EP0823019B1 - Fuel injection device for internal combustion engines - Google Patents
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- EP0823019B1 EP0823019B1 EP96912036A EP96912036A EP0823019B1 EP 0823019 B1 EP0823019 B1 EP 0823019B1 EP 96912036 A EP96912036 A EP 96912036A EP 96912036 A EP96912036 A EP 96912036A EP 0823019 B1 EP0823019 B1 EP 0823019B1
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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
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- F02M63/06—Use of pressure wave generated by fuel inertia to open injection valves
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine nach dem Fesztkörper-Energiespeicher-Prinzip arbeitende Kraftstoff-Einspritzvorrichtung insbesondere für Zweittaktmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solid energy storage principle working fuel injector in particular for two-stroke engines according to the preamble of claim 1.
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen, die nach dem Festkörper-Energiespeicher-Prinzip arbeiten, werden in der EP 0 629 265, insbesondere anhand der Fig. 13 bis 19 beschrieben. Sie arbeiten nach dem sogenannten Pumpe-Düse-System mit Druckstoß-Einspritzung, wobei ein anfänglicher Heschleunigter Teilhub eines als Förderkolben wirkenden einseitig axial geführten Ankers mit einer elektromagnetisch angetriebenen Einspritzpumpe vorgesehen ist, bei dem im Pumpensystem eine Verdrängung von gefördertem Kraftstoff ohne Druckaufbau im der Kraftstoff-Flüssigkeit erfolgt. Während dieses anfänglichen Teilhubs nimmt der Förderkolben bzw. der Anker kinetische Energie auf und speichert sie, wobei dem dabei verdrängten Kraftstoff ein vorbestimmter Fließraum zur Verfügung steht, der durch einen Kraftstoffkreislauf im Pumpensystem gewährleistet ist. Durch eine plötzliche vorbestimmte, mittels einer im Anker bzw. im Förderkolben angeordneten, durch die Ankerbewegung betätigten Ventileinrichtung bewirkte Unterbrechung des Kraftstoffkreislaufs während des widerstandsfreien Vorhubes des Förderkolbens und aufgrund der nachfolgenden Bewegung des Förderkolbens gibt der Förderkolben seine gespeicherte kinetische Energie druckstoß- bzw. schlagartig an die Kraftstoffteilmenge ab, die sich in einem durch die Kreislaufunterbrechung gebildeten bzw. abgetrennten geschlossenen Raumbereich des Kreislaufraumes - dem sogenannten Druckraum - zwischen dem Förderkolben bzw. im Förderkolben und einer z.B. federbelastet verschlossenen Einspritzdüse befindet. Der schlagartige Druckaufbau im Kraftstoff auf z.B. 60 bar bewirkt eine Öffnung der Einspritzdüse und eine Einspritzung von Kraftstoff durch die Einspritzdüse in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine während einer extrem kurzen Zeit von z.B. einer 1.000stel Sekunde.Fuel injectors based on the solid-state energy storage principle work are described in EP 0 629 265, described in particular with reference to FIGS. 13 to 19. she work according to the so-called pump-nozzle system with pressure surge injection, with an initial accelerated partial stroke an armature acting axially as a delivery piston with an electromagnetically driven injection pump is provided, in which a displacement of delivered fuel without pressure build-up in the fuel liquid he follows. During this initial partial stroke, the Delivery piston or the anchor kinetic energy and stores them, the fuel displaced thereby being a predetermined one Flow space is available through a fuel circuit is guaranteed in the pump system. Suddenly predetermined, arranged in the armature or in the delivery piston, valve device actuated by the armature movement caused fuel circuit interruption during the resistance-free forward stroke of the delivery piston and due to the subsequent movement of the delivery piston gives the delivery piston its stored kinetic energy suddenly or suddenly to the subset of fuel, which is in a by the Closed circuit formed or separated Space area of the circulation space - the so-called pressure space - between the delivery piston or in the delivery piston and a e.g. spring-loaded, closed injection nozzle is located. The sudden Pressure build-up in the fuel e.g. 60 bar causes one Injector opening and fuel injection through the injection nozzle into a combustion chamber of an internal combustion engine for an extremely short period of e.g. one thousandth Second.
