DE3248086A1

DE3248086A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe, insbesondere fuer dieselbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3248086A1
Application number: DE19823248086
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. 7143 Vaihingen Höfken
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1984-07-05
Also published as: GB2132706B; JPS59120777A; FR2538456B1; GB8332931D0; DE3248086C2; GB2132706A; FR2538456A1; JPH0351901B2

Description

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Kraftstoffeinspritzpumpe, insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine Einspritzpumpe dieser Art ist in der DD-PS 130 873 beschrieben. Dabei hat die zusätzliche Abflußbohrung einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt und wirkt als Drossel, durch die bei Förderbeginn eine Teilmenge des Kraftstoffes aus dem . Pumpenraum abströmen kann. Dadurch soll ein steilerer Abfall der Fördercharakteristik mit fallender Nockenwellendrehzahl erreicht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art mit einer zusätzlichen Abflußbohrung mit möglichst einfachen und wenig störanfälligen Mitteln so weiterzubilden, daß eine kontinuierliche Veränderung des Einspritzbeginns möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß der Einspritzbeginn stufenlos in weiten Grenzen variierbar ist, wenn man diese Abflußbohrung durch ein schnell schließendes Ventil steuert. Die Schließzeit des Ventils soll dabei in der Größenordnung von 0,5 πι see liegen. Ein solches, sehr schnell schließendes Ventil wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß man zum Schließen des Ventils, dessen Schließkörper in der Ruhestellung durch eine Sperre arretiert ist, den Druck des aus dieser Bohrung abfließenden Kraftstoffes ausnutzt.

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Die Sperre, die den Schließkörper des Ventils in der Ruhestellung, in der diese Ablaufbohrung geöffnet ist, arretiert, kann pneumatisch oder hydraulisch gesteuert -werden. Bevorzugt wird jedoch eine elektromagnetisch wirkende Sperre, weil der Elektromagnet mit einem Gegenstromstoß beaufschlagt werden kann und damit die Schließzeit des Ventils weiter verkürzt wird.

Zum Rückstellen des Schließkörpers in die Ruhestellung kann ein beliebiges anderes Stellglied verwendet werden. Da indessen beim Saughub des Pumpenkolbens ein Unterdruck im Pumpenraum entsteht, der die Öffnungsbewegung des Schließkörpers unterstützt, und da während des Saughubes ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um das Ventil zu öffnen, können zur Rückstellung des Ventilschließkörpers einfache Rückholfedern verwendet werden.

Der Abstand der Abflußbohrung von der Zulaufbohrung ist für das Prinzip der vorliegenden Erfindung an sich unwesentlich. Im Interesse einer möglichst geringen Beanspruchung des Ventils . sollte man jedoch dafür sorgen, daß der Abstand so gewählt ist, daß der Kolben die Abflußbohrung nahezu erreicht bzw. teilweise überdeckt, wenn bei dem spätest möglichen Spritzbeginn der Ventilschließkörper in die Arbeitsstellung umgestellt wird. Damit wird nämlich vermieden, daß der hohe Pumpendruck den Ventilschließkörper beaufschlagt.

Die Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildungen werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Diese Zeichnung zeigt einen Teilschnitt durch die für die Erfindung wesentlichen Bauteile einer Kraftstoffeinspritzpumpe.

In einem Kolbenführungskörper 10 ist ein Pumpenkolben 11 beweglich gelagert, der während seines Arbeitshubs den Kraftstoff aus dem Pumpenraum 12 über ein Ventil 13 in eine Einspritzleitung 1h fördert.

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Eine Zulaufbohrung 15 durchsetzt den Kolbenführungskörper 10 und mündet im Bereich des dargestellten unteren Kolbentotpunktes in den Pumpenraum 12. Außerdem weist der Kolbenführungskörper 10 in Richtung zum oberen Kolbentotpunkt versetzt zusätzlich eine Abflußbohrung 16 auf.

Diese Abflußbohrung ist durch ein insgesamt mit 20 bezeichnetes Ventil steuerbar. Das Gehäuse 21 dieses Ventils 20 ist
direkt an den Kolbenführungskörper 10 so angebaut, daß der
sich zur Abflußbohrung 16 hin öffnende, kegelige Ventilsitz 22 zentrisch zur Abflußbohrung 16 angeordnet ist. Als Schlisßkörper 23 des Ventils dient ein Ventilkegel, an den ein
Schaft 24 angeformt ist, der eine Bohrung 25 im Ventilgehäuse 21 durchsetzt. In der Zeichnung ist dieser Ventilschließkörper 23 in seiner Ruhestellung gezeichnet, in der
die Abflußbohrung i6 praktisch geöffnet ist, denn der Kraftstoff kann aus dem Pumpenraum 12 über diese Abflußbohrung 16 und den Öffnungsquerschnitt 26 des Ventils, die Bohrung 2^
und Kanäle 27 abfließen.

