DE3535005A1

DE3535005A1 - Einspritzgeraet fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3535005A1
Application number: DE19853535005
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Dipl.-Ing. Hiyama; Shinja Dipl.-Ing. Higashimatsuyama Saitama Nozaki
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1984-10-02
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1986-04-03
Also published as: US4674461A; GB2165894A; GB2165894B; GB8524120D0; DE3535005C2

Description

Einspritzgerät für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Einspritzgeräte haben die Form eines mit einer Pumpe in einem gemeinsamen Gehäuse kombinierten Einspritzventils.

Einspritzgeräte dieser Art sind bereits bekannt, z.B. aus der japanischen OS (Patentanmeldung) 54-50726, wo Beginn und Ende des Einspritzvorganges vom gleichen Magnetventil gesteuert werden. Jedoch kann bei diesem bekannten Gerät die Einspritzrate nicht vom Magnetventil gesteuert werden. Ferner kann beim Anlassen der Brennkraftmaschine die Betätigung des Magnetventils unsicher werden, weil beim Anlassen die Batteriespannung absinkt und deshalb dann die Betätigung dieses Magnetventils manchmal nicht sicher funktioniert. Infolgedessen bekommt man beim Anlassen mit diesem Magnetventil keine Startübermenge, wodurch die Brennkraftmaschine schlecht anläuft. Ferner hat das bekannte Einspritzgerät auch den Nachteil, daß man dort bei einem Fehler im Magnetventil oder dessen Steuersystem nicht die Kraftstoffeinspritzung sofort unterbrechen kann.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Einspritzgerät für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welches mit Steuerung des Einspritzzeitpunkts und der Einspritzmenge durch ein Magnetventil arbeitet und bei dem beim Anlaßvorgang das Einspritzen einer Startübermenge gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen, Durch die Erfindung erhält man also ein Einspritzgerät für eine Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzdüse, einem Pumpenzylinder, der in einem Gehäuse mit der Einspritzdüse kombiniert ist, einem Pumpkolben, der im Pumpenzylinder hin- und herverschiebbar angeordnet und hinsichtlich seiner Drehstellung verstellbar ist, ferner einem

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Kraftstoffeinlaß, der sich zum Pumpenzylinder hin öffnet und der durch die äußere Umfangsflache des Pumpkolbens verschließbar ist, ferner einer Kraftstoff-Überlaufleitung, die sich zum Pumpenzylinder hin öffnet und durch die äußere Umfangsflache des Pumpkolbens verschließbar ist, ferner einer durch den Pumpenzylinder und eine Stirnfläche des Pumpkolbens definierten Pumpkammer, ferner einer in der äußeren Umfangsfläche des Pumpkolbens ausgebildeten Verbindungsdurchlaßanordnung zum Verbinden der Pumpkammer mit dem Kraftstoffeinlaß und/oder der Kraftstoff-Überlaufleitung, und mit einem den Durchlaß durch diese Überlaufleitung steuernden Magnetventil zum Sperren dieser Überlaufleitung und damit zum Bestimmen des Einspritzzeitpunkts und der Einspritzmenge. Dieses erfindungsgemäße Einspritzgerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsdurchlaßanordnung eine erste und eine zweite Längsnut aufweist, welche beide mit der Pumpkammer in Verbindung stehen, und ferner eine sich in Umfangsr ichtung erstreckende Saugnut, die mit der ersten Längsnut in Verbindung steht und mit dem Kraftstoffeinlaß in Verbindung gebracht werden kann, wenn sich der Pumpkolben in seinem OT befindet, daß ferner der Kraftstoffeinlaß, die Kraftstoff-Überlaufleitung, die erste und die zweite Längsnut und die Saugnut so angeordnet sind, daß der Pumpkolben eine normale Betriebsstellung in einer ersten Drehstellung und eine Startstellung in einer zweiten Drehstellung einnehmen kann. In der normalen Betriebsstellung des Pumpkolbens ist die erste Längsnut und/oder die Saugnut umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet, um eine Verbindung desselben mit der Pumpkammer zu ermöglichen, und die zweite Längsnut steht umfangsmässig mit der Kraftstoff-Überlaufleitung in Verbindung, um diese mit der Pumpkammer zu verbinden. In der Startstellung des Pumpkolbens ist die erste Längsnut und/oder die Saugnut umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet, aber die zweite Längsnut ist nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung ausgerichtet, um sie von der Pumpkammer getrennt zu halten. Dadurch erhält man automatisch und sicher beim Start eine

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Startübermenge, und diese ist nicht vom sicheren Funktionieren des Magnetventils, also von einer Mindesthöhe der Batteriespannung , abhang ig.

Ferner kann in bevorzugter Weiterbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 der Pumpkolben in einer dritten Drehstellung eine Nothaltstellung einnehmen, in welcher sowohl die erste Längsnut wie die Saugnut umfangsmäßig nicht mit dem Kraftstof feinlaß ausgerichtet sind und die zweite Längsnut umfangsmäßig nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung ausgerichtet ist, um letztere von der Pumpkammer zu trennen. Dadurch wird es bei einem solchen Einspritzgerät möglich, bei einem Fehler im Magnetventil oder dessen Steuersystem die Kraftstoffeinspritzung sofort zu unterbrechen, d.h. ein solches Einspritz-' gerät hat eine Nothaltfunktion.

