DE4304967A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist bereits durch die US-PS 4 964 389 bzw. die entsprechende DE-A-38 43 467 bekannt. Dort wird über das elektrisch gesteuerte Ventil in der vom Speicher ab­ führenden Kraftstoffleitung eine vorgegebene Kraftstoffeinspritz­ menge in einen Zwischenspeicher zugemessen, dessen Ausgang über ein zweites elektrisch gesteuertes Ventil mit der Verteileröffnung verbindbar ist. Die über das erste elektrisch gesteuerte Ventil dem Zwischenspeicher zugeführte Kraftstoffmenge, die unter dem vom Hochdruckspeicher zur Verfügung gestellten Einspritzdruck steht, wird durch den Hub eines den Zwischenspeicher begrenzenden Speicher­ kolbens gemessen und entsprechend die Öffnungsdauer des ersten elektrisch gesteuerten Ventils durch eine Steuereinrichtung be­ stimmt. Das erste elektrisch gesteuerte Ventil steuert somit die zur Einspritzung kommende Kraftstoffmenge. Das zweite elektrisch ge­ steuerte Ventil wird zum gewünschten Einspritzzeitpunkt geöffnet und dabei der vom Zwischenspeicher gespeicherte Kraftstoff zur jeweili­ gen Einspritzdüse gefördert.

Das zweite elektrisch gesteuerte Ventil bestimmt dabei den Ein­ spritzzeitpunkt. Diese Einrichtung ist insofern recht aufwendig, als neben zwei elektrisch gesteuerten Ventilen auch noch ein Hochdruck­ zwischenspeicher erforderlich ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie sehr einfach mit möglichst wenigen Bauelementen aufgebaut ist.

Zeichnung

Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Radialkolbenverteilerpumpe als Druckerzeuger und als Einrichtung zur Ansteuerung mehrerer Kraftstoffeinspritzventile, die aus einem Hoch­ druckspeicher mit Kraftstoff versorgt werden, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in Abwandlung zu Fig. 1 mit gesteuerter Hoch­ druckfördermenge des Druckerzeugers, Fig. 3 ein drittes Aus­ führungsbeispiel mit einer abgewandelten Ausführung einer Druck­ steuereinrichtung des Hochdruckspeichers des ersten Ausführungs­ beispiels, Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel als Abwandlung vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 mit gesteuerter Hochdruck­ fördermenge und Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel basierend auf einer Reihenkraftstoffeinspritzpumpe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch Teile einer Hochdruckpumpe der Bauart einer Radialkolbenverteilereinspritzpumpe. Hierbei wird ein Verteilerkolben 2 in einer Bohrung 3 durch einen nicht weiter ge­ zeigten Antrieb rotierend angetrieben. Am Fuß 4 des Verteilers sind radial zu seiner Drehachse 5 liegende Pumpenzylinder 6 vorgesehen, in denen Pumpenkolben 7 hin- und herbeweglich sind und zwischen sich einen Pumpenarbeitsraum 8 einschließen. An ihrer außenliegenden Stirnseite liegen die Pumpenkolben an Rollenschuhen 10 mit Rollen 11 an, die bei der Drehung des Verteilerkolbens auf einer Nockenbahn 12 eines Nockenringes 13 ablaufen. Der Nockenring ist im Gehäuse 14 der Kraftstoffhochdruckpumpe gelagert.

Der Verteiler 2 weist eine erste Ringnut 15 und eine zweite Ringnut 16 im axialen Abstand davon aus. In diese zweite Ringnut 16 mündet eine Kraftstoffzuführleitung 17 über ein Füllventil 18 in Form eines Rückschlagventils ein, wobei die Kraftstoffzuführleitung von einer synchron zum Verteiler 2 angetriebenen Kraftstofförderpumpe 19 mit Kraftstoff versorgt wird, der auf einem bestimmten Förderdruck mit Hilfe eines Drucksteuerventils 20 gehalten wird, das die Kraftstoff­ zuführleitung 17 zur Saugseite der Förderpumpe 19 entlastet. Von der zweiten Ringnut 16 führt ferner eine Druckleitung 22 ab, in der ein Förderventil 23 angeordnet ist, das als von der Ringnut 16 weg öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist. Die Druckleitung 22 mündet über dieses Förderventil 23 in einen Hochdruckspeicher 24. Die zweite Ringnut ist schließlich durch eine Druckleitung 26 in ständiger Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 8.