Diese aus der EP 0 629 265 bekannten Pumpe-Düse-Systeme umfassen
eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe 1 und die
Einspritzdüse 2 (Fig. 1). Diese Pumpe-Düse-Systeme haben sich
insbesondere bei Zweitaktmotoren bewährt, bei denen vordem bekanntlich
durch Spülverluste große Schadstoffmengen ausgepufft
wurden und ein hoher Kraftstoffverbrauch entstand, indem ein
hoher Kraftstoffanteil unverbraucht den Auslaßkanal 3 passieren
konnte, weil bei Zweitaktmotoren Überström- und Auslaßkanal 3
gleichzeitig geöffnet sind. Mit den oben beschriebenen Pumpe-Düse-Systemen
konnte der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß
nunmehr drastisch reduziert werden. Zudem konnte die
vordem auf unregelmäßiger Zündung bei niedrigen Drehzahlen beruhende
Laufunruhe des Motors nahezu vollkommen verhindert werden.
Dabei wird der Kraftstoff extrem kurzzeitig und direkt in den
Brennraum 4 eines Zylinders 5 gespritzt, und zwar erst dann,
wenn der Auslaßkanal 3 weitestgehend geschlossen ist. Die Steuerung
6 zur Optimierung des Pumpe-Düse-Systems erfolgt elektronisch
über z.B. einen Mikroprozessor, der den Einspritzzeitpunkt
und die Kraftstoffmenge steuert, wobei dafür z.B. mit einem
Temperaturfühler 7 einem Drosselklappen-Potentiometer 8 und
einem Kurbelwinkelsensor 9 der Einspritzzeitpunkt lastabhängig
ermittelt wird. Der Mikroprozessor steuert zweckmäßigerweise
auch die Zündanlage 10 der mit dem Pumpe-Düse-System mit Kraftstoff
beschickten Kolbenzylindereinheit des Motors.These include pump-nozzle systems known from EP 0 629 265
an electromagnetically driven reciprocating pump 1 and the
Injector 2 (Fig. 1). These unit injector systems have become
Proven especially in two-stroke engines, where previously known
large amounts of pollutants are exhausted due to flushing losses
and a high fuel consumption was created by a
a high proportion of fuel unused pass the
Durch diese Pumpe-Düse-Systeme wird die Kohlenwasserstoff-Emission im Vergleich zu anderen Zweitaktmotoren drastisch vermindert, wobei zugleich die Laufkultur, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen deutlich verbessert wird. Auch Kohlenmonoxid und das zur Schmierung zugeführte Öl werden in deutlich geringeren Mengen ausgestoßen, so daß ein solcher Zweitaktmotor bezüglich der Abgaswerte mit einem Viertaktmotor vergleichbar ist, aber dennoch die zweitakttypische hohe Leistung bei geringem Gewicht aufweist.These pump-nozzle systems reduce hydrocarbon emissions drastically reduced compared to other two-stroke engines, at the same time the running culture, especially at low Speeds is significantly improved. Also carbon monoxide and that Oil supplied for lubrication is used in significantly smaller quantities ejected so that such a two-stroke engine with respect to Exhaust emissions are comparable to a four-stroke engine, but still has the typical two-stroke high performance with low weight.
Bei den oben beschriebenen Pumpe-Düse-Systemen wird der Kraftstoff-Kreislaufraum von einer Druckkammer und einem Förderkolben- bzw. Ankerraum gebildet, wobei die Druckkammer der durch ein Standdruckventil vom Druckraum abgetrennte Teilraumbereich ist, in dem auf den Kraftstoff die kinetische Energie des Ankers übertragen wird und wobei der Ankerraum der Teilraumbereich ist, in den der widerstandslos verdrängte Kraftstoff während des beschleunigten Teilhubs einfließen kann.In the pump-nozzle systems described above, the fuel circulation space of a pressure chamber and a delivery piston or armature space, the pressure chamber of the by a parking pressure valve separated from the pressure chamber area is where the kinetic energy of the anchor on the fuel is transmitted and the anchor space is the subspace area, in which the fuel displaced without resistance during the accelerated partial strokes can flow.
