DE4221921A1

DE4221921A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4221921A1
Application number: DE19924221921
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fehlmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-09-21
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2012-07-04
Also published as: DE4221921B4; JPH05209568A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brenn kraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe ist durch die DE-A1 38 05 033 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, wobei in einem Teil des Pumpengehäuses ein Pumpenkolben in einer Zylinderbohrung arbeitet und in dieser einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Der Pumpenarbeitsraum ist während eines jeweiligen Saug hubs des Pumpenkolbens mit einem Kraftstoffzulauf verbindbar und während eines jeweiligen Förderhubs des Pumpenkolbens über eine an dem auch als Verteiler dienenden Pumpenkolben angeordnete Verteileröffnung mit den Einspritzstellen der Brennkraftmaschine verbindbar. Zur Steuerung der Kraftstofförderung unter Hochdruck ist ein elektrisch betätiges Ventil vorgesehen, das einen Ventilkörper aufweist, in dem ein Elektromagnet, ein Ventilglied und eine Ventilöffnung angeordnet sind. Der Ventilkörper ist mit dem Pumpengehäuse teil, in dem der Pumpenkolben angeordnet ist, lösbar verbunden, wobei der Ventilkörper und das Ventilglied die eine Begrenzung des Pumpenarbeitsraums bilden und der Pumpenkolben die andere Begrenzung des Pumpenarbeitsraums bildet. Der Ventilkörper muß dabei zum Pumpengehäuseteil gegen den Hochdruck des Pumpenarbeitsraums abgedichtet werden, wozu aufwendige Dichtungsmaßnahmen erforderlich sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraft maschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß durch die Integration des Ventilglieds sowie der Ventilöffnung in das Pumpengehäuseteil der Pumpenarbeits raum bereits abgedichtet ist und somit keine aufwendigen Dichtungs maßnahmen beim Ventil mehr notwendig sind.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter bildungen der Kraftstoffeinspritzpumpe gekennzeichnet.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

Fig. 2 den Aus schnitt der Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem zweiten Ausführungs beispiel im Längsschnitt und

Fig. 3 die Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem dritten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine in den Fig. 1 und 2 nur teilweise dargestellte Kraftstoff einspritzpumpe der Verteilerbauart für Brennkraftmaschinen weist einen in einer Zylinderbohrung 10 arbeitenden Pumpenkolben 12 auf, der über einen nicht dargestellten Antrieb sowohl in eine hin- und hergehende als auch gleichzeitig in eine rotierende Bewegung ver setzt wird und in der Zylinderbohrung 10 einen Pumpenarbeitsraum 13 begrenzt. Die Kraftstoffeinspritzpumpe weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse auf, wobei die Zylinderbohrung 10 in einer in ein Pumpengehäuseteil 14 eingesetzten Zylinderbüchse 16, wie in Fig. 1 dargestellt, oder direkt in dem Pumpengehäuseteil 14, wie in Fig. 2 dargestellt, ausgebildet sein kann. Das Pumpengehäuseteil 14 ist als Verteilerkörper ausgebildet. Durch das Pumpengehäuseteil 14 sowie weitere Pumpengehäuseteile wird ein Innenraum 18 begrenzt, der als Saugraum dient und dem beispielsweise durch eine Förderpumpe Kraft stoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zugeführt wird. Der Pumpenkolben 12 ist in seinem in der Zylinderbohrung 10 angeordneten Endbereich mit einer Verteilernut 20 versehen. Die Zylinderbüchse 16 und der Verteilerkörper 14, bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel bzw. der Verteilerkörper 14 beim in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weist entsprechend der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine Förderkanäle 22 auf, durch die Kraftstoff über ein nicht dargestelltes Druckventil und Einspritzleitungen zu den Einspritzstellen an den Zylindern der Brennkraftmaschine gelangen kann.