DE3823827A1

DE3823827A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer brennkraftmaschinen, insbesondere pumpeduese

Info

Publication number: DE3823827A1
Application number: DE3823827A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Dr Eckert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1990-01-18
Also published as: GB2222209B; US4951631A; GB8916095D0; JPH0267456A; GB2222209A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz einrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Pumpe düse, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Mit den gattungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, besonders als Pumpedüse, wird ein höherer Freiheitsgrad be züglich der Regel- und Steuereingriffe in den gesamten zur Einspritzung gehörenden Ablauf erzielt, als dies bei den üblichen Einspritzeinrichtungen, die mit einer Verteiler einspritzpumpe oder einer Reiheneinspritzpumpe arbeiten, möglich ist. Dieser höhere Freiheitsgrad ergibt sich auch zum Teil aus der Möglichkeit, mit einem höheren Einspritz druck zu arbeiten, was bei manchen schnellaufenden Direkt einspritzmotoren erforderlich ist. Außerdem wird zum An trieb des Pumpenkolbens meist die Nockenwelle des Motors genutzt, so daß zusätzliche, bereits vorhandene Antriebs vorrichtungen verwendet werden, um dadurch Kosten sowie An triebsverluste einzusparen.

Bei den gattungsgemäßen Pumpedüsen und entsprechenden nicht vorveröffentlichten Pumpedüsen sind eine Vielzahl einen entsprechenden Zwischenkolben verwendende Varianten be kannt. Bei diesen Pumpen wird über die Steuerung der Kraft stoffmengen im Pumpraum und im Druckraum der den Spritzbe ginn bestimmende Förderbeginn und die zur Einspritzung vor gesehene Fördermenge festgelegt. Der zum Antrieb der Pumpe düse verwendete Nocken ist meist an der Nockenwelle des Mo tors vorhanden. Die Steuerung der Kraftstoffmengen erfolgt winkel- und zeitgesteuert, wobei unter Winkelsteuerung die Hubsteuerung des Kolbens durch den Antriebsnocken zu ver stehen ist und unter Zeitsteuerung die Freigabe einer Kraftstoffleitung durch das Steuerventil. Die Antriebsbahn des Nockens ist in drei Abschnitte aufteilbar, nämlich ei nen langsam abfallenden Saughubabschnitt (Ablaufflanke), einen Rastabschnitt (Grundkreis des Nockens) und einen sich daran anschließenden, in den Saughubabschnitt übergehenden, steilen Druckhubabschnitt (Druckhubflanke). Der zuletzt ge nannte Druckhubabschnitt der Nockenbahn ist verhältnismäßig kurz und steil, um den gewünschten Einspritzeffekt zu er zielen, der eine schnelle Pumpbewegung des Pumpenkolbens erfordert. Der Saughubabschnitt hingegen ist verhältnis mäßig flach ausgebildet, um die Saugwirkung mit den erfor derlichen Steuerzeiten zu ermöglichen und in Verbindung mit dem Rastabschnitt verhältnismäßig lang ausgebildet, um mög lichst viel Steuerzeit zur Verfügung zu haben, da in dieser Arbeitsstellung des Pumpenkolbens meist nur eine reine Zeitsteuerung über das Steuerventil gegeben ist.

Bei diesen gattungsgemäßen Einspritzeinrichtungen erfolgt außerdem die Fördermengensteuerung und die Förderbeginnver stellung ohne Regelstange oder Fliehkraftspritzversteller, so wie es bei Reihenpumpen üblich ist, sondern mit Hilfe des Steuerventils, das zeitgerecht eine entsprechende Kraftstoffmenge in einen der Räume zumißt, dies unter Mit wirkung der Steuerkanten des Pumpkolbens bzw. Zwischenkol bens und von Rückschlagventilen. Wenn hier von Rückschlag ventilen die Rede ist, sind damit auch Rückströmverhinde rungsventile denkbarer Art gemeint, also auch solche Venti le, die keinen Ventilsitz aufweisen, sondern als Schie berventil ausgebildet sind.

Dadurch, daß bei der gattungsgemäßen Einspritzeinrichtung der Zwischenkolben bei Druckhubende in eine feste, durch einen Anschlag bestimmte Endlage gelangt, ergibt sich vor jedem Saughub für diesen Zwischenkolben die gleiche Aus gangslage, die somit einem definierbaren Nockenbahnpunkt entspricht. Die Winkelsteuerung über Nockenbahn und Kolben steuerkanten kann somit bei der Regelung leichter be herrschbar mit der Steuerventil bestimmten Zeitsteuerung verkoppelt werden.

Tatsächlich sind die Steuerungsprobleme bei derartigen Sy stemen, vor allem durch schwer zu beherrschende Störschwin gungen weit höher als sie hier beschrieben werden können. So treten beim mechanischen Pumpkolbenantrieb Störschwin gungen auf, die jedoch eine konstante Amplitude und kon stante Frequenz aufweisen und sich lediglich durch ihre Phasenlage zur Einspritzung unterscheiden. Obwohl derartige Störschwingungen nahezu unkontrollierbar sind, ist eine quantitative Abschätzung ihrer Auswirkung auf die Mengen streuung möglich. Vereinfacht kann davon ausgegangen wer den, daß bei der Steuerkantensteuerung die Steuermenge von der Störschwingung unbeeinflußt bleibt. Anders ist es bei der Magnetventilsteuerung, bei der die kritische Störfre quenz sehr hoch ist und bei einer konstanten Amplitude ei nen Mengenfehler von mehreren Prozent ausmachen kann, wobei dieser Fehler nicht beherrschbar ist. Durch die Kombination von Mengensteuerungen durch Steuerkanten sowie Magnetven til, läßt sich der Fehler halbieren, nämlich wenn ein Ende mit der Steuerkante gesteuert wird und das andere mit einem Magnetventil. Auf die Ansteuerung eines Magnetventils durch ein elektronisches Steuergerät soll andererseits nicht ver zichtet werden. Diese Ausführungen gelten nicht nur für ein Magnetventil, sondern auch ein sonstwie gesteuertes Ventil.

Bei einer bekannten Pumpedüse (US-PS 42 35 374) werden die Fördermenge und der Förderbeginn durch Öffnen und Schließen eines in der Zumeßleitung zum Pumpraum angeordneten Magnet ventils bestimmt, wobei zum Druckraum der Pumpedüse eine vom Magnetventil unbeeinflußte Auffülleitung führt, in der ein Rückschlagventil angeordnet ist. Während eines ersten Saughubabschnittes des Pumpenkolbens bleibt das Magnetven til geschlossen, so daß aufgrund des nunmehr geschlossenen Pumpraumes der Zwischenkolben mitgezogen wird, wodurch Kraftstoff niederen Drucks über die Fülleitung und das Rückschlagventil in den Druckraum strömt. Wenn eine für die Einspritzung bestimmte Fördermenge zugemessen ist, öffnet das Magnetventil in der Förderleitung, so daß nun Kraft stoff niederen Drucks über die Förderleitung in den Pump raum strömt, woraufhin aufgrund der nunmehr am Zwischenkol ben angreifenden Hydraulikkräfte dieser in seiner Position verharrt.