Der Hochdruckspeicher ist über eine Kraftstoffleitung 28, in der ein erstes elektrisch gesteuertes Ventil 29, hier ein Magnetventil, angeordnet ist, mit der ersten Ringnut 15 verbunden. Diese Ringnut ist ständig mit einer Verteileröffnung des Verteilers 2 in Form einer Verteilernut 31 verbunden, die sich parallel zur Drehachse des Verteilers erstreckend in die Mantelfläche des Verteilers einge­ arbeitet ist und die bei der Drehung des Verteilers nacheinander mit von der Bohrung 3 abführenden Einspritzleitungen 33 verbunden wird. Diese Einspritzleitungen 33 führen über ein Druckventil 34, das als übliches Druckventil oder als Gleichdruck- oder Gleichraumventil oder als Rückströmdrossel ausgeführt werden kann, mit jeweils einem Kraftstoffeinspritzventil an der Brennkraftmaschine verbunden.

Von der ersten Ringnut 15 zweigt ferner eine Entlastungsleitung 35 ab, in der ein zweites elektrisch gesteuertes Ventil 36, hier wiederum ein Magnetventil, angeordnet ist. Beide Magnetventile 29 und 36 werden von einer elektrischen Steuereinrichtung 37 gesteuert.

Der Hochdruckspeicher 24 weist schließlich noch eine Entlastungs­ leitung 38 auf, in der entweder ein einen bestimmten Druck im Hoch­ druckspeicher 24 steuerndes Druckhalteventil 39 angeordnet ist, das mechanisch arbeitet oder ein elektrisch gesteuertes Ventil 40, hier wiederum ein Magnetventil, das von der elektrischen Steuerein­ richtung 37 gesteuert wird nach Maßgabe von Signalen eines Druck­ gebers 41, der den Druck im Hochdruckspeicher 24 erfaßt und ent­ sprechende Signale an die elektrische Steuereinrichtung abgibt.

Die beschriebene Kraftstoffeinspritzeinrichtung arbeitet folgender­ maßen: Wird der Verteilerkolben drehend angetrieben, was in der Regel über die Kurbelwelle der zugehörigen Brennkraftmaschine synchron zu deren Drehzahl erfolgt, so werden die Pumpenkolben den Nocken der Nockenbahn 12 über die Rollenschuhe 10 folgend hin- und herbewegt. Bei einer nach außen gehenden Bewegung entsprechend einem Saughub saugen dann die Pumpenkolben 7 Kraftstoff über das Füll­ ventil 18 an. Beim daraufhin durch die Nocken der Nockenbahn bewirk­ ten Druckhub verdrängen die Pumpenkolben 7 Kraftstoff unter Hoch­ druck über das Förderventil 23 in den Hochdruckspeicher, bis dort ein bestimmter vorgegebener Druck erzielt ist. Dieser Druck kann entweder durch das Druckhalteventil 39 eingestellt werden oder über den Druckgeber 41 in Verbindung mit der elektrischen Steuerein­ richtung 37 und das Magnetventil 40. Solange der vorbestimmte Druck in dem Speicher 24 nicht erreicht ist, erfolgt keine Abströmung über die Entlastungsleitung 38. Bei überschreiten des eingestellten Drucks öffnet das Druckhalteventil oder das Magnetventil in analoger oder getakteter Weise.

Ist der bestimmte Druck im Hochdruckspeicher erreicht, so kann aus diesem Kraftstoff zur Hochdruckeinspritzung an der Brennkraft­ maschine entnommen werden. Dies geschieht über das erste elektrisch gesteuerte Ventil 29, das gesteuert von der elektrischen Steuerein­ richtung zu einem gewünschten Einspritzbeginn geöffnet wird, wobei das zweite elektrisch gesteuerte Ventil 36 geschlossen ist. Der dann vom Hochdruckspeicher 24 abströmende Kraftstoff gelangt über die Verteilernut 31 und eine der Einspritzleitungen 33 zu der entspre­ chenden Kraftstoffeinspritzdüse und dort zur Einspritzung. Die Menge des dort einzuspritzenden Kraftstoffs wird durch das zweite elektrisch gesteuerte Ventil 36 gesteuert, indem dieses bei er­ reichter Kraftstoffeinspritzmenge geöffnet wird, so daß die erste Ringnut 15 entlastet wird und der Druck in der Einspritzleitung 33 bzw. am Kraftstoffeinspritzventil unter den Einspritzdruck sinkt. Zugleich mit dem Öffnen des zweiten elektrisch gesteuerten Ventils 36 wird vorzugsweise das erste elektrisch gesteuerte Ventil 29 geschlossen. Dieses Schließen des ersten elektrisch gesteuerten Ventils kann dabei auch kurzzeitig vor oder nach dem Öffnen des zweiten elektrisch gesteuerten Ventils 36 erfolgen. Im erstgenannten Fall ergibt sich ein Minimum an Verlust von auf Hochdruck gebrachtem Kraftstoff aus dem Speicher 24. Mit Hilfe des Druckventils 34 wird dabei üblicherweise in den Pausen zwischen den Hochdruckeinspritz­ vorgängen ein gleichbleibender Druck in der Einspritzleitung zwi­ schen Einspritzventil und Druckventil eingehalten, wenn dieses als Gleichdruckventil ausgestaltet ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, durch eine Anordnung von Steuernuten am Verteilerkolben die einzelnen Einspritzleitungen nach erfolgter Einspritzung auf ein vorgegebenes Druckniveau zu entlasten.

