DE3802136C2 - Pumpedüse, insbesondere für direkt einspritzende Diesel-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpedüse, insbesondere für direkt ein­ spritzende Diesel-Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Eine Pumpedüse dieser Bauart ist beispielsweise aus der EP-A 174 083 bekannt. Dort ist zur Begrenzung des von dem Pumpenkolben erzeugten Einspritzdruckes eine Druckbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, die aus einem in dem Gehäuse der Pumpedüse angeordneten Überdruckventil besteht, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Auslaß­ raum herstellt. Die Anordnung einer solchen Druckbegrenzungsvorrichtung in­ nerhalb des Gehäuses der Pumpedüse erfordert jedoch zusätzlichen Bauraum und vergrößert so die Pumpedüse.

Darüberhinaus ist aus der EP-01 49 598 A2 eine Einspritzdüse mit einem Ein­ tauchraum für eine Düsennadel bekannt, wobei dieser Raum über ein zu einem Hoch­ druckraum öffnenden Rückschlagventil mit diesem in Verbindung steht. Zur Anhebung des Kraftstoffdruckes wird der Druck in diesem Hochdruckraum durch einen gesonder­ ten Hochdruckkolben erhöht, wobei zu diesem Zwecke das Rückschlagventil schließt. Dieses Rückschlagventil dient somit in Öffnungsstellung dem Befüllen des Hochdruck­ raumes über den Eintauchraum, während in Schließstellung der sich aufbauende, oberhalb des zugeführten Kraftstoffdruckes liegende Druck von dem Eintauchraum ferngehalten wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Pumpedüse der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, die gegen­ über der bekannten Ausführung kompakter im Aufbau und kleiner im Bauraumbedarf ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Durch die erfindungsgemäße Integrierung der Druckbegrenzungsvorrichtung in den Pumpenkolben der Pumpedüse wird eine wesentlich kompaktere Baueinheit ge­ schaffen, zu deren Unterbringung ein entscheidend geringerer Bauraum erforder­ lich ist. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.

In der Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Längsschnitte durch den Pumpenteil einer Pumpedüse dar­ gestellt, die im folgenden näher erläutert werden.

In der Zeichnung sind jeweils gleiche oder vergleichbare Bauteile mit den gleichen bzw. mit einem oder zwei Strichen versehenen Bezugszeichen angege­ ben. Dabei ist in der Fig. 1 mit 1 das Pumpenteil einer Pumpedüse angedeu­ tet, das einen in einer Zylinderbohrung 2 eines Pumpenträgers 4 axial ver­ stellbar und in Umfangsrichtung verdrehbar gehaltenen Pumpenkolben 3 aufweist. Dieser begrenzt mit seiner Stirnseite 11 einen Pumpenarbeitsraum 5, in dem der zur Abspritzung des als Arbeitsmittel verwendeten Kraftstoffs erforderli­ che Einspritzdruck erzeugt wird. Der Pumpenarbeitsraum 5 ist über einen Druck­ kanal 6 sowie über ein Druckventil, das aus einem von einer Ventilfeder 8 über einen Ventilteller 9 belasteten, beispielsweise kugelförmigen Ventilkörper 7 besteht, mit einem Hochdruckraum 10 verbunden, von dem aus eine hier nicht weiter gezeigte Hochdruckleitung zu dem Düsenteil der Pumpedüse führt.

Der Pumpenkolben 3 wird, wie hier schematisch angedeutet ist, durch eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Nockenwelle 20 betätigt, wobei ein mit dem Pumpenkolben 3 über einen Stößel 22 verbundener Betätigungsbund 21 unter dem Einfluß einer hier nicht gezeigten Rückstellfeder unmittelbar an dem Betä­ tigungsnocken der Nockenwelle 20 anliegt.