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist auf dem nach außen ragenden Ende der Zylinderbüchse 16 ein elektrisch betätigtes Ventil 26 befestigt. Das Ventil 26 weist einen Ventilkörper 28 auf, in dem ein Elektro magnet angeordnet ist und der außerhalb der Zylinderbüchse 16 ange ordnet ist. Durch den Elektromagneten ist ein Ventilglied 32 ver schiebbar, das vom Ventilkörper 28 aus in eine zum Pumpenkolben 12 etwa koaxiale Längsbohrung 30 in der Zylinderbüchse 16 ragt und in dieser mit einem Führungsabschnitt 34 dicht geführt ist. Die Längs bohrung 30 mündet in einen Ventilraum 36. Das Ventilglied 32 weist im Ventilraum 36 einen Bereich 38 mit stark verringertem Querschnitt auf, an dem sich zum Pumpenkolben hin ein Schließkörper 40 anschließt. Der Ventilraum 36 ist über eine Bohrung 42 mit dem Pumpenarbeitsraum 13 verbunden. Das Ventilglied 32 weist an den Schließkörper 40 zum Pumpenkolben hin anschließend einen Abschnitt 44 mit stark verringertem Querschnitt auf, an den sich ein End bereich 45 anschließt, der einen gegenüber dem Führungsabschnitt 34 geringeren Durchmesser aufweist, der in eine Sackbohrung 46 ein taucht, die ebenfalls gegenüber der Längsbohrung 30 einen kleineren Durchmesser aufweist. Am Rand der am Übergang vom Ventilraum 36 zur Sackbohrung 46 gebildeten Ventilöffnung 48 ist ein Ventilsitz aus gebildet, der durch den Schließkörper 40 verschließbar ist. Von der Sackbohrung 46 führt nach der Ventilöffnung 48 eine oder mehrere Querbohrungen 50 ab, die über eine am Außenumfang der Zylinderbüchse 16 ausgebildete Ringnut 52 mit einem Kraftstoffkanal 53 im Ver teilerkörper 14 verbunden ist, der zum Saugraum 18 der Kraftstoff einspritzpumpe führt. Vom Grund der Sackbohrung 46 führt eine Leck bohrung 54 in der Zylinderbüchse 16 ab. Die über einen Leckkanal 56 im Verteilerkörper 14 zu einem Entlastungsraum führt, beispielsweise zum Kraftstoffvorratsbehälter. Der Ventilkörper 28 des elektrisch betätigten Ventils 26 kann beispielsweise auf einem Gewindeabschnitt 57 der Zylinderbüchse 16 aufgeschraubt sein. Zwischen dem Ventil körper 28 und der Zylinderbüchse 16 kann ein Dichtring, beispiels weise ein O-Ring 58 eingespannt sein. Der O-Ring 58 braucht jedoch nicht gegen den im Pumpenarbeitsraum 13 herrschenden Hochdruck abzu dichten, da der Pumpenarbeitsraum 13 durch das in der Zylinderbüchse 16 integrierte Ventilglied 34 abgedichtet ist.

Beim Saughub des Pumpenkolbens 12 ist das Ventil 26 geöffnet, das heißt der Schließkörper 40 von der Ventilöffnung 48 abgehoben, so daß Kraftstoff aus dem Saugraum 18 über den Kraftstoffkanal 53, die Ringnut 52, die Querbohrung 50, den Ventilraum 36 und die Bohrung 42 in den Pumpenarbeitsraum 13 gelangen kann. Zu einem bestimmten Zeit punkt beim Förderhub des Pumpenkolbens 12 wird das Ventil 26 ge schlossen und im Pumpenarbeitsraum 13 wird Hochdruck aufgebaut. In einer bestimmten Drehstellung des Pumpenkolbens 12 ist die Ver teilernut 20 mit einem der Förderkanäle 22 verbunden und sobald das Druckventil öffnet, strömt Kraftstoff unter Hochdruck zu der betreffenden Einspritzstelle. Zur Beendigung der Hochdruckförderung wird das Ventil 26 geöffnet und Kraftstoff strömt aus dem Pumpen arbeitsraum 13 umgekehrt wie beim Saughub des Pumpenkolbens 12 in den Saugraum 18 der Kraftstoffeinspritzpumpe zurück. Die innerhalb des Ventilraums 36 liegenden, zum Ventilkörper 28 und entgegen gesetzt zum Grund der Sackbohrung 46 weisenden Flächen des Ventil glieds 32 sind gleich groß, so daß das Ventilglied bei geschlossenem Ventil druckausgeglichen ist und sich aus dem im Pumpenarbeitsraum 13 herrschenden Druck keine resultierende Kraft auf das Ventilglied 32 ergibt. Beim Abströmen von Kraftstoff mit hohem Druck aus dem Pumpenarbeitsraum 13 beim Förderhub des Pumpenkolbens 12 kann eventuell Kraftstoff am Ventilglied 32 vorbei zum Grund der Sack bohrung 46 gelangen. Aus der Sackbohrung 46 kann dieser Kraftstoff über die Leckbohrung 54 sowie über den Leckkanal 56 im Verteiler körper 14 abströmen. Die Öffnungs- und Schließdauer sowie der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Ventils 26 kann in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert werden, wie beispielsweise Last, Drehzahl und andere.

