DE3615919C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe ist bekannt aus der JP-GM-OS 58-1 13 869 oder der BOSCH-Druckschrift "Verteilereinspritz­ pumpe Typ VE".

Die JP-GM-OS 58-1 13 869 zeigt eine Einspritzpumpe für eine Brennkraft­ maschine. Diese Einspritzpumpe ist mit einer Regelvorrichtung für die Ein­ spritzrate versehen, und diese Regelvorrichtung verwendet einen Regelkreis und ein Betätigungsglied zum Steuern der axialen Lage eines Regelschiebers relativ zu einem Kolben, um den Abschnitt eines Nockens zu ändern, der - ent­ sprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine - verwendet werden soll, um eine Geräuschreduzierung im Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine zu erzielen und die erforderliche Ausgangsleistung in den anderen Betriebs­ bereichen der Brennkraftmaschine sicherzustellen. Hierfür benötigt dort die Einspritzpumpe einen elektronischen Regelkreis, was entsprechende Kosten ver­ ursacht und die Betriebssicherheit reduziert.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Steuerung der Einspritzrate bei Kraft­ stoffeinspritzpumpen findet sich ferner ein Typ, der dazu ausgebildet ist, einen Teil des Kraftstoffs zurücklecken zu lassen, um bei niedertourigem Betrieb einer Brennkraftmaschine eine niedrige Einspritzrate zu erhalten, vgl. die JP-GM-OSen 59-1 31 570 und 59-1 94 564. Jedoch muß man bei diesen bekannten Einspritzpumpen eine Vorrichtung vorsehen, mittels deren ein Teil des Kraftstoffs zurücklecken kann, was den Aufbau kompliziert macht.

Druckventile, welche die Funktion haben, in der zugeordneten Druckleitung einen Restdruck aufrechtzuerhalten, sind aus verschiedenen Schriften bekannt. So zeigt die DE-PS 8 73 183 ein Druckventil für eine Diesel-Einspritzpumpe.

Dieses Druckventil hat ein Entlastungskölbchen, das gegenüber seiner Führung ein kleines Spiel besitzt z. B. dadurch, daß sein Durchmesser um 0,1 mm kleiner ist als derjenige der Führung. Bei Leerlauf oder niedriger Last wird das Druckventil nur wenig angehoben, da die kleine benötigte Kraftstoffmenge durch dieses Spiel hindurchströmen kann. Da­ durch ist bei Leerlauf oder niedriger Last die Wirkung dieses Entlastungs­ kölbchens nicht groß. Bei steigender Last - und entsprechend höherer Kraft­ stoffströmung - wird das Entlastungskölbchen nach oben aus seiner Führung herausgehoben und bewirkt somit eine stärkere Entlastung. - In gleicher Weise zeigt und beschreibt die US-PS 27 06 490 ein Druckventil. Dieses hat ein Entlastungskölbchen mit etwas vergrößertem Spiel, oder ein Entlastungskölbchen mit abgeflachten seitlichen Abschnitten, oder ein Ent­ lastungskölbchen mit an seinem Umfang angebrachten Aussparungen. Die Wirkung ist dieselbe wie bei dem Druckventil nach der DE-PS 8 73 183. - Ferner kennt man aus der MTZ 38 (1977) 4, Seiten 131 bis 132 Gleichdruck- Entlastungsventile, welche den Restdruck in der zugeordneten Druckleitung auf einem etwa gleichbleibendem statischen Druck (Restdruck) halten. Damit werden Überdruckwellen gedämpft, und ein erneutes Öffnen der Düsennadel nach dem Ende eines Einspritzvorgangs kann vermieden werden.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen zu schaffen, welche Pumpe eine niedrige Einspritz­ rate im Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine und eine hohe Einspritz­ rate beim Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, und dies bevor­ zugt ohne Beeinflussung des Einspritzzeitpunkts, also ohne Änderung der Spritzverstellung.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer eingangs genannten Brenn­ kraftmaschine gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Durch die neuartige Nockenausbildung gelingt es, unter Verwendung einer kleineren Winkelerstreckung des Nockens im dritten Winkelbereich genügend Hub des Pumpenkolbens zu erzielen und so in einem frühen Stadium der Nockendrehung den Druck in der Druckleitung auf den zur Einleitung des Einspritzvorgangs der angeschlossenen Einspritzdüse erforderlichen Druck, nachfolgend Einspritzvorgang-Einleitungsdruck genannt, hochzufahren. Dies ermöglicht eine Einleitung der Einspritzung im nachfolgenden ersten Winkel­ bereich, in welchem der Verteilerkolben mit einer langsamen, im wesent­ lichen konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, so daß man dort eine niedrige Einspritzrate erhalten und die Geräusche im Leerlauf reduzieren kann. Ist die Einspritzmenge andererseits groß, z. B. bei Vollast, so wird der Einspritzvorgang auch im nachfolgenden zweiten Winkelbereich aufrechterhalten, wodurch dann der Kraftstoff mit einer hohen Einspritz­ rate eingespritzt werden kann, entsprechend den jeweiligen Betriebser­ fordernissen der Brennkraftmaschine.