Alternativ kann diese Nothaltfunktion auch gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 verwirklicht sein. Dabei ist die Nothaltstellung eine Stellung, in der die erste Längsnut umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet ist und sich längs eines axialen Abschnitts des Pumpkolbens über die Saugnut hinaus in Richtung zu dem von der Pumpkammer abgewandten Ende des Pumpkolbens erstreckt, so daß die erste Längsnut ständig die Pumpkammer in Verbindung mit dem Kraftstoffeinlaß hält, während der Pumpkolben jeweils einen Druckförderhub ausführt.

Ferner kann in besonders bevorzugter Weise gemäß Anspruch 4 das Einspritzgerät so ausgebildet sein, daß die äußere Umfangsflache des Pumpkolbens mit einer Leckaussparung versehen ist, welche sich axial von der Saugnut in Richtung zu dem von der Pumpkammer abgewandten Ende des Pumpkolbens erstreckt und welche an eine Seitenkante der ersten Längsnut anschließt, wobei die normale Betriebsstellung des Pumpkolbens eine erste normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung umfangsmäßig nicht mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet ist und ständig durch die Außenseite des Pumpkolbens gesperrt wird, während der Pumpkolben jeweils einen Druck-

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förderhub durchläuft, und wobei sie ferner eine zweite normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet ist und ständig mit ihm in Verbindung steht, während der Pumpkolben jeweils einen Druckförderhub durchläuft, um so ein Lecken von Kraftstoff aus der Pumpkammer über die erste Längsnut und die Leckaussparung zum Kraftstoffeinlaß zu ermöglichen und dadurch die Förderrate zu reduzieren. Auf diese Weise wird es nach den Merkmalen des Anspruchs 4 möglich, die Einspritzrate abhängig von Betriebsbedingungen der zugehörigen Brennkraftmaschine zu steuern.

Ein erfindungsgemäßes Einspritzgerät erfordert gegenüber herkömmlichen Einspritzgeräten dieser Art nur minimale Änderungen, so daß es mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Einspritzgerät nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2A bis 2C Querschnitte durch wesentliche Teile des Einspritzgeräts der Fig. 1 in verschiedenen Betriebsstellungen, wie dort angegeben,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Einspritzgerät nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine raumbildliche, vergrößerte Darstellung eines wesentlichen Teiles des Einspritzgeräts der Fig. 3, und

Fig.· 5A, Al bis Fig. 5D, Dl Querschnitte durch wesentliche Teile des Einspritzgeräts der Fig. 3 in verschiedenen Betriebsstellungen, wie dort angegeben.

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In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe rechts, links, oben, unten jeweils auf die Darstellung in der betreffenden Figur. In den verschiedenen Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einspritzgeräts. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Haupt-Gehäuseteil, das im folgenden als Gehäuse 1 bezeichnet wird und das einstückig mit einem Pumpenzylinder 2 ausgebildet ist. Eine Einspritzdüse 3 ist mittels einer Überwurfmutter am Pumpenzylinder 2 festgehalten. Die Überwurfmutter 6 ist, wie dargestellt, auf ein Gewinde auf der Außenseite des Pumpenzylinders 2 aufgeschraubt und überdeckt wie dargestellt Distanzstücke 4 und 5, welche zwischen dem Pumpenzylinder 2 und der Einspritzdüse 3 eingefügt sind. Letztere weist einen Düsenkörper 7 auf, ferner eine Düsennadel 8, welche axial verschiebbar im Düsenkörper 7 angeordnet ist und zum Schließen bzw. Öffnen von im Düsenkörper 7 angeordneten, nicht dargestellten Düsenöffnungen dient. Ferner weist die Einspritzdüse 3 eine Düsenfeder 9 auf, welche in den Distanzstücken 4, 5 angeordnet ist und die Düsennadel 8 in Fig. 1 nach unten drückt, um die Einspritzöffnungen zu schließen.

Im Pumpenzylinder 2 ist eine Pumpkammer 2a gebildet, welche mit einer - nicht dargestellten - Druckkammer im Düsenkörper 7 in Verbindung steht. Diese Verbindung wird hergestellt über Durchlässe 10, 11 in den Distanzstücken 4 bzw. 5 sowie einen nicht dargestellten Durchlaß im Düsenkörper 7.

Ein Kraftstoffeinlaßanschluß 12 ist an der in Fig. 1 linken Seite des Gehäuses 1 angeordnet und steht über einen Kraftstoffeinlaß 13 in Verbindung mit einer Führungsausnehmung 14 für den Pumpkolben 18, welche Führungsausnehmung im Pumpenzylinder 2 ausgebildet ist und mit einem Teil ihrer Längserstreckung die Pumpkammer 2a bildet.

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Ein anderer Kraftstoffanschluß 15 ist auf der gegenüberliegenden, also in Fig. 1 rechten Seite des Gehäuses 1 angeordnet. Seine öffnung kann verbunden werden mit der Ausnehmung 14 für den Pumpkolben 18, und zwar über eine Kraftstoff- überlaufleitung 16, die im Gehäuse 1 ausgebildet ist. Die Kraftstoff-überlaufleitung 16 und der Kraftstoffeinlaß 13 münden bevorzugt - wie dargestellt - an diametral gegenüberliegenden Stellen in der Ausnehmung 14 und liegen auf einer einzigen Geraden, schließen also umfangsmäßig einen Winkel von 180° ein.

