DE3000960A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer brennkraftmaschinen, insbesondere fuer dieselmotoren - Google Patents
Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer brennkraftmaschinen, insbesondere fuer dieselmotorenInfo
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Description
R- 59 72
11.1.1980 Ks/Kö
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem gattungsbildenden Oberbegriff des
Hauptanspruchs. Es ist bereits eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
dieser.Bauart bekannt (US-PS 3 486 493), bei
der die Einspritzpumpe als Pumpe-Düse ausgebildet ist und die Kraftstoffeinspritzmenge durch einen in eine Überströmleitung
eingesetzten hydraulisch angetriebenen Steuerschieber bestimmt wird. Dieser Steuerschieber bestimmt
die Kraftstoffeinspritzmenge und den wirksamen Förderhub der Einspritzpumpe durch Sperrung des Rückflusses aus dem
Pumpenarbeitsraum, und die Einspritzung ist beendet, wenn dieser Steuerschieber die Überströmleitung öffnet und der
Einspritzdruck sich entlasten kann. Bei der bekannten Einrichtung ist der Steuerschieber vom Vorförderpumpendruck beaufschlagt
und wird durch Druckentlastung in seinem die Rückstellfeder enthaltenden Federraum betätigt. Zur Einleitung
des Einspritzbeginns steht somit nur die aus dem Vorförderpumpendruck resultierende Betätigungsskraft abzüglich der
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Kraft der Rückstellfeder zur Verfügung und zur Beendigung der Einspritzung nur die Kraft der Rückstellfeder, da beide
Stirnflächen des Steuerschiebers bei Spritzende unter gleichen Druck gesetzt werden. Dies begrenzt die Einsatzmöglichkeit
bei Schnellaufenden Motoren.
Desweiteren ist durch die US-PS 3 465 737 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
der gattungsgemäßen Bauart bekannt, bei der jedoch der Steuerschieber vom Steuerdruck einer
als Steuerpumpe dienenden separaten und zugleich mit der Pumpe-Düse angetriebenen Einspritzpumpe betätigt wird. Zur
Änderung des Spritzbeginns ist in den Antrieb der Steuerpumpe ein bekannter Spritzversteller eingebaut, so daß
der gesamte Aufwand für die Einrichtung sehr groß ist. Ziel der Erfindung ist es, unter Ausschaltung mechanischer
Steuerungsteile für jede einzelne Einspritzpumpe bei geringem Bauaufwand eine kompakte Einspritzeinrichtung zu
erhalten, die bei schnellaufenden Dieselmotoren eingesetzt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs wird ein genügend hoher Steuerdruck erzeugt, ohne daß hierzu
eine einen separaten Antrieb erfordernde zusätzliche Steuerpumpe erforderlich ist. Der als Differentialkolben ausgebildete
Pumpkolben kann aus Fertigungsgründen zweistükkig oder auch einteilig ausgebildet sein, wobei in vorteilhafter
Weise entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 der Hilfspumpkolben von einem im Durchmesser
größeren Abschnitt des Pumpkolben gebildet ist.
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Durch die in den weiteren Unteranaprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind konstruktive Ausgestaltungen, Verbesserungen und vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen
Kraftstoffeinspritzeinrichtung möglich. So können
entsprechend Anspruch 3 die Hilfspumpe und der Pumpenarbeitsraum über Füllventile oder entsprechend Anspruch 4
über Vorhubsteueröffnungen gefüllt werden. Durch die entsprechend Anspruch 5 in die Steuerleitung eingefügte Dämpfungsdrossel
und/oder Dämpfungsspeicher werden die in der Steuerleitung auftretenden Druckwellen in ihrer Amplitude
vermindert und in ihrer Wellenlänge vergrößert. Durch diese Maßnahme kann eine unerwünschte starke Abhängigkeit
der Einspritzmenge von der Nockenwellendrehzahl des Gesamtsystems verringert werden. Zwischen der Ventileinrichtung
und den Druckräumen der Steuerschieber auftretende Leitungsschwingungen werden durch entsprechend den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 6 in die Steuerleitung eingesetzte Rückschlagventile vom Druckraum des Steuerschiebers
abgekoppelt, und wenn die Steuerleitungen an eine gemeinsame,
von der Steuereinrichtung gesteuerte Sammelleitung angeschlossen sind, werden durch die Rückschlagventile
die Steuerleitungen der nicht betätigten Einspritzpumpen von der gerade zur Steuerung der Einspritzung unter
Druck gesetzten Steuerleitung abgetrennt, um Rückwirkungen auf die Steuerschieber der nicht betätigten Einspritzpumpen
auszuschließen.
