DE3438308C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung an einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 24 19 159 sind mehrere Varianten einer gattungsgemäßen Brennstoffeinspritzvorrichtung bekannt. Bei den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Varianten ist in einer Einspritzleitung zwischen der Brennstoffeinspritzpumpe und einem Einspritzventil eine Druckentlastungsvorrichtung in Form einer parallelgeschalteten Anordnung aus einem in Brennstoffströmungsrichtung entgegen der Kraft einer Feder öffnenden Rückschlagventil und einem Entlastungsventil angeordnet, das bei entsprechendem pumpenseitigem Druck in der Einspritzleitung eine Entlastungsleitung verschließt und das diese bei höherem Druck auf der Seite des Einspritzventils freigibt. Bei den in Fig. 4 und 5 gezeigten Varianten wird die zwischen Brennstoffeinspritzpumpe und Einspritzventil angeordnete Druckentlastungsvorrichtung von einem Gehäuse mit zwei in seinem Inneren gegenüberliegenden Ventilsitzen und einem zwischen diesen beweglichen Ventilkörper gebildet. Der stirnseitig mit zwei Sitzflächen versehene hohle Ventilkörper weist an seiner der Brennstoffpumpe zugewandten Seite mehrere in seinen Innenraum führende Drosselbohrungen und an der dem Einspritzventil zugewandten Seite wenigstens eine aus diesem herausführende Durchlaßbohrung auf. Der Ventilkörper wird durch die Druckdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangsseite der Drosselbohrungen während des Einspritzvorganges auf den unteren Ventilsitz gedrückt, wodurch der Durchlaß zum Einspritzventil freigegeben und gleichzeitig die Verbindung zur Entlastungsleitung versperrt wird. Wenn nach Schließen der Einspritzventilnadel der Druck zwischen Entlastungsventil und Einspritzventil den zwischen Einspritzpumpe und Entlastungsventil anstehenden Druck übersteigt, hebt der Ventilkörper vom unteren Ventilsitz ab und gibt die Verbindung zur Entlastungsleitung frei.

Zwar wird bei der bekannten Anordnung zusätzlich von der Verwendung einer Feder beim Entlastungsventil gesprochen, es fehlt jedoch jeglicher Hinweis auf Angriffspunkt, Größe oder Richtung der von dieser ausgehenden Kraft.

Die bekannte Anordnung kann keinen Restdruck in der Einspritz­ leitung aufrechterhalten, denn wenn der von der Pumpe erzeugte Druck vor dem Entlastungsventil nach Ende des Förderhubs abfällt und von dem Druck hinter dem Entlastungsventil überstiegen wird, ist bei am oberen Sitz anliegendem Ventilkörper die Verbindung vom Brennstoffvorlageraum im Einspritzventil zum Niederdruckbereich der Leckölleitung hergestellt und der Druck fällt auf deren Niveau ab.