Durch die Anordnung dieser genannten beiden elektrisch gesteuerten Ventile kann in getakteter Ansteuerung derselben ein exakter Kraft­ stoffeinspritzbeginn und ein exaktes Einspritzende bei den jewei­ ligen Einspritzvorgängen erzielt werden, wobei selbst kleinste Kraftstoffeinspritzmengen genau gesteuert werden können. Dabei ist auch eine einer Haupteinspritzung vorangehende Voreinspritzung realisierbar. Dies ergibt sich insbesondere als Vorteil in Ver­ bindung mit dem auf einen konstanten Druck gebrachten Hochdruck­ speicher, da über den gesamten Betriebsbereich der zugehörigen Brennkraftmaschine gleichbleibende Verhältnisse von anstehendem Einspritzdruck und Druckgefällen vorhanden sind. Kraftstoffein­ spritzmengenstreuungen, die sich insbesondere aus einer Drehzahl­ abhängigkeit ergeben, werden somit sehr klein gehalten. Ggf. können aber auch Drosselungen bei kurzen Einspritzzeiten bzw. hohen Dreh­ zahlen durch entsprechende Angleichung des Drucks im Hochdruck­ speicher kompensiert werden.

Da die Einspritzventile jeweils nur mit einer Flanke nach Öffnung oder Schließbewegung in die Steuerung des Einspritzvorganges ein­ greifen, ist das Steuerergebnis weniger stark von der Schnelligkeit der Ventile in sowohl ihrem Öffnungsvorgang als auch ihrem Schließ­ vorgang abhängig. Insbesondere lassen sich dabei ohne großen Aufwand steuernde schnelle Bewegungen der Ventile erzielen. Bei dem vorgeschlagenen System ergeben sich auch Vorteile darin, daß die Auslegung der Nocken der Nockenbahn nicht mehr auf die besonderen Verhältnisse während der Zeit der Einspritzung abgestimmt sein müssen. Die Nockenantriebe dienen dabei lediglich der Bereitstellung des hohen Einspritzdruckes. Um einen besonders gleichmäßigen Ein­ spritzdruck zu erzielen, ist es von Vorteil, mehrere Pumpenkolben vorzusehen bzw. mehrere Pumpenkolbenförderhübe pro Umdrehung des Verteilers. Dabei können die Förderhübe der Pumpenkolben innerhalb der Zeitabschnitte liegen, in denen auch die Kraftstoffeinspritz­ ventile aus dem Hochdruckspeicher 24 zur Einspritzung mit Hochdruck­ kraftstoff versorgt werden, oder außerhalb dieser Zeitabschnitte.

