DE19527719A1 - Kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents
KraftstoffeinspritzsystemInfo
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- F02M59/442—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston means preventing fuel leakage around pump plunger, e.g. fluid barriers
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungsmotoren, insbeson
dere Dieselmotoren.
In der Praxis sind Kraftstoffeinspritzsysteme für Verbrennungsmotoren bekannt, die aus
einer Einspritzpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem Pumpenzylinder und einem
Pumpenkolben bestehen. Der Pumpenkolben ist axial- und drehbeweglich geführt und
wird entweder direkt über die Nockenwelle des Motors oder einen Rollenstößel angetrie
ben. Wenn sich der Pumpenkolben in unterer Totpunktlage befindet, so ist oberhalb des
Pumpenkolbens ein Pumpenarbeitsraum, der über Bohrungen mit einem Kraftstoffraum
im Pumpenzylinder verbunden ist und mit Kraftstoff gefüllt ist. Während der Aufwärtsbe
wegung des Pumpenkolbens wird der Kraftstoff verdichtet und unter hohem Druck über
eine Einspritzdruckleitung und ein Einspritzventil mit Einspritzdüse in den Verbren
nungsraum des Motors gedrückt. Oberhalb des Nockenwellenraumes ist in der Einspritz
pumpe ein Federnraum angeordnet, wobei die Kolbenfeder dafür sorgt, daß der Pumpen
kolben oder die Rolle des Rollenstößels ständig in Berührungskontakt mit dem Ein
spritznocken der Nockenwelle steht. Außerdem ist im Pumpenzylinder noch eine
Schmierölkammer vorgesehen. Die mit entsprechenden Zu- und Ablaufleitungen verbun
den ist, um den Pumpenkolben zu schmieren.
Diese aus der Praxis bekannten Einspritzsysteme haben verschiedene Nachteile.
Das Einspritzventil ist eine hydraulisch gesteuerte Ventileinheit, bestehend aus Düsen
halter und Einspritzdüse. Die Düsenbohrung der Einspritzdüse wird durch die Düsenna
del über einen federbelasteten Druckbolzen geschlossen, wobei im Düsenhalter ein Fe
dernraum angeordnet ist. Ein wesentlicher Parameter für die Funktion des Einspritzsy
stems ist der Düsenöffnungsdruck. Bei hohen Einspritzdrücken ist auch ein entspre
chend hoher Düsenöffnungsdruck erforderlich, der jedoch nicht in ausreichendem Maße
von dem Druckfedernsystem aufgebracht werden kann.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß an den Einspritzelementen der Einspritzpumpe
trotz sehr kleiner Laufspiele Kraftstoffleckagen auftreten, die dazu führen, daß Kraftstoff
über den Federnraum der Einspritzpumpe in den Nockenwellenraum gelangen kann. Bei
Motoren mit Einzelaufsatzpumpen gelangt somit z. B. Kraftstoff direkt in den Motoröl
kreislauf und führt insbesondere bei Verwendung von Schweröl als Kraftstoff zu einer
Verschmutzung des Schmieröls. Eine Verschmutzung des Schmieröls des Motors kann
erhebliche nachteilige Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit der schmierölbeauf
schlagten Bauteile haben. In der Praxis wurden bereits Sperrsysteme zur Reduzierung
der Kraftstoffleckagemenge entwickelt. Eines dieser Systeme besteht darin, daß zwi
schen dem Pumpenelement und dem Saugraum der Einspritzpumpe ein Leckagerücklauf
angeordnet ist und im unteren Teil des Pumpenzylinders eine Nut vorgesehen ist, die mit
Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf des Motors versorgt wird.
Es sind noch Varianten bekannt, die im Pumpenzylinder eine weitere Nut aufweisen, die
zwischen der oberen Leckagenut und der Schmierölnut angeordnet ist, um Leckkraft
stoff und Teilmengen des Sperröls gegen den Atmosphärendruck nach außen
abzuführen.
Der Nachteil der bekannten Sperrsysteme besteht darin, daß diese bei Einspritzpumpen
mit hohen Einspritzdrücken unzuverlässig arbeiten. Bedingt durch das Bestreben, den
Kraftstoffverbrauch immer weiter zu senken, werden auch die Hilfssysteme des Motors,
wie z. B. die Ölpumpen in ihrer Leistung verändert. Diese Veränderungen bewirken eine
Absenkung des Schmieröldruckes. Bei einem zu geringen Schmieröldruck sind die be
kannten Sperrsysteme nicht mehr voll funktionsfähig.
