DE4142940C2

DE4142940C2 - Elektrisch gesteuerte Pumpedüse

Info

Publication number: DE4142940C2
Application number: DE4142940A
Authority: DE
Inventors: Andre Brunel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: US5265804A; JPH05256223A; DE4142940A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer elektrisch gesteuerten Pumpedüse für die Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einer solchen aus der DE-OS 39 43 183 bekannten Pumpendüse sind das die Hochdruckeinspritzung steuernde Steuerventil und ein Stellmagnet axial zwischen der Hochdruckpumpe und einem in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventil eingespannt. Dazu ist ein inneres zylindrisches Führungsteil (Fig. 4, 5) zwischen den Stirnseiten der Pumpe und des Einspritzventils vorgesehen, das in seinem Inneren eine axiale Fortsetzung des Hochdruckkanals zwischen Pumpenarbeitsraum und Einspritzventil aufweist, von dem Radialbohrungen zu einem Hochdruckringraum am Ventilglied des elektromagnetischen Steuerventils abführen. Dieser Hochdruckringraum ist dabei über das Steuerventil mit einem Niederdruckraum verbindbar, wobei über das Zusteuern dieser Verbindung die Hochdruckeinspritzung der Pumpedüse gesteuert wird. Das vom Stellmagneten entgegen der Kraft einer Ventilfeder bewegbare Ventilglied des Steuerventils ist dabei auf dem zylindrischen inneren Führungsteil axial verschiebbar angeordnet, wobei eine Rückstellfeder das Ventilglied in stromlosem Zustand des Stellmagneten vom Ventilsitz abgehoben hält.

Dabei hat die bekannte Pumpedüse den Nachteil, daß die einzelnen Bauteile des Steuerventils und Stellmagneten bei der Montage der gesamten Pumpedüse einzeln und nacheinander in das Gehäuse der Pumpedüse eingesetzt werden müssen und erst nach einem Verschrauben des Pumpenkörpers mit dem zylindrischen Haltekörper des Steuermagnetventils gegeneinander verspannt und axial gesichert sind, was einen hohen Fertigungsaufwand zur Folge hat.

Der erfindungsgemäßen Pumpedüse liegt somit die Aufgabe zugrunde, die bekannte Pumpedüse so weiterzubilden, daß der Fertigungsaufwand für die Einbringung des Stellmagneten und des Steuerventils zwischen den Hochdruckraum der Pumpe und das Einspritzventil, unter Beibehaltung einer möglichst kleinen Baugröße verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Pumpedüse hat dabei vor allem den Vorteil, daß die Montage von nunmehr nur noch einem Magnetventilgehäuse in das Pumpedüsegehäuse hinein, wesentlich einfacher ist als das Einsetzen von einer verhältnismäßig großen Zahl von Einzelteilen. Dieser Vorteil wirkt sich besonders auch bei Reparaturen aus, bei denen dann lediglich das Magnetventilgehäuse als Ganzes ausgetauscht wird. Nicht zuletzt wird vorteilhafterweise erzielt, daß keine Fehler bei der Montage entstehen können, beispielsweise durch Weglassen von Teilen oder falschem Einsetzen von Teilen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der elektrische Stellmagnet und das Steuerventil exzentrisch im Magnetventilgehäuse angeordnet, wobei der durch das Magnetventilgehäuse verlaufende Abschnitt des Hochdruckkanals auf der Seite des Magnetventilgehäuses verläuft, auf der die durch die Exzentrizität sich ergebende Materialanhäufung vorhanden ist. Der besondere Vorteil dieser exzentrischen Anordnung und entsprechenden Führung des Druckkanalabschnittes liegt darin, daß auf diese Weise die Kanalführung des Hochdruckkanals im Magnetventilgehäuse ermöglicht wird, ohne den vorhandenen Bauraum der Pumpedüse zu vergrößern.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Pumpedüse greift am Ventilglied des Steuerventils eine in Öffnungsrichtung wirkende Feder an, die in einem Stirnseitenraum angeordnet ist, wobei der Stirnseitenraum in einer an das Magnetventil angesetzten und dort befestigten Kapsel angeordnet ist und wobei diese Kapsel in eine entsprechend achsgleich angeordnete Ausnehmung eines Düsenhalters der Einspritzdüse ragt und Stirnseitenraum und Federraum der Einspritzdüse hydraulisch miteinander verbunden sind. Dadurch, daß die Kapsel in diese Ausnehmung des Düsenhalters ragt, entstehen an ihr keine Axialspannungen, wie sie ansonsten beim Zusammenpressen von Einspritzpumpe, Magnetventilgehäuse und Einspritzdüse entstehen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Magnetventilgehäuse und der Einspritzpumpe eine Zwischenplatte vorgesehen, in der entsprechende Durchgangskanäle für den Kraftstoff bzw. elektrische Leitungen angeordnet sind und die radial zum Pumpedüsegehäuse abgedichtet ist. Dabei verschließt diese Zwischenplatte einerseits unmittelbar den Magnetraum des Magnetventils und andererseits den Pumpenarbeitsraum der Einspritzpumpe. Hierdurch wird der Hochdruckbereich - bis auf die Druckkanäle vom Niederdruckbereich - insbesondere dem Magnetbereich, getrennt. Aufgrund der bei der Einspritzung entstehenden Schwingungen kann ein Einfluß auf die, wenn auch geringfügig, aber doch abweichenden Frequenzen des Stellmagneten entstehen, was zu Überlagerungen und Fehlern bei der Zumessung führen kann. Die massive Zwischenplatte bewirkt somit zudem eine Entkoppelung zwischen Stellmagneten und Hochdruckpumpe.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Pumpengehäuse aus einem für den Antrieb stirnseitig offenen Pumpengehäuse und einer die Einspritzdüse anspannenden Überwurfmutter, in der außer der Einspritzdüse auch das Magnetventilgehäuse untergebracht ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung enthält die nachfolgende Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Es zeigt

