DE2742466C2 - Pumpdüse zur Kraftstoffeinspritzung in eine luftverdichtende Brennkraftmaschine - Google Patents

Pumpdüse zur Kraftstoffeinspritzung in eine luftverdichtende Brennkraftmaschine

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DE2742466C2 DE2742466A DE2742466A DE2742466C2 DE 2742466 C2 DE2742466 C2 DE 2742466C2 DE 2742466 A DE2742466 A DE 2742466A DE 2742466 A DE2742466 A DE 2742466A DE 2742466 C2 DE2742466 C2 DE 2742466C2
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Description

Aus der DE-OS 20 12 202 ist eine Pumpdüse mit integriertem ansteuerbarem Magnetventil bekannt das den Kraftstoffluß zum Pumpenkolben steuert Bei dieser Ausführung steht das Versorgungssystem jedoch unter Hochdruck, nämlich die Versorgungsleitungen und die Vorlaufleitungen der Pumpdüse. Durch den hohen Vordruck sind besondere Abdichtungen sowie Puffer zur Glättung der Druckschwankungen erforderlich.
Um zwischen den Einspritzphasen eine definierte Lage des Ventilelementes sicherzustellen, kann im Ventilgehäuse eine die Offenstellung des Ventilelementes unterstützende Feder angeordnet sein.
In einem weiteren Unteranspruch ist noch eine vorteilhafte, die Ausbildung des drosselnden Verbindungskanals des Ventilelements als Drosselbohrung betreffende Weiterbildung der Erfindung angegeben.
In der einzigen Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Eine für die Direkteinspritzung vorgesehene Pumpdüse 1 besteht im wesentlichen aus einem im Pumpenkörper 2 untergebrachten, den Hochdruck im Pumpenarbeitsraum 3 erzeugenden Pumpenkolben 4 und einer im Düsenkörper 5 geführten Düsennadel 6, der über einen Druckkanal 29 und einen Druckraum 11 der Einspritzkraftstoff zugeführt wird.
Von dem Pumpenkörper 2 ragt seitlich ein Stutzen 7 ab, der sowohl die aus Elektromagnet 8 mit Vorsteuerventil 9 bestehende Steuervorrichtung als auch ein von der Stellung des Vorsteuerventils 9 beeinflußbares, zylindrisch kolbenartig geformtes Ventilelement 10 aufnimmt, wobei der konisch ausgebildete Ansatz 10a dieses Ventilelements 10 in einen zum Pumpenarbeitsraum 3 führenden Abschnitt 19' einer von einer Kraftstofförderpumpe mit unter einem bestimmten Vordruck stehenden Kraftstoff versorgten Vorlaufleitung 12 querschnittverringernd hineinragt Das Ventilelement 10 ist in einem Ventilgehäuse längsverschiebbar geführt, das einen als durchgehende Drosselbohrung 18 ausgebildeten drosselnden Verbindungskanal aufweist, welcher bei Offenstellung des Ventilelementes 10 einem Abschnitt 19 der Vorlaufleitung 12 mit einer von einem Federraum 13 rückseitig der Düsennadel 6 ausgehenden Rücklaufleitung 14 über eine Ablaßbohrung 17 verbindet, die von einer durch das rückseitige Ende des Ventilelementes 10 begrenzten Kammer 22 wegführt Die Ablaßbohrung 17 ist bei Erregung des Elektromagneten 8 durch das Vorsteuerventil 9 an einer Stelle 15 verschließbar.
Ablaßbohrung 17, Drosselbohrung 18 und der vor dem Ventilelement 10 zum Pumpenarbeitsraum 3 liegende Abschnitt 19' der Vorlaufleitung 12 liegen gleichachsig zueinander.