Außerdem gibt es Einspritzsysteme mit einer Voreinspritzung durch Anordnung eines
zweiten Einspritzventils mit Einspritzdüse. Die Zuführung des unter Druck stehenden
Kraftstoffes erfolgt entweder über eine zusätzliche Einspritzpumpe oder durch aufwendi
ge konstruktive Veränderungen bei Anwendung einer Einspritzpumpe.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzsystem für Verbren
nungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, zu schaffen, bei dem die genannten Nach
teile der bekannten Systeme beseitigt sind, das sich durch einen einfachen konstrukti
ven Aufbau auszeichnet, die Anwendung hoher Einspritzdrücke gewährleistet und in sei
ner funktionalen Leistungsfähigkeit variabel ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Pumpenkolben
und dem Pumpenzylinder in Aufwärtsbewegungsrichtung des Pumpenkolbens eine oder
mehrere, hintereinander angeordnete Ringkammern gebildet sind, jeweils durch eine
Verringerung des Pumpenkolbendurchmessers und eine Vergrößerung des Innendurch
messers des Pumpenzylinders, wobei der Innendurchmesser des Pumpenzylinders im
Bereich der betreffenden Ringkammer und der Außendurchmesser, zumindest des obe
ren Teilstückes, des sich unterhalb der Ringkammer befindlichen Pumpenkolbenab
schnittes nahezu identisch sind, unter Berücksichtigung des erforderlichen Laufspiels
zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder. In jeder Ringkammer sind im unteren
Bereich eine Zulaufbohrung und im oberen Bereich ein Ablaufbohrung für Schmieröl
oder Kraftstoff angeordnet, wobei die Querschnittsfläche der Ablaufbohrung kleiner ist
als die Querschnittsfläche des jeweiligen kleinsten Ringspaltes der betreffenden Ring
kammer. In unterer Totpunktlage des Pumpenkolbens ist die Zulaufbohrung jeder Ring
kammer geöffnet und während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens ist die Zu
laufbohrung verschließbar, wobei in den einzelnen Ringkammern ein Druckaufbau er
folgt. Die Höhe jeder Ringkammer ist größer als der maximale Hub des Pumpenkolbens.
Je nach Auslegung des Einspritzsystems kann die Einspritzpumpe wahlweise mit einer,
zwei oder drei Ringkammern ausgebildet sein, um die verschiedenen Funktionen, Ver
hinderung von Kraftstoffleckagen und/oder Erhöhung des Düsenöffnungsdruckes im
Einspritzventil und/oder einer Voreinspritzung zu erfüllen.
Ein Einspritzsystem, das mit sehr hohen Drücken arbeitet und eine Voreinspritzung ge
währleisten soll, wird vorzugsweise mit drei Ringkammern in der Einspritzpumpe ausge
bildet sein. Bei einer solchen Ausführungsvariante ist es vorteilhaft, über die unterste
Ringkammer die Verhinderung einer Kraftstoffleckage zu realisieren. Sollte aus den bei
den darüberliegenden Ringkammern, die mit Kraftstoff gefüllt sind, ausnahmsweise
Kraftstoff in die unterste Ringkammer gelangen, so wird wirksam verhindert, daß dieser
in den Nockenwellenraum gelangen kann. Der Vorteil des neuen Einspritzsystems be
steht vor allem darin, daß mit relativ einfachen konstruktiven Veränderungen der Ein
spritzpumpe wichtige funktionale Aufgaben des Einspritzsystems hervorragend und mit
einer hohen Betriebssicherheit gelöst werden. Je nach den Erfordernissen in der Praxis
kann das Einspritzsystem wahlweise mit einer oder mehreren der genannten Funktionen
ausgestattet sein.
Je nach den zu erzielenden Druckverhältnissen in den einzelnen Ringkammern kann die
Ringspaltbreite der Ringkammern variiert werden. Es hat sich auch als zweckmäßig er
wiesen, wenn im Pumpenkolben je nach Anzahl der Ringkammern eine oder mehrere
Ringnuten angeordnet sind, wobei jeder Ringkammer eine Ringnut zugeordnet ist, die
die Funktion als Öl- oder Kraftstoffsammelnut hat. In unterer Totpunktlage des Pumpen
kolbens befindet sich diese Nut in gleicher Höhe wie die Zulaufbohrung für die jeweilige
Ringkammer. Der Pumpenkolben ist als Stufenkolben ausgebildet und die Ringnut befin
det sich jeweils am Anfang einer neuen Stufe. Der Pumpenkolben kann auch einen oder
mehrere Abschnitte aufweisen, die mit einer Steuerkante ausgerüstet sind.