Eine vereinfachte Leitungsführung wird durch die Merkmale des Anspruchs 7 erreicht; und durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 8 werden die bei Einspritzende auftretenden Druckstöße von den Druckräumen der Steuerschieber
ferngehalten bzw. so stark gedämpft, daß keine Nachspritzer auslösende Druckstöße in den Druckräumen der Steu-
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erschieber auftreten können. Um einen unzulässig starken Druckanstieg in der Hilfspumpkammer und Steuerleitung zu
vermeiden, wird gemäß Anspruch 9 ein Überdruckventil in einen die Hilfspumpkammer mit einer Rücklaufleitung verbindenden
Leitungsabschnitt eingesetzt. Durch die Dämpfungsdrossel gemäß Anspruch 10 wird die Hubbewegung des
Steuerschiebers gedämpft, so daß Überschwingungen ausgeschlossen
oder reduziert werden. Durch die in die Niederdruckleitung gemäß Anspruch 11 eingesetzte Strömungsdrossel
ist bei allen nicht betätigten Einspritzpumpen in der jeweiligen Förderpause eine Durchspülung der Hilfspumpkammer
und des Pumpenarbeitsraums ermöglicht.
Durch die in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 6
geltenden kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 12 ist eine elektrische Steuerung des Spritzbeginns und der Einspritzmenge
durch eine einzige Magnetventilanordnung erreichbar; und durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
13 sind Rückwirkungen der bei der Steuerung einer Einspritzpumpe auftretenden Druckwellen auf die anderen
zur Zeit nicht tätigen Einspritzpumpen ausgeschlossen.
Extrem kurze Schaltzeiten werden mit zur Zeit zur Verfügung stehenden Magnetventilen durch die Anordnung gemäß
Anspruch I1J erreicht.
In den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 15 und 16 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer zentralen,
einen Drehverteiler aufweisenden Steuereinrichtung beansprucht, bei der der lediglich zur Fördermengenänderung
und Spritzbeginnänderung betätigbare Zumeßschieber sich nicht mit dem Antrieb dreht und dadurch auf einfache
Weise durch bekannte elektrische oder mechanische Stell-
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glieder betätigt werden kann. Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht in der exakten Trennung zwischen den den
Spritzbeginn ändernden und den die Fördermenge steuernden mechanisch oder elektrisch betätigbaren Stellgliedern.
Zeichnung
Vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur
eine vereinfachte Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels mit zwei im Querschnitt dargestellten, als Pumpe-Düsen
ausgebildeten Einspritzpumpen, Figur la einen nur teilweise dargestellten Schnitt längs der Linie I-I in
Figur I, Figur 2 eine vereinfachte Darstellung des zweiten
Ausführungsbeispiels mit nur einer Pumpe-Düse, Figur das dritte Ausführungsbeispiel mit gegenüber Figur 2 vereinfachter
Leitungsführung, Figur 4 das vierte Ausführungsbeispiel mit einer von einer Magnetventilanordnung gebildeten
Steuereinrichtung, Figur 4a ein Steuerdiagramm zu der in Figur 4 dargestellten Einrichtung und Figur 5 einen
vereinfachten Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der in den Figuren 1, 2 und 3 verwendbaren
Steuereinrichtung.
Bei der in Figur 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzeinrichtung
sind mit 10 zwei mechanisch angetriebene Pumpe-Düsen bezeichnet, die im wesentlichen aus einer von einem
Antriebsnocken 11 angetriebenen, als Kolbenpumpe ausgebildeten Einspritzpumpe 12 und einer mit dieser zusammengebauten,
als nach außen öffnendes Einspritzventil ausgebildeten Ein-
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spritzdüse 13 besteht. Der mit 14 bezeichnete Pumpkolben ist als Differentialkolben ausgebildet, wobei der im Durchmesser
kleinere Abschnitt 14a im weiteren Text als Pumpkolben und ein im Durchmesser größerer Abschnitt l4b als Hilfskolben
bezeichnet wird. Der Hilfspumpkolben I1Ib ist im
dargestellten Ausführungsbeispiel von einem im Durchmesser größeren Abschnitt des Pumpkolbens 14 gebildet, kann
jedoch auch aus einem separaten, zwischen Pumpkolben l4a
und Antriebsnocken 11 eingefügten und wie ein Antriebsstößel wirkenden Hilfspumpkolben bestehen.
Der Hilfspumpkolben 14b taucht bei seinem entgegen einer
Stößelfeder 15 vom Antriebsnocken 11 erzeugten Druckhub mit einervon der Differenzfläche des Hilf spumpkolbens I1Jb
und Pumpkolbens l4a gebildeten wirksamen Arbeitsfläche
in eine gegenüber einer Zylinderbohrung 17 des Pumpkolbens l4a vergrößerte Hilfspumpkammer 18 ein und bildet somit eine
als Steuerkraftstoffquelle dienende Hilfspumpe 19-
Die Hilfspumpkammer 18 wird ebenso wie ein vom Pumpkolben
14a beaufschlagter Pumpenarbeitsraum 21 über Füllventile
22 bzw. 23 von einer von einer Förderpumpe 24 gespeisten
Niederdruckleitung 25 her mit Kraftstoff gefüllt, der bei dem Druckhub des Hilfspumpkolbens l4b in eine Steuerleitung
26 gefördert wird.