Zu dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel werden nur vom ersten Ausführungsbeispiel abweichende Ausführungen beschrieben, wobei die übrigen zum ersten Ausführungsbeispiel gemachten Ausführungen auch beim zweiten Ausführungsbeispiel gelten. Die Zylinderbohrung 110, in der der Pumpenkolben 112 arbeitet, ist direkt im Verteilerkörper 114 ausgebildet. Die Zylinderbohrung 110 setzt sich durchgehend zur Außenseite des Verteilerkörpers 114 fort und weist in ihrem äußeren Endbereich einen größeren Durchmesser als im Bereich des Pumpenkolbens 112 auf. Die Zylinderbohrung 110 ist nach außen mittels einer Schraube 115 verschlossen, die bis dicht zum Stirnende des Pumpenkolbens 112 in dessen oberen Totpunkt reicht, um das Totvolumen des Pumpenarbeitsraums 113 möglichst klein zu halten. Das Ventil 126 ist in einer radialen Seitenwand des Verteilerkörpers 114 eingesetzt. Der Ventilkörper 118, in dem der Elektromagnet angeordnet ist, ist in eine Gewindebohrung 117 im Verteilerkörper 114 eingeschraubt. Das Ventilglied 132 ragt radial zur Längsachse 119 des Pumpenkolbens 112 in den Verteilerkörper 114 hinein und ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ausgebildet und mit seinem Führungsabschnitt 134 in einer Quer bohrung 130 im Verteilerkörper 114 dicht geführt. Zwischen einem Flansch 160 am Ende der Querbohrung 130 des Verteilerkörpers 114 und einer Schulter 162 des Ventilglieds 132 ist eine Schraubendruckfeder 164 eingespannt, durch die das Ventilglied 132 in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Der Ventilraum 136 ist über die Bohrung 142, die radial oder geneigt zur Längsachse 119 des Pumpenkolbens 112 ange ordnet sein kann, mit dem Pumpenarbeitsraum 113 verbunden. Aus dem Ventilraum 136 führt nach der Ventilöffnung 148 der Kraftstoffkanal 153 zum Saugraum 118 der Kraftstoffeinspritzpumpe ab. Die vom Grund der Sackbohrung 146 im Verteilerkörper 114 abführende Leckbohrung 154 mündet in den Ventilkörper 121, der Kraftstoff durchströmt sein kann, beispielsweise zur Kühlung, und mit einer zum Kraftstoff vorratsbehälter führenden Leckleitung verbunden sein kann. Bei dieser radialen Anordnung des Ventils 126 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Baulänge der Kraftstoffeinspritzpumpe gering gehalten werden. Die Funktion der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Auch beim zweiten Ausführungs beispiel ist der Pumpenarbeitsraum 113 durch das im Verteilerkörper 114 integrierte Ventilglied 134 abgedichtet, so daß auch hier keine zusätzlichen Abdichtungsmaßnahmen gegen den im Pumpenarbeitsraum 113 herrschenden Hochdruck erforderlich sind.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffein spritzpumpe dargestellt, bei dem diese als Pumpedüse ausgeführt ist. Die Pumpedüse weist einen in einer in einem Pumpengehäuseteil 216 gebildeten Zylinderbohrung 210 arbeitenden Pumpenkolben 212 auf, der in dieser einen Pumpenarbeitsraum 213 begrenzt. Der Pumpenkolben 212 ist mit einem Antriebsstößel 266 verbunden, der durch ein nicht dargestelltes Antriebselement, beispielsweise die Nockenwelle der Brennkraftmaschine, entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 268 verschiebbar ist. An das Pumpengehäuseteil 216 grenzt ein Düsen halter 270 an, der mit dem Pumpengehäuseteil 216 durch eine Über wurfmutter 272 verbunden ist. Vom Pumpenarbeitsraum 213 führt im Düsenhalter 270 eine Druckleitung 274 zu einem Druckraum 276 ab, in dem eine Ventilnadel 278 angeordnet ist, die bei Erreichen des Einspritzdrucks entgegen der Kraft einer in einem Federraum 280 angeordneten Schließfeder 282 verschoben wird und dabei nicht dar gestellte Einspritzöffnungen freigibt, durch die Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Die Pumpedüse ist in eine Öffnung 284 beispielsweise im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingesetzt. Zwischen der Überwurfmutter 272 und dem Düsenhalter 270 ist ein Ringraum 286 eingeschlossen, der durch mehrere Öffnungen 288 im Umfang der Überwurfmutter 272 mit dem zwischen der Pumpedüse und der Öffnung 284 gebildeten Raum 290 ver bunden. In den Raum 290 wird durch eine nicht dargestellte Förder pumpe Kraftstoff gefördert. Im Pumpengehäuseteil 216 ist ein Kraft stoffkanal 292 ausgebildet, der in den Ringraum 286 mündet und über eine durch ein elektrisch betätigtes Ventil 226 gesteuerte Ver bindung sowie einen von diesem abführenden weiteren Kraftstoffkanal 294 zum Pumpenarbeitsraum 213 führt.

