EP0396127B1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

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EP0396127B1
EP0396127B1 EP90108342A EP90108342A EP0396127B1 EP 0396127 B1 EP0396127 B1 EP 0396127B1 EP 90108342 A EP90108342 A EP 90108342A EP 90108342 A EP90108342 A EP 90108342A EP 0396127 B1 EP0396127 B1 EP 0396127B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump plunger
valve
head
suction
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90108342A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0396127A1 (de
Inventor
Gerhard Dipl.-Ing. Finsterwalder
Reda Rizk
Hans-Gottfried Michels
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kloeckner Humboldt Deutz AG filed Critical Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority to AT90108342T priority Critical patent/ATE94256T1/de
Publication of EP0396127A1 publication Critical patent/EP0396127A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0396127B1 publication Critical patent/EP0396127B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/464—Inlet valves of the check valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for a diesel internal combustion engine, in particular according to the preamble of claims 1 and 4.
  • DE-PS 90 11 20 describes a generic fuel injection device which has a suction valve in a pump plunger with a pressure spring which loads the suction valve and which is arranged in the high-pressure chamber of the fuel injection device.
  • a fuel injection device with a suction valve offers the advantage that the high-pressure space is always connected to the fuel pressure of the suction space during the suction stroke of the pump plunger, as a result of which no cavities can form in the high-pressure space.
  • the arrangement of the compression spring in the high-pressure chamber has the advantage that the suction valve is small and can therefore also be accommodated in pump plungers with a relatively small diameter.
  • the invention has for its object to provide a fuel injection device with a suction valve, which has a small harmful volume in the high pressure chamber and makes the use of small pump plunger possible.
  • An advantageous embodiment of the invention according to claim 1 ensures that the turns of the conical compression spring are pushed into one another during the upward movement of the pump plunger and thus the harmful space of the conical compression spring is minimized in the compressed state. It can be advantageous to design the conical compression spring with only one turn. However, cases are also conceivable in which several spring turns are advantageous.
  • the spring windings can have the same or different slopes. This arrangement has the effect that the conical compression spring is compressed into a disc with its diameter when the pump plunger is moving upward. As a result, the conical compression spring takes up practically no additional, harmful volume.
  • the conical compression spring is usually punched out of a spring steel washer. However, it can also be advantageous to manufacture them from plastic.
  • valve cone achieves a smooth pump plunger base, which is an important prerequisite for minimizing the harmful volume in the high pressure area.
  • An advantageous embodiment of the invention realizes a self-centering suction valve without special guide elements.
  • the embodiment of the invention according to claim 4 ensures that the suction valve in the pump plunger without spring is opened and closed only by taking advantage of the inertia of the suction valve body and the pressure gradient between the high-pressure chamber and the suction chamber of the fuel injection device.
  • the stroke movement of the suction valve body is limited by a stroke limiting means.
  • a further embodiment according to the invention offers the advantage of a particularly low harmful volume, since the pin with a square cross section used as a stroke limiter is arranged flush in the valve base and thereby enables a particularly small depth of the rectangular groove in the valve cone base.
  • Both embodiments of the stroke limiting means offer the advantage that they do not require a seal from the high-pressure space, since they are located in it.
  • stroke limiting means for. B. a stop ring above the valve cone bottom or below of the valve cone. All solutions with stroke limiting means do not require a compression spring.
  • An advantageous development of the invention brings about a secure flow connection of the high-pressure chamber to the suction chamber of the fuel injection device during the time in which the inlet bore is still closed by the pump plunger.
  • the annulus serves as a return oil leakage, which prevents the dilution of lubricating oil by fuel.
  • An advantageous development of the invention significantly reduces the harmful volume in the high-pressure area of the fuel injection device.
  • a prerequisite for the omission of the pressure valve is the suction valve according to the invention, by means of which an overpressure at the level of the suction chamber pressure is always ensured in the high pressure chamber during the downward movement of the pump plunger. In spite of the lack of a pressure or relief valve, this relieves the pressure on the injection line to the suction chamber pressure and prevents the injection line from being sucked dry and prevents cavities from forming.
  • the arrangement according to the invention leads to a particularly simple construction with low manufacturing and maintenance expenditure, which is also suitable for small pump plungers.
  • the small, harmful volume results in high hydraulic rigidity, which enables the high injection pressures that modern diesel engines require for combustion and emissions reasons.
  • the fuel injection device consists, among other things, of a plunger bushing 2 in which a pump plunger 1 is guided in a sealing manner.