Die Ringkammer, die zur Verhinderung von Kraftstoffleckagen am Pumpenkolbens vor
gesehen ist, ist über die Zulaufbohrung mit dem Schmierölkreislauf des Motors über ei
nen Anschluß an der Einspritzpumpe und geeigneten Ausnehmungen im Pumpenzylin
der verbunden. Die Zu- und Abführung des Schmiermittels kann in einem geschlossenen
Kreislauf erfolgen. Das Schmiermittel kann auch in ein außerhalb der Einspritzpumpe
befindliches Aggregat abgeführt werden oder in den Federnraum der Einspritzpumpe zur
Schmierung abgeleitet werden, wobei ein im Pumpenzylinder angeordnetes Ventil zwi
schengeschaltet werden kann. Im Bereich der Ringkammer des Pumpenkolbens kann
auch noch zusätzlich eine Ölsammelnut eingearbeitet sein. Zur Erzeugung eines zusätz
lichen Druckes im Federnraum des Einspritzventils ist eine der Ringkammern über die
Zulaufbohrung und absperrbare Kanäle oder Leitungen mit dem Kraftstoffraum der Ein
spritzpumpe verbunden. Die Ablaufbohrung dieser Ringkammer ist über Kanäle oder Lei
tungen mit dem Federnraum des Einspritzventils verbunden.
Analog mit dem Druckaufbau in der Einspritzpumpe wird gleichzeitig der von den Federn
des Einspritzventils aufzubringende Druck durch einen zusätzlichen Druck unterstützt,
so daß der Öffnungsdruck des Einspritzventils erhöht werden kann und dadurch das
Einspritzsystem mit höheren Drücken gefahren werden kann. Am Ende des Nockenhu
bes wird dieser Druck nach Beendigung der Einspritzung wieder abgebaut, entspre
chend der Geschwindigkeitsverringerung des Pumpenkolbens. Zur Durchführung einer
Voreinspritzung ist eine der Ringkammern über die Zulaufbohrung und absperrbare Ka
näle oder Leitungen mit dem Kraftstoffraum der Einspritzpumpe verbunden. Die Ablauf
bohrung der Ringkammer ist über einen Kanal und eine Druckleitung mit einem zweiten
Einspritzventil mit Einspritzdüse für eine Voreinspritzung verbunden. Dadurch wird er
möglicht, daß lediglich mit einer Einspritzpumpe zwei Einspritzungen über getrennte
Ventile erfolgen können. Die dazu erforderlichen Veränderungen an der Einspritzdüse er
fordern nur einen geringen Aufwand.
Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung
zeigen
Fig. 1 das Einspritzsystem in schematischer Darstellung,
Fig. 2 die Kolben/Zylindereinheit der Einspritzpumpe gemäß Fig. 1 in
vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 eine Einspritzpumpe mit einer Ringkammer zur Verhinderung von Kraft
stoffleckagen in Schnittdarstellung,
Fig. 4 einen Teilausschnitt der Einspritzpumpe gemäß Fig. 3 mit einer Abfüh
rung des Schmieröls nach außen,
Fig. 5 einen Teilausschnitt gemäß Fig. 4 mit einer Ableitung des Schmieröls in
den Federnraum,
Fig. 6 einen Teilausschnitt gemäß Fig. 5 mit der Anordnung eines zusätzlichen
Ventils,
Fig. 7 einen Teilausschnitt gemäß Fig. 4 mit der Anordnung einer Ölsammel
nut und
Fig. 8 einen Teilausschnitt gemäß Fig. 4 mit einer Steuerkante am unteren Teil
des Pumpenkolbens.