Fig. 1 ein Funktionsschema einer Pumpedüse,

Fig. 2 einen Längsschnitt im Versatz durch das Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2.

In dem in Fig. 1 dargestellten Schema ist mit der strichpunktierten Linie das Gehäuse 1 mit einer Pumpe düse angedeutet, die in eine entsprechende Bohrung 2 eines Motors 3 eingesetzt ist. Die Pumpedüse besteht aus einer Einspritzpumpe 4, einem Magnetventil 5 und einer Einspritzdüse 6, die im wesentlichen vom Gehäuse 1 der Pumpedüse umschlossen sind. Die Einspritzpumpe 4 weist einen Pumpenkolben 7 und einen Pumpenarbeitsraum 8 auf, welcher über einen Hochdruckkanal 9 mit der Ein spritzdüse 6 verbunden ist. Die Einspritzdüse 6 weist einen Düsenkörper 11 mit Düsendruckraum 12 und eine Ventilnadel 13 auf, die bei ausreichendem Druck entgegen der Kraft einer Schließfeder 14 öffnet, wonach über Spritzöffnungen 15 der Kraftstoff in die Brennkammer des Motors eingespritzt wird. Das Magnetventil 5 weist ein stromlos geöffnetes Steuerventil 16 und einen Stell magneten 17 auf, wobei in Öffnungsrichtung eine Öffnungsfeder 18 wirkt. Der Hochdruckkanal 9 weist eine Abzweigung 19 auf, die zum Steuerventil 16 führt.

Andererseits führt zum Steuerventil 16 eine Niederdruck leitung 21. Außerdem verlaufen in Einspritzpumpe 4, Magnetventil 5 und Einspritzdüse 6 Leckkanäle 22, die gestrichelt dargestellt sind und in den Magnetraum 23 des Magnetventils 5 münden, von wo aus ein weiterer Leckkanal 24 nach außerhalb des Pumpedüsegehäuses 1 führt. Zwischen der Niederdruckleitung 21 und dem Magnetraum 23 ist eine Verbindungsleitung 25 vorgesehen, in der eine Drossel 26 zur Abkoppelung des Niederdruckes zum Leckdruck angeordnet ist.