Dabei kann die Erfindung nur durch Veränderung der bislang üblichen Nockenformen und ohne Modifizierung anderer Teile und Komponenten der Kraftstoffeinspritzpumpe realisiert werden, so daß eine erfindungsgemäße Anordnung extrem einfach und preiswert sein kann.

Aus der BOSCH-Druckschrift "Einspritzpumpen PE" ist eine Nockenform für eine Einspritzpumpe bekannt, bei der die Kolbengeschwindigkeit während eines Drehwinkelbereichs von etwa 24° konstant und davor und danach kleiner ist.

Die Druckventile können gemäß Anspruch 2 als Zweiwege-Druckventile oder gemäß Anspruch 4 als Druckventile vom Angleichungstyp ausgebildet werden. Bevorzugte Ausführungen der erstgenannten Ventilart sind im Anspruch 3, bevorzugte Ausführungen der zweitgenannten Ventilart im Anspruch 5 ange­ geben. Der Anspruch 6 gibt einen bevorzugten Druckbereich bei der Ver­ wendung von Zweiwege-Druckventilen an.

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 ver­ stehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Darstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung der Ausbildung der Nocken­ fläche 7 a der in Fig. 1 dargestellten Nockenscheibe 7; dieses Schaubild zeigt in der strichpunktierten Kurve die Geschwindigkeit und in der durchgehenden Kurve den Hub des Pump- bzw. Verteilerkolbens, beide Kurven über dem Drehwinkel der Nockenscheibe abgetragen,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Zweiwege-Druckventil, wie es beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung Verwendung findet, und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein eine Angleichung bewirkendes Druckventil, wie es bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung Verwendung findet.

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Einspritzpumpe hat ein Pumpengehäuse 3 und eine von einer - nicht dargestellten - Brennkraftmaschine über eine Welle 1 angetriebene Förderpumpe 2, welche dazu dient, Kraftstoff aus einem (nicht dargestellten) Vorrats­ behälter anzusaugen, mit Druck zu beaufschlagen, und einem Saugraum 4 im Pumpengehäuse 3 zuzuführen.

Der Kraftstoffdruck im Saugraum 4 wird durch ein - nicht dargestelltes - Druckregelventil auf einen Wert geregelt, der abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Das Druckregelventil liegt in einem Bypass, der die Saug- und die Druckseite der Förderpumpe 2 miteinander verbindet.

Ein Pump- und Verteilerkolben 6 ist dreh- und axial verschiebbar in einem Pumpenzylinder 5 angeordnet, welch letzterer fest mit dem Pumpengehäuse 3 verbunden ist. Die Wand des Pumpengehäuses 3, der Pumpenzylinder 5, und der Verteilerkolben 6 definieren zusammen einen Pumpenarbeits- bzw. Hochdruckraum 14. Eine Nockenscheibe 7 ist an dem in Fig. 1 linken Ende des Verteilerkolbens 6 befestigt und mit der Antriebswelle 1 durch eine - nicht dargestellte - Antriebsscheibe gekoppelt, so daß sich die Nockenscheibe 7 mit der Antriebswelle 1 dreht, aber axial relativ zu ihr verschiebbar ist.

Auf der einen Seite der Nockenscheibe 7 ist eine Nockenfläche 7 a ausgebildet, die beim Ausführungsbeispiel die Form von Stirnnocken hat, deren genaue Form nachfolgend beschrieben werden wird. Sie hat umfangsmäßig verteilt Vorsprünge, deren Zahl der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Die Nockenfläche 7 a wird durch eine - nicht dargestellte - Andrückfeder in Anlage gehalten gegen Rollen 9, welche in einem Rollenträger 8 gelagert sind. Bei dieser Anordnung wird also der Verteilerkolben 6 durch die Antriebswelle 1 gedreht und dabei durch das Abrollen der Rollen 9 auf der Nockenfläche 7 a der Nockenscheibe 7 hin- und herbewegt, wobei der Verteilerkolben 6 den Kraftstoff ansaugt, mit Druck beaufschlagt, verteilt und unter Druck den Zylindern der Brennkraftmaschine zuführt.

Der Verteilerkolben 6 ist mit Saugschlitzen 12 versehen, deren Zahl der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht, ferner mit einer Absteueröffnung 13, die mit einem Regelschieber 11 zusammen­ wirkt, welch letzterer verschiebbar auf dem Verteilerkolben 6 ange­ ordnet ist, um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden, wenn die Ab­ steueröffnung 13 die Steuerkante des Regelschiebers 11 erreicht. Ferner ist im Verteilerkolben 6 eine axiale Verbindungsbohrung 15 vorgesehen, die den Pumpenarbeitsraum 14 und die Absteueröffnung 13 miteinander verbindet. Eine Verteilernut 16 steht ebenfalls mit der Verbindungsbohrung 15 in Verbindung.