Der Ankerraum kann nach den bekannten Pumpe-Düse-Systemen über eine Gehäusebohrung mit einer Kraftstoffflutung- bzw. -spüleinrichtung in Verbindung stehen, so daß Kraftstoff während der Einspritzaktivität des Ankers und/oder während der Startphase der Pumpe bzw. des Motors durch diesen Teilraumbereich befördert werden kann. Durch diese Flutung bzw. Spülung mit z.B. kühlem und blasenfreiem Kraftstoff werden im Ankerraum befindlicher blasenhaltiger Kraftstoff entfernt, der Ankerraum sowie dessen Umgebung gekühlt und Blasenbildung infolge von Wärmeeinwirkung und/oder Kavitation weitgehend unterdrückt.The armature space can over the known pump-nozzle systems a housing bore with a fuel flooding or flushing device communicate so that fuel during the Injection activity of the armature and / or during the start phase the pump or the motor is conveyed through this area can be. Through this flooding or flushing with e.g. cool and bubble-free fuel become more in the anchor space bubble fuel removed, the anchor space and its Environment cooled and blistering due to heat and / or cavitation largely suppressed.
Unter besonderen Bedingungen insbesondere bei Einwirkung von Wärme auf den Kraftstoff, die im Pumpe-Düse-System während des Betriebes entstehen kann, z.B. durch die elektrische Energie und/oder Ankerreibung oder dergleichen, können Blasen in den Druckraum gelangen. Dies kann die Funktion des Pumpe-Düse-Systems und insbesondere den Einspritzvorgang beeinträchtigen. Under special conditions, especially when exposed to Heat on the fuel in the unit injector system during the Operation, e.g. through the electrical energy and / or anchor friction or the like, bubbles in the Pressure room. This can affect the function of the unit injector system and in particular affect the injection process.
Aus der US 5,351,893 ist eine gattungsbildende Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bekannt, die mit einem elektrischen Linearmotor einen Pumpkolben in einer reziproken Hin- und Herbewegung antreibt. Der Kolben ist ein Rohrstück, das in einer Pumpkammer verschieblich gelagert ist. Am in Förderrichtung vorderen Ende des Pumpkolbens ist ein Stopfen vorgesehen, au den der Pumpkolben am Ende seines Förderhubes auftrifft, wodurch ein dem Stopfen in Förderrichtung vorgeordneter Pumpkanal abgeschlossen wird und der darin befindliche Kraftstoff mit einem Förderdruck beaufschlagt wird. Frischer Kraftstoff wird bei dieser Vorrichtung durch den rohrförmigen Pumpkolben hindurch dem Druckkanal zugeführt, wodurch sich der Kraftstoffzufuhrweg durch die elektromagnetische Antriebseinheit der Einspritzvorrichtung hindurch erstreckt.From US 5,351,893 is a generic fuel injection device known with an electric linear motor a pump piston in a reciprocal reciprocating motion drives. The piston is a piece of pipe that is in a pumping chamber is slidably mounted. At the front end in the conveying direction of the pump piston, a plug is provided on the pump piston strikes at the end of its delivery stroke, causing a Plug in the upstream pump channel completed and the fuel in it with a delivery pressure is applied. Fresh fuel is used in this device through the tubular pump piston through the pressure channel supplied, whereby the fuel supply path through the electromagnetic Drive unit of the injector extends.
Aus der DD-PS 213 472, insbesondere deren Figur 3, geht eine weitere, nach dem Energiespeicherprinzip arbeitende Kraftstoff-Einspritzvorrichtung hervor, die ein elektromagnetisch betätigtes Hubkolbenelement aufweist, das einen in einem Druckkanal befindlichen Kraftstoff komprimiert und an einer Einspritzdüse aussprirzt. Der Hubkolben durchsetzt eine Niederdruckkammer, die mittels eines kleinen Kanals mit der Druckkammer verbunden ist, wobei in dem Kanal ein Rückschlagventil angeordnet ist. Die Niederdruckkammer ist angrenzend an die Antriebseinheit der Einspritzvorrichtung angeordnet und weist eine vom Hubkolbenelement betätigte Membran auf, die zur Förderung von Kraftstoff aus der Niederdruckkammer in den Druckkanal dient, wobei der Niederdruckkammer unmittelbar frischer Kraftstoff zugeführt wird. Da aus der Niederdruckkammer jeweils nur geringe Teilmengen in den Druckkanal überführt werden, verbleibt die Hauptmenge des in der Niederdruckkammer befindlichen Kraftstoffes über eine Beträchtliche Verweilzeit in der Niederdruckkammer, in der der Kraftstoff erwärmt wird. From DD-PS 213 472, in particular its figure 3, one goes further fuel injection device working according to the energy storage principle which is an electromagnetically operated Reciprocating element, which one in a pressure channel fuel is compressed and at an injection nozzle sprinkles. The reciprocating piston passes through a low pressure chamber, the is connected to the pressure chamber by means of a small channel, a check valve being arranged in the channel. The Low pressure chamber is adjacent to the drive unit Injector arranged and has one of the reciprocating element actuated membrane on, to promote fuel serves from the low pressure chamber in the pressure channel, the Low pressure chamber immediately supplied with fresh fuel becomes. Since only small portions from the low pressure chamber the main amount remains in the pressure channel of the fuel in the low pressure chamber via a Considerable dwell time in the low pressure chamber in which the Fuel is heated.
