EP0381954A1

EP0381954A1 - Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: EP0381954A1
Application number: EP19900100838
Authority: EP
Inventors: Helmut Rembold; Walter Teegen; Gottlob Haag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-02-04
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1990-08-16
Anticipated expiration: 2010-01-16
Also published as: US5078113A; JPH02241968A; JP2974711B2; DE59007726D1; EP0381954B1; DE3903313A1

Abstract

Eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, bei welcher Kraftstoff unter Druck einem Speicher (3) zuführbar ist, mit einer Druckkraftstoff aus dem Speicher (3) über eine Ventilanordnung (8,9) zu wenigstens einer Einspritzdüse (7) führenden Leitung (6) und einer einstellbaren Drossel (19) zur Änderung der dem Speicher zugeführten Kraftstoffmenge, ist derart ausgebildet, daß die Drossel (19) bei Erreichen des maximalen Druckes im Speicher (3) und/oder des maximalen Speichervolumens die Ansaugung einer Mindestmenge an Kraftstoff in einer Saugleitung (15) der Ladepumpe (1) freigibt und/oder die Druckleitung (4) zumindest teilweise mit der Saugleitung (15) verbindet und/oder der Druckspeicher (3) bei Erreichen des maximalen Druckes im Speicher und/oder des maximalen Speichervolumens einen Abflußquerschnitt (22) freigibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, bei welcher Kraftstoff unter Druck einem Speicher zuführbar ist, mit einer Druckkraftstoff aus dem Speicher über eine Ventilanordnung zu wenigstens einer Einspritzdüse führenden Leitung und einer einstellbaren Drossel zur Änderung der dem Speicher zugeführten Kraftstoffmenge.
Bei Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungen der eingangs genannten Art wird von einer kontinuierlich fördernden Ladepumpe ein Druckspeicher mit Kraftstoff unter Druck versorgt, wobei zwischen Ladepumpe und Druckspeicher ein Rückschlagventil vorgesehen ist, um zu verhindern, daß beim Ansaughub der Pumpe Kraftstoff unter Druck in die Pumpe zurückgepreßt wird. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungen benötigen in der Folge Steuereinrichtungen, welche die Menge und den Zeitpunkt der Weiterleitung des Kraftstoffes unter Druck zur Einspritzdüse überwachen, wobei hiefür rotierende Verteilerwellen und/oder Ventilanordnungen, insbesondere Magnetventile, Verwendung finden. Bei üblichen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungen der eingangs genannten Art erfolgt keine gesonderte Regelung der Ladepumpe und es wird lediglich dafür gesorgt, daß die Ladepumpe eine hinreichende Menge an Treibstoff in den Speicher fördert, welche verhindert, daß der Speicher, insbesondere bei hohen Drehzahlen, vollständig entleert werden kann.
Insbesondere im Schubbetrieb steht bei derartigen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungen eine wesentlich höhere Fördermenge der Pumpe einer bis auf Null gehenden Entnahme von Treibstoff aus dem Speicher gegenüber. Eine Anpassung der Fördermenge der Pumpe an den Bedarf wurde mit bestimmten Beschränkungen bereits in der US-PS 4 572 136 vorgeschlagen. Bei dieser bekannten Einrichtung wurde ein Druckspeicher verwendet, dessen Speicherkolben eine Umfangsnut aufweist, wobei diese Umfangsnut bei Verschiebung des Kolbens des Speichers einen mehr oder minder großen Drosselwiderstand in der Saugleitung der Ladepumpe darstellt. Die Regelung bei dieser bekannten Einrichtung funktioniert aber nur so lange, so lange die Entnahme aus dem Speicher, wie beispielsweise beim Schubbetrieb, nicht defintiv gegen Null geht, da in diesen Fällen die Saugleitung von der bekannten Kolbenausbildung zur Gänze überschliffen wird und gesperrt wird. Als Folge hievon kann die Pumpe trocken laufen, da ihr über die Saugleitung kein weiterer Kraftstoff zugeführt wird und die Saugleitung zur Gänze abgeschlossen ist. In jedem Fall führt eine derartige Ausbildung zu einem erhöhten Verschleiß der Pumpe und zu einer Verringerung der Standzeit, und insbesondere bei Fördermengen gegen Null kann eine Zerstörung der Pumpe, insbesondere der Dichtigkeitseigenschaften der Pumpe die Folge sein.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Gefahr einer Überlastung und eines übermäßigen Verschleißes der Pumpe auch dann mit Sicherheit vermieden wird, wenn die Verbrauchsmenge gegen Null geht, und welche somit insbesondere auch im Schubbetrieb eine unverändert hohe Standzeit der Ladepumpe gewährleistet. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die Drossel bei Erreichen des maximalen Druckes im Speicher und/oder des maximalen Speichervolumens die Ansaugung einer Mindestmenge an Kraftstoff in einer Saugleitung der Ladepumpe freigibt und/oder die Druckleitung zumindest teilweise mit der Saugleitung verbindet und/oder der Druckspeicher bei Erreichen des maximalen Druckes im Speicher und/oder des maximalen Speichervolumens einen Abflußquerschnitt freigibt. Dadurch, daß die Förderung einer Mindestmenge an Kraftstoff durch die Ladepumpe sichergestellt wird, wird ein Heißlaufen der Pumpe, insbesondere beim Schubbetrieb mit Sicherheit vermieden, und die erforderliche Mindestmenge, um ein derartiges Heißlaufen der Pumpe zu verhindern, kann auf alternativen und gegebenenfalls gleichzeitig eingesetzten, im wesentlichen gleichwertigen Wegen erreicht werden. Eine erste Möglichkeit besteht hiebei darin, die Drossel in der Saugleitung so zu dimensionieren, daß sie die Saugleitung nie vollständig verschließen kann. Eine weitere Möglichkeit besteht aber nun darin, bei Erreichen des maximalen Speichervolumens bzw. des