In dieser Ruhestellung ist der Ventilschließkörper 23 durch eine insgesamt mit 30 bezeichnete Sperre arretiert. Zu dieser Sperre 30 gehört ein Elektromagnet 31 mit einem Eisenkern 32 und einer Magnetspule 33 sowie einem Anker 34. An diesem
Anker 34 ist eine Einstellschraube 35 festgelegt, die in eine Bohrung 36 im Eisenkern 32 hineinragt und als Anschlag für den Schaft 24 des Ventilschließkörper 23 dient. Zwei gestellfest abgestützte Rückholfedern37 halten den Anker 34 in der dargestellten Lage, auch wenn der Elektromagnet 31 nicht erregt ist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser in der Zeichnung dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe näher erläutert, wobei davon ausgegangen wird, daß der Ventilschließkörper 23 die dargestellte Ruhelage einnimmt und in dieser Lage durch die Kraft des erregten Elektromagneten 31 blockiert ist. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 11 wird zunächst die Zulaufbohrung 15 verschlossen. Auch bei geschlossener Zulaufbohrung 15 wird aber

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zunächst noch kein Kraftstoff in die Einspritzleitung 14 gefördert, weil der Kraftstoff aus dem Pumpenraum 12 über die Abflußbohrung 16 am Ventilkegel 23 vorbei abfließen kann. Durch die Strömung des abfließenden Kraftstoffes wirkt auf den Ventilkegel in Schließrichtung F eine Schließkraft ein. Diese Schließkraft reicht aber nicht aus, die Kraft des Magneten 31 zu überwinden. Das Ventil 20 bleibt also zunächst geöffnet.

In Abhängigkeit von der Drehzahl oder anderer interessierender Parameter wird nun zu einem bestimmten Zeitpunkt der Elektromagnet 31 entregt. Die den Ventilschließkörper in der Ruhestellung blockierende Sperre wird damit gelöst. Die Magnetkraft nimmt dann rasch ab und wird kleiner als die auf den Ventilschließkörper 23 einwirkende Schließkraft F, die den Ventilkegel damit in Schließrichtung entgegen der Kraft der Rückholfedern 37 verstellt. Der Offnungs.querschnitt Z6 wird damit kleiner und der Druckabfall in diesem Bereich immer größer, was auch eine Vergrößerung der Schließkraft F zur Folge hat. Der Ventilschließkörper 23 wird damit in seine Arbeitsstellung umgestellt, in der er dichtend auf dem Ventilsitz 22 aufliegt. Durch die Abflußbohrung 16 kann dann kein Kraftstoff mehr aus dem Pumpenraum 12 abfließen und der Einspritzvorgang beginnt. Die Abflußbohrung 16, die sich in dem Ventilgehäuse 21 fortsetzt, ist also abgeschlossen.

Der Pumpenkolben 11 beendet nun seinen Arbeitshub, wobei das Ventil 13 geöffnet ist und der Kraftstoff aus dem Pumpenraum 12 in die Einspritzleitung 14 gedrückt wird. Das Ende des Einspritzvorganges wird auf herkömmliche Weise über Steuerkanten am Pumpenkolben 1 1 und Steuerbohrungen im Kolbenführungskörper 10 realisiert. Wenn der Einspritzvorgang beendet ist, herrscht im Pumpenraum 12 nur ein geringer Druck, so daß die Rückholfedern 37 den Anker 34 und damit auch den Ventilschließkörper 23 von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurückstellen. Diese Rückstellbewegung wird außerdem durch die Kraft des nun wieder erregten Elektromagneten 31 sowie die Tatsache unterstützt, daß während des Abwärtshubes des Pumpenkolbens 11 im Pumpenraum 12

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ein Unterdruck entsteht. Durch den wieder erregten Elektromagnet 31 wird also nach jedem Einspritzvorgang der Ventilschließkörper 23 wieder in seiner Ruhestellung blockiert. Diese elektromagnetisch wirkende Sperre wird erst beim folgenden Arbeitshub des Pumpenkolbens 11 wieder gelöst, indem man den Elektromagneten entregt oder mit einem Gegenstromstoß beaufschlagt, was die Ventilschließzeit weiter verkürzt.

Der Abstand A zwischen der Zulaufbohrung 15 und der Abflußbohrung 16 ist so gewählt, daß der Pumpenkolben 11 die Abflußbohrung 16 nahezu erreicht bzw. teilweise überdeckt, wenn bei dem spätest möglichen Spritzbeginn der Ventilschließkörper in die Arbeitsstellung umgestellt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Ventilschließkörper 23 nicht allzu lange von dem hohen Pumpendruck beaufschlagt wird. Außerdem wird der späteste Einspritzbeginn dann nicht durch den Rand der Abflußbohrung 16, sondern ausschließlich durch den Schließvorgang des Ventiles 20 bestimmt.