Aufgabe der Erfindung ist, das Eindringen von Gasblasen in den Druckraum und insbesondere auch die Bildung von Gasblasen im Druckraum der eingangs beschriebenen Pumpe-Düse-Systeme weitestgehend zu vermeiden.The object of the invention is the penetration of gas bubbles in the Pressure chamber and in particular the formation of gas bubbles in the Pressure chamber of the pump-nozzle systems described at the outset largely to avoid.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are set out in the subclaims featured.
Die Erfindung sieht demnach insbesondere eine Druckkammer in der die im Anker bzw. im Förderkoblenelement gespeicherte Energie auf den Kraftstoff übertragen wird vor, wobei die Druckkammer durch die Anordnung des die widerstandslose Verdrängung unterbrechenden Ventils außerhalb des Ankerraums vom Ankerraum bzw. Ankerbereich separat ausgebildet ist. Hierdurch wird die im Ankerraum erzeugte Wärme nicht unmittelbar auf die Druckkammer übertragen, wodurch die Erwärmung des beim Einspritzvorgang komprimierten Kraftstoff und damit die Gefahr einer Blasenbildung erheblich reduziert wird. Zudem ist die Druckkammer frei zugänglich und direkt mit einer Kraftstoffzufuhrleitung versehen, so daß sich in der Druckkammer nur "frischer" und somit kühler Kraftstoff befindet. Die Druckkammer kann zur weiteren Kühlung beispielsweise mit Kühlrippen versehen sein. Ferner kann die Druckkammer kleinvolumig ausgebildet sein, so daß sich immer nur wenig Kraftstoff in der Druckkammer befindet und damit schon die Gefahr eines hohen Blasenanteils vermindert wird.The invention accordingly sees in particular a pressure chamber in the the energy stored in the anchor or in the conveyor element is transferred to the fuel before, the pressure chamber by the arrangement of the one which interrupts the unrestricted displacement Valve outside the anchor space from the anchor space or Anchor area is formed separately. This will make the Armature space does not generate heat directly on the pressure chamber transmitted, whereby the heating of the compressed during the injection process Fuel and therefore the risk of blistering is significantly reduced. The pressure chamber is also freely accessible and provided directly with a fuel supply line, so that only "fresher" and thus cooler in the pressure chamber Fuel is located. The pressure chamber can be used for further cooling be provided with cooling fins, for example. Furthermore, the Pressure chamber should be of small volume, so that there is always only one there is little fuel in the pressure chamber and thus the Risk of a high proportion of bubbles is reduced.
Außerdem brauchen auf Grund des kleinen Flutraumes bei direkter Kraftstoffzufuhr auch nur geringe Kraftstoffmengen umgespült zu werden.In addition, due to the small flood space in direct Only a small amount of fuel washes around the fuel supply become.
Die doppelte bzw. zweiseitige Axialführung des Ankers führt zur Reduzierung von z. B. durch Kippbewegung des Ankers, die vordem möglich waren, bewirkter Reibung und damit zur Verminderung von Wärmeentwicklung. The double or double-sided axial guidance of the armature leads to Reduction of e.g. B. by tilting the armature, the previous were possible, caused friction and thus to reduce Heat development.
Die funktionsbehindernde Wirkung von Gasblassen und/oder die Erwärmung des Kraftstoffes werden nahezu ausgeschlossen.The function-impairing effect of gas bubbles and / or heating of fuel are almost eliminated.