vorgesehenen maximalen Druckes im Speicher eine Bypassleitung zu öffnen, welche die Druckleitung zumindest teilweise mit der Saugleitung verbindet, wodurch die Fördermenge im wesentlichen unverändert bleibt. Die Förderung erfolgt dann über die Drossel zur Saugleitung zurück, so daß keine weitere Förderung in den Speicher selbst erfolgt. Schließlich kann im Druckspeicher selbst dafür Sorge getragen werden, daß ein Minimum an Fördermenge der Pumpe auch bei maximaler Füllung des Speichers aufrechterhalten wird, wofür der Druckspeicher über eine Steuerkante mit einem Abflußquerschnitt verbunden werden kann. Diese letztgenannte Möglichkeit, im Speicher selbst bei Erreichen des maximalen Speichervolumens bzw. des maximal zulässigen Speicherdruckes einen Abflußquerschnitt gedrosselt freizugeben, kann aber naturgemäß nur dann sinnvoll angewandt werden, wenn die Feder im Speicher so ausgelegt ist, daß es zu keinem Flattern des Speicherkolbens und damit zum unerwünschten Aufbau von Druckwellen im Speicher kommt. Es sind daher diejenigen Maßnahmen bevorzugt, bei welchen gleichzeitig eine weitgehende Beruhigung und Konstanz des Speicherdruckes möglich ist, und es ist daher mit besonderem Vorteil die erfindungsgemäße Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung so ausgebildet, daß die Drossel von einem entgegen der Kraft einer Feder verschieblichen, den zu drosselnden Leitungsquerschnitt durchsetzenden Kolben gebildet ist, wobei der Kolben eine in den zu drosselnden Leitungsquerschnitt eintauchende Querbohrung oder Umfangsnut aufweist, und entgegen der Kraft der Feder vom Druck des Speichers bzw. der Druckleitung beaufschlagt ist. Zusätzlich kann naturgemäß bei einer derartigen Ausbildung immer als Überlastschutz noch ein Abflußquerschnitt im Speicher selbst bei Erreichen des maximalen Füllstandes freigegeben werden. Dadurch, daß nun ein gesonderter, entgegen der Kraft einer Feder verschieblicher Kolben vorgesehen ist, werden Voraussetzungen geschaffen, mit welchen eine gleitende und besonders pumpenschonende Regelung der Druckverhältnisse bzw. der Förderverhältnisse der Pumpe ermöglicht wird. Ein derartiger, von einem den Leitungsquerschnitt durchsetzenden Kolben gebildeter Steuerschieber als Drossel kann in besonders einfacher Weise in einer die Saugleitung mit der Druckleitung verbindenden Zweigleitung angeordnet sein, wodurch darüberhinaus der Vorteil geboten wird, eine derartige Drossel raumsparend unterzubringen. Während bei der Ausbildung gemäß der eingangs genannten US-PS 4 572 136 der Steuerschieber koaxial mit dem Kolben des Speichers als gemeinsamer Bauteil ausgebildet sein mußte, kann ein derartiger, in eine Zweigleitung eingebauter Steuerschieber an beliebiger Stelle untergebracht werden, so daß sich eine konstruktiv kleinbauende und präzise regelbare Einrichtung ergibt.
Die Trennung des Steuerschiebers bzw. des den zu drosselnden Leitungsquerschnitt durchsetzenden Kolbens vom Kolben des Druckspeichers ermöglicht es darüberhinaus, wie es einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, Federn mit vorteilhaften Federkennlinien für die Drossel einzusetzen. Mit Vorteil ist die Ausbildung hiebei so getroffen, daß die den Kolben der Drossel beaufschlagende Feder eine degressive Federkennlinie aufweist. Eine derartige degressive bzw. negative Federkennlinie erlaubt es, das Flattern des Schieberventiles zu verhindern und bietet die Möglichkeit,unter Vermeidung von ausgeprägten Druckwellen bei Erreichen des maximalen Speichervolumens bzw. des maximalen Speicherdruckes ohne Veränderung der Förderleistung der Pumpe unter weitestgehender Schonung der Pumpe die Pumpe weiter zu betreiben. Die gesonderte Ausbildung des Schieberventiles erlaubt es darüberhinaus, druckgesteuerte zusätzliche Maßnahmen zu verwirklichen, welche ein sicheres Öffnen und Schließen und auch eine präzise Einstellung von Drosselquerschnitten bei kleinbauenden Drosseln ergeben. Eine besonders bevorzugte Möglichkeit besteht hierbei darin, daß der Speicher wenigstens eine vom Speicherkolben überschleifbare Steuerbohrung bzw. Ringnut aufweist, über welche bei Erreichen des vorgesehenen Füllvolumens des Speichers Druckmittel zu einer der Feder abgewandten Stirnfläche des Kolbens der Drossel geführt ist. Bei einer derartigen Ausbildung wird der im Speicher aufgebaute Druck ohne schlagartige Druckwelle beim Überschleifen einer Steuerbohrung im Druckspeicher der der Feder des die Drossel ausbildenden Kolbens gegenüberliegenden Stirnfläche dieses Kolbens zugeführt, wodurch eine rasche und korrekte Einstellung des Drosselquerschnittes beispielsweise in einer Bypassleitung zur Saugleitung eingestellt werden kann. Um die Feder einer derartigen Drossel entsprechend klein dimensionieren zu können, kann die Federwirkung gleichfalls durch Druck, beispielsweise durch den Vorpumpendruck in der Saugleitung unterstützt werden, wobei in diesem Falle,um den Ausweichhub des drosselnden Kolbens zu gewährleisten, mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß die Enlastungsbohrung des Speicherkolbens bei Freigabe einer ersten Steuerbohrung, über welche Druckmittel aus dem Speicher zum Drosselkolben geleitet ist, mit einer zweiten Steuerbohrung fluchtet, welche zweite Steuerbohrung über eine Leitung mit dem Federraum des Kolbens der Drossel verbunden ist, und daß an den Federraum über ein nach außen schließendes Rückschlagventil die Saugleitung angeschlossen ist, wobei der Druckabbau in einfacher Weise dadurch erzielt werden kann, daß der federbelastete Speicherkolben eine die Steuerbohrung(en) überschleifende Entlastungsbohrung aufweist. Auf diese Weise wird beim Beaufschlagen der der Feder gegenüberliegenden Stirnfläche des Kolbens der Drossel im Federraum zur Unterstützung der Federkraft vorrätiger Kraftstoff unter Vorpumpendruck über die Entlastungsbohrung ausgepreßt, so daß die Verschiebebewegung in diesen Fällen nicht behindert wird. Insgesamt ergibt sich durch derartige Maßnahmen eine weitgehend hydraulische Dämpfung der Bewegung eines Drosselventiles, wodurch sich unerwünschte Druckwellen mit Sicherheit vermeiden lassen.