Bei dieser bekannten Pumpedüse bleibt dann das Magnetventil geöffnet, bis zu Beginn des darauffolgenden Druckhubs, so daß während des restlichen Saughubes Kraftstoff in den Pumpraum strömt und diesen auffüllt. Auch während des Rastabschnittes der Nockenbahn bleibt das Magnetventil geöffnet. Die in den Druckraum strömende Fördermenge wird somit durch den Öffnungszeitpunkt des Magnetventils bestimmt, durch den die Vorlagerung der Fördermenge in den Druckraum beendet wird. Diese Art der Fördermengenbestim mung ist verhältnismäßig ungenau, da es sich um eine mit telbare Mengensteuerung handelt, bei der sich außer oben genannten Steuerfehlern alle möglichen Einflüsse auswirken können, wie beispielsweise Undichtheiten in Leitung und Ventilen, Änderungen der Strömungsverhältnisse, z.B. Öffnungskräfte des Rückschlagventils, aber auch die sich ändernde Temperatur des Kraftstoffes und Änderungen des Förderpumpendrucks.

Ein weiterer Nachteil dieser Art mittelbarer Steuerung be steht darin, daß sich besonders bei höheren Drehzahlen die Massenträgheit des Zwischenkolbens und auch Drosselwirkun gen in der Förderleitung und Fülleitung auswirken. So muß beispielsweise eine sehr genaue Abstimmung zwischen dem Drosseleffekt des Magnetventils zum Pumpraum und jenem des Rückschlagventils zum Druckraum hin gegeben sein, sowie der Arbeitsflächen des Zwischenkolbens in Verbindung mit dem Kraftstoffniederdruck und der den Zwischenkolben bei dieser bekannten Pumpedüse in Richtung Druckraum belastenden Fe der. Da sich die dynamische Kraft des massebehafteten Zwi schenkolbens drehzahlabhängig ändert und dieser Zwischen kolben zur Spritzmengenbestimmung während seines Saughubes gestoppt werden muß, ergeben sich Funktionsgleichungen, die außerordentlich komplex sind und einen drehzahlabhängigen Faktor enthalten, so daß eine theoretische Vorbestimmung einer solchen Anlage nicht möglich ist.

Auch für die Steuerung des Förderbeginns dieser bekannten Pumpedüse bestehen erhebliche Nachteile, da das Magnetven til erst nach Zurücklegung eines bestimmten Druckhubab schnittes des Pumpenkolbens geschlossen wird, wonach erst die Einspritzung in den Brennraum des Motors beginnen kann, also erst dann, wenn das im Pumpraum vorhandene Kraftstoff volumen eingesperrt den Zwischenkolben antreibt, um so die im Druckraum vorgelagerte Kraftstoffmenge zur Einspritzdüse zu fördern. Bei diesem ersten Druckhubabschnitt wird der entsprechende Teil des im Pumpraum befindlichen Kraftstof fes zurück über das Magnetventil und die Förderleitung zur Kraftstoffquelle gefördert. Diese Umkehrung des Kraftstoff stroms, also dieses Hin- und Herschieben eines Kraft stoffvolumens, kann bei den dynamischen Verhältnissen, die sich mit der Drehzahl ändern und besonders bei hohen Dreh zahlen stark auswirken, zu sehr unterschiedlichen Beschleu nigungskräften führen, die sich dann als Fehler des ge wünschten Förderbeginnzeitpunktes auswirken können. Dieser Nachteil ist insofern kaum heilbar, als der gewünschte För derbeginnzeitpunkt hier nur bedingt von der Drehzahl ab hängt, so daß notorisch durch die Drehzahl sich ergebende Fehler über die Drehzahl als Kenngröße nicht eliminiert werden können. Dieses Problem wird noch dadurch verstärkt, daß in manchen Fällen der Förderbeginnzeitpunkt von sonsti gen Motorkenngrößen, wie beispielsweise der Last, abhängig verändert werden muß, in jedem Fall aber abhängig von der Drehzahl.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Pumpedüse besteht zudem darin, daß das Magnetventil als Hochdruckventil aus gebildet sein muß, um die während des Druckhubs auftreten den Drücke aushalten zu können. Außerdem muß es während des Druckhubs schließen, wobei zwar bei der Rückförderung noch kein Einspritzdruck besteht, aber doch ein Druck, der weit höher ist als der Förderpumpendruck. Dieser Rückförderdruck ändert sich in gewissen Grenzen drehzahlabhängig, was eben falls einen Einfluß auf den Schließvorgang hat, mit einer Tendenz einer Verschleppung des Förderbeginns in Richtung "spät". In jedem Fall muß ein solches Magnetventil auch für den Einspritzdruck, also einen höchstmöglichen Kraftstoff druck ausgelegt sein, was nicht nur hohe Herstellungskosten zur Folge hat, sondern auch einen hohen Stromverbrauch wäh rend des Einsatzes. Da außerordentlich kurze Steuerzeiten erforderlich sind, kommen vorgesteuerte Magnetventile kaum in Frage. Da der Druckunterschied zwischen Saugseite und Hochdruckseite etwa 1 : 100 ist, wirken sich entsprechend relativ geringe Zeit- oder Querschnittabweichungen als gro be Mengenfehler aus.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anlage besteht dar in, daß durch die rein drehwinkelgesteuerte, bzw. über das Magnetventil mittelbar gesteuerte Fördermenge, jede sich ändernde Drosselwirkung in der Fülleitung zum Druckraum einen Mengensteuerfehler zur Folge hat. Dies ist besonders deshalb kritisch, weil die Fördermengen in einem Verhältnis 1 : 15 zwischen Leerlaufmenge und Vollastmenge differieren, die jeweils zwischen niederster Drehzahl und Höchstdrehzahl möglicherweise zugemessen werden müssen. Um eine Vollast menge bei Höchstdrehzahl noch ausreichend genau zumessen zu können, ist somit ein Mindestsaughubabschnitt erforderlich.

Unter Berücksichtigung dieser Umstände ist bereits vor geschlagen worden (DE-P 37 00 352.6), bei einer Kraftstoff einspritzeinrichtung, insbesondere Pumpedüse der eingangs beschriebenen Art, die vom Steuerventil gesteuerte Förder leitung durch den Pumpenkolben zu steuern, und während ei nes ersten Saughubabschnittes des Pumpenkolbens diese För derleitung vom Pumpraum zu trennen und mit der Fülleitung des Druckraums zu verbinden und während eines späteren Ab schnittes des Saughubes sowie im Rastabschnitt des den Pum penkolben antreibenden Nockens diese Förderleitung wiederum mit dem Pumpraum zu verbinden, nach vorherigem Trennen von der Fülleitung. Hierdurch wird die Steuerung wesentlich verbessert. Da die gesamte Mengensteuerung, nämlich die der Fördermenge sowie der Förderbeginn bestimmenden Menge auf die Nockenrücklaufflanke verlegt wird, kann der dort für die Steuerung zur Verfügung stehende Bereich auf Kosten der Druckhubflanke vergrößert werden. Die Druckhubflanke dient nunmehr nur der reinen Hochdruckeinspritzung und kann des halb vorteilhafterweise sehr steil ausgebildet sein, was vor allem dem Einspritzverlauf zugute kommt. Da auf der Hochdruckseite weder die Fördermenge, noch der Förderbeginn gesteuert werden, kann vorteilhafterweise der Einspritzver lauf in beliebiger Weise beeinflußt werden, ohne dabei die Fördermenge verändern zu müssen. Durch das Verkleinern des wirksamen Nockenwinkels für die Hochdruckflanke kann ent sprechend der Winkel für die Ablaufflanke bzw. den Grund kreis des Nockens vergrößert werden, so daß für den Saug hubabschnitt und den Rastabschnitt mehr Zeit zur Verfügung steht und auch die Ablaufflanke entsprechend flacher ver laufen kann. Auf diese Weise ist die Ablaufflanke etwa 5 bis 7 mal flacher ausführbar, als die Druckhubflanke. Die Zumeßzeit wird entsprechend länger und die kritischen Störfrequenzen entsprechend niedriger. Hierbei ist es mög lich, daß die Störfrequenz in die Nähe der Einspritzfre quenz gelangt, die die Phasenlage und Amplitude einer be nachbarten Störfrequenz dominierend bestimmt. Durch die längere zur Verfügung stehende Steuerzeit verringern sich auch die magnetventilbedingten Abweichungen in der zu steu ernden Kraftstoffmenge, da sich solche direkten Fehler ent sprechend der verlängerten zur Verfügung stehenden Zeit verkleinern. Ganz abgesehen davon kann als Magnetventil nunmehr ein wesentlich billigeres Niederdruckventil einge setzt werden, mit dem problemlos auch höhere Schaltfrequen zen möglich sind. Außerdem kann ein solches Magnetventil aufgrund der längeren zur Verfügung stehenden Zeit für die unmittelbare Steuerung der Fördermenge sowie der den För derbeginn bestimmenden Menge dienen.