Ausgehend von einer Einlaßstellung des Pumpenkolbens 3, bei der dieser so weit zurückgezogen ist, daß seine Stirnseite 11 eine in dem Düsenträger 4 angeordnete Zulaufbohrung 12 zur Zufuhr von Kraftstoff mit einem von einer Förderpumpe erzeugten Ausgangsdruckniveau aufsteuert, wird während des Pum­ penhubes des Pumpenkolbens 3 zunächst diese Zulaufbohrung 12 verschlossen, so daß sich in dem Pumpenarbeitsraum 5 ein Druck aufbauen kann. Wenn dieser Druck des Kraftstoffes in dem Pumpenarbeitsraum 5 einen vorbestimmten Wert erreicht, öffnet er den Ventilkörper 7 des Druckventils, so daß eine Verbin­ dung des Pumpenarbeitsraums 5 mit dem Hochdruckraum 10 und über die an diesen angeschlossene Hochdruckleitung mit dem Düsenteil der Pumpedüse hergestellt ist. Wenn während des Fortgangs des Pumpenhubes des Pumpenkolbens 3 der Öff­ nungsdruck der in dem Düsenteil der Pumpedüse angeordneten Düsennadel erreicht wird, wird diese aus ihrer Schließstellung abgehoben, so daß der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Das Ende des Einspritzvorganges wird erreicht, wenn die am Pumpenkolben 3 vor­ gesehene Steuerkante 14 die Zulaufbohrung aufsteuert, so daß diese über die am Pumpenkolben 3 vorgesehene Nut 13 mit dem Pumpenarbeitsraum 5 verbunden wird und infolgedessen der in dem Pumpenarbeitsraum 5 aufgebaute Einspritzdruck zu­ sammenbricht. Um das mit diesem Aufsteuervorgang der Zulaufbohrung 12 bewirkte Einspritzende in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, ins­ besondere in Abhängigkeit von der Last verändern zu können, verläuft die Steu­ erkante 14 schräg zur Umfangsrichtung des Pumpenkolbens 3 und der Pumpenkolben 3 wird durch einen hier nicht weiter dargestellten Antrieb in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine um seine Längsachse verdreht. Diese Verdrehung des Pumpenkolbens 3 bewirkt in Zusammenarbeit mit der schräg verlaufenden Drosselkante 14, daß die Aufsteuerung der Zulaufbohrung 12 je nach Last der Brennkraftmaschine früher oder später erfolgt, so daß damit auch das Ende des Einspritzvorganges verändert wird.

Um nun zu erreichen, daß während des Pumpenhubes des Pumpenkolbens 3 der in dem Pumpenarbeitsraum 5 erzeugte Einspritzdruck nicht auf allzu hohe Werte an­ steigt, die die Bauteile der Pumpedüse sowie ihres Antriebes erheblich bela­ sten, für den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine jedoch keine Vor­ teile bringen, ist gemäß der Erfindung eine in den Pumpenkolben 3 integrierte Druckbegrenzungsvorrichtung vorgesehen. Bei dem in der Fig. 1 gezeigten Aus­ führungsbeispiel besteht diese Druckbegrenzungsvorrichtung aus einem in einer Ausnehmung 18 des Pumpenkolbens 3 angeordneten Überdruckventil, das hier durch ein Kugelventil mit einem von einer Druckfeder 16 über einen Federteller 17 belasteten kugelförmigen Ventilkörper 15 gebildet ist, der eine vorzugsweise als Drosselbohrung ausgeführte Verbindungsbohrung 19 zwischen dem Pumpenar­ beitsraum 5 und der Ausnehmung 18 verschließt. Die Ausnehmung 18 ist im übri­ gen über eine Auslaßbohrung 24 mit einem beispielsweise mit der Zulaufbohrung 12 in Verbindung stehenden Raum 23 verbunden. Die Begrenzung des in dem Pum­ penarbeitsraum 5 erzeugten Einspritzdruckes erfolgt also hier so, daß bei Er­ reichen eines durch die Vorspannung der Druckfeder 16 des Überdruckventils erreichten Druckwertes der Ventilkörper 15 des Überdruckventils öffnet und Arbeitsmittel aus dem Pumpenarbeitsraum 5 durch die Drosselbohrung 19 austre­ ten kann.

Die Ausbildung der beispielsweise in der Stirnseite 11 des Pumpenkolbens 3 an­ gebrachten Verbindungsbohrung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 5 und der Pumpen­ kolben-Ausnehmung 18 als Drosselbohrung 19 bewirkt dabei, daß beim Öffnen des Überdruckventils nur eine begrenzte Kraftstoffmenge aus dem Pumpenarbeitsraum 5 austreten kann, so daß keine schlagartige Druckabsenkung auftritt, sondern eine kontinuierliche Abflachung des Druckanstieges auf einen konstant blei­ benden Höchstdruck erreicht wird.