Bei einer derartigen Ausbildung läßt sich zusätzlich oder alternativ die Freigabe eines Abflußquerschnittes bei Erreichen des maximalen Speicherdruckes in einfacher Weise dadurch sicherstellen, daß der Speicherraum über ein im Speicherkolben integriertes Überdruckventil in den Federraum des Speicherkolbens und/oder über die zweite Steuerbohrung in den Federraum des Kolbens der Drossel entlastbar ist.
Eine besonders einfache konstruktive Möglichkeit, einen Mindestquerschnitt in der Saugleitung aufrechtzuerhalten, besteht darin, daß der Kolben der Drossel zwischen Anschlägen, insbesondere Anschlaghülsen, entgegen der Kraft der Feder verschiebbar ist. Bei einer derartigen Ausbildung kann der Speicher selbst ohne Feder ausgebildet sein und beispielsweise als Kompressionspeicher ausgebildet sein, wobei der erforderliche Speicherdruck durch eine relativ klein dimensionierte und schwache Feder des als Drossel ausgebildeten Ausweichkolbens aufrechterhalten werden kann. Der Kolben der Drossel wird auf Grund seines verhältnismäßig kleinen Stirnflächenquerschnittes auch bei geringer Federbelastung einen entsprechend hohen Druck im Kompressionsspeicher sicher kompensieren können.
Eine Drosselung in einer Bypassleitung zwischen Druckleitung und Saugleitung kann prinzipiell zu einem unerwünschten Rückdrücken von unter Druck stehenden Kraftstoff aus dem Speicher in die Saugleitung führen. Wenn unter möglichst weitgehender Schonung der Pumpe bei Erreichen des maximalen Füllvolumens im Speicher bzw. des maximalen Speicherdruckes ein rasches Umschalten auf Rückförderung in den Vorlauf erwünscht ist, ist es besonders vorteilhaft die Ausbildung so zu treffen, daß bei Einschaltung der Drossel in eine die Druckleitung mit der Saugleitung verbindende Zweigleitung der Druckspeicher über ein zur Pumpe schließendes Rückschlagventil nach der Anschlußstelle der Zweigleitung mit der Druckleitung verbunden ist.
Die Drosselung der Kraftstoffzuführung in der Saugleitung der Pumpe unter weitgehender Schonung der Pumpe kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch dadurch erreicht werden, daß die Drossel als den Pumpenkolben umgebende Steuerbüchse ausgebildet ist, deren mit der Saugleitung verbundene Steuerkante mit der Steuerbüchse axial zur Begrenzung des wirksamen Pumpenhubes verschiebbar ist, und daß die Steuerbüchse mit dem beweglichen Teil des Druckspeichers verbunden ist. In besonders einfacher Weise ist dabei die Ausbildung so getroffen, daß die Steuerbüchse mit einem Boden und einem in ihr gleitenden ortsfesten Stopfen den Speicherraum des Druckspeichers begrenzt und von einer Rückstellfeder beaufschlagt ist. Mit einer derartigen axial verschieblichen Steuerbüchse kann der wirksame Pumpenhub verstellt werden, wobei die axiale Verstellung einer derartigen Steuerbüchse prinzipiell beispielsweise hydraulisch unter Verwendung des Druckes im Druckspeicher erfolgen kann. Alternativ kann die axiale Verstellung einer derartigen Steuerbüchse auch so vorgenommen werden, daß die Steuerbüchse der Pumpe mit dem Hub des Kolbens des Druckspeichers mechanisch gekoppelt ist. Zur Begrenzung des maximalen Speichervolumens ist dabei die Ausbildung in vorteilhafter Weise so getroffen, daß mit der Steuerbüchse ein in Abhängigkeit vom Hub der Steuerbüchse gesteuertes, den Speicherraum entlastendes Ventil gesteuert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaues einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung; Fig.2 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung; Fig.3 einen teilweisen Schnitt analog zu Fig.1 durch eine abgewandelte Ausführungsform, wobei ledig lich die Saug- und Druckleitung der Ladepumpe sowie eine in eine Zweigleitung eingeschaltete Drossel dargestellt sind; Fig.4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, wobei lediglich der wie in Fig.3 dargestellte Teilbereich gezeigt ist; die Fig.5a, 5b und 5c unterschiedliche Stellungen des Speicherkolbens der Fig.4; Fig.6 eine weitere abgewandelte Ausführungsform in einer zu Fig.4 analogen Darstellung; Fig.7 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante in einer Darstellung analog zu Fig.2 mit einem Kompressionsspeicher; Fig.8 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig.7 durch einen Teilbereich der Ausführungsform gemäß Fig.7; und Fig.9 in einer zu Fig.2 ähnlichen Darstellung eine erfindungsgemäße Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, in welcher die Drossel als den Pumpenkolben umgebende Steuerbüchse ausgebildet ist.