Jede der einzelnen zu den Pumpe-Düsen 10 führenden Steuerleitungen
26 mündet in eine Steueröffnung 26a, bzw. 26b, 26c oder 26d einer mit einem umlaufenden Drehverteiler 27 ausgestatteten
Steuereinrichtung 28. Diese vier Steueröffnungen 26a - d sind über vier Steuerleitungen 26 mit den zugehörigen
Pumpe-Düsen 10 eines Vierzylinder-Dieselmotors verbunden, von denen in Figur 1 nur zwei, in der Zündfolge an
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erster und dritter Stelle betätigte Pumpe-Düsen 10 dargestellt sind. An jede Steuerleitung 26 ist ein Druckraum
29 eines Steuerschiebers 31 angeschlossen, der, wie weiter hinten näher erläutert, vom Steuerdruck p„ in der Steuerleitung
26 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 32 in seiner Achsrichtung verschiebbar ist. Der Steuerschieber
31 arbeitet als Schieberventil und ist in eine dauernd mit dem Pumpenarbeitsraum 21 verbundene und im dargestellten
Ausführungsbeispiel in die Steuerleitung 26 mündende Überströmleitung
33 eingesetzt. Bei der in der rechten Bildhälfte dargestellten Pumpe-Düse 10 liegt der Steuerschieber 31
durch die Kraft der Rückstellfeder 32 an einem zur Abgleichung
der einzelnen Pumpe-Düsen IO verstellbaren Anschlag 34 an und hält die Überströmleitung 33 offen, so daß der
Pumpenarbeitsraum 21 über die Überströmleitung 33 und die Steuerleitung 26 mit einem vom Förderpumpendruck der Förderpumpe
24 beaufschlagten Ringraum 35 der Steuereinrichtung 28 verbunden ist. Bei der in der linken Bildhälfte dargestellten
ersten Pumpe-Düse 10 ist die Steueröffnung 26a der Steuerleitung 26 durch eine Steuerfläche 36 am Drehverteiler
27 (siehe dazu auch Figur la) verschlossen, und durch den bereits vom Antriebsnocken 11 eingeleiteten Druckhub
des Hilfspumpkolbens l4b hat sich der Steuerdruck po in
der Steuerleitung 26 erhöht und den Steuerschieber 31 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 32 vom Anschlag 34 weg
verschoben und dabei die Überströmleitung 33 unterbrochen. Damit ist der Abfluß des Kraftstoffs aus dem Pumpenarbeitsraum
21 sowohl durch das Füllventil 23 als auch durch den Steuerschieber 31 gesperrt, und beim weiteren Druckhub des
Pumpkolbens l4a wird der auf Einspritzdruck verdichtete Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 21 über die Einspritzdüse
13 in den Motorzylinder eingespritzt. Wie in Figur la durch entsprechende Pfeile angedeutet, kann der Drehvertei-
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ler 27 in bekannter Weise zur Fördermengenänderung in Achsrichtung
verschoben und zur Spritzbeginnänderung relativ zum Antrieb verdreht werden.
Der Ringraum 35 der Steuereinrichtung 28 ist über einen Leitungsabschnitt
25a der Niederdruckleitung 25 mit der Förderpumpe 24 verbunden, und an den gleichen Ringraum 35 ist
ebenfalls eine mit einem Druckhalteventil 37 versehene Rücklaufleitung 38 angeschlossen, über die überschüssiger Kraftstoff
zu einem mit 39 bezeichneten Kraftstofftank zurückgeführt wird. Das Druckhalteventil 37 hält in dem gesamten von
der Förderpumpe 24 versorgten System einen Förderdruck von
z.B. etwa 5 bar aufrecht, der auch bei schneilaufenden Motoren ein genügend schnelles Nachfüllen der einzelnen Leitungen
erlaubt. Um eine vor allem der Kühlung und Entlüftung der Pumpe-Düse dienende Durchspülung von Pumpenarbeitsraum
21 und Hilfspumpkammer 18 zu gewährleisten, ist zwischen einem
die einzelnen Einspritzpumpen 12 direkt mit Kraftstoff von der Förderpumpe 24 versorgenden Leitungsabschnitt 25b und
dem bereits erwähnten, ausschließlich zur Steuereinrichtung 28 führenden Leitungsabschnitt 25a der Niederdruckleitung 25
eine Strömungsdrossel 41 eingesetzt. Dadurch herrscht in dem Leitungsabschnitt 25b immer ein höherer Druck als in dem Leitungsabschnitt
25a, so daß von dem Leitungsabschnitt 25b und den an diesen angeschlossenen Pumpenarbeitsräumen 21 und
Hilfspumpkammern 19 ein Druckgefälle zum Ringraum 35 der
Steuereinrichtung 28 und damit bis zum Druckhalteventil 37 vorhanden ist, welches die Durchspülung der genannten Räume
außer in der Einspritzphase ermöglicht.