Ferner sind Auslaßkanäle 19 vorgesehen, deren Zahl der Zylinder­ zahl der zugeordneten Brennkraftmaschine entspricht und die mit gleichen Winkelabständen um den Pumpenzylinder 5 herum angeordnet sind. Sie erstrecken sich durch letzteren und das Pumpengehäuse 3 und sind so angeordnet, daß sie nacheinander und zu vorgegebenen Zeit­ punkten mit der Verteilernut 16 in Verbindung kommen, wenn der Ver­ teilerkolben 6 seine kombinierte Dreh- und Hubbewegung ausführt. In den Auslaßkanälen 19 sind jeweils Druckventile 20 angeordnet, und diese stehen über - nicht dargestellte - Druckleitungen mit dem je­ weils zugeordneten Zylinder der Brennkraftmaschine in Verbindung.

Der Regelschieber 11 wird so geregelt, daß er eine der an der Brenn­ kraftmaschine wirksamen Last angemessene Lage einnimmt. Dies geschieht über einen Reglerhebel 21, der von einem - nicht dargestellten - Regler gesteuert wird. Solche Regler sind bekannt und brauchen daher nicht beschrieben zu werden. Der Regelschieber 11 wirkt, wie be­ reits beschrieben, mit der Absteueröffnung 13 zusammen und bestimmt durch seine Lage die Einspritzmenge. Erreicht die Absteueröffnung 13 die Steuerkante des Regelschiebers 11 und öffnet sich zum Saugraum 4, so fließt der Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 14 in den Saugraum 4, so daß der Einspritzvorgang beendet wird.

Die Ausbildung der Nockenfläche 7 a an der Nockenscheibe 7 wird nun anhand der Fig. 2 erläutert. Dort stellt die strichpunktierte Linie die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 dar, wobei hierfür wie dargestellt die Nullinie (der Geschwindigkeit) in der Mitte der Ordinatenachse liegt, und die durchgehende Linie zeigt den Hub des Verteilerkolbens 6 an. Die Abszisse zeigt in beiden Fällen den Drehwinkel der Nockenscheibe 7.

Der Drehwinkel Null (0) der Nockenscheibe 7 gemäß Fig. 2 entspricht in Fig. 1 einer Stellung, in der sich der Verteilerkolben 6 ganz links befindet, also der Pumpenarbeitsraum 14 am größten ist. Die Nockenfläche 7 a hat einen Winkelbereich A, der sich von Null (0) bis zum Winkel Theta2 erstreckt, in dem die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 ein Maximum a bei der Winkelstellung Theta1 des Drehwinkels der Nockenscheibe 7 hat und diese Geschwindigkeit bis zur Winkelstellung Theta2 allmählich gesenkt wird. An der Winkel­ stellung Theta2 beträgt die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 etwa 0,25 m/s. An den Winkelbereich A (von 0 bis Theta2) schließt sich ein Winkelbereich B an, der von Theta2 bis Theta3 geht, und dort wird die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 im wesentlichen konstant­ gehalten, z.B. auf etwa 0,25 m/s. In diesem Bereich B wird der Nocken­ winkel auf solche Werte eingestellt, daß man eine Einspritzmenge er­ hält, wie sie für den Leerlauf der Brennkraftmaschine erforderlich ist, und zwar eine solche ziemlich niedrige Einspritzmenge, daß die Ver­ brennungsbedingungen der Brennkraftmaschine nicht verschlechtert werden, sondern eine langsame bzw. sanfte Verbrennung ermöglicht wird.

Anschließend an den Winkelbereich B (von Theta2 bis Theta3) folgt ein Winkelbereich C von Theta3 bis Theta4. Dort wird die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 erhöht und ist am höchsten an der Winkelstellung Theta4, wo die Geschwindigkeit etwa 0,65 bis 0,7 m/s beträgt. (Im Schau­ bild nach Fig. 2 entspricht ein Kästchen jeweils 0,1 m/s). Nach diesem Maximum bei dem Winkel Theta4 nimmt die Geschwindigkeit des Verteiler­ kolbens 6 ab, erreicht an der Stelle maximalen Hubs des Verteilerkolbens 6 den Wert Null, und wird dann negativ, d.h. der Verteilerkolben führt dann einen Saughub aus. An der Stelle Theta6 ist diese Rückwärtsbe­ wegung am schnellsten und nimmt dann wieder bis zum Winkel Null, dem UT des Verteilerkolbens 6, auf Null ab. - Die Kolbengeschwindigkeit im Gebiet C von Theta3 bis Theta4 wird auf einen Wert eingestellt, der geeignet ist, eine Einspritzrate zu erzielen, wie sie für die ge­ wünschte Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Der Verteilerkolben 6 hat die Hubcharakteristik, wie sie durch die durchgehende Linie der Fig. 2 wiedergegeben ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet wie folgt: Wenn die Antriebswelle 1 gedreht wird, führt der Verteilerkolben 6 eine kombinierte Hub- und Drehbewegung aus. Führt der Verteilerkolben einen Saughub aus, bewegt sich also, bezogen auf Fig. 1, nach links, so wird Kraftstoff aus dem Saugraum 4 durch den Zulaufkanal 18 und den zugeordneten Saugschlitz 12 in den Pumpenarbeitsraum 14 angesaugt.