  • the plunger bushing 2 is terminated at the high-pressure end by a plunger bushing end 4, from which a high-pressure line 18 leads to the pressure connection 19.
  • a plunger bushing end 4 from which a high-pressure line 18 leads to the pressure connection 19.
  • the inlet bore 16 in the plunger bushing 2 from which a connecting line 15 located in the plunger bushing 2 and extending obliquely in the direction of the pump plunger 1 branches off.
  • the inlet bore 16 opens into a suction chamber 21, which is supplied with fuel by a low-pressure pump, not shown, via a pressure valve 23 and is kept at a specific admission pressure by a pressure-maintaining valve 22.
  • the pressure valve 23 and the pressure holding valve 22 are designed to be particularly tight-closing in order to prevent the fuel injection device from running dry while the internal combustion engine is at a standstill and to prevent the resulting starting difficulties.
  • the pump plunger 1 has a pump plunger base 3, into which the conical valve seat 25 of a suction valve body 10 is incorporated.
  • the suction valve body 10 has a valve cone base 11, which forms a smooth surface together with the pump plunger base 3 when the suction valve 6 is closed.
  • a plunger bore 12 extends from the valve seat 25 of the suction valve 6 and a transverse bore 13 branches off from its end.
  • the transverse bore 13 opens into an annular space 14 arranged on the circumference of the pump plunger 1, which is connected to the connecting line 15 at least in the stroke area of the pump plunger 1 is in flow connection in which the high-pressure delivery takes place.
  • the pump plunger 1 and the plunger bushing 2 delimit a high-pressure chamber 5.
  • a conical compression spring 7 with a rectangular or square spring wire cross section is arranged in the high-pressure chamber 5.
  • the high-pressure chamber 5 is in temporary flow connection with an injection valve 9 via the high-pressure line 18, the pressure connection 19 and the injection line 8 with a suction chamber 21 via the inlet bore 16 or the connecting line 15, namely only when no high-pressure delivery takes place.
  • the fuel injector works as follows:
  • the suction valve 6 is closed. After completion of the suction bore 16 through the pump plunger 1, the high-pressure delivery begins. The fuel is displaced from the high-pressure chamber 5 and passes between the windings of the conical compression spring 7 via the high-pressure line 18, the injection line 8, and the injection valve 9 into the combustion chamber (not shown).
  • the conical compression spring 7 is compressed so that it forms a disk at the top dead center of the pump plunger 1.
  • the spring coils are designed in such a way that there is only a minimal distance between them in the compressed state and thus only a minimally harmful space.
  • the suction valve 6 opens due to the excess pressure in the suction space 21 and supplies the high-pressure space 5 with fuel via the connecting line 15, the annular space 14, the transverse bore 13 and the plunger bore 12.
  • the high-pressure chamber 5 is again in direct connection with the suction chamber 21, so that this closes due to the lack of differential pressure at the suction valve 6.
  • the suction valve 6 is therefore only open as long as the inlet bore 16 is closed when the pump plunger 1 is in the downward direction.
  • the suction valve 6 is closed before the high-pressure delivery begins. This begins when the inlet bore 16 is closed. This gives an exact and constant start of the injection.
  • suction valve 6 Since the suction valve 6 is only opened and closed with a low differential pressure, it is not exposed to any significant stress and therefore not to wear.
  • suction valve 6 An important advantage of the suction valve 6 is the fact that no negative pressure occurs in the high-pressure chamber 5 during the downward movement of the pump plunger 1. It is therefore possible to dispense with a pressure or relief valve in the high-pressure region of the fuel injection device without the injection line 8 being sucked empty and cavitation forming. In the high-pressure area of the fuel injection pump, the suction space pre-pressure to which the high-pressure area is relieved always prevails during the downward movement of the pump plunger 1.
  • Another important advantage of the solution according to the invention is the simplicity of the construction. This is characterized by a simple suction valve body 10, which can also be accommodated in small pump plungers 1, a conventional pump plunger version in which the annular space 14 together with the connecting line 15 also takes over the function of the leakage oil return and finally by the elimination of the pressure valve and its screwing, which are caused by an integrated pressure port 19 are replaced. Simplified through all these measures and The fuel injection device according to the invention becomes cheaper in manufacture and maintenance compared to a commercially available design.
  • FIGS. 2 and 3 A further possibility for realizing a space-saving suction valve in the pump plunger which causes little harmful volume is shown in FIGS. 2 and 3.
  • a suction valve 6a, 6b is provided with a valve body 10a, 10b, the stroke movement of which is not controlled by a spring, but is limited by a pin 28, 28a.