In der Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Einspritzsystem dargestellt. Es besteht aus den
Baugruppen Einspritzpumpe 1, Einspritzventil 2 mit Einspritzdüse 3 und einem Einspritz
ventil 4 mit Voreinspritzdüse 5. Die Einspritzpumpe 1 besteht aus einem Pumpengehäu
se 6, in dem ein Pumpenzylinder 7 angeordnet ist. Der Pumpenzylinder 7 weist ein axiale
Bohrung auf, in der der Pumpenkolben 8 axial- und drehbeweglich geführt ist. Oberhalb
des Pumpenkolbens 8 befindet sich ein Pumpenarbeitsraum 9, der über Zulaufbohrun
gen 10 mit dem im Pumpengehäuse 6 eingearbeiteten Kraftstoffraum 11 verbunden ist,
wenn sich der Pumpenkolben in unterer Totpunktlage befindet. Die Zuführung des Kraft
stoffes in den Kraftstoffraum 11 erfolgt über Rohrleitungen, die mit einem Kraftstoffvor
ratsbehälter verbunden sind, der nicht näher dargestellt ist. Der Pumpenkolben 8 ist in
seinem oberen Bereich 12 mit einer wendelförmigen Steuerkante 13 versehen, zur Reali
sierung unterschiedlicher Nutzhübe. In dem oberen Bereich 12 des Pumpenkolbens 8
sind eine wendelförmige Nut 14 und eine senkrecht verlaufende Nut 15 eingearbeitet,
über die nach erfolgter Einspritzung eine Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum
9 und dem Kraftstoffraum 11 über die Zulaufbohrungen 10 herstellbar ist. Am oberen En
de des Pumpenarbeitsraumes 9 ist ein federbelastetes Druckventil 16 angeordnet, das
über eine im Ventilträger 17 angeordnete Bohrung 18 und eine Einspritzdruckleitung 19
mit dem Einspritzventil 2 in Verbindung steht.
Wie in der Fig. 1 zu sehen ist, sind in Aufwärtsbewegungsrichtung des Pumpenkolbens
8 drei hintereinander angeordnete Ringkammern 20, 21, 22 angeordnet. Die Ringkam
mern 20, 21, 22 sind zwischen dem Pumpenkolben 8 und dem Pumpenzylinder 7 jeweils
durch eine Verringerung des Pumpenkolbendurchmessers und eine Vergrößerung des
Innendurchmessers des Pumpenzylinders 7 gebildet. Zwischen dem unteren Bereich 23
des Pumpenkolbens mit dem Durchmesser d₁ und dem oberen Bereich 12 des Pumpen
kolbens mit dem Durchmesser d₆ weist der Pumpenkolben 8 drei Stufen unterschiedli
cher Durchmesser d₂, d₃, d₄ auf. Die Ausbildung der Ringkammern 20, 21, 22 ist in Fig. 2
vergrößert dargestellt, wobei sich in den Fig. 1 und 2 der Pumpenkolben jeweils in
unterer Totpunktlage befindet. Die Innenkontur des Pumpenzylinders 7 ist analog stufen
förmig ausgebildet. Die Abstimmung zwischen dem stufenförmigen Pumpenkolben 8
und dem stufenförmigen Pumpenzylinder 7 ist so, daß bei Aufwärtsbewegung des Pum
penkolbens 8 aus der unteren Totpunktlage - der unmittelbar unterhalb einer jeden Ring
kammer 20, 21, 22 befindliche Bereich des Pumpenkolbens weist den gleichen
Außendurchmesser auf wie der Innendurchmesser der betreffenden Ringkammer unter
Berücksichtigung des erforderlichen Laufspiels - das Volumen der einzelnen Ringkam
mern 20, 21, 22 verringert wird. In jeder Ringkammer 20, 21, 22 sind im unteren Bereich
eine Zulaufbohrung 24, 25, 26 und im oberen Bereich eine Ablaufbohrung 27, 28, 29 an
geordnet. Die Ablaufbohrung 27, 28, 29 einer jeden Ringkammer 20, 21, 22 weist eine
kleinere Querschnittsfläche auf als die Querschnittsfläche des jeweiligen kleinsten
Ringspaltes der betreffenden Ringkammer 20, 21, 22, um den erforderlichen Druck des
Mediums während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 8 zu erzeugen. Die Höhe
jeder der Ringkammern 20, 21, 22 ist größer als der maximale Hub des Pumpenkolbens 8.
