DE4304207C1 - Kraftstoffeinspritzanlage mit Hochdruckspeicher für eine mehrzylindrige Diesel-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage mit Hochdruckspeicher für eine mehrzylindrige Diesel-Brennkraftma­ schine nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angege­ benen Merkmalen.

Speichereinspritzsysteme mit einer mechanisch angetriebenen Hochdruckpumpe und einer einen Speicher aufweisenden Förder­ leitung sowie mit magnetventilgesteuerten Einspritzdüsen sind bekannt.

Eine Ausführung dieser Art ist z. B. in der DE 32 27 742 A1 ge­ zeigt, bei der von einer gemeinsamen Hochdruck- bzw. Förder­ leitung abzweigende Einspritzleitungen zu zugeordneten Ein­ spritzdüsen führen. Der im System herrschende Kraftstoffdruck ist mittels eines in Abhängigkeit von Drehzahl und Last steu­ erbaren Druckregelventiles auf einen definierten Wert ein­ stellbar.

Bei diesem System ist der große Platzbedarf sowie die An­ triebsart und Anordnung der Hochdruckpumpe nachteilig. Als be­ sonders nachteilig wird angesehen, wenn bei Undichtheit einer Einspritzdüse oder Klemmen seiner Düsennadel in Öffnungsstel­ lung der für die übrigen Einspritzdüsen geförderte Kraftstoff als Übermenge auch noch in die defekte Einspritzdüse und somit in den entsprechenden Zylinder der Brennkraftmaschine gelangen und zu nicht unerheblichen Funktionsstörungen bis hin zum Mo­ torschaden führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die angespro­ chenen Nachteile vermeidende Maßnahmen an der Kraftstoffein­ spritzanlage zu treffen, durch die insbesondere bei Funktions­ beeinträchtigung oder Ausfall einer Einspritzdüse ein weiterer Betrieb der Brennkraftmaschine schadfrei sichergestellt ist.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich eine Ausfüh­ rung, durch die bei Störung einer der Einspritzdüsen der Motor keinen Schaden nehmen kann, da jede Förderverbindung zwischen dem Einzelkolben-Pumpelement und der Einspritzdüse gegenüber irgendeiner anderen getrennt ausgeführt ist, d. h., daß keine der Förderverbindungen mit einer anderen Förderverbindung ver­ bunden ist, sei es durch einen eine Förderverbindung zwischen Einzelkolben-Pumpelement und einem anderen Einzelkolben-Pump­ element oder durch eine Einspritzdüse mit einer anderen Ein­ spritzdüse oder durch ein Einzelkolben-Pumpelement mit mehreren Einspritzdüsen.

Aus der DE 30 24 963 A1 ist zwar eine Kraftstoffeinspritzanlage mit derselben Anzahl von Einspritzpumpen und Einspritzdüsen bekannt, jedoch handelt es sich um eine der Zylinderzahl ent­ sprechende Anzahl von mechanisch betätigten Pumpe-Düsen, bei denen keine Speicherung in der Förderverbindung zwischen dem jeweiligen Pumpenkolben und der Düse vorgesehen ist. Der Ein­ spritzdruck wird lediglich während der Einspritzung bei Ab­ steuerung der in den Pumpenarbeitsraum der Pumpe-Düse mündenden Leitungen erzeugt.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ge­ zeigt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit Einzelkol­ ben-Pumpelementen, Druckregeleinrichtungen und Druckspeichern in schematischer Darstellung und

Fig. 2 Einzelheiten der mit dem Einzelkolben-Pumpelement zusammenwirkenden Druckregeleinrichtung in ver­ größerter Darstellung.

In Fig. 1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage 1 für eine vier­ zylindrige Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Ventilnocken­ welle 2 für die Betätigung von Gaswechselventilen (nicht dar­ gestellt) und auch für die Betätigung von vier Hochdruckpumpen als Einzelkolben-Pumpelemente 3, 4, 5, 6 gezeigt, die entweder von auf der Ventilnockenwelle 2 eigens vorgesehenen Pumpennocken 7, 8, 9, 10 oder von Ventilnocken selbst angetrieben werden, die somit zugleich die Funktion der Pumpennocken mit übernehmen.