  • the pin 28 with a round cross section is arranged in a pin bore 29 with a slight press fit.
  • the pin bore 29 is located just below the pump plunger base 3a. It intersects the axis of the pump plunger 1a.
  • the pin 28a with a square cross section is fastened in a pin groove 31 with the same cross section in the region of the pump plunger base 3b.
  • the attachment is carried out by welding, preferably by laser beam welding.
  • the pin 28 with the round cross section is operatively connected to a groove 30 of a valve cone 27a of the suction valve body 10a, and accordingly the pin 28a with the square cross section is operatively connected to a rectangular groove 32 of a valve cone 27b of the suction valve body 10b.
  • the suction valve bodies 10a, 10b have a guide part 33 with the axial grooves for the fuel flow shown in FIG. 2b.
  • the guide part 33 is guided in the plunger bore 12. It serves for an exact guidance of the suction valve body 10a, 10b and thus for a secure sealing of the suction valves 6a, 6b.
  • the opening and closing movement of the suction valve bodies 10a, 10b is triggered by their inertia in connection with the stroke movement of the pump plungers 1a, 1b and is temporarily unsupported by the pressure difference between the high pressure chamber 5 and the suction chamber 21.
  • the pump plunger 1a, 1b reduces its speed to 0, while the suction valve bodies 10a, 10b continue to move at the high plunger speed and in this way the suction valves 6a, 6b open. Supported by the pressure difference between the high pressure chamber 5 and the suction chamber 21, these remain open during the downward thrust of the pump plunger 1a, 1b.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4.
  • In der DE-PS 90 11 20 ist eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung beschrieben, die ein Saugventil in einem Pumpenplunger mit einer das Saugventil belastenden Druckfeder aufweist, die im Hochdruckraum der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet ist.
  • Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Saugventil bietet den Vorteil, daß der Hochdruckraum während des Saughubes des Pumpenplungers immer mit dem Kraftstoffdruck des Saugraumes in Verbindung steht, wodurch sich im Hochdruckraum keine Hohlräume bilden können.
  • Die Anordnung der Druckfeder im Hochdruckraum bietet den Vorteil, daß das Saugventil klein baut und deshalb auch in Pumpenplungern mit relativ kleinem Durchmesser untergebracht werden kann.
  • Nachteilig ist allerdings ein durch die Druckfeder bedingtes, großes schädliches Volumen im Hochdruckraum, daß sich ungünstig auf die erreichbaren Spitzendrücke bei der Kraftstoffeinspritzung auswirkt. Dieser Nachteil kann zwar durch eine Anordnung der Feder im Pumpenplunger selbst vermieden werden, jedoch ist diese Lösung für Pumpenplunger mit kleinem Durchmesser ungeeignet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Saugventil zu schaffen, die ein kleines schädliches Volumen im Hochdruckraum aufweist und die Verwendung auch kleiner Pumpenplunger möglich macht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4. Durch beide Ausführungsformen wird erfindungsgemäß eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ermöglicht, die einen minimalen schädlichen Raum im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzvorrichtung bewirkt und sich auch für kleine Pumpenplunger eignet.
  • Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 1 wird erreicht, daß die Windungen der kegelförmigen Druckfeder bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenplungers ineinander geschoben werden und damit der schädliche Raum der kegelförmigen Druckfeder im zusammengedrückten Zustand minimiert ist. Dabei kann es von Vorteil sein, die kegelförmige Druckfeder mit nur einer Windung auszuführen. Es sind aber auch Fälle denkbar, bei denen mehrere Federwindungen vorteilhaft sind. Dabei können die Federwindungen gleiche oder ungleich Steigungen aufweisen. Durch diese Anordnung wird bewirkt, daß die kegelförmige Druckfeder beim Aufwärtsgang des Pumpenplungers zu einer Scheibe mit dessen Durchmesser zusammengedrückt wird. Dadurch beansprucht die kegelförmige Druckfeder praktisch keinerlei zusätzliches, schädliches Volumen.
  • Die kegelförmige Druckfeder wird normalerweise aus einer Federstahlscheibe gestanzt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, sie aus Kunstoff herzustellen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventilkegels wird ein glatter Pumpenplungerboden erzielt, der eine wichtige Voraussetzung zur Minmierung des schädlichen Volumens im Hochdruckbereich darstellt.
  • Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird ein selbstzentrierendes Saugventil ohne besondere Führungselemente verwirklicht. In besonderen Fällen kann es jedoch von Vorteil sein, unterhalb des Ventilsitzes eine zylindrische Führung für den Ventilkegel vorzusehen, wobei entweder in der zylindrischen Führung eine Längs- und Querbohrung oder an derem Umfang Rillen für die Weiterleitung des Kraftstoffes vorgesehen sind.
  • Durch die Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird erreicht, daß das Saugventil im Pumpenplunger ohne Feder nur durch Ausnutzen der Massenträgheit des Saugventilkörpers und des Druckgefälles zwischen Hochdruckraum und Saugraum der Kraftstoffeinspritzvorrichtung geöffnet und geschlossen wird. Dabei wird die Hubbewegung des Saugventilkörpers durch ein Hubbegrenzungsmittel begrenzt.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung bewirkt ein geringes schädliches Volumen durch die erfindungsgemäße Anordnung des Rundstiftes und des Ventilkegelbodens. In dieser Ausführung ist das Hubbegrenzungsmittel besonders einfach zu montieren, da der verwendete Rundstift keine Berührung mit der Lauffläche der Plungerbuchse hat.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung bietet den Vorteil eines besonders geringen schädlichen Volumens, da der als Hubbegrenzung verwendete Stift mit quadratischem Querschnitt bündig in dem Ventilboden angeordnet ist und dadurch eine besonders geringe Tiefe der Rechtecknut im Ventilkegelboden ermöglicht.
  • Beide Ausführungsformen der Hubbegrenzungsmittel bieten den Vorteil, daß sie keine Abdichtung zum Hochdruckraum benötigen, da sie sich in diesem befinden.
  • Es sind noch weitere Hubbegrenzungsmittel denkbar, z. B. ein Anschlagring oberhalb des Ventilkegelbodens oder unterhalb des Ventilkegels. Alls Lösungen mit Hubbegrenzungsmitteln benötigen keine Druckfeder.
  • Es ist sogar denkbar, auf ein Hubbegrenzungsmittel im Pumpenplunger ganz zu verzichten und den Abschluß des Hochdruckraumes als Hubbegrenzungsmittel zu benutzen. In diesem Fall muß eine genügend lange Führung des Saugventilkörpers im Pumpenplunger vorgesehen werden, damit diese auch bei dessen größtmöglichen Hub sichergestellt ist. Gegebenenfalls kann auch ein nichtrücklaufsicherer Nocken zweckmäßig sein.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bewirkt eine sichere Strömungsverbindung des Hochdruckraumes mit dem Saugraum der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in der Zeit, in der die Zulaufbohrung noch vom Pumpenplunger verschlossen ist. Außerdem dient der Ringraum als Leckölrückführung, wodurch eine Schmierölverdünnung durch Kraftstoff verhindert wird.
  • Durch eine erfindungsgemäße Ausbildung des Saugventilkörpers wird eine exakte Führung und dadurch ein sicheres Abdichten des Saugventils erreicht, was für die Funktionssicherheit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung von entscheidender Bedeutung ist.
  • Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird das schädliche Volumen im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nochmals entscheidend verringert. Voraussetzung für das Fortlassen des Druckventils ist das erfindungsgemäße Saugventil, durch das im Hockdruckraum während des Abwärtsganges des Pumpenplungers immer ein Überdruck in Höhe des Saugraumdruckes sichergestellt ist. Dadurch wird trotz fehlenden Druck- bzw. Entlastungsventils ein Entlasten der Einspritzleitung auf den Saugraumdruck erreicht und ein Leersaugen der Einspritzleitung und Hohlraumbildung verhindert.
  • Die erfindunsgemäße Anordnung führt zu einer besonders einfachen Konstruktion mit geringem Fertigungs - und Wartungsaufwand, die sich auch für kleine Pumpenplunger eignet. Außerdem bedingt das kleine schädliche Volumen eine hohe hydraulische Steifigkeit, die hohe Einspritzdrücke ermöglicht, wie sie moderne Dieselmotoren aus Verbrennungs- und Emissionsgründen benötigen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind:
  • Es zeigen:
    • Fig.1:
    einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Saugventil 6 im Pumpenplunger 1 und einer kegelförmigen Druckfeder 7 im Hochdruckraum 5.
    Fig.2:
    Einen Schnitt durch einen Pumpenplunger 1a mit einem Saugventil 6a, einem Saugventilkörper 10a und einem Stift 28 mit runden Querschnitt.
    Fig.2a:
    Eine Ansicht des Saugventilkörpers 10a mit einer Nut 30 und dem Stift 28 in derselben.