Die doppelseitige axiale Ankerführung erbringt nicht nur im Zusammsenhang mit den oben beschriebenen Problemen Abhilfe. Sie führt auch bei anderen bekannten Ausführungsformen der Pumpe-Düse-Systeme zur Vereinfachung der Raumform, zur Vereinfachung und damit auch Vergleichmäßigung der Bauform und zur Vereinfachung der Montage des Ankers bzw. der Pumpe sowie insbesondere aber auch zur Verminderung von radialen Vibrationen des Ankers, die bei den bekannten Pumpe-Düse-Systemen aufgrund der lediglich einseitig axialen Führung und aufgrund von unvermeidbarem bzw. erforderlichem allzu hohe Reibung verminderndem Spiel zwischen Ankermantel und Zylinderwandung der Pumpe möglich sind und die die Reproduzierbarkeit der Einspritzvorgänge beeinträchtigen.The double-sided axial anchor guide provides not only in Connection with the problems described above. she also performs in other known embodiments of the pump-nozzle systems to simplify the spatial form, to simplify and thus also to make the design more uniform and to simplify it the assembly of the armature or the pump and in particular but also to reduce radial vibrations of the armature, which in the known pump-nozzle systems due to the only one-sided axial guidance and due to unavoidable or required excessive friction reducing play between Anchor jacket and cylinder wall of the pump are possible and the affect the reproducibility of the injection processes.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch die Anordnung einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bei einem einzylindrigem Zweitaktmotor;
- Fig. 2
- schematisch im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpe;
- Fig. 3
- im Querschnitt einen Anker der in Fig. 2 gezeigten Einspritzpumpe;
- Fig. 4
- im Querschnitt einen Ventilkörper der in Fig. 2 gezeigten Einspritzpumpe;
- Fig. 5
- schematisch im Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpe.
- Fig. 6
- schematisch im Längsschnitt ein Standdruckventil.
- Fig. 1
- schematically the arrangement of a fuel injection device in a single-cylinder two-stroke engine;
- Fig. 2
- schematically in longitudinal section a first embodiment of an injection pump according to the invention;
- Fig. 3
- in cross section an armature of the injection pump shown in Fig. 2;
- Fig. 4
- in cross section a valve body of the injection pump shown in Fig. 2;
- Fig. 5
- schematically in longitudinal section a second embodiment of an injection pump according to the invention.
- Fig. 6
- schematically in longitudinal section a parking pressure valve.
Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Eispritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen ist als elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe 1 ausgebildet, die nach dem Energiespeicherprinzip arbeitet, so daß Kraftstoff mit kurzen Druckstößen in die Brennkraftmaschine eingepritzt wird.The fuel ice spray device according to the invention for internal combustion engines is an electromagnetically driven reciprocating pump 1 trained, which works on the energy storage principle, so that fuel with short pressure surges into the internal combustion engine is injected.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe 1 ist in den Fig. 2 bis 4 gezeigt.A first embodiment of the reciprocating pump according to the invention 1 is shown in FIGS. 2 to 4.
Die Hubkolbenpumpe 1 weist ein im wesentlichen langgestrecktes
zylinderförmiges Pumpengehäuse 15 auf mit einer Ankerbohrung 16,
einer Ventilbohrung 17 und einer Druckkammerbohrung 18, die
jeweils hintereinander im Pumpengehäuse 15 eingebracht sind und
einen sich durch das gesamte Pumpengehäuse 15 erstreckenden
Durchgang bilden. Die Ankerbohrung 16 ist in Einspritzrichtung
hinter der Ventilbohrung 17 und die Druckkammerbohrung 18 ist in
Einspritzrichtung vor der Ventilbohrung 17 angeordnet. Die Bohrungen
16, 17, 18 sind konzentrisch zur Längsachse 19 des Pumpengehäuses