In der schematischen Darstellung der Fig.1 ist mit 1 eine Ladepumpe bezeichnet, welche Kraftstoff aus einem Tank 2 einem Speicher 3 unter Druck zuführt, wobei in der Zuführungsleitung 4 ein Rückschlagventil 5 vorgesehen ist, welches ein Rückströmen des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes beim Saughub der Pumpe 1 aus dem Speicher 3 verhindert. Aus dem Speicher 3 bzw. der Druckleitung 4 gelangt der Kraftstoff über ein in eine Zuführungsleitung 6 zu einer Einspritzdüse 7 eingeschaltetes Magnetventil 8 sowie eine Verteilerwelle 9 und ein Druckventil 10 zur Einspritzdüse 7. Das Magnetventil 8 ist dabei als 3/2-Magnetventil ausgebildet und es kann über dieses Magnetventil 8 in einfacher Weise der Einspritzzeitpunkt sowie die Einspritzmenge über die Einschaltdauer des Magnetventiles gesteuert werden. Die Pumpe selbst dreht in nicht näher dargestellter Weise mit der Nockenwellen-Drehzahl und ist mit der Verteilerwelle 9 gekoppelt, wie dies mit 11 angedeutet ist. Entsprechend der Drehstellung der Verteilerwelle 9 wird dabei jeweils eine bestimmte, einem Zylinder zugeordnete Einspritzdüse 7 mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagt. Durch die Kopplung ist die Anpassung der Fördermenge der Pumpe an die Einspritzmenge drehzahlabhängig gegeben, wobei die lastabhängige Anpassung durch eine im folgenden beschriebene Regeleinrichtung realisiert wird.
In Fig.2 ist mit 12 ein Kolben der als Radialkolbenpumpe ausgebildeten Pumpe 1 bezeichnet. Die Pumpe kann dabei beispielsweise insgesamt drei Kolben aufweisen. Der Kolben wird über einen an einer Antriebswelle 13 innerhalb eines mit Schmieröl gefüllten Raumes vorgesehenen Exzenternocken 14 entsprechend der Drehzahl der Welle bewegt, wobei die Ansaugung von Kraftstoff über eine Zuleitung 15 aus einem nicht näher bezeichneten Tank erfolgt und die Druckleitung zum Speicher 3 wiederum mit 4 bezeichnet ist. Zur Verhinderung des Rückströmens von Kraftstoff während des Saughubes des Kolbens 12, welcher durch eine Feder 16 beaufschlagt immer in Anlage an den Exzenternocken 14 gehalten ist, findet wiederum das Rückschlagventil 5 in der Druckleitung 4 Verwendung. Aus dem Speicher 3 bzw. der Druckleitung 4 erfolgt die Förderung von Kraftstoff unter hohem Druck wiederum über die Leitung 6, in welcher das Magnetventil 8 sowie die mit der Antriebswelle 13 gekoppelte Verteilerwelle 9 eingeschaltet sind, zu einer nicht näher dargestellten Düse, wie dies durch den Pfeil 7 angedeutet ist.
Der Speicher 3 weist einen Speicherkolben 17 auf, welcher im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 von einer Feder 18 belastet ist, durch welche der Betriebsdruck von ungefähr 200 bar eingestellt wird. Mit dem Speicherkolben 17 ist direkt ein Schieberventil 19 verbunden, welches einen abgesetzten Bereich 20 aufweist und entsprechend dem Füllstand und damit dem Hub des Speicherkolbens 17 einen Drosselquerschnitt in der Zuleitung bzw. Saugleitung zur Pumpe 1 darstellt. Der abgesetzte Bereich 20 ist dabei so dimensioniert, daß selbst bei maximalem Füllstand des Speichers 3 ein Mindestquerschnitt der Zuleitung 15 zur Pumpe 1 freigegeben wird, um ein Trockenlaufen der Pumpe bei maximalem Füllstand des Speichers 3 zu verhindern. Eine weitere Sicherung der Pumpe gegen Heißlaufen bei Schubbetrieb, d.h. bei gegen Null gehender Einspritzmenge, wird neben der Drosselung der Zufuhr auf eine Mindestmenge dadurch erzielt, daß der Speicherkolben 17 bei Erreichen des maximalen Speichervolumens einen als Ringnut in der Führungsbohrung 21 des Speicherkolbens 17 ausgebildeten Abflußquerschnitt 22 freigibt, in welche eine Rücklaufleitung 23 und eine mit rückwärtig vom Speicherkolben 17 begrenzten, die Feder 18 aufnehmenden Federraum 68 verbundene Längsnut 69 in der Führungsbohrung 21 mündet. Dadurch wird sichergestellt, daß die von der Pumpe geförderte Mindestmenge durch Freilassung eines minimalen Drosselquerschnittes in der Zulaufleitung auch bei einer Einspritzmenge von Null von der Pumpe abgefördert wird. Die Speicherfeder 18 weist hiebei eine niedrige Federkonstante auf, so daß Speicherdruckänderungen im Regelbereich vernachlässigbar sind.
In Fig.2 ist weiters eine an das Magnetventil 8 angeschlossene Rücklaufleitung 24 dargestellt.
Bei dem in Fig.3 dargestellten Teilbereich einer abgewandelten Ausführungsform sind für gleiche Bauteile die Bezugszeichen der Fig.1 und 2 beibehalten worden. Bei dieser Ausführungsform ist in eine Zweigleitung 25 zwischen der Saugleitung 15 und der Druckleitung 4 eine Drossel 26 in Form eines Kolbenschiebers eingeschaltet, welcher von einer Feder 27 beaufschlagt ist. An die zum Magnetventil bzw. zur Einspritzdüse führende Leitung 6 aus dem Speicher 3 ist eine Zweigleitung 28 angeschlossen, über welche bei Überschreiten des Betriebsdruckes im Speicher 3 die der Feder 27 abgewandte Stirnfläche 29 des Kolbenschiebers von Kraftstoff unter Speicherdruck beaufschlagt wird, worauf nach einer Verschiebung der Drossel 26 entgegen der Kraft der Feder 27 die Bypassleitung 25 zwischen dem Zulauf 15 und der Hochdruckleitung 4 über eine am Umfang der Drossel vorgesehene Umfangsnut 30 freigegeben wird. Es erfolgt somit direkt eine Förderung aus der Druckleitung 4 zumindest teilweise in den Zulauf 15, um ein weiteres Ansteigen des Druckes im Speicher bzw. ein Überschreiten der maximalen Füllmenge des Speichers zu verhindern. Um bei geöffneter Zweigleitung 25 ein Entleeren des Speichers 3 in die Zulaufleitung 15 zu verhindern, ist in Förderrichtung stromab der Anschlußstelle der Zweigleitung 25 an die Druckleitung 4 ein weiteres, zum Speicher 3 öffnendes Rückschlagventil 31 in der Druckleitung 4 vorgesehen. Damit keine nachteiligen Effekte am Schaltventil bzw. der Drossel 26 auftreten, weist die Tellerfeder 27 eine negative Kennlinie, d.h. eine abnehmende Federkraft bei Zusammendrücken auf. Zur Einhaltung des Betriebsdruckes ist hiebei eine genaue Abstimmung der Feder 18 des Druckspeichers und der Feder 27 der Drossel 26 erforderlich.