Die Steuerung des Speicherdruckes kann wie beschrieben über eine Abströmsteuerung erfolgen oder aber auch über die Steuerung einer Fördermenge der Hochdruckpumpe, was den Vorteil einer geringeren Antriebsleistung hätte, aber einen etwas größeren Aufwand bedeutet.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel in Weiterbildung zum Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1 wiedergegeben, bei dem eine solche Steuerung der Fördermenge der Hochdruckpumpe vorgenommen wird. Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist hier in der Kraftstoffzuleitung 17 statt des Rückschlagventils 18 ein Magnet­ ventil 118 vorgesehen, das von der Steuereinrichtung 37 angesteuert wird. Mit Hilfe dieses Magnetventils kann in Abhängigkeit von dem sich im Hochdruckspeicher 24 einstellenden Druck, der vom Druckgeber 41 erfaßt wird, entweder die Ansaugmenge beim Saughub der Pumpen­ kolben gesteuert werden oder die Hochdruckförderphase der Pumpen­ kolben. Im ersteren Fall wird der Pumpenarbeitsraum 8 beim Saughub entsprechend dem Öffnungstakt des Magnetventils 118 mit Kraftstoff versorgt und dieser dem Pumpenarbeitsraum eingeführte Kraftstoff dann auf hohem Druck beim Förderhub der Pumpenkolben gebracht und über das Förderventil 23 in den Hochdruckspeicher übergeschoben. Im zweiten Fall wird der Pumpenarbeitsraum ständig beim Saughub der Pumpenkolben voll gefüllt bei geöffnetem Magnetventil 118, das dann über eine bestimmte Dauer des nachfolgenden Druckhubes der Pumpen­ kolben 7 geschlossen wird, so daß im Pumpenarbeitsraum Kraftstoff auf hohen Druck gebracht wird. Nach und vor dem Öffnen des Magnet­ ventils 118 entweicht der Kraftstoff beim Druckhub der Pumpenkolben bloß zurück in die Kraftstoffzuführleitung 17. In einem solchen Falle erübrigt sich dann auch das gestrichelt in der Fig. 1 ein­ getragene Magnetventil 40, das bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 der Drucksteuerung im Hochdruckspeicher 24 dient, oder das ersatz­ weise vorgesehene Druckhalteventil 39. Diese Anordnung vereinfacht das System.

Die Auslegung der Förderleistung der Hochdruckpumpe bietet dabei in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, bereits bei niedriger Drehzahl einen hohen Einspritzdruck im Speicher 24 zu erzeugen, wobei dann der Speicher bei höherer Drehzahl entsprechend entlastet wird bei ggf. möglicher Angleichung des Speicherdrucks an die Drehzahl.

Die beschriebene Kraftstoffeinspritzeinrichtung zeichnet sich vor allen Dingen durch Einfachbauteile auf mit universellen Steuer­ möglichkeiten von Einspritzbeginn und Einspritzmenge.

Statt der beschriebenen Radialkolbenpumpe als Erzeuger für den hohen Einspritzdruck kann auch gemäß Fig. 3 eine Pumpe der Axialkolben­ pumpenbauart verwendet werden. Eine solche hat eine rotierend angetriebene Stirnnockenscheibe 44, die auf ortsfest gelagerten Rollen, von denen nur eine gezeigt ist, abläuft. Mit der Stirn­ nockenscheibe verbunden ist ein Pump- und Verteilerkolben 46, der sowohl drehend von der Stirnnockenscheibe 44 mitgenommen wird als auch durch den Ablauf der Nockenbahn 47 der Stirnnockenscheibe auf den Rollen 45 axial hin- und herbewegt wird in einem Pumpen­ zylinder 48, in den der Pump- und Verteilerkolben 46 stirnseitig einen Pumpenarbeitsraum 49 einschließt.

Die Stirnnockenscheibe wird bei ihrer Drehung durch eine starke Rückstellfeder 50 in Anlage an den Rollen 45 gehalten, so daß der Pumpenkolben 46 sicher seinen Saughub ausführt. Durch die Stirn­ nockenscheibe wird der Pumpenkolben während einer vollkommenen Umdrehung in mehrere hin- und hergehende mit dem Pumpenarbeitsraum 49 verbundene Saug- und Förderhübe bewegt. Bei seinen Saughüben saugt er über ein Füllventil in Form einer mit dem Pumpenarbeitsraum 49 verbundenen Saugnut 51 in seiner Mantelfläche und einer in den Pumpenzylinder 48 mündenden Kraftstoffzufuhr 52 Kraftstoff an. Bei beginnendem Förderhub verschließen die die Saugnut begrenzenden Steuerkanten die Einmündung der Kraftstoffzuführleitung 52, und der im Pumpenarbeitsraum 49 befindliche Kraftstoff wird komprimiert und über eine axiale Sackbohrung 54, die von der Stirnseite des Pumpen­ kolbens 46 ausgeht, sowie eine Querbohrung 55 in eine Ringnut 56 in der Oberfläche des im Pumpenzylinder 48 geführten Bereiches des Pumpenkolbens geleitet. Diese Ringnut 56 ist in ständiger Verbindung mit einer Druckleitung 57, die der Druckleitung 22 entspricht und in den Hochdruckspeicher 24 mündet und ebenfalls ein Förderventil 23 enthält. Weiterhin ist die Ringnut 56 in ständiger Verbindung mit einer Entlastungsleitung 58, in der ein Druckhalteventil 59, das zur Entlastungsseite öffnet, angeordnet ist.

