DE3615922A1

DE3615922A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3615922A1
Application number: DE19863615922
Authority: DE
Inventors: Akira Dipl.-Ing. Higashimatsuyama Saitama Inoue; Yushi Dipl.-Ing. Kato; Shoichi Dipl.-Ing. Suzuki
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1986-11-20
Also published as: KR890005045B1; GB2175052A; GB2175052B; US4652221A; DE3615922C2; GB8611106D0; KR860009227A

Description

Kraftstoffennspritzpumpe fur eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe soll bevorzugt die Verbrennungsgeräusche im Leerlauf der Brennkraftmaschine reduzieren und dazuhin in anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine die erforderliche Ausgangsleistung sicherstellen.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Steuerung der Einspritzrate bei' Kraftstoffei nspri tzpumpen findet sich 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 japanischen Gbm - OSen 59-131 570 und 59-194 564. Jedoch muß man bei diesen bekannten Einspritzpumpen eine Vorrichtung vorsehen, mittels deren ein Teil des Kraftstoffs zurücklecken kann, was den Aufbau kompliziert macht.

Die japanische Gbm -OS 58-113 869 zeigt eine Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine. Diese bekannte Einspritzpumpe ist mit einer Regelvorrichtung für die Einspritzrate versehen, und diese Regelvorrichtung verwendet einen Regelkreis und ein Betätigungsglied zum Steuern der axialen Lage eines Regel Schiebers relativ zu einem Kolben, um den Abschnitt eines Nockens zu ändern, der - entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine - verwendet werden soll, um eine Geräuschreduzierung im Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine zu erzielen und die erforderliche Ausgangsleistung in den anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine sicherzustellen. Hierfür benötigt dort die Einspritzpumpe einen elektronischen Regelkreis, was entsprechende Kosten verursacht.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche Pumpe

eine niedrige Einspritzrate im Leerlaufbereich

der Brennkraftmaschine und eine hohe Einspritzrate beim Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, und dieses bevorzugt ohne Beeinflussung des Einspritzzeitpunkts.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer eingangs genannten Brennkraftmaschine gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Durch die neuartige Nockenausbildung, in Verbindung mit der besonderen Ausgestaltung der Druckventile, gelingt es, den Druck in den Druckleitungen innerhalb eines kleineren Drehwinkels der Nockenscheibe zu erhöhen, so daß im Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine eine niedrige Einspritzrate möglich wird.

Der Grund, warum die vorliegende Erfindung die im Anspruch 1 angegebene Nockenform sowie Druckventile verwendet, welche den Druck in den Druckleitungen auf einem Wert halten können, der gleich dem oder größer als der erforderliche Wert ist, ist darin zu suchen, 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 dem die Spritzverstellung durchgeführt werden kann und in dem der Hub des Verteilerkolbens Null ist. Deshalb beträgt der für die Einspritzung verfügbare Winkel bereich der Nockenanordnung nur
(360°/Zylinderzahl) - (Nockenwinkelbereich für Spritzverstellung).

Dies bedeutet eine Begrenzung für die Verzögerung der Einspritzung relativ zum Nockenwinkel.

In bevorzugter Weise wird dabei eine solche Kraftstoffennspritzpumpe in der Weise ausgebildet, daß die Druckventile jeweils ein Zweiwegeventil aufweisen. Auf diese Weise gelingt es besonders gut, den erforderlichen Druck in den Druckleitungen aufrechtzuerhalten.

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

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Darstellung einer Kraftstoffennspritzpumpe nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Zweiwege-Druckventil, wie es bei der vorliegenden Erfindung mit Vorteil Verwendung finden kann,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein eine Angleichung bewirkendes Druckventil, wie es ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung mit Vorteil Verwendung finden kann.

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpe 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) Vorratsbehälter anzusaugen, mit Druck zu beaufschlagen, und einem Saugraum 4 im Pumpengehäuse 3 zuzuführen.