Eine derartig genaue Abstimmung der Federkräfte des Druckspeichers 3 sowie der Drossel 26 in der Zweigleitung zwischen der Hochdruckleitung und der Saugleitung bzw. Zuführungsleitung 15 ist bei einer Ausbildung, wie sie in Fig.4 dargestellt ist, weniger kritisch. Auch bei dieser Ausführungsform ist die als Kolbenschieber ausgebildete Drossel 26 in der Zweigleitung 25 zwischen der Hochdruckleitung 4 und der Zuleitung 15 mit einer Umfangsnut 30 ausgebildet, wobei bei Beaufschlagung der einer Feder 32 abgewandten Stirnfläche 29 des Kolbenschiebers wiederum die Zweigleitung 25 freigegeben wird. Abweichend von der Ausbildung gemäß Fig.3 steht die die der Feder 32 gegenüberliegende Stirnfläche 29 mit Kraftstoff unter Speicherdruck beaufschlagende Leitung 33 bei dieser Ausführungsform mit einer in der Führungsbohrung 21 des Speicherkolbens 17 vorgesehenen, als Ringnut ausgebildete Steuernut 34 in Verbindung, wobei eine Beaufschlagung des Kolbens 26 erst bei einem Überschleifen der als Steuerkante ausgebildeten Stirnfläche 35 des Speicherkolbens 17 mit der Steuernut 34 eintritt, wie dies in Fig.5c näher dargestellt ist. Zur Entlastung der Drossel 26 weist der Speicherkolben 17 in seiner Wand eine zum Federraum 68 führende Entlastungsbohrung 36 auf, welche bei einem unter dem maximalen Füllvolumen des Speichers 3 liegenden Kraftstoffvolumen mit der Steuernut 34 in Verbindung steht.
Die einzelnen Stellungen des Speicherkolbens 17 relativ zur Steuernut 34 sind dabei in den Fig.5a bis 5c näher dargestellt. Bei einem Überschleifen der Steuernut 34 durch die Stirnfläche 35 des Kolbens 17, wie dies in Fig.5c dargestellt ist, wird der Kolbenschieber 26 mit Kraftstoff unter Speicherdruck beaufschlagt und gegen die Kraft der Feder 32 verschoben, wodurch die Zweigleitung 25 zwischen der Hochdruckleitung 4 und dem Rücklauf geöffnet wird und eine weitere Zuführung von Kraftstoff in den Speicher 3 unterbrochen wird. Die Entlastung der Drossel 26 erfolgt dabei in der in Fig.5a dargestellten Stellung, in welcher die Steuernut 34 mit der Entlastungsbohrung 36 des Speicherkolbens 17 in Verbindung steht, so daß der die Stirnfläche 29 der Drossel beaufschlagende Kraftstoff aus dem entsprechenden Kolbenraum 37 abgezogen werden kann und der Kolbenschieber 26 durch Beaufschlagung über die Feder 32 die Verbindung 25 zwischen der Hochdruckleitung 4 und der Zulaufleitung 15 wiederum schließt. In Fig.5b ist eine Zwischenstellung des Speicherkolbens 17 dargestellt, in welcher die Steuernut 34 vom Kolben 17 verschlossen ist. Damit in dieser Stellung in Folge der Leckmenge über die Kolbenführung kein Umschalten der Drossel 26 erfolgt, muß die Feder 32 entsprechend stark vorgespannt werden. Über die Zuordnung und Dimensionierung der von der Steuernut 34, der Entlastungsbohrung 36 und der Stirnfläche 35 des Speicherkolbens gebildeten Steuerkanten läßt sich dabei die gewünschte Schalthysterese einstellen.
Eine abgewandelte Ausführungsform zur Ausbildung gemäß Fig.4 ist Fig.6 zu entnehmen, in welcher die Drossel 26 wiederum in die Zweigleitung 25 zwischen der Druckleitung 4 und der Zulaufleitung 15 eingeschaltet ist, wobei bei einer Beaufschlagung der Drossel 26 mit Kraftstoff unter Speicherdruck diese nach Verschiebung gegen die Kraft der Feder 32 über die Umfangsnut 30 wiederum die Verbindung 25 öffnet. Die Beaufschlagung der der Feder abgewandten Stirnfläche 29 der Drossel 26 erfolgt dabei wiederum durch Freigabe einer ersten Steuernut 34 durch die Stirnfläche 35 des Speicherkolbens 17. Der Speicherkolben 17 weist wiederum eine Entlastungsbohrung 36 auf, welche bei der in Fig.6 dargestellten Stellung des Speicherkolbens 17, in welcher die Beaufschlagung der Drossel 26 eingeleitet wird, mit einer zweiten Steuernut 38 in der Führungsbohrung 21 in Verbindung steht, über welche über eine Leitung 39 ein die Feder 32 der Drossel 26 aufnehmender Federraum 40 entlastet wird, welcher Federraum 40 über eine ein zum Federraum 40 öffnendes Rückschlagventil 43 enthaltende Leitung 42 mit der Zuführungsleitung 15 verbunden ist. Ein Schließen der Drossel 26 erfolgt analog wie bei der Ausbildung gemäß Fig.4 in der in Fig.5a dargestellten Stellung, in welcher die Leitung 33 und der Kolbenraum 37 über die Steuernut 34 und die Entlastungsbohrung 36 entlastet werden. In diesem Fall erfolgt gleichzeitig die Einbringung von Kraftstoff aus der Zuführungsleitung 15 über eine Leitung 42 und ein zur Zuführungsleitung 15 schließendes Rückschlagventil 43 in den Federraum 40 der Drosselfeder 32. In dieser Stellung wird dabei die Steuernut 38 vom Speicherkolben verschlossen. Es kann bei dieser Ausführungsform eine schwache Feder 32 Verwendung finden, da die Verschiebung der Drossel 26 durch die Füllung des Federraumes 40 mit Kraftstoff aus der Zuleitung 15 hydraulisch über die Steuerkanten 34 und 38 geschaltet wird. Im Speicherkolben 17 ist darüberhinaus bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsform ein Überdruckventil integriert, wobei Kraftstoff aus dem Speicherraum 44 über eine in der Stirnfläche 35 vorgesehene Bohrung 45 in einen Raum 46 eingeleitet wird, welcher durch einen mit einem ringförmigen Ventilsitz 73, der die Bohrung 45 am innenliegenden Boden des Speicherkolbens 17 umgibt, zusammenwirkenden, von der Kolbenfeder 18 beaufschlagten Kolben 47 begrenzt wird. Zur Verbindung mit dem druckentlasteten, die Feder 18 aufnehmenden Federraum 68 des Druckspeichers weist der Kolben 47 Längsausnehmungen 74 auf. Durch entsprechende Bemessung der Kolbenquerschnittsfläche gibt der Kolben 47 bei einem Überdruck die Verbindung des Speicherraumes 44 zum Federraum 68 frei. Die Entlastungsbohrungen 36 werden durch die Längsausnehmungen 74 freigehalten.
