CH671809A5

CH671809A5 -

Info

Publication number: CH671809A5
Application number: CH3616/86A
Authority: CH
Inventors: Peter Fuchs
Original assignee: Nova Werke Ag
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1989-09-29
Also published as: EP0281580A1; KR880701828A; EP0281580B1; US4907555A; PL267640A1; PL152523B1; CN1010336B; WO1988002068A1; FI882144A; JPH01500843A; FI882144A0; JPH0681937B2; CN87106777A; KR940011345B1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine, in der jeweils eine Einspritzdüse über eine Druckleitung an einer Brennstoffpumpe angeschlossen ist, wobei die Brennstoffpumpe einen Zylinder mit mindestens einer Brennstoffleitung für den Zu-und Abfluss von Brennstoff und einen Pumpenraum sowie einen Pumpenkolben aufweist, und der Pumpenkolben mit einer von einem Druckmittel beaufschlagten Axialkolbeneinheit verbunden und von dieser angetrieben ist.

Es ist eine grosse Zahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen für Dieselbrennkraftmaschinen bekannt, wobei bei den meisten dieser Vorrichtungen der Pumpenkolben von einer Nockenwelle angetrieben wird. Aus der schweizerischen Patentschrift Nr. 539 778 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung bekannt, bei welcher der Antrieb der Pumpenkolben mittels einer von einem Druckmittel beaufschlagten Axialkolbeneinheit erfolgt. Diese Vorrichtung umfasst eine Förderpumpe für den Brennstoff, welche Teil eines Leitungssystems für die Zuführung von Brennstoff zu einer oder mehreren Brennstoffdüsen ist. Die Förderpumpe steht in Verbindung mit einem Kraftstoffspeicher und einem Druckregelventil, welches den Förderdruck im Brennstoffleitungssystem regelt. Von der Förderpumpe wird der Brennstoff zu einem elektromagnetisch betätigten Hydraulikventil, dann zu einem Schieberventil und nachfolgend zu einem Servo-kolben und zur Einspritzdüse geleitet. Das Magnetventil ist mit einem elektrischen Steuergerät verbunden, welches Steuersignale für den Beginn und das Ende der Einspritzung an das Magnetventil abgibt. Das mit dem Magnetventil verbundene Schieberventil weist zwei Steuerkanten auf, welche den Zufluss von Brennstoff zur Kolbenfläche des Servokol-bens steuern. Der Schieber des Schieberventils ist einerseits von Brennstoff mit dem Druck der Förderpumpe beaufschlagt, und anderseits mit einer Federkraft belastet, welche geringer ist als die vom Förderdruck der Pumpe erzeugte Kraft. Der Servokolben ist direkt mit dem Pumpenkolben der Einspritzpumpe verbunden, wobei der Pumpenkolben Brennstoff aus einem Pumpenraum zur Einspritzdüse fördert. Die in den Pumpenraum einfliessende Brennstoff2

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menge wird durch den an der Förderpumpe herrschenden Druck und eine in der Leitung angeordnete Drossel bestimmt.

Bei Beginn des Einspritzzyklus' wird das Magnetventil durch ein Steuersignal in eine Lage gebracht, in welcher das Schieberventil von der Förderpumpe unter Druck gesetzt und dadurch der Schieber des Schieberventils einen Durchlass von der Brennstoffleitung zur Arbeitsfläche des Servo-kolbens freigibt. Der Servokolben, und damit der Pumpenkolben, wird in Bewegung gesetzt und der Einspritzvorgang gestartet. Zum gewünschten Zeitpunkt für das Ende der Einspritzung wird dem Magnetventil über die elektrische Steuereinrichtung ein zweites Signal zugeleitet, wodurch dieses eine andere Schaltstellung einnimmt und das Schieberventil vom Brennstoffdruck ab der Förderpumpe entlastet. Der Schieber des Schieberventils wird durch die Federkraft verschoben und gibt einen Durchlass frei, welcher die Arbeitsfläche des Servokolbens mit einer drucklosen Rücklauf leitung des Brennstoffsystems verbindet. Der Einspritzhub wird abgebrochen und der Pumpenkolben, und damit der Servokolben, durch den Förderdruck im Brennstoffsystem zurück-gestossen. Der Rücklaufweg des Servokolbens ist durch die einfliessende Menge von Brennstoff bestimmt, welche wiederum von der im Zulauf angeordneten Drossel vorgegeben wird. Bei Teilleistungen bleibt der Servokolben am Ende des Fülltaktes schwebend stehen, d. h. seine Stellung ist nicht fixiert. In dieser ungenauen Stellung des Servokolbens ist die Brennstoffeinspritzvorrichtung bereit für einen neuen Einspritzhub.

