DE4117809A1

DE4117809A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer brennkraftmaschinen und verfahren zur kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE4117809A1
Application number: DE4117809A
Authority: DE
Inventors: Andre Brunel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1992-12-03
Also published as: GB9211459D0; GB2258014B; JPH05172019A; GB2258014A; US5255845A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz einrichtung für Brennkraftmaschinen sowie einem Ver fahren zur Kraftstoffeinspritzung nach der Gattung des Haupt- und Nebenanspruchs. Bei derartigen Kraftstoff einspritzeinrichtungen wird die Einspritzmenge entweder durch Steuerkanten zwischen Pumpenkolben und Zylinder oder aber durch ein Magnetventil gesteuert. Bei Steuerungen über ein Magnetventil sind zwei grundlegende Systeme für die Gestaltung des Hochdruckkreislaufs bei hochdruckgesteuerten Pumpendüsen bekannt.

Bei einem System erfolgt die Füllung des Pumpenarbeits raums direkt über ein Magnetventil. Diese Lösung bietet den Vorteil, daß die elektrisch gesteuerte Pumpendüse auch bei Ausfall des Magnetventils, auch wenn dieses im geschlossenen Zustand verbleiben sollte, eigensicher ist, da infolge nicht mehr erfolgender Füllung des Pumpenarbeitsraumes mit Kraftstoff keine Menge eingespritzt wird.

Beim anderen System erfolgt die Füllung des Pumpenarbeitsraums über die Einspritzdüse und das Magnetventil. Dieses System bietet die Vorteile einer verbesserten Kühlung der Düse und einer besseren Stabilität des Düsenöffnungs- und Schließvorgangs, hat andererseits aber den Nachteil relativ langer Leitungswege zwischen Magnetventil und Pumpenarbeitsraum, was bei zu starker Verlängerung die Einspritzleistung verschlechtert, da die Druckverluste in dieser Leitung relativ gesehen so groß werden, daß die Füllung über das Magnetventil nicht mehr unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet werden kann. Außerdem erfolgt bei diesem Konzept die Füllung des Pumpenarbeitsraums, um dessen schnelle Füllung zu ge währleisten, zusätzlich noch über eine getrennte Füll bohrung, wodurch die nach dem ersten System erreichte Eigensicherheit ebenfalls wieder verloren geht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung und das Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und des Neben anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei Bei behaltung der Eigensicherheit der elektrisch gesteuerten Pumpendüse eine schnelle Füllung des Pumpenarbeitsraumes über relativ kurze Leitungswege erfolgt, ohne daß zu sätzliche Füllbohrungen im Pumpenarbeitsraum erforder lich werden und zum anderen die Vorteile des zweiten bekannten Systems der Füllung, wie eine verbesserte Kühlung der Düse und eine bessere Stabilität des Düsen öffnungs- und Schließvorgangs, erhalten bleibt.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpendüse werden die ge nannten Vorteile beider Systeme unter Vermeidung ihrer Nachteile miteinander verbunden, wobei die Füllung des Pumpenarbeitsraums der elektrisch gesteuerten Pumpen einspritzdüse über einen separaten Leitungsweg vorge nommen wird, dieser Leitungsweg in der Phase kurz vor Einspritzung durch geeignete Verschlußmittel unterbrochen wird und während bzw. kurz nach Einspritzung unterbrochen bleibt, wobei einzig ein Leitungsweg über die Druckkammer für den Kraftstofftransport offen gehalten wird und anschließend nach erfolgter Einspritzung und Druckentlastung in der Hochdruckseite der Einspritzdüse mit Öffnung eines Kraftstoffzulaufweges über ein Magnetventil wieder der separate Leitungsweg freigegeben wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellglied als hydraulisch betätigter Schieber ausgeführt, der mit einer entgegen dem Pumpenarbeitsraum wirkenden Druckfeder versehen ist, der eine Federkonstante gegeben ist, die bei Druckerhöhung im Pumpenarbeitsraum vor der Einspritzung eine weitere direkte Kraftstoffzufuhr in den Pumpenarbeitsraum über den Leitungsweg durch Schließen des Schiebers unterbindet.

Dabei ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ge nannter Schieber als Rundkolben ausgeführt, auf dem eine Ringnut angeordnet ist, die in der Phase der Füllung des Pumpenarbeitsraums in den Leitungsweg zu liegen kommt, der die unmittelbare Füllung des Pumpenarbeitsraums ermöglicht.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, genannten Schieber derart auszubilden, daß er eine Sackbohrung mit radialem Zulauf aufweist, die ihrerseits mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung steht, wobei dieser Zulauf in der Phase der Füllung des Pumpenarbeitsraums in dem Leitungsweg zu liegen kommt, der die unmittelbare Füllung des Pumpenarbeitsraums ermöglicht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die das Stellglied belastende Druckfeder vorzugsweise am Federraum der Einspritzdüse abgestützt.