Endet nun durch die Drehung des Verteilerkolbens 6 die Verbindung des Zulaufkanals 18 mit diesem Saugschlitz 12, und der Verteilerkolben 6 bewegt sich in Fig. 1 nach rechts, so wird der Kraftstoff im Raum 14 mit Druck beaufschlagt und wird durch die Verbindungsausnehmung 15 und die Verteilernut 16 dem entsprechenden Auslaßkanal 19 zugeführt und von dort durch das entsprechende Druckventil 20 und die ent­ sprechende Druckleitung der Einspritzdüse des zugeordneten Motor­ zylinders zugeführt. Dabei wird der Einspritzvorgang durch die Ein­ spritzpumpe ab dem Zeitpunkt eingeleitet, an dem der Druck in der Druckleitung einen Einspritzvorgangs-Einleitungswert erreicht, der für die Einspritzdüse eingestellt worden ist. Hierfür muß der Ver­ teilerkolben 6 - ab dem Zeitpunkt, an dem sein Druckhub beginnt - einen bestimmten Hub ausführen und dadurch das Volumen des Pumpen­ arbeitsraums 14 verringern, wodurch der Druck im Pumpenarbeitsraum 14 und in der - nicht dargestellten - Druckleitung einen Wert erreicht, der gleich dem oder größer als der Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck ist. Die Größe dieses Kolbenhubs wird bestimmt durch die Spezifikationen des Druckventils, die Länge und den Querschnitt der Druckleitung, und durch den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck. Bei der vorliegenden Erfindung wird also die Hubgeschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 im Anfangsstadium des Druckfördervorgangs hochgemacht, um einen großen Hubbetrag bei einem verringerten Maß der Winkelbewegung der Nocken­ scheibe zu erhalten.

Bei der beschriebenen Anordnung ist es möglich, den Druck in der Druckleitung auf den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck zu erhöhen, während sich der Verteilerkolben 6 im Winkelbereich A von Null bis Theta2 bewegt. Dies ermöglicht es, den Kraftstoff im darauffolgenden Winkelbereich B einzuspritzen, in dem die Kolbengeschwindigkeit nied­ rig und im wesentlichen konstant ist. Man erhält so im Leerlaufbereich eine niedrige Einspritzrate und folglich wird die Geräuschbildung niedriger.

Wird die Einspritzmenge auf einen höheren Wert eingestellt, so wird die Kraftstoffeinspritzung auch in dem an den Winkel Theta3 anschließen­ den Hochgeschwindigkeitsbereich fortgesetzt, so daß Kraftstoff dann mit einer hohen Einspritzrate eingespritzt wird, wodurch es möglich wird, eine in diesem Bereich erforderliche ausreichende Ausgangs­ leistung sicherzustellen.

Zum besseren Verständnis werden in der nachfolgenden Erläuterung spezifische Zahlenwerte verwendet. Erreicht der Hub des Verteiler­ kolbens etwa 0,43 mm, so erreicht der Druck in der - nicht darge­ stellten - Druckleitung einen vorgegebenen Einspritzvorgangs-Einleitungs­ wert für die zugeordnete Einspritzdüse, und der Einspritzvorgang be­ ginnt. Zu diesem Zeitpunkt hat die Nockenscheibe 7 die Winkelstellung Theta2.

Hat der Verteilerkolben 6 einen Durchmesser von 9 mm, so wird pro Kolbenhub von 1 mm eine Kraftstoffmenge von 63,6 mm³ eingespritzt, nämlich von 1 × 9² × π/4.

Beträgt im Leerlauf die Einspritzmenge 10 mm³/Hub, so wird die Einspritzung zu dem Zeitpunkt beendet, an dem der Hub des Verteiler­ kolbens 6 etwa 0,59 mm erreicht. Die Winkelstellung der Nockenscheibe 7 beträgt dann Theta3. Im Leerlaufbereich B beträgt die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 etwa 0,25 m/s, so daß man im Leerlaufbereich eine gemäßigt niedrige Einspritzrate erhält.

Wenn andererseits bei Vollastbetrieb die Einspritzmenge 30 mm³/Hub beträgt, so ist am Ende des Einspritzvorgangs der Hub des Verteiler­ kolbens 6 etwa 0,9 mm, und zu diesem Zeitpunkt hat die Nockenscheibe 7 die Winkelstellung Theta5. Hierbei wird der Verteilerkolben 6 zunächst mit derselben Geschwindigkeit bewegt wie im Leerlauf, und danach wird seine Hubgeschwindigkeit bis zum Höchstwert beim Winkel Theta4 er­ höht, welcher etwa 0,65...0,7 m/s beträgt.

Die mittlere Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 im Vollastbetrieb ist also höher als die mittlere Kolbengeschwindigkeit im Leerlauf, so daß auch die mittlere Einspritzrate ebenfalls um den Unterschied der mittleren Geschwindigkeiten erhöht wird und bei Vollast etwa 1,55 mal höher ist als die mittlere Einspritzrate im Leerlauf. Das Verhältnis zwischen den beiden mittleren Einspritzraten bei der vor­ liegenden Erfindung ist viel größer als bei konventionellen Einspritz­ pumpen.