Bei der Ausführung nach der Fig. 2 wird die Druckbegrenzungsvorrichtung nicht durch ein Überdruckventil wie bei der Ausführung nach der Fig. 1, sondern durch ein gegenüber dem übrigen Teil 3b′ des Pumpenkolbens 3′ elastisch nach­ giebig gehaltenes Kolbenbodenteil 3a′ gebildet. Zwischen dem Kolbenbodenteil 3a′ und dem übrigen Teil 3b′ des Pumpenkolbens 3′ ist dabei eine hier beispiels­ weise als ringförmige Tellerfeder ausgebildete Druckfeder 27 vorgesehen, die mit einer solchen Vorspannung eingebaut ist, daß ein Zurückweichen des beweg­ lichen Kolbenbodens 3a′ relativ zu dem übrigen Teil 3b′ des Pumpenkolbens 3′ erst bei Erreichen eines bestimmten Druckes in dem Pumpenarbeitsraum 5 auf­ treten kann. Der Kolbenboden 3a′ weist einen zentralen Führungsbolzen 25 auf, der in eine Ausnehmung 26 des übrigen Teils 3b′ des Pumpenkolbens 3′ eingreift und dort bei Einhaltung einer gewissen axialen Beweglichkeit gegen Auseinander­ fallen gesichert ist.

Die Druckbegrenzung wird hier also dadurch erreicht, daß beim Zurückweichen des Kolbenbodens 3a′ relativ zu dem übrigen Teil 3b′ des Pumpenkolbens 3′ Volumen freigegeben wird, wodurch der Druckanstieg in dem Pumpenarbeitsraum 5 abgeschnitten wird.

Eine ähnliche Wirkung zeigt auch die Ausführung nach der Fig. 3 bei der eben­ falls die axiale Länge des Pumpenkolbens 3′′ zwischen dem Betätigungsbund 21 und der arbeitsraumseitigen Stirnseite 11 veränderbar ist. Hier ist jedoch nicht der Kolbenboden gegenüber dem übrigen Teil des Pumpenkolbens axial be­ weglich, sondern hier ist ein im wesentlichen durch den Antriebsbund 21 ge­ bildeter Antriebsteil 3b′′ gegenüber dem übrigen Teil 3a′′ des Pumpenkolbens 3′′ relativ verstellbar, indem ein an dem übrigen Teil angeordneter Führungs­ bolzen 30 in einer an dem Betätigungsbund 21 gehaltenen Führungsbuchse 32, axial zwischen zwei hier nicht dargestellten Anschlägen verstellbar ist und zwischen dem Betätigungsbund 21 und dem übrigen Kolbenteil 3a′′ eine Druck­ feder 31 angeordnet ist, die mit einer solchen Vorspannung eingebaut ist, daß sie erst bei Überschreitung eines bestimmten Druckes im Pumpenarbeitsraum 5 anspricht. Dieser Ansprechdruck kann beispielsweise bei 1000 bar liegen. Der Vorteil der in der Fig. 3 gezeigten Ausführung besteht gegenüber der Ausfüh­ rung nach der Fig. 2 darin, daß hier die größere Masse des Pumpenkolbens 3′′ in dem Kolbenteil 3a′′ konzentriert ist, das von der Antriebsseite abgekoppelt ist, so daß von dem Antrieb herkommende Stöße elastisch aufgefangen werden können und nicht auf das übrige Pumpenteil 3′′ übertragen werden.

Claims (5)

1. Pumpedüse, insbesondere für direkt einspritzende Diesel-Brennkraftmaschi­ nen, mit einem von einem Antrieb betätigbaren Pumpenkolben, der in einem Pumpenarbeitsraum einen einer Einspritzdüse zuführbaren Einspritzdruck er­ zeugt, und mit einer den Einspritzdruck in seiner Höhe begrenzenden Druck­ begrenzungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungs­ vorrichtung in den Pumpenkolben (3; 3′; 3′′) integriert ist.

2. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegren­ zungsvorrichtung durch ein Überdruckventil (15, 16, 17) gebildet ist, das in einer Ausnehmung (18) des Pumpenkolbens (3) gehalten und zur Steuerung einer Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum (5) und der mit einem Aus­ laß (19) verbundenen Ausnehmung (18) ausgebildet ist.

3. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (3′, 3′′) aus wenigstens zwei axial gegeneinander verstellbaren, durch eine Druckfeder (27, 31) verbundenen Bauteilen (3a′, 3b′; 3a′′, 3b′′) ge­ bildet ist, deren axialer Abstand voneinander bei Überschreitung eines vorgegebenen Einspritzdruckes verkleinerbar ist.

4. Pumpedüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (3′) einen gegenüber dem übrigen Teil (3b′) des Pumpenkolbens entgegen einer Druckfeder axial verstellbaren Kolbenboden (3a′) aufweist.

5. Pumpedüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (3′′) ein Pumpenantriebsteil (3b′′) aufweist, das gegenüber dem übrigen Teil (3a′′) entgegen einer Druckfeder (31) axial verstellbar gehalten ist.