DE3615922C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe soll bevorzugt die Verbrennungsgeräusche im Leerlauf des Ver­ brennungsmotors reduzieren und dazuhin in anderen Betriebsbereichen des Verbrennungsmotors die erforderliche Ausgangsleistung sicherstellen.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Steuerung der Einspritzrate bei Kraftstoffspritzpumpen findet sich ein Typ, der dazu ausgebildet ist, einen Teil des Kraftstoffs zurücklecken zu lassen, um bei nieder­ tourigem Betrieb eines Verbrennungsmotors eine niedrige Einspritzrate zu erhalten, vgl. die japanischen Gbm-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.

Die Druckschrift "Einspritzpumpen PE, VDT-AKP 1/2 De, 1. Auflage" der Robert Bosch GmbH zeigt für eine dort dargestellte Nockenform einer Reiheneinspritzpumpe einen Verlauf, bei dem die Kolbenge­ schwindigkeit zuerst von 0°C bis 126°C ansteigt, dann bis 150° konstant bleibt, und danach wieder abfällt. Diese Einspritzpumpe arbeitet also im Vollastbereich mit einer konstanten Kolbengeschwindigkeit.

Ferner zeigt die JD-Gbm-OS 58-1 13 869 eine gattungsgemäße Verteilereinspritzpumpe, die mit einer Regelvorrichtung für die Einspritzrate versehen ist. Diese Regelvorrichtung verwendet einen Regelkreis und ein Betätigungs­ glied zum Steuern der axialen Lage eines Regelschiebers relativ zu einem Kolben, um den Abschnitt eines Nockens zu ändern, der - ent­ sprechend den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors - verwendet werden soll, um eine Geräuschreduzierung im Leerlaufbereich zu erzielen und die erforderliche Ausgangsleistung in den anderen Betriebsbereichen des Verbrennungsmotors sicherzustellen.

In der Zeitschrift MTZ 38 (1977), 131 bis 132 wird ein Einspritz­ system mit einem Gleichdruck-Entlastungsventil (Zweiwegeventil) be­ schrieben. Dieses öffnet sich in Richtung zur Pumpkammer, wenn der Druck in der Druckleitung den Öffnungsdruck dieses Ventils über­ schreitet, und schließt wieder, wenn dieser Druck unter seinen Öffnungs­ druck gefallen ist. Durch dieses Gleichdruck-Entlastungsventil wird der Restdruck bzw. Ruhedruck in der Druckleitung nach der Einspritzung auf einem gewünschten Wert gehalten. Da somit keine Anfangshohl­ räume im Einspritzsystem auftreten, bleibt die Einspritz-Verzugs­ zeit bei allen Drehzahlen unverändert. Auch wenn die Überdruck­ wellen, die am Ende der Förderung auftreten, stark gedämpft, und ein erneutes Öffnen der Düsennadel (Nachspritzen) kann vermieden werden.

Die DE-PS 8 73 183 zeigt und beschreibt ein Druckventil für eine Diesel-Einspritzpumpe. Dieses Druckventil hat ein Entlastungskölbchen, das zur Führung ein kleines Spiel besitzt, z. B. durch einen um 0,1 mm kleineren Durchmesser. Bei Leerlauf oder niedriger Last wird das Druckventil nur wenig angehoben, da die kleine benötigte Kraft­ stoffmenge durch dieses Spiel hindurchströmen kann. Bei steigender Last - und entsprechend höherer Kraftstoffströmung - wird das Ent­ lastungskölbchen nach oben aus seiner Führung herausgehoben und bewirkt somit eine stärkere Entlastung. Auf diese Weise wird in den Druckleitungen ein lastabhängiger Restdruck aufrechterhalten.

