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Kraftstoffeinspritzpumpe für Verbrennungskraftmaschinen Die Erfindung
betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Verbrennungskraftmaschinen mit Hochdurckeinspritzung,
die nach dem Prinzip der Überströmregelung arbeitet und ein hinter dem Pumpendruckraum
angeordnetes federbelastetes Druckventil mit Hubbegrenzung sowie einen das Druckventil
umgehenden Kanal aufweist, in dem ein von der Kraftstoffleitung zum Pumpendruckraum
öffnendes, für die sogenannte Gleichdruckentlastung der leitung geeignetes Ventil
angeordnet ist.
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Derart ausgebildete Einspritzpumpen sind bekannt. Das in dem Umgehungskanal
befindliche Ventil gestattet nach Abschluß der F Förderung durch Entlasten dep Pumpendruckraumes
so lange ein Rückfließen des Kraftstoffes aus der Bettung bis der Standdruck in
der Leitung auf den durch den Ventilquerschnitt und Federdruck bestimmten Druck
gesunken ist.
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Der Standdruck soll einerseits höher sein als der Zünddruck im Motorzylinder,
um beim Versagen oder auch schon beim Undichtwerden des Einspritzventils ein Eindringen
von Gasen in das Einspritzsystem zu vermeiden, er soll auch so hoch liegen, daß
die im Einspritzsystem vorhandenen Druckschwingungen keine Kavitation verursachene
Andererseits muß die Einspritzleitung soweit entlastet werden, daß der Standdruck
unter dem Schließdruck des Einspritzventils liegt, damit ein sicheres und schnelles
Schließen desselben gewährleistet ist
Bei optimal ausgelegtem Standdruck
läßt es sich nicht vermeiden, daß in den Einspritzsystemen von Verbrennuggskraftmaschinen,
die in einen großen Betriebsbereich arbeiten müssen, bei bestimmten Belastungszuständen
die vom Schließvorgang des Einspritzventils verursachten, zur Pumpe zurucklaufenden
Druckwellen pumpenseitig reflektiert werden und ein Nachspritzen mit allen damit
zusammenhängenden, für den motorischen Betrieb schädlichen Folgewirkungen auslösen.
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Die vorstehend beschrißbenen Kraftstoffeinspritzpumpen weisen den
Nachteil auf, daß der Abschnitt des Umgehung kanals, der von der Leitung bis zu
Arbeitsfläche des Entlastungsventils fuhrt, durch stark abgewinkelte, lange und
enge Kanäle gebildet ist. Dadurch wird insbesondere die große, erstrücklaufende
Druckwelle zu stark reflektiert, so daß durch sie ein erneutes Abheben des Einspritzventils
verursacht wird. Auch die ungünstige Ausbildung des Hubbegrenzers für das Druckventil
trägt dazu bei, daß eine zu starke Reflexion der rücklaufenden Druckwellen auf der
Pumpenseite möglich ist.