In Fig.7 ist eine zur Ausbildung gemäß Fig.2 abgewandelte Ausführungsform dargestellt, in welcher die Drossel 19 mit dem abgesetzt ausgebildeten Umfangsbereich 20 wiederum direkt in der Zulaufleitung 15 angeordnet ist. Anstelle des federbeaufschlagten Druckspeichers gemäß der Fig.2 findet ein Kompressionsspeicher 48 Verwendung und es ist die als Kolbenschieber ausgebildete Drossel 19 von einer Feder 49 beaufschlagt, wie dies in Fig.8 genauer dargestellt ist. Der abgesetzt ausgebildete Bereich 20 der Drossel ist dabei wiederum so ausgeführt, daß in jedem Fall ein Mindestquerschnitt der Zulaufleitung 15 geöffnet verbleibt. Die Verschiebebewegung des von der Feder 49 beaufschlagten Drosselschiebers ist dabei durch einen Anschlag 50 begrenzt, auf dessen Seite die Stirnseite des Kolbenschiebers 19 dem Druck des Kompressionsspeichers 48 ausgesetzt ist. Mit dieser Ausbildungsform eines Kompressionsspeichers und der Beaufschlagung der Drossel 19 in der Zulaufleitung 15 mit einer Feder, d.h. in der Verwendung der Drossel 19 als zusätzlichen Speicherkolben, wird es möglich zu verhindern, daß bei Spritzbeginn der Speicherdruck auf Grund der Trägheit des Speicherkolbens zu stark abfällt, was insbesondere bei hohen Drehzahlen zu lange Einspritzzeiten bzw. eine schlechte Aufbereitung ergibt. Durch entsprechende Bemessung der Querschnittsfläche der Drossel 19 können auch mit einer relativ schwachen Feder große Drücke aufgenommen werden, wobei sich zusätzlich die Möglichkeit ergibt, die Speicherfeder 49 platzgünstig im Gehäuse der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung unterzubringen.
Bei der in Fig.9 dargestellten Ausführungsform wird der Kolben 12 der Pumpe wiederum über einen Exzenternocken 14 einer Antriebswelle 13 bewegt und über die Feder 16 in Anlage an den Nocken 14 gehalten. Die Kraftstoffzufuhr aus der Zuleitung 15 erfolgt bei dieser Ausführungsform durch eine radiale Zuführung 51 in der Wand einer den Pumpenkolben 12 umschließenden Steuerbüchse 52 und über im Inneren des Pumpenkolbens 12 ausgebildete Kanäle bzw. Bohrungen 53 in den im Inneren der Steuerbüchse eingeschlossenen Pumpenarbeitsraum 54, welcher gleichzeitig die Pumpenkolbenfeder 16 aufnimmt, die sich an einem die Steuerbüchse 52 stirnseitig verschließenden und den Pumpenarbeitsraum 54 andererseits begrenzenden, dicht geführten und ortsfest gehaltenen Stopfen 70 abstützt. Bei einer Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 wird nach dem Abschließen der Verbindung über die Zuführung 51 und Steuerbohrungen 53 durch den Pumpenkolben 12 Kraftstoff unter Druck aus dem Pumpenarbeitsraum 54 über ein im Stopfen 70 angeordnetes Rückschlagventil 55 in einen zwischen der dem Pumpenarbeitsraum 54 abgewandten Stirnseite 71 des Stopfens 70 und einem die Steuerbüchse 52 stirnseitig verschließenden Boden 72 derselben begrenzten Speicherraum 56 eingebracht, welcher über Durchbrechungen 57 in eine mit der Druckleitung zum Magnetventil 8 mündende Nut 58 mündet. Der Stopfen 70 ist dabei mit einem den Boden 72 axial durchdringenden Kolbenteil 60 mit gegenüber dem Stopfen 70 geringerem Durchmesser versehen, welches sich an einem Verschlußelement 59 abstützt. Zwischen dem Verschlußelement 59 und dem Boden 72 ist eine Feder 62 eingespannt, die der Feder 18 von Figur 2 entspricht und Rückstellfeder der zugleich als Speicherkolben dienenden Steuerbüchse 52 ist, mit Speicherraum 56. Die Zuführungsleitungen in den Speicherraum 56 sind mit 61 bezeichnet. Die Steuerbüchse 52 ist gegen die Kraft der Feder 62 bei ansteigendem Volumen des in den Speicherraum 56 eingebrachten Kraftstoffes verschiebbar, wobei durch eine derartige Bewegung der Steuerbüchse 52 eine Hubbewegung der mit der Kraftstoffzuleitung 15 zusammenwirkenden Steuerkante 51 erfolgt, so daß bei ansteigendem Speichervolumen im Speicherraum 56 ein Überschleifen der Steuerbohrung 51 durch die Steuerkanäle 53 des Pumpenkolbens 12 erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt, wodurch der wirksame Förderhub des Pumpenkolbens 12 reduziert wird und gleichzeitig eine Fördermengenreduzierung resultiert. In dieser Funktion dient die Steuerbüchse 52 als Drossel in Form eines Steuerschiebers. Die Anordnung der Steuerbohrungen 51 der als Drossel wirkenden Steuerbüchse 52 sowie der Steuerbohrungen 53 des Pumpenkolbens sind dabei so getroffen, daß in jedem Fall eine Mindestmenge an Kraftstoff dem Arbeitsraum 54 zugeführt wird. Eine Begrenzung des maximalen Speichervolumens wird dabei durch eine Umfangsnut 63 oder Längsnuten am Kolben 60 erzielt, wobei bei Überschleifen des den Speicherraum 56 begrenzenden Bodens 72 der Steuerbüchse 52 eine Ableitung von Kraftstoff aus dem Speicherraum 56 über die Umfangsnut 63 in den die Feder 62 aufnehmenden Federraum 66 sowie eine daran anschließende Rückführungsleitung 67 erfolgt.
Bedingung für eine einwandfreie Funktion der in Fig.9 dargestellten Ausführungsform ist die, daß im Speicherraum 56 immer der durch die Feder 62 definierte und vorgeschriebene Druck herrscht. Dies bedeutet, daß die Steuerbüchse 52 nicht an dem das Rückschlagventil 55 aufnehmenden Stopfen 70 anliegen darf, weshalb die maximale Fördermenge der Pumpe immer größer sein muß als die maximale Einspritzmenge. Dies kann dabei durch entsprechende Dimensionierung des Kolbenhubes bzw. der Kolbenfläche erfolgen. Zur Verringerung der Pulsation ist es denkbar, den Exzenter 14 durch eine Nockenkurve mit erhöhter Hubzahl zu ersetzen.

