DE2159356C2 - Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art.

Eine solche Kraftstoff-Einspritzpumpe ist aus der US-PS 26 28 570 bekannt.

Wenn der Kolben dieser Kraftstoff-Einspritzpumpe sich von seinem unteren Totpunkt aus in Bewegung setzt, drückt er Kraftstoff aus dem Pumpenzylinder heraus. Dieser Kraftstoff hebt das Druckventil an und strömt zu der Einspritzdüse, von wo er in die Brennkammer (oder Vorkammer) der Brennkraftmaschine austritt. Der aktive Teil des Förderhubs des Kolbens endet b5 in dem Zeitpunkt, in welchem der Kolben den Pumpenarbeitsraum am Ende des Pumpenzylinders mit der Saugseite verbindet. In diesem Augenblick fällt der Förderdruck der Pumpe plötzlich ab, was das Schließen der Einspritzdüse und des Druckventils zur Folge hat. Dadurch wird eine Druckwelle von der Einspritzdüse zu dem Druckventil hin reflektiert. Um nun zu verhindern, daß diese Druckwelle erneut in entgegengesetzter Richtung reflektiert wird, durch die die Einspritzdüse von neuem geöffnet werden könnte, ist das Druckventil so ausgebildet, daß der Kraftstoff unter der Wirkung der reflektierten Druckwelle auf die Saugseite zur rickströmen kann. Zu diesem Zweck öffnet das Ventil unter der Wirkung des in seinem Ringraum herrschenden Drucks. Die Feder des Druckventils ist so eingestellt, daß das Ventil rechtzeitig schließt, um in der zu der Einspritzdüse führenden Verbindungsleitung einen hinreichend großen Druck aufrechtzuerhalten, so daß die Einspritzdüse sich bei Beginn der nächsten Einspritzperiode wieder unverzögert öffnen kann.

Bei der in der genannten US-PS 26 28 570 beschriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe schlägt jedoch das Druckventil am Ende seiner Öffnungsbewegung gegen den seinen Anschlag bildenden Stopfen, was einen vergleichsweise raschen Verschluß dieser beiden Teile zur Folge hat.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Einspritzpumpe der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß dieser Nachteil vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Aufgrund der getroffenen Maßnahmen öffnet das Druckventil bei Beginn seines Öffnungshubes ungehemmt und rasch, um einen guten Verlauf der Einspritzung zu gewährleisten, seine Bewegung wird jedoch gegen Ende des Öffnungshubes gedämpft, um den erwähnten Verschleiß zu verhindern. Umgekehrt geht die Schließbewegung des Druckveniils zunächst verzögert, im Endbereich jedoch ebenfalls rasch vonstatten, so daß einerseits - während der verzögert verlaufenden Bewegung die durch das Schließen der Einspritzdüse erzeugten Kraftstoffrückstöße keine unzeitige Ventilschließung verursachen, andererseits jedoch — durch das zuletzt unverzögerte Schließen des Ventils — der für den einwandfreien Beginn der nächsten Einspritzperiode erforderliche Restdruck gewährleistet ist.

Zwar ist auch bei der durch die AT-PS 1 69 225 bekanntgewordenen Kraftstoff-Einspritzpumpe eine Dämpfung der Druckventilbewegung vorgesehen. Diese findet jedoch während des ganzen Ventilhubs statt, so daß nicht nur der Ablauf der Einspritzung gestört wird, sondern auch der genannte Restdruck in der zur Einspritzdüse führenden Leitung nicht gewährleistet ist. Im übrigen arbeitet das Druckventil hier nicht gegen einen Anschlag, so daß der vorerwähnte Nachteil nicht eintreten kann.

Letzteres gilt auch Tür die durch die DE-PS 8 65 404 bekanntgewordene Kraftstoff-Einspritzpumpe, bei der eine Bewegungsdämpfung des Druckventils zu Beginn oder am Ende des Schließens zur Dämpfung des Ventilschließgeräuschs stattfindet.

Schließlich ist aus der CH-PS 4 12 468 (Fig. 5) noch eine Kraftstoff-Einspritzpumpe bekannt, bei welcher die Drosselung des am Ende der Einspritzung von der Einspritzdüse rückströmenden Kraftstoffs in Abhängigkeit von der Hubstellung des Kolbens veränderlich sein soll, was dadurch geschieht, daß der Kolben zwei ineinander übergehende Ringnuten mit unterschiedlicher Nultiefe aufweist, wobei entweder die Nut mit der grö-

ßeren Tiefe oder umgekehrt die Nut mit der kleineren Nuttiefe zuerst mit der oder den Überströmbohrungen zusammenwirkt. Hierdurch wird nur indirekt entweder eine rasche oder eine langsame Anfangsschließbewegung des Druckventils bei entsprechender Bewegung des Ventils am Schließende erreicht. Eine direkte Beeinflussung nur der Bewegung des im übrigen auch hier nicht gegen einen Anschlag arbeitenden Druckventils durch die Ringnuten erfolgt beim Gegenstand der CH-PS nicht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 in einem schematischen Axialschnitt wesentliche Teile der Kraftstoff-Einspritzpumpe gemäß der Erfindung, in den dem unteren bzw. dem oberen Totpunkt des Pumpenkolbens entsprechenden Stellungen und

F i g. 3 eine Einzelheit von F i g. 1 und 2 in größerer Darstellung.