Der Kraftstoffdruck im Saugraum 4 wird durch ein - nicht dargestelltes Druckregel ventil auf einen Wert geregelt, der abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Das Druckregel ventil liegt in einem

Bypass, der die Saug- und die Druckseite <fer FerdeVpümps 2 nri-te'inander 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 linkenEnde 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 7a ausgebildet, die beim Ausfü'hrungsbeispiel 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 7a 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 7a 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 zusammenwirkt, welch letzterer verschiebbar auf dem Verteilerkolben 6 angeordnet ist, um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden, wenn die Absteueröffnung 13 die Steuerkante des Regel Schiebers 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 Auslaß kanäle 19 vorgesehen, deren Zahl der Zylinderzahl der zugeordneten Brennkraftmaschine entspricht und die mit

gleichen Winkel abständen 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 Zeitpunkten mit der
Verteilernut 16 in Verbindung kommen, wenn der Verteilerkolben 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 jeweils zugeordneten Zylinder der
Brennkraftmaschine in Verbindung.

Nach der Erfindung weisen die Druckventile 20 jeweils ein Zweiwegeventil
oder ein Ventil mit Angleichung auf. Beide werden nachfolgend im
einzelnen beschrieben werden. Sowohl das Zweiwegeventil wie das Ventil ! mit Angleichung haben die Funktion, einen ausreichenden Restdruck in der '■ zugeordneten Druckleitung aufrechtzuerhalten, so daß es im Leerlauf der j Brennkraftmaschine möglich ist, den Druck in der Druckleitung zu einem ; frühen Zeitpunkt der Drehung des Nockens auf einen vorgegebenen Einspritz-^; vorgangs-Einleitungsdruck zu erhöhen, also auf den Druck, bei dem der j Einspritzvorgang eingeleitet wird und der zuerst - durch einen entsprechenden Hub des Verteilerkolbens 6 - in der Druckleitung aufgebaut werden j muß. ί

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 be- j

schrieben zu werden. Der Regel schieber 11 wirkt, wie bereits beschrieben, j

mit der Absteueröffnung 13 zusammen und bestimmt durch seine Lage die j

Einspritzmenge. Erreicht die Absteueröffnung 13 die Steuerkante des j Regel Schiebers 11 und öffnet sich zum Saugraum 4, so fließt der Kraft- I stoff aus dem Pumpenarbeitsraum 14 in den Saugraum 4, so daß der Einspritzvorgang beendet wird.

Die Ausbildung der Nockenfläche 7a 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

j die Nullinie (der Geschwindigkeit) in der Mitte der Ordinate liegt, und ; ' die durchgehende Linie zeigt den Hub des Verteilerkolbens 6 an. Die Abszisse zeigt in beiden Fällen den Drehwinkel der Nockenscheibe 7. j

- Der Drehwinkel Null der Nockenscheibe 7 gemäß Fig. 2 entspricht in Fig. 1 \ j einer Stellung, in der sich der Verteilerkolben 6 ganz links befindet,

• also der Pumpenarbeitsraum 14 am größten ist. Die Nockenfläche 7a hat einen

ι Bereich von Null bis Thetai, in dem die Geschwindigkeit des Verteiler-

I kolbens 6 allmählich - bis zum Drehwinkel Theta1 - gesteigert wird, und diese I Geschwindigkeit wird anschließend - wie in Fig. 2 dargestellt - in dem

j Drehwinkel bereich von Thetai bis Theta2 der Nockenscheibe 7 im wesentlichen j

konstantyehalten, z.B. wie dargestellt bei etwa 0,25 m/s. (FUr die Gei schwindigkeit entspricht ein Kästchen 0,1 m/s).

I .

Im Bereich von 1,25° bis Thetai erfolgt die Verschiebung des Verteiler- i kolbens 6 längs einer im wesentlichen linearen Kurve, vgl. Fig. 2, und i

dieser lineare Bereich erstreckt sich bis Theta2. Der Bereich von Thetai ;

, bis Theta2 wird auf einen solchen Winkel der Nockenfläche eingestellt, ^:

■ daß man im Leerlauf die erforderliche Einspritzmenge erhält. Die Geschwin- i

\ digkeit des Verteilerkolbens 6 im Bereich zwischen Theta1 und Theta2 i

entspricht einem Wert, der es ermöglicht, eine Einspritzrate zu erhalten, |

welche die Verbrennung nicht verschlechtert, sondern eine langsame bzw. \

sanfte Verbrennung ermöglicht. ί

- ι

In einem Winkelbereich von Theta2 bis Theta3, der also auf den Bereich von ; ; Thetal bis Theta2 folgt, wird die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6
' erhöht und ist am höchsten an der Stelle Theta 3 mit ungefähr 0,65 ... 0,7 m/s. Danach nimmt - in Richtung zum Winkel Theta4 - die Geschwindigkeit des ^: Verteilerkolbens 6 ab, und zwar wird sie beim größten Hub des Verteiler-
; kolbens 6 zu Null und danach negativ, bis sie bei Theta4 ihr negatives \ : Maximum hat, und ab Theta4 nimmt sie betragsmäßig wieder ab bis zur
Referenzstellung bzw. Null, wo der Zyklus neu beginnt. Die Geschwindigkeit
des Verteilerkolbens 6 im Bereich von Theta2 bis Theta3 entspricht einem
Wert, der es ermöglicht, eine Einspritzrate zu erhalten, die erforderlich
und ausreichend ist, um die erforderliche Leistung der Brennkraftmaschine · zu erreichen. Der Verteilerkolben 6 hat also die Hubcharakteristik, wie sie durch die durchgehende Linie der Fig. 2 angegeben ist.

gel ego? : :_.= ^ ^ ,

In bevorzugter Weise wird für das Druckventil 20 ein Zweiwegeventil verwendet, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Das in Fig. 3 dargestellte Zweiwegeventil hat einen Ventilkörper 281, der an einem Ende mit einem Sitzabschnitt 321 ausgebildet ist. Dieser Abschnitt 321 hat einen Federhalteabschnitt zum Abstützten einer Schraubenfeder 291, sowie eine Sitzfläche, die im geschlossenen Zustand gegen ein Ventilsitzglied 271 anliegt, das mit einer durchgehenden Mittel ausnehmung 271a versehen ist. Der Ventilkörper 281 ist an seinem anderen Ende mit einem Führungsabschnitt 331 versehen, der wie dargestellt mit Rippen und dazwischenliegenden Durchlässen versehen ist und der verschiebbar in der durchgehenden Mittel ausnehmung 271a des Ventilsitzes 271 angeordnet ist.

Ferner ist im Ventil körper 281 ein Verbindungsdurchlaß vorgesehen, durch den

- wenn er geöffnet ist - die Zuström- und die Abströmseite des Ventil.r körpers 281 miteinander in Verbindung stehen. Dieser Verbindungsdurchlaß I weist einen ersten Durchlaßabschnitt 412 von verringertem Durchmesser und ! einen zweiten Durchlaßabschnitt 411 von vergrößertem Durchmesser auf. An der Schulter zwischen diesen beiden Abschnitten 411, 412 liegt ein ! Sitzabschnitt 413. Ein als Kugel ausgebildetes 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 überdruckventil angeordnet, um den Druck in der

- nicht dargestellten - Druckleitung konstantzuhalten.

Bei einer mit dem Druckventil gemäß Fig. 3 ausgerüsteten Einspritzpumpe nach der Erfindung wird während des Druckhubs des Verteilerkolbens 6 der Ventil körper 281 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 291 verschoben, weil der Druck im Pumpenarbeitsraum 14 ansteigt, so daß Kraftstoff durch die Ausnehmungen zwischen dem Ventil sitzglied 271 und dem Führungsabschnitt 331 in die - nicht dargestellte - Druckleitung gefördert und von dort aus über ein - nicht dargestelltes - Einspritzventil eingespritzt wird.

Nach Abschluß der Einspritzung liegt der Ventil körper 281 wieder gegen das Ventilsitzglied 271 an, und danach wird das Ventilglied 431 entgegen

der Kraft der Feder 471 durch den Druck in der Druckleitung verschoben, um den Restdruck in der Druckleitung auf einem durch die Feder 471 einge-

; stellten Wert zu halten. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das

ι Zweiwege,-Druckventil gemäß Fig. 3 dazu verwendet, den Restdruck bei 50 % des Einspritzvorgangs-Einleitungsdruckes zu halten, um dadurch den Betrag des Verteilerkolbenhubs zu verringern, der erforderlich ist, um den Ein- ,

■ spritzvorgangs-Einleitungdruck zu erreichen. Mit dieser Anordnung kann man : den Betrag des Verteilerkolbenhubs und den Drehwinkel der Nockenscheibe ι reduzieren, die in der Anfangsphase der Drehung der Nockenscheibe 7 er- j forderlich sind, um den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck zu erreichen.

■ Dies erleichtert die Auslegung der Nockenscheibe 7 und erhöht die Frei-' heitsgrade bei ihrer Auslegung.