Ein Magnetventil 17 steuert den Durchlaß durch die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 und steuert somit den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge und wird seinerseits gesteuert von einem elektronischen Steuergerät ECU 40, dessen Funktion nachfolgend beschrieben wird.

In der Ausnehmung 14 ist ein Pumpkolben 18 verschieb- und verdrehbar angeordnet. Er kann drei Drehstellungen einnehmen, nämlich

eine Betriebsstellung gemäß Fig. 2A; eine Startstellung gemäß Fig. 2B;
und eine Nothaltstellung gemäß Fig. 2C. Diese Stellungen werden nachfolgend erläutert werden.

Eine verdrehbare Steuerhülse 19 ist am oberen Ende des Pumpkolbens 18 angeordnet. Sie ist mit dem Pumpkolben 18 drehfest, aber axial verschieblich, verbunden. An der Steuerhülse 19 ist ein Zahnrad 20 befestigt und kämmt mit einer zur Einstellung dienenden Zahnstange 21. Letztere dient zur Verdrehung des Pumpkolbens 18, d.h. wenn die Zahnstange 21 in Richtung der in Fig. 1 dargestellten Pfeile linear verschoben wird, wird die Steuerhülse 19 und damit der Pumpkolben 18 um ihre bzw. seine eigene Achse verdreht. Die Zahnstange 21 wird von einer nicht dargestellten Vorrichtung angetrieben, z.B. von einem Hydrozylinder und einem Schrittmotor.

Der Pumpkolben 18 wird durch eine Kolbenfeder 22 in Richtung nach oben beaufschlagt, welche zwischen einem an der Oberseite des Pumpkolbens 18 befestigten Federsitzglied 23 und einer Schulter 25 angeordnet ist, welch letztere an einem unteren Abschnitt eines hohlen, rohrförmigen VorSprungs 27 stufenförmig ausgebildet ist. Der Vorsprung 24 ragt, wie dargestellt, von der Oberseite des Gehäuses 1 weg nach oben und ist mit diesem einstückig ausgebildet.

Über dem Federsitzglied 23 befindet sich ein im Querschnitt U-förmiger zylindrischer Deckel 26, der wie dargestellt in dem hohlen rohrförmigen Vorsprung 24 verschiebbar geführt ist und in ihm auf- und abbewegt werden kann.

Die Nockenfläche eines - nicht dargestellten - rotierenden Nockens liegt gegen die obere Stirnfläche des Deckels 26 an. Dieser Nocken wird von einer - ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben und bewirkt hierbei die hin- und hergehende Bewegung des Pumpkolbens 18. Letzterer ist hier in seiner oberen Totpunktstellung dargestellt.

Die Pumpkammer 2a ist gebildet in der Ausnehmung 14 zwischen der unteren Stirnfläche des Pumpkolbens 18 und der oberen Stirnfläche des Distanzstückes 4.

Am Außenumfang des Pumpkolbens 18 ist auf der einen Seite eine erste Längsnut 27 und auf der gegenüberliegenden Seite eine zweite Längsnut 28 ausgebildet. Diese Nuten 27, 28 erstrecken sich in Achsrichtung des Pumpkolbens 18 und sind bei dieser Ausführungsform gegeneinander um 180° versetzt. Die unteren Enden der Nuten 27, 28 liegen in der unteren Stirnfläche des Pumpkolbens 18, münden also in die Pumpkammer 2a, während ihre oberen Enden wie dargestellt an axialen Mittelabschnitten des Pumpkolbens 18 liegen. Hierbei liegt in Fig. das obere Ende der ersten Längsnut 27 um einen vorgegebenen Abstand niedriger als das obere Ende der zweiten Längsnut

Das obere Ende der er.5t.e,n. Lamjsrnc 27 ist-dabei so angeordnet, daß es in der - in Fig. 1 dargestellten - oberen Totpunktstellung des Pumpkolbens 18 im wesentlichen auf derselben Höhe liegt wie der sich quer zu ihm erstreckende Kraftstoffeinlaß 13. Das obere Ende der zweiten Längsnut 28 ist so angeordnet, daß es während des gesamten nach oben gehenden Hubs des Pumpkolbens 18 seine Verbindung mit der Kraftstoff-Überlauf leitung 16 aufrechterhält.

Die Nuten 27 und 28 sind so am Umfang des Pumpkolbens 18 angeordnet, daß in der normalen Betriebsstellung gemäß Fig. 2A der Kraftstoffeinlaß 13 mit der ersten Längsnut 27 und die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 mit der zweiten Längsnut 28 in Verbindung steht. Je nach der Winkellage der Kanäle 13, 16 im Gehäuse 1 ergibt sich also eine entsprechende Winkelstellung der Nuten 27 und 28 am Kolben 18.