Versuche haben gezeigt, daß man nach diesem Prinzip Ventxlschlxeßzexten kleiner 0,5 m see. erreichen kann. Erst diese kurzen Ventxlschlxeßzexten ermöglichen eine stufenlose Änderung des Einspritzbeginnes, während sich der Pumpenkolben 11 zwischen dem oberen Rand der Zulaufbohrung 15 und dem oberen Rand der Abflußbohrung 16 bewegt. Derartig kleine Ventil schließzeiten wären mit einem elektromagnetisch betätigten Schieber, der die Abflußbohrung 16 quer zur Abströmrichtung absperrt, nicht erreichbar. Derartige Systeme mit einem Schieber zur Absperrung der Abflußbohrung 16 sind also eher zur Zweipunktverstellung des Einspritzbeginns gedacht.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 20 unmittelbar an den Kolbenführungskörper 10 angebaut. Denkbar wäre natürlich auch eine Lösung, bei der dieses Ventil 20 als separate Baueinheit über eine Leitung

wurden

mit der Abflußbohrung 16 verbunden ist, doch die Strömungsverluste in dieser Leitung die Schließzeiten des Ventils her-

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absetzen. Man wird also das Ventil möglichst nahe an die Abflußbohrung heransetzen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dienen als Stellglied zur Rückstellung des Ventilschließkörpers 23 in die Ruhestellung die Rückholfedern 37· Als Stellglied könnte aber auch ein zusätzlicher Elektromagnet oder ein anderes hydraulisches oder pneumatisches Stellglied verwendet werden.-

Natürlich könnte auch die Sperre konstruktiv anders gelöst sein. Insbesondere könnte man sich eine Sperre mit einem Stellelement vorstellen, welches quer zur Bewegungsrichtung des Ventilschließkörpers 23 in die Bewegungsbahn des Schaftes 2k bewegt wird.

Abschließend wird.darauf hingewiesen, daß die Einspritzpumpe selbst bei einem Defekt des Ventiles 20 betriebsbereit bleibt, aber natürlich nicht unter optimalen Betriebsbedingungen arbeitet. Bleibt nämlich der Schließkörper 23 des Ventils 20 in der dargestellten Ruhelage, bei der Kraftstoff durch die Abflußbohrung Ϊ6 abströmen kann, wird der Einspritzbeginn durchdie obere Kante dieser Abflußbohrung 16 gesteuert. Wäre das Ventil 20 dagegen dauernd geschlossen, würde der Einspritzbeginn über die obere Kante der Zulaufbohrung 15 gesteuert.

Insgesamt ist damit durch die Ausnutzung des Strömungsdruckes des über die Abflußbohrung 16 abfließenden Kraftstoffes zum Schließen eines Ventiles eine Kraftstoffeinspritzpumpe geschaffen, bei der auf sehr einfache Weise der Einspritzbeginn in weiten Grenzen stufenlos veränderbar ist. Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe kann also leicht an unterschiedliche Betriebsbedingungen der Dieselbrennkraftmaschine angepaßt werden.

Claims

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PAL/A 444 L¹O Kubier/Tu 7-12.1982

Kraftstoffeinspritzpumpe, insbesondere für Dieselbrennkraftmas chinen

Patentansprüche:

fΛ J Kraftstoffeinspritzpumpe, insbesondere für Dieselbrennkraftmas chinen, mit einem Kolben, der beweglich in einem Kolbenführungskörper gelagert ist, der im Bereich des unteren Kolbentotpunktes wenigstens eine in den Pumpenraum mündende Zuläufbohrung und in Richtung zum oberen Kolbentotpunkt hin versetzt zusätzlich eine Abflußbohrung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß des KraffcstofEstromes durch diese Abflußbohrung (i6) durch ein Ventil (20) steuerbar ist, wobei der VentilSchließkörper (23) in einer den Abfluß freigebenden Ruhestellung durch eine Sperre (30 ) blockierbar ist und nach Lösen dieser Sperre (30) durch den abfließenden Kraftstoff in seine den Kraftstoffabfluß sperrende Arbeitsstellung umgestellt wird.

2» Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (23) durch die Kraft eines erregten Elektromagneten (31) in seiner Ruhestellung blockierbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Sperre (30) der Strom zum Elektromagneten (31) unterbrochen und/oder der Elektromagnet (3I) mit einem Gegenstromstoß beaufschlagt wird.

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4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (23) durch ein Stellglied während des Abwärtshubes des Pumpenkolbens (ii) von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung umgestellt wird.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied zur Rückstellung des Ventilschließkörpers (23) Rückholfedern (37) dienen.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen der Zulaufbohrung (15) und der Abflußbohrung (16) so gewählt ist, daß der Pumpenkolben (ii) die Abflußbohrung (16) nahezu erreicht bzw. teilweise überdeckt, wenn bei dem spät es t möglichen Spritzbeginn der Ventilschließkörper (23) in seine Arbeitsstellung umgestellt wird.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) des Ventils (20) direkt an den Kolbenführungskörper (io) angebaut ist, daß der sich zur Abflußbohrung (16) hin öffnende

, ,vorzugsweise , ....

kegelige Ventilsitz (22J^zentrisch zur Abflußbohrung (Io) angeordnet ist und daß der als Ventilkegel ausgebildete Ventilschließkörper (23) einen Schafft (24) aufweist, der das Ventilgehäuse (21) durchsetzt und mit einem Anker (34) eines Elektromagneten (3I) wirkverbunden ist.