Es sei hier auch ergänzend bemerkt, daß sich ähnliche Ergebnisse erzielen i lassen, auch wenn der Restdruck in der Druckleitung auf einen Wert in der j Größenordnung von 35 - 75 % des Einspritzvorgangs-Einleitungsdruckes einge-j ! stellt wird.

1 \

; Ist der eingestellte Ventil öffnungsdruck des Ventilglieds 431, also der ! eingestellte Restdruck, größer oder gleich 35 % des Einspritzvorgangs-Einleitungsdruckes, so kann der Restdruck in der Druckleitung auf einem

Wert gehalten werden, der gleich dem Restdruck oder über dem Restdruck j (maximal in der Größenordnung von höchstens 30 % über ihm) liegt, der j durch die Verwendung eines nurmalen Druckventils erzielbar ist, so daß ! es möglich ist, den Betrag des Verteilerkolbenhubs zu reduzieren, welcher erforderlich ist, um den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck zu erreichen.

Dies erleichtert die Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Da j ferner der Restdruck in der Druckleitung konstantgehalten werden kann, j ist es möglich, im Vergleich zur Verwendung normaler Druckventile die Schwankungen der Einspritzmenge etc. zu reduzieren.

Da 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. ;

Die Kraftstoffe!nspritzpumpe gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt: i

_ -. 12 ^i

Wenn die Antriebswelle 1 gedreht wird, führt der Verteilerkolben 6 eine kombinierte Hub- und Drehbewegung aus. Führt der Verteilerkolben 6 einen Saughub aus, bewegt sich also, bezogen auf Fig. 1, nach links, so wird Kraftstoff aus dem Saugraum 4 durch den ZuI aufkanal 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 Verfiellernut 16 dem entsprechenden Auslaßkanal 19 zugeführt und von dort durch das entsprechende Zweiwege-Druckventil 20 und die entsprechende Druckleitung der Einspritzdüse des zugeordneten Motorzylinders zugeführt. Dabei wird der Einspritzvorgang durch die Einspritzpumpe ab dem Zeitpunkt eingeleitet, an dem der Druck in der Druckleitung einen Einspritzvorgang-Einleitungswert erreicht, der für die Einspritzdüse eingestellt wurde. Hierfür muß der Verteilerkolben 6 - ab dem Zeitpunkt, an dem er seinen Druckhub beginnt - einen bestimmten Hub durchführen und dadurch das Volumen des Pumpenarbeitsraums 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.

Da nach der Erfindung der Restdruck in der Druckleitung durch das Zwciwege-Druckventil 20 auf einen Wert eingestellt wird, der größer oder gleich einem Drittel des Einspritzvorgangs-Einleitungsdruckes der Einspritzdüse ist, erreicht der Druck in der Druckleitung den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck der Einspritzdüse, wenn der Hub des Verteilerkolbens 6 noch klein ist. Der Druck in der Druckleitung steigt also innerhalb desjenigen Winkelbereichs auf den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck, in dem die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 niedrig und im wesentlichen konstant; ist, also dem Bereich zwischen Null und Theta2 in Fig. 2, und das macht es möglich, den Kraftstoff in dem Bereich einzuspritzen, in dem die Ge- ; schwindigkeit des Verteilerkolbens 6 niedrig und konstant ist und folglich

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ί - 13 -

': mit einer niedrigen Einspritzrate im Leerlauf bereich, wodurch das Ver- ; brennungsgeräusch reduziert wird.

j Wird die Einspritzmenge auf einen erhöhten Wert eingestellt, so wird

! die Kraftstoffeinspritzung auch im nachfolgenden Hochgeschwindigkeits-

I bereich (Fig. 2: ab Theta2) fortgesetzt, so daß Kraftstoff mit einer

j hohen Einspritzrate eingespritzt wird. Dies ermöglicht es, eine ausreichen·

■ de Ausgangsleistung zu erhalten, wie sie für die anderen Betriebsbereiche

^; der Brennkraftmaschine erforderlich ist.