Am Außenumfang des Pumpkolbens 18 ist ferner eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Saugnut 29 vorgesehen, und zwar an einer axialen Zwischenstellung. Die Saugnut 29 geht am einen Ende in die erste Längsnut 27 über, vgl. Fig. 4. Die Saugnut 29 ist so angeordnet, daß sie mit dem Kraftstoffeinlaß 13 in Verbindung steht, wenn sich der Pumpkolben 18 in seiner Startstellung gemäß Fig. 2B befindet. Dann steht der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saugnut 29 mit der ersten Längsnut 27 in Verbindung.

Das Magnetventil 17 und die Zahnstange 21 bzw. deren Betätigungsvorrichtung stehen elektronisch in Verbindung mit dem elektronischen Steuergerät ECU 40 und werden durch dieses gesteuert. Dem Steuergerät 40 werden im Betrieb verschiedene Signale von der - nicht dargestellten - Brennkraftmaschine zugeführt, z.B. Drehzahl der Brennkraftmaschine, Belastung der Brennkraftmaschine, Kühlmitteltemperatur und Auspuffgastemperatur der Brennkraftmaschine. Hierzu dienen entsprechende, nicht dargestellte Sensoren an der Brennkraftmaschine.

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Ausgehend von diesen Signalen berechnet das elektronische Steuergerät 40 die entsprechenden Werte für den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzmenge etc., wie sie für die Jeweiligen Werte der Brennkraftmaschine optimal sind, und diese Werte werden als Steuersignale dem Magnetventil 17 und dem - nicht dargestellten - Betätigungsglied für die Zahnstange 21 zugeführt. Der Kraftstoffzufuhranschluß 12 wird über eine nicht dargestellte Leitung mit einer nicht dargestellten Förderpumpe verbunden. Der Kraftstoffauslaßanschluß 15 wird über eine nicht dargestellte Leitung mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 30 und 31 Rücklaufleitungen, welche im Distanzstück 4 und dem Gehäuse 1 des Einspritzgeräts ausgebildet sind. Sie dienen dazu, Kraftstoff, der aus der Einspritzdüse 3 leckt, zum Kraftstoffeinlaß 13 zurückzuführen.

Das Einspritzgerät nach Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt; Befindet sich die Brennkraftmaschine in einem normalen Betriebszustand, so treibt das elektronische Steuergerät 40 die Zahnstange 21 an, damit sie den Pumpkolben 18 in die normale Betriebsstellung verdreht, wie sie in Fig. 2A dargestellt ist. Wenn sich der Pumpkolben 18 in seinem O.T. gemäß Fig. 1 befindet, steht in dieser Stellung der Kraftstoffeinlaß 13 über die erste Längsnut 27 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung, und die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 steht über die zweite Längsnut 28 ebenfalls mit der Pumpkammer 2a in Verbindung.

Wird nun der - nicht dargestellte - Nocken von der Brennkraftmaschine verdreht, um über den Deckel 26 eine hin- und hergehende Bewegung des als Stößel wirkenden Federsitzgliedes 23 zu bewirken, so wird - unter der Gegenwirkung der Kolbenfeder 22 eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 18 in der Ausnehmung 14 bewirkt. Während des nach oben gehenden Saughubs wird Kraftstoff durch den Anschluß 12, den Kraftstoffeinlaß 13 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a gesaugt. Wenn dann der Kolben 18 seinen nach unten gehenden Druckförderhub ausführt, wird der Kraftstoffeinlaß durch die äußere Umfangsflache des Kolbens 18 gesperrt. Wird nun die Kraftstoff-über-

laufleitung 16 durch das Magnetventil 17 gesperrt, so wird der Kraftstoff in der Pumpkammer 2a auf einen höheren Druck gebracht und durch die Durchlässe 10, 11 der Druckkammer im Düsenkörper 7 zugeführt.

Steigt der Druck in der Pumpkammer 2a so weit an, daß er die Kraft der Düsenfeder 9 überwindet, d.h. wenn dieser Druck den Ventilöffnungsdruck erreicht hat, so wird die Düsennadel 8 angehoben, um die Einspritzöffnungen zu öffnen, und Kraftstoff wird in den betreffenden Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Der Einspritzzeitpunkt wird bestimmt durch das Schließen des Magnetventils 17, und die Einspritzmenge wird bestimmt durch die Schließdauer des Magnetventils 17. Beides wird gesteuert durch entsprechende Signale vom elektronischen Steuergerät 40, und diese Signale sind wie erläutert so berechnet, daß sie optimal für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine sind.

Beim Anlassen der Brennkraftmaschine bewirkt das elektronische Steuergerät 40, daß die Zahnstange 21 den Pumpkolben 18 in die Startstellung gemäß Fig. 2B bringt. Hierzu wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Pumpkolben 18 aus der normalen Betriebsstellung um fast 45° im UZS verdreht. In der Startstellung steht die Saugnut 29 in Verbindung mit dem Kraftstoffeinlaß 13, und die zweite Längsnut 28 steht nun nicht mehr in Verbindung mit der Kraftstoff-Überlaufleitung 16, da er gegenüber dieser um etwa 45° verdreht ist. Befindet sich also der Kolben 18 in seiner OT-Stellung gemäß Fig. 1, so steht der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saugnut 29 und die erste Längsnut 27 in Verbindung mit der Pumpkammer 2a, während die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 durch die äußere Umfangsflache des Kolbens 18 versperrt wird und nicht mit der Pumpkammer 2a in Verbindung steht. Führt also der Kolben 18 seinen Saughub aus, so wird Kraftstoff durch