Die gesamte Anordnung hat darüber hinaus in allen Varianten den Nachteil, daß sie im Hauptströmungsweg zwischen Pumpe und Einspritzventil angeordnet ist. Dadurch muß die gesamte Kraftstoffmenge durch das Rückschlag- oder das Entlastungsventil befördert werden, was im Zusammenhang mit den durch die Drosselbohrungen und die Ventile entstehenden Druckverlusten insbesondere bei Einspritzdrücken von etwa 1500 bar einen erhöhten Kraft­ aufwand auf der Pumpenseite erfordert. Der schnelle Druckaufbau am Einspritzventil wird durch die Drosselung behindert. Ferner sind die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit bei dem bekannten Entlastungsventil sehr hoch.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung derart weiterzubilden, daß diese bei einfacher Fertigung bei Einspritzbeginn einen raschen Druckaufbau am Einspritzventil und bei Einspritzende dennoch eine weitgehend schnelle Druckentlastung auf einen genau definierbaren Restdruck ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß entsprechend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere für schwerölbetriebene Großdieselmotoren, die mit hohen Einspritzdrücken operieren, eine im Aufbau einfache, funktionssichere auch bei bereits installierten Anlagen leicht nachrüstbare Möglichkeit geschaffen worden, das Problem des unerwünschten Nachspritzens von Brennstoff zu beseitigen. Die Strömungsverhältnisse zwischen Einspritzpumpe und Einspritzventil werden nicht nachteilig beeinflußt und der in der Einspritzleitung aufrechterhaltene Restdruck trägt in vorteilhafter Weise zur Vermeidung von Kavitationsschäden bei. Von den dort angegebenen Einzelmerkmalen ist eine Einstellvorrichtung zur Veränderung der Vorspannkraft der Feder eines Entlastungsventils aus der DE-PS 8 26 669 bekannt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine Verwendung einer Kugel als bewegbarer Teil eines Ventils ist dabei im Hinblick auf ein Merkmal des Anspruchs 4 bereits allgemein bekannt, wie auch der eingangs zitierten DE-OS 24 19 159 entnehmbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 teilweise und schematisch eine Brenn­ stoffeinspritzvorrichtung mit einer als Beispiel gedacht angeschlossenen Druckentlastungseinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckentlastungs­ einrichtung.

In Fig. 1 ist als Teil der dargestellten Brennstoffein­ spritzvorrichtung mit 1 eine teilweise dargestellte Hoch­ druckeinspritzpumpe angezogen, in deren Pumpenzylinder 2 ein mit schrägen Steuerkanten 3 versehener, verdrehbarer Pumpenkolben 4 arbeitet. Der Pumpenarbeitsraum 5 der Hoch­ druckeinspritzpumpe steht über ein in Förderrichtung öff­ nendes Druckventil 6 mit einer zu einem Einspritzventil 7 führenden Einspritzleitung 8 in Verbindung. Das Druck­ ventil 6 ist in einem Ventilhalter 9 eingebaut, der an den Pumpenarbeitsraum 5 angrenzt, sich am Pumpenzylinder 2 abstützt und zusammen mit letzterem durch eine andernendes anliegende Abschlußplatte 10 im Pumpengehäuse 11 festge­ legt ist. In der Abschlußplatte 10 sind im Anlagebereich zum Ventilhalter 9 ein Kraftstoffsammelraum 12 sowie hier­ von abzweigend eine zentrale Durchgangsbohrung 13 vorhan­ den, die einen Teil der Einspritzleitung 8 bilden.

Das Einspritzventil 7 besitzt einen Halteflansch 14, über den es am Zylinderkopf 15 eines Zylinders befestigt ist. Die Hochdruckeinspritzpumpe 1, die Einspritzdruckleitung 8 und das Einspritzventil 7 sind ihrer Konstruktion nach auf höchste Brennstoffdrücke in der Größenordnung von etwa 1500 bar ausgelegt.

Einem solchen wie vorstehend beschriebenen Brennstoffein­ spritzsystem ist zwecks sicherer Beherrschung der extrem hohen Brennstoffdrücke eine eigenständige Druckentlastungseinrichtung 16 zugeordnet, die in einer von der Einspritzleitung abzweigenden Druckentlastungsleitung 18 angeordnet und an eine Rück­ laufleitung 28 angeschlossen ist. Ein Ausführungs­ beispiel einer solchen Druckentlastungseinrichtung 16 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Die Druckentlastungseinrichtung 16 weist in einem Gehäu­ se 17 einen Durchlaßschalt­ raum 19 und einen darin zwischen zwei axial voneinander beabstandeten Ventilsitzflächen 20, 21 hin- und herbeweg­ lichen Ventilkörper 22 auf. Letzterer ist beispielsweise durch eine zwischen zwei kegligen Ventilsitzflächen 20, 21 hin- und herbewegliche Kugel gebildet. Der Ventilkörper 22 ist entgegen der Brennstoffdruckrichtung von einer Druck­ feder 23 beaufschlagt, und zwar über einen zwischenge­ schalteten Kolben 24. Die Druckkraft der Druckfeder 23 und damit der Öffnungs- bzw. Schließdruck des Ventilkör­ pers 22 ist durch eine Einstellvorrichtung 25 - im ein­ fachsten Fall eine Einstellschraube - variierbar, jedoch in jedem Fall auf einen Druck eingestellt, der unterhalb des Schließdruckes des Einspritzventiles 7 liegt.