Zum'besseren Verständnis werden nachfolgend beispielhafte Zahlenwerte : angegeben, die naturgemäß die Erfindung nicht begrenzen sollen. Durch ! das Zweiwege-Druckventil 20 (gemäß Fig. 3) wird, wie erläutert, in der Druckleitung ein vorbestimmter Restdruck aufrechterhalten. Deshalb erreicht z.B. bei einem Hub des Verteilerkolbens 6 von 0,25 mm der Druck : in der Druckleitung einen vorgegebenen Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck, ¹ wie er an der zugeordneten Einspritzdüse eingestellt wurde, und folglich ¹ beginnt hier die Einspritzung. Zu diesem Zeitpunkt hat die Nockenscheibe ; 7 die Winkelstellung Theta5. Nimmt man an, der Verteilerkolben 6 habe I einen Durchmesser von 9 mm, so wird pro Kolbenhub von 1 mm eine Krafti stoffmenge von 63,6 mm³ eingespritzt, nämlich 1 · 9 · JC /4.

Unterstellt man im Leerlauf eine Einspritzmenge von 10 mm³/Hub, so wird der Einspritzvorgang beendet, wenn der Hub des Verteilerkolbens 6 etwa 0,41 mm erreicht. Dann hat die Nockenscheibe 7 die Winkelstellung Theta2. Im Leerlauf beträgt die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 etwa 0,25 m/s, so daß sich im Leerlauf eine mittlere Einspritzrate ergibt, die ziemlich niedrig ist.

Wenn andererseits bei Vollast die Einspritzmenge 30 mm³/Hub beträgt, beträgt der Hub des Kolbens 6 am Ende des Einspritzvorgangs etwa 0,72 mm, und die Winkelstellung der Nockenscheibe 7 zu diesem Zeitpunkt ist Theta6. j Zu Beginn seiner Hubbewegung bewegt sich auch hier der Kolben 6 mit der- ί selben Geschwindigkeit wie im Leerlauf, und danach steigt diese Geschwindigkeit bis zu ihrem Maximum beim Winkel Theta3, wo sie etwa o,65 bis 0,7 m/s beträgt. Die mittlere Geschwindigkeit des Kolbens 6 bei Voll- :

lastbetrieb ist höher als die im Leerlauf, so daß sich auch die mittlere

Einspritzrate um den Unterschied der mittleren Geschwindigkeiten erhöht, nämlich bei Vollast etwa 1,55 mal höher ist als die mittlere Einspritzrate im Leerlauf.

Das Verhältnis zwischen der mittleren Einspritzrate im Leerlauf einerseits und der mittleren Einspritzrate bei Vollast andererseits ist bei der vorliegenden Erfindung viel größer als bei konventionellen Kraftstoff ei nspri tzpumpen .

Die Einspritzung ist beendet, wenn die Absteueröffnung 13 die Steuerkante des Regel Schiebers 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 ini Pumpenarbeitsraum 14 verringern kann.

Vorstehend wurde die Ausführungsform gemäß Fig. 1 + Fig. 3 beschrieben, und es wurde erläutert, daß die Kolbengeschwindigkeit im Bereich konstanter Geschwindigkeit 0,25 m/s beträgt. Jedoch kann hier auch eine andere Geschwindigkeit verwendet werden, falls sie einen langsamen Ablauf der Verbrennung ohne Verschlechterung der Verbrennungsbedingungen ermöglicht. Ferner würde eine Einstellung der Höchstgeschwindigkeit 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 beschriebenen Geschwindigkeiten sind jedoch bevorzugte Werte.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und zwar wird das in Fig. 4 dargestellte Druckventil mit Angleichung für die Druckventile 20 der Fig. 1 verwendet. Im übrigen ist dieses zweite Ausführungsbeispiel im sonstigen Aufbau und der Arbeitsweise der Einspritzpumpe selbst i-dentisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1,

Wie Fig. 4 zeigt, hat ein Ventilkörper 282 an einer Seite einen Sitzabschnitt 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 geschlossenen Zustand gegen ein Ventilsitzglied 272 anliegt, das mit einer durchgehenden Mittelausnehmung 272a 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 Mittel ausnehmung 272a des

- 15 Ventilsitzglieds 272 eingepaßt.

Ein Entlastungsbund 342 ist einstückig mit dem Ventil körper 282 zwischen dem Sitzabschnitt 322 und dem Führungsabschnitt 332 ausgebildet und wie dargestellt mit einer Ausnehmung 352 an der Außenkante des Entlastungsbundes 342 versehen. Mit Ausnahme der Ausnehmung 352 im Entlastungsbund 342 ist das Druckventil der Fig. 4 im wesentlichen identisch aufgebaut wie das Druckventil 20 der Fig. 1.