den Einlaßanschluß 12, den Kraftstoffeinlaß 13, die Saugnut 29 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a angesaugt. Wird dann beim Förderhub des Kolbens 18 der Kraftstoffeinlaß 13 durch die äußere Umfangsfläche des Kolbens 18 gesperrt, so wird der Kraftstoff in der Pumpkammer 2a mit Druck beaufschlagt, und wenn dieser Druck den Ventilöffnungsdruck erreicht, wird der Kraftstoff durch die Einspritzdüse 3 eingespritzt. Wie bereits erläutert, wird in der Startstellung die Verbindung zwischen der Pumpkammer 2a und der Kraftstoff-Überlaufleitung 16 ständig getrennt gehalten, so daß aller Kraftstoff, der in die Pumpkammer 2a eingesaugt worden war, durch die Einspritzöffnungen eingespritzt wird. Über das Magnetventil 17 kann also - unabhängig von dessen Schaltstellung beim Anlassen - kein Kraftstoff während des Förderhubs des Kolbens 18 abströmen, so daß man beim Anlassen mit Sicherheit eine Startübermenge erhält, auch wenn z.B. durch starken Spannungsabfall beim Anlassen das Magnetventil 17 nicht sicher funktionieren sollte.

Sollte ein Defekt im elektronischen Steuergerät 40, dem Magnetventil 17 etc. auftreten, so ist keine richtige Steuerung des Einspritzvorganges mehr möglich. In diesem Fall kann die Zahnstange 21 manuell so betätigt werden, daß sie den Pumpkolben 18 in die Nothaltstellung gemäß Fig. 2C bringt. Hierzu wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Kolben 18 aus der normalen Betriebsstellung um fast 45° entgegen dem UZS verdreht. In dieser Nothaltstellung sind, wie dargestellt, die Saugnut 29 und die erste Längsnut 27 nicht mit dem Kraftstoffeinlaß 13 verbunden, und die zweite Längsnut 28 ist nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung 16 verbunden. Die Kanäle 13 und 16 sind durch die äußere Umfangsfläche des Kolbens 18 versperrt. Infolgedessen ist die Pumpkammer 2a sowohl vom Kanal 13 wie vom Kanal 16 getrennt, so daß beim Saughub des Kolbens 18 kein Kraftstoff in die Pumpkammer 2a angesaugt werden kann, die Kraftstoffeinspritzung folglich aufhört, und die Brennkraftmaschine stehenbleibt.

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Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 1 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und werden gewöhnlich nicht nochmals beschrieben. Der wesentliche Unterschied zu Fig. 1 besteht darin, daß der Pumpkolben 18 hier vier verschiedene Stellungen einnehmen kann, wie sie in Fig. 5 dargestellt und beschriftet sind, nämlich eine erste normale Betriebsstellung mit einer höheren Einspritzrate, gemäß Fig. 5A und Al, eine zweite normale Betriebsstellung mit einer niedrigeren Einspritzrate, gemäß Fig. 5B und Bl, eine Startstellung, gemäß Fig. 5C und Cl, sowie eine Nothaltstellung gemäß Fig. 5D und Dl.

Es sind hier ebenfalls zwei Längsnuten 27 und 28 in der Außenumfangsflache des Pumpkolbens 18 vorgesehen, doch haben sie im Gegensatz zu Fig. 1 dieselbe Länge, und andere Winkellagen als bei Fig. 1. Sie sind nämlich voneinander durch einen von 180° verschiedenen stumpfen Winkel getrennt. Die unteren Enden der ersten und zweiten Längsnut 27, 28 münden in der unteren Stirnfläche des Pumpkolbens 18, und die oberen Enden erstrecken sich bis zu einem axialen Mittelabschnitt der äußeren Umfangsflache des Kolbens 18, und zwar bis zur selben Höhe. Wenn sich bei Fig. 3 der Pumpkolben 18 in seinem dargestellten oberen Totpunkt befindet, liegen die oberen Enden der Längsnuten 27, 28 auf derselben Höhe oberhalb des Kraftstoffeinlasses 13 und der Kraftstoff-Überlaufleitung 16, d.h. fast auf der Höhe des Zahnrades 20.

Eine Saugnut 29 ist im mittleren Bereich der Außenumfangsflache des Kolbens 18 ausgebildet, erstreckt sich in Umfangsrichtung, und geht an einem Ende über in die Längsnut 27, vgl. Fig, 4_t Die Saugnut 29 ist so angeordnet, daß sie mit dem Kraftstoffeinlaß 13 in der ersten normalen Betriebsstellung (Fig. 5A), in der zweiten normalen Betriebsstellung (Fig» 5B) und der Startstellung (Fig _# 5C) umfangsmäßig ausgerichtet ist, so daß die Saugnut 29 in der in Fig, 3 dargestellten OT-Stellung des Kolbens 18 mit dem Kraftstoffeinlaß in Verbindung steht, und dadurch diesen mit der ersten

Längsnut 27 und der Pumpkammer 2a verbindet.