Bei diesem genannten Vorschlag erfolgt die Umsteuerung der Kraftstofförderleitung vom Druckraum zum Pumpraum und wie der zurück zum Druckraum über den Pumpenkolben selbst, der somit als mechanischer Steuerschieber wirkt. Natürlich ist auch eine äquivalente Lösung denkbar, bei der ein mit dem Pumpenkolben synchron angetriebener Steuerschieber diese Aufgabe übernimmt.

Bei vorgenanntem Vorschlag ist bei Beginn des Saughubes das Steuerventil geschlossen und öffnet zur Einleitung der För dermengezumessung in den Druckraum, wobei bereits aufgrund der Saugwirkung des Pumpenkolbens der Zwischenkolben den erforderlichen Hub ausführt. Je größer die Fördermenge sein soll, um so früher öffnet das Magnetventil. In jedem Fall wird die Förderung in den Druckraum unterbrochen, wenn der Pumpenkolben die Förderleitung sperrt. Das Magnetventil bleibt auch weiterhin geöffnet, solange also der Pumpenkol ben den Kraftstoffstrom umschaltet, so daß im Rastab schnitt, in dem der Pumpenkolben die Verbindung von der Förderleitung zum Pumpraum hergestellt hat, in den zwischenzeitlich sich im Pumpraum eingestellten Hohlraum Kraftstoff einströmt, bis das Magnetventil wieder schließt. Dieses dort eingeströmte Volumen ist maßgebend für den Förderbeginn, d.h. je früher das Magnetventil schließt, desto später erfolgt der Förderbeginn der Einspritzung.

Obwohl der Zwischenkolben seinen Saughub stets am End anschlag beginnt und vorteilhafterweise das Magnetventil pro Pumpzyklus nur einmal Öffnen und Schließen muß, ergeben sich durch den im übrigen schwimmenden Zwischenkolben Grenzfälle bei den Verbindungen zwischen den beteiligten Räumen und Kanälen, die ein Beherrschen der Fehlerquellen, insbesondere durch Störschwingungen, aber auch magnetven tilbedingte Mengenfehler, erschweren.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat demgegenüber den Vorteil, daß die Stellfeder einerseits be wirkt, daß der Zwischenkolben während des ersten Saughubab schnitts und bis er an seinen Anschlag stößt, am Pumpen kolben anliegt und diesem entsprechend der Ablaufflanke des Nockens folgt. Der Zwischenkolben legt somit bei jedem Pumpzyklus den gleichen Hub zurück. Das heißt, die vor al lem schwingungstechnischen Randbedingungen sind bei jedem Zyklus die gleichen. Das Magnetventil kann während des För dermengenzumeßabschnittes öffnen und wieder schließen oder es kann, kombiniert mit der Kantensteuerung des Pumpenkol bens, den Anfangs- oder den Endzeitpunkt dieser Zumessung bestimmen. So ist es denkbar, daß die Fülleitung zum Druck raum durch den Pumpenkolben noch geschlossen ist, wenn be reits das Magnetventil geöffnet hat oder umgekehrt, das Magnetventil erst öffnet, wenn durch den Pumpenkolben die Verbindung zwischen Förderleitung und Fülleitung bereits hergestellt ist.

Dadurch, daß eine Kraftstoffzumessung in den Pumpraum erst erfolgen kann, wenn der Zwischenkolben an seinem Anschlag anliegt, wird vorteilhafter eine weitere Gefahr von unkon trollierbaren hydraulischen Verbindungen oder Schwingungen vermieden. Bevorzugt wird die Förderleitung erst dann mit dem Pumpraum verbunden, wenn der Rastabschnitt des Nockens wirksam ist, d.h. der Pumpenkolben seine Ausgangslage ein nimmt. Die Förderung von der Förderleitung aus erfolgt in jedem Fall in einen pro Zyklus gleich großen Pumpraum, so daß für diese Kraftstoffzumessung von dieser Seite her stets die gleichen Grundbedingungen herrschen. Die von der Drehzahl abhängige, zur Verfügung stehende Zeit ändert sich natürlich mit der Drehzahl und muß durch die Öffnungsdauer des Magnetventils korrigiert werden. So ist auch der Punkt, bei dem der Pumpraum für die Zumessung aufgesteuert wird, stets nur winkelabhängig.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Steuerventil ein Magnetventil, das vorzugsweise strom los geschlossen ist. Natürlich wird bevorzugt bei der Er findung ein Magnetventil verwendet, doch ist es auch denk bar, daß statt einem Magnetventil ein sonstwie elektrisch oder auch mit anderen Mitteln gesteuertes Ventil verwendet wird. Erfindungsgemäß ist das Magnetventil so in das Pum pengehäuse eingesetzt, daß der Abstand zwischen Steuer stelle im Magnetventil und Steuerstelle am Pumpenkolben mi nimiert ist. Bei einer entsprechenden Optimierung entfällt somit die Förderleitung zwischen Magnetventil und Pumpen kolben. Durch das Verringern des schädlichen Raums wird zu dem dessen Einfluß auf die Steuerung minimiert.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung steuert der Zwischenkolben gegen Ende des Druckhubes einen Entlastungskanal des Pumpraums auf, so daß außer dem Druckraum nunmehr gegen Druckhubende auch der Pumpraumdruck entlastet ist. Hierdurch sind die Ausgangsbedingungen vor der Zumessung von Kraftstoff in den Pumpraum und den Druck raum, vor allem in Hinsicht auf den Restdruck, bei jedem Zyklus die gleichen. Nach einer weiteren vorteilhaften Aus gestaltung der Erfindung ist die Stellfeder im Pumpraum an geordnet, obwohl sie am Zwischenkolben in Richtung Pumpraum angreift. Hierdurch ist die Auswirkung des federbedingten Totraums weniger störend, als wenn dieser im Druckraum vor handen wäre. Erfindungsgemäß kann dabei die Stellfeder schraubenförmig um den Zwischenkolben gewickelt sein, wobei sie sich einerseits an einer Schulter der den Pump- und Druckraum bildenden Bohrung abstützt und andererseits an einem Bund des Zwischenkolbens.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung dient für den Antrieb des Pumpenkolbens ein Antriebs nocken, der einen langsam ansteigenden Saughubabschnitt (Saughubflanke) einen Rastabschnitt (Grundkreis) und einen steilen Druckhubabschnitt (Druckhubflanke) aufweist. Erfin dungsgemäß kann die den Förderbeginn bestimmende Zumessung in den Pumpraum während des Rastabschnittes des Nockens er folgen. Eine besonders günstige Saugsteuerung wird dann er reicht, wenn die Rücklaufflanke sich einer archimedischen Spirale annähert.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel als stark vereinfacht dargestellte Einspritzanlage mit ei ner Pumpedüse im Längsschnitt, Fig. 2 und 3 das zweite Aus führungsbeispiel als entsprechender Ausschnitt einer kon struktiv durchgestalteten Pumpedüse in Druckhubendlage (Fig. 2) und Saughubendlage (Fig. 3) und Fig. 4 ein Funk tionsdiagramm zur Erläuterung der Pumpedüsenfunktion.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in Fig. 1 dargestellten Einspritzeinrichtung arbei tet ein Pumpenkolben 1 in einer Zylinderbohrung 2 eines Gehäuses 3 und begrenzt einen Pumpraum 4, der andererseits durch einen Zwischenkolben 5 begrenzt ist, der ebenfalls in der Zylinderbohrung 2 axial verschiebbar arbeitet. Auf der dem Pumpraum 4 abgewandten Seite begrenzt der Zwischenkol ben 5 einen Druckraum 6, der über einen Druckkanal 7 mit einem Düsendruckraum 8 verbunden ist, von dem Spritzöffnun gen 9 abzweigen. Die Spritzöffnungen 9 werden durch eine Ventilnadel 11 gesteuert, welche durch eine Schließfeder 12 in Schließrichtung belastet ist.