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Des weiteren sind Kraftstoffeinspritzeinrichtungen bekannt, bei denen
das Entlastungsventil im Druckventilkörper anordnet ist. Bei diesen Einrichtungen
treffen zwar die rücklaufenden Druckwellen direkt auf die Arbeitsfläche des Entlastungsventils,
so daß hiermit zwar ein weitgehender Abbau der rücklaufenden Druckwellen erreichbar
wäre, wenn nicht folgende Nachteile in Kauf genommen werden =ußten. Der wesentlichste
Nachteil ist darin zu sehen, daß die Verzögerung beim Aufsetzen des einen Ventilkörpers
als Massenkraft auf den anderen Ventilkörper wirken, so daß beim Schließen des einen
Ventils ein in dem Moment unerwünschtes Abheben des
anderen Ventils
die Folge sein kanne Line entsprechende Abstiiuiiung der Lassen- und Federkräfte
zur Verhinderung dieser nachteiligen Auswirkung erscheint allenfalls für Verbrennungskraftmaschinen'
die mit konstanter Drehzahl und Belastung betrieben werden, möglich, nicht jedoch
für Verbrennungskraftmaschinen mit sich stark ändernden Betriebsbedingungen. Ein
weiterer Nachteil besteht darin, daß durch Einbauten im Druckventil dessen Melasse
unerwünscht groß wird, zumal für das Entlastungsventil eine Hubbegrenzung und eine
hydraulische Dämpfungseinrichtung vorzusehen ist.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzpumpe zu entwickeln,
die bei geringerem Fertigungsaufwand und großem Anwendungsbereich eine längere Lebensdauer
der Bauteile zwischen dem Sitz des Druckventils der Einspritzpumpe und dem Sitz
der Düsennadel am Einspritzventil gewährleistet und den Wirkungsgrad, insbesondere
von Brennkraftmaschinen mit sehr elastischem Betrieb verbessert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entlastungs ventil so
anzuordnen und den Umgehungskanal bzw. den Weg der vom Einspritzventil rücklaufenden
Druckwellen so auszubilden, daß eine pumpenseitige Reflexion dieser Druckwellen
und damit auch die Kavitation zwischen Druckventil und Einspritzventil und das schädliche
Nachspritzen des Einspritzventils vermieden ist. Gleichzeitig soll die Möglichkeit
erhalten bleiben, bedarfsweise und ohne besonderen Aufwand die Kraftstoffeinspritzpumpe
von der vorgesehenen Gleichdruckentlastung auf die einfachere Gleichraumentlastung
umzurüsten falls die betreffende Verbrennungs kraftmaschine für den Einsatz mit
konstanter Drehzahl und
Belastung bestimmt ist, wie e zaBo beim
Generatorbetrieb oft der Fall ist.
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Erfindungsgeniäß ist dies dadurch erreicht, daß das Entlastungsventil
so nahe wie möglich neben dem Druckventil angeordnet und der erste Abschnitt des
Umgehungskanals durch eine vom Raum hinter dem Druckventil ausgehende, zum Sitz
des Entlastungsventils geführte Öffnung gebildet ist. Die Landung der Öffnung steht
zur Förderrichtung der Pumpe unter einem möglichst spitzen Winkel, um vom Einspritzventil
rücklaufende Druckwellen ohne starke Umlenkung zur Arbeitsfläche des Entlastungsventils
zu führen. Der zweite Abschnitt des Umgehungskanals ist durch zwei möglichst weit
ineinander verlaufende Ringnuten gebildet.
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Die eine Ringnut ist, in Förderrichtung der Pumpe gesehen, direkt
vor dem Sitz des Druckventils in dessen Führungsbohrung und die andere in gleicher
Ebene wie die erstgenannte in Öffnungsrichtung hinter dem Sitz des Entlastungsventils
angeordnet. Der dadurch entstehende Durchflußquerschnitt soll so groß sein, daß
ein freier Abfluß des über das Entlastungsventil abgeSührten Krafts toffes gewährleistet
ist. Um eine Reflexion der rücklaufenden Druckwellen durch den Hubbegrenzer zu vermeiden,
ist dieser mit einer zentralen Bohruag versehen, von der eine oder mehrere rqdial
geführte Bohrungen in der Mantelfläche des Hubbegrenzers ausmünden. Es ist jedoch
auch möglich, in dsm Hubbegrenzer eine schräg zu dessen Achse verlaufende Bohrung
anzuordnen, die in der Mantelfläche des Hubbegrenzers ausmündet.
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Bei der Montage des Hubbegrenzers ist dieser so zu drehen, daß die
in der Mantelfläche ausmündende Bohrung in Richtung
auf den Umgehungskanal
weist. Um während des Motorbetriebes ein Drehen des Hubbegrenzers zu vermeiden,
ist dieser durch geeignete kittel fest einzusetzen.