Das Ventil 226 ist wie bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen beschrieben ausgebildet und weist einen Ventilkörper 228 auf, in dem ein Elektromagnet angeordnet ist und der außerhalb des Pumpen gehäuseteils 216 angeordnet ist. Durch den Elektromagneten ist ein Ventilglied 232 verschiebbar, das vom Ventilkörper aus in eine Sack bohrung 230 im Pumpengehäuseteil 216 ragt und in dieser mit einem Führungsabschnitt 234 dicht geführt ist. In der Sackbohrung 230 ist ein Ventilraum 236 gebildet. Das Ventilglied 232 weist im Ventilraum 236 einen Bereich 238 mit stark verringertem Querschnitt auf, an den sich ein Schließkörper 240 anschließt. An den Schließkörper 240 schließt sich zum Grund der Sackbohrung 230 hin ein Endabschnitt 245 an, der einen gegenüber dem Führungsabschnitt 234 geringeren Durch messer aufweist, der in den Endbereich der Sackbohrung 230 ein taucht, der ebenfalls gegenüber dem äußeren Bereich der Sackbohrung einen geringeren Durchmesser aufweist. Am Rand der am Übergang vom Ventilraum 236 zum Endbereich der Sackbohrung 230 gebildeten Ventil öffnung 248 ist ein Ventilsitz ausgebildet, der durch den Schließ körper 240 verschließbar ist. Von der Sackbohrung 230 führt vom Ventilraum 236 aus betrachtet nach der Ventilöffnung 248 der Kraft stoffkanal 292 ab. Vom Grund der Sackbohrung 230 kann ein Leckkanal 254 abführen, der beispielsweise mit einer Rückleitung zum Kraft stoffvorratsbehälter verbunden ist. Der Ventilkörper 228 ist beispielsweise mittels einer Überwurfmutter 257 am Pumpengehäuseteil 216 befestigt, wobei zwischen dem Ventilkörper 228 und dem Pumpen gehäuseteil 216 ein O-Ring 258 eingespannt ist, der jedoch nicht gegen den im Pumpenarbeitsraum 213 herrschenden Hochdruck abzu dichten braucht.

Beim Saughub des Pumpenkolbens 212 ist das Ventil 226 geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Ringraum 286 durch den Kanal 292, den Ventilraum 236 und den Kanal 294 in den Pumpenarbeitsraum 213 gelangen kann. Zu einem bestimmten Zeitpunkt des Förderhubs des Pumpenkolbens 212 wird das Ventil 226 geschlossen und im Pumpenarbeitsraum 213 Hochdruck aufgebaut. Wenn der Einspritzdruck erreicht ist, so wird die Ventilnadel 278 verschoben und gibt die Einspritzöffnungen frei. Zur Beendigung der Hochdruckförderung wird das Ventil 226 geöffnet und Kraftstoff strömt umgekehrt wie beim Saughub des Pumpenkolbens 212 zurück.