An der Außenseite des Pumpkolbens 18 ist ferner beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Leckaussparung 32 zum Verringern der Einspritzrate vorgesehen _t Diese Aussparung erstreckt sich (Pig, 4) längs einer Seitenkante der ersten Längsnut 27 und direkt an diese anschließend, Sie erstreckt sich axial von der Oberseite der Saugnut 29 nach oben bis zum oberen Ende der Längsnut 27^ Die Tiefe der Leckaussparung 32 ist bevorzugt so ausgelegt, daß sie abhängig vom Zentriwinkel ist und in Richtung weg von der Längsnut 27 kleiner wird und dann in die normale Zylinderfläche des Kolbens 18 übergeht, wie das Fig. 4 klar zeigt. Die Winkellage der Leckaussparung 32 ist so gewählt, daß sie winkelmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß 13 ausgerichtet ist, wenn der Pumpkolben 18 die zweite normale Betriebsstellung mit einer niedrigeren Einspritzrate einnimmt, wie sie in Fig. 5Bl dargestellt ist. Durchläuft also in dieser Stellung der Kolben seinen Förderhub, so verbindet die Leckaussparung 32 ständig den Kraftstoffeinlaß 13 mit der ersten Längsnut 27.

Die anderen, vorstehend nicht nochmals beschriebenen Teile von Fig. 3 stimmen hinsichtlich Funktion und Ausbildung im wesentlichen mit denen gemäß Fig, 1 und 2 überein, weshalb ihre erneute Beschreibung unterbleibt.

Das Einspritzgerät nach den Fig, 3-5 arbeitet wie folgt; Arbeitet die Brennkraftmaschine bei normalen Betriebsbedingungen und hoher Drehzahl, wobei eine erhöhte Einspritzrate erforderlich ist, so betätigt das in Fig. 1 dargestellte elektronische Steuergerät 40 die Zahnstange 21, und diese bringt den Pumpkolben 18 in seine erste normale Betriebsstellung mit erhöhter Einspritzrate, wie sie in den Fig. 5A und Al gezeigt ist. Befindet sich der Pumpkolben 18 in seinem OT, so steht in dieser Stellung der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saugnut 29 und die erste Längsnut 27 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung, und die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 steht über die zweite Längsnut 28 ebenfalls mit der Pumpkammer 2a in Verbindung.

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Wird hierbei der Nocken, welcher auf den Deckel 26 wirkt, durch die Brennkraftmaschine gedreht, so bewirkt er über den Deckel 26 eine hin- und hergehende Bewegung des Federsitzglieds 23, und Dank der Gegenkraft der Kolbenfeder 22 führt der Pumpkolben 18 eine hin- und hergehende Bewegung in der Ausnehmung 14 aus. Während des Saughubs in der Stellung 5A wird Kraftstoff durch den Einlaßanschluß 12, den Kraftstoffeinlaß 13 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a gesaugt. Führt anschließend der Kolben 18 in der Stellung gemäß Fig. 5Al seinen Förderhub aus, so wird der Kraftstoffeinlaß durch die Außenseite des Kolbens 18 verschlossen. Wird nun die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 durch das Magnetventil 17 verschlossen, so wird der Kraftstoff in der Pumpkammer 2a mit Druck beaufschlagt und über die Durchlässe 10, 11 der Druckkammer im Düsenkörper 7 zugeführt. Erreicht dort der Druck den Ventilöffnungsdruck, so wird die Düsennadel 8 entgegen der Kraft der Düsenfeder 9 angehoben, um die Einspritzdüse 3 zu öffnen und Kraftstoff mit einer hohen Einspritzrate in den betreffenden Zylinder der Brenrk raftmaschine einzuspritzen.

Läuft die Brennkraftmaschine unter normalen Betriebsbedingungen bei niederen Drehzahlen, so daß sie eine kleine Einspritzrate benötigt, so betätigt das elektronische Steuergerät 40 die Zahnstange 21 so, daß sie den Pumpkolben 18 in die zweite normale Betriebsstellung mit verringerter Einspritzrate bringt, wie sie in den Fig. 5B und Bl dargestellt ist. Hierzu wird, ausgehend von der Stellung gemäß Fig. 5A, der Pumpkolben 18 entgegen dem UZS um beinahe 25° verdreht. In dieser Stellung steht im oberen Totpunkt der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saugnut 29 und die erste Längsnut 27 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung, und die Kraftstoif-Überlaufleitung 16 steht über die zweite Längsnut 28 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung, ebenso wie in der Stellung gemäß Fig. 5A.

Ebenso wie in der Stellung nach Fig. 5A wird also Kraftstoff über den Einlaßanschluß 12, den Kraftstoffeinlaß 13, die Saugnut 29 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a angesaugt, wenn der Pumpkolben 18 in Fig. 5B seinen Saughub ausführt.

Im Gegensatz zu Fig. 5Al wird aber bei Fig. 5Bl beim Förderhub eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffeinlaß 13 und der ersten Längsnut 27 über die Leckaussparung 32 hergestellt. Ist also die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 durch das Magnetventil 17 gesperrt, damit der Kraftstoff in der Pumpkammer 2a mit Druck beaufschlagt wird, so leckt ein Teil dieses mit Druck beaufschlagten Kraftstoffs durch die Leckaussparung 32 und die erste Längsnut 27 zum Kraftstoffeinlaß 13. Infolgedessen wird der Druck in der Pumpkammer 2a auf einem niedrigeren Wert gehalten, als wenn sich der Pumpkolben 18 in seiner ersten normalen Betriebsstellung gemäß Fig. 5Al befindet, so daß der Kraftstoff mit einer niedrigeren Einspritzrate eingespritzt wird.