Der Einspritzvorgang ist beendet, wenn die Absteueröffnung 13 die Steuerkante des Regelschiebers 11 erreicht und sich zum Saugraum 4 öffnet, so daß der Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 14 in den Saugraum 4 strömen und dadurch den Druck im Pumpenarbeitsraum 14 verringern kann.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezug­ nahme auf Fig. 3 beschrieben werden. Das zweite Ausführungsbeispiel verwendet ein Zweiwege-Druckventil als das Druckventil 20 der Fig. 1 und ist im übrigen hinsichtlich seines sonstigen Aufbaus und der Ar­ beitsweise der Kraftstoffeinspritzpumpe selbst identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel, das anhand der Fig. 1 ausführlich beschrieben wurde.

Das Zweiwege-Druckventil hat einen Ventilkörper 281, der an einem Ende mit einem Sitzabschnitt 321 ausgebildet ist. Dieser Abschnitt 321 hat einen Federhalteabschnitt zum Abstützen einer Schraubenfeder 291, sowie eine Sitzfläche, die im geschlossenen Zustand gegen ein Ventil­ sitzglied 271 anliegt, das mit einer durchgehenden Mittelausnehmung 271 a versehen ist. Der Ventilkörper 281 ist an seinem anderen Ende mit einem Führungsabschnitt 331 versehen, der mit Längsrippen und dazwischenliegenden Durchlässen versehen ist und der verschieb­ bar in die durchgehende Mittelausnehmung 271 a des Ventilsitzes 271 eingepaßt ist.

Ferner ist im Ventilkörper 281 ein Verbindungsdurchlaß vorgesehen, durch welchen - wenn er geöffnet ist - die Zuström- und die Abström­ seite des Ventilkörpers 281 miteinander in Verbindung stehen. Dieser Verbindungsdurchlaß weist einen ersten Durchlaßabschnitt 412 von ver­ ringertem Durchmesser und einen zweiten Durchlaßabschnitt 411 von ver­ größertem Durchmesser auf. An der Schulter zwischen diesen beiden Abschnitten 411, 412 liegt ein Sitzabschnitt 413. Ein als Kugel ausge­ bildetes Ventilglied 431 ist im zweiten Durchlaßabschnitt 411 angeordnet, und ein Anschlag 441 liegt in der Nähe des inneren, freien Endes des zweiten Durchlaßabschnitts 411. Eine Schraubenfeder 471 ist - über Federhalteglieder 451 und 461 - zwischen dem Anschlag 441 und dem Ventilglied 431 angeordnet. Im Zweiwege-Druckventil gemäß Fig. 3 ist also ein Oberdruckventil angeordnet, um den Druck in der - nicht dargestellten - Druckleitung konstantzuhalten.

Bei einer vorstehend beschriebenen Anordnung wird während des Druck­ hubs der Einspritzpumpe der Ventilkörper 281 entgegen der Kraft der Feder 291 verschoben, weil der Druck im Pumpenarbeitsraum 14 ansteigt, so daß Kraftstoff durch die Ausnehmungen zwischen dem Ventilsitzglied 271 und dem Führungsabschnitt 331 in die - nicht dargestellte - Druck­ leitung gefördert und von dort aus über eine - nicht dargestellte - Einspritzdüse eingespritzt wird.

Nach Abschluß der Einspritzung liegt der Ventilkörper 281 wieder gegen das Ventilsitzglied 271 an, und danach wird das Ventilglied 431 ent­ gegen der Kraft der Feder 471 durch den Druck in der Druckleitung verschoben, um den Restdruck in der Druckleitung auf einem durch die Feder 471 eingestellten Wert zu halten. Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird das Zweiwege-Druckventil in der beschriebenen Anordnung dazu verwendet, den Restdruck bei 50 % des Einspritzvorgangs-Einleitungs­ druckes zu halten, um dadurch den Betrag des Verteilerkolbenhubs zu verringern, der erforderlich ist, um den Einspritzvorgangs-Einleitungs­ druck zu erreichen. Mit dieser Anordnung kann man den Betrag des Ver­ teilerkolbenhubs und den Drehwinkel der Nockenscheibe reduzieren, die in der Anfangsphase der Drehung der Nockenscheibe 7 erforderlich sind, um den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck zu erreichen. Dies erleichtert die Auslegung der Nockenscheibe 7 und erhöht die Freiheits­ grade bei der Auslegung der Nockenfläche 7 a.

Es sei hier auch ergänzend bemerkt, daß sich ähnliche Ergebnisse er­ zielen lassen, auch wenn der Restdruck auf einen Wert in der Größen­ ordnung von etwa 35 bis etwa 75% des Einspritzvorgangs-Einleitungs­ druckes eingestellt wird.