Jede der Ringkammern ist innerhalb des Einspritzsystems für einen unterschiedlichen
Zweck bestimmt. Die untere Ringkammer 20 ist über die Zulaufbohrung 24 und den Ka
nal 30 im Pumpenzylinder 7 mit dem Schmierölkreislauf des Motors verbunden. Die Ab
laufbohrung 27 in dieser Ringkammer 20 ist über ein Absperrventil 32 mit dem Kanal 30
verbindbar. In unterer Totpunktlage des Pumpenkolbens 8 ist das Absperrventil 32 ge
schlossen und die Ringkammer 20 wird mit Schmieröl gefüllt. Die mit Schmieröl gefüllte
Ringkammer 20 bewirkt während der Arbeitsweise des Einspritzsystems eine Verhinde
rung von Kraftstoffleckagen am Pumpenelement. Auf die entsprechende Wirkungsweise
dieser Kraftstoffleckagesperre wird noch gesondert eingegangen.
Die mittlere Ringkammer 21 ist über die Zulaufbohrung 25 und einen Kanal 33 über ein
Absperrventil 34 mit dem Kraftstoffraum 11 im Pumpengehäuse 6 verbunden. Die Ablauf
bohrung 28 dieser Ringkammer 21 ist über eine Leitung bzw. einen Kanal 35 mit dem Fe
dernraum 36 des Einspritzventils 2 verbunden. Dadurch ist es möglich, den Düsenöff
nungsdruck des Einspritzventils 2 zu erhöhen, der ansonsten ausschließlich über das
Druckfedernsystem aufgebracht wird. Der in unterer Totpunktlage des Pumpenkolbens 8
im Bereich der Ringkammer 21 befindliche Pumpenkolbenabschnitt ist mit einer Steuer
kante 37 versehen, über die während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 8 der
Druck für eine Voreinspritzung im Motor gesteuert wird.
Die obere Ringkammer 22 ist zur Realisierung einer Voreinspritzung vorgesehen, die er
findungsgemäß ohne zusätzliche Pumpe, also ausschließlich über die Einspritzpumpe 1
erfolgt. Die Zulaufbohrung 26 ist über einen Kanal 38 und ein Ventil 39 mit dem Kraft
stoffraum 11 im Pumpengehäuse 6 verbunden. Die Ablaufbohrung 29 steht über einen
Kanal 40 und einen Kanal bzw. eine Leitung 41 mit dem Einspritzventil 4 für die Vorein
spritzung in Verbindung.
Je nach der gewünschten Funktionsweise des Einspritzsystems kann die Kolben/Zylin
dereinheit der Einspritzpumpe 1 wahlweise mit einer, zwei oder drei Ringkammern aus
gerüstet sein.
Bei den in den Fig. 3 bis 7 dargestellten Ausführungsvarianten der Einspritzpumpe 1
ist nur eine Ringkammer 20 angeordnet, um Kraftstoffleckagen am Pumpenelement zu
verhindern. Ansonsten entspricht der Aufbau der in Fig. 3 gezeigten Einspritzpumpe 1
im wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Einspritzpumpe 1, so daß im folgenden nur
noch auf einige bisher noch nicht näher erläuterte Bauteile der Einspritzpumpe Bezug
genommen wird.
An dem Pumpenzylinder 7 schließt sich nach unten ein Federnraum 42 an, in dem eine
Pumpenfeder 43 angeordnet ist, die dafür sorgt, daß die Rolle 44 des am Pumpenkolben
8 befestigten Rollenstößels 45 ständig in Berührungskontakt mit dem nicht näher darge
stellten Einspritznocken der Nockenwelle steht. Zur stufenlosen Änderung der Einspritz
menge wird der Pumpenkolben 8 relativ zum Pumpenzylinder 7 gedreht. Die Drehbewe
gung wird über eine Regelhülse 46, die über eine Regulierwelle des Motors und eine Re
gelstange betätigt wird, übertragen.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Ringkammer 20 in ihrer Funktion als Leckage
kraftstoffsperre erläutert. In der unteren Totpunktlage des Pumpenkolbens 8 ist die Zu
laufbohrung 24 in der Ringkammer 20 geöffnet, wobei das Absperrventil 32 im Kanal 31
geschlossen ist, und die Ringkammer 20 wird mit Schmieröl gefüllt. Während der Auf
wärtsbewegung des Pumpenkolbens 8 wird die Zulaufbohrung 24 verschlossen und in
der Ringkammer 20 erfolgt eine Druckerhöhung des Schmieröls durch die Verringerung
des Ringkammervolumens und die Tatsache, daß die Querschnittsfläche der Ablaufboh
rung 24 kleiner ist als die Querschnittsfläche des Ringspaltes in der Ringkammer 20. Mit
dem Verschließen der Zulaufbohrung 24 wird gleichzeitig das Absperrventil 32 geöffnet.