Brennstoffeinspritzvorrichtungen der beschriebenen Art ermöglichen durch den Einbau des Schieberventiles die Verwendung von relativ kleinen Magnetventilen. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, dass die genaue Dosierung der Einspritzmenge mit Schwierigkeiten verbunden ist. Die elektrische Steuerung und das ganze Brennstoffsystem müssen sehr genau aufeinander abgestimmt werden, um insbesondere bei schnell laufenden Dieselmotoren den Brennstoff in der richtigen Menge und zum richtigen Zeitpunkt in den Brennraum der Dieselbrennkraftmaschine einzubringen. Diese Abstimmung ist schwierig und mit grossem technischem Aufwand verbunden. Da der Servokolben in einem grossen Lastbereich nicht von einem Anschlag ausgeht ist die Brennstoffdosierung trotzdem sehr ungenau. Der schwebende Servokolben kann wegen der Leckverluste nicht genau positioniert werden, und Viskositätsänderungen des Brennstoffes bewirken einen unterschiedlichen Füllgrad. Die elektrische Zeitsteuerung kann diese Abweichungen nicht erfassen und ausgleichen. Als Folge treten bei mehreren Pumpen, bzw. Zylindern, unterschiedliche Füllungen auf. Die bekannte Einspritzvorrichtung weist zudem keine Notlaufeinrichtung auf, und der Einspritzvorgang kann bei einem Ausfall der elektrischen Steuerung nicht durchgeführt werden. Je nach Art des verwendeten Brennstoffes weist das Hydrauliksystem eine andere Charakteristik auf, und unter Umständen ist die Funktiönsfähigkeit der Hydraulikelemente nicht mehr gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden, und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem von einem Druckmittel angetriebenen Pumpenkolben zu schaffen, welche sowohl bei schnell wie langsam laufenden Dieselmotoren und für alle Arten von Brennstoffen einsetzbar ist, bei welcher die eingespritzte Brennstoffmenge nicht zeitabhängig, sondern volu-metrisch bestimmt wird, und welche auch bei Ausfall des elektrischen Teiles eine Notlaufeinrichtung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Pumpenkolben mit mindestens einer mit dem Pumpenraum verbundenen Steuerkante versehen und um seine

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Längsachse verdrehbar ist, die Axialkolbeneinheit über ein Hydrauliksystem an einer vom Brennstoffsystem unabhängigen Druckquelle angeschlossen und in diesem Hydrauliksystem zwischen Druckquelle und Axialkolbeneinheit eine mechanisch und/oder elektrisch schaltbare Steuereinrichtung mit mindestens einem.Hauptschieber angeordnet ist, die Steuereinrichtung mindestens einen über eine Verbindungsleitung mit dem Pumpenraum verbundenen und von Brennstoff beaufschlagten Rückstellkolben aufweist und in den mit dem Pumpenraum in Verbindung stehenden Brennstofflei-tungen mindestens eine weitere Steuereinrichtung angeordnet und mit dem Pumpenraum verbunden ist.