Bei nicht gesperrter Ablaßbohrung 17 liegt das Ventilelement 10 — unterstützt durch die Kraft einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Feder 20 — an einem ringförmigen Anschlag 21 in dem rückwärtigen Teil der Kammer 22 an. Bei dieser Stellung, die die Ruhe- bzw. Ausgangsstellung des Ventilelementes 10 zeigt, befindet sich ein Teil des konisch ausgebildeten Ansatzes 10a im Strömungsweg der Vorlaufleitung 12. Der Ansatz 10a ist in seiner Größe so ausgelegt, daß er bei Schließstellung des Ventilelementes 10 teilweise in den Abschnitt 19' der Vorlaufleitung 12 hineinragt.
Die Funktionsweise dieser Pumpdüse ist folgende:
Die Düsennadel 6 liegt durch die Kraft einer im Federraum 13 angeordneten Schraubenfeder 23 auf ihrem Ventilsitz 24 auf. Eine Rückholfeder 25 hält das Vorsteuerventil 9 bei nicht erregtem Zustand des Elektromagneten 8 offen. Damit ist das rückwärtige Ende des Ventilelementes 10 mit dem Rücklauf verbunden und druckentlastet Der auf einen Teil des pumpenarbeitsraumseitigen Endes des Ventilelementes wirkende Vordruck von ca. 2 bar hält das Ventilelement 10 in geöffneter Stellung, so daß der Pumpenarbeitsraum 3 mit Vordruck aufgefüllt werden kann. Ein geringer Kraftstoff-Teilstrom fließt dabei durch die Drosselbohrung 18 im Ventilelement 10 in den Rücklauf (Ablaßbohrung 17, ίο Rücklaufleitung 14).
Das Ventilelement 10 kann pumpenarbeitsraumseitig mit einer die Offenstellung unterstützenden Feder 20 beaufschlagt sein, um eine definierte Lage des Ventilelementes sicherzustellen.
Der über eine Nockenwelle 26 und Rollenstößel 27 angetriebene Pumpenkolben 4, der weder mit Steuerkanten noch mit Steuerlöchern versehen ist und bei dem auch eine leichte Drehbarkeit im Zylinder 28 nicht erforderlich ist befindet sich — wie dargestellt — in oberster Stellung.
Wird nun in der Pumpphase der Elektromagnet 8 der Steuervorrichtung erregt und das Vorsteuerventil 9 geschlossen — der Rücklauf über die Ablaßbohrung 17 ist unterbrochen —, kann die in die Kammer 22 gelangende Kraftstoffmenge nicht mehr abfließen und es baut sich hier ein Druck von der Höhe des Staudruckes im Abschnitt 19' der Vorlaufleitung 12 auf. Der Druck im Abschnitt 19' wirkt einerseits auf eine etwa dem Querschnitt des Abschnittes 19' entsprechende kleine Fläche des an einer Stelle 29 der Vorlaufleitung 12 querschnittsverringernd hineinragenden Ansatzes 10a des Ventilelementes 10 und andererseits auf eine dem Ansatz gegenüberliegende, durch die Rückseite des Ventilelementes gebildete wesentlich größere Fläche, so daß infolge der Differenz der Wirkflächen am Ventilelement dieses Ventilelement sich in Schließrichtung bewegt wobei die vom Pumpenkolben 4 verdrängte Fördermenge an der Stelle 29 immer mehr gedrosselt wird.
Die einsetzende Druckerhöhung im Pumpenarbeitsraum 3 bewirkt über die Drosselbohrung 18 im Ventil 10 eine Verstärkung der Schließbewegung bis zum vollständigen Verschluß. Die Anpressung des Ventilelementes 10 ist um so stärker, je höher der Pumpendruck ist. Der geförderte Kraftstoff wird nunmehr unter hohem Druck (300-800 bar) über die vom Ventilsitz 24 entgegen der Kraft der Feder 23 sich abhebende Düsennadel 6 eingespritzt.
