiert
PATENTANSPRÜCHE:
1 Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Einspritzpumpe, durch deren nockengesteuerte Pum- penkolben (2) uber jeweils einen Pumpenhochdruckraum (3), eine Ausgangsbohrung (4) und eine daran anschliessende Einspntzleitung (5) Kraftstoff zu einem Einspntzventil (6) einer Brennkraftmaschine förderbar ist, wobei jeder Pumpenkolben - durch eine Regeleinrichtung verdrehbar ist, - eine obere, stirnseitige Steuerkante (7) und - kolbenmantelseitig eine seitliche, von letzterer abgehende achsparallele Stop- bzw
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Leerlaufnut (9) sowie - eine Steuernut (10) mit oberer schräger, das Förder- und Einspritzende bestimmender
Steuerkante (11) und - eine Drosselstelle (13) aufweist, und wobei in jeden Pumpenzylinder eine mit dem Niederdrucksystem kommunizierende,
durch die pumpenkolbenseitigen Steuerkanten in Verbindung mit der Pumpenkolben- mantelfläche auf- und zusteuerbare Bohrung (12) einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass in der druckventillosen Einspritzpumpe die Verbindung vom Pumpenhochdruckraum (3) über die Ausgangsbohrung (4) zur anschliessenden Einspritzleitung (5) immer uneinge- schrankt kraftstoffdurchlässig ist und dass an jedem Pumpenkolben (2) die Drosselstelle (13) in peripherer Lage mit solcher Querschnittsgrösse vorgesehen ist, dass sich nach
Beendigung jeder pumpenseitigen Kraftstoffförderung zwischen Pumpenhochdruckraum (3) und Steuernut (10) sowie von dieser zum Niederdrucksystem hin ein solch gedrosselter
Kraftstoffrückfluss einstellt, dass die in der zum Pumpenhochdruckraum (3) hin offenen
Einspritzleitung (5)
auftretenden Druckwellen abbaubar und eine damit einhergehend zu starke Kraftstoffentleerung der Einspritzleitung (5) unterbindbar ist 2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel- stelle (13) am Übergang zwischen Stop- bzw. Leerlaufnut (9) und Steuernut (10) durch eine Querschnittsverengung eingangs der Steuernut (10) gebildet ist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel- stelle (13) Teil einer am Pumpenkolben (2) aussen umlaufenden, sowie mit der Steuernut (10) und der Stop- bzw. Leerlaufnut (9) kommunizierenden, einen wesentlich geringeren
Querschnitt als letztere aufweisenden Ringnut (14) ist und innerhalb dieser am Übergang zwischen Stop- bzw. Leerlaufnut (9) und umfangmässig davon etwas entfernten Eingangs- bereich der Steuernut (10) gegeben ist.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (13) durch eine von der oberen Steuerkante (7) des Pumpenkolbens (2) abgehende, vorzugsweise achsparallele und an einem umfangseitigen Ende in die Steuernut (10) ausmündende, querschnittsmässig entsprechend bemessene Drosselnut (15) gebildet ist, in welchem Fall keine Kommunikationsverbindung zwischen Steuernut (10) und Stop- bzw
Leerlaufnut (9) besteht und die Kommunikationsverbindung zwischen Niederdrucksystem (Bohrung 12) und Pumpenhochdruckraum (3) in von Leerlauf verschiedenen Betriebsstel- lungen des Pumpenkolbens (2) ausschliesslich über die Steuernut (10) und die Drosselnut (15) erfolgt.
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