In der Mantelfläche der Bohrung 2 des Motors 3 ist eine Ringnut 27 angeordnet, die als Niederdruckraum einerseits mit dem Niederdruckkanal 21 des Magnet ventils 5 verbunden ist und in die andererseits eine Förderleitung 28 einer unter Niederdruck fördernden Kraftstoffpumpe 29 mündet. Hydraulisch von der Ring nut 27 getrennt, ist in der Wandung der Bohrung 2 eine zusätzliche Ringnut 31 vorgesehen, in die der Leckkanal 24 mündet und von dem eine zu einem Kraftstoffbehälter 32 führende Leckleitung 33 abzweigt.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Pumpedüse arbeitet wie folgt: Der Pumpenkolben 7 wird entsprechend dem Doppelpfeil I, insbesondere durch die Nockenwelle des Motors in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt und fördert bei seinem Druckhub aus dem Pumpenarbeits raum 8 über den Hochdruckkanal 9 Kraftstoff in den Druckraum 12 der Einspritzdüse 6, so daß bei Erreichen des Einspritzdruckes die Ventilnadel 13 gegen die Schließfeder 14 verschoben die Einspritzöffnungen 15 freigibt, so daß der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Füllung des Pumpenarbeitsraums 6 erfolgt während des nach oben gehenden Saughubes des Pumpenkolbens 7, indem Kraftstoff vom Kraftstoffbehälter 32 über die Förderpumpe 29 und die Förderleitung 28 die Ringnut 27 und den Niederdruck kanal 21 Kraftstoff über das Steuerventil 16 und die entsprechenden Abschnitte 19 und 9 des Hochdruckkanals in den Pumpenarbeitsraum 8 gefördert wird. Das Magnet ventil 5 nimmt im elektrisch nicht erregtem Zustand die dargestellte Stellung ein. Die Kraftstoffzuführung in den Pumpenarbeitsraum 8 kann also nur erfolgen, solange das Magnetventil geöffnet ist. Umgekehrt gilt, daß eine Einspritzung nur dann stattfinden kann, wenn das Magnetventil 5 gesperrt ist, das heißt, wenn der Stellmagnet 17 elektrisch erregt und das Steuerventil 16 umgeschaltet und gesperrt ist. Auf diese Weise lassen sich während des Saughubes die Füllmenge und während des Druckhubes der Spritzanfang und das Spritzende bestimmen. Über die einzelnen Leckkanäle werden zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite bzw. Leckseite durchdringende Kraftstoffmengen gesammelt und über die Ringnut 31 bzw. die Leckleitung 33 zum Kraftstoff behälter 32 rückgeführt.

Erfindungsgemäß ist das Magnetventil 5 als gegenüber der Einspritzpumpe 4 und der Einspritzdüse 6 separates Teil ausgebildet, das als Einheit in das Pumpedüsegehäuse 1 eingesetzt wird.

In der Darstellung in Fig. 2 dieser erfindungsgemäßen Pumpedüse sind die Einzelheiten derselben dargestellt und es ist vor allem die Einteiligkeit des Magnetventils erkennbar. In Fig. 2 und 3 werden für die bereits in Fig. 1 genannten Bezüge dieselben Zahlen verwendet.

Der Pumpenkolben 7 der Einspritzpumpe 4 ist in einem Pumpengehäuse 36 radial dichtend und axial verschiebbar geführt und begrenzt mit dem Pumpengehäuse 36 den Pumpenarbeitsraum 8. In der den Pumpenkolben 7 auf nehmenden Bohrung ist eine Leckringnut 35 angeordnet, von der einer der Leckkanäle 22 abzweigt. Der Pumpen kolben 7 wird in Saughubrichtung über eine Kolbenfeder 34 angetrieben, die über einen Pumpenstößel 37 am Pumpenkolben 7 angreift, wobei in Druckhubrichtung an diesem Stößel 37 zumindest mittelbar die Nockenwelle des Motors angreift. Der Düsenkörper 11 der Einspritzdüse 6 ist durch eine Düsenüberwurfmutter 38 an einen Düsenhalter 39 gespannt, in welchem die Schließfeder 14 untergebracht ist. Der Hochdruckkanal 9 ist entsprechend durch Düsenhalter 39 und Düsenkörper 11 zum Düsendruckraum 12 geführt.

Der Düsenhalter 39 ist mittels einer zum Gehäuse der Pumpedüse gehörende Überwurfmutter 41 an das Pumpen gehäuse 36 gespannt, welches ebenfalls ein Teil des Pumpedüsegehäuses ist. Zwischen Düsenhalter 39 und Pumpengehäuse 36 ist innerhalb der Überwurfmutter ange ordnet, das Magnetventil 5 sowie zur Einspritzpumpe 4 hin, eine Zwischenplatte 42 eingespannt. Die Zwischen platte 42 ist nach außen zur Überwurfmutter 41 hin durch einen Rundschnurring 43 abgedichtet. Auf der Mantelfläche der Überwurfmutter 41 sind die drei Rund schnurringe 44 in entsprechenden Ringnuten angeordnet als Dichtung gegenüber der die Pumpedüse aufnehmenden Bohrung 2, wodurch die beiden Ringnuten 27 und 31 (Fig. 1) voneinander getrennt und nach außen abgedichtet sind.