Bei der Erfindung wird das Prinzip des mit Steuerkanten versehenen Pumpenkolbens mit einer Antriebseinheit verbunden, welche einen von einem Druckmittel beaufschlagten Antriebskolben aufweist. Das Brennstoffsystem der Brennstoffpumpe und das Druckmittelsystem der Axialkolbeneinheit sind voneinander unabhängige Systeme, welche über eine Steuereinrichtung miteinander verknüpft sind. Die Steuereinrichtung ist mechanisch und/oder elektrisch schaltbar und weist zudem einen Rückstellkolben auf, welcher mit dem Pumpenraum verbunden ist und von Brennstoff beaufschlagt wird. Diese Verbindungsleitung vom Pumpenraum zum Rückstellkolben der Steuereinrichtung bewirkt mit der Steuerkante am Pumpenkolben eine direkte Beeinflussung des Druckmittelsystems durch das Brennstoffsystem. Je nach Stellung des Pumpenkolbens, bzw. der daran angeordneten Steuerkante, wird die Steuereinrichtung zu einem gewünschten Zeitpunkt von unter Hochdruck stehendem Brennstoff beaufschlagt und das Druckmittelsystem der Axialkolbeneinheit gesteuert. Diese Anordnung gewährleistet den Abbruch des Einspritzvorganges sobald der Pumpenkolben einen gewünschten Weg zurückgelegt hat, und damit ein genau bestimmtes Volumen von Brennstoff ausge-stossen wurde.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Hauptschieber der Steuereinrichtung Steuerräume und Steuerkanten zum Öffnen und Schliessen der Druckmittelleitungen zum Axialkolben auf, und dieser Hauptschieber wirkt am einen Ende mit einer Schubstange und am anderen Ende mit dem von Brennstoff beaufschlagten und mit dem Pumpenraum verbundenen Rückstellkolben zusammen. Mindestens ein Teil der Schubstange bildet den Kern einer Magnetspule, und diese Magnetspule ist mit einem elektrischen Impulsgeber verbunden. Im weiteren ist die Schubstange Teil einer mechanischen Sperreinrichtung, und diese Sperreinrichtung legt die Schubstange und die Steuerkanten des Hauptschiebers in einer Steuerstellung fest.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung im Hydrauliksystem mit einer Steuernockenwelle in Verbindung steht, und die Nockenscheibe auf die Schubstange der Steuereinrichtung einwirkt. Bei dieser Anordnung kann eine Nockenwelle von geringer Masse eingesetzt werden, da sie nur Steuerelemente bewegen muss. Dies im Gegensatz zu Einspritzvorrichtungen, bei welchen die Nockenwelle die Pumpenkolben antreibt, und die einer schweren und aufwendigen Konstruktion bedürfen. Die Steuernockenwelle wirkt direkt auf die Schubstange des Hauptschiebers und dient als Betätigungsorgan des Hauptschiebers oder als Notsteuerung bei Ausfall der Magnetspule. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Axialkolben doppeltwirkend und die Druckmittelzuleitung zum Arbeitsraum mit der voll beaufschlagten Kolbenfläche ist über die Steuereinrichtung zur Druckquelle und die Druckmittelzuleitung zum Ringraum mit der Ringfläche des Kolbens direkt zur Druckquelle geführt.

Eine weitere Verbesserung der Brennstoffeinspritzvorrich3

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tung lässt sich dadurch erreichen, dass eine zweite Steuereinrichtung dadurch gebildet ist, dass die obere Endfläche des Pumpenkolbens eine erste Steuerkante bildet, in Richtung der Längsachse am Mantel des Pumpenkolbens eine schräg zur Längsachse verlaufende Rinne mit einer zweiten Steuerkante angeordnet und über einen Kanal mit dem Pumpenraum verbunden ist, und im Pumpenzylinder mindestens ein Durchlass für Brennstoff angeordnet ist, welcher im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens oberhalb der ersten Steuerkante und im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens unterhalb der zweiten Steuerkante liegt, und der Durchlass mit der Verbindungsleitung zur Steuereinrichtung des Hydrauliksystems verbunden ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Brennstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Steuereinrichtung in der Brennstoffleitung aus einem Überström/Saugventil und einem auf den Ventilschaft des Überström/Saugventiles wirkenden Schaltkolben besteht, das Überström-/Saugventil über eine Speiseleitung mit dem oberen Ende des Pumpenraumes und der Kolbenraum des Schaltkolbens über eine Leitung mit dem Durchlass im Pumpenzylinder und damit mit der zweiten Steuereinrichtung verbunden ist. Durch diese Anordnung kann der Durchlass im Pumpenzylinder so dimensioniert werden, dass er optimal auf seine Steuerfunktion abgestimmt ist. Das Zu-und Abströmen von Brennstoff in den Pumpenraum erfolgt über die Speiseleitung am oberen Ende des Pumpenraumes, wobei deren Abmessungen und die Abmessungen des Über-ström-/Saugventiles ebenfalls optimal auf diese Zu- und Abflussvorgänge dimensioniert sind.