Ist der eingestellte Ventilöffnungsdruck des Ventilglieds 431, also der eingestellte Restdruck, größer oder gleich 35% des Einspritz­ vorgangs-Einleitungsdruckes, so kann der Restdruck in der Druckleitung auf einem Wert gehalten werden, der gleich dem Restdruck oder über dem Restdruck (maximal in der Größenordnung von höchstens 30% über ihm) liegt, der durch die Verwendung eines normalen Druckventils erreichbar ist, so daß es möglich ist, den Betrag des Verteilerkolben­ hubs zu reduzieren, der benötigt wird, um den Einspritzvorgangs- Einleitungsdruck zu erreichen. Dies erleichtert die Lösung der Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung. Da ferner der Restdruck in der Druck­ leitung konstantgehalten werden kann, ist es möglich, im Vergleich zur Verwendung normaler Druckventile die Schwankungen der Einspritz­ menge etc. zu reduzieren.

Wenn ferner der eingestellte Restdruck kleiner oder gleich 75% ist, sind Probleme im Einspritzsystem lösbar wie eine bemerkenswerte Reduzierung der Beständigkeit des Zweiwege-Druckventils und eine unregelmäßige Einspritzung infolge einer exzessiven Zunahme des Restdrucks.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben. Das dritte Ausführungsbeispiel verwendet Druckventile vom Angleichungstyp für die Druckventile 20 der Fig. 1. Ansonsten ist das dritte Ausführungsbeispiel hinsichtlich Aufbau und Arbeitsweise der Kraftstoffeinspritzpumpe selbst identisch mit dem in Fig. 1 dargestellten und dort beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Wie Fig. 4 zeigt, hat ein Ventilkörper 282 an einem Ende einen Sitz­ abschnitt 322 mit einer Federhaltefläche zur Abstützung einer Schraubenfeder 292 (ähnlich der Feder 291 der Fig. 3). Ferner hat der Ventilkörper 282 eine Sitzfläche, die, wie dargestellt, im ge­ schlossenen Zustand gegen ein Ventilsitzglied 272 anliegt, das mit einer durchgehenden Mittelausnehmung 272 a versehen ist. Der Ventil­ körper 282 hat an seinem anderen Ende einen Führungsabschnitt 332 in Form von Rippen, und dieser Führungsabschnitt ist verschiebbar in die durchgehende Mittelausnehmung 272 a des Ventilsitzglieds 272 eingepaßt.

Ein Entlastungsbund 342 ist einstückig mit dem Ventilkörper 282 zwischen dem Sitzabschnitt 322 und dem Führungsabschnitt 332 aus­ gebildet und wie dargestellt mit einer Ausnehmung 352 an der Außen­ kante des Entlastungsbundes 342 versehen. Mit Ausnahme der Ausnehmung 352 im Entlastungsbund 342 ist das Druckventil der Fig. 4 im wesent­ lichen identisch aufgebaut wie das Druckventil 20 der Fig. 1.

Beim dritten Ausführungsbeispiel ergibt sich folgende Arbeits­ weise: Bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine bewegt sich der Ventilkörper 282 langsam, so daß ein Teil des zurückgeförderten Kraftstoffs frei durch den Spalt zwischen der Ausnehmung 352 und der durchgehenden Mittelausnehmung 272 a von der Zuströmseite des Entlastungs­ bundes 342 zu dessen Abströmseite, also dem Inneren der Druckleitung, zurückströmen kann. Infolgedessen wird die tatsächliche Menge des zurückgeförderten, also entlasteten Kraftstoffs reduziert, so daß der Restdruck in der Druckleitung erhöht wird.

Ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine hoch, so bewegt sich der Ven­ tilkörper 282 rasch, und infolgedessen kann der durch den Entlastungs­ bund 342 zurückgeförderte Kraftstoff nur mit Schwierigkeiten zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite des Entlastungsbundes 342 durch die Ausnehmung 352 fließen, so daß mit zunehmender Motordreh­ zahl auch die Menge des zurückgeförderten, also entlasteten Kraft­ stoffs zunimmt. Infolgedessen nimmt mit zunehmender Motordrehzahl der Restdruck in der Druckleitung ab.

Deshalb wird im Leerlauf der Kolbenhub reduziert, welcher erforder­ lich ist, um den Druck in der Druckleitung auf den Einspritzvorgangs- Einleitungsdruck zu erhöhen, wodurch es möglich wird, den Einspritz­ vorgang mit einer kleineren Drehung bzw. einem kleineren Drehwinkel der Nockenscheibe 7 einzuleiten. Dadurch wird es möglich, mit einer niedrigen Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 eine niedrige Einspritzrate zu erzielen. Ist die Motordrehzahl hoch, so wird der Hub des Verteilerkolbens 6, welcher erforderlich ist, um den Druck in der Druckleitung auf den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck an­ zuheben, erhöht, so daß die Einspritzung mit einer größeren Drehung bzw. einem größeren Drehwinkel der Nockenscheibe 7 eingeleitet wird. Dadurch wird es möglich, bei einer hohen Geschwindigkeit des Verteiler­ kolbens 6 eine hohe Einspritzrate zu erhalten.

Obwohl bei diesem dritten Ausführungsbeispiel der Zeitpunkt der Ein­ leitung des Einspritzvorgangs im Bereich hoher Drehzahlen verzögert wird, kann dies durch einen Spritzversteller korrigiert werden. Da fer­ ner der Restdruck im Leerlauf hoch ist, kann man den Betrag des Kolbenhubs und den für die Einleitung der Einspritzung erforderlichen Drehwinkel der Nockenscheibe 7 reduzieren, was in vorteilhafter Weise die Auslegung der Nockenscheibe erleichtert und dem Konstrukteur größere Freiheiten gibt.