    Fig.2b:
    Einen Schnitt durch einen Führungsteil 33 der Saugventilkörper 10a, 10b.
    Fig.3:
    Eine Schnitt durch einen Pumpenplunger 1b mit einem Saugventil 6b, einem Saugventilkörper 10b und einem Stift 28a mit quadratischem Querschnitt.
    Fig.3a:
    Eine Ansicht des Saugventilkörpers 10b mit einer Rechtecknut 32 und dem Stift 28a in derselben.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht gemäß Fig.1 unter anderem aus einer Plungerbuchse 2, in der ein Pumpenplunger 1 dichtend geführt ist. Die Plungerbuchse 2 ist am hochdruckseitigen Ende durch einen Plungerbuchsenabschluß 4 abgeschlossen, von dem aus eine Hochdruckleitung 18 zum Druckanschluß 19 führt. Im Bereich des unteren Totpunktes des Pumpenplungers 1 befindet sich in der Plungerbuchse 2 die Zulaufbohrung 16, von der eine in der Plungerbuchse 2 befindliche, schräg in Richtung Pumpenplunger 1 verlaufende Verbindungsleitung 15 abzweigt.
  • Die Zulaufbohrung 16 mündet in einen Saugraum 21, der von einer nicht dargestellten Niederdruckpumpe über ein Druckventil 23 mit Kraftstoff versorgt wird und durch ein Druckhalteventil 22 auf einem bestimmten Vordruck gehalten wird. Das Druckventil 23 und das Druckhalteventil 22 sind besonders dichtschließend ausgeführt, um ein Leerlaufen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung während des Stillstandes der Brennkraftmaschine und die daraus folgenden Startschwierigkeiten zu vermeiden.
  • Der Pumpenplunger 1 weist einen Pumpenplungerboden 3 auf, in den der konische Ventilsitz 25 eines Saugventilkörpers 10 eingearbeitet ist. Der Saugventilkörper 10 besitzt einen Ventilkegelboden 11, der bei geschlossenem Saugventil 6 zusammen mit dem Pumpenplungerboden 3 eine glatte Fläche bildet.
  • Vom Ventilsitz 25 des Saugventils 6 geht eine Plungerbohrung 12 aus, von deren Ende eine Querbohrung 13 abzweigt. Die Querbohrung 13 mündet in einem am Umfang des Pumpenplungers 1 angeordneten Ringraum 14, der mit der Verbindungsleitung 15 zumindest in dem Hubbereich des Pumpenplungers 1 in Strömungsverbindung steht, in dem die Hochdruckförderung stattfindet.
  • Zwischen dem Ringraum 14 und dem Pumpenplungerboden 3 befindet sich eine mit diesem in Strömungsverbindung stehende schräge Steuernut 17, die durch Verdrehen des Pumpenplungers 1 im Zusammenwirken mit der Zulaufbohrung 16 in bekannter Weise zur Steuerung der Einspritzmenge dient.
  • Der Pumpenplunger 1 und die Plungerbuchse 2 begrenzen einen Hochdruckraum 5. Im Hochdruckraum 5 ist eine kegelförmige Druckfeder 7 mit rechteckigem oder quadratischen Federdrahtquerschnitt angeordnet. Die erste Windung der kegelförmigen Druckfeder 7, die deren stumpfes Ende darstellt und die in etwa den Innendurchmesser der Plungerbuchse 2 aufweist, liegt auf dem Plungerbuchsenabschluß 4 auf. Die letzte Windung der kegelförmigen Druckfeder 7, die deren spitzes Ende darstellt, drückt auf den Ventilkegelboden 11.
  • Der Hochdruckraum 5 steht mit einem Einspritzventil 9 über die Hochdruckleitung 18, den Druckanschluß 19 und die Einspritzleitung 8 mit einem Saugraum 21 über die Zulaufbohrung 16 bzw. die Verbindungsleitung 15 in zeitweiser Strömungsverbindung, nämlich nur dann, wenn keine Hochdruckförderung stattfindet.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung funktioniert folgendermaßen:
  • Beim Beginn des Aufwärtsganges des Pumpenplungers 1 ist das Saugventil 6 geschlossen. Nach Abschluß der Saugbohrung 16 durch den Pumpenplunger 1 beginnt die Hochdruckförderung. Der Kraftstoff wird aus dem Hochdruckraum 5 verdrängt und gelangt zwischen den Windungen der kegelförmigen Druckfeder 7 hindurch über die Hochdruckleitung 18, die Einspritzleitung 8, und das Einspritzventil 9 in den nicht abgebildeten Brennraum.