Beim Betrieb der erfindungsgemässen Brennstoffeinspritzvorrichtung wird der Pumpenkolben mittels einer an sich bekannten Steuereinrichtung von der Motorenleistung abhängig in eine Stellung gebracht, bei welcher die Steuerkanten die Einspritzung der gewünschen Brennstoffmenge bewirken. Der Start des Einspritzvorganges wird über die Steuereinrichtung im Druckmittelsystem mittels eines elektrischen Impulses über die Magnetspule oder mittels der Steuernockenwelle bewirkt. Die Steuereinrichtung gibt den Druckmittelzufluss zur Axialkolbeneinheit frei und diese bewegt den Pumpenkolben, wobei der Brennstoff im Pumpenraum unter Druck gesetzt wird. Bei einem bestimmten Druck öffnet das Zuströmventil zur Einspritzdüse, und der Brennstoff wird in die Dieselbrennkraftmaschine eingebracht. Sobald der Pumpenkolben den gewünschten Weg zurückgelegt hat wird der Pumpenraum über die Verbindungsleitung mit der Steuereinrichtung gekoppelt, und der Druckstoss bewirkt über den Rückstellkolben ein Rücksteilen des Hauptschiebers und sperrt dadurch die Zufuhr von Druckmittel zur voll beaufschlagten Kolbenfläche der Axialkolbeneinheit. Die Ringfläche bleibt weiterhin beaufschlagt und bewirkt ein sofortiges Zurückfahren des Axialkolbens und einen sofortigen Druckabbau im Pumpenraum. Infolge der rein volumetrischen Bestimmung der eingespritzten Brennstoffmenge ist diese Brennstoffeinspritzvorrichtung ausserordentlich genau, da keine Zeitglieder notwendig sind. Der Start des Einspritzvorganges lässt sich durch bekannte und erprobte Mittel genau festlegen und an die Steuereinrichtung übertragen. Durch die Trennung des Brennstoffsystems vom Druckmittelsystem ist der Einsatz von speziellen Hydraulikölen oder anderen Druckmitteln möglich, welche die bei Brennstoffeinspritzvorrichtungen gewünschte hohe Lebensdauer gewährleisten. Die Verbindung der Schrägkantensteuerung am Pumpenkolben mit einer druckmittelbeaufschlagten Antriebseinheit ergibt eine sehr hohe Betriebssicherheit und konstruktive Unabhängigkeit. Ein grosser Vorteil dieser Brennstoffeinspritzvorrichtung besteht darin, dass sämtliche Bauelemente axial zueinander angeordnet werden können und bei Anordnung von mehreren Einspritzvorrichtungen jede von der anderen unabhängig ist. Die schweren und aufwendigen Antriebsnok-lcenwellen entfallen vollständig, was insbesondere bei grossen und schnell laufenden Dieselmotoren wesentlich ist. Trotzdem ist die Notsteuerung über die Nockenwellen-Steuerung mit einer leichten Nockenwelle gewährleistet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt in schematischer Darstellung durch eine Brennstoffpumpe mit Antriebseinheit, Hauptschieber und Druckmittelsystem

Fig. 2 einen Schnitt in schematischer Darstellung durch die Brennstoffpumpe mit zwei weiteren Steuereinrichtungen im Brennstoffsystem

Fig. 3 die Steuereinrichtung des Druckmittelsystems im Längsschnitt mit Hauptschieber-Sperreinrichtung und Nokkenwellen-Steuerung

Figur 1 zeigt eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einer Einspritzdüse 1, einer Brennstoffpumpe 3, einer Axialkolbeneinheit 20 und einer Steuereinrichtung 31. Die Brennstoffpumpe 3 besteht aus einem Pumpenzylinder 4 mit einem Pumpenraum 6, in welchem ein Pumpenkolben 7 geführt ist. Der Pumpenzylinder 4 ist mit einer Brennstoffleitung versehen, welche aus einer Zuleitung 15, einem Brennstoffkanal 5 und einer Ableitung 16 besteht. Diese Brennstoffleitungen sind Teil eines Brennstoffsystems in welchem der Brennstoff durch eine Förderpumpe unter relativ niedrigem Druck gefördert wird. In der Brennstoffzuleitung 15 ist ein Rückschlagventil 17 eingebaut, welches verhindert, dass Brennstoff in die Zuleitung 15 zurückströmt und im Brennstoffkanal 5 auftretende Druckstösse auf die Brennstoffzuleitung 15 übertragen werden. Zur Reduktion von Druckstössen ist in der Brennstoffableitung 16 eine Drossel 18 eingebaut. Vom Pumpenraum 6 führt eine Druckleitung 2 zur Einspritzdüse 1. In diese Druckleitung 2 ist ein Steuerventil 19 eingeschaltet, welches bei Erreichen eines bestimmten Druckes im Pumpenraum 6 den Durchfluss zur Einspritzdüse 1 freigibt und beim Absinken des Druckes die Druckleitung 2 wieder verschliesst.

Der Pumpenkolben 7 ist an seinem unteren Ende mit dem Axialkolben 22 der Axialkolbeneinheit 20 verbunden. Der Pumpenkolben 7 ist nicht nur in axialer Richtung verschiebbar, sondern kann mittels einer VerStelleinrichtung 60 um die Längsachse 8 verdreht werden. Bei der VerStelleinrichtung 60 handelt es sich um eine bei Brennstoffeinspritzpumpen mit Schrägkantensteuerungen bekannte Einrichtung. Die Axialkolbeneinheit 20 besteht aus einem Zylinder 21, dem Axialkolben 22, dem Arbeitsraum 25 und dem Ringraum 26. Der Axialkolben 22 ist doppeltwirkend und weist eine gegen den Arbeitsraum 25 gerichtete Kolbenfläche 23 auf, welcher eine dem Ringraum 26 zugeordnete Ringfläche 24 gegenüberliegt. Die Axialkolbeneinheit 20 ist Bestandteil eines Druckmittelsystems, in welchem beliebige bekannte Druckmittel einsetzbar sind. Im vorliegenden Beispiel wird Hochdruckhydrauliköl verwendet. Das Druckmittel wird der Axialkolbeneinheit 20 über die Druckmittelleitungen 27,28 zugeführt, welche von einer Druckquelle 29 gespiesen werden.