Der Pumpenkolben 1 wird durch einen in Richtung des Pfeiles I rotierenden Antriebsnocken 13 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 14 für seine hin- und hergehende Pumpbewe gung entsprechend dem Doppelpfeil II angetrieben. Die Ab laufbahn des Nockens ist in drei Abschnitte eingeteilt, einen Saughubabschnitt III (Saughubflanke), einen Rastab schnitt IV (Grundkreis des Nockens) und einen steilen Druckhubabschnitt V (Druckhubflanke). In der Darstellung wirkt gerade die Druckhubflanke V auf den Pumpenkolben I, und zwar in ihrem letzten Abschnitt kurz vor Übergang in die Saughubflanke III, d.h. daß der Pumpenkolben beim Weiterdrehen des Nockens 13 noch einen bestimmten Hub nach unten zurücklegt, bevor er dann entsprechend der Saug hubflanke III sich für seinen Saughub wieder nach oben be wegt.

Zu der hier beschriebenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gehört neben der Pumpedüse ein Niederdruckkraftstoffsystem mit einer Förderpumpe 15, die den Kraftstoff aus einem Be hälter 16 ansaugt und über eine Förderleitung 17 zur Pumpe düse fördert, wobei in einer abzweigenden zum Kraftstoffbe hälter 16 zurückführenden Leitung ein Druckhalteventil 18 angeordnet ist. In der Förderleitung 17 ist ein 2/2 Magnet ventil 19 angeordnet, um den Kraftstofffluß zur Pumpedüse zeitgerecht zu steuern.

Vom Pumpraum 4 zweigt ein Entlastungskanal 21 und vom Druckraum 6 ein Absteuerkanal 22 ab, die jeweils vom Zwi schenkolben 5 in der in Fig. 1 dargestellten Lage, also na hezu Druckhubendlage, zur Druckentlastung beider Räume 4 und 6 aufgesteuert werden. Der Entlastungskanal 21 und der Absteuerkanal 22 münden in das Niederdruckkraftstoffsystem hier in die Förderleitung 17 stromauf des Magnetventils 19. Außerdem ist zur Abkoppelung des Druckraums 6 zum Düsen druckraum 8 im Druckkanal 7 ein Druckventil 23 angeordnet. In dieser stark vereinfachten Darstellung sind weitere zu sätzlich erforderliche Leckkanäle und Leckanordnungen, die zwischen dem Hochdruckteil und diesem Niederdruckteil er forderlich sind, nicht dargestellt.

Das Magnetventil 19 wird durch ein elektronisches Steuer gerät 24 angesteuert, um über den Öffnungs- und Schließ zeitpunkt bzw. die Öffnungszeiten des Magnetventils 19, die Motordrehzahl bzw. Motorleistung und den Spritzbeginn zu regeln bzw. zu steuern. In dieses elektronische Steuergerät 24 wird über ein Gaspedal 25 die Last und über einen Dreh zahlgeber 26 die Drehzahl n eingegeben sowie über minde stens zwei weitere nicht dargestellte Geber die Temperatur T und ein weiteres Signal S beispielsweise eines Abgaswer tes oder des Außenluftdrucks. Zusätzliche Ausgänge 27 dieses elektronischen Steuergerätes 24, von denen vier dar gestellt sind, entsprechend einer 4-Zylinder-Brennkraftma schine führen jeweils zu einem Magnetventil 19 einer Pumpe düse, von denen dann ebenfalls vier vorhanden sind, die al lerdings von nur einer Förderpumpe 15 bzw. einem Kraft stoffbehälter 16 aus gemeinsam versorgt werden.

Die Pumpedüse weist außerdem eine Fülleitung 28 auf, die über eine in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 1 angeord nete Ringnut 29 mit der Förderleitung 17 verbindbar ist und die in den Druckraum 6 mündet. In der in Fig. 1 dargestell ten Pumpenkolbenstellung ist diese Verbindung gerade herge stellt. Am Ende dieser Fülleitung 28, also an der Mündung zum Druckraum 6 hin, ist ein als Rückschlagventil arbeiten des Füllventil 32 angeordnet.

Die Lage einer Mündung 33 der Förderleitung 17 ist in der Zylinderbohrung 2 so gewählt, daß sie während des ersten Saughubabschnittes über die Ringnut 29 aufgesteuert und mit der Fülleitung 28 verbunden ist. Nachdem der Pumpenkolben 1 bei seinem Saughub einen Zumeßhub hz erreicht hat, wird durch den Schaftabschnitt 34 des Pumpenkolbens 1 die Mün dung 33 gesperrt, um nach der Zurücklegung eines weiteren Hubes und entsprechend dem Vorbeifahren des Schaftab schnittes 34 wieder aufgesteuert zu werden, wonach die För derleitung 17 mit dem Pumpraum 4 verbunden ist. Dieses ist spätestens für den Rastabschnitt IV des Nockens 13 der Fall, wenn also der Pumpenkolben 1 seine Saughubendlage bzw. Druckhubausgangslage einnimmt.