Die in ihfrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete Kraftstoff-Einspritzpumpe besitzt einen Pumpenzylinder 1, in welchem sich ein Pumpenkolben 3 bewegt. Stromabwärts (die Strömungsrichtung ist in Fig.2 durch ^e Pfeile angedeutet) des Zylinders befindet sich ein durch eine Feder 5 belastetes Druckventil 4, das sich während des aktiven Teils des Förderhubes des Kolbens 3 öffnet, so daß flüssiger Kraftstoff über eine Verbindungsleitung 6 zu einer (nicht dargestellten) Einspritzdüse gelangen kann. Zwischen der Verbindungsleitung 6 und dem Pumpenzylinder 1 sind ferner weiter unten näher erläuterte Durchgänge vorgesehen, durch die der Kraftstoff in den Zylinder 1 zurückströmen kann, wenn die Druckdifferenz zwischen der Leitung 6 und dem Zylinder 1 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Der Pumpenzylinder 1 ist innerhalb eines Mantels 7 angeordnet, mit welchem er einen ringförmigen Pumpensaugraum 8 abgrenzt. Diesem wird der Kraftstoff von einer (nicht dargestellten) Speisepumpe zugeführt. Der Pumpensaugraum 8 kann mit dem von dem Pumpenkolben 3 in dem Zylinder 1 abgegrenzten Pumpenarbeitsraum < über Öffnungen 10 in Verbindung treten. Diese Öffnungen 10 werden nach dem Beginn des Förderhubes von dem Kolben 3 in einer zwischen den Positionen der F i g. 1 und 2 liegenden Stellung verschlossen. Sobald die Öffnungen 10 verschlossen sind, wird der im Pumpenarbeitsraum 9 eingeschlossene Kraftstoff zu der Einspritzdüse gefördert. Er erreicht cLese über die Leitung 6 sowie die daran angeschlossene Einspritzleitung, nachdem er das Druckventil 4 gegen die Wirkung der Feder 5 angehoben hat. Das Ende des aktiven Teils des Förderhubes des Kolbens ^ entspricht dem Zeitpunkt, in welchem er den Pumpenarbeitsraum 9 mit dem Pumpensaugraui.i 8 über die Öffnungen 10 mit Hilfe einer am Pumpenkolben 3 ausgebildeten schrägen Steuerkante 11 verbindet. Durch die Drehung des Kolbens um seine Achse läßt sich das je Arbeitsspiel eingespritzte Kraftstoffvolumen regeln.

Die oben erwähnte bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts der Druckdifferenz stattfindende Kraftstoffrückführung erfolgt mit Hilfe des Druckventils 4 selbst. Dieses liegt mit einer Sitzfläche 4a auf einem zwischen dem Pumpenzylinder 1 und einem ständig mit der Verbindungsleitung 6 verbundenen Ringraum 13 angeordneten Ventilsitz 12, wobei die Sitzfläche 4a und der Ventilsitz 12 auf einer Ringfläche miteinander in Berührung stehen, welche durch zwei in Fig. 3 strichpunktiert dargestellte Kreise begrenzt wird, nämlich einen Kreis großen Durchnxssers D und einen Kreis kleinen Durchmessers d, wenn das Ventil 4 geschlossen ist. Der genannten Kraftstoffrückführung dient ferner eine Druckschulter 4e, über die sich ein mit 4b bezeichneter Führungsschaft des Druckventils 4 mit einem Durchmesser Du der größer ist als der größte Durchmesser D der Ringfläche anschließt. Dieser Führungsschaft 4b wirkt mit einer Bohrung 14 zusammen, in welcher er dicht gleitet. Das Druckventil 4 besitzt außerdem eine Ringnut 4c, die mit geringem Spie! a in der Bohrung 14 angeordnet ist. Letztere ist jenseits des Ventils 4 durch eine Querwand 15 abgeschlossen und bildet mit dieser eine Kraftstoffkammer 16. Ferner sind Verbindungsmittel vorgesehen, die diese Kraftstoffkammer 16 mit dem Pumpensaugraum 8 verbinden, solange der Abstand zwischen dem Ventil 4 und seinem Ventilsitz 12 einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Diese Verbindungsmittel bestehen aus einer das Druckventil 4 umgebenden und in die Ringnut 4cübergehenden Ringnut 4d, die ständig mit der Kraftstoffkammer 16 durch eine durch den oberen Teil des Druckventils 4 tretende Bohrung 18 verbunden ist und die währer.H des ersten Teils der Hubbewegung des VemUs 4 bt-xt Druckhub mit einer ständig mit dem Pumpensaugraum & verbundenen Bohrung 19 in Verbindung tritt.