Zwischen Druckquelle 29 und Druckmittelleitung 27 ist eine Steuereinrichtung 31 eingebaut. Die Steuereinrichtung 31 umfasst einen Hauptschieber 32, einen Rückstellkolben 34, eine Magnetspule 38 mit zugehörigem Magnetkern 39, eine mechanische Sperreinrichtung 41 und eine Nockenwellensteuerung 61. Das Hydrauliköl enthaltende Druckmittel-

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system ist vom Brennstoffsystem getrennt, und die Arbeitsbewegungen des Axialkolbens 22 werden durch den Hauptschieber 32 gesteuert. Dieser Hauptschieber 32 ist in Figur 3 genauer dargestellt und weist zwei Schieberkörper 62,63 mit Steuerkanten 64,65 auf. Dem Schieberkörper 62 ist ein Steuerraum 66, und dem Schieberkörper 63 ein Steuerraum 67 zugeordnet. Dazwischen befindet sich ein dritter Steuerraum 68. Hinter jedem der Schieberkörper 62, bzw. 63, sind Druckentlastungsräume 69,70 und Dichtkolben 71,72 angeordnet, wobei die Druckentlastungsräume 69,70 mit einer Leckleitung 88 verbunden sind. Die Schieberkörper 62, 63 und die Dichtkolben 71,72 sind mittels eines Kernes 73 im richtigen Abstand zueinander angeordnet und miteinander verbunden. An einem Ende des Hauptschiebers 32 ist eine Schubstange 37 angeordnet, welche mit dem Schieberkörper 63 verbunden ist, wobei ein Teil der Schubstange 37 den Kern 39 der Magnetspule 38 bildet. Die Schubstange 37 erstreckt sich über die Magnetspule 38 hinaus und wird von der mechanischen Sperreinrichtung 41 umschlossen. An diese mechanische Sperreinrichtung 41 schliesst sich die Nockenwellensteuerung 61 an.

An der gegenüberliegenden Seite des Hauptschiebers 32 wirkt der Rückstellkolben 34 über einen Zapfen 74 mit dem Schieberkörper 62 zusammen. Ein zum Rückstellkolben 34 gehörender Kolbenraum 75 steht über eine Verbindungsleitung 33 mit dem Brennstoffsystem in Verbindung. Diese Verbindungsleitung 33 ist wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich in einen Durchlass 14 im Pumpenzylinder 4 eingeführt, welcher in den Pumpenraum 6 führt. Der Durchlass 14 bildet mit den Steuerkasten 10 und 12 am Pumpenkolben 7 die zweite Steuereinrichtung.

Das Druckmittelsystem wird mittels der Druckquelle 29 betrieben, wobei zur Steuerung des Druckes in diesem System ein Druckregelventil 30 vorgesehen ist. Von der Druckquelle 29 führt eine Druckleitung 35 zum Hauptschieber 32 und eine weitere Druckmittelleitung 28 zum Ringraum 26 der Axialkolbeneinheit 20. Eine Rücklaufleitung 36 führt vom Hauptschieber 32 zu einem Druckmittelbehälter 76.

In der in Figur 1 dargestellten Ausgangslage strömt Brennstoff von der Brennstoffzuleitung 15 über den Brennstoffkanal 5 und den Durchlass 14 in den Pumpenraum 6. Dabei befindet sich der Pumpenkolben 7 in seiner untersten Lage und auch der mit dem Pumpenkolben 7 verbundene Axialkolben 22 ist im unteren Totpunkt. Der Hauptschieber 32 wird von einer Feder 77 in seiner Ausgangslage gehalten, und der Schieberkörper 62 verschliesst die Verbindung der Druckleitung 35 zur Druckmittelleitung 27. Bei Beginn eines Einspritzvorganges wird von einem elektrischen Impulsgeber 40 die Magnetspule 38 angeregt, und über die Schubstange 37 der Hauptschieber 32 in Richtung des Rückstellkolbens 34 verschoben. Dadurch gibt der Schieberkörper 62 die Verbindung zwischen dem Steuerraum 66 und dem Steuerraum 68 frei, und anderseits verschliesst der Schieberkörper 63 die Verbindung zwischen dem Steuerraum 68 und dem Steuerraum 67. Dadurch strömt Druckmittel unter hohem Druck von der Druckleitung 35 zur Druckmittelleitung 27 und damit in den Arbeitsraum 25 der Axialkolbeneinheit 20. Der Axialkolben 22 verschiebt sich nach oben und stösst den Pumpenkolben 7 in Richtung des oberen Endes des Pumpenraumes 6. Durch diese Axialbewegung wird der Durchlass 14 im Pumpenzylinder 4 geschlossen, und im Pumpenraum 6 wird Druck aufgebaut. Bei Erreichen eines bestimmten Druckes öffnet das Steuerventil 19, und über die Einspritzdüse 1 wird Brennstoff in den Verbrennungsraum einer Die-selbrennkraftmaschine eingespritzt. Der im Pumpenraum 6 herrschende Druck wird über einen am Mantel des Pumpenkolbens 7 angebrachten Kanal 13 einer Rinne 11 mit einer

