DE3624092A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffein
spritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe
dieser Art wird die Entlastungsleitung über
ein Steuerorgan so gesteuert, daß ein Teil
der geförderten Kraftstoffeinspritzmenge ab
strömt. Diese abströmende Menge wird über den
Regler der Einspritzpumpe kompensiert, indem
durch die Mengensteuerung eine entsprechend
größere Gesamtfördermenge der Einspritzpumpe
eingestellt wird. Da es sich bei Leerlauf
und Teillasteinspritzmengen ohnehin um geringere
Fördermengen handelt, ist diese Kompensation
problemlos. Das Verlängern der Spritzdauer
führt zu einem leiseren Lauf der Brennkraft
maschine, nämlich in einem Lastbereich - Leerlauf
und niedere Teillast - indem sich das Motorgeräusch
beim Dieselmotor besonders unangenehm auswirkt.
Die durch die Entlastungsleitung abströmende
Menge wird über ein Drosselorgan sowie ein
Absperrorgan gesteuert. Ab einer bestimmten
Last wird durch das Absperrorgan die Entlastungs
leitung gesperrt, so daß nun die gesamte geförderte
Kraftstoffmenge zur Einspritzung gelangt. Im
Leerlauf und niederenTeillastbereich kann das
Einspritzventil mit seinem festgelegten Öffnungs
druck erst dann öffnen, wenn sich dieser Druck pumpen
seitig eingestellt hat. Im Leerlauf und niederen
Teillastbereich kann sich der Druck erst
dann einstellen, wenn der Rückstau infolge
des Drosselorgans dieses zuläßt. Die Förderge
schwindigkeit der Pumpe und damit das sich
Einstellen dieses ausreichenden Staudruckes
hängt aber von der Fördergeschwindigkeit des
Pumpenkolbens und damit der Drehzahl des Motors
ab. Die Folge ist, daß der tatsächliche Spritz
beginn an der Kraftstoffeinspritzdüse in diesem
Drehzahlbereich sich mit der Drehzahl ändert.
Zusätzliche Einflüsse entstehen durch Temperatur
änderungen des Kraftstoffs, da aufgrund der
Viskositätsänderung mit der Temperatur auch
hier erhebliche unkontrollierbare Einflüsse
auf den Zeitabschnitt bis zum Erreichen des
ausreichenden Staudruckes entstehen. Besonders
problematisch wird diese Steuerung dann, wenn
noch die bei Dieselkraftstoffeinspritzanlagen
notwendige Verstellung des Spritzbeginns mit
der Drehzahl und Last erfolgen muß. Diese Ver
stellung ist deshalb notwendig, weil der einge
spritzte Kraftstoff eine Mindestzeit zur Aufbe
reitung und Zündung braucht, so daß also mit
zunehmender Drehzahl der Spritzzeitpunkt früher
liegen muß, was im Prinzip auch für höhere
Last gilt, weil hier eine größere Kraftstoffmenge
als bei niederer Last und gleicher Drehzahl
aufbereitet werden muß. Zündzeitpunktfehler
führen jedoch zu Immisionsverschlechterungen
in Bezug auf Geräusch und Abgas, ganz abgesehen
von der verschlechterten Leistungsabgabe des
Motors.