Weiterhin ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel neben der bereits genannten zweiten Ringnut 56 eine erste Ringnut 60 in der Mantel­ fläche des Pumpenkolbens 46 vorgesehen entsprechend der ersten Ringnut 15 bzw. der zweiten Ringnut 16 vom Ausführungsbeispiel Fig. 1.

Diese erste Ringnut 16 ist wiederum über eine Kraftstoffleitung 28 mit dem Hochdruckspeicher 24 verbunden und enthält das erste elektrisch gesteuerte Ventil 29. Von der ersten Ringnut 60 zweigt ferner die Entlastungsleitung 35 ab mit dem zweiten elektrisch gesteuerten Ventil 36. Schließlich ist mit der ersten Ringnut 60 auch wiederum die Verteilernut 31 verbunden, über die im Laufe der Drehung des Pump- und Verteilerkolbens 46 jeweils beim Förderhub eine der Einspritzleitungen 31 angesteuert wird, die ebenfalls ein Druckventil 34 enthält und zum jeweiligen Einspritzventil an der Kraftstoffeinspritzpumpe führt. Insofern ist dieses Ausführungs­ beispiel bezüglich der ersten Ringnut 60 gleich aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, wobei die Breite der Ringnut in Achsrichtung des Pumpenkolbens 46 und die Länge der Verteilernut die pumpenden Hubbewegungen des Pumpenkolbens 46 berücksichtigen müssen. Die Ansteuerung der Magnetventile 29 und 36 erfolgt in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wie auch die vor­ gesehenen Pumphübe des Pumpenkolbens analog den Hinweisen zu Fig. 1 ausgelegt sein können. Abweichend ist bei diesem Ausführungsbei­ spiel, daß ein Füllventil in Form eines Rückschlagventils 18 ent­ fällt, es ist noch gestrichelt in der Figur eingezeichnet, und dafür die Nutsteuerung mit Hilfe der Saugnut 51 vorgesehen ist. Bei dieser Steuerung können entweder Saugnuten entsprechend der Zahl der Saug­ hübe des Pumpenkolbens pro Umdrehung vorgesehen sein mit einer ein­ zigen Kraftstoffzuführleitung 52 oder auch mehreren, oder es ist nur eine Saugnut vorgesehen und es sind die Saugleitungen entsprechend der Zahl der Saughübe des Pumpenkolbens am Umfang des Pumpenzylin­ ders 48 verteilt angeordnet. In bezug auf die Lebensdauer bietet eine solche Steuerung des Saughubes mit Hilfe einer Steuerkante Vorteile gegenüber einem als Rückschlagventil ausgebildeten Füll­ ventil. Sie ist natürlich auch analog beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendbar. Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, aber dort ebenfalls so ausführbar, ist es ferner, daß das Druckhalteventil 39 nun als Druckhalteventil 59 stromaufwärts des Förderventils 23 liegt, so daß frühzeitig ein zu hoher Druckansteig abgebaut werden kann. Das hier als Rückschlagventil ausgebildete Druckhalteventil 59 kann natürlich auch analog zum Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 ein von einem Drucksensor gesteuertes Magnet­ ventil sein.