Um die Hubbewegung der Steuerschieber 31 zur Vermeidung
einer überschwingung zu dämpfen, ist in jeder Verbindungsleitung 42 von einem die Rückstellfeder 32 enthaltenden
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Pederraum 43 zu dem Leitungsabschnitt 25b der Niederdruckleitung
25 eine Dämpfungsdrossel 44 angeordnet. Dies ergibt
kurze Leitungen und eine hydraulische Unterstützung des von der Rückstellfeder 32 bewirkten Rückhubs des Steuerschiebers
31. Bei Verlust dieser Vorteile ist auch eine Verbindung zum Pederraum 43 zur Rücklaufleitung 38 möglich,
die dann die Drossel 44 enthält (nicht eingezeichnet).
Falls die Leitungslängen der Steuerleitungen 26 es erfordern, kann auch in diese an geeigneter Stelle zwischen
den Druckräumen 29 und der Steuereinrichtung 28 ein in Figur 1 strichpunktiert eingezeichnetes Rückschlagventil 45
eingesetzt werden, das den Rückfluß des Steuerkraftstoffs von der Steuereinrichtung 28 zum jeweiligen Druckraum 29
des Steuerschiebers 31 hin sperrt, wenn die Steuerleitung
26 durch die Steuerfläche 36 am Drehverteiler 27 gesperrt
ist. Dieses Ventil 45 läßt den Druckaufbau in der gesamten
Steuerleitung 26 zu, koppelt jedoch von der Steuerfläche
36 des Drehverteilers 27 her rücklaufende Steuerleitungsdruckwellen
vom Druckraum 29 des Steuerschiebers 31 ab.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Pumpe-Düsen 10 direkt von den über eine strichpunktiert
angedeutete obenliegende Motornockenwelle 46 verbundenen und
angetriebenen Antriebsnocken 11 betätigt, wodurch der zur Erzeugung hoher Einspritzdrücke notwendige "steife Antrieb"
gewährleistet ist. Selbstverständlich können die Pumpkolben 14 auch über an sich bekannte Kipphebel von den Antriebsnocken
11 her angetrieben werden (nicht dargestellt). In vorteilhafter Weise ist auch der Drehverteiler 27 von
der gleichen Motornockenwelle 46 angetrieben, und eine räumlich günstige Anordnung der gesamten Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ergibt sich dann, wenn, wie strichpunktiert an der Förderpumpe 24 angedeutet, auch diese durch
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die Motornockenwelle 46 angetrieben wird.
Bei den nachfolgend zu den Figuren 2 bis k beschriebenen
weiteren Ausführungsbeispielen sind gleiche bzw. gleichwir kende Teile gleich bezeichnet, baulich abgewandelte Teile
erhalten einen Indexstrich und neue Teile werden neu bezeichnet.
Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist nur eine Pumpe-Düse 10' dargestellt, bei der der
Pumpenarbeitsraum 21 der Einspritzpumpe 12 über eine Druck leitung 51 mit einem Druckraum 52 einer nach innen öffnenden
druckgesteuerten Einspritzdüse 53 verbunden ist. Sein mit 31' bezeichneter Steuerschieber weist an seinem dem
Druckraum 29 abgewandten Ende Längskanäle 54 auf, durch
die die vom Pumpenarbeitsraum 21 bzw. von der Druckleitung 51 abzweigende Überströmleitung 33 bei in der gezeichneten
Ausgangslage an seinem Anschlag 34 anliegendem Steuerschieber
31' durch den Federraum 43 hindurch und über eine
Leitung 55 mit der Niederdruckleitung 25 verbunden ist. An die Leitung 55 ist auch ein Federraum 56 der Einspritzdüse
53 angeschlossen, so daß weitere, sonst notwendige Leckleitungen nicht notwendig sind.