Auch die US-PS 27 06 490 zeigt und beschreibt ein Druckventil. Dieses hat ein Entlastungskölbchen mit etwas vergrößertem Spiel. Alternativ kann gemäß dieser Patentschrift ein Entlastungskölbchen mit abge­ flachten Abschnitten vorgesehen werden, oder ein solches mit Aus­ sparungen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritz­ pumpe 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 Einspritzzeit­ punkts.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer eingangs genannten Kraftstoffeinspritzpumpe gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Man geht also bei der Erfindung so vor, daß die Nocken­ fläche der Nockenanordnung nacheinander einen Niedergeschwindigkeits­ bereich aufweist, in dem der Pumpenkolben mit einer niedrigen, konstanten Geschwindigkeit angehoben wird, und einen Hochgeschwindigkeitsbereich, in dem der Pumpenkolben mit einer hohen Geschwindigkeit angehoben wird. Die Druckventile sind so ausgebildet, daß sie jeweils den Rest­ druck in der zugeordneten Druckleitung auf einem gewünschten Wert halten. Dies macht es möglich, den Einspritzvorgang-Einleitungsdruck mit einer kleineren Drehung der Nockenanordnung zu erreichen, die dem Drehwinkel­ bereich vor dem Niedergeschwindigkeitsbereich entsprechen kann, so daß im Leerlaufbereich des Verbrennungsmotors eine niedrige Einspritzrate ermöglicht wird. Da der Drehwinkel, welcher dem Drehwinkelbereich vor dem Niedergeschwindigkeitsbereich entspricht, reduziert werden kann, erhält der Konstrukteur mehr Freiheitsgrade bei der Auslegung einer solchen Nockenanordnung.

Der Grund, warum die vorliegende Erfindung die im Anspruch 1 ange­ gebene 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 Ein­ spritzung verfügbare Winkelbereich der Nockenanordnung nur (360°/Zylinderzahl) - (Nockenwinkelbereich für die Spritzverstellung).

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

Weitere Einzelheiten der 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 Unter­ ansprüchen. 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 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 aufgetragen;

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 Er­ findung mit Vorteil Verwendung finden kann.

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

Der Kraftstoffdruck im Saugraum 4 wird durch ein - nicht dargestelltes - Druckregelventil auf einen Wert geregelt, der abhängig von der Dreh­ zahl 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 definiert 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 verschiebgar ist.

Auf der einen Seite der Nockenscheibe 7 ist eine Nockenfläche 7a 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 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 Zylinder 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 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 darge­ stellte - 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 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 Einspritzvorgang eingeleitet wird und der zuerst - durch einen entsprechenden Hub des Verteilerkolbens 6 - in der Druckleitung aufgebaut werden muß.

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 schrieben zu werden. Der Regelschieber 11 wirkt, wie bereits 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 Kraft­ stoff aus dem Pumpenarbeitsraum 14 in den Saugraum 4, so daß der Ein­ spritzvorgang 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, 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.

Der Drehwinkel Null 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 7a hat einen Bereich von Null bis R₁, in dem die Geschwindigkeit des Verteiler­ kolbens 6 allmählich - bis zum Drehwinkel R₁ - gesteigert wird, und diese Geschwindigkeit wird anschließend - wie in Fig. 2 dargestellt - in dem Drehwinkelbereich von R₁-R₂ der Nockenscheibe 7 im wesentlichen konstantgehalten, z. B. wie dargestellt bei etwa 0,25 m/s. (Für die Ge­ schwindigkeit entspricht ein Kästchen 0,1 m/s).

Im Bereich von 1,25° bis R₁ erfolgt die Verschiebung des Verteiler­ kolbens 6 längs einer im wesentlichen linearen Kurve, vgl. Fig. 2, und dieser lineare Bereich erstreckt sich bis R₂. Der Bereich von R₁ bis R₂ wird auf einen solchen Winkel der Nockenfläche eingestellt, daß man im Leerlauf die erforderliche Einspritzmenge erhält. Die Geschwin­ digkeit des Verteilerkolbens 6 im Bereich zwischen R₁ und R₂ entspricht einem Wert, der es ermöglicht, eine Einspritzrate zu erhalten, welche die Verbrennung nicht verschlechtert, sondern eine langsame bzw. sanfte Verbrennung ermöglicht.