Bezugszeichenliste:

1 Ladepumpe
2 Tank
3 Speicher
4 Zuführungsleitung
5 Rückschlagventil
6 Zuführungsleitung
7 Einspritzdüse
8 Magnetventil
9 Verteilerwelle
10 Druckventil
11 Kopplung
12 Kolben
13 Antriebswelle
14 Exzenternocken
15 Zuleitung
16 Feder
17 Speicherkolben
18 Feder
19 Schieberventil
20 abgesetzter Bereich
21 Führungsbohrung
22 Abflußquerschnitt
23, 24 Rücklaufleitung
25 Zweigleitung
26 Drossel
27 Feder
28 Zweigleitung
29 Stirnfläche
30 Umfangsnut
31 Rückschlagventil
32 Feder
33 Leitung
34 Steuernut
35 Stirnfläche
37 Kolbenraum
38 Steuernut
39 Leitung
40 Federraum
42 Leitung
43 Rückschlagventil
44 Speicherraum
45 Bohrung
46 Speicherraum
47 Kolben
48 Kompressionsspeicher
49 Feder
50 Anschlag
51 Zuführung
52 Steuerbüchse
53 Kanäle
54 Pumpenarbeitsraum
55 Rückschlagventil
56 Speicherraum
57 Durchbrechungen
58 Steuernut
59 Verschlußelement
60 Kolbenteil
61 Zuführungsleitungen
62 Feder
63 Umfangsnut
64 Bolzen
65 Stirnfläche
66 Federraum
67 Rückführungsleitung
68 Federraum
69 Längsnut
70 Stopfen
71 Stirnseite
72 Boden
73 Ventilsitz
74 Längsausnehmung