Sobald die Entlastungsleitung durch das Absperr
organ gesperrt ist, ist die Verstellung des
Spritzbeginns unproblematisch. Nachteilig bleibt
jedoch, daß aufgrund des nun sich sehr schnell
übertragenden Druckes vom Pumpenarbeitsraum
zur Kraftstoffeinspritzdüse letztere sehr schnell
öffnet, was zu einem lauten und harten Motorlauf
führt. Um den Öffnungsvorgang zu dämpfen, ist
es auch bekannt, innerhalb der Einspritzdüse
ein Dämpfungsglied einzusetzen, durch das das
harte Aufschlagen der Ventilnadel auf ihren
Öffnungsanschlag gedämpft wird. Hierdurch wird
gleichzeitig vermieden, daß die Ventilnadel
wieder zurückgeschlagen wird und ungünstig
den Kraftstoffstrom beeinflußt.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe
mit den kennzeichenden Merkmalen des Hauptan
spruches hat demgegenüber den Vorteil, daß
unter Einhaltung des vorgesehenen Spritzbeginns
und einer gleichmäßigen Förderung ein weiches
Öffnen der Ventilnadel erreicht wird, so daß
neben einer Spritzdauerverlängerung auch eine
Leiselaufkomponente durch dieses weichere Öffnen
der Ventilnadel nutzbar ist. Die Ventilnadel
öffnet nämlich immer dann, wenn aufgrund des
Druckhalteventils der ausreichende Staudruck
erreicht ist, wobei bei einem Druckhalteventil
die Druckerzeugung weitgehend mengenunabhängig
erfolgt. Zudem beginnt der Abfluß einer Teilmenge
durch die Entlastungsleitung erst dann, wenn
auch die Einspritzdüse zu öffnen beginnt, so
daß keine Verlustmengen entstehen und eine
Kompensation leichter ist. Dadurch, daß durch
das Abströmenlassen einer Teilmenge kein Einfluß
auf den tatsächlichen Spritzbeginn erfolgt,
ist dieser in der üblichen Art leichter zu
regeln, beispielsweise in bekannter Art über
den Einspritzpumpenregler oder einen Wellen
spritzversteller. Ein solches Druckhalteventil
arbeitet auch unabhängig von der Kraftstoffviskosität,
so daß auch hier keine nachteiligen Einflüsse
bei Temperaturschwankungen bestehen.
Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin,
daß, da der Spritzbeginn durch die Abflußeinrichtung
unbeeinflußt ist, und die abströmende Menge
nur im notwendigen Umfang gehalten ist, die
Vorrichtung bis in einen höheren Last- und
Drehzahlbereich in Betrieb bleiben kann. Im
Ergebnis wird dadurch über einen größeren Last-
und Drehzahlbereich ein verbesserter Leiselauf
und Rundlauf des Motors erzielt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist der Druck des Druckhalteventils
einstellbar, so daß in vorteilhafter Weise
eine sehr feine Abstimmung mit dem Öffnungsdruck
der Einspritzdüse möglich ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
ist das Druckhalteventil als Rückschlagventil,
insbesondere Kugelrückschlagventil ausgebildet.
Besonders bei einem derartigen Rückschlagventil
sind die für den Öffnungsdruck maßgebenden
beaufschlagten Flächen sowie die Feder leicht
bestimmbar. Ein Kugelrückschlagventil weist
zudem sehr gute Dichteigenschaften auf, und
ist äußerst günstig herstellbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
ist in der Entlastungsleitung in Reihe mit
dem Druckhalteventil ein zweites Mengensteuerorgan
angeordnet, wobei vorzugsweise zwischen dem
Druckhalteventil und dem Mengensteuerorgan
ein Leitungsabschnitt vorhanden ist. Durch
das Hintereinanderschalten von diesen zwei
Mengensteuerorganen wird durch das Druckhalteventil
der Öffnungsdruck der Kraftstoffeinspritzdüse
eingestellt, um dadurch ein weiches Öffnen
der Ventilnadel zu erhalten, während durch
das zweite Mengensteuerorgan ein leichter Druck
sprung erreicht wird, der dann, wenn die Kraft
stoffeinspritzdüse mal offen ist, die gewünschte
Mengenaufteilung in einzuspritzende Menge und
abzuführende Menge bewirkt.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung
ist das zweite Mengensteuerorgan parallel zum
Druckhalteventil geschaltet - beispielsweise
in einem Beipaß der Entlastungsleitung - um
dadurch bei der Druckaddition ein anderes Ver
hältnis zu erhalten, da sich bei der Parallel
schaltung die Kehrwerte der Drücke addieren.
Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung
dient als Mengensteuerorgan ein Druckhalteventil
um so eine recht genaue Mengenaufteilung, das
heißt Gleichförderung, der Einspritzanlage
zu erhalten.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
dient als Mengensteuerorgan eine Steuervorrichtung
so wie sie in der DE-OS 32 28 345 beschrieben
ist. Mit dieser Vorrichtung wird eine Menge
abgeführt, die durch die Drehzahl dieses Steuerorgans
bestimmbar ist. Auf diese Weise ist es möglich,
eine von der Motordrehzahl abhängige Entlastungsmenge
zu bestimmen, die sehr genau und entsprechend
einer gewünschten Funktion der Drehzahl und/oder
Last anpaßbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
ist in der Entlastungsleitung in bekannter
Weise ein Drosselorgan und/oder ein Absperr
organ vorhanden. Infolge der verschiedenen
erfindungsgemäßen Kombinationsmöglichkeiten
von den abfließenden Strom beeinflußenden Steuer
organen kann außer dem Öffnungscharakter der
Einspritzdüse natürlich auch der Leiselauf
durch Abfließenlassen einer bestimmten Kraftstoff
menge beeinflußt werden. Die zusätzlichen Steuer
organe beeinflussen den Steuerdruck, der wieder
um die Einspritzcharakteristik beeinflußt.