Vorstehend wurde bei der Erläuterung der verschiedenen Ausführungs­ beispiele beschrieben, daß die Kolbengeschwindigkeit im Bereich konstanter Geschwindigkeit 0,25 m/s beträgt. Jedoch kann hier auch eine andere Geschwindigkeit verwendet werden, falls sie einen lang­ samen Ablauf der Verbrennung ohne Verschlechterung der Verbrennungs­ bedingungen ermöglicht. Ferner wurde eine Einstellung der Höchstge­ schwindigkeit in dem Bereich von 0,65 ... 0,7 m/s beschrieben, und auch hier kann eine andere Geschwindigkeit verwendet werden, falls sie die Erzielung der erforderlichen Ausgangsleistung ermöglicht. Die be­ schriebenen Geschwindigkeiten sind jedoch bevorzugte Werte.

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kraft­ stoffeinspritzpumpe so ausgebildet, daß die Nockenfläche 7 a der Nockenscheibe 7 einen Anfangsbereich A hat, der sich von Null bis Theta2 des Drehwinkels der Nockenscheibe erstreckt und in welchem der Verteilerkolben 6 mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, daß die Nocken­ fläche ferner einen mittleren Bereich von Theta2 bis Theta3 hat, in dem der Verteilerkolben 6 mit einer niedrigen, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, und daß die Nockenfläche fer­ ner einen zusätzlichen Bereich C hat, in dem der Verteilerkolben 6 mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt wird, welche die höchste ist.

Wenn sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Nockenscheibe dreht und ein erstes Gebiet durchläuft, in dem sich der Verteiler­ kolben 6 mit hoher Geschwindigkeit bewegt, kann man in diesem ersten Gebiet den Druck in der die Einspritzpumpe mit einer zugeordneten Einspritzdüse verbindenden Druckleitung auf den für die Einleitung des Einspritzvorgangs erforderlichen Druck erhöhen. Dies ermöglicht es, den Einspritzvorgang im nachfolgenden Bereich einzuleiten, in welchem der Verteilerkolben 6 mit einer niedrigen, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegt wird. Dadurch kann man dort eine niedrige Einspritzrate erhalten und das Leerlaufgeräusch verringern.

Ist die Einspritzmenge groß, so wird die Einspritzung auch im nach­ folgenden Bereich hoher Kolbengeschwindigkeit fortgesetzt, und das macht es möglich, den Kraftstoff mit einer hohen Einspritzrate ein­ zuspritzen und auch in anderen Bereichen die erforderliche Ausgangs­ leistung zu erzielen.

Wie bereits erläutert, kann die vorliegende Erfindung einfach da­ durch realisiert werden, daß die bisher übliche Form der Nocken­ fläche verändert wird, ohne daß hierzu weitere Teile und Komponenten der Kraftstoffeinspritzpumpe verändert werden müßten, so daß eine erfindungsgemäße Anordnung sehr einfach und preiswert sein kann.

Der Grund, warum die vorliegende Erfindung die vorstehend beschrie­ bene Nockenform verwendet, ist der, daß eine Verteiler-Einspritzpumpe, welche eine Stirnnockenscheibe verwendet, bei einer einzigen Umdrehung der Stirnnockenscheibe alle Zylinder mit Kraftstoff versorgen muß, und daß man ferner einen Bereich benötigt, in welchem die Spritzver­ stellung durchgeführt werden kann und in dem der Hub des Verteilerkol­ bens Null ist. Deshalb beträgt der für die Einspritzung verfügbare Winkelbereich der Nockenanordnung nur (360°/Zylinderzahl) - (Nockenwinkelbereich für Spritzverstellung). Dies bedeutet eine Begrenzung für die Verzögerung der Einspritzung relativ zum Nockenwinkel.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann also genügend Verteilerkolben­ hub bei einer kleineren Winkelerstreckung des Nockens erreicht werden, und man kann in einem frühen Stadium der Drehung der Nockenscheibe den Druck in der Druckleitung/den Druckleitungen auf einen für die Ein­ leitung des Einspritzvorgangs erforderlichen Wert erhöhen.