  • Während der Aufwärtsbewegung des Pumpenplungers 1 wird die kegelförmige Druckfeder 7 so zusammengedrückt, daß sie im oberen Totpunkt des Pumpenplungers 1 eine Scheibe bildet. Die Federwindungen sind so gestaltet, daß zwischen Ihnen im zusammengedrückten Zustand sich nur ein minimaler Abstand und damit ein nur minimaler schädlicher Raum befindet.
  • Die Hochdruckförderung dauert so lange, bis die obere Kante der Schrägsteuernut 17 die Zulaufbohrung 16 überläuft. Durch die damit über die Steuernut 17 hergestellte Strömungsverbindung zwischen Hochdruckraum 5 und Saugraum 21 wird der Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den Saugraum 21 entlastet. Der Kraftstoff, der nach Beendigung der Einspritzung bis zum Erreichen des oberen Totpunktes des Pumpenplungers 1 noch gefördert wird, gelangt auf demselben Wege zurück in den Saugraum 21.
  • Beim Abwärtsgang des Pumpenplungers 1 saugt dieser zunächst über die Steuernut 17 und die Zulaufbohrung 16 Kraftstoff aus dem Saugraum 21.
  • Nach erneutem Abschluß der Zulaufbohrung 16 durch die obere Steuerkante der Steuernut 17 öffnet das Saugventil 6 aufgrund des Überdrucks im Saugraum 21 und versorgt den Hochdruckraum 5 über die Verbindungsleitung 15, den Ringraum 14, die Querbohrung 13 und die Plungerbohrung 12 mit Kraftstoff.
  • Nach Freigabe der Zulaufbohrung 16 durch die obere Steuerkante des Pumpenplungerbodens 3 steht der Hochdruckraum 5 wieder in direkter Verbindung mit dem Saugraum 21, so daß aufgrund des fehlenden Differenzdruckes am Saugventil 6 dieses schließt. Das Saugventil 6 ist demnach nur solange geöffnet, wie beim Abwärtsgang des Pumpenplungers 1 die Zulaufbohrung 16 verschlossen ist.
  • Vor Beginn der Hochdruckförderung ist das Saugventil 6 geschlossen. Diese beginnt durch Abschluß der Zulaufbohrung 16. Damit ist ein exakter und konstant bleibender Beginn der Einspritzung gegeben.
  • Da das Saugventil 6 nur mit geringem Differenzdruck geöffnet und geschlossen wird, ist es keiner nennenswerten Beanspruchung und damit keinem Verschleiß ausgesetzt.
  • Ein wichtiger Vorteil des Saugventils 6 ist die Tatsache, daß während der Abwärtsbewegung des Pumpenplungers 1 kein Unterdruck im Hochdruckraum 5 auftritt. Deshalb kann auf ein Druck- bzw. Entlastungsventil im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verzichtet werden, ohne daß die Einspritzleitung 8 leergesaugt wird und Hohlraumbildung entsteht. Im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe herrscht während der Abwärtsbewegung des Pumpenplungers 1 immer der Saugraumvordruck, auf den der Hochdruckbereich entlastet wird.
  • Durch den Fortfall eines Druckventils im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe wird in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Saugventil 6 ein minimales, schädliches Volumen erzielt und damit ein hoher Einspritzdruck ermöglicht, wie er bei modernen Dieselmotoren erwünscht ist.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die Einfachheit der Konstruktion. Dies ist gekennzeichnet durch einen einfachen Saugventilkörper 10, der auch in kleinen Pumpenplungern 1 unterzubringen ist, einer konventionellen Pumpenplungerausführung, bei der der Ringraum 14 zusammen mit der Verbindungsleitung 15 zugleich die Funktion der Leckölrückführung übernimmt und schließlich durch Wegfall des Druckventils und dessen Verschraubung, die durch einen integrierten Druckanschluß 19 ersetzt sind. Durch all diese Maßnahmen vereinfacht und verbilligt sich die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Fertigung und Wartung gegenüber einer handelsüblichen Ausführung.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Verwirklichung eines platzsparenden, wenig schädliches Volumen verursachenden Saugventils im Pumpenplunger ist in Fig.2 und Fig.3 dargestellt. Bei diesen Lösungen ist ein Saugventil 6a, 6b mit einem Ventilkörper 10a, 10b vorgesehen, dessen Hubbewegung nicht von einer Feder beherrscht, sondern von einem Stift 28, 28a begrenzt wird.