Dies geht so weit, daß auch eine Spritzbeginnver
zögerung trotz weichem Öffnen der Ventilnadel
erzielbar ist. Maßgebend dafür ist, in welcher
Reihenfolge die Steuerorgane in der Entlastungs
leitung angeordnet sind. Wenn beispielsweise
ein unter Öffnungsdruck der Einspritzdüse öffnendes
Druckhalteventil stromauf des dem Hauptanspruch
genannten Druckhalteventils angeordnet ist,
so muß erst die dazwischen liegende Leitung
aufgefüllt werden bis die Einspritzdüse öffnet,
das heißt, diese Auffüllung ist ein Zeitfaktor,
der sich drehzahlabhängig auswirkt. Mit zunehmender
Drehzahl würde also die Einspritzung früher
beginnen. In jedem Fall wird bei höherer Last,
um nämlich die volle geförderte Einspritzmenge
ausnutzen zu können, diese Entlastungsleitung
gesperrt sein.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf solche
Kraftstoffeinspritzpumpen, bei denen mehrere
Pumpenarbeitsräume vorhanden sind, mit entsprechend
mehreren Druckleitungen. So ist es auch möglich,
mehrere derartige Pumpenarbeitsräume an eine
Entlastungsleitung mit Druckhalteventil anzuschließen
und es ist auch möglich, mehrere Druckleitungen,
die von nur einem Pumpenarbeitsraum kommen,
in dieser Weise an nur eine solche Entlastungs
leitung anzuschließen. Dadurch daß die Einspritzung
intermittierend arbeitet, kann jeweils eine
der gerade fördernden Einheiten entlastet werden.
So sind von der Erfindung auch die Fälle erfaßt,
bei denen die Entlastungsleitung entweder direkt
an der Düse oder der Nähe der Düse von der
jeweiligen Druckleitung abzweigt. Maßgebend
sind die im Hauptanspruch verwirklichten Merkmale.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung,
der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit
mehreren Varianten schematisch in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine praktische Ausführungsmöglichkeit
der Erfindung;
Fig. 2 bis 4 drei weitere Varianten einer
erfindungsgemäßen Reihenschaltung und
Fig. 5 eine Variante mit einer Parallelschaltung.
Durch einen Pumpenkolben 1 einer Kraftstoffein
spritzpumpe wird aus einem Pumpenarbeitsraum
2 eines Pumpenzylinders 3 über eine Druckleitung
4 Kraftstoff zu einer Einspritzdüse 5 gefördert.
Die Einspritzdüse 5 ist an einer nicht darge
stellten Brennkraftmaschine angeordnet und
weist in üblicher Art eine Ventilnadel auf,
die durch eine Schließfeder belastet ist. Sobald
im Pumpenarbeitsraum 2 ein ausreichender Druck
erreicht ist, öffnet die Einspritzdüse 5 und
der Kraftstoff wird in den Brennraum der Brenn
kraftmaschine eingespritzt.
Von der Druckleitung 4 zweigt eine Entlastungsleitung
6 ab, in der ein Druckhalteventil 7 angeordnet
ist, das vorzugsweise wie durch den gestrichelten
Pfeil 8 dargestellt ist, in seinem Öffnungsdruck
verstellbar ist. Stromab dieses Druckhalteventils
7 ist in der Entlastungsleitung 6 eine verstellbare
Drossel 9 angeordnet. Stromab dieser Drossel
9 ist ein weiteres Druckhalteventil 11 vorgesehen
sowie ein Abschlußventil 12 bevor dann die
Leitung in den Tank 13 mündet. Die strichpunktiert
dargestellte Leitung 14 stellt eine Möglichkeit
dar, gemäß der zusätzliche Pumpenarbeitsräume
oder Druckleitungen an diesen Entlastungskanal
6 anschließbar sind. Natürlich muß die dargestellte
Leitung 14 sowie die Druckleitung 4 über ebenfalls
strichpunktiert dargestellte Rückschlagventile
15 abgekuppelt sein.