Die vorliegende Erfindung kann mit Vorteil auch in Verbindung mit einem Zweiwege-Druckventil oder einem Druckventil vom Angleichungs­ typ verwendet werden, und man erhält dann eine Einspritzpumpe, die noch effektiver ist und eine noch höhere Lebensdauer hat.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem drehbaren und hin- und hergehend bewegbaren Pumpenkolben (6), mit einer Nockenanordnung (7), welche eine mit dem Pumpenkolben (6) in Wirkverbindung stehende Nockenfläche (7 a) aufweist, die drehend antreib­ bar ist, um eine Drehbewegung sowie eine hin- und hergehende Bewegung des Pumpenkolbens (6) zu bewirken, damit dieser angesaugten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und den unter Druck stehenden Kraftstoff verteilt, mit Druckventilen (20), welche jeweils zwischen einem vom Kraftstoff durch­ strömten Förderkanal (19) und einer zugeordneten Druckleitung angeschlossen sind, um den unter Druck stehenden Kraftstoff der Brennkraftmaschine zu­ zuführen, wenn der Druck des unter Druck stehenden Kraftstoffs jeweils den Ventilöffnungsdruck eines solchen Druckventils (20) überschreitet, wobei die Druckventile (20) jeweils ein Ventilsitzglied (271; 272) mit einer dieses durchdringenden Mittelausnehmung (271 a; 272 a) aufweisen, ferner einen Ventilkörper (281; 282), welcher verschiebbar ist zwischen einer ersten Stellung, in der die durchgehende Mittelausnehmung (271 a; 272 a) im Ventilsitzglied (271; 272) durch den Ventilkörper (281; 282) verschlossen ist, und einer zweiten Stellung, in der die durchgehende Mittelausnehmung des Ventilsitzgliedes (271; 272) durch den Ventilkörper (281; 282) geöffnet ist, ferner eine erste Federanordnung (291; 292) zum Beaufschlagen des Ventil­ körpers (281; 282) in Richtung zur ersten Stellung und entgegen dem Kraftstoffdruck auf der Zuströmseite des Druckventils (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (7 a) der Nockenanordnung (7) eine Ausbildung mit einem ersten Winkelbereich (B) aufweist, in welchem der Pumpenkolben (6) angehoben wird, um angesaugten Kraftstoff mit einer ersten, im wesentlichen konstanten Kolbengeschwindigkeit mit Druck zu be­ aufschlagen, damit das jeweilige Druckventil (20) geöffnet und eine Einspritzung des angesaugten Kraftstoffs im Leerlauf der Brennkraftmaschine bewirkt wird, daß auf diesen ersten Winkelbereich (B) ein zweiter Winkelbereich (C) der Nockenfläche (7 a) der Nockenanordnung (7) folgt, in dem der Pumpenkolben (6) angehoben wird, um angesaugten Kraftstoff mit einer zweiten Kolben­ geschwindigkeit mit Druck zu beaufschlagen, welche höher ist als die erste Kolbengeschwindigkeit, und daß vor dem ersten Winkelbereich (B) ein dritter Winkelbereich (A) vorgesehen ist, in welchem der Pumpenkolben (6) angehoben wird, um angesaugten Kraftstoff mit einer Kolbengeschwindigkeit (a) bis hin zum Ventilöffnungsdruck des jeweiligen Druckventils (20) mit Druck zu beauf­ schlagen, wobei diese Kolbengeschwindigkeit (a) höher ist als die erste Kolbengeschwindigkeit, aber niedriger als die zweite Kolbengeschwindigkeit.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile (20) als Zweiwege-Druckventile (Fig. 3) ausgebildet sind.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (281) des Zweiwege-Druckventils (Fig. 3) mit einem Durchlaß (411, 412, 413) versehen ist, welcher sowohl mit der Zuströmseite wie mit der Abströmseite des Druckventils verbunden ist, daß ein Ventilglied (431) vorgesehen ist, welches beweglich ist zwischen einer geschlossenen Stellung, in welcher der Durchlaß (411, 412, 413) im Ventilkörper (281) durch das Ventilglied (431) verschlossen ist und einer offenen Stellung, in welcher der Durchlaß (411, 412, 413) durch den Ventilkörper (281) durch das Ventilglied (431) geöffnet ist, und daß eine zweite Federanordnung (471) vorgesehen ist, welche dazu dient, das Ventilglied (431) in Richtung zur Schließstellung und entgegen dem Kraftstoffdruck auf der Abströmseite des Druckventils zu beaufschlagen.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil als solches vom Angleichungstyp (Fig. 4) ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile (20) vom Angleichungstyp jeweils am Ventilkörper (282) einen Entlastungsbund (342) aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, in der durchgehenden Mittelausnehmung (272 a) angeordnet zu sein, um einen Teil des vom Druckventil abgegebenen Kraftstoffs mindestens dann zurückzufördern, wenn sich der Ventilkörper (282) in Richtung zur ersten Stellung bewegt, wobei der Entlastungsbund (342) mit mindestens einer Ausnehmung (352) versehen ist, längs deren ein Teil des Entlastungs- Kraftstoffs zurückströmen kann.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Zweiwege-Druckventil (Fig. 3) der Ventilöffnungsdruck des Ventilglieds (431) auf einen Wert eingestellt ist, welcher niedriger ist als der Einspritzvorgang-Einleitungsdruck des zugeordneten Kraftstoff- Einspritzventils, damit der Restdruck in der zugeordneten Druckleitung einen Wert beibehalten kann, der höher ist als der Restdruck, wenn ein normales Druckventil Verwendung findet, und der dazu geeignet ist, eine Verringerung der Lebensdauer des Zweiwege-Druckventils (Fig. 3) und eine unregelmäßige Einspritzung infolge zu starken Ansteigens des Restdrucks in der betreffenden Druckleitung zu verhindern.