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Steuerkante 12 zugeführt. Sobald diese Steuerkante 12 den Durchlass 14 erreicht, entwickelt sich im Brennstoffkanal 5 und in der Verbindungsleitung 33 ein Druckstoss, welcher sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet. Dieser Druckstoss dringt in den Kolbenraum 75 an der Steuereinrichtung 31 ein und bewirkt über den Rückstellkolben 34 ein sofortiges Verschieben des Hauptschiebers 32 in Richtung der Magnetspule 38. Dadurch wird die Druckleitung 35 und der Steuerraum 66 durch den Schieberkörper 62 gesperrt, und der Schieber-körper 63 mit der Steuerkante 65 gibt die Verbindung zwischen dem Steuerraum 68 und dem Steuerraum 67, und damit zwischen der Druckmittelleitung 27 und der Rücklaufleitung 36 frei. Im Arbeitsraum 25 der Axialkolbeneinheit 20 sinkt der Druck sofort ab, und der Druck im Ringraum 26 bewirkt das Stoppen des Axialkolbens 22 und den Beginn der Rückwärtsbewegung. Im Pumpenraum 6 wird der Druck abgebaut, und das Steuerventil 19 schliesst die Druckleitung 2 bei einem bestimmten Wert. Sobald die durch die obere Endfläche 9 des Pumpenkolbens 7 gebildete Steuerkante 10 den Durchlass 14 erreicht, wird der Pumpenraum 6 wieder mit Brennstoff gefüllt und die Pumpenkolben-/Axialkolbeneinheit verbleibt im unteren Totpunkt in Wartestellung bis ein neuer Einspritzzyklus beginnt.

Die in Figur 2 dargestellte Brennstoffeinspritzvorrichtung weist zusätzlich zur zweiten Steuereinrichtung eine dritte Steuereinrichtung 42 auf. Der Pumpenkolben 7, die Axialkolbeneinheit 20 und die Steuereinrichtung 31 sind gleich ausgebildet wie bei dem in Figur 1 gezeigten und beschriebenen Beispiel. Am Pumpenzylinder 4 ist zusätzlich zum Durchlass 14 eine Speiseleitung 46 für Brennstoff angeordnet, welche am oberen Ende des Pumpenraumes 6 in diesen eingeführt ist. Die dritte Steuereinrichtung 42 umfasst ein Überström-/Saugventil 43 mit einem Überströmraum 53, einen Schaltkolben 44 und ein Ausgleichsventil 54. Der Überströmraum 53 ist einerseits über die Durchströmleitung 52 mit dem Brennstoffkanal 5 und anderseits mit der Brenn-stoffableitung 16 verbunden. Ein unterhalb des Schaltkolbens 44 angeordneter Kolbenraum 45 steht über die Leitung

47 mit dem Durchlass 14 in Verbindung. Der Schaltkolben 44 liegt am Ventilschaft 48 an, wobei das Überström-/Saug-ventil 43 durch eine Feder 50 in der Schliessposition gehalten ist. Unterhalb des Schaltkolbens 44 ist eine weitere Feder 49 angeordnet, welche den Schaltkolben 44 an den Ventilschaft

48 andrückt. Das Ausgleichsventil 54 ist als Rückschlagventil ausgebildet und steht über eine Bohrung 55 mit dem Kolbenraum 45 in Verbindung. Wenn im Kolbenraum 45 ein geringerer Druck als in der Leitung 16 herrscht, öffnet das Ventil 54 und gibt den Ventilsitz 56 frei, wodurch Brennstoff in den Kolbenraum 45 und die Leitungen 47 und 33 nachströmt.