Der Zwischenkolben 6 ist in Richtung Pumpraum 4 durch eine Stellfeder 35 belastet. Außerdem ist der Hub des Zwischen kolbens 5 in Richtung Pumpraum 4 durch einen Anschlag 36 begrenzt. Die Kraft der Stellfeder 35 ist dabei so groß, daß der Zwischenkolben 5 während des Saughubes des Pumpen kolbens 1 bei jedem Zyklus an den Anschlag 36 stößt. Die Funktion ist im einzelnen weiter unten beschrieben. Zur Steuerung des Absteuerkanals 22 dient eine im Zwischenkol ben 5 verlaufende und in den Druckraum 6 mündende Absteuer bohrung 37. Der Entlastungskanal 21 wird durch die obere Kante des Zwischenkolbens 5 gesteuert, so daß, da beide Ka näle, nämlich der Entlastungskanal 21 und der Absteuerkanal 22, vom Zwischenkolben 5 gesteuert werden, ein sehr exakter Absteuerzeitpunkt für beide Arbeitsräume, nämlich den Pump raum 4 und den Druckraum 5, erzielbar ist. Hierdurch kann mit Sicherheit erreicht werden, daß der Zwischenkolben 5 bei Förderende an einer Anschlagplatte 38 der Pumpedüse an liegt und somit eine definierte Stellung vor Saughubbeginn einnimmt, obwohl der Pumpenkolben 1 seinen Druckhub noch nicht ganz beendet hat, um dann bei Druckhubende entweder direkt oder nahezu auf den Zwischenkolben 5 zu stoßen. Wäh rend dieses letzten Druckhubabschnitts fördert der Pumpen kolben 1 eine Restmenge aus dem Pumpraum 4 in den aufge steuerten Entlastungskanal 21.

In Fig. 2 und 3 ist vom zweiten Ausführungsbeispiel zwar nur ein Detail, aber dieses konstruktiv dargestellt, wobei die Bezugszahlen für die zwar anders gestalteten, aber ge genüber dem ersten Ausführungsbeispiel gleichen Teile um den Wert 100 erhöht sind. In Fig. 2 nimmt der Pumpenkol ben 101 und der Zwischenkolben 105 seine jeweilige Druck hubendlage bzw. Saughubausgangslage und in Fig. 3 jeweils seine Saughubendlage bzw. Druckhubausgangslage ein.

Um den schädlichen Raum zu minimieren, ist zur Aufnahme der Stellfeder 135 in der Zylinderbohrung 102 des Kolbens 101 eine Ringnut 39 vorgesehen, wobei die Stellfeder 135 schraubenförmig um den Zwischenkolben 105 gewickelt ist und sich einerseits an der einen Stirnfläche 41 der Ringnut 39 abstützt und andererseits an einem Bund 42 des Zwischenkol bens 105. Die Ringnut 39 ist zum Pumpraum 104 hin offen, um so den Druckraum 106 weitgehend von schädlichen Räumen zu entheben. Als Anschlag für den Zwischenkolben 105 dient hier die zweite Stirnfläche 43 der Ringnut 39 in Zusammen wirken mit dem Bund 42 des Zwischenkolbens 105. Da das obe re Ende des Zwischenkolbens 105 nunmehr nicht mehr radial dichtend geführt ist, erfolgt die Steuerung des Entla stungskanals 21 nicht mehr über die obere Steuerkante, son dern über eine Ringnut 44 in der Mantelfläche des Zwischen kolbens 105, die über eine im Zwischenkolben 105 verlaufen de Bohrung 45 mit dem Pumpraum 104 verbunden ist. Auch die Absteuerbohrung 137 mündet bei diesem Beispiel in eine in der Mantelfläche des Zwischenkolbens 105 vorhandene Ringnut 46, die wiederum den Absteuerkanal 22 steuert.

Das Magnetventil 119 ist bei diesem Ausführungsbeispiel derart in das Gehäuse 103 der Pumpedüse eingesetzt, daß der Abstand zwischen einer Steuerstelle 47 des Magnetventils 119 und dem Ende 48 der Förderleitung 117 minimiert ist. Von der Förderleitung bleibt stromab des Magnetventils 119 nur ein ganz kurzes Stück übrig.

Der Raum 49 im Gehäuse 103 der Pumpedüse, von dem die För derleitung 117 abzweigt und in den der Entlastungskanal 21 sowie der Absteuerkanal 22 münden, wird als Saugraum be zeichnet und gehört, wie zu Fig. 1 beschrieben, zum Nie derdruckkraftstoffsystem, wobei die Saugräume 49 der zu einem Motor gehörenden Pumpedüsen miteinander verbunden sind.

Anhand des in Fig. 4 dargestellten Funktionsdiagramms wird in Verbindung mit diesem zweiten in Fig. 2 und 3 darge stellten Ausführungsbeispiel die Arbeitsweise der Erfindung erläutert:

In diesem Diagramm ist über der Abszisse der Drehwinkel α der Nockenwelle, also des Nockens 13 aufgetragen und über der Ordinate der Hub h des Pumpenkolbens 101 bzw. des Zwi schenkolbens 105.

Der Pumpenkolben 101 nimmt in Fig. 3 die Stellung ein, die etwa dem Ursprung des Diagramms entspricht, und zwar seine untere Totpunktlage, im folgenden mit UT bezeichnet, ent sprechend dem Grundkreis des Nockens. Danach beginnt der Druckhub des Pumpenkolbens 101, wobei nach Fig. 3 der Pum penkolben 101 nach unten verschoben wird, was im Diagramm einem nach oben gerichteten Kurvenabschnitt entspricht. Der Pumpenkolben 101 wird dabei durch die Druckhubflanke V des Nockens 13 angetrieben entsprechend dem Drehwinkelabschnitt V, der hier mit etwa 54° angenommen ist, gegenüber 360° einer Nockenumdrehung. Dieser Gesamthub ist mit hm bezeich net. Bei diesem Druckhub wird zuerst der im Pumpraum 104 befindliche Hohlraum ausgeglichen, wonach ein eingeschlos senes, den Förderbeginn bestimmendes Kraftstoffvolumen ver bleibt. Dieser Zustand wird nach Zurücklegung des Hubes hs entsprechend einem Drehwinkel α s erreicht. Bereits vor her, nämlich nach der Zurücklegung des Hubes hl, wird durch den Schaftabschnitt 34 des Pumpenkolbens 101 das Ende 48 der Förderleitung 117 gesperrt, um so den Niederdruckbe reich vom Hochdruckbereich abzukoppeln. Während der Hub hl bei jedem Druckhubbeginn gleich bleibt, ändert sich der Hub hs in Abhängigkeit der in den Pumpraum 104 zugemessenen Kraftstoffmenge. Je größer diese Kraftstoffmenge ist, desto kleiner ist der Hub hs und je weniger Kraftstoffvolumen vorhanden ist, desto länger ist dieser Hub und entsprechend desto später ist der Hohlraum ausgeglichen.