Das Förderende wird durch Öffnen des Vorsteuerventils 9 nach Absetzen der Erregung des Elektromagneten 8 eingeleitet Durch Entlastung der Kammer 22 wird ein sofortiges öffnen des Ventilelementes 10 und somit eine Entlastung des Pumpenarbeitsraumes 3 erreicht. Die Düsennadel schließt und beendet die Einspritzung. Das Ventilelement 10 kann auch lhne Beaufschlagung durch die Feder 20 in seiner Offenstellung durch die Förderdruckverhältnisse zwischen der Vorder- und Rückseite des Ventilelementes 10 gehalten werden, d. h., daß der auf der Rückseite herrschende Druck des in den Rücklauf abströmenden Kraftstoffes durch die Drosselverluste kleiner ist als derjenige auf der Vorderseite des Ventilelementes 10.
Die Zeitpunkte Förderbeginn und Förderende werden von einem nicht dargestellten, den Elektromagneten ansteuernden, im Takt der Brennkraftmaschine betätigten elektronischen Regelgerät bestimmt.
Durch Wahl der Drosselbohrung 18 im Ventilelement 10 kann ein verzögerter Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum 3 sowie ein sehr schneller Druckabfall erzielt
werden, womit das Einspritzgesetz im Hinblick auf sanften Druckanstieg bei der Verbrennung sowie auf verminderte Rußbildung günstig beeinflußbar ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (2)

Patentansprüche:
1. Pumpdüse zur Kraftstoffeinspritzung in eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einem mechanisch betätigten Pumpenkolben und einem von diesem begrenzten Pumpenarbeitsraum, der ständig mit einer Druckkammer für eine Düsennadel in Verbindung steht und sowohl an eine von einer Kraftstofförderpumpe mit unter einem bestimmten Vordruck stehenden Kraftstoff versorgte steuerbare Vorlaufleitung als auch eine steuerbare Rücklaufleitung angeschlossen ist wobei ein in Zwischeneinspritzphasen in Offenstellung gehaltenes und in einem am dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Ende an einen von der Förderpumpe herkommenden sowie einen zum Pumpenarbeitsraum führenden Abschnitt der Vorlaufleitung und am gegenüberliegenden Ende an die Rücklaufleitung angeschlossenen Ventilgehäuse angeordnetes kolbenartiges Ventilelement, ausgelöst durch den Steuervorgang einer Steuervorrichtung, während des Förderhubs des Pumpenkolbens so vom Kraftstoffdruck im Pumpenarbeitsraum her beaufschlagt wird, daß es sich in eine den Einspritzbeginn herbeiführende Schließstellung bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß am pumpenarbeitsraumseitigen Ende des Ventilgehäuses in Bewegungsrichtung des Ventilelements (10) und koaxial zu diesem der zum Pumpenarbeitsraum (3) hin führende Abschnitt (19') der Vor- !aufleitung (12) abgeht, daß außerdem die am gegenüberliegenden, eine vom Ventilelement (10) begrenzte Kammer (22) aufweisenden Ende über eine Ablaßbohrung (17) an das Ventilgehäuse angeschlossene Rücklaufleitung (14) durch die als Elektromagnet (8) mit Vorsteuerventil (9) ausgebildete Steuervorrichtung gesteuert wird, daß ferner das Ventilelement (10) an seinem dem zum Pumpenarbeitsraum (3) hinführenden Abschnitt (19') der Vorlaufleitung (12) zugewandten Ende mit einem konisehen, über den gesamten Hubbereich des Ventilelements (10) in diesen Abschnitt (19') der Vorlaufleitung (12) hineinragenden und mit der Mündungsöffnung dieses Vorlaufleitungsabschnitts (19') bei Bewegung des Ventilelements (10) in seine den Einspritzbeginn herbeiführende Schließstellung querschnittsverringernd zusammenwirkenden Ansatz (1Oa^ versehen ist, und daß schließlich das Ventilelement (10) einen drosselnden Verbindungskanal (18) aufweist, der in Offenstellung des Ventilelements (10) eine Verbindung der Kammer (22) am gegenüberliegenden Ende des Ventilgehäuses mit beiden Abschnitten (19, IS') der Vorlaufleitung (12) und in Schließstellung nur mit dem zum Pumpenarbeitsraum (3) hin führenden Abschnitt (19') der Vorlaufleitung herstellt.
2. Pumpdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse eine die Offenstellung des Ventilelementes (10) unterstützende Feder (20) angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft eine Pumpdüse zur Kraftstoffeinspritzung in eine luftverdichtende Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-OS 19 07 316 ist eine Pumpdüse mit einem mechanisch betätigten Pumpenkolben und einem doppeltwirkenden, durch eine Feder beaufschlagten Ventilelement bekannt das während des Förderhubs des Pumpenkolbens entgegen der Federkraft durch eine den Steuervorgang auslösende Steuervorrichtung verstellbar ist die als Regeleinheit eine zur Pumpdüse führende lange Versorgungsleitung abwechselnd dem Förderdruck oder dem Umgebungsdruck unterwirft Bei Förderdruck ist das Ventilelement in Offenstellung und Kraftstoff fließt durch die Pumpdüse hindurch in den Vorratsbehälter zurück. Dabei gelangt der Kraftstoff auf diesem Weg zu einer das Ventilelement umgebenden Steuerumfangsnut und setzt sich von dieser durch am Ventilelement angeordnete radiale Schlitze in das Innere des Ventilelementes fort
Um Unregelmäßigkeiten bei der Einspritzzeiteinstellung infolge von unvermeidbaren Herstellungstoleranzen entgegenzuwirken, sind hier noch mechanische Maßnahmen zur Verstellung des Ventilhubs und der Federkraft getroffen.
Bei dieser Ausführung bleiben Störungen durch Druckwellenreflexion in der Versorgungs- und Steuerleitung nicht aus. Durch das hohe Schacivolumen als Folge der langen Leitungen lassen sich keine exakten Steuerzeiten hinsichtlich des Förderbeginns und -endes einhalten. Darüberhinaus ergibt sich durch die Ausbildung dieses Ventilelementes sowie seiner Justiermaßnahmen ein erhöhter technischer Aufwand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile durch eine vereinfachte und weitgehend trägheitsfrei arbeitende Pumpdüse zu beseitigen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß am pumpenarbeitsraumseitigen Ende des Ventilgehäuses in Bewegungsrichtung des Ventilelements und koaxial zu diesem der zum Pumpenarbeitsraum hin führende Abschnitt der Vorlaufleitung abgeht, daß außerdem die am gegenüberliegenden, eine vom Ventilelement begrenzte Kammer aufweisenden Ende über eine Ablaßbohrung an das Ventilgehäuse angeschlossene Rücklaufleitung durch die als Elektromagnet mit Vorsteuerventil ausgebildete Steuervorrichtung gesteuert wird, daß ferner das Ventilelement an seinem dem zum Pumpenarbeitsraum hin führenden Abschnitt der Vorlaufleitung zugewandten Ende mit einem konischen, über den gesamten Hubbereich des Ventilelements in diesen Abschnitt der Vorlaufleitung hineinragenden und mit der MUndungsöffnung dieses Vorlaufleitungsabschnitts bei Bewegung des Ventilelements in seine den Einspritzbeginn herbeiführende Schließstellung querschnittsverringernd zusammenwirkenden Ansatz versehen ist, und daß schließlich das Ventilelement einen drosselnden Verbindungskanal aufweist, der in Offenstellung des Ventilelements eine Verbindung der Kammer am gegenüberliegenden Ende des Ventilgehäuses mit beiden Abschnitten der Vorlaufleitung und in Schließstellung nur mit dem zum Pumpenarbeitsraum eis- hin führenden Abschr1*** A&
durch gekennzeichnet, daß der drosselnde Verbindungskanal (18) des Ventilelements (10) als Drosselbohrung ausgebildet ist.
Durch die besondere Anordnung und Ausbildung des Ventilelementes spielen Fertigungstoleranzen keine so wesentliche Rolle mehr. Somit sind auch durch die An-Ordnung der als Elektromagnet mit Vorsteuerventil ausgebildeten Steuervorrichtung in der Pumpdüse exakte Schaltzeiten für den Förderbeginn und das Förderende möglich.
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