Das Druckventil der Fig. 4 arbeitet wie folgt; 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 Mittel ausnehmung 272a von der Zuströmseite des Entlastungsbundes 342 zu dessen Abströmseite, also dem Inneren der Druckleitung, zurückströmen· ! kann. Infolgedessen wird die tatsächliche Menge des zurückgeforderten, also entlasteten Kraftstoffs reduziert, so daß der Restdruck in der Druckleitung erhöht wird.

Ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine dagegen hoch, so bewegt sich der Ventil körper 282 rasch, und infolgedessen kann der durch den Entlastungsbund zurückgeförderte Kraftstoff nur mit Schwierigkeiten zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite des Entlastungsbundes 342 durch die Ausnehmung 352 strömen, so daß mit zunehmender Motordrehzahl auch die Menge des zurückf geforderten, also entlasteten Kraftstoffs zunimmt. Infolgedessen nimmt mit zunehmender Motordrehzahl der Restdruck in der Druckleitung ab.

Deshalb wird im Leerlauf der Kolbenhub reduziert, der erforderlich ist, um den Druck in der Druckleitung auf den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck zu heben, wodurch es möglich wird, den Einspritzvorgang 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, der erfor- ] derlich ist, um den Druck in der Druckleitung auf den Einspritzvorgangs- Ϊ Einleitungsdruck anzuheben, erhöht, so daß die Einspritzung mit einer , größeren Drehung bzw. einem größeren Drehwinkel der Nockenscheibe 7 einge- ·

leitet wird. Dadurch wird es möglich, bei einer höheren Geschwindigkeit ,

- 16 ^; des Verteilerkolbens 6 eine hohe Einspritzrate zu erhalten.

Obwohl bei dieser zweiten AusfUhrungsform der Zeitpunkt der Einleitung des Einspritzvorgangs im Bereich hoher Drehzahlen verzögert wird, kann dies durch einen Spritzverteiler korrigiert werden. Da ferner 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 mehr Freiheitsgrade gibt.

Durch die vorstehend beschriebene Erfindung ist es also möglich, den Druck in der Druckleitung mit einer geringeren Drehung der Nockenscheibe auf den Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck anzuheben, und dadurch ergeben sich für den Konstrukteur größere Freiheiten bei der Auslegung der Nockenfläche. Ferner wird die Möglichkeit der Spritzverstellung auch dadurch realisiert, daß man der Nockenfläche im Bereich niedriger Drehzahlen einen Bereich mit niedriger Geschwindigkeit gibt, und zwar durch die Verwendung des Zweiwege-Druckventils (Fig. 3) oder des Druckventils mit Angleichung (Fig. 4). Infolgedessen erzielt man mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe sowohl verringerte Verbrennungsgeräusche durch eine niedrige Einspritzrate im Leerlaufbereich, und eine genügende Motorleistung durch eine hohe Einspritzrate in den anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, z.B. im Vollastbereich.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

[U, Kraftstoffe!nspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzdüsen,

mit einem drehbaren und hin- und hergehend bewegbaren Pumpenkolben (6);

mit einer Nockenanordnung (7), welche eine mit dem Pumpenkolben (6) in Wirkverbindung stehende Nockenfläche (7a) aufweist, die drehend antreibbar ist, um eine Drehbewegung sowie eine hin- und hergehende Bewegung des Pumpenkolbens (6) zu bewirken, damit dieser angesaugten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und verteilt und so unter Druck stehenden Kraftstoff der Brennkraftmaschine zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (7a) der Nockenanordnung (7) eine Ausbildung mit einem ersten Winkelbereich ( Q_i bis $l. ) aufweist, in dem der Pumpenkolben (6) angehoben wird, um angesaugten Kraftstoff im Leerlauf der Brennkraftmaschine mit einer ersten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit mit Druck zu beaufschlagen, und daß auf diesen ersten Winkelbereich ein zweiter Winkelbereich (O₂. bis G^ ) der Nockenfläche (7a) der Nockenanordnung (7) folgt, in dem der Pumpenkolben (6) angehoben wird, um angesaugten Kraftstoff mit einer zweiten Geschwindigkeit mit Druck zu beaufschlagen, welche höher ist als die erste Geschwindigkeit, daß ferner Druckventile (20) vorgesehen und jeweils so angeordnet sind, daß vom Pumpenkolben (6) mit Druck beaufschlagter Kraftstoff durch ein Druckventil (20) der Brennkraftmaschine zuführbar ist, daß Druckleitungen an die Druckventile (20) angeschlossen sind, um von letzteren kommenden, unter Druck stehenden Kraftstoff weiterzuleiten,