Wie schon vorstehend zu Fig. 2 ausgeführt, kann auch bei einer Kraftstoffpumpe der in Fig. 3 gezeigten Bauart das Füllen des Pumpenarbeitsraumes über ein Magnetventil 65 erfolgen, das in einer unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum 49 mündenden Kraftstoffzu­ leitung 152 angeordnet ist wie Fig. 4 zeigt. In diesem Falle entfällt die zweite Ringnut 56 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Dafür ist der Pumpenarbeitsraum 49 ebenfalls unmittelbar über eine Druckleitung 157, die ebenfalls das Förderventil 23 enthält mit dem Druckspeicher 24 verbunden. Mit dem Wegfall der zweiten Ringnut 56 entfällt auch das Druckhalteventil 59 in der Leitung 58 von Fig. 3 sowie wegen der unmittelbaren Anbindung der Druckleitung 157 und der Kraftstoffzuführleitung 152 auch die axiale Sackbohrung 54 und die Querbohrung 55 im Pumpenkolben 46. Bezüglich der Kraftstoffein­ spritzmengensteuerung arbeitet das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 in gleicher Weise wie das nach Fig. 3. Lediglich ist abweichend die Regelung des Druckes im Hochdruckspeicher 24 nun durch das Magnet­ ventil 65 durchführbar. Dieses wird analog zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 von der elektrischen Steuereinrichtung 37 gesteuert, wobei die elektrische Steuereinrichtung über den Druckgeber 41 den Istwert des Speicherdruckes abfragt. Mit Hilfe des Magnetventils 65 kann nun wiederum entweder die Befüllung des Pumpenarbeitsraumes 49 gesteuert werden derart, daß dieser nur die Kraftstoffmenge erhält, die er bei seinem Förderhub unter Hochdruck in den Hochdruckspeicher 24 überschiebt, oder es wird ein Pumpenarbeitsraum bei jedem Saughub des Pumpenkolbens 46 vollständig mit Kraftstoff gefüllt und es wird mit Hilfe des elektrisch gesteuerten Magnetventils 65 der effektive Hochdruckförderhub des Pumpenkolbens bestimmt, so daß der gewünschte Druck im Hochdruckspeicher erzielt wird. Die Kraftstoffzuführleitung 152 dient dabei wie auch bei Fig. 2 der Befüllung des Pumpen­ arbeitsraumes und auch seiner Entlastung während Teilen seines Förderhubes.

Wenn hier die Druckerzeugung mit Hilfe von Pumpen entsprechend der Ausgestaltung von üblichen Verteilerpumpenbauarten vorgenommen wurde, wobei diese Pumpen zugleich neben der Druckerzeugung für den Hochdruckspeicher auch die Verteilerfunktion übernehmen, ist es auch möglich, eine Hochdruckpumpe und einen separaten Verteiler in bekannter Weise vorzusehen. Die Hochdruckerzeugung ist im Prinzip unabhängig von der Verteilerfunktion. Es ergibt sich aber eine sehr kompakte Baueinheit, wenn eine Pumpe der Verteilerpumpenbauart als Druckerzeuger verwendet wird.

Als Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Reihenpumpenbau­ art mit separat vorgesehenem Verteiler ist in Fig. 5 eine Pumpe wiedergegeben, bei der in einem Pumpengehäuse 77 nebeneinander­ liegend mehrere Pumpenzylinder 78 vorgesehen sind, in denen Pumpen­ kolben 79 dicht eingepaßt sind und mit ihrer Stirnseite Pumpen­ arbeitsraume 80 in den Pumpenzylindern 78 einschließen. Die Pumpen­ kolben werden dabei durch Nocken 81 einer Nockenwelle 82 hin- und hergehend angetrieben und führen somit Druckhübe und Saughübe aus. Die Pumpenkolben werden durch Druckfedern 83 über Rollenschuhen 84 auf der Nockenbahn der Nocken 81 gehalten, wobei die Pumpenkolben unter Einwirkung der Druckfedern ihre Saughübe ausführen.

In den Pumpenarbeitsraum münden Kraftstoffzuführleitungen 85, in denen jeweils ein Magnetventil 86 als Füllventil angeordnet ist. Die Kraftstoffzuführleitung ist mit einer Kraftstoffquelle verbunden. Zwischen Pumpenarbeitsraum 80 und Magnetventil 86 zweigt jeweils eine Druckleitung 87 ab, in der jeweils wiederum ein Förderventil 23 angeordnet ist, über die die Pumpenarbeitsräume 80 mit einem gemein­ samen Hochdruckspeicher 24 verbunden sind. Dieser weist wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel den Druckfühler 41 auf, der mit dem Steuergerät 37 verbunden ist, das wiederum auch die Magnetventile 86 ansteuert analog der Ansteuerung der Magnetventile 65 von Fig. 4 bzw. 118 von Fig. 2.

Ein Ende der Nockenwelle ist als Verteiler ausgebildet und läuft in einer Zylinderbohrung 88 im Gehäuse 77. Dort weist die Nockenwelle eine der ersten Ringnut 15 von Fig. 1 bzw. 60 von Fig. 3 entspre­ chende Ringnut 89 auf, in die eine der Kraftstoffleitung 287 ent­ sprechende Kraftstoffleitung 90 vom Druckspeicher 24 her einmündet. In dieser Kraftstoffleitung 90 ist wiederum das aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen bekannte Magnetventil 29 eingesetzt. Von der Ringnut 89 zweigt ferner wiederum die Entlastungsleitung 35 ab, die das Magnetventil 36 enthält. Mit der Ringnut 89 ist wiederum die Verteilernut 31 ständig verbunden, die je nach Drehstellung der Nockenwelle nun eine von mehreren am Umfang der Zylinderbohrung 88 verteilt angeordneten Einspritzleitungen 33 ansteuert.