Der Ventilsitz 12, der Ringraum 13, die Bohrung 14 und die Kraftstoffkammer 16 sind vorzugsweise in einem einieiligen Ventilkörper 20 ausgebildet, der in einem Rohrstutzen 21 angeordnet ist, in welchem die Leitung 6 ausgebildet ist. Der Ventilkörper 20 kann von dem Pumpenzylinder 1 gegen den Rohrstutzen 21 gedrückt werden. Dabei wird der Zylinder 1 durch eine dem Mantel 7 angehörende Schulter 7a gehalten. Der Mantel 7 und der Rohrstutzen 21 sind durch Gewindegänge 22 miteinander verschraubt. Der Ringraum 13 wird außen durch eine in dem Ventilkörper 20 ausgebildete Nut 23 begrenzt und steht mit dem mittleren Durchlaß des Rohrstutzens 21 durch wenigstens einen ebenfalls in dem Ventilkörper 20 ausgebildeten Kanal 24 in Verbindung. Die o. g. Querwand IS w-rd von der Endfläche eines Stopfens 25 gebildet, der endseitig in die Bohrung 14 im Ventilkörper 20 eingeschraubt ist und als rege'bare Abstützung für die Feder 5 dient. Der Kanal 19 tritt radial durch den Ventilkörper 20 und mündet außen in einem zwischen der Außenwand des Ventilkörpers 20 und der Innenwand des Rohrstutzens 21 vorgesehenen Ringraum 26.

Die dargestellte Kraftstoff-Einspritzpumpe arbeitet in folgender Weise:
Wenn der Pumpenkolben 3 sich an einem unterem Totpunkt befindet, nehmen die Teile die in Fig. 1 dargestellten Positionen ein. Der Pumpenarbeitsraum 9 ist mit dem Pumpensaugraum 8 durch die Öffnungen 10 verbunden. Sie steht daher unter geringem Druck. Das Druckventil 4 wird deshalb durch die Feder 5 auf seinem Ventilsitz 12 gehalten. Der Pumpenarbeitsraum füllt sich mit Kraftstoff.

Wenn der Kolben 3 aus seiner in F i g. 1 dargestellten Stellung nach oben geht, verschließt er zunächst die Öffnungen 10. Anschließend wird der in dem Pumpenarbeitsraum eingeschossene Kraftstoff zu dem Ventilsitz 12 gefördert. Das Ventil 4 wird gegen die Wirkung der Feder 5 durch den Kraftstoff von seinem Ventilsitz abgehoben, und der Kraftstoff gelangt durch den Ringraum 13, den Kanal 24 und die Leitung 6 zu der Einspritzdüse. Die Strömung des Kraftstoffs ist in Fig. 2 durch Pfeile angedeuu-t.

Während seiner Aufwärtsbewegung erreicht der Kolben 3 eine Stellung, in der er den Pumpenarbeitsraum 9

mit dem Pumpensaugraum 8 über seinen mit der Steuerkante 11 versehenen Durchlaß und die öffnungen 10 wieder verbindet. Da in dem Pumpensaugraum 8 ein mäßiger Druck herrscht, bewirkt diese Verbindung nicht nur das Schließen der am Ende der Leitung 6 angeordneten Einspritzdüse, was eine Druckwelle in der Leitung 6 in Richtung auf die Einspritzpumpe 2 erzeugt, sondern auch das Schließen des Ventils 4, das sich der Fortpflanzung der genannten Druckwelle widersetzt. Die Druckwelle hat eine Druckerhöhung in dem Ringraum 13 zur Folge. Diese Druckerhöhung wirkt auf die von den Kreisen mit den Durchmessern D und D₁ begrenzte Sitzfläche des Ventils 4 und verursacht ggf. ein erneutes öffnen des Ventils gegen die Wirkung der Feder 5. Dadurch kann der Kraftstoff aus der Leitung 6 is über den Kanal 24, den Ringraum 13, den Ventilsitz 12, den Pumpenarbeitsraum 9 und den durch die Steuerkante 11 begrenzten Durchlaß des Kolbens 3 und die öffnungen 10 zu dem Pumpensaugraum 8 zurückströmen. Der Druck der stromabwärts des Ventils 4 liegenden Kraftstoffsäule fällt dann bis auf den Eichwert der Feder 5 ab. so daß das Ventil wieder schließt. Durch die Dichtungswirkung des Ventils 4 wird der Eichdruck in diesem Teil des Förderkreises aufrechterhalten, während der Kolben 3 den restlichen (unwirksamen) Teil seines Förderhubs, anschließend seinen (in den Figuren nach unten gerichteten) Saughub und schließlich den ersten Teil des nächstfolgenden Förderhubes ausführt, bis er die öffnungen 10 wieder verschließt. In diesem Augenblick öffnet die Einspritzdüse praktisch wieder unverzögert, da in dem Förderkreis ein dem Eichdruck der Feder 5 entsprechender Restdruck aufrechterhalten wird.