Claims

1. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, bei welcher Kraftstoff unter Druck einem Speicher zuführbar ist, mit einer Druckkraftstoff aus dem Speicher über eine Ventilanordnung zu wenigstens einer Einspritzdüse führenden Leitung und einer einstellbaren Drossel zur Änderung der dem Speicher zugeführten Kraftstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (19,26,52) bei Erreichen des maximalen Druckes im Speicher (3,56) und/oder des maximalen Speichervolumens die Ansaugung einer Mindestmenge an Kraftstoff in einer Saugleitung (15) der Ladepumpe freigibt und/oder die Druckleitung (4) zumindest teilweise mit der Saugleitung (15) verbindet und/oder der Druckspeicher (3,56) bei Erreichen des maximalen Druckes im Speicher und/oder des maximalen Speichervolumens einen Abflußquerschnitt (22,47,63) freigibt.

2. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel von einem entgegen der Kraft einer Feder verschieblichen, den zu drosselnden Leitungsquerschnitt (15,25) durchsetzenden Kolben (19,26) gebildet ist, wobei der Kolben eine in den zu drosselnden Leitungsquerschnitt eintauchende Querbohrung oder Umfangsnut (20,30) aufweist, und entgegen der Kraft der Feder (18,27,32,49) vom Druck des Speichers (3) bzw. der Druckleitung (4) beaufschlagt ist.

3. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (26) in einer die Saugleitung (15) mit der Druckleitung (4) verbindenden Zweigleitung (25) angeordnet ist.

4. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben der Drossel (26) beaufschlagende Feder (27) eine degressive Federkennlinie aufweist.

5. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher wenigstens eine vom Speicherkolben (17) überschleifbare Steuerbohrung bzw. Ringnut (34,38) aufweist, über welche bei Erreichen des vorgesehenen Füllvolumens des Speichers Druckmittel zu einer der Feder (32) abgewandten Stirnfläche (29) des Kolbens der Drossel (26) geführt ist.

6. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der federbelastete Speicherkolben (17) eine die Steuerbohrung(en) überschleifende Entlastungsbohrung (36) aufweist.

7. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enlastungsbohrung (36) des Speicherkolbens bei Freigabe einer ersten Steuerbohrung (34), über welche Druckmittel aus dem Speicher (3) zum Drosselkolben (26) geleitet ist, mit einer zweiten Steuerbohrung (38) fluchtet, welche zweite Steuerbohrung (38) über eine Leitung (39) mit dem Federraum (40) des Kolbens der Drossel (26) verbunden ist, und daß an den Federraum (40) über ein nach außen schließendes Rückschlagventil (43) die Saugleitung (15) angeschlossen ist.

8. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (44) über ein im Speicherkolben (17) integriertes Überdruckventil (47) in den Federraum (68) des Speicherkolbens (17) und/oder über die zweite Steuerbohrung (38) in den Federraum (40) des Kolbens der Drossel (26) entlastbar ist.

9. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Drossel (19) zwischen Anschlägen, insbesondere Anschlaghülsen (50), entgegen der Kraft der Feder (49) verschiebbar ist.

10. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschaltung der Drossel in eine die Druckleitung (4) mit der Saugleitung (15) verbindende Zweigleitung (25) der Druckspeicher (3) über ein zur Pumpe (1) schließendes Rückschlag ventil (31) nach der Anschlußstelle der Zweigleitung (25) mit der Druckleitung (4) verbunden ist.

11. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel als den Pumpenkolben (12) umgebende Steuerbüchse (52) ausgebildet ist, deren mit der Saugleitung (15) verbundene Steuerkante (51) mit der Steuerbüchse (52) axial zur Begrenzung des wirksamen Pumpenhubes verschiebbar ist, und daß die Steuerbüchse (52) mit dem beweglichen Teil des Druckspeichers verbunden ist.

12. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbüchse (52) mit einem Boden (72) und einem in ihr gleitenden ortsfesten Stopfen (70) den Speicherraum (56) des Druckspeichers begrenzt und von einer Rückstellfeder (62) beaufschlagt ist.

13. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuerbüchse ein in Abhängigkeit vom Hub der Steuerbüchse (52) gesteuertes, den Speicherraum (56) entlastendes Ventil (63,60) gesteuert wird.