In dem zwischen der Hilfspumpkammer 18 dem Druckraum 29
befindlichen Abschnitt der Steuerleitung 26 sind zwei Dämpfungsdrosseln 57 und 58 mit zwischengeschaltetem Dämpfungsspeicher
59 angeordnet. Dadurch sollen die in der Steuerleitung 26 auftretenden Druckwellen in ihrer Amplitude
vermindert und in ihrer Wellenlänge vergrößert werden, und es wird eine unerwünschte Abhängigkeit der Einspritzmenge
von der Drehzahl vermieden oder zumindest verringert.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 verwende-
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ten Püllventile 22 und 23 werden die Hilfspurapkammern 18
und der Pumpenarbeitsraum 21 bei dem in Figur 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel über von Ringnuten gebildete Vorhubsteueröffnungen
Sl und 62 von der Niederdruckleitung her mit unter Förderpumpendruck stehendem Kraftstoff gefüllt,
solange der Pumpkolben 14 in seiner dargestellten unteren Totpunktlage steht. Der Druckaufbau in der Steuerleitung
26 und im Pumpenarbeitsraum 21 beginnt erst, wenn nach einem vorbestimmten Vorhub die jeweiligen Stirnkanten
des Pumpkolbens 14 die Vorhubsteueröffnungen 6l und 62 abschließen.
Durch Abstimmung der entsprechenden Abstände lassen sich hier die günstigsten Verhältnisse für den Aufbau
des Steuerdrucks pc und des Einspritzdrucks herstellen.
Um den größtmöglichen Steuerdruck pg in der Steuerleitung
26 auf ein zulässiges Maß, z.B. 60 bar zu begrenzen, ist am tiefsten Punkt der Hilfspumpkammer 18 ein ein Überdruckventil
63 enthaltender Leitungsabschnitt 25c angeschlossen,
der seinerseits mit der Niederdruckleitung 25 und letztlich über diese mit der Rücklaufleitung verbunden
ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 werden durch die Verbindung der Überströmleitung 33 mit der Niederdruckleitung
25 die Absteuerdruckstöße aus dem Pumpenarbeitsraum 21 beim Ende der Einspritzung von der Steuerleitung
26 ferngehalten.
Bei dem dritten, noch stärker gegenüber Figur 2 vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel in Figur 3 ist
die Überströmleitung 33 der hier mit 10" bezeichneten Pumpe-Düse wie in Figur 1 an die Steuerleitung 26 angeschlossen.
Zur Vermeidung von Rückwirkungen auf den
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Druckraum 29 des Steuerschiebers 31 ist jedoch in einem zwischen einer Steuerstelle 71 des Steuerschiebers 31
und der Steuerleitung 26 angeordneten Abschnitt 33a der
Überströmleitung 33 eine Dämpfungsdrossel 72 ein als
Volumenspeicher arbeitender Dämpfungsspeicher 73 angeordnet, über die Leitung 55 sind auch hier die Federräume
32 und 56 des Steuerschiebers 31 und der Einspritzdüse
53 mit der Niederdruckleitung 25 verbunden und stehen somit unter dem Förderpumpendruck der Förderpumpe 24 (siehe
dazu Figur 1). In die Steuerleitung 26 sind zum gleichen Zweck wie in Figur 2 auch zwei Dämpfungsdrosseln 57 und
58 sowie ein hier als Kolbenspeicher ausgebildeter Dämpfungsspeicher Jk eingefügt.
Bei dem in Figur 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind die Pumpe-Düsen 10 gleich aufgebaut wie die in Figur
zum ersten Ausführungsbeispxel beschriebenen, und auch der Steuerschieber 31 arbeitet in gleicher Weise. In diesem
Ausführungsbeispiel sind drei der über die Motornockenwelle 46 verbundenen Antriebsnocken 11 eingezeichnet, und
die für jede Pumpe-Düse 10 gleich langen Steuerleitungen 26 sind durch Rückschlagventile 81 gegenüber einer Sammelleitung
82 absperrbar, wenn durch eine aus zwei Magnetventilen 83 und 84 bestehende, als Steuereinrichtung dienende
Magnetventilanordnung 85 die Verbindung und damit der Rückfluß von der Sammelleitung 82 zu der unter dem Förderpumpendruck
der Förderpumpe 24 stehenden Niederdruckleitung 25 gesperrt
ist. Um die Funktion besser erläutert zu können, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Antriebsnocken
mit 11a, 11b und lic bezeichnet. Der Antriebsnocken 11a hat den Pumpkolben 14 der ersten Pumpe-Düse 10 bereits so
weit bewegt, daß der Hilfspumpkolben l4b den aus der Hilfspumpkammer
l8 verdrängten Kraftstoff in der Steuerleitung
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26 und in der mit dieser verbundenen Sammelleitung 82 auf den Steuerdruck pg erhöht und den Steuerschieber 31 in
die gezeichnete, die Überströmleitung 33 sperrende Stellung verschoben hat. Durch die Rückschlagventile 81 sind
die von den Magnetventilen 83 und 84 rückprallenden Druckwellen von der gerade unter Druck gesetzten Steuerleitung
26 abkoppelbar. Zugleich sind auch die gerade nicht unter Steuerdruck stehenden Steuerleitungen 26 der beiden von
den Antriebsnocken 11b und lic antreibbaren und in ihrer unteren Totpunktlage stehenden Pumpe-Düsen 10 durch die
zugehörigen Rückschlagventile 8l von der durch die eine betätigte Pumpe-Düse 10 unter Druck gesetzten Sammelleitung
82 abgetrennt. Die Magnetventilanordnung 85 besteht, wie aus der vereinfachten Darstellung in Figur 4 zu entnehmen
ist, aus zwei parallel geschalteten Magnetventilen 83 und 84, durch die durch entsprechende Überschneidung
der Steuersignale extrem kurze, mit einem einzigen Magnetventil nicht erzielbare Steuerzeiten erreichbar sind.