in einem Winkelbereich von R₂-R₃, der also auf den Bereich von R₁-R₂ folgt, wird die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 erhöht und ist am höchsten an der Stelle R₃ mit ungefähr 0,65 . . . 0,7 m/s. Danach nimmt - in Richtung zum Winkel R₄ - 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 R₄ ihr negatives Maximum hat, und ab R₄ nimmt sie betragsmäßig wieder ab bis zur Referenzstellung bzw. Null, wo der Zylkus neu beginnt. Die Geschwindigkeit des Verteilerkolbens 6 im Bereich von R₂-R₃ 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 duchgehende Linie der Fig. 2 angegeben ist.

In bevorzugter Weise wird für das Druckventil 20 ein Zweiwegeventil ver­ wendet, 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 Abstützen einer Schrauben­ feder 291, sowie eine Sitzfläche, die im geschlossenen Zustand gegen ein Ventilsitzglied 271 anliegt, das mit einer durchgehenden Mittelausnehmung 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 Mittelausnehmung 271a des Ventilsitzes 271 angeordnet ist.

Ferner ist im Ventilkörper 281 ein Verbindungsdurchlaß vorgesehen, durch den - wenn er geöffnet ist - die Zuström- und die Abströmseite des Ventil­ körpers 281 miteinander in Verbindung stehen. Dieser Verbindungsdurchlaß 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 Ventilkörper 281 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 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 - Druckleitung gefördert und von dort aus über ein - nicht dargestelltes - Einspritzventil eingespritzt wird.

Nach Abschluß der Einspritzung liegt der Ventilkörper 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 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-Einleitungsdruck zu erreichen. Mit dieser Anordnung kann man den Betrag des Verteilerkolbenhubs und den Drehwinkel der Nockenscheibe reduzieren, die in der Anfangsphase der Drehung der Nockenscheibe 7 er­ 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 lassen, auch wenn der Restdruck in der Druckleitung auf einen Wert in der Größenordnung von 35-75% des Einspritzvorgangs-Einleitungsdruckes einge­ stellt wird.

Ist der eingestellte Ventilöffnungsdruck 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 (maximal in der Größenordnung von höchstens 30% über ihm) liegt, der durch die Verwendung eines normalen 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 ferner der Restdruck in der Druckleitung konstantgehalten werden kann, ist es möglicht, 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 Ein­ spritzung infolge einer exzessiven Zunahme des Restdrucks.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:

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 Zulaufkanal 18 und den zuge­ ordneten 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 be­ wegt sich in Fig. 1 nach rechts, so wird der Kraftstoff im Raum 14 mit Druck beaufschlagt und wird durch die Verbindungsbohrung 15 und die Verteilernut 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 Pumpen­ arbeitsraum 14 und in der - nicht dargestellten - Druckleitung einen Wert erreicht, der gleich dem oder größer als der Einspritzvorgangs-Einleitungs­ druck ist. Die Größe dieses Kolbenhubs wird bestimmt durch die Spezifi­ kation 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 Zwei­ wege-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-Ein­ leitungsdruck 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 R₂ 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 mit einer niedrigen Einspritzrate im Leerlaufbereich, wodurch das Ver­ brennungsgeräusch reduziert wird.

Wird die Einspritzmenge auf einen erhöhten Wert eingestellt, so wird die Kraftstoffeinspritzung auch im nachfolgenden Hochgeschwindigkeits­ bereich (Fig. 2: ab R₂) fortgesetzt, so daß Kraftstoff mit einer hohen Einspritzrate eingespritzt wird. Dies ermöglicht es, eine ausreichende Ausgangsleistung zu erhalten, wie sie für die anderen Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine erforderlich ist.