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Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe besteht darin, daß das Entlastung
mit seiner vom Leitungsdruck beaufschlagten Arbeitsfäche' in Förderrichtung der
Kraftstoffeinspritzpumpe gesehen, hinter dem Hubbegrenzer so nahe wie möglich an
der Achse der Bohrung, die direkt zur Kraftstoffleitung führt, angeordnet ist, so
daß die rücklaufende Druckwelle bereits vor dem Hubbegrenzer abgebaut wird. Der
Umgehungskanal ist hierbei durch eine Aussenkung der direkt zur Kraftstoffleitung
führenden Bohrung, durch eine von der Aus senkung zur Arbeitsfläche des Entlastungsventils
geführte Nut, durch eine in Öffnungsrichtung hinter dem Sitz des Entlastungsventil
angeordnete Ringnut sowie eine von dieser in den Pumpendruckraum geführte Bohrung
gebildet.
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Damit beim Einbau und während des Motorbetriebes keine gegenseitige
Verschiebung der in getrennten Teilen befindlichen Abschnitte des Umgehungskanals
eintreten kann, sind in dem das Entlastungsventil aufnehmenden Gehäuse in an sich
bekannter Weise am Umfang desselben ungleichmäßig und axial angeordnete Paßstifte
vorgesehen.
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Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig, 1 t den Längsschnitt durch den
oberen Teil einer iraStstoffeinspritzpumpe mit neben dem Druckventil angeordneten
Entlastungsventil, Fig. 2 s den Schnitt A - A nach Fig. 1,
Fig.
3 : den Längsschnitt durch den oberen 'l'eil einer Kraftstoffeinspritz,pumpe mit
oberhalb des Hubbegrenzers für das Druckventil angeordneten Entlas t ungsventil,
Fig. 4 : den Schnitt B - B nach Fig. 3.
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In dem Pumpengehäuse 1 sind die Platte 2, das Ventilgehäuse 3 und
der Aufsatz 4 mit dem Pumpenzylinder 5, in dem sich der Pumpenkolben 6 bewegt, beispielsweise
durch eine Dehnschraubenverbindung fest verspannt. In dem Ventilgehäuse 3 ist das
Druckventil 7 und im möglichst geringem Abstand neben diesem das Entlastungsventil
8 angeordnet. Der Aufsatz nimmt den Hubbegrenzer 9 und das Anschlußstück 10 für
die zum Einspritzventil führeiide nicht dargestellte Einspritzleitung auf. Das Druckventil
7 arbeitet gegen die Feder ll, die sich gegen den Hubbegrenzer 9 abstützt. Der vor
dem Sitz des Entlastungsventiles 8 befindliche Abschnitt; des Umgehungskanals ist
durch eine am Umfang der Bohrung 12 eingearbeitete Nut 13 gebildet, deren Grundfläche
in einem spitzen Winkel zur Förderrichtung der Pumpe verläuft. Der Aufsatz 4 und
das Ventilgehäuse 3 sind durch Paßstifte 14 so fixiert, daß sich die Nut 13 über
der Arbeitsfläche des Entlastungsventiles 8 befinde In dem Hubbegrenzer 9 ist eine
schräg zur Achse desselben verlaufende Bohrung 15 angeordnet, welche die Kraftstoffleitung
mit dem vor dem Entlastungsventil 8 befindlichen Raum verbindet.
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Damit die Bohrung 15 und die Nut 13 auch während des kotorbetriebes
in einer Ebene verbleiben, ist; der ilubbegrenzer 9 fest in dem Aufsatz 4 eingesetzt.
Dies kann z.B. durch eine geeignete Passungsaussahl oder wie in Pig. 1 dargestellt,
in an sich bekannter Weise durch Einpressen des mit einer
feinen,
axial verlaufenden Verzahnung versehenen Kppfes 17 des Hubbegrenzers 9 erfolgen.