Die vorstehend beschriebene Anordnung des Ventilglieds und der Ventilöffnung des elektrisch betätigten Ventils in einem Gehäuseteil der Kraftstoffeinspritzpumpe ist auch bei einer Reihenpumpe bekannter Bauart oder bei einer sogenannten Radialkolbenpumpe an wendbar. Eine Radialkolbenpumpe weist einen wie der Pumpenkolben 12 bzw. 112 der beiden Ausführungsbeispiele angeordneten Verteiler kolben auf, der jedoch nur in einer rotierenden Bewegung angetrieben wird. Weiter weist eine Radialkolbenpumpe mehrere radial zum Verteilerkolben in einer Hubbewegung angetriebene Pumpenkolben auf, die jeweils einen Pumpenarbeitsraum begrenzen. Während eines jewei ligen Förderhubs eines Pumpenkolbens ist der von diesem begrenzte Pumpenarbeitsraum über eine im Verteilerkolben angeordnete Verteileröffnung mit einem von mehreren in einem Verteilerkörper angeordneten Förderkanälen verbindbar. Das elektrisch betätigte Ventil kann koaxial oder radial zur Längsachse des Verteilerkolbens angeordnet sein, wobei dessen Ventilraum über eine Bohrung mit dem vom Verteilerkolben in der Zylinderbohrung begrenzten Raum verbunden ist, der während des Förderhubs eines jeweiligen Pumpenkolbens mit dessen Pumpenarbeitsraum verbunden ist.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Pumpengehäuse (14) und mit einem innerhalb desselben angeordneten Pumpenkolben (12; 112; 212), der einen Pumpenarbeitsraum (13; 113; 213) begrenzt, der während eines jeweiligen Saughubs des Pumpenkolbens (12; 112; 212) mit einem Kraftstoffzulauf (18; 118; 286) verbindbar ist und der während eines jeweiligen Förderhubs des Pumpenkolbens (12; 112; 212) mit einer Einspritzstelle der Brennkraftmaschine verbindbar ist, und mit einem elektrisch betätigten Ventil (26; 126; 226) zur Steuerung der Kraftstofförderung unter Hochdruck, das ein Ventilglied (32; 132; 232) aufweist, welches mit einer eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (13; 113; 213) zu einem Entlastungsraum (18; 118; 286) freigebenden Ventilöffnung (48; 148; 348) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Ventilglied (32; 132; 232) und die Ventilöffnung (48; 148; 348) in einem Teil (16; 114; 216) des Pumpengehäuses angeordnet sind.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teil (16; 114; 216) des Pumpengehäuses ein Ventilraum (36; 136; 236) gebildet ist, der mit dem Pumpenarbeitsraum (13; 113; 213) verbunden ist, daß im Ventilraum (36; 136; 236) einerseits die durch das Ventilglied (32; 132; 232) verschließbare Ventilöffnung (48; 148; 348) gebildet ist und dieser gegenüberliegend eine Bohrung (30; 130; 230) im Pumpengehäuseteil (16; 114; 216) gebildet ist, in der ein Abschnitt (34; 134; 234) des Ventilglieds (32; 132; 232) axial ver schiebbar dicht geführt ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventilglied (32; 132; 232) und die Ventilöffnung (48; 148; 348) in einem Pumpengehäuseteil (16; 114; 216) angeordnet sind, in dem in einer Zylinderbohrung (10; 110; 210) der Pumpenkolben (12; 112; 212) arbeitet.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (112) in einer Dreh- und Hubbewegung angetrieben wird, und eine Verteileröffnung (20) aufweist, über die beim Förderhub des Pumpenkobens (112) der Pumpenarbeitsraum (113) mit den Einspritzstellen verbindbar ist, und daß das Ventilglied (132) etwa radial zum Pumpenkolben (112) ange ordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileröffnung in einem in einer Rotationsbewegung angetriebenen Verteilerkolben ausgebildet ist, daß der Pumpenkolben in einer zum Verteilerkolben radialen Hubbewegung angetrieben wird, daß der Verteilerkolben in einer Zylinderbohrung im Teil des Pumpengehäuses geführt ist und daß das Ventilglied etwa radial zum Verteilerkolben angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Pumpedüse ausgeführt ist, wobei der Pumpenkolben (212) in einer Hubbewegung angetrieben wird, daß am Pumpengehäuseteil (216) ein Düsenhalter (270) angeflanscht ist, in dem ein Druckraum (270) ausgebildet ist, mit dem der Pumpenarbeits raum (213) verbunden ist und in dem eine Ventilnadel (278) ange ordnet ist, die bei Erreichen des Einspritzdrucks im Pumpenarbeits raum (213) beim Förderhub des Pumpenkolbens (212) gegen die Kraft einer Schließfeder (282) verschiebbar ist und dabei Einspritz öffnungen freigibt.