Das Magnetventil 5 weist ein Gehäuse 45 auf mit einer Axialbohrung, in der ein bewegliches Ventilglied 46 radial dichtend und axial verschiebbar geführt ist, wobei dieses bewegliche Ventilglied 46 koaxial zu der Magnetspule 47 des Stellmagneten 17 angeordnet ist und Ventilglied 46 sowie Magnetspule 47 exzentrisch im Gehäuse 45 angeordnet sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Neben der Magnetspule 47 verläuft in Längsrichtung durch das Magnetventilgehäuse 45 ein Abschnitt des Hochdruckkanals 9 und zwar auf der Seite, auf der aufgrund der Exzentrizität eine entsprechende Material anhäufung vorhanden ist. Da Elektromagnet und Hochdruck kanal nebeneinander im Magnetventilgehäuse unterbringbar sein müssen, kann aufgrund dieser exzentrischen Anordnung der Durchmesser des Magnetventilgehäuses 45 minimiert werden. Das Magnetventil mit seiner verhält nismäßig großen Magnetspule 47 stellt bei einer solchen Pumpedüse den Teil mit dem größten Durchmesser dar, das heißt, der Gesamtdurchmesser der Pumpedüse wird durch diesen Bereich bestimmt. Gerade diesem Gesamtdurchmesser sind aber auf Motorseite in vielen Fällen erhebliche Grenzen gesetzt.

Am Ventilglied 46 ist zu dessen Betätigung einerseits eine Ankerplatte 48 angeordnet, die mit einem Magnet topf 49 und einem Rückschlußjoch 51 zusammenwirkt und es ist andererseits durch die Öffnungsfeder 18 belastet. Am Ventilglied 46 ist weiterhin ein Schließkopf 52 vorgesehen, der einerseits mit einem gehäusefesten Ventilsitz 53 zusammenwirkt und andererseits von einem Hochdruckraum 54 des Magnetventils 5 umgeben ist, welcher mit der Abzweigung 19 des Hochdruckkanals 9 verbunden ist. Am Ventilglied 46 ist am Schließkopf 52 auf der dem Ventilsitz 53 zugewandten Seite über einen Verbindungshals 55 ein Druckausgleichskolben 56 angeordnet, der in eine Dämpfungsbohrung 57 taucht.

Die Dämpfungsbohrung 57 ist in einer Kapsel 58 vorge sehen, die achsgleich zum Ventilglied 46 am Magnet ventilgehäuse 45 nach Einsetzen befestigt ist und die in Richtung Einspritzdüse 6 aus dem Magnetventilgehäuse 45 herausragt. Entsprechend ist auf der dem Magnetventil 5 zugewandten Seite des Düsenhalters 39 eine Ausnehmung 59 vorgesehen, wobei eine Leckkanalverbindung 61 zwischen dem von der Kapsel 58 umschlossenen Stirnseitenraum 62 zu dem im Düsenhalter 39 angeordneten Düsenfederraum 63 besteht, die wiederum durch einen Leckkanal 64 mit dem Magnetraum 23 verbunden ist, welcher durch den die Überwurfmutter 41 radial durchdringenden Leckkanal 24 zur Leckringnut 31 hin verbunden ist (Fig. 1).

Der Verbindungshals 55 ist von einem Niederdruckraum 65 umgeben, in den der Niederdruckkanal 21 mündet, der andererseits in eine Niederdruckringnut 66 mündet, die zwischen Überwurfmutter 41, Magnetventilgehäuse 45 und Düsenhalter 39 angeordnet ist. Zwischen dieser Niederdruckringnut 66 und der im Motor 3 vorhandenen Ringnut 27 ist eine Verbindungsbohrung 67 vorgesehen.

Die hier in den Einzelheiten beschriebene Pumpedüse arbeitet in der Funktion so wie oben anhand des in Fig. 1 dargestellten Schemas erläutert, wobei die eingangs genannten Vorteile bei der Darstellung in Fig. 2 deutlich erkennbar sind. Es sind verhältnismäßig wenig axiale Hochdruckdichtflächen vorhanden, welche zudem gut bearbeitbar sind. Außerdem kann die erfindungsgemäße Pumpedüse schnell und einfach montiert und auch repariert werden. Das Volumen der Hochdrucksäule, insbesondere im Hochdruckkanal 9 und 19 ist durch exzentrische Anordnung des Magneten minimiert worden, was auch für den Gesamtdurchmesser der Pumpedüse gilt.

