DE3535005C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Pumpdüsen haben die Form einer mit einer Pumpe in einem gemeinsamen Gehäuse kombinierten Einspritzdüse.

Eine Pumpdüse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist bekannt aus der DE-PS 8 55 484. Bei dieser bekannten Pumpdüse erfolgt die Verstellung sowohl des Einspritzpunkts wie der Einspritzmenge durch Ver­ drehen des Pumpkolbens mittels einer Zahnstange. Dies ergibt unzureichende Verstellmöglichkeiten, besonders beim Start, wo häufig eine Startübermenge gefordert wird.

Aus der US-PS 41 29 253 kennt man ferner eine Pumpdüse, bei der die Verstellung von Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge durch ein an die Pump­ düse angebautes Magnetventil erfolgt. Dies ermöglicht größere Frei­ heiten bei der Wahl von Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge, bringt aber Schwierigkeiten beim Start, da dann, besonders im Winter, die Batteriespannung oft stark absinkt und dann das Magnetventil, besonders auch bei Kälte, nicht mehr sicher arbeitet. Auch kann mit einem solchen Magnetventil die Einspritzrate nicht beeinflußt werden. Ferner hat die bekannte Pumpdüse den Nachteil, daß man dort bei einem Fehler im Magnetventil oder dessen elektronischem Steuersystem die Kraftstoffeinspritzung nicht sofort unter­ brechen kann. Im Extremfall können solche Fehler dann zur Zerstörung des betreffenden Motors führen.

Ferner kennt man aus der AT-PS 3 14 906 und der BOSCH-Druckschrift "Technische Unterrichtung Diesel-Einspritzpumpen Typ PE und PF", erste Ausgabe, Juni 1981, Reiheneinspritzpumpen, bei denen eine Nullförderung eingestellt werden kann. Die AT-PS 3 14 906 zeigt ferner Mittel zur last­ abhängigen Beeinflussen der Einspritzrate durch Verdrehung der Kolben mittels einer Zahnstange. Diese Verstellung der Einspritzrate hat aber gerade beim Start eine niedrige Einspritzrate zur Folge, was den Start, besonders bei tiefen Temperaturen, sehr erschwert.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Pumpdüse für eine Brenn­ kraftmaschine zu schaffen, welche mit Steuerung des Einspritzzeitpunkts und der Einspritzmenge durch ein Magnetventil arbeitet und bei der beim An­ laßvorgang das Einspritzen einer Startübermenge gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 ange­ gebenen Maßnahmen. In der normalen Betriebsstellung des Pumpkolbens ist die erste Längsnut und/oder die Saugnut umfangsmäßig mit dem Kraftstoff­ einlaß ausgerichtet, um eine Verbindung desselben mit der Pumpkammer zu ermöglichen, und die zweite Längsnut steht umfangsmäßig mit der Kraft­ stoff-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 diese von der Pumpkammer getrennt zu halten. Dadurch erhält man automatisch und sicher beim Start eine Startübermenge, und diese ist nicht vom sicheren Funktionieren des Magnetventils, also von einer Mindesthöhe der Batterie­ spannung, abhängig.

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 Kraftstoffeinlaß ausgerichtet sind und die zweite Längsnut umfangs­ mäßig nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung ausgerichtet ist, um letztere von der Pumpkammer zu trennen. Dadurch wird es bei einer solchen Pumpdüse möglich, bei einem Fehler im Magnetventil oder dessen Steuersystem die Kraft­ stoffeinspritzung sofort zu unterbrechen, d. h. eine solche Pumpdüse hat eine Nothaltfunktion.

Alternativ kann diese Nothaltfunktion auch gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 verwirklicht sein. Dabei ist die Nothaltstellung eine Stellung, in welcher 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 Pump­ kolbens erstreckt, so daß die erste Längsnut ständig die Pumpkammer in Ver­ bindung mit dem Kraftstoffeinlaß hält, während der Pumpkolben jeweils einen Druckförderhub ausführt.