Infolge der Druckerhöhung in der Ringkammer 20 wird eine Teilmenge des Schmieröls in
das Spiel des Pumpenkolbens 8 unter erhöhtem Druck geschoben. Dadurch wird ein Ab
fließen von Leckagekraftstoff aus dem unteren Bereich des Pumpenelementes in den Fe
dernraum 42 der Einspritzpumpe verhindert. Am Ende des Nockenhubes wird der Öl
druck in der Ringkammer entsprechend der Nockengeschwindigkeitsverringerung über
die Ablaufbohrung 27 abgebaut. Wenn der Pumpenkolben 8 die obere Totpunktlage er
reicht hat, entspricht der Öldruck in der Ringkammer 20 wieder dem Ölzulaufdruck aus
dem Motorkreislauf und das Absperrventil 32 wird wieder geschlossen. Der im Spiel des
Pumpenkolbens aufgebaute Öldruck verhindert eine Leckage des unter Kraftstoffzulauf
druck stehenden Kraftstoffes. Zur Abführung des Schmieröls über die Ablaufbohrung 27
der Ringkammer 27 gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Außer der Rückführung des Schmieröls aus der Ringkammer in die Ölzulaufleitung (ge
schlossener Kreislauf), wie bisher gezeigt, kann das Schmieröl über einen Kanal 47 nach
außen in ein außerhalb der Einspritzpumpe befindliches Aggregat abgeführt werden
(Fig. 4).
Das Schmieröl kann auch über einen Kanal 48 direkt in den Federnraum 42 der Einspritz
pumpe geleitet werden (Fig. 5). Zusätzlich kann die Schmierölabführung in den Federn
raum 42 noch über ein Ventil 49, das im Pumpenzylinder 7 angeordnet ist, erfolgen
(Fig. 6). Für bestimmte Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn der Pumpenkolben 8
neben der Ringnut 50, die in einer Ebene mit der Zulaufbohrung 24 liegt, mit einer Öl
sammelnut 51 ausgestattet ist, die oberhalb der Ringnut 50 liegt (Fig. 7).
In der Fig. 8 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der der untere Teil des Pum
penkolbens 8, der in unterer Totpunktlage des Pumpenkolbens 8 unterhalb der Zulauf
bohrung 24 der Ringkammer 20 liegt, mit einer Steuerkante 52 versehen ist, um einen
lastabhängigen Druckaufbau zu ermöglichen.
Claims (15)
1. Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren,
bestehend aus einer Einspritzpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem Pumpen
zylinder und einem Pumpenkolben, der axial- und drehbeweglich geführt ist und
direkt über die Nockenwelle des Motors oder einen Rollenstößel antreibbar ist, einem
oberhalb des in unterer Totpunktlage befindlichen Pumpenkolbens angeordneten
Pumpenarbeitsraum, der über Bohrungen mit einem Kraftstoffraum in Verbindung
steht, und über mindestens eine Einspritzdruckleitung und mindestens ein Einspritz
ventil mit Einspritzdüse mit dem Verbrennungsraum des Motors verbunden ist,
einem oberhalb des Nockenwellenraumes liegenden Federnraum sowie mindestens
einer Schmierölkammer im Pumpenzylinder, die mit einer Schmierölzu- und
Schmierölablaufleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Pumpenkolben (8) und dem Pumpenzylinder (7) in Aufwärtsbewegungsrichtung des
Pumpenkolbens eine oder mehrere, hintereinander angeordnete Ringkammern (20,
21, 22) gebildet sind, jeweils durch eine Verringerung des Pumpenkolbendurch
messers und eine Vergrößerung des Innendurchmessers des Pumpenzylinders (7),
wobei der Innendurchmesser des Pumpenzylinders (7) im Bereich der betreffenden
Ringkammer (20, 21, 22) und der Außendurchmesser, zumindest des oberen Teil
stückes, des sich unterhalb der jeweiligen Ringkammer befindlichen Pumpenkolben
abschnittes nahezu identisch sind, unter Berücksichtigung des erforderlichen Lauf
spiels zwischen Pumpenkolben (8) und Pumpenzylinder (7), und in jeder Ring
kammer (20, 21, 22) im unteren Bereich eine Zulaufbohrung (24, 25, 26) und im
oberen Bereich eine Ablaufbohrung (27, 28, 29) für Schmieröl oder Kraftstoff ange
ordnet sind, wobei die Querschnittsfläche der Ablaufbohrung (27, 28, 29) kleiner ist
als die Querschnittsfläche des jeweiligen kleinsten Ringspaltes der betreffenden
Ringkammer (20, 21, 22), und in unterer Totpunktlage des Pumpenkolbens (8) die
Zulaufbohrung (24, 25, 26) jeder Ringkammer (20, 21, 22) geöffnet ist und während
der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens (8) die Zulaufbohrung (24, 25, 26) ver
schließbar ist und in den einzelnen Ringkammern (20, 21, 22) ein Druckaufbau er
folgt, und die Höhe jeder Ringkammer (20, 21, 22) größer ist als der maximale Hub
des Pumpenkolbens (8).