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Das Entlastungsventil 8 arbeitet gegen eine Feder 18, die für einen
optimalen Standdruck ausgelegt ist Der Raum 19 hinter dem Führungsschaft des Entlastungsventils
8 ist nur über eine Drosselbohrung 20 mit dem Pumpendurckraum 21 verbunden. Dadurch
wird eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung der Ventilbewegung erzielt.
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hinter dem Sitz des Entlastungsventils 8 ist eine Ringnut 22 angeordnet
und in gleicher Ebene dazu eine Ringnut 23 in der Führungsbohrung des Druckventils
7, Beide Ringnuten 22; 23 verlaufen ineinander (s. Figo 2), so daß ein freies Abströmen
des aus dem Entlastungsventil 8 rückstömenden Kraftstoffes in den nach Beendigung
des Förderhubes überdrucklosen Pumpendruckraum 21 gewährleistet ist.
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Für die Montage ist es vorteilhaft, die Platte 2, das Ventilgehäuse
3 und den Aufsatz 4 durch einen Schraubenbolzen zusammenzuhalten. Hierfür ist die
Bohrung 24 vorgesehen. Nach vollendeter Montage ist der Schraubenbolzen zu entfernen
Die Bohrung 24 ist darnach mit einem Einschraubstutzen 25 zu versehen, an dem ein
zur Leckstoffsammelleitung geführtes Rohr anzuschließen ist.
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Die Fig 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine weitere Möglichkeit
der Anordnung des Entlastungsventils 8 und der Ausbildung des Umgehungskanals zur
Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe. Die Platte 2 ist hier stärker ausgeführt,
so daß das Druckventil 7 in der Platte 2 untergebracht werden kann. Der Hubbegrenzer
9 ist Im Ventilgehäuse 3 angeordnet. Das Entlastungsventil 8 ist, in Förderrichtung
der
Kraftstoffeinspritzpumpe gesehen, mit seiner Arbeitsfläche vor dem Hubbegrenzer
9 angeordnet, so daß ankommende Druckwellen noch vor diesem abgebaut werden Der
Hubbegrenzer 9 kann daher wie üblich ausgebildet sein. Die direkt zur Kraftstoffleitung
führende Bohrung 28 weist eine Aussendung 29 auf, von der aus eine Nut 30 zur Arbeitsfläche
des Entlastungsventils 8 gerührt ist. Die über das Entlastungsventil 8 rückströmende
Kraftstoffmenge kann frei über die hinter dem Sitz des Entlastungsventils 8 angeordnete
Ringnut 26 und dann durch die Bohrungen 27 (s. auch Fig 4) in den Pumpendruckraum
21 abfließen Der Raum 19 hinter dem Entlastungsventil 8 ist nur durch die im Ventilkörper
angeordneten Drosselbohrungen 16 mit der Ringnut 26 und damit über die Bohrungen
27 mit dem Pumpendruckraum 21 verbunden, so daß die Bewegung des Entlastungsventils
8 geschwindigkeitsabhängig gedämpft ist. Als Hubbegrenzung für das Entlastungsventil
8 dient das Füllstück 31.
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Für den Fall, daß die Pumpe auf die einfachere Gleichraumentlastung
umgerüstet werden soll, ist bei beiden Lösungen das Druckventil 7 gegen ein solches
auszutauschen, das in bekannter Weise mit einem Rücksaugkolben versehen ist. Das
Ventilgehäuse 3 ist gegen ein Teil auszutauschen, das die Bohrungen für die Aufnahme
des Entlastungsventils 8 nicht aufweist.
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Die Paßstifte 14 können in diesem Fall entfallen. Bei der Lösung gemäß
der Fig. 1 ist es jedoch auch möglich, die Pumpe umzurüsten, ohne ein anderes Ventilgehäuse
3 verwenden zu müssen. Unter Verwendung nur eines einzigen Pstiftes 14 sind das
Ventilgehäuse 3 und der Aufsatz 4 so um ihre Achsen gegeneinander gedreht einzubauen,
daß sich die in diesen befindlichen Abschnitte des Umgehun';skanals nicht mehr überdecken.