Diese in Fig. 5 gezeigte Pumpe arbeitet im Prinzip in der gleichen Weise wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, was die Steuerung und Verteilung der Kraftstoffeinspritzmenge mit Hilfe der Magnetventile 29 und 36 und was die Steuerung des Hochdruckspeichers 24 mit Hilfe der Magnetventile 86 betrifft. Abweichend von den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind hier lediglich mehrere Pumpenkolben in Reihe zueinander angeordnet und ein von den Pumpen­ kolben getrennter Verteiler.

Ein Vorteil der vorstehenden Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen besteht darin, daß durch die Steuerung mittels Magnetventilen insbesondere gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2, 4 und 5 eine Druckwellenüberlagerung in der Leitung zwi­ schen Pumpe und Einspritzventil bei höheren Drehzahlen erzielt werden kann, was zu einer bekannten Drucküberhöhung im Zeitpunkt der Einspritzung gegenüber dem Ausgangsdruck im Hochdruckspeicher 24 führt. Mit einem Speicherdruck von z. B. 1200 bar lassen sich dabei am Einspritzventil bei Nenndrehzahl mehr als 1500 bar Einspritz­ druck erzielen.

Die vorstehend beschriebene Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat gegenüber den konventionell magnetventilgesteuerten Einspritzpumpen den Vorteil der separaten Entlastung der Einspritzleitung stromab­ wärts des ersten gesteuerten Ventils 29 durch das zweite gesteuerte Ventil 36. Während bei den konventionellen Systemen der Pumpen­ arbeitsraum über ein Magnetventil sowohl gefüllt als auch entlastet wird, ist im vorliegenden Fall die Entlastung über eine separate Entlastungsleitung 17 gemäß Fig. 1 bzw. 35 gemäß Fig. 3 gegeben. Solche Systeme benötigen ein Gleichdruckventil, um einen bestimmten gewünschten Haltedruck nach Beendigung der Einspritzung durch das Einspritzventil in der Einspritzleitung aufrechtzuerhalten. Dieser Druck ist notwendig, damit nicht bei den aufeinanderfolgenden Ein­ spritzvorgängen unterschiedliche Volumina bis zum Erreichen des Öffnungsdruckes des Einspritzventils aufgefüllt werden müssen, was vorläge, wenn unterschiedliche Drücke in den Spritzpausen in der Einspritzleitung jeweils herrschen würden. Andererseits ist es aber nach wie vor notwendig, daß mit dem Schließvorgang des Einspritz­ ventils in bekannter Weise eingeleitete Druckwellen abgebaut werden. Mit der Ausführungsform nach Fig. 6 ergibt sich nun eine vereinfachte Ausgestaltung eines Druckventils mit einer ergänzenden Ausgestaltung auf der Entlastungsseite. Abgehandelt aus dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 nun ein Druckventil 134, das in schematischer Ausgestaltung ersatzweise als Kugelrückschlagventil ausgebildet ist.

Natürlich können auch andere, übliche Schließglieder 91 hier vor­ gesehen werden. Weiterhin lediglich symbolhaft angedeutet ist eine Drossel 92 vorgesehen, die im Schließzustand des Druckventils 134, also mit auf seinem Sitz dicht aufsitzenden Schließglied 91 eine Drosselverbindung vorgegebener Größe aufrechterhält. Diese Drosselverbindung kann innerhalb des Schließglieds verlaufen oder auch im Bypass zu diesem Schließglied vorgesehen sein. Über diese Drossel wird nach Beendigung der Hochdruckkraftstofförderung zum Einspritzventil eine dort jeweils ankommende Druckspitze der in der Einspritzleitung hin- und herlaufenden Druckwellen abgebaut bzw. zur Entlastungsleitung 35 hin entlastet. Damit nun dieser Druck nicht beliebig abgebaut wird, mündet die Entlastungsleitung 35 in einen Entlastungsraum 93, der auf einem bestimmten Druck, z. B. 100 bar, gehalten wird. Dies geschieht mit Hilfe eines Druckhalteventils 94, über das der Entlastungsraum 93 nun endgültig entlastet wird zu einem Raum niedrigerem Drucks, wie ihn die Kraftstoffquelle zur Befüllung des Pumpenarbeitsraumes zur Verfügung stellt. Mit dieser Ausgestaltung kann über das Druckhalteventil, das nun gemeinsam allen Einspritzventilen zugeordnet ist, ein bestimmter Restdruck in allen Einspritzleitungen gehalten werden. Somit ist der Aufwand zur Einstellung des Drucks in den Einspritzleitungen gegenüber bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geringer. Das Druckventil 134 kann jeweils in einfacher Weise nur in seinem Schließglied eine Drossel­ bohrung aufweisen.