Bei Beginn des Arbeitshubes des Pumpenkolbens 7 verschliesst die Steuerkante 10 den Durchlass 14, und durch den im Pumpenraum 6 aufgebauten Druck wird das Ventil 43 gegen den Ventilsitz 51 gepresst. Sobald die Steuerkante 12 den Durchlass 14 erreicht, breitet sich der Druckstoss über die Leitung 33 zum Rückstellkolben 34 in der Steuereinrichtung 31 und über die Leitung 47 in den Kolbenraum 45, und damit auf den Schaltkolben 44 aus. Wie bereits zu Figur 1 beschrieben, wird über die Steuereinrichtung 31 die Bewegung des Axialkolbens unterbrochen. Der Druckstoss auf den Schaltkolben 44 bewirkt über den Ventilschaft 48 ein sofortiges Öffnen des Überström-/Saugventiles 43, wodurch der im Pumpenraum 6 herrschende Druck über die Leitung 46 in den Überströmraum 53 und damit die Brennstoffleitung 16 entlastet wird. Dieser Druckabfall im Pumpenraum 6 hat zur Folge, dass das Steuerventil 19 sofort und zu einem genau bestimmten Zeitpunkt schliesst und das Nachströmen von Brennstoff zur Einspritzdüse 1 verhindert.

In Figur 3 ist zusätzlich zum Hauptschieber 32 die mecha-

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nische Sperreinrichtung 41 und die Nockenwellensteuerung körper 78 befestigten Abiaufrolle 86. Die Nockenwelle wird 61 dargestellt. Die mechanische Sperreinrichtung 41 besteht von einem nicht dargestellten Antrieb, welcher mit dem Kur-im wesentlichen aus einem Sperrkörper 78, Klinken 79 und beitrieb in Verbindung steht, angetrieben. Bei Ausfall der Entriegelungsbolzen 80. Die Schubstange 37 ragt in den elektrischen Impulsgeber 40 oder der Magnetspule 38, oder

Sperrkörper 78 hinein und weist in dessen Bereich eine s bei einem Stromausfall treibt der Nocken 85 über die Ablau-

Schulter 81 auf. Wird die Schubstange 37 mittels der Magnet- frolle 86 den Sperrkörper 78, und damit die Schubstange 37 spule 38 nach links verschoben, so nimmt die Schulter 81 den bei Beginn des Einspritzvorganges nach links. Die Bewegung Sperrkörper 78 mit, und die federbelasteten Klinken 79 des Sperrkörpers 78 und der Schubstange 37 bedarf nur rasten in die Nocken 82 ein. Dadurch kann die Stromzufuhr geringer Kräfte, und die Nockenwelle und deren Ansteue-zur Magnetspule 38 unterbrochen werden, und es besteht io rung 61 kann deshalb leicht und ohne grossen kinematischen keine Überlastungs- und Überhitzungsgefahr. Die Rückstel- Aufwand gebaut werden. Die Rückstellung der Schubstange lung der Schubstange 37 erfolgt am Ende des Einspritzvor- 37 am Ende des Einspritzvorganges erfolgt in gleicher Weise ganges über den vom Einspritzdruck beaufschlagten Rück- wie oben beschrieben. Im dargestellten Beispiel ist neben der Stellkolben 34. Dabei wird die Schubstange 37 gegen die Magnetspule 38 noch eine zweite Magnetspule 87

Kraft der Feder 83 nach rechts gedrückt, und die Entriege- is angeordnet. Beide erhalten über die elektrische Leitung 89 lungsbolzen 80 nach aussen getrieben. Diese Entriegelungs- elektrische Impulse vom elektrischen Impulsgeber 40. Durch bolzen 80 heben die Sperrklinken 79 an und geben dadurch Betätigung dieser Magnetspule 87 mit einem elektrischen die Nocken 82 am Sperrkörper 78 frei. Die Feder 77 drückt Impuls kann die Schubstange 37 nach rechts verschoben, und nun den Sperrkörper 78 wieder in seine Ausgangslage damit der Einspritzvorgang vorzeitig abgebrochen werden,

zurück. 20 Dies ermöglicht einen Notstop der Einspritzvorrichtung, da

Aus Sicherheitsgründen ist beim dargestellten Beispiel durch diese Verschiebung des Hauptschiebers 32 die Beauf-zusätzlich zur Magnetspule 3 8 der Einspritzansteuerung eine schlagung des Axialkolbens 22 der Axialkolbeneinheit 20 Nockenwellensteuerung 61 angeordnet. Diese besteht aus der unterbrochen und der Kolben 22 zurückgefahren wird. Nockenscheibe 84 mit dem Nocken 85 und der am Sperr-