Die Wirkungsweise dieser beiden in Figur 4 in ihrer Schließstellung
gezeichneten Magnetventile 83 und 84 ist aus dem in Figur 4a dargestellten Diagramm zu entnehmen.
Auf der Ordinate des in Figur 4a dargestellten Diagramms sind die mit "zu" bezeichnete Schließstellung und die mit
"auf" bezeichnete Offenstellung beider Magnetventile über der in der Abszisse aufgetragene Zeit t mittels zweier geringfügig
zueinander in der Höhe versetzt gezeichneter Kurven a und b aufgetragen. Der voll ausgezogene Kurvenzug
a ist für das erste Magnetventil 83 und der gestrichelt eingezeichnete Kurvenzug b für das zweite Magnetventil 84
eingetragen. Wie aus dem gestrichelten Kurvenzug b zu entnehmen ist, ist bei t^ das zweite Magnetventil 84 bereits
geschlossen, wenn in t? die durch t„ gekennzeichnete Ein-
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spritzung durch Umschalten des ersten Magnetventils 83 von seiner Offen- in seine Schließstellung, d.h. in Figur 4a
von "auf" nach "zu", eingeleitet wird. Die Einspritzung ist dann beendet, wenn im Zeitpunkt t, das zweite Magnetventil
84 öffnet und entsprechend Figur 4'a von "zu" nach "auf" umschaltet. Kurz danach kann auch bei t^ das erste
Magnetventil 83 in seine Offenstellung umschalten, so daß vor Beginn der zu den Zeitpunkten t,. und t~ stattfindenden
Schließbewegungen beider Magnetventile 84 und 83 beide Magnetventile offen und die Steuerleitungen 26 zur Niederdruckleitung
25 entlastet sind. Durch die zu Figur 4a beschriebene sogenannte "Gegentaktschaltung" zweier Magnetventile
können auch für extrem kurze, d.h. bis auf Null verkürzte Schaltzeiten handelsübliche druckausgeglichene
Magnetventile mit einer systembedingten Mindestumschaltdauer verwendet werden. Die allein durch den Hub des Ventilgliedes
bedingten Schaltzeiten sind durch die Schräglage der entsprechenden Kurventeile angedeutet und ein schnelles
und genaues Arbeiten beider Ventile 83 und 84 wird erreicht, wenn das erste Magnetventil 83 bei seiner die Einspritzung
einleitenden Schließbewegung und das zweite Magnetventil 84 bei seiner das Spritzende steuernden Öffnungsbewegung
erregt wird.
In Figur 5 ist eine AusführungsVariante zu der in den Figuren
1,2 und 3 verwendeten mechanischen Steuereinrichtung 28 dargestellt. Die in Figur 5 mit 28' bezeichnete
Steuereinrichtung enthält in einem feststehenden Gehäuse 91 eine als umlaufender Drehverteiler dienende Steuerhülse
92, die von einer strichpunktiert angedeuteten synchron zur Motornockenwelle 46 umlaufenden Welle oder, wie beim
Ausführungsbeispiel angenommen, direkt von der Motornockenwelle 46 über eine spielfreie Kupplung, vorzugsweise eine
Membrankupplungjangetrieben wird, die in Figur 5 jedoch
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zur Vereinfachung der Zeichnung als eine um ^5° versetzt
gezeichnete Klauenkupplung 93 dargestellt ist. Die Steuerhülse 92 nimmt in einer zentrischen Längsbohrung 91I einen
zur Pördermengenänderung längs verschiebbaren und zur Spritzbeginnänderung verdrehbaren aber ansonsten stillstehenden
Zumeßschieber.95 auf, der mit der hier mit 36' bezeichneten
Steuerfläche versehen ist. Die konzentrisch um den Zumeßschieber angeordnete Steuerhülse 92 ist entsprechend der
Anzahl der mit dem Gehäuse 91 verbundenen Steuerleitungen
26 mit je einer in einer zur Längsachse der Steuerhülse 92 senkrechten Ebene liegenden als Radialbohrung ausgeführten
Steueröffnung 96a und 96b, 96c und 26d versehen, von denen die Steueröffnungen 96b und 96d in der Schnittebene
liegen. Die oberhalb der Schnittebene liegende Steueröffnung 96a ist strichpunktiert angedeutet, die unterhalb
der Schnittebene der Steueröffnung 96a gegenüberliegende Steueröffnung 96d ist nicht dargestellt, und deshalb
bei 96a in Klammern gesetzt. Jede der Steueröffnungen 96a - d ist über zum" jeweiligen Ende der Steuerhülse 92
hin verschlossene Axialbohrungen 97a - d mit je einer axial zu der anderen versetzt angeordneten Ringnut 98a,
98b, 98c bzw. 98d am Umfang der Steuerhülse 92 verbunden, und jede Ringnut ist ihrerseits wieder über die Steueröffnungen
26a - d im Gehäuse 91 mit einer der Steuerleitungen 26 verbunden. Von den Axialbohrungen sind nur die mit