Die Druckentlastungseinrichtung 16 ist mit dem Eingang 26 der Druckentlastungsleitung 18 an beliebiger Stelle an der Einspritzleitung 8 sowie mit dem Ausgang 27 der Druckentlastungsleitung an eine zu einem Niederdruckraum führende Rücklaufleitung 28 anschließbar. Bei dem besagten Niederdruckraum kann es sich um den nicht dargestellten Brennstofftank oder den Saugraum 29 der Hochdruckeinspritz­ pumpe oder eine zwischen Brennstofftank und Saugraum 29 verlaufende Brennstoffleitung handeln.

Die Druckentlastungseinrichtung 16 kann durch eine von der Hochdruckeinspritzpumpe 1 und dem Einspritzventil 7 getrennte, völlig selbständige Baugruppe gebildet sein, die an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine befestigt und über die Entlastungsleitung 18 mit der Einspritzleitung 8 verbunden ist.

Alternativ zu vorgenannter Ausführungsmöglichkeit kann die Druckentlastungseinrichtung jedoch auch in der Abschluß­ platte 10 der Hochdruckeinspritzpumpe 1 ausgebildet sein, wobei die Abschlußplatte 10 dann das Gehäuse bildet und die Druckentlastungsleitung 18 mit ihrem Eingang 26 von der Durchgangsbohrung 13 abzweigen würde.

Alternativ hierzu könnte die Druckentlastungseinrichtung 16 jedoch auch im Halteflansch 14 des Einspritzventils 7 aus­ gebildet sein, der dann praktisch das Gehäuse 17 bilden würde.

Es ist selbstverständlich, daß die Querschnitte der Druck­ entlastungsleitung 18, ferner das Volumen des Durchlaß­ schaltraumes 19 und der Hub x des Ventilkörpers 22, wie in Fig. 2 durch Pfeile und dessen zweite strichpunktierte Endlage dargestellt, an die Gegebenheiten des jeweiligen Brennstoffeinspritzsystems angepaßt und so von Fall zu Fall bestimmt werden müssen.

Nachstehend ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung in Verbindung mit der Brenn­ stoffeinspritzvorrichtung beschrieben.

Am Ende eines Saughubs und zu Beginn eines Förderhubs des Pumpenkolbens 4 befindet sich der Ventilkörper 22 der Druckentlastungseinrichtung 16 in einer Position, wie in Fig. 2 durchgezogen gezeigt. Dabei wird der Ventilkörper 22 unter Einwirkung der Druckkraft der Druckfeder 23 an die Ventilsitzfläche 20 angedrückt; letzteres deshalb, weil in diesem Stadium die Druckkraft der Feder 23 noch den Brennstoffdruck überwiegt. Von dem Moment an jedoch, in dem der Druck der Druckfeder 23 vom zunehmenden Brenn­ stoffdruck übertroffen wird, wird der Ventilkörper 22 schlagartig in seine andere Endstellung bewegt, in der er dann an der Ventilsitzfläche 21 anliegt, in welcher Stel­ lung dann die Druckentlastungsleitung 18 zur Rücklauf­ leitung 28 hin abgesperrt ist. Der pumpenseitige Brenn­ stoffdruckaufbau und der anschließende Brennstoffeinspritz­ vorgang laufen dann völlig unbeeinflußt durch die Druck­ entlastungseinrichtung 16 ab. Letztere wird erst nach Beendigung eines pumpenseitigen Fördervorganges wirk­ sam, also wenn in der Einspritzleitung 8 bereits schon ein gewisser Druckabbau über das Druckventil 6 in den Pumpenarbeitsraum 5 hinein erfolgt ist. Sobald jedoch das gegebene Druckniveau in der Einspritzleitung die Druckkraft der Druckfeder 23 unterschreitet, wird der Ventilkörper 22 durch letztere wieder in Richtung Ventilsitzfläche 20 zurückgedrückt.