Bei seinen beiden aufeinanderfolgenden Öffnungsbewegungen (Einspritzung und Dämpfung der reflektierten Druckwelle) bewegt das Ventil 4 sich zunächst gegen die Wirkung der Feder 5 schnell nach oben, da der Hi der Kraftsioffkartirtief 16 emiiaiieric Kraftstoff frei durch den Kanal 18, die Ringnut 4</und die Bohrung 19 in den Pumpensaugraum 8 entweichen kann. Wenn der Abstand zwischen dem Ventil 4 und dem Ventilsitz 12 einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird die Bewegung des Ventils gedämpft, da der in der Kraftstoffkammer 16 enthaltene Kraftstoff nur noch durch das geringe Spiel a zwischen der Ringnut 4c und der Bohrung 14 entweichen kann. Ebenso wird die Schließbewegung zunächst durch Rückführung von Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 16 durch das Spiel a verzögert und kann erst danach unverzögert ablaufen. Das öffnen des Ventils 4 kann also sehr rasch erfolgen, was einen normalen Beginn der Kraftstoffeinspritzung ermöglicht. Auch das Aufsetzen des Druckventils 4 auf seinen Ventilsitz 12 erfolgt sehr rasch, was eine scharfe Unterbrechung der Einspritzung gewährleistet Die restlichen Bewegungen des Ventils 4 werden dagegen gedämpft, so daß harte Stöße des Ventils 4 gegen seinen von dem Stopfen 25 gebildeten Anschlag und damit ein entsprechend starker Verschluß dieser Teile vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 60

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Pumpenzylinder geführten, einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden und zur Beendigung der Einspritzung eine Verbindung zu einem Pumpensaugraum hin aufsteuernden Pumpenkolben und mit einem an seinem pumpenarbeitsraumseitigen Ende mit einer Sitzfläche versehenen Druckventil, das beim Druckhub des Pumpenkolbens gegen die Kraft einer Feder von einem am Übergang zwischen einem mit einer Einspritzleitung für ein Enspritzventil verbundenen Ringraum und dem Pumpenarbeitsraum angeordneten, der Sitzfläehe des Druckventils entsprechenden Ventilsitz abhebt, und das anschließend an die Sitzfläche einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der über eine im Bereich des Ringraumes vorspringende Druckschulter in einen gleichfalls zylindrisch ausgebildeten Ventilschaft übergeht, der in einer Bohrung eines Ventilkörpers dichtend geführt ist. die zur Bildung einer auch die Feder für das Druckventil aufnehmenden Kraftstoffkammer an ihrem dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Ende mit Hilfe eines als Anschlag für das Druckventil dienenden Stopfens verschlossen, über eine Bohrung im Ventilkörper jedoch mit dem Pumpensaugraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (4b) mit zwei ineinander übergehenden Ringnuten (4c, d) mit unterschiedlicher Nuttiefe versehen ist, wobei die zur Sitzfläche (4ajdes Druckventils (4) hin gelegene, gegenüber «ier anp-.ren, über eine Bohrung (18) im Druckventf¹ (4) mit der Kraftstoffkammer (10) in Verbindung stehen;'im Ringnut (4d) die kleinere Nuttiefe aufweisende Ringnut (4c) zusammen mit der Wand der Bohrung (14) für den Führungsschaft (4b) des Druckventils (4) einen Drosselspalt (a) bildet, und daß die mit den beiden Ringnuten (4c, d)zusammenwirkende Mündungsstelle (i9a) der mit dem Pumpensaugraum (8) in Verbindung stehenden Bohrung (19) im Ventilkörper (20) mit ei nem solchen axialen Abstand zum Ventilsitz (12) angeordnet ist, daß die Ringnut (4d) mit der größeren Tiefe im Anfangsbereich des Ventilöffnungs- und im Endbereich des Ventilschließhubes und die den Drosselspalt (abbildende Ringnut (4ς^ϊη den übrigen Ventilhubbereichen mit der Mündungsstelle (i9a) zusammenwirkt.