Jedes Einzelkolben-Pumpelement 3, 4, 5, 6 ist einer bestimmten Einspritzdüse 11, 12, 13, 14 zugeordnet, wobei ausschließlich eine einzige Förderverbindung das Einzelkolben-Pumpelement 3 mit der Einspritzdüse 11, das Einzelkolben-Pumpelement 4 mit der Ein­ spritzdüse 12, das Einzelkolben-Pumpelement 5 mit der Ein­ spritzdüse 13 und schließlich das Einzelkolben-Pumpelement 6 mit der Einspritzdüse 14 verbindet. Die somit getrennt vonein­ ander verlaufenden Förderverbindungen weisen jeweils einen Druckspeicher 15, 16, 17, 18 auf.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine vom Kraftstoffbe­ hälter 19 ausgehende niederdruckseitige Kraftstoffversorgungs­ leitung 20. Mit 21 ist eine gegebenenfalls die Kraftstoffver­ sorgung unterstützende Vorförderpumpe bezeichnet.

Die hydraulische Energie für die Einspritzung wird von dem im Druckspeicher 15, 16, 17, 18 komprimierten Kraftstoffvolumen ge­ liefert. Zusätzlich kann während der Einspritzung auch der Pumpennocken noch fördern. Bei Anordnung von eigenen zusätz­ lichen Pumpennocken 7, 8, 9, 10 auf der Ventilnockenwelle 1 kann die Förderung jedes Einzelkolben-Pumpelementes zu einem be­ liebigen Zeitpunkt und mit beliebigem Förderverlauf bzw. Noc­ kenform erfolgen.

Um beim Start der Brennkraftmaschine möglichst schnell einen für die Einspritzung ausreichenden Druck im Druckspeicher 15, 16, 17, 18 aufzubauen, wird jedes Einzelkolben-Pumpelement 3 bis 6 so ausgelegt, daß es bei einem Arbeitstakt der Brenn­ kraftmaschine deutlich mehrmals die von der Brennkraftmaschine benötigte größtmögliche Kraftstoffmenge fördern kann. Nach Er­ reichen des gewünschten Drucks kann durch eine Druckregelein­ richtung 22, 23, 24, 25 stromab jedes Einzelkolben-Pumpelementes 3 bis 6 entweder die überschüssige Fördermenge abgesteuert oder die Fördermenge des Einzelkolben-Pumpelementes 3 bis 6 verrin­ gert werden.

Jede Druckregeleinrichtung 22 bis 25 kann dabei aus einem in einer Führung 26 längsverschiebbaren und gegen eine Feder 27 sich abstützenden Ventilkolben 28 bestehen (Fig. 2), welcher einerseits mit seinem Kolbenteil 28a durch den Förderdruck be­ aufschlagbar ist und andererseits mit einem niederdruckseitigen spitz auslaufenden Ende 28b den Zuflußquerschnitt 20a der zum Pumpenarbeitsraum 29 des Einzelkolben-Pumpelementes führenden Versorgungsleitung 20 steuert.

Das Einzelkolben-Pumpelement 3 fördert hierbei Kraftstoff über ein Druckventil 30 in den Druckspeicher 15. Der aufgebaute Druck wirkt auf den Ventilkolben 28 und gegen die Feder 27. Das spitz ausgebildete Ende 28b des Ventilkolbens 28 ist teilweise in eine Bohrung 31 eingetaucht, durch die die Versorgungslei­ tung 20 durchführt. Ab einem bestimmten Kraftstoffdruck löst sich der Ventilkolben 28 von seinem obenliegenden Anschlag 32 und verengt den Zufluß- bzw. Durchtrittquerschnitt 20a zwischen seinem spitzen Ende 28b und der Bohrung 31. Der Kraftstoffzu­ fluß zum Pumpenarbeitsraum 29 wird gedrosselt, wodurch dieser nicht mehr vollständig gefüllt und somit die Fördermenge redu­ ziert wird.