Bei der Fortsetzung des Druckhubs des Pumpenkolbens 101 wird nunmehr über das eingeschlossene Volumen der Zwi schenkolben 105 entgegen der Kraft der Stellfeder 135 mit angetrieben, wobei zuerst der im Druckraum 106 befindliche Hohlraum ausgeglichen wird. Dieses ist nach Zurücklegung des Hubes hv der Fall. Auch hier ist es so, daß sich der Hub hv mit dem in den Druckraum 106 zugemessenen Kraft stoffvolumen ändert, d.h. je größer die vorgelagerte Menge ist, desto geringer ist dieser Vorhub und je kleiner die zugemessene Menge ist, desto größer ist dieser Hub hv. Die tatsächliche Einspritzung kann also erst beginnen, wenn sich die beiden Hübe hs und hv addiert haben, d. h. wenn alle Hohlräume ausgeglichen sind. Im Extremfall, d. h. wenn in den Pumpraum 104 keine Kraftstoffzumessung erfolgte, be ginnt der Vorhub des Zwischenkolbens 105 erst dann, wenn der Pumpenkolben 101 auf den am Anschlag 43 anliegenden Zwischenkolben 105 stößt. Der Zwischenkolben 105 wird dann mechanisch durch den Pumpenkolben 101 mitgenommen. In einem solchen Fall beginnt der Zwischenkolben 105 seinen Hub bei hA. In einem solchen Fall ist der den Spritzbeginn bestim mende Förderbeginn der Kraftstoffeinspritzpumpe auf spä testmöglich eingestellt, was beispielsweise bei niederen Drehzahlen gewünscht sein kann. Für eine extrem frühe Ein spritzung ist hs möglichst klein, also in etwa so groß wie hl, so daß der Zwischenkolben 105 vom Anschlag 43 bereits abhebt, sobald die Mündung 48 der Förderleitung 117 und da mit der Niederdruckbereich gesperrt ist.

Nach Zurücklegung des Hubes hv beginnt nunmehr die eigent liche Einspritzung, solange bis der Zwischenkolben 105 in der Nähe seines oberen Totpunktes über die Ringnuten 44 und 46 den Entlastungskanal 21 des Pumpraums 104 und den Ab steuerkanal 22 des Druckraums 106 aufsteuert. Der hierfür erforderliche Hub ist mit he bezeichnet und fällt im Ex tremfall weitgehend mit dem Einspritzhubende hE des Pumpen kolbens 101 zusammen. Dies ist dann der Fall, wenn bei ex tremer Einstellung für späten Spritzbeginn, wie oben be schrieben, der Pumpenkolben 101 direkt mechanisch den Zwi schenkolben 105 in dessen Endlage verschiebt. Die größt mögliche Einspritzmenge wird dann erreicht, wenn im Druck raum 106 kein Hohlraum vorhanden ist, d.h. wenn die Ein spritzförderung aus dem Druckraum 106 bereits beginnt, wenn der Zwischenkolben 105 vom Anschlag 43 abhebt, so daß der maximal für die Einspritzförderung mögliche Hub des Pumpen kolbens he=hE-hA ist, im Normalfall aber he=hE-hv-hs ist.

Sobald die Hohlräume im Pumpraum 104 und Druckraum 106 aus geglichen sind, entsteht durch den fortgesetzten Antrieb des Pumpenkolbens 101 in beiden Räumen ein entsprechend an steigender Druck bis sich nach Einstellen des hohen Ein spritzdruckes die Ventilnadel 11 entgegen der Kraft der Schließfeder 12 öffnet und der Kraftstoff aus dem Druckraum 106 über das Druckventil 23, den Druckkanal 7, den Druck raum 8 und die Spritzöffnungen 9 in den Brennraum einge spritzt wird. Für den gesamten Steuerbereich steht ein Hub des Pumpenkolbens 101 von hE abzüglich hl zur Verfügung, wobei für die Fördermengenänderung der Bereich hE abzüglich hA, also der maximal mögliche Hub des Zwischenkolbens 105 zur Verfügung steht, hingegen für die Spritzbeginnänderung der Hubabschnitt zwischen hA und hl. Dieses entspricht ei nem Drehwinkelbereich des Nockens von α l bis α E.

Der Pumpenkolben 101 setzt seinen Druckhub bis Beendigung des Drehwinkels α V fort, wonach der Saughub beginnt ent sprechend dem Saughubabschnitt III des Nockens, also ent sprechend einem Drehwinkel α III. Der Pumpenkolben 101 nimmt nunmehr vor dem Saughub die in Fig. 2 dargestellte Stellung in OT ein. Der Zwischenkolben 105 wird mechanisch durch den Pumpenkolben 101 ebenfalls in seiner OT-Stellung gehalten, nämlich in seiner Ausgangslage, die bei jedem Zyklus dieselbe ist, so daß für eine exakte Mengenzumessung stets die gleichen Ausgangsbedingungen eingestellt sind. Der Pumpenkolben 101 nimmt in OT seinen Maximalhub hm ein.

Wenn nunmehr der Saughub beginnt, in dem der Pumpenkolben 101 durch die Rückstellfeder 14 auf die Saughubflanke ge preßt beim Weiterverdrehen des Nockens 13 der Nockenbahn folgt, so folgt dem Pumpenkolben 101 auch der Zwischenkol ben 105, und zwar unter mechanischer Berührung und durch die Stellfeder 135 angetrieben. Hierbei werden nach Zurück legung des Hubes hm abzüglich hE die Ringnuten 44 und 46 vom Entlastungskanal 21 und dem Absteuerkanal 22 getrennt, so daß der Pumpraum 104 und der Druckraum 106 vom Nieder druckbereich, also dem Saugraum 49 abgekoppelt sind. Erst jetzt kann, welcher Art auch immer, eine Zumessung von Kraftstoff in diese Räume beginnen. Dieser Punkt ist er reicht bei α E 2. Wie an der Kurve in Fig. 4 erkennbar ist, ist der für die Saugseite durch α III und α IV bezeich nete Saughubdrehwinkel nahezu siebenmal so groß, wie der für den Druckhub zur Verfügung stehende Drehwinkel α V. Dies hat zur Folge, daß für den Saughub nahezu siebenmal soviel Zeit zur Verfügung steht wie für den Druckhub. Diese Zeit teilt sich auf in die Zeit t 1 für die Kraftstoff mengenzumessung und die Zeit t 2 für die Zumessung der den Förderbeginn bestimmenden und in den Pumpraum zuzumessenden Menge.

Als erstes wird beim Saughub die einzuspritzende För dermenge gemessen. Für den Hubbereich hA bis hm ist über die Ringnut 29 des Pumpenkolbens 101 das Ende 48 der För derleitung 117 mit der zum Druckraum 106 führenden Füllei tung 28 verbunden. Während des Druckhubs wirkt sich diese Verbindung nicht aus, da das Füllventil 132 den Druckraum 106 vom Niederdruckbereich abkoppelt. Während des Saug hubbereichs hingegen (α III) kann über diese Fülleitung Kraftstoff in den Druckraum 106 zugemessen werden, was im mer dann erfolgt, wenn das Magnetventil 119 geöffnet ist und aus dem Saugraum 49 über die Förderleitung 117 die Steuerstelle des Magnetventils 47, die Ringnut 29, die Fülleitung 28 und das Füllventil 32 Kraftstoff in den Druckraum 106 strömt. Der sich aufgrund des Saughubs des Pumpenkolbens 101 und vor allem der Stellfeder 135 im Druckraum 106 einstellende Unterdruck ergibt einen für die Kraftstoffzumessung von der Drehzahl unabhängigen, also stets gleichbleibenden Förderdruck entsprechend dem kon stanten Saugraumdruck, so daß abgesehen von Drosseleffekten die Zumeßmenge durch die Öffnungszeit des Magnetventils 119 bestimmt wird. Drehzahlabhängige Drosseleffekte können in bekannter Weise durch Anpassen des Saugraumdrucks elimi niert werden. Die hier für die Erläuterung gewählte Be schreibung ist zum leichteren Verständnis der Funktion rein statisch betrachtet. Die beim ersten Abschnitt des Saug hubes, nämlich bis zum Drehwinkel α E 2 aus dem Saugraum 49 über den Absteuerkanal 22 in den Druckraum 106 strömende Kraftstoff wird beim Ende des Druckhubes entsprechend wieder in den Saugraum 49 abgesteuert, so daß sich diese Menge nicht als Einspritzmenge auswirkt. Obwohl das Magnet ventil 119 bereits vor Beginn des Saughubes aufgesteuert sein kann, wirkt sich für die Zumessung der Einspritzmenge erst der Öffnungszeitabschnitt aus, ab dem Drehwinkel α E 2. In Fig. 4 ist die Öffnungszeit des Magnetventils für die Zumessung der Einspritzmenge mit t 1 bezeichnet, wobei der Abschnitt dieser Zeit, der sich effektiv auswirkt, also ab dem Drehwinkel α E 2 beginnt, mit t 1 e bezeichnet ist.