Ferner kann in besonders bevorzugter Weise gemäß Anspruch 4 die Pumpdüse so ausgebildet sein, daß die äußere Umfangsfläche 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 welcher die Leckaussparung umfangsmäßig nicht mit dem Kraft­ stoffeinlaß ausgerichtet ist und ständig durch die Außenseite des Pumpkolbens gesperrt wird, während der Pumpkolben jeweils einen Druckförderhub durch­ läuft, und wobei sie ferner eine zweite normale Betriebsstellung aufweist, in welcher die Leckaussparung umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausge­ richtet ist und ständig mit diesem 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 Einspritz­ rate abhängig von Betriebsbedingungen des zugehörigen Verbrennungsmotors zu steuern.

Eine erfindungsgemäße Pumpdüse erfordert gegenüber herkömmlichen Pump­ düsen dieser Art nur minimale Änderungen, so daß sie mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpdüse nach einem ersten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2A-2C Querschnitte durch wesentliche Teile der Pumpdüse der Fig. 1 in verschiedenen Betriebsstellungen, wie dort angegeben,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Pumpdüse nach einem zweiten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine raumbildliche, vergrößerte Darstellung eines wesentlichen Teils der Pumpdüse der Fig. 3, und

Fig. 5A, A1-Fig. 5D, D1 Querschnitte durch wesentliche Teile der Pump­ düse der Fig. 3 in verschiedenen Betriebsstellungen, wie dort angegeben.

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 Bezugs­ zeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen 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 6 am Pumpenzylinder 2 festgehalten. Die Überwurfmutter 6 ist, wie dargestellt, auf ein Gewinde auf der Außenseite des Pumpen­ zylinders 2 aufgeschraubt und überdeckt wie dargestellt Distanz­ stücke 4 und 5, welche zwischen dem Pumpenzylinder 2 und der Einspritzdüse 3 eingefügt sind. Letztere weist einen Düsen­ körper 7 auf, ferner eine Düsennadel 8, welche axial verschieb­ bar 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 ange­ ordnet ist und die Düsennadel 8 in Fig. 1 nach unten drückt, um die Einspritzöffnungen zu schließen.

Im Pumpenzylinder 2 ist eine Pumpkammer 2 a gebildet, welche mit einer - nicht dargstellten - 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 Kraftstoff­ einlaß 13 in Verbindung mit einer Führungsausnehmung 14 für den Pumpkolben 18, welche Führungsausnehmung im Pumpen­ zylinder 2 ausgebildet ist und mit einem Teil ihrer Längs­ erstreckung die Pumpkammer 2 a bildet.

Ein anderer Kraftstoffanschluß 15 ist auf der gegenüber­ liegenden, 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 Kraftstoff­ einlaß 13 münden bevorzugt - wie dargestellt - an diametral gegenüberliegenden Stellen in der Bohrung 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 nach­ folgend beschrieben wird.

In der Ausnehmung 14 ist ein Pumpkolben 18 verschieb- und ver­ drehbar 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 Pump­ kolbens 18 angeordnet. Sie ist mit dem Pumpkolben 18 dreh­ fest, aber axial verschieblich, verbunden. An der Steuerhülse 19 ist ein Zahnrad 20 befestigt und kämmt mit einer zur Ein­ stellung 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 Ober­ seite des Pumpkolbens 18 befestigten Federsitzglied 23 und einer Schulter 25 angeordnet ist, welch letztere an einem unteren Abschnitt eines hohlen, rohrförmigen Vorsprungs 24 stufenförmig ausgebildet ist. Der Vorsprung 24 ragt, wie dar­ gestellt, 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 er­ strecken 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 Mittel­ abschnitten des Pumpkolbens 18 liegen. Hierbei liegt in Fig. 1 das obere Ende der erstenLängsnut 27 um einen vorgegebenen Abstand niedriger als das obere Ende der zweiten Längsnut 28.