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzel
nen Ringkammern (20, 21, 22) eine unterschiedliche Ringspaltbreite aufweisen.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Pumpenkolben (8) eine oder mehrere Ringnuten (50) angeordnet
sind, wobei jeder Ringkammer (20, 21, 22) eine Ringnut (50) zugeordnet ist, die sich
in unterer Totpunktlage des Pumpenkolbens (8) in gleicher Höhe wie die Zulauf
bohrung (24, 25, 26) befindet.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pumpenkolben (8) einen oder mehrere Abschnitte aufweist, die mit
einer Steuerkante (13, 37, 52) ausgestattet sind.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bereich des Pumpenkolbens (8), der sich in unterer Totpunktlage unterhalb der
Zulaufbohrung (24) der untersten Ringkammer (20) befindet, mit einer Steuerkante
(52) versehen ist.
6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
oberste Bereich des Pumpenkolbens (8) mit einer Steuerkante (13) versehen ist.
7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Pumpenkolbenabschnitt, der sich im unterer Totpunktlage des Pumpenkolbens (8)
im Bereich der mittleren Ringkammer (21) befindet, mit einer Steuerkante (37) ver
sehen ist.
8. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Verhinderung von Kraftstoffleckagen am Pumpenkolben (8) eine
der Ringkammern (20) über die Zulaufbohrung (24) mit dem Schmierölkreislauf des
Motors über einen Anschluß an der Einspritzpumpe (1) und Kanäle (30) im Pumpen
zylinder (7) verbunden ist.
9. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle
und Leitungen (24, 30) für die Zuführung des Schmiermittels in die Ringkammer (20)
und die Kanäle und Leitungen (27, 30, 31, 32) für die Abführung des Schmiermittels
aus der Ringkammer (20) einen geschlossenen Kreislauf bilden.
10. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle
und Leitungen (27, 30, 31, 47) für die Abführung des Schmiermittels aus der Ring
kammer (20) mit einem außerhalb der Einspritzpumpe (1) befindlichen Aggregat ver
bunden sind.
11. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle
und Leitungen (27, 48) für die Abführung des Schmiermittels aus der Ringkammer
(20) mit dem Federnraum (42) der Einspritzpumpe (1) verbunden sind.
12. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kanäle und Leitungen (27, 48) für die Abführung des Schmiermittels mit einem im
Pumpenzylinder (7) angeordneten Ventil (49) verbunden sind.
13. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem Pumpenkolben (8) im Bereich der Ringkammer (20) eine
Ölsammelnut (51) eingearbeitet ist.
14. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Erzeugung eines Druckes im Federnraum (36) des Einspritzventils
(2) eine der Ringkammern (21) über die Zulaufbohrung (25) und absperrbare Kanäle
oder Leitungen (33, 34) mit dem Kraftstoffraum (11) der Einspritzpumpe (1) verbun
den ist und die Ablaufbohrung (28) der Ringkammer (21) über Kanäle oder Leitungen
(35) mit dem Federnraum (36) des Einspritzventils (1) verbunden ist.
15. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Durchführung einer Voreinspritzung eine der Ringkammern (22)
über die Zulaufbohrung (26) und absperrbare Kanäle oder Leitungen (38, 39) mit dem
Kraftstoffraum (11) der Einspritzpumpe (1) verbunden ist und die Ablaufbohrung (29)
der Ringkammer (22) über einen Kanal und eine Druckleitung (40, 41) mit einem
zweiten Einspritzventil (4) mit Einspritzdüse verbunden ist.
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