Claims (10)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckpumpe, die über ein Füllventil (18; 51, 52) Kraftstoff in einen von einem Pumpenkolben (7, 46, 79) begrenzten Pumpenarbeits­ raum (8, 49) ansaugt und über ein Förderventil (23) den auf Hoch­ druck gebrachten Kraftstoff in einem Hochdruckspeicher (24) fördert, dessen Druck über eine Drucksteuereinrichtung (39, 59; 40, 41, 37) auf einem bestimmten Wert gehalten wird, mit einem synchron zur Brennkraftmaschine angetriebenen Verteiler (2, 46), der über eine Verteileröffnung (31) bei seiner Drehung nacheinander zu verschie­ denen Einspritzventilen an der Brennkraftmaschine führende Ein­ spritzleitungen (33) ansteuert, mit einem ersten von einer Steuer­ einrichtung (37) elektrisch gesteuerten Ventil (29) in einer vom Hochdruckspeicher (24) zur Verteileröffnung (31) führenden Kraft­ stoffleitung (28, 15, 60, 31), dadurch gekennzeichnet, daß strom­ abwärts des ersten elektrisch gesteuerten Ventils (29) in einer mit der Verteileröffnung (31) verbundenen Entlastungsleitung (35) ein zweites elektrisch gesteuertes Ventil (36) vorgesehen ist und daß zur Steuerung des Einspritzzeitpunktes und der Einspritzmenge durch Öffnen des ersten elektrisch gesteuerten Ventils (29) bei geschlos­ senem zweiten elektrisch gesteuerten Ventil (36) der Einspritzbeginn und durch Öffnen des zweiten elektrisch gesteuerten Ventils (36) das Einspritzende bestimmt wird.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste elektrisch gesteuerte Ventil (29) zugleich mit dem Öffnen des zweiten elektrisch gesteuerten Ventils (36) zu seinem Schließvorgang angesteuert wird.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste elektrisch gesteuerte Ventil (29) vor oder nach Öffnen des zweiten elektrisch gesteuerten Ventils (36) ge­ schlossen wird.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung eine ein Ventil (39, 40, 59) enthaltene Entlastungsleitung (38, 58) aufweist, die stromaufwärts des Förderventils mit dem Pumpenarbeits­ raum verbindbar ist (Fig. 3).

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung ein als Füllventil dienendes von der Steuereinrichtung (37) elektrisch gesteuertes Ventil (118, 65, 86) aufweist, das in einer Kraftstoff­ zuführleitung (17, 152, 85) angeordnet ist und dessen Öffnungs- und Schließzeit zur Steuerung der Hochdruckfördermenge des Pumpenkolbens (7, 46, 79) der Hochdruckpumpe in Abhängigkeit vom Druck im Hoch­ druckspeicher (24) gesteuert werden.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kraftstoffzuführleitung (17, 152, 85) unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum (48, 80) einmündet, der unmittelbar mit dem Förderventil (23) in Verbindung steht.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderventil (23) ein Rückschlagventil ist.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllventil (18) ein Rückschlagventil ist.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllventil aus einer synchron zum Pumpenkolbenantrieb bewegten Steuerkante (51) besteht, durch die beim Saughub des Pumpenkolbens der Pumpenarbeitsraum (49) mit einem Kraftstoffvorratsraum verbunden wird und bei Hochdruckförderung des Pumpenkolbens von diesem getrennt ist.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einspritzleitungen (33) jeweils ein Druckventil (134) angeordnet ist, das ein bei Förderung von Kraftstoff zum Einspritzventil gegen Federkraft öffnendes Schließglied (91) aufweist und eine ständig offene Drosselverbindung (92) besitzt und daß stromabwärts des zweiten elektrisch gesteuerten Ventils (36) die Entlastungsleitung (35) in einen Entlastungsraum (93) mündet, der über ein Druckhalteventil (94) zu einem Raum niedrigerem Drucks entlastbar ist.