  • Der Stift 28 mit rundem Querschnitt ist in einer Stiftbohrung 29 mit leichtem Preßsitz angeordnet. Die Stiftbohrung 29 befindet sich kurz unterhalb des Pumpenplungerbodens 3a. Sie schneidet die Achse des Pumpenplungers 1a.
  • Der Stift 28a mit quadratischem Querschnitt ist in einer Stiftnut 31 mit gleichem Querschnitt im Bereich des Pumpenplungerbodens 3b befestigt. Die Befestigung erfolgt durch Schweißen vorzugsweise durch Laserstrahlschweißen.
  • Der Stift 28 mit dem runden Querschnitt steht mit einer Nut 30 eines Ventilkegels 27a des Saugventilkörpers 10a in Wirkverbindung, entsprechend steht der Stift 28a mit dem quadratischen Querschnitt mit einer Rechtecknut 32 eines Ventilkegels 27b des Saugventilkörpers 10b in Wirkverbindung.
  • Die Saugventilkörper 10a, 10b weisen ein Führungsteil 33 auf mit den in Figur 2b dargestellten axialen Rillen für den Kraftstoffdurchfluß.
  • Das Führungsteil 33 ist in der Plungerbohrung 12 geführt. Es dient einer exakten Führung des Saugventilköpers 10a, 10b und damit zur sicheren Abdichtung der Saugventile 6a, 6b.
  • Die Öffnungs- und Schließbewegung der Saugventilkörper 10a, 10b wird durch deren Massenträgheit in Verbindung mit der Hubbewegung der Pumpenplunger 1a, 1b ausgelöst und durch die Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckraum 5 und dem Saugraum 21 zeitweilig unerstützt. Nach Abschluß der Einspritzung verringert der Pumpenplunger 1a, 1b seine Geschwindigkeit auf 0, während sich die Saugventilkörper 10a, 10b mit der hohen Plungergeschwindigkeit weiterbewegen und auf diese Weise die Saugventile 6a, 6b öffnen. Diese bleiben, unterstützt durch die Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckraum 5 und dem Saugraum 21 während des Abwärtschubes des Pumpenplungers 1a, 1b offen. Das gilt auch und gerade für den Abschnitt des Pumpenplungerhubes, bei dem die Zulaufbohrung 16 vom Pumpenplunger 1a, 1b verdeckt ist. Dadurch wird auch bei den Lösungen nach Fig.2 und 3 eine Unterdruckbildung im Hochdruckraum 5 und damit ein Absaugen von Kraftstoff aus der Einspritzleitung 8 sicher vermieden. Im Hochdruckraum 5 herscht immer ein Mindestdruck in Höhe des Saugraumdruckes.
  • Am unteren Ende des Ansaughubes des Pumpenplungers 1a, 1b vermindert sich dessen Plungergeschwindigkeit wieder auf 0, so daß die Saugventilkörper 10a, 10b sich wieder in Richtung Ventilsitz bewegen und die Saugventile 6a, 6b schließen. Der Förderbeginn des nächsten Förderhubs wird auch hier exakt und reproduzierbar durch Abschluß der Zulaufbohrung 16 vom Pumpenplunger 1a, 1b bestimmt.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, vorzugsweise für Dieselbrennkraftmaschinen, mit einer Welle, die mindestens einen Pumpenplunger (1) antreibt, der einen Pumpenplungerboden (3) aufweist und in einer Plungerbuchse (2) dichtend geführt ist und zusammen mit dieser sowie mit einem Plungerbuchsenabschluß (4) einen Hochdruckraum (5) begrenzt, der über eine Einspritzleitung (8) in Strömungsverbindung mit einem Einspritzventil (9) steht, wobei im Pumpenplunger (1) im Bereich des Pumpenplungerbodens (3) ein Saugventil (6) mit einem Saugventilkörper (10) angeordnet ist, und der Saugventilkörper (10) einen Ventilkegel (27) mit einem Ventilkegelboden (11) aufweist, der von einer im Hochdruckraum (5) angeordneten Saugventildruckfeder belastet ist, wobei der Saugventilkörper (10) in den Hochdruckraum (5) hinein bewegbar ist, und diesen dadurch mit einem Saugraum (21) verbindet,
    dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Pumpenplunger (1) von einem Nocken einer Nockenwelle im Sinne des Einspritzdruckaufbaus entgegen der Kraft einer Druckfeder angetrieben wird, und daß die Saugventildruckfeder als eine kegelförmige Druckfeder (7) mit Federwindungen (26) sowie einem spitzen Ende (7a) und einem stumpfen Ende (7b) ausgebildet ist, wobei das spitze Ende (7a) in Wirkverbindung mit dem Ventilkegelboden (11), das stumpfe Ende (7b) in Wirkverbindung mit dem Plungerbuchsenabschluß (4) steht, und wobei die Windungen der Druckfeder (7) so ausgebildet sind, daß sie beim Pumphub des Pumpenplungers ineinander geschoben werden.
