DE4330720C2 - Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bekanntlich lassen sich mit hohen Einspritzdrücken bessere Zerstäubungsgüten bei mit Dieselkraftstoff betriebenen Brenn­ kraftmaschinen erreichen. Durch die vollständigere Verbrennung ergibt sich auch eine Reduzierung der Partikelbildung.

Aus der DE-PS 4 92 378 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine bekannt, die zur Erzeugung hoher Einspritzdrücke eine nockenangetriebene Kraftstoffvorpumpe und eine Kraftstoffhauptpumpe enthält. Beim Druckhub der nockenbetätigten Vorpumpe tritt eine große Menge Kraftstoff in die Hauptpumpe mit dem Stufenkolben als Druck­ übertragungsmittel bzw. Druckwandler, durch den schließlich der Kraftstoff zur Düse gefördert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraft­ stoffeinspritzanlage für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen Maßnahmen vorzusehen, die gegenüber der gattungsgemäßen Aus­ führung einen wesentlich geringeren Bauaufwand und Platzbedarf erfordern bei dennoch höheren Einspritzdrücken und geringerer mechanischer Belastung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

In den Unteransprüchen sind förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die baueinheitliche Zusammenfassung von Pumpe und Druckwandler zu einer nockenbetätigten Hochdruckpumpe ist der Bauaufwand erheblich reduziert. Der Druckwandlerkolben, der mit dem Hochdruckkolben fest verbunden ist, begrenzt einen Pumpendruckraum, welcher von mindestens einer benachbarten Hochdruckpumpe zur Druckunterstützung und Entlastung des Nockens beaufschlagbar ist. Somit kann auf einfache Weise die zugeführte Flüssigkeitsmenge einer benachbarten Hochdruckpumpe in den Druckraum der fördernden Pumpe zur Druckunterstützung herangezogen werden, um sehr hohe Einspritzdrücke und größere Einspritzmengen realisieren zu können. Die zugeführte Flüssigkeitsmenge muß dabei zumindest geringfügig größer sein als das jeweils vorliegende Volumen beim Arbeitshub des Hochdruckkolbens. Sobald diese Menge zu groß wird, öffnet das Magnetventil im Rücklauf, damit die überschüssige Menge ab­ fließen kann.

Diese Maßnahmen erfordern keine zusätzlichen Pumpenanordnungen in der Kraftstoffeinspritzanlage.

Vorteilhaft ist auch die sich aus der Druckunterstützung erge­ bende mechanische Entlastung der Pumpenantriebsteile, d. h., die Pressung an der Paarung Pumpennocken/Pumpenrollenstößel fallt infolge der hydraulischen Druckunterstutzung wesentlich geringer aus.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand von zwei Ausführungsbeispielen im folgenden naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage mit einfacher Druckunterstützung an jeder Hoch­ druckpumpe,

Fig. 2 eine Ausführung mit zweifacher Druckunterstützung und

Fig. 3 eine Hochdruckpumpe mit Druckwandler in vergrö­ ßerter Schnittdarstellung.

In Fig. 1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage 1 für eine von zwei Zylinderreihen 2 einer direkteinspritzenden sechszylin­ drigen Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinder­ reihen gezeigt, die aus magnetventilgesteuerten Einspritzdüsen 3, 4, 5 sowie aus diesen zugeordneten nockenbetätigten Hoch­ druckpumpen 6, 7, 8 besteht, die als Steckpumpen ausgebildet sind. Jede Steckpumpe enthält einen Druckwandler 9 mit einem Stufenkolben (Fig. 3), dessen durchmessermäßig größerer Pumpen­ druckkolben 9a einen mit einer benachbarten Hochdruckpumpe 7 zusammenwirkenden Druckraum 10 und dessen kleinerer Pumpenar­ beitskolben 9b einen mit der zugehörigen Einspritzdüse 3 in Verbindung stehenden Pumpenarbeitsraum 11 begrenzt.

In den Pumpenarbeitsraum 11 jeder Hochdruckpumpe 6, 7, 8 mündet eine niederdruckseitige Zulaufbohrung 12, über die Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe 13 zugeführt wird. Mit 14 ist ein Kraftstoffbehälter bezeichnet.

Jede Hochdruckpumpe 6, 7, 8 ist mit der zugehörigen Einspritzdüse 3, 4, 5 durch jeweils eine Einspritzleitung 15, 16, 17 unter Zwischenschaltung eines von einem elektronischen Steuergerät 24 zur Bestimmung der Einspritzung ansteuerbaren Magnetventiles 18, 19, 20 in der Ausführung als 2/2-Wegeventil verbunden. Jedes Steuergerät 24 arbeitet betriebsparameterabhängig, das Einspritzbeginn und Einspritzdauer festlegt. Ferner ist an jedem Magnetventil eine zu einer benachbarten Hochdruckpumpe führende Hochdruckleitung 21, 22, 23 angeschlossen.

In Fig. 1 ist das Magnetventil 18 in einer dem Düsendurchgang entsprechenden Schaltstellung a eingerückt und zugleich die Strömungsverbindung über die Hochdruckleitung 21 zum Druckraum 10 der Hochdruckpumpe 8 unterbrochen. Das Magnetventil 19 be­ findet sich in der Schaltstellung b, in der die Verbindung von der Hochdruckpumpe 7 zur Einspritzdüse 4 aufgehoben, jedoch eine Verbindung von dieser Hochdruckpumpe 7 zum Druckraum 10 der benachbarten Hochdruckpumpe 6 zur einfachen Druckunter­ stützung hergestellt ist. Der Einspritzdruck ist auf diese Weise beträchtlich zu erhöhen und gleichzeitig der Verschleiß an der Paarung Pumpennocken/Pumpenrollenstößel gemindert.