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

Claims

1. Elektrisch gesteuerte Pumpedüse für die Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen

- mit einem in axialer Richtung mindestens zweiteiligen sowie verschraubten Pumpedüsegehäuse (1) in bzw. an dem ein mit insbesondere konstantem Hub angetriebener Pumpenkolben (7) einer Einspritzpumpe (4), ein Steuerventil (16, 46, 52 bis 58) für die Steuerung der hydraulischen Verbindung eines Kraftstoffniederdrucksystems (27 bis 29) mit dem Hochdrucksystem (7 bis 15), ein elektrischer Stellmagnet (17, 47 bis 51), zur Betätigung des Steuerventils (16, 46, 52 bis 58) und eine Kraftstoffeinspritzdüse (6, 11 bis 14) für die Hochdruckeinspritzung angeordnet sind,
- mit einem vom Pumpenarbeitsraum (8) des Pumpenkolbens (7) zur Einspritzdüse (6) führenden Hochdruckkanal (9), von dem ein Abzweigkanal (19) zu einem Hochdruckraum (54) des Steuerventils (16) führt, das ein bewegliches Ventilglied (46, 52) und einen Ventilsitz (53) aufweist und über welches die Verbindung vom Hochdruckraum (54) zu einem Niederdruckraum (65) gesteuert wird, wobei innerhalb des Hochdruckraumes (54) die hydraulisch beaufschlagten Flächen des Ventilgliedes (46) in bezug auf die Steuerbewegung weitgehend druckausgeglichen sind und
- mit einem zum Niederdruckraum (65) führenden Niederdruckkanal (21, 66, 67) für aus dem Niederdrucksystem (27 bis 29) zugeführten Kraftstoff, wobei elektrischer Stellmagnet und Steuerventil durch ein zwischen der Einspritzpumpe und der Einspritzdüse eingespanntes Bauteil gehalten werden, an dem auch der Ventilsitz (53) gebildet ist und in dem ein von der pumpenarbeitsraumseitigen Stirnfläche zur einspritzdüsenseitigen Stirnfläche gehender Abschnitt des Hochdruckkanals (9) verläuft, von dem im Bauteil eine Abzweigung zum Hochdruckraum des Steuerventils vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet,
- daß das eingespannte Bauteil ein Magnetventilgehäuse (45) ist, in dem der elektrische Stellmagnet (17, 47 bis 51) und das Steuerventilglied (46) vormontiert sind und in dem der Ventilsitz (53) und der Hochdruckkanal (9) angeordnet sind und daß die vormontierte Einheit als Ganzes in das Pumpedüsegehäuse (1, 41) axial einsetzbar ist.

2. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Stellmagnet (17, 47 bis 51) und das Steuerventil (16, 46, 52 bis 58) im Magnetventilgehäuse (45) exzentrisch angeordnet sind und daß der durch das Magnetventilgehäuse verlaufende Abschnitt des Hochdruckkanals (9) auf der Seite des Magnetventilgehäuses (45) verläuft, auf der die durch die Exzentrizität sich ergebende Materialanhäufung vorhanden ist, wobei zwischen Magnetventilgehäuse (45) und Einspritzpumpe (4) eine Zwischenplatte (42) angeordnet ist, in der die entsprechenden Durchgangskanäle (9, 22) für den Kraftstoff bzw. elektrischen Anschluß angeordnet sind und welche radial zum Pumpengehäuse (1, 41) abgedichtet ist (Rundschnurring 43).

3. Pumpedüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (42) einerseits unmittelbar den Magnetraum (23) des Magnetventilgehäuses (45) und andererseits unmittelbar den Pumpenarbeitsraum (8) der Einspritzpumpe (4) abdeckt.

4. Pumpedüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer dem Stellmagnet (17) abgewandten Stirnseite des als Kolben ausgeführten Steuerventilgliedes (46) eine in Öffnungsrichtung des Steuerventils (16) wirkende Öffnungsfeder (18) angreift, die sich andererseits am Boden eines durch eine düsenseitig fest mit dem Magnetventilgehäuse (45) verbundenen Kapsel (58) gebildeten Stirnseitenraumes (62) abstützt.

5. Pumpedüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (58) in eine entsprechend achsgleich angeordnete Ausnehmung (59) eines Düsenhalters (39) der Einspritzdüse (6) ragt, wobei zwischen dem Stirnseitenraum (62) und einem Düsenfederraum (63) eine Leckkanalverbindung (61) besteht, die über einen zusätzlichen Leckkanal (64) mit dem Magnetraum (23) verbunden ist.

6. Pumpedüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpedüsegehäuse (1) aus einem die Einspritzpumpe (4, 7, 8) aufnehmenden Pumpengehäuse (36) und einer die Einspritzdüse (6) anspannenden Überwurfmutter (41) besteht und daß innerhalb der Überwurfmutter (41) zwischen Pumpengehäuse (36) und Einspritzdüse (6) das Magnetventilgehäuse (45) eingespannt ist.