Ferner kann in besonders bevorzugter Weise eine Feinverstellung der Drehstellung des Pumpkolbens 18 vorgenommen werden, so daß ein anderer Umfangsabschnitt der Leckaussparung 32 dem Kraftstoffeinlaß 13 gegenüberliegt. Dadurch kann die Leckmenge, die beim Förderhub durch die Leckaussparung 32 zum Kraftstoffeinlaß 13 zurückströmt, verändert werden, und man kann so die Einspritzrate in sehr einfacher Weise auf einen gewünschten Wert einstellen, wie er den augenblicklichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine optimal angepaßt ist. Dies ist möglich, weil die Tiefe der Leckaussparung 32 sich in Umfangsrichtung ändert, d.h. sie nimmt ausgehend von der ersten Längsnut 27 ab und wird an einer Übergangsstelle 32' zu Null, d.h. dort geht sie in den zylindrischen Außenumfang des Kolbens 18 über. Es ergeben sich hierdurch vielfältige Variationsmöglichkeiten, wobei die Tiefenzunahme, ausgehend von der Übergangsstelle 32' und in Richtung zur Längsnut 27, bevorzugt im wesentlichen monoton ist.

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Zum Anlassen wird der Pumpkolben 18 in die Startstellung gemäß Fig. 5C und 5C1 gebracht. Hierzu wird, ausgehend von der Stellung nach Fig. 5A, der Pumpkolben 18 um fast 20° im UZS verdreht. Da diese Stellung hinsichtlich der Funktion im wesentlichen identisch ist mit der Startstellung gemäß Fig. 2B des ersten Ausführungsbeispiels, erfolgt die Einspritzung auch hier mit einer Startübermenge, wie in Verbindung mit Fig. 2 B ausführlich beschrieben.

Bei einem Defekt im elektronischen Steuergerät 40, dem Magnetventil 17, etc., kann die Einspritzung nicht mehr gesteuert werden. In diesem Fall kann die Zahnstange 21 manuell betätigt werden, um den Pumpkolben 18 in die Nothaltstellung gemäß Fig. 5D und 5D1 zu bringen. Hierbei wird der Kolben 18, ausgehend von der Stellung nach Fig. 5A, um fast 30° entgegen dem UZS verdreht. In dieser Nothaltstellung ist die erste Längsnut winkelmäßig ausgerichtet mit dem Kraftstoffeinlaß 13, während die zweite Längsnut 28 eine andere Winkelstellung einnimmt als die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 und folglich von dieser getrennt ist, wobei die überlaufleitung 16 durch die Außenfläche des Kolbens 18 gesperrt und somit von der Pumpkamraer 2a getrennt ist.

Befindet sich der Pumpkolben 18 in dieser Drehstellung, so wird bei einem Saughub des Kolbens 18 Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinlaß 13 über die Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a angesaugt und beim anschließenden Förderhub auf demselben Weg wieder zum Kraftstoffeinlaß 13 zurückgepumpt. Infolgedessen erreicht der Kraftstoffdruck in der Pumpkammer 2a nicht den Ventilöffnungsdruck, so daß keine Einspritzung stattfindet und die Brennkraftmaschine sofort zum Stehen kommt.

Vorstehend wurden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Naturgemäß können diese Ausführungsbeispiele in vielfältiger Weise abgewandelt und modifiziert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

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ZUGELASSENER VERTRETER BBM EUROR PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEY

_rn _ltw STUTTGART.DEN 24.9.1985

CO., Ltd. rwTomn/m

' ANWALTSAKTE: DKJ2DJ0/m

Tokyo, Japan

Schutzansprüche

Einspritzgerät für eine Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzdüse (3),

einem Pumpenzylinder (2), der in einem Gehäuse (1) mit der Einspritzdüse (3) kombiniert ist,

einem Pumpkolben (18), der im Pumpenzylinder (2) hin- und herverschiebbar angeordnet und hinsiehtI ich seiner Drehstellung verstellbar ist,

welcher Pumpkolben (18) eine Stirnfläche und eine äußere Umfangsflache aufweist,

mit einem Kraftstoffeinlaß (13) , der sich zum Pumpenzylinder !ß

\ (2) öffnet und der durch die äußere umfangsflache des Pump- \ kolbens (18) verschließbar ist,

mit einer Kraftstoff-Überlaufleitung (16), die sich zum Pumpenzylinder (2) öffnet und durch die äußere Umfangsflache des Pumpkolbens (18) verschließbar ist, mit einer durch den Pumpenzylinder (2) und die Stirnfläche des Pumpkolbens (18) definierten Pumpkammer (2a), mit einer in der äußeren Umfangsflache des Pumpkolbens (18) ausgebildeten Verbindungsdurchlaßanordnung (27, 28, 29, 32) zum Verbinden der Pumpkammer (2a) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) und/oder der Kraftstoff-Überlaufleitung (16), und mit einem den Durchlaß durch diese Überlaufleitung (16) steuernden Magnetventil (17) zum Sperren dieser Überlaufleitung und damit zum Bestimmen des Einspritzzeitpunkts und der Einspritzmenge,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsdurchlaßanordnung eine erste und eine zweite Längsnut (27 bzw. 28) aufweist,