Während dieses letzteren Zeitabschnittes legt also der Pum penkolben 101 einschließlich dem Zumeßkolben 105 den Hub he zurück, was einem Volumen von he mal der Querschnittsfläche von Pumpenkolben 101 oder dem gleichen Querschnitt des Zwi schenkolbens 105 entspricht. Diese effektive Zeit t 1 e kann maximal bis zum Drehwinkel α A fortgesetzt werden, ent sprechend dem dann erfolgenden Aufstoßen des Zwischenkol bens 105 auf den Anschlag 43. Dadurch ist auch die maximal zumeßbare Einspritzmenge begrenzt.

Wenn das Magnetventil bei Leerlauf oder Teillast vor Errei chen des Drehwinkels α A, wie auch in Fig. 4 dargestellt, geschlossen wird, so bildet sich für den restlichen Hub des Zwischenkolbens 105, nämlich bis zum Anstoßen an den An schlag 43, ein Hohlraum im Druckraum 106 der beim Druckhub ohne Auswirkung auf die Einspritzung wieder in sich zusam menfällt und ausgeglichen wird. Es muß also die Kraft der Stellfeder 135 in jedem Fall so groß sein, daß ein Vakuum druck überwunden wird, um tatsächlich zu gewährleisten, daß der Zwischenkolben 105 am Pumpenkolben 101 mechanisch an liegt, um sich erst dann zu lösen, was allerdings nur Ein fluß auf die Kraftstoffzumessung in den Pumpraum 104 hat. Entsprechend muß auch die Förderleitung 117 mit der Füllei tung 28 für diesen Einspritzmengenzumeßbereich über die Ringnut 29 bestehen, so daß der Kraftstoffzumeßstrom nur durch die Öffnungszeit des Magnetventils 119 bestimmt wird.

Beim Fortsetzen des Saughubs des Pumpenkolbens 101 und nach Anliegen des Zwischenkolbens 105 am Anschlag 43 (also ab α A) entsteht im Pumpraum 104 ein Hohlraum mindestens solange bis der Schaftabschnitt 34 des Pumpenkolbens 101 die Mün dung 48 der Förderleitung 117 überfahren und wieder freige legt hat. Dies ist spätestens in der in Fig. 3 dargestell ten Stellung des Pumpenkolbens 101 erreicht. Die mit dem Pumpraum 104 verbundenen Räume, also der die Stellfeder 135 aufnehmende Ringraum bzw. die Bohrung 45 und Ringnut 44, sollen so klein wie möglich sein, da diese Räume als schäd liche Räume einen Störungseinfluß ausüben können. Dies gilt natürlich auch für den Mündungsbereich der Förderleitung 117, also deren Mündung 48 und den Abschnitt innerhalb des Magnetventils stromab der Steuerstelle 47.

Die Verbindung zwischen Förderleitung 17 und Pumpraum 104 wird vor Erreichen des unteren Totpunktes UT des Pumpenkol bens 101 erreicht, so daß also die Förderung von der den Förderbeginnzeitpunkt bestimmenden Kraftstoffmenge in den Pumpraum 104 schon vor UT beginnen kann. Da ohnehin der verbleibende Zeitabschnitt für diese Zumessung verhältnis mäßig kurz ist, kann das Magnetventil 119 bereits geöffnet haben, bevor diese Aufsteuerung der Mündung 48 der Förder leitung 117 durch den Pumpenkolben 101 erfolgt, um so Feh ler, die sich durch verzögerte Aufsteuerungen des Magnet ventils ergeben, zu eliminieren. In Fig. 4 ist die Öff nungszeit des Magnetventils für die Förderbeginnsteuerung mit t 2 bezeichnet, wobei hier die effektive Zumessung nur den Zeitabschnitt t 2 e aufweist. Letztere effektive Zumes sung beginnt bei dem Drehwinkel α E 2. Da es sich um eine Zumessung in einen Hohlraum handelt, der auch zu Beginn des Druckhubes noch nicht ausgeglichen ist, sondern erst bei Erreichen des Hubes hs bei α S kann somit die Zeit t 2 bis zum Drehwinkel α l des darauffolgenden Druckhubes gehen. Dies wird dann der Fall sein, wenn der Spritzbeginn sehr früh verlegt ist, beispielsweise bei hohen Drehzahlen.

Nach dieser Saughubsteuerung, die sich über die Saug hubflanke und den Rastabschnitt des Nockens, also dessen Drehwinkel α III und α IV erstreckt, folgt wieder der oben beschriebene Druckhub, bei dem der Niederdruckkreis vom Hochdruckkreis entsprechend abgekoppelt ist. Erfin dungsgemäß kann die Aufteilung zwischen Saughubabschnitt und Rastabschnitt auch zu Gunsten des Rastabschnittes ver ändert werden, um so für die Förderbeginnsteuerung eine längere Zumeßzeit t 2 zur Verfügung zu haben. Bevorzugt han delt es sich aber bei beiden Zumeßarten um eine kombinierte Zeit/Winkelsteuerung, um wenigstens eine der Steuerfunk tionen bei der Zumessung durch die winkelabhängige Steuer kante der Kolben zu übernehmen und damit durch ein Magnet ventil gegebene Steuerfehler auf die Hälfte zu reduzieren.

Die Aufsteuerfolge der Ringnuten 44 und 46 der entspre chenden Kanäle 21 und 22 kann zudem erfindungsgemäß so ver schoben sein, daß gegen Ende des Druckhubes zuerst die Ringnut 46 den Absteuerkanal 22 aufsteuert, um damit das Spritzende einzuleiten und erst danach durch die Ringnut 44 den Entlastungskanal 21 aufzusteuern, um tatsächlich zu ge währleisten, daß der Zwischenkolben 105 stets in seine End lage geschoben wird.

Aufgrund dieser klaren voneinander unabhängigen Kraft stoffmengensteuerung in den Pumpraum 104 und den Druckraum 106 ist es möglich, zusätzliche den Spritzbeginn beeinflus sende Kraftstoffmengen aus dem Pumpraum 104 während des Druckhubes gesteuert abfließen zu lassen, ohne daß dadurch die zur Einspritzung gelangende Fördermenge beeinflußt wird.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungs wesentlich sein.