  2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Druckfeder (7), die einen Federdraht mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt aufweist, in der oberen Totpunktlage des Pumpenplungers (1) eine in etwa ebene Scheibe bildet, die einen minimalen Abstand zum Pumpenplungerboden (3) und zum Pumpenplungerbuchsenabschluß (4) aufweist, wobei der Außendurchmesser des stumpfen Endes (7b) der kegelförmigen Druckfeder (7) annähernd dem Durchmesser des Plungers (1) entspricht und deren einzelne Federwindungen (26) in zusammengedrücktem Zustand mit minimalem gegegenseiten Abstand angeordnet sind.
  3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegelboden (11) mit dem Pumpenplungerboden (3) bei geschlossenem Saugventil (6) eine in etwa durchgehende, glatte Fläche bildet.
  4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, vorzugsweise für Dieselbrennkraftmaschinen, mit einer Welle, die mindestens einen Pumpenplunger (1a, 1b) antreibt, der einen Pumpenplungerboden (3a, 3b) aufweist und in einer Plungerbuchse (2) dichtend geführt ist und zusammen mit dieser sowie mit einem Plungerbuchsenabschluß (4) einen Hochdruckraum (5) begrenzt, der über eine Einspritzleitung (8) in Strömungsverbindung mit einem Einspritzventil (9) steht, wobei im Pumpenplunger (1a, 1b) im Bereich des Pumpenplungerbodens (3a, 3b) ein Saugventil (6a, 6b) mit einem Saugventilkörper (10a, 10b) angeordnet ist, und der Saugventilkörper (10a, 10b) einen Ventilkegel (27a, 27b) mit einem Ventilkegelboden (11a, 11b) aufweist, wobei der Saugventilkörper (10a, 10b) in den Hochdruckraum (5) hinein bewegbar ist, und dadurch den Hochdruckraum (5) mit einem Saugraum (21 ) verbindet, wobei der Weg des Saugventilkörpers (10a, 10b) durch ein Hubbegrenzungsmittel begrenzt ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Pumpenplunger (1a, 1b) von einer Nockenwelle über einen Rollenstößel entgegen der Kraft einer Druckfeder angetrieben wird und daß das Hubbegrenzungsmittel für den Saugventilkörper (10a, 10b) im Bereich des Ventilkegelbodens (11a, 11b) vorgesehen ist, und daß das Saugventil (6a, 6b) ohne Einwirkung einer Feder nur durch Ausnutzen der Massenträgheit des Saugventilkörpers (10a, 10b) und des Druckgefälles zwischen Hochdruckraum (5) und Saugraum (21) geöffnet und geschlossen wird.
  5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Hubbegrenzungsmittel ein Stift (28) mit rundem Querschnitt vorgesehen ist, der mit festigkeitsbedingtem Minimalabstand vom Pumpenplungerboden (3a) in einer Stiftbohrung (29) des Pumpenplungers (1a) spielfrei, sowie mit Spiel in einer Nut (30) des Ventilkegelbodens (11a) angeordnet ist, wobei der Ventilkegelboden (11a) bei geschlossenem Saugventil (6a) in etwa in der Ebene des Pumpenplungerbodens (3a) liegt.
  6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftborung (29), ausgehend von einer am Umfang des Pumpenplungers (1a) angeordneten Steuernut ( 17) die Achse des Pumpenplungers (1a) rechtwinklig kreuzt und als Sackbohrung innerhalb der Kontur des Pumpenplungers (1a) endet.
  7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Hubbegrenzungsmittel ein Stift (28a) mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt vorgesehen ist, der in einer Stiftnut (31 ) gleichen Querschnitts, die in den Pumpenplungerboden (3b) eingearbeitet ist, spielfrei und vorzugsweise durch Schweißen befestigt ist und der mit Spiel in Wirkverbindung mit einer Rechtecknut (32) des Ventilkegelbodens (11b) steht, wobei der Ventilkegelboden (11b), der Pumpenplungerboden (3b) und die Oberseite des Stifts (28a) bei geschlossenem Saugventil (6b) in etwa in einer Ebene liegen.
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