VTNR: 106941

die beide mit der Pumpkammer (2a) in Verbindung stehen, und daß sie ferner eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Saugnut (29) aufweist, die mit der ersten Längsnut (27) in Verbindung steht und mit dem Kraftstoffeinlaß (13) in Verbindung gebracht werden kann, wenn sich der Pumpkolben (18) in seiner von der Pumpkammer (2a) abgewandten Endlage befindet, daß der Kraftstoffeinlaß (13), die Kraftstoff-Überlaufleitung (16), die erste und die zweite Längsnut (27 bzw. 28) und die Saugnut (29) so angeordnet sind, daß der Pumpkolben (18) eine normale Betriebsstellung in einer ersten Drehstellung und eine Startstellung in einer zweiten Drehstellung einnehmen kann, wobei in der normalen Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist, um eine Verbindung desselben mit der Pumpkammer (2a) zu ermöglichen und die zweite Längsnut (28) umfangsmäßig mit der Kraftstoff-Überlaufleitung (16) in Verbindung steht, um diese mit der Pumpkammer (2a) zu verbinden, und wobei in der Startstellung des Pumpkolbens (18) die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist, aber die zweite Längsnut (28) nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung (16) ausgerichtet ist, um die Kraftstoff-Überlaufleitung (16) von der Pumpkammer (2a) getrennt zu halten.

Einspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffeinlaß (13), die Kraftstoff-Überlaufleitung (16), die erste und die zweite Längsnut (27 bzw. 28) und die Saugnut (29) so angeordnet sind, daß der Pumpkolben (18) ferner - in einer dritten Drehstellung - eine Nothaltstellung einnehmen kann, in welcher sowohl die erste Längsnut (27) wie die Saugnut (29) umfangsmäßig nicht mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet sind und die zweite Längsnut (28) umfangsroäßig nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung (16) ausgerichtet ist, um sie von der Pumpkammer (2a) zu trennen (Fig. 1 und 2),

— 3 —

3. Einspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß sich die erste Längsnut (27) längs eines axialen Abschnitts des Pumpkolbens (18) über die Saugnut (29) hinaus in Richtung zu dem von der Pumpkammer (2a) abgewandten Ende des Pumpkolbens (18) erstreckt, so daß die erste Längsnut (27) die Pumpkammer (2a) ständig mit dem Kraftstoffeinlaß (13) verbunden hält, während der Pumpkolben (18) einen Druckförderhub ausführt, wobei der Kraftstoffeinlaß (13), die erste und die zweite Längsnut (27 bzw. 28) und die Saugnut (29) so angeordnet sind, daß der Pumpkolben (18) ferner in einer dritten Drehstellung eine Nothaltstellung einnehmen kann, in der die erste Längsnut (27) umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist, um die Pumpkammer (2a) in ständiger Verbindung mit dem Kraftstoffeinlaß (13) zu halten, während der Pumpkolben (18) seinen Druckförderhub ausführt (Fig. 3-5).

4, Einspritzgerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere ümfangsflache des Pumpkolbens (18) mit einer Leckaussparung (32) versehen ist, welche sich axial von der Saugnut (29) in Richtung zu dem von der Pumpkammer (2a) abgewandten Ende des Pumpkolbens (18) erstreckt und welche an eine Seitenkante der ersten Längsnut (27) anschließt, wobei die normale Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) eine erste normale Betriebsstellung (Fig. 5A, Al) aufweist, in der die Leckaussparung (32) umfangsmäßig nicht mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig durch die Außenseite des Pumpkolbens (18) gesperrt wird, während der Pumpkolben (18) einen Druckförderhub durchläuft, und wobei sie eine zweite normale Betriebsstellung (Fig. 5B, Bl) aufweist, in der die Leckaussparung (32) umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig mit ihm in Verbindung steht, während der Pumpkolben (18) einen DruckfOrderhub durchläuft, um ein Lecken von Kraftstoff aus der Pumpkammer (2a) über die erste Längsnut (.27) und die

Leckaussparung (32) zum Kraftstoffeinlaß (13) zu ermöglichen und dadurch die Förderrate zu reduzieren.

5. Einspritzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckaussparung (32) eine Tiefe hat, die sich in ümfangsrichtung des Pumpkolbens (18) ändert, um eine Steuerung der Einspritzrate durch Ändern der Drehstellung des Pumpkolbens (18) zu ermöglichen.

6. Einspritzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Leckaussparung (32) in Richtung von der ersten Längsnut (27) weg in ümfangsrichtung abnimmt.

7. Einspritzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckaussparung (32) an einer Übergangsstelle in einem vorbestimmten peripheren Abstand von der ersten Längsnut (27) in die ümfangsflache des Pumpkolbens (18) übergeht.

8. Einspritzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Leckaussparung (32) , ausgehend von der Übergangsstelle, in Richtung zur ersten Längsnut (27) mindestens nahezu monoton zunimmt.

9. Verwendung eines Einspritzgeräts nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche an einem Dieselmotor.