Zum besseren Verständnis werden nachfolgend beispielsweise 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 er­ reicht z. B. bei einem Hub des Verteilerkolbens 6 von 0,25 mm der Druck in der Druckleitung einen vorgegebenen Einspritzvorgangs-Einleitungsdruck, wie er an der zugeordneten Einspritzdüse eingestellt wurde, und folglich beginnt hier die Einspritzung. Zu diesem Zeitpunkt hat die Nockenscheibe 7 die Winkelstellung R₅. Nimmt man an, der Verteilerkolben 6 habe einen Durchmesser von 9 mm, so wird pro Kolbenhub von 1 mm eine Kraft­ stoffmenge von 63,6 mm³ eingespritzt, nämlich 1·9²·π/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 R₂. 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, be­ trägt der Hub des Kolbens 6 am Ende des Einspritzvorgangs etwa 0,72 mm, und die Winkelstellung der Nockenscheibe 7 zu diesem Zeitpunkt ist R₆. Zu Beginn seiner Hubbewegung bewegt sich auch hier der Kolben 6 mit der­ selben Geschwindigkeit wie im Leerlauf, und danach steigt diese Ge­ schwindigkeit bis zu ihrem Maximum beim Winkel R₃, wo sie etwa 0,65 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 einer­ seits und der mittlere Einspritzrate bei Vollast andererseits ist bei der vorliegenden Erfindung viel größer als bei konventionellen Kraft­ stoffeinspritzpumpen.

Die Einspritzung ist beendet, wenn die Absteueröffnung 13 die Steuerkante des Regelschiebers 11 erreicht und sie 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.

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 Ge­ schwindigkeit verwendet werden, falls sie einen langsamen Ablauf der Verbrennung ohne Verschlechterung der Verbrennungsbedingungen ermöglicht. Ferner wurde eine Einstellung der Höchstgeschwindigkeit in dem Bereich von 0,65 . . . 0,7 m/s beschrieben, und auch hier kann eine andere Geschwin­ digkeit verwendet werden, falls sie die Erzielung der erforderlichen Ausgangsleistung ermöglicht. Die beschriebenen Geschwindigkeiten sind je­ doch 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 Ein­ spritzpumpe selbst identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Wie Fig. 4 zeigt, hat ein Ventilkörper 282 an einer Seite einen Sitzab­ schnitt 322 mit einer Federhaltefläche zur Abstüzung einer Schrauben­ feder 292 (ähnlich der Feder 291 der Fig. 3). Ferner hat der Ventilkörper 282 eine Sitzfläche, die - wie dargestellt - im geschlossenen Zustand gegen ein Ventilsitz 272 anliegt, das mit einer durchgehenden Mittel­ ausnehmung 272a versehen ist. Der Ventilkörper 282 hat an seinem anderen Ende einen Führungsabschnitt 332 in Form von Rippen, und dieser Führungs­ abschnitt ist verschiebbar in die durchgehende Mittelausnehmung 272a des Ventilsitzglieds 272 eingepaßt.

Ein Entlastungsbund 342 ist einstückig mit dem Ventilkörper 282 zwischen dem Sitzabschnitt 322 und dem Führungsabschnitt 332 ausgebildet und wie dargestellt mit einer Ausnehmung 352 an der Außenkante des Entlastungs­ bundes 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 Ventil­ körper 282 langsam, so daß ein Teil des zurückgeförderten Kraftstoffs frei durch den Spalt zwischen der Ausnehmung 352 und der durchgehenden Mittelausnehmung 272a von der Zuströmseite des Entlastungsbundes 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 dagegen hoch, so bewegt sich der Ventilkörper 282 rasch, und infolgedessen kann der durch den Entlastungs­ bund zurückgeförderte Kraftstoff nur mit Schwierigkeiten zwischen der Zu­ strömseite und der Abströmseite des Entlastungsbundes 342 durch die Ausnehmung 352 strömen, so daß mit zunehmender Motordrehzahl auch die Menge des zurück­ geförderten, 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-Einleitungs­ druck 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- 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 des Verteilerkolbens 6 eine hohe Einspritzrate zu erhalten.