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrenn-kraftmaschine, in der jeweils eine Einspritzdüse über eine Druckleitung an einer Brennstoffpumpe angeschlossen ist, wobei die Brennstoffpumpe einen Zylinder mit mindestens einer Brennstoffleitung für den Zu- und Abfluss von Brennstoff und einen Pumpenraum sowie einen Pumpenkolben aufweist, und der Pumpenkolben mit einer von einem Druckmittel beaufschlagten Axialkolbeneinheit verbunden und von dieser angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (7) mit mindestens einer, mit dem Pumpenraum (6) verbundenen Steuerkante (12) versehen und um seine Längsachse (8) verdrehbar ist, die Axialkolbeneinheit (20) über ein Hydrauliksystem an einer vom Brennstoffsystem unabhängigen Druckquelle (29) angeschlossen und in diesem Hydrauliksystem zwischen Druckquelle (29) und Axialkolbeneinheit (20) eine mechanisch und/oder elektrisch schaltbare Steuereinrichtung (31) mit mindestens einem Hauptschieber (32) angeordnet ist, die Steuereinrichtung (31) mindestens einen über eine Verbindungsleitung (33) mit dem Pumpenraum (6) verbundenen und von Brennstoff beaufschlagten Rückstellkolben (34) aufweist und in den mit dem Pumpenraum (6) in Verbindung stehenden Brennstoffleitungen (15, 5,16) mindestens eine weitere Steuereinrichtung angeordnet und mit dem Pumpenraum (6) verbunden ist.
2. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrenn-kraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschieber (32) der Steuereinrichtung

(31) Steuerräume (66,67,68) und Steuerkanten (64,65) zum Öffnen und Schliessen der Druckmittelleitungen (27,35) zur Axialkolbeneinheit (20) aufweist, und dieser Hauptschieber

(32) an einem Ende mit einer Schubstange (37) und am anderen Ende mit dem vom Brennstoff beaufschlagten und mit dem Pumpenraum (6) verbundenen Rückstellkolben (34) zusammenwirkt.
3. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrenn-kraftmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Schubstange (37) den Kern (39) einer Magnetspule (38) bildet und diese Magnetspule (38) mit einem elektrischen Impulsgeber (40) verbunden ist.
4. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (37) Teil einer mechanischen Sperreinrichtung (41) ist und diese Sperreinrichtung (41) die Schubstange (37) und die Schieberkörper (62,63) mit Steuerkanten (64,65) des Hauptschiebers (32) in einer Steuerstellung festlegt.
5. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (31) im Hydrauliksystem mit einer Nockenwellen-Steuerung (61) in Verbindung steht und die Nockenscheibe (84) auf die Schubstange (37) der Steuereinrichtung (31) einwirkt.
6. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkolben (22) doppeltwirkend ist und die Druckmittelleitung (27) zum Arbeitsraum (25) mit der voll beaufschlagten Kolbenfläche (23) über die Steuereinrichtung (31) zur Druckquelle (29) und die Druckmittelleitung (28) zum Ringraum (26) mit der Ringfläche (24) des Kolbens (22) direkt zur Druckquelle (29) geführt ist.
7. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Steuereinrichtung dadurch gebildet ist, dass die obere Endfläche (9) des Pumpenkolbens (7) eine erste Steuerkante (10) bildet, in Richtung der Längsachse (8) am Mantel des Pumpenkolbens (7) eine schräg zur Längsachse (8) verlaufende Rinne (11) mit einer zweiten Steuerkante (12) angeordnet und über einen Kanal (13) mit dem Pumpenraum (6) verbunden ist und im Pumpenzylinder (4) mindestens ein in die Brennstoffleitung (5, 16) führender Durchlass (14) für Brennstoff angeordnet ist, welcher im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens (7) oberhalb der ersten Steuerkante (10) und im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens (7) unterhalb der zweiten Steuerkante (12) liegt und der Durchlass (14) mit der Verbindungsleitung (33) zur Steuereinrichtung (31) des Hydrauliksystems verbunden ist.
8. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Steuereinrichtung (42) in der Brennstoffleitung (15,5,16) aus einem Überström-/Saugventil (43) und einem auf den Ventilschaft (48) des Überström-/Saug-ventiles (43) wirkenden Schalt-Kolben (44) besteht, das Über-ström-/Saugventil (43) über eine Speiseleitung (46) mit dem oberen Ende des Pumpenraumes (6) und der Kolbenraum (45) des Schaltkolbens (44) über eine Leitung (47) mit dem Durchlass (14) im Pumpenzylinder (4) und damit mit der zweiten Steuereinrichtung (31) verbunden ist.