Das obere Ende der ersten Längsnut 27 ist dabei so angeordnet, daß es in der - in Fig. 1 dargestellten - oberen Totpunkt­ stellung des Pumpkolbens 18 im wesentlichen auf derselben Höhe liegt wie der sich quer zu ihm erstreckende Kraftstoff­ einlaß 13. Das obere Ende der zweiten Längsnut 28 ist so ange­ ordnet, daß es während des gesamten nach oben gehenden Hubs des Pumpkolbens 18 seine Verbindung mit der Kraftstoff- Überlaufleitung 16 aufrechterhält.

Die Nuten 27 und 28 sind so am Umfang des Pumpkolbens 18 ange­ ordnet, 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 Winkel­ stellung 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 Kraftstoff­ einlaß 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 Be­ tätigungsvorrichtung stehen elektronisch in Verbindung mit dem elektronischen Steuergerät ECU 40 und werden durch dieses gesteuert. Dem Steuergerät 40 werden im Betrieb ver­ schiedene Signale von der - nicht dargestellten - Brenn­ kraftmaschine zugeführt, z. B. Drehzahl der Brennkraftmaschine, Belastung der Brennkraftmaschine, Kühlmitteltemperatur und Auspuffgastemperatur der Brennkraftmaschine. Hierzu dienen entsprechende, nicht dargestellte Sensoren an der Brennkraft­ maschine.

Ausgehend von diesen Signalen berechnet das elektronische Steuergerät 40 die entsprechenden Werte für den Einspritz­ zeitpunkt, 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 zuge­ führt. 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 Bezugs­ zeichen 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 nor­ male 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 Brennkraft­ maschine verdreht, um über den Deckel 26 eine hin- und hergehende Bewegung des als Stößel wirkenden Federsitzgliedes 23 zu be­ wirken, 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 Kraft­ stoff 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 aus­ führt, wird der Kraftstoffeinlaß durch die äußere Umfangs­ fläche 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 Kraft­ stoff 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 be­ rechnet, 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 Pump­ kammer 2a, während die Kraftstoff-Überlauleitung 16 durch die äußere Umfangsfläche 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 beauf­ schlagt, und wenn dieser Druck den Ventilöffnungsdruck erreicht, wird der Kraftstoff durch die Einspritzdüse 3 eingespritzt. Wie bereits erläutert, wird in der Startstellung die Ver­ bindung zwischen der Pumpkammer 2a und der Kraftstoff-Über­ laufleitung 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 Schalt­ stellung beim Anlassen - kein Kraftstoff während des Förder­ hubs des Kolbens 18 abströmen, so daß man beim Anlassen mit Sicherheit eine Startübermenge erhält, auch wenn z. B. durch starken Spannungsabfall beim Anlassen das Magnetven­ til 17 nicht sicher funktionieren sollte.

Sollte ein Defekt im elektronischen Steuergerät 40, dem Ma­ gnetventil 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 darge­ stellt, 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.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 1 sind mit den­ selben 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 dar­ gestellt und beschriftet sind, nämlich eine erste normale Betriebsstellung mit einer höheren Einspritzrate, gemäß Fig. 5A und A1, eine zweite normale Betriebsstellung mit einer niedrige­ ren Einspritzrate, gemäß Fig. 5B und B1, eine Startstellung, gemäß Fig. 5C und C1, sowie eine Nothaltstellung gemäß Fig. 5D und D1.