Diese Bewegung erfolgt wegen des zunächst vorhandenen ge­ ringen Druckunterschiedes verzögert und insgesamt gese­ hen in einer Zeit, die eine zusätzliche Druckentlastung des zu diesem Zeitpunkt noch in der Einspritzlei­ tung 8 herrschenden Brennstoffdruckes über die jetzt offe­ ne Druckentlastungsleitung 18 und den Durchlaßschalt­ raum 19 ermöglicht. Damit wird erreicht, daß sich nach Schließen des Einspritzventils 7 ein so niedriges Druck­ niveau in der Einspritzleitung 8 ergibt, daß die Amplituden der sich aufbauenden Druckwellen nicht so groß werden, um den Öffnungsdruck des Einspritzventils 7 zu übersteigen. Ein Nachspritzen ist damit sicher vermeidbar.

Claims (4)

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung an einer Brennkraftmaschine mit einer Brennstoffeinspritzpumpe, an der über eine Einspritzleitung ein Einspritzventil angeschlossen ist, und mit einer Druckentlastungseinrichtung, die in einem Gehäuse einen Durchlaßschaltraum mit zwei axial voneinander beabstandeten Ventilsitzflächen sowie einen zwischen diesen hin- und herbeweglichen, von einer Druckfeder beaufschlagten Ventilsitzkörper aufweist und die nach Beendigung eines Einspritzvorganges eine die Einspritzleitung mit einem Niederdruckraum verbindende Druckentlastungsleitung aufsteuert, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit einer Brennstoffeinspritzpumpe (1) mit einem verdrehbaren, schräge Steuerkanten (3) aufweisenden Pumpenkolben (4) und einem zwischen Pumpenarbeitsraum (5) und Einspritzleitung (8) angeordneten, nur in Förderrichtung öffnenden Druckventil (6) die Druckentlastungseinrichtung (16) in der in ständigem Anschluß von der Einspritzleitung (8) abzweigenden Druckentlastungsleitung (18) angeordnet ist und daß der Ventilkörper (22) durch die Druckfeder (23) in einer entgegen dem in der Einspritzleitung (8) herrschenden Druck wirksamen, über eine Einstellvorrichtung (25) veränderlichen Kraft beaufschlagt wird, die einem Einspritzleitungsdruck entspricht, der stets unterhalb des Einspritzventilschließdruckes liegt.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (6) in einem Ventilhalter (9) eingebaut ist, der, den Pumpenarbeitsraum (5) begrenzend, sich am Pumpenzylinder (2) abstützt und zusammen mit letzterem durch eine andernendes anliegende Abschlußplatte (10) im Pumpengehäuse (11) festgelegt ist, welche Abschlußplatte (10) bereits einen Teil der Einspritzleitung (8) in Form einer zentralen Durchgangsbohrung (13) aufnimmt und daß die Abschlußplatte (10) zugleich als Gehäuse für die Druckentlastungseinrichtung (16) dient, wobei die Druckentlastungsleitung (18) mit ihrem Eingang (26) an die Durchgangsbohrung (13) angeschlossen ist.

3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (7) einen Halteflansch (14) aufweist und mittels diesem im Zylinderkopf (15) eines Brennkraftmaschinenzylinders befestigt ist und daß der Halteflansch (14) des Einspritzventils (7) zugleich als Gehäuse für die Druckentlastungseinrichtung (16) dient.

4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (22) der Druckentlastungseinrichtung (16) durch eine zwischen zwei kegligen Ventilsitzflächen (20, 21) hin- und herbewegliche Kugel gebildet ist und daß zwischen den Ventilkörper (22) und die Druckfeder (23) ein Kolben (24) zwischengeschaltet ist.