Die sonst bei üblichen Systemen auftretenden hohen Verlustlei­ stungen werden hierbei erheblich herabgesetzt.

Die jeweilige Förderverbindung zwischen den Einzelkolben-Pump­ elementen 3 bis 6 und Einspritzdüsen 15 bis 18 kann als För­ derleitung 33, 34, 35, 36 mit den entsprechenden Druckspeichern 22 bis 25 ausgebildet sein, wobei die Druckspeicher durch die im Durchmesser vergrößerte Förderleitung selbst gebildet sein können, derart, daß sie die Pumpenarbeitsräume im Einzelkol­ ben-Pumpelement mit den Einspritzdüsen direkt verbinden.

Der Pumpennocken 7, 8, 9, 10 kann, wenn keine Druckregeleinrich­ tung verwendet wird, so ausgebildet sein, daß vor der Ein­ spritzung der Kraftstoff auf den Einspritzdruck verdichtet und nach der Einspritzung die noch in der speichernden Förderlei­ tung 20 vorhandene Kraftstoffmenge wieder expandiert wird.

Die Form der Auflauf- und Ablaufflanke 10a, 10b des zu den Ven­ tilnocken separat liegenden Pumpennockens 7, 8, 9, 10 ist frei wählbar, und wird zweckmäßiger Weise so ausgeführt, daß die mechanischen Verluste im Antrieb des Einzelkolben-Pumpelementes minimiert werden, was eine flache Auflauf- und steile Ablauf­ flanke 10a, 10b ergibt.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzanlage mit Hochdruckspeicher für eine mehrzylindrige Diesel-Brennkraftmaschine mit mindestens einer Ventilnockenwelle für die Betätigung von Gaswechselventilen, bei der mindestens eine mechanisch angetriebene Hochdruckpumpe über eine einen Druckspeicher aufweisende Förderverbindung magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen mit Kraftstoff versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kraftstoffeinspritzanlage mit derselben Anzahl von Einspritzdüsen (11, 12, 13, 14) und Hochdruckpumpen (3, 4, 5, 6) jeder Einspritzdüse eine einzige Hochdruckpumpe als von der Ventilnockenwelle (2) direkt angetriebenes Einzelkolben-Pump­ element derart zugeordnet ist, daß eine ausschließlich die Einspritzdüse und das Pumpelement miteinander verbindende und jeweils einen Druckspeicher (15, 16, 17, 18) aufweisende Förder­ verbindung vorgesehen ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderverbindung zwischen dem Einzelkolben-Pumpelement (3, 4, 5, 6) und der Einspritzdüse (11, 12, 13, 14) aus einer zu­ gleich den Druckspeicher (15, 16, 17, 18) bildenden Förderleitung (33, 34, 35, 36) besteht, die zur Bildung des Druckspeichers im Durchmesser vergrößert ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einzelkolben-Pumpelement (3, 4, 5, 6) und der Einspritzdüse (11, 12, 13, 14) eine die Fördermenge verringernde Druckregeleinrichtung (22, 23, 24, 25) vorgesehen ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregeleinrichtung (22, 23, 24, 25) aus einem gegen eine Feder (27) sich abstützenden und in Abhängigkeit vom Förderdruck den Kraftstoffzufluß zum Einzelkolben-Pumpelement (3, 4, 5, 6) steuernden Ventilkolben (28) besteht.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für das Einzelkolben-Pumpelement (3, 4, 5, 6) ein auf der Ventilnockenwelle (2) eigens vorgesehener Pumpennocken (7, 8, 9, 10) dient.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für das Einzelkolben-Pumpenelement (3, 4, 5, 6) ein auf der Ventilnockenwelle (2) angeordneter Ventilnocken zugleich Pumpennocken ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpennocken (7, 8, 9, 10) eine flache Auflaufflanke (10a) und eine steile Ablaufflanke (10b) aufweist.