Obwohl bei dieser zweiten Ausführungsform der Zeitpunkt der Einleitung des Einspritzvorgangs im Bereich hoher Drehzahlen verzögert wird, kann dies durch einen Spritzversteller korrigiert werden. Da ferner der Rest­ druck im Leerlauf hoch ist, kann man den Betrag des Kolbenhubs und den für die Einleitung der Einspritzung erforderlichen Drehwinkel der Nocken­ scheibe 7 reduzieren, was in vorteilhafter Weise die Auslegung der Nocken­ scheibe 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 Nocken­ fläche. 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 Kraft­ stoffeinspritzpumpe sowohl verringerte Verbrennunsgeräusche durch eine niedrige Einspritzrate im Leerlaufbereich, und eine genügende Motor­ leistung durch eine hohe Einspritzrate in den anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmschine, z. B. im Vollastbereich.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfach Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu ver­ lassen.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit Einspritz­ düsen,
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,
mit Druckventilen (20), welche so angeordnet sind, daß vom Pumpen­ kolben (6) mit Druck beaufschlagter Kraftstoff jeweils durch ein solches Druckventil (20) der Brennkraftmaschine zuführbar ist, wobei an ein Druckventil (20) jeweils eine Druckleitung angeschlossen ist, um den vom Druckventil (20) kommenden, mit Druck beaufschlagten Kraftstoff weiterzuleiten,
und wobei die Druckventile (20) jeweils ein Ventilsitzglied (271; 272) mit einer dieses durchdringenden Mittelausnehmung (271a, 272a) aufweisen, ferner einen Ventilkörper (281; 282), welcher verschiebbar ist zwischen einer ersten Stellung, in der die durchgehende Mittelausnehmung (271a, 272a) im Ventilsitzglied (271; 272) durch den Ventilkörper (281; 282) ver­ schlossen ist, und einer zweiten Stellung, in der die durchgehende Mittelausnehmung des Ventilsitzgliedes (271; 272) durch den Ventil­ körper (281; 282) geöffnet ist,
ferner eine erste Federanordnung (291; 292) zum Beaufschlagen des Ventilkörpers (281; 282) in Richtung zur ersten Stellung und entgegen dem Kraftstoffdruck auf der Zuströmseite des Druckventils (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (7a) der Nockenanordnung (7) eine Ausbildung mit einem ersten Winkelbereich (R₁ bis R₂) aufweist, in dem der Pumpenkolben (6) angehoben wird, um angesaugten Kraft­ stoff im Leerlauf der Brennkraftmaschine mit einer ersten, im wesent­ lichen konstanten Kolbengeschwindigkeit mit Druck zu beaufschlagen, daß auf diesen ersten Winkelbereich ein zweiter Winkelbereich (R₂-R₃) der Nockenfläche (7a) 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 Geschwindigkeit,
und daß die Druckventile (20) jeweils dazu ausgebildet sind, in der zugeordneten Druckleitung einen Restdruck mit einem Wert aufrecht­ zuerhalten, welcher ausreicht, um einen Einspritzvorgang-Einleitungs­ druck in einem Drehwinkelbereich der Nockenanordnung (7) zu erreichen, welcher innerhalb des ersten Winkelbereichs (R₁-R₂) oder darunter (Winkelbereich <0 bis R₁) liegt.

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

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (281) des Zweiwegeventils (Fig. 3) mit einem Durch­ laß (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 der 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 ent­ gegen dem Kraftstoffdruck auf der Abströmseite des Druckventils zu beaufschlagen.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile (20) jeweils als Ventile vom Angleichungstyp aus­ gebildet sind, Ventilkörper (282) einen Entlastungsbund (342) auf­ weist, welcher dazu ausgebildet ist, in der durchgehenden Mittelaus­ nehmung (272a) einen Teil des vom Druckventil abgegebenen Kraftstoffs mindestens dann zurückzuziehen, wenn sich der Ventilkörper (282) in Richtung zur ersten Stellung bewegt, wobei der Entlastungsbund (342) mit mindestens einer Ausnehmung (352) ver­ sehen ist, längs deren ein Teil des Enlastungs-Kraftstoffs zurückströmen kann.