Es sind hier ebenfalls zwei Längsnuten 27 und 28 in der Außen­ umfangsfläche 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 Umfangs­ fläche 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 Außenumfangs­ fläche des Kolbens 18 ausgebildet, erstreckt sich in Umfangs­ richtung, und geht an einem Ende über in die Längsnut 27, vgl. Fig. 4. Die Saugnut 29 ist so angeordnet, daß sie mit dem Kraftstoffeinlaß 13 in der ersten normalen Betriebs­ stellung (Fig. 5A), in der zweiten normalen Betriebsstellung (Fig. 5B) und der Startstellung (Fig. 5C) umfangsmäßig aus­ gerichtet ist, so daß die Saugnut 29 in der in Fig. 3 dar­ gestellten OT-Stellung des Kolbens 18 mit dem Kraftstoffein­ laß 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. Diese Aussparung erstreckt sich (Fig. 4) längs einer Seitenkante der ersten Längsnut 27 und direkt an diese anschließend. Sie erstreckt sich axial von der Ober­ seite der Saugnut 29 nach oben bis zum oberen Ende der Längs­ nut 27. Die Tiefe der Leckaussparung 32 ist bevorzugt so aus­ gelegt, 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. 5B1 dargestellt ist. Durchläuft also in dieser Stellung der Kolben 18 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 erforder­ lich ist, so betätigt das in Fig. 1 dargestellte elektronische Steuergerät 40 die Zahnstange 21, und diese bringt den Pump­ kolben 18 in seine erste normale Betriebsstellung mit erhöhter Einspritzrate, wie sie in den Fig. 5A und A1 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.

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 Federsitz­ glieds 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 Kraftstoff­ einlaß 13 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a gesaugt. Führt anschließend der Kolben 18 in der Stellung gemäß Fig. 5A1 seinen Förderhub aus, so wird der Kraftstoff­ einlaß durch die Außenseite des Kolbens 18 verschlossen. Wird nun die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 durch das Magnet­ ventil 17 verschlossen, so wird der Kraftstoff in der Pump­ kammer 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 Ein­ spritzdüse 3 zu öffnen und Kraftstoff mit einer hohen Ein­ spritzrate in den betreffenden Zylinder der Brennkraftmaschine 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 verrinerter Einspritzrate bringt, wie sie in den Fig. 5B und B1 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 Saug­ nut 29 und die erste Längsnut 27 mit der Pumpkammer 2a in Ver­ bindung, und die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 steht über die zweite Längsnut 28 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung, eben­ so 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. 5A1 wird aber bei Fig. 5B1 beim Förder­ hub eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffeinlaß 13 und der ersten Längsnut 27 über die Leckaussparung 32 hergestellt. Ist also die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 durch das Magnet­ ventil 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. Infolge­ dessen 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. 5A1 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 Kraftstoff­ einlaß 13 zurückströmt, verändert werden, und man kann so die Einspritzrate in sehr einfacher Weise auf einen gewünschten Wert einstellen, wie er den augenblicklichen Betriebs­ bedingungen 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.

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. 2B ausführlich beschrieben.

Bei einem Defekt im elektronischen Steuergerät 40, dem Magnet­ ventil 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 Uhrzeigersinn verdreht. In dieser Nothaltstellung ist die erste Längsnut 27 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 Pumpkammer 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. Infolge­ dessen erreicht der Kraftstoffdruck in der Pumpkammer 2a nicht den Ventilöffnungsdruck, so daß keine Einspritzung stattfindet und die Brennkraftmaschine sofort zum Stehen kommt.

Claims (8)

1. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine,
mit einer Einspritzdüse (3),
einem Pumpenzylinder (2), der in einem Gehäuse (1) mit der Einspritz­ düse (3) kombiniert ist,
einem Pumpkolben (18), der im Pumpenzylinder (2) hin- und herverschieb­ bar und in seiner Drehstellung verstellbar ist und eine Stirnfläche und eine äußere Umfangsfläche aufweist,
mit einem Kraftstoffeinlaß (13), der sich zum Pumpenzylinder (2) öffnet und der durch die äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) verschließ­ bar ist,
mit einer Kraftstoff-Überlaufleitung (16), die sich zum Pumpenzylinder (2) öffnet und durch die äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) ver­ schließbar ist,
mit einer durch den Pumpenzylinder (2) und die Stirnfläche des Pumpkolbens (18) definierten Pumpkammer (2a), und
mit einer in der äußeren Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) ausge­ bildeten Verbindungsdurchlaßanordnung (27, 28, 29, 32) zum Verbinden der Pumpkammer (2a) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) und/oder der Kraft­ stoff-Überlaufleitung (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß ein den Durchlaß durch die Überlaufleitung (16) steuerndes Magnetventil (17) zum Sperren der Überlaufleitung vorge­ sehen ist,
daß die in der äußeren Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) vorgesehene Verbindungsdurchlaßanordnung eine erste Längsnut (27) und eine zweite Längsnut (28) aufweist, die beide mit der Pumpkammer (2a) in Verbindung stehen,
daß die Verbindungsdurchlaßanordnung eine sich in Umfangsrichtung er­ streckende Saugnut (29) aufweist, die mit der ersten Längsnut (27) in Verbindung steht und mit dem Kraftstoffeinlaß (13) dann in Verbindung gebracht wird, wenn sich der Pumpkolben (18) in seiner von der Pumpkammer (2a) abgewandte Endlage befindet.
daß der Pumpkolben (18) die normale Betriebsstellung in einer ersten Drehstellung und die Startstellung in einer zweiten Drehstellung ein­ nimmt, wobei in der normalen Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und in der axialen Endlage des Pumpkolbens (18) eine Verbindung des Kraftstoffeinlasses (13) mit der Pumpkammer (2a) ermöglicht,
wobei die zweite Längsnut (28) mit der Kraftstoff-Überlaufleitung (16) in Verbindung steht, um diese mit der Pumpkammer (2a) zu verbinden, und in der Startstellung des Pumpkolbens (18) in dessen axialer End­ lage die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) mit dem Kraftstoff­ einlaß (13) ausgerichtet ist, aber die zweite Längsnut (28) nicht mit der Kraftstoff-Überleitung (16) ausgerichtet ist, um letztere von der Pumpkammer (2a) getrennt zu halten.

2. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, da der Pumpkolben (18) in einer dritten Drehstellung eine Nothaltstellung einnehmen kann, in welcher sowohl die erste Längsnut (27) wie die Saugnut (29) nicht mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet sind und die zweite Längsnut (28) nicht mit der Kraft­ stoff-Überlaufleitung (16) ausgerichtet ist, um sie von der Pump­ kammer (2a) zu trennen.

3. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, 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,
daß der Pumpkolben (18) ferner in einer dritten Drehstellung eine Nothaltstellung einnehmen kann, in der die erste Längsnut (27) 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.

4. Pumpdüse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche 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) an­ schließt,
wobei die normale Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) eine erste normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung (32) nicht mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig durch die Außenseite des Pumpkolbens (18) gesperrt wird, während der Pump­ kolben (18) einen Druckförderhub durchläuft, und
wobei sie eine zweite normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung (32) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig mit ihm in Verbindung steht, während der Pumpkolben (18) einen Druckförderhub durchläuft, um ein Lecken von Kraftstoff aus der Pumpkammer (2a) über die erste Längsnut (27) und die Leck­ aussparung (32) zum Kraftstoffeinlaß (13) zu ermöglichen und dadurch die Förderrate zu reduzieren.

5. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leckaussparung (32) eine Tiefe hat, die sich in Umfangsrichtung des Pumpkolbens (18) ändert, um eine Steuerung der Einspritzrate durch Änderung der Drehstellung des Pumpkolbens (18) zu ermöglichen.

6. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tiefe der Leckaussparung (32) in Richtung von der ersten Längsnut (27) weg in Umfangsrichtung abnimmt.

7. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leckaussparung (32) an einer Übergangsstelle in einem vorbestimmten peripheren Abstand von der ersten Längsnut (27) in die Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) übergeht.

8. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tiefe der Leckaussparung (32), ausgehend von der Übergangsstelle, in Richtung zur ersten Längsnut (27) monoton zunimmt.