97b und 97d bezeichneten Axialbohrungen in der Teilungsebene dargestellt, die unterhalb der Teilungsebene liegende
Axialbohrung 97c ist gestrichelt und die oberhalb der Teilungsebene liegende Axialbohrung 97a nur teilweise
strichpunktiert angedeutet. Die zur Pördermengenänderung erforderliche Längsverschiebung des Zumeßschiebers 95 erfolgt
über einen Hebel 993 die zur Spritzbeginnänderung
erforderliche Drehbewegung über einen Hebel 101. Beide
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Hebel können über bekannte mechanische oder elektromechanische Regler oder Spritzversteller betätigt werden, ebenso
können hydraulische bzw. elektrohydraulische Stellglieder an diesen Hebeln 99 und 101 angreifen.
Die als Ausführungsbeispiele beschriebenen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
sind ausschließlich mit Pumpe-Düsen versehen, weil mit diesen die Vorteile der erfindungsgemäßen
hydraulischen Steuerung am besten zur Geltung kommen. Das Erfindungsprinzip kann aber auch auf Einzelpumpen und
auf zu Reihenpumpen zusammengefügte Einspritzpumpen angewendet werden.
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Claims (1)
- R. 5 9 7211.1.1980 Ks/KöROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1Ansprüche1/ Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren, mit pro Arbeitszylinder je einem mechanisch angetriebenen Pumpkolben einer - vorzugsweise mit der Einspritzdüse zu einer Pumpe-Düse vereinigten - von einer Förderpumpe mit Kraftstoff versorgten Einspritzpumpe, mit je einem vom Steuerdruck einer Steuerkraftstoffquelle entgegen mindestens der Kraft einer Rückstellfeder betätigbaren Steuerschieber, der in eine dauernd mit dem Pumpenarbeitsraum verbundene Überströmleitung eingesetzt ist und-diese Leitung zur Einleitung des Einspritzbeginns verschließt und zur Beendigung der Einspritzung wieder öffnet, und mit einer für alle Einspritzpumpen gemeinsamen Steuereinrichtung, durch die der Steuerdruck über Steuerleitungen auf die Druckräume der Steuerschieber aufschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkraftstoffquelle von einer Hilfspumpe (19) gebildet ist, daß die Hilfspumpe (19) einen gleichachsig
zum Pumpkolben (l*la) angeordneten, zugleich mit diesem
angetriebenen und im Durchmesser gegenüber diesem größe-130037/0036- 2 - κ, 59 72ren sowie in eine entsprechend vergrößerte Hilfspumpkammer (19) eintauchenden Hilfspumpkolben (l^Jb) enthält, und daß der zur Betätigung des Steuerschiebers (31, 31') erforderliche Steuerdruck (ps) beim Druckhub von Pumpkolben (14a) und Hilfspumpkolben (19) durch die den Abfluß des Steuerkraftstoffs in eine Niederdruckleitung (25) sperrende oder freigebende Steuereinrichtung (28, 28', 85) aufgebaut oder für den Rückhub des Steuerschiebers (31, 31') zur Niederdruckleitung (25, 38) hin entlastet wird.2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfspumpkolben von einem im Durchmesser größeren Abschnitt (14b) des Pumpkolbens (14, 14a) gebildet ist.3· Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpkammer (l8) und der Pumpenarbeitsraum (21) über FüUventile (22, 23) an die Niederdruckleitung (25) angeschlossen sind (Figuren 1 und 4).4, Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer den Pumpenarbeitsraum mit der Niederdruckleitung und Förderpumpe verbindenden Vorhubsteueröffnung, dadurch gekennzeichnet, daß auch die HiIfspumpkammer (18)130037/0036. 5972über eine Vorhubsteueröffnung (6l) mit von der Förderpumpe (2k) über die Niederdruckleitung (25) zugeführtem Kraftstoff füllbar ist (Figur 2),5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Druckraum (29) des Steuerschiebers (31, 31') mit dem Steuerdruck (ρσ) der Hilfspumpe (19) versorgenden Steuerleitung(26) mindestens eine Dämpfungsdrossel (57, 58) und/oder ein Dämpfungsspeicher (59) eingefügt ist (Figuren 2 und 3).6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der die Druckräume (29) der Steuerschieber (31) mit der Steuereinrichtung (28, 85) verbindenden Steuerleitungen (26) ein den Rückfluß des Steuerkraftstoffs von der Steuereinrichtung (28) zum jeweiligen Druckraum (29) des Steuerschiebers (31) hin sperrendes Rückschlagventil (45, 8l) eingesetzt ist (Figuren 1 und 4).7· Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die vom Steuerschieber (31) gesteuerte Überströmleitung (33) der Pumpenarbeitsraum (21) mit der Steuerleitung (26) verbindbar ist (Figuren 1, 3 und 4).1 3003 7/00368. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zwischen einer Steuerstelle (71) des Steuerschiebers (3D und der Steuerleitung (26) angeordneten Abschnitt (33a) der Überströmleitung (33) eine Dämpfungsdrossel (72) und/oder ein Dämpfungsspeicher (73) angeordnet ist (Figur 3).9- Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpkammer (18) über einen ein Überdruckventil (63) enthaltenden Leitungsabschnitt (25c) - und vorzugsweise über die Niederdruckleitung (25) - mit einer Rücklaufleitung verbindbar ist (Figur 2).10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verbindungsleitung (42) zwischen einem die Rückstellfeder (32) enthaltenden und von der Steuer- und der Überströmleitung (26 und 33) getrennten Federraum (43) des Steuerschiebers (31) und der Niederdruckleitung (25) und/oder einer Rücklaufleitung eine Dämpfungsdrossel (44) angeordnet ist (Figuren 1 und 4).11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer von der Förderpumpe gespeisten130037/0036κ. 5 9 72und mit der Steuereinrichtung verbundenen Niederdruckleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem die Einspritzpumpen (12) direkt mit Kraftstoff von der Förderpumpe (24) versorgenden Leitungsabschnitt (25b) und einem anderen, ausschließlich mit der Steuereinrichtung (28) verbundenen Leitungsabschnitt (25a) der Niederdruckleitung (25) eine Strömungsdrossel (41) eingesetzt ist (Figur 1).12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung als eine den Spritzbeginn und die Spritzdauer bestimmende Magnetventilanordnung (85) ausgebildet.ist (Figur 4)„13- Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventilanordnung (85) in die Verbindung der Niederdruckleitung (25) mit einer Sammelleitung (82) eingesetzt ist, an welche die über je eines der Rückschlagventile (81) abkoppelbaren - vorzugsweise untereinander gleich langen - Steuerleitungen (26) der einzelnen Einspritzpumpen (12) angeschlossen sind (Figur 4).14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventilanordnung (85)130037/0036aus zwei parallel geschalteten Magnetventilen (83 und 84) besteht, von denen das erste, vor dem Einspritzbeginn offene Magnetventil (83) durch seine Schließbewegung den Rückfluß des Kraftstoffs aus der Sammelleitung (82) in die Niederdruckleitung (25) bei bereits vor Einspritzbeginn geschlossenem zweitem Magnetventil (84) zur Einleitung der Einspritzung sperrt, und von denen das zweite Magnetventil (84) durch seine Öffnungsbewegung bei noch geschlossenem erstem Magnetventil (83) das Spritzende steuert (Figur 4),15- Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer zentralen einen Drehverteiler aufweisenden Steuereinrichtung, deren Drehverteiler synchron zu den Einspritzpumpen angetrieben ist und zur Steuerung des den Steuerschieber betätigenden Steuerdrucks mittels einer Steuerfläche nacheinander die Verbindung von den einzelnen Steuerleitungen zu einer Niederdruckleitung sperrt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Drehverteiler von einer konzentrisch um einen mit der Steuerfläche (36') versehenen Zumeß- schieber (95) angeordneten Steuerhülse (92) gebildet ist, und daß der ansonsten stillstehende Zumeßscheiber (95) zur Pördermengenänderung längsverschiebbar und zur Spritzbeginnänderung verdrehbar in der Steuerhülse (92) gelagert ist (Figur 5).130037/0036l6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 15s dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (92) pro Steuerleitung (26) mit je einer in einer zu ihrer Längsachse senkrechten Ebene liegenden, vorzugsweise als Radialbohrung ausgeführten Steueröffnung (96a - d) versehen ists und daß jede der Steueröffnungen (96a - d) mit-je einer axial zu den anderen versetzt angeordneten Ringnut (98a - d) am Umfang der Steuerhülse (92) und jede Ringnut (98a - d) mit einer der Steuerleitungen (26) verbunden ist (Figur 5)·130037/0036
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