Dieses Beispiel in Fig. 1 ist sehr vereinfacht
dargestellt. So zweigen im Gegensatz hierzu bei
einer Verteilereinspritzpumpe die Druckleitungen
radial vom Pumpenzylinder ab, so daß der zentrale
Ausgang im Boden des Pumpenarbeitsraumes für
die Entlastungsleitung zur Verfügung steht.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante sind
die Druckhalteventile 7 und 11 hintereinanderge
schaltet ohne daß dazwischen ein weiteres Steuer
organ angeordnet ist. Die Drossel 9 ist hier
stromab des Druckhalteventils 11 vorgesehen,
wobei natürlich dann weiter stromab ein Schließ
organ vorgesehen werden kann, was im übrigen
auch in einer Baueinheit mit der Drossel gestaltet
sein kann.
Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Variante
ist die Drossel 9 stromauf des Druckhalteventils
7 gezeigt, wobei auch hier weitere Organe in
der Entlastungsleitung 6 vorhanden sein können.
Die Funktionen dieser Anordnungen sind der
Beschreibungseinleitung entnehmbar oder auch
durch Auslegung der grundsätzlichen Funktionen
derartiger Steuerorgane. Bei der in Fig. 4
dargestellten dritten Variante ist stromab
des Druckhalteventils 7 ein Mengensteuerorgan
15 vorgesehen, so wie es beispielsweise in
der deutschen Patentanmeldung P 32 28 345 be
schrieben ist. Mit einem solchen Mengensteuerorgan
können der Drehzahl des Organs proportionale
Mengen aufgenommen und weitergegeben werden,
so daß dadurch eine Volumenteilung stattfindet.
Die durch diese Vorrichtung abgeteilten Mengen
entsprechen der Entlastungsmenge.
Bei der in Fig. 5 dargestellten letzten Variante
sind die beiden Druckhalteventile 7 und 11
beispielsweise parallel geschaltet. Statt dem
Druckhalteventil 11 kann natürlich auch ein
anderes Steuerorgan vorgesehen sein sowie auch
stromab oder stromauf in dieser Anordnung weitere
Steuerorgane in der Entlastungsleitung 6 vorhanden
sein können.
Claims (10)
1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
mit mindestens einem durch Pumpenkolben
und Arbeitszylinder begrenztem Pumpenarbeits
raum, mit mindestens einer vom Pumpenarbeits
raum zu einer Kraftstoffeinspritzdüse führenden
Hochdruckleitung und mit einer Entlastungsleitung
für den unter Druck geförderten Kraftstoff,
in die mindestens ein Steuerorgan geschaltet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerorgan
ein Druckhalteventil (7) dient, dessen Steuerdruck
mit dem Öffnungsdruck der Kraftstoffeinspritz
düse (5) abgestimmt ist.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß der Steuerdruck des
Druckhalteventils (7) einstellbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Druckhalteventil (7) als Rückschlagventil,
insbesondere Kugelrückschlagventil ausgebildet
ist.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Entlastungsleitung (6) in Reihe (vor
oder nach) mit dem Druckhalteventil (7) ein zweites
Mengensteuerorgan vorhanden ist, mit vorzugs
weise einem dazwischen liegenden durch die
Leitung (6) bestimmten Mindestvolumen.
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im Entlastungsstrom parallel zum Druckhalte
ventil (7) mindestens ein weiteres Mengensteuerorgan (11)
angeordnet ist (Fig. 5).
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4
oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
zweites Mengensteuerorgan ein Druckhalteventil (11)
dient.
7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Entlastungsleitung (6) ein Mengen
teilerorgan (15) angeordnet ist, über das
eine von der Drehzahl des Mengenteilerorgans
abhängige Kraftstoffmenge abgezweigt wird.
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich in der Entlastungsleitung
(6) ein Drosselorgan (9) angeordnet ist.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß zusätzlich in der Entlastungsleitung
(6) ein Absperrorgan (12) vorhanden ist.
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennn
zeichnet, daß mehrere Pumpenarbeitsräume
(2) oder Druckleitungen (4) mit einer Ent
lastungsleitung (6) verbunden sind, wobei
die einzelnen Hochdruckbereiche gegeneinander
abgekoppelt (15) sind.
Priority Applications (2)
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DE19863624092 DE3624092C2 (de) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen |
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DE3624092C2 DE3624092C2 (de) | 1998-01-29 |
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Family Applications (1)
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