und daß die Druckventile (20) jeweils dazu ausgebildet sind, in der zugeordneten Druckleitung einen Restdruck mit einem Wert aufrechtzuerhalten,

welcher ausreicht, um einen Einspritzvorgang-Einleitungsdruck in einem Drehwinkel bereich der Nockenanordnung (7) zu erreichen, welcher Drehwinkelbereich dem ersten Winkelbereich (θι bis 6^_ ) entspricht.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile (20) jeweils ein Zweiwegeventil aufweisen (Fig. 3).
3. Kraftstoffe!nspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweiwegeventil (Fig. 3) dazu ausgebildet ist, den Restdruck in der zugeordneten Druckleitung in einem Bereich von etwa 35 bis etwa 75 % des Einspritzvorgangs-Einleitungsdruckes einer zugeordneten Einspritzdüse zu halten.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweiwegeventil (Fig. 3) ein Ventilsitzglied (271) aufweist, welches mit einer durchgehenden Mittel ausnehmung (271a) versehen ist,

ferner einen Ventilkörper (281), welcher verschiebbar ist zwischen einer ersten Endlage, in der die durchgehende Mittel ausnehmung (271a) des Ventilsitzgliedes (271) durch den Ventil körper (281) verschlossen ist, und einer zweiten Endlage, in der die durchgehende Mittelausnehmung (271a) des Ventilsitzglieds (271) durch den Ventil körper (281) geöffnet ist,

ferner eine erste Federanordnung (291), welche den Ventil körper (281) in Richtung zur ersten Endlage und entgegen einem auf der Zuströmseite des Druckventils wirkenden Kraftstoffdruck beaufschlagt, wobei der Ventilkörper (281) mit einem Durchlaß (411, 412, 413) versehen ist, der sowohl mit der Zuströmseite wie mit der Abströmseite des Druckventils verbunden ist,

ferner mit einem Ventilglied (431), das beweglich ist zwischen einer geschlossenen Stellung, in der der Durchlaß (411, 412, 413) im Ventilkörper (281) durch das Ventil glied (431) verschlossen ist und einer offenen Stellung, in der der Durchlaß (411, 412, 413) durch den Ventilkörper (281) durch das Ventilglied (431) geöffnet ist, und ferner eine zweite Federanordnung (471), welche dazu dient, das Ventilglied (431) in Richtung zur Schließstellung und entgegen dem

Kraftstoffdruck auf der Abströmseite des Druckventils zu beaufschlagen.
5. Kraftstoffe!nspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile (20) jeweils ein Ventil vom Angleichungstyp aufweisen, das ein Ventilsitzglied (272) mit einer durchgehenden Mittelbohrung (272a) aufweist,

ferner einen Ventilkörper (282), der verschiebbar ist zwischen einer ersten Stellung, in der die durchgehende Mittelausnehmung (272a) im Ventilsitzglied (272) durch den Ventilkörper (282) verschlossen ist und einer zweiten Stellung, in der die durchgehende Mittelausnehmung (272a) im Ventilsitzglied (272) durch den Ventilkörper (282) geöffnet ist,
ferner eine Federanordnung (292) zum Beaufschlagen des Ventil körpers

' (282) in Richtung zur ersten Stellung und entgegen einem Kraftstoffdruck auf der Zuströmseite des Druckventils, ferner einen Entlastungskolben (342) am Ventilkörper (282), der dazu ausgebildet ist, in der durchgehenden Mittelausnehmung (272a) angeordnet zu sein, um einen Teil des vom Druckventil abgegebenen Kraftstoffs mindestens dann zurückzuziehen, wenn sich der Ventilkörper (282) in Richtung zur ersten Stellung bewegt, wobei der Entlastungskolben (342) mit mindestens einer Ausnehmung (352) versehen ist, längs deren ein Teil des Entlastungs-Kraftstoffs zurückströmen kann.