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

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpendüse und den Leitungsplan bei Stellung des erfindungsgemäßen Stellglieds in der Phase für Füllung des Pumpenarbeitsraums, Fig. 2 bei Stellung des Stell glieds vor bzw. nach erfolgter Einspritzung, Fig. 3 bei Stellung während der Einspritzung und Fig. 4 eine Variante des Ausführungsbeispiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in der Zeichnung dargestellten Kraftstoffein spritzeinrichtung wird ein Pumpenkolben 2 einer Pumpendüse über eine Förderpumpe 16 aus einem Kraftstoffbehälter mit Kraftstoff versorgt, wobei in einem Kraftstoffzulauf 9 ein Magnetventil 8 angeordnet ist, durch das die zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert wird.

Der Pumpenkolben 2 wird dabei über einen nicht darge stellten Nocken gegen die Kraft einer ebenfalls nicht dargestellten Feder betätigt. Vom Pumpenarbeitsraum 1 führt eine Druckleitung 6 zu einem Druckraum 7, in dem eine Ventilnadel 5 arbeitet, die bei ausreichend hohem Einspritzdruck entgegen der Kraft einer Schließfeder 4 im Federraum 17 verschoben wird und dabei die Einspritz öffnung freigibt.

Gemäß der Erfindung ist abzweigend von der Kraftstoff zuleitung 9 ein unmittelbar in der Nähe des Pumpenar beitsraums 1 angeordneter direkter Zuführweg 10 ge schaffen, der durch ein Stellglied 11 verschließbar ist.

Das Stellglied 11 ist in den Fig. 1 bis 3 als ein Rundkolben ausgeführt, in dessen Mantelfläche eine Ring nut 13 angeordnet ist. Das Stellglied 11 wird dabei durch die Kraft einer Druckfeder 12 in Richtung Pumpen arbeitsraum 1 gedrückt.

In Fig. 4 ist eine Variante des Stellglieds 11 gezeigt, bei der die Kraftstoffzufuhr in den Pumpenarbeitsraum 1 über den direkten Kraftstoffzuführweg 10 durch das Stellglied über einen radialen Zulauf 14 in der Mantelfläche in eine Sackbohrung 15 des Stellglieds erfolgt, die zum Pumpenarbeitsraum 1 hin offen ist.

Eine Rückführleitung 18 dient dem Rückfluß der Leckage in einen Vorratsbehälter 19, sie steht nicht unter Druck wie die Druckleitung 6.

Die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung arbeitet wie folgt: In der in Fig. 1 dargestellten Phase der Füllung des Pumpenarbeitsraums 1 läuft der Kolben 2 rückwärts, und im Pumpenarbeitsraum 1 liegt Unterdruck an; Kraftstoff wird durch das geöffnete Magnetventil 8 vermittels der Förderpumpe 16 in den Leitungsweg 9 gepumpt. Dabei befindet sich das Stellglied 11 in einer Stellung, die die direkte Füllung des Pumpenarbeitsraums 1 über den Kraftstoffzuführweg 10 und die Ringnut 13, bzw., wie in Fig. 4 dargestellt, über den radialen Zulauf 14 und die Sackbohrung 15 im Stellglied 11, ermöglicht. Durch diese kurzen Zulaufwege wird eine beschleunigte Füllung des Pumpenarbeitsraumes 1 mit Kraftstoff gewährleistet.

In Fig. 2 ist die Stellung des Stellglieds 11 in der Phase vor bzw. nach der Einspritzung dargestellt; der Kolben 2 läuft vorwärts. Durch die Beschleunigung des nicht dargestellten Nockens auf den Pumpenkolben 2 wird der Druck im Pumpenarbeitsraum erhöht. Diese Druckerhöhung bewirkt zum einen eine Verschiebung des Stellglieds 11 gegen die Kraft einer entsprechend zu dimensionierenden Druckfeder 12, so daß der direkte Kraftstoffzuführweg 10 verschlossen wird und der Kraftstoff nur noch über die Druckleitung 6 abfließen kann. In dieser Phase vor der Einspritzung - bzw. danach - ist das Magnetventil 8 nicht verschlossen, wodurch ein Teil des Kraftstoffs entsprechend der ange deuteten Pfeilrichtung über den Druckraum 7 fließen kann und so eine Kühlung der Einspritzdüse 3 bewirkt.

In Fig. 3 nimmt das Stellglied 11 die gleiche Stellung wie in Fig. 2 ein, wobei allerdings das Magnetventil 8 verschlossen ist, so daß durch eine weitere Aufwärts bewegung des nicht dargestellten Nockens ein weiterer Druckanstieg im Pumpenarbeitsraum 1, den Druckleitungen und im Druckraum 7 erfolgt, bis es schließlich zum Heben der Ventilnadel 5 gegen die Kraft der Schließfeder 4 kommt und so die Einspritzung erfolgen kann.