Eine Reduzierung des Verschleißes kann auch an der Hochdruck­ pumpe 7 erreicht werden, wenn das Magnetventil 20 in seiner Schaltstellung b eine Verbindung zwischen Hochdruckpumpe 8 über die Hochdruckleitung 23 und den Druckraum 10 der benachbarten Hochdruckpumpe 7 hergestellt ist.

In Fig. 1 ist noch jeweils ein weiteres in den Hochdruckpumpen 6, 7, 8 integriertes und von dem elektronischen Steuergerät 24 ansteuerbares Magnetventil 25 vorgesehen, das als 2/2-Wege­ ventil in einem zum Kraftstoffbehälter 14 führenden Rücklauf 32 angeordnet ist, über den überschüssige Kraftstoffmengen gesteuert abfließen können.

In Fig. 2 ist insofern eine andere Ausführung der Kraftstoff­ einspritzanlage gezeigt, als hier eine zweifache Druckunter­ stützung vorgesehen ist, bei der jeweils eine zusätzliche Hochdruckleitung 26, 27, 28 in den jeweiligen Druckraum der Hochdruckpumpen 6, 7, 8 mündet, die an 3/3-Wegeventilen 29, 30, 31 angeschlossen sind.

Das 3/3-Wegeventil 30 ist in seiner Schaltstellung a auf Dü­ sendurchgang für die Düse 4 geschaltet. Die während der Ein­ spritzung erfolgende doppelte Druckunterstützung wird durch die Strömungsverbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 11 der benachbarten Hochdruckpumpe 6 und dem Druckraum 10 der Hoch­ druckpumpe 7 bei Schaltstellung b des Magnetventiles 29 sowie durch die Strömungsverbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 11 der zur anderen Seite hin benachbarten Hochdruckpumpe 8 und dem Druckraum 10 der Hochdruckpumpe 7 bei Schaltstellung c des Magnetventiles 31 bewirkt.

Diese Ausführung ermöglicht noch höhere Einspritzdrücke bei noch größerer Entlastung, insbesondere des für die momentane Einspritzung bestimmten Nockens.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen mit jeweils einer einem Zylinder zugeordneten nockenbetätigten Pumpe sowie einem zur Erzeugung höherer Einspritzdrücke vorgesehenen und mit einer Einspritzdüse zusammenwirkenden Druckwandler, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe und der Druckwandler (9) zu einer nockenbetätigten Hochdruckpumpe (6; 7; 8) baueinheitlich zusammengefaßt sind und daß der mit dem Hochdruckkolben (9a) fest verbundene Druck­ wandlerkolben (9b) einen separaten Pumpendruckraum (10) begrenzt und dieser dann von mindestens einer benachbarten Hochdruck­ pumpe (6; 7; 8) zur Druckunterstützung und Entlastung des Nockens beaufschlagbar ist und daß jeder Hochdruckpumpe (6; 7; 8) ein zusätzliches und betriebsparameterabhängig ansteuerbares Magnetventil (25) als 2/2-Wegeventil zugeordnet ist, welches in einem zum Kraftstoffbehälter (14) führenden Rücklauf (32) einge­ setzt ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hochdruckpumpe (6, 7, 8) ein betriebsparameterabhängig ansteuerbares Magnetventil (18, 19, 20; 29, 30, 31) zugeordnet ist und daß das Magnetventil der einen Hochdruckpumpe während der Förderphase auf Düsendurchgang geschaltet ist und während dieser Förderphase gleichzeitig das Magnetventil mindestens ei­ ner anderen Hochdruckpumpe so geschaltet ist, daß sich lediglich eine Strömungsverbindung von dem Pumpenarbeitsraum mindestens einer der anderen Hochdruckpumpen zum Pumpendruckraum zur Druck­ unterstützung der für die Einspritzung bestimmten Hochdruckpumpe ergibt.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnete daß jedes Magnetventil (18, 19, 20) bei einfacher Druckunter­ stützung des Stufenkolbens als 2/2-Wegeventil oder jedes Ma­ gnetventil (29, 30, 31) bei zweifacher Druckunterstützung des Stufenkolbens als 3/3-Wegeventil ausgebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Pumpenarbeitsraum (11) jeder Hochdruckpumpe (6, 7, 8) eine niederdruckseitige Zulaufbohrung (12) und in den Pumpen­ druckraum (10) jeder Hochdruckpumpe (6, 7, 8) eine Hochdrucklei­ tung (21, 22, 23) münden, von denen die jeweilige Hochdrucklei­ tung der einen Hochdruckpumpe mit dem Pumpenarbeitsraum der anderen Hochdruckpumpe durch das 2/2-Wegeventil zur einfachen Druckunterstützung verbindbar ist, oder daß eine zusätzliche Hochdruckleitung (26, 27, 28) in den jeweiligen Pumpendruckraum (10) der Hochdruckpumpen (6, 7, 8) mündet, wobei zur zweifachen Druckunterstützung einer Hochdruckpumpe beide Hochdrucklei­ tungen mit den Pumpenarbeitsräumen verschiedener Hochdruck­ pumpen durch zugeordnete 3/3-Wegeventile verbindbar sind.