Bezugszahlenliste:

1, 101 Pumpenkolben
2 Zylinderbohrung
3, 103 Gehäuse
4, 104 Pumpraum
5, 105 Zwischenkolben
6, 106 Druckraum
7 Druckkanal
8 Düsendruckraum
9 Spritzöffnung
11 Ventilnadel
12 Schließfeder
13 Antriebsnocken
14 Rückstellfeder
15 Förderpumpe
16 Kraftstoffbehälter
17, 117 Förderleitung
18 Druckhalteventil
19, 119 2/2 Magnetventil
21 Entlastungskanal von 4
22 Absteuerkanal
23, 123 Druckventil
24 elektron. Steuergerät
25 Gaspedal
26 Drehzahlgeber
27 Ausgänge
28 Fülleitung
29 Ringnut
31 Eingangsabschnitt von 28
32, 132 Füllventil
33 Mündung von 17
34 Schaftabschnitt von 1
35, 135 Stellfeder
36 Anschlag
37 Absteuerbohrung
38 Anschlagplatte
39 Ringnut
41 Stirnfläche von 39
42 Bund von 105
43 Stirnfläche von 39
44 Ringnut
45 Bohrung in 105
46 Ringnut
47 Steuerstelle
48 Ende bzw. Minderung von 117
49 Saugraum
hA PK-Hub bis Zwischenk. in Ausgangslage
he Hubabschnitt während Einspritzung
hE PK-Hubende
hl PK-Vorhub bis Leitungssperrung
hm PK-Maximalhub
hs Hubabschnitt für Pumpraumhohlraumausgleich
hv Hubabschnitt für Druckraumhohlraumausgleich
hz PK-Hub bei Zumeßende
I Pfeil Drehrichtung
II Pfeil Hubrichtung
III Ablaufflanke von 13
IV Grundkreis von 13
V Druckhubflanke von 13
α Drehwinkel des Nockens 13
während:
α III Saughub
α IV Rasthub
α V Druckhub
t 1 Saughub mit Einspritzmenge
t 1 e Zumeßzeit Einspritzmenge
t 2 Saughubzeit Spritzbeginnmenge
t 2 e Zumeßzeit Spritzbeginnmenge
h Motordrehzahl
T Temperatur
S Signal

Claims

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere Pumpedüse, für Brennkraftmaschinen,

- mit einem Pumpraum (4; 104) eines vorzugsweise mecha nisch (Antriebsnocken 13) mit konstantem Arbeitshub angetriebenen Pumpenkolbens (1; 101),
- mit einem eine Einspritzdüse (8-12) über eine Druck leitung (7) mit Kraftstoff versorgenden Druckraum (6; 106),
- mit einem den Pumpraum (4; 104) vom Druckraum (6; 106) hydraulisch trennenden Zwischenkolben (5; 105),
- mit einem den Einspritzbeginn bestimmenden För derbeginn des Kraftstoffes vom Druckraum (6; 106) zur Einspritzdüse (8-12) in Abhängigkeit des im Pumpraum (4; 104) dafür eingeschlossenen Kraftstoffvolumens,
- mit einer für die Einspritzung vorgesehenen För dermenge als das im Druckraum (6; 106) dafür vor handene Kraftstoffvolumen,
- mit Bestimmung des Förderendes (Spritzendes) durch Aufsteuern eines Absteuerkanals (22) des Druckraums (6; 106) gegen Druckhubende durch den Zwischenkolben (5; 105), wobei der Zwischenkolben (5; 105) stets bei Druckhubende in eine bestimmte Endlage gelangt,
- mit einer am Zwischenkolben (5; 105) angreifenden Stellfeder (35; 135),
- mit einer zum Druckraum (6; 106) führenden und ein Füllventil (32; 132) enthaltenden Fülleitung (28),
- mit einer gemeinsamen Niederdruckkraftstoffquelle (49), deren Förderleitung (17; 117) mit dem Pumpraum (4; 104) oder mit der Fülleitung (28) verbindbar ist,
- mit einem Steuerventil (20) in der Förderleitung (17; 117) zur Steuerung der Kraftstoffvolumina in Pumpraum (4; 104) und in Druckraum (6; 106), wobei während des Saughubs des Pumpenkolbens (1; 101) zuerst der Druck raum (6; 106) und danach der Pumpraum (4; 104) mit Kraftstoff versorgt wird,
- dadurch gekennzeichnet,
- daß die Förderleitung (17; 117) und die Fülleitung (28) durch den Pumpenkolben (1; 101) gesteuert werden,
- wobei während eines Abschnittes (α III) des Saug hubes des Pumpenkolbens (1; 101) die Förderleitung (17; 117) mit der Fülleitung (28) verbunden und vom Pumpraum (4; 104) getrennt ist und während eines an deren Abschnittes (α IV), während dem der Pum penkolben (1; 101) nahe seiner Druckhubausgangslage (UT) ist oder rastet, mit dem Pumpraum (4; 104) ver bunden und von der Fülleitung (28) getrennt ist,
- daß die Stellfeder (35; 135) in Richtung Pumpraum (4; 104) auf den Zwischenkolben (5; 105) wirkt,
- daß die Kraft der Stellfeder (35; 135) größer ist, als die durch die Kraftstoffquelle niederen Drucks am Zwischenkolben 5, 105 angreifende Kraft,
- daß die Saughubendlage des Zwischenkolbens (5; 105) durch einen Anschlag (43) bestimmt ist
- und daß der Zwischenkolben (5; 105) bei Saughubende stets am Anschlag (43) anliegt.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Zwischenabschnitt des Saughubes die Förderleitung (17; 117) durch einen Schaftabschnitt (34) des Pumpenkolbens (1; 101) gesperrt ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Förder leitung (17; 117) zur Fülleitung (28) durch eine Ringnut (29) des Pumpenkolbens (1; 101) gesteuert wird.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerventil ein Magnetventil (19; 119) dient, das vor zugsweise "stromlos geschlossen" ist.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (19; 119) in das Pumpengehäuse (3; 103) so eingesetzt ist, daß der Ab stand zwischen Steuerstelle (47) des Magnetventils (19; 119) und der Steuerstelle (29) am Pumpenkolben (1; 101) minimiert ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (19; 119) durch ein elektronisches Steuergerät (24) angesteuert ist, in dem Motorkennwerte wie Drehzahl (n) und Tempe ratur (T) verarbeitet werden.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwi schenkolben (5; 105) gegen Ende des Druckhubs einen Ent lastungskanal (21) des Pumpraums (4; 104) ansteuert.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal (21/45) ab schnittsweise im Zwischenkolben (105) verläuft (Fig. 2 und 3).

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Stellfeder (135) im Pumpraum (104) angeordnet ist (Fig. 2 und 3).

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellfeder (135) schraubenförmig um den Zwischenkolben (105) gewickelt ist und sich ei nerseits an einer Schulter (41), der den Pumpraum (104) bildenden Bohrung (39) abstützt und andererseits an ei nem am Zwischenkolben (105) vorhandenen Bund (42).

11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb des Pumpenkolbens (1; 101) ein Antriebs nocken (13) dient, der einen flachabfallenden Saughubab schnitt (Saughubflanke III), einen Rastabschnitt (Grund kreis IV) und einen steilen Druckhubabschnitt (Druckhub flanke V) aufweist.

12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve der Saughubflanke einer archimedischen Spirale folgt.

13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumessung in den Druckraum (6; 106) während des ersten Saughubabschnitts (entsprechend α III) er folgt und die Kraftstoffzumessung in den Pumpraum (4; 104) spätestens während des Rastabschnittes (entsprechend α IV) erfolgt.