Bei nach der Einspritzung wieder geöffnetem Magnet ventil 8 erfolgt durch Kraftstoffabfluß über die Druck leitung 6 eine Druckentlastung der Hochdruckseite. Durch den nunmehr ebenfalls abgebauten Druck im Pumpenarbeitsraum 1 und Bewegung des Pumpenkolbens in die untere Totpunktlage des Nockens, wird das Stellglied 11 durch die Kraft der sich bevorzugt am Federraum 17 abstützenden Druckfeder 12 wieder in die Ausgangslage zurückversetzt und die Kraftstoffzuflußmöglichkeit über den Weg 10 in den Pumpenarbeitsraum 1 erneut freigegeben.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Stellglieds 11 haben die entstehenden Druckwellen im Hochdruckkreislauf keinen Einfluß auf die Lage des Stellglieds in geschlossenem Zustand. Ebenso werden durch die erfindungsgemäße Lösung eine günstige Füllung des Pumpenarbeitsraumes 1 bei klein haltbaren Druckverlusten genauso erreicht, wie eine ausreichende Kühlung der Einspritzdüse, ohne daß eine zusätzliche, nicht über das Magnetventil erfolgende, Füllung des Pumpenarbeitsraums erforderlich werden würde. Damit ist durch die Erfindung eine Lösung geschaffen worden, die die bekannten Einzel vorteile der genannten zwei Systeme des Standes der Technik in sich vereint, ohne deren Nachteile aufzu weisen.

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

Claims

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraft maschinen

- mit einer einen Pumpenarbeitsraum aufweisenden Einspritzpumpe,
- mit einer Einspritzdüse, in deren Gehäuse eine durch eine Schließfeder belastete und von einem Druckraum abzweigende Spritzöffnungen steuernde Ventilnadel radial geführt ist
- mit einer Druckleitung zwischen Pumpenarbeitsraum und Druckraum und
- mit einem, den Pumpenarbeitsraum über ein Magnet ventil steuerbaren Kraftstoffzulauf, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches, in seiner Stellung vom Druck im Pumpenarbeitsraum (1) abhängiges, einen direkten Kraftstoffzuführweg (10) in den Pumpenarbeitsraum (1) steuerndes Stellglied (11) zwischen Pumpenarbeitsraum (1) und Druckraum (7) der Einspritzdüse (3) vorgesehen ist.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraft maschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11) als mechanischer Schieber ausgeführt ist, der durch eine entgegen dem Druck des Pumpenarbeitsraums (1) auf dessen Schieber (11) wirkenden Druckfeder (12) belastet ist, die eine Federkonstante aufweist, welche bei Druckerhöhung im Pumpenarbeitsraum (1) vor der Einspritzung eine weitere direkte Kraftstoffzufuhr in den Pumpenarbeitsraum (1) über den Leitungsweg (10) durch Schließen des Schiebers unterbindet.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraft maschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schieber (11) als Rundkolben ausgeführt ist, auf dem eine Ringnut (13) ange ordnet ist, die in der Phase der Füllung des Pumpenarbeitsraums (1) in den Leitungsweg (10) zu liegen kommt und so die unmittelbare Füllung des Pumpenarbeitsraums (1) ermöglicht.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraft maschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schieber (11) eine Sackbohrung mit radialem Zulauf (14) in der Wandung aufweist, die ihrerseits mit dem Pumpenarbeitsraum (1) in Verbindung steht, wobei dieser Zulauf in der Phase der Füllung des Pumpenarbeitsraums (1) in dem Leitungsweg (10) zu liegen kommt und so die unmittelbare Füllung des Pumpenarbeitsraums (1) ermöglicht.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraft maschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die das Stellglied (11) belastende Druckfeder (12) am Federraum (17) abgestützt ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraft maschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11) über den Leitungsweg (10) mit dem Niederdruck kreislauf über eine Leitung (9) in Verbindung steht.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraft maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Pumpenarbeitsraums einer elektrisch gesteuerten Pumpendüse über einen separaten Leitungsweg (10) vorgenommen wird, dieser Leitungsweg (10) in der Phase kurz vor beziehungsweise nach Einspritzung durch geeignete Verschlußmittel, die durch Druck erhöhung im Pumpenarbeitsraum gesteuert werden, unterbrochen wird, dabei einzig ein Leitungsweg (6) über die Druckkammer (7) für den Kraftstofftransport offen gehalten wird und anschließend nach erfolgter Einspritzung und Druckentlastung in der Hochdruckseite der Einspritzdüse (3) mit Öffnung eines Kraft stoffzulaufweges (9) über ein Magnetventil (8) wider der separate Leitungsweg (10) freigegeben wird.