15 angeordnet, wobei die Ankerbohrung 16 und die
Druckkammerbohrung 18 jeweils einen größeren Innendruchmesser
als die Ventilbohrung 17 aufweisen, so daß die Ankerbohrung 16
und die Ventilbohrung 17 durch eine erste Ringstufe 21 und die
Ventilbohrung 17 und die Druckkammerbohrung 18 durch eine zweite
Ringstufe 22 voneinander abgesetzt sind.The reciprocating piston pump 1 has an essentially elongated one
Die Ankerbohrung 16 begrenzt in Radialrichtung einen Ankerraum
23, in dem ein etwa zylinderförmiger Anker 24 in Längsachsrichtung
hin- und herbeweglich angeordnet ist. Der Ankerraum ist in
Axialrichtung nach vorne durch die erste Ringstufe 21 und nach
hinten durch eine vordere Stirnfläche 25 eines zylindrischen
Verschlußstopfens 26 begrenzt, der in das in Eispritzrichtung
nach hinten offene Ende der Ankerbohrung 16 geschraubt ist.The armature bore 16 delimits an armature space in the
Der Anker 24 ist aus einem im wesentlichen zylinderförmigen
Körper mit einer in Einspritzrichtung vorderen und hinteren
Stirnfläche 28, 29 und einer Mantelfläche 30 ausgebildet. Von
der hinteren Stirnfläche 28 bis etwa zur Längsmitte des Ankers
24 ist am Ankerumfangsbereich Material abgenommen, so daß der
Anker 24 eine von hinten nach vorne außen verlaufende Kegelfläche
31 hat. Der Anker 24 ist mit Spiel zwischen seiner Mantelfläche
30 und der Innenfläche der Ankerbohrung 16 eingesetzt, so
daß bei einer Hin- und Herbewegung des Ankers 24 in der Ankerbohrung
16 dieser die Innenfläche der Ankerbohrung 16 nur bei
Verkippungen des Ankers 24 berührt, wodurch die Reibung zwischen
dem Anker 24 und der Ankerbohrung 16 gering gehalten wird. Durch
das Vorsehen der Kegelfläche 31 am Anker 24 wird die Berührungs-
und damit die Reibfläche weiter vermindert, wodurch die Reibung
zwischen dem Anker 24 und der Innenfläche der Ankerbohrung 16
und somit auch die Wärmeentwicklung weiter verringert wird. Der
Anker 24 ist im Bereich seiner Mantelfläche 30 mit zumindest
einer, vorzugsweise zwei oder mehreren in Längsachsrichtung verlaufenden
Nuten 32 versehen. Der Anker 24 hat eine Querschnittsform
(Fig. 3) mit zwei seitlich angeordneten Halbkreiselementen
24a und mit zwei breiten, flachen Nuten 32 im Bereich
zwischen den Halbkreiselemten 24a. Zentral am Anker 24 ist in
Längsachsrichtung eine durchgehende Bohrung 33 eingebracht.The
In die Bohrung 33 des Ankers 24 ist ein Förderkolbenrohr 35
eingesetzt, das einen zentralen Durchgangsraum 36 bildet. An der
vorderen Stirnfläche 29 des Ankers 24 sitzt ein Kunststoffring
37, der vom Förderkolbenrohr 35 durchgriffen wird. Auf dem
Kunststoffring 37 stützt sich nach vorne eine Ankerfeder 38 ab,
die sich bis zu einem entsprechenden korrespondierenden Lagerring
39 erstreckt. Dieser Lagerring 39 sitzt auf der ersten
Ringstufe 21 in der Ankerbohrung 16.A
Das Förderkolbenrohr 35 ist kraftschlüssig mit dem Anker 24
verbunden. Die Einheit aus Förderkolbenrohr 35 und Anker 24 wird
nachfolgend als Förderkolbenelement 44 bezeichnet. Das Förderkolbenelement
44 kann auch einteilig bzw. einstückig ausgebildet
sein.The
In der Ventilbohrung 17 sitzt formschlüssig ein Führungsrohr 40,
das sich nach hinten in den Ankerraum 23 in den Bereich innerhalb
der Spiralfeder 38 erstreckt. Am in Einspritzrichtung vorderen
Ende des Führungsrohrs 40 ist ein nach außen vorstehender
Ringsteg 41 vorgesehen, der sich an der zweiten Ringstufe 22
nach hinten abstützt. Der Ringsteg 41 erstreckt sich radial
nicht ganz bis zur Innenfläche der Druckkammerbohrung 18, so daß
zwischen dem Ringsteg 41 und der Druckkammerbohrung 18 ein
schmaler, zylinderförmiger Spalt 42 ausgebildet ist. Durch den
Ringsteg 41 ist das Führungsrohr 40 gegen eine axiale Verschiebung
nach hinten gesichert.In the valve bore 17 there is a form-fitting
Das mit dem Anker 24 kraftschlüssig verbundene Förderkolbenrohr
35 erstreckt sich nach vorne bis in das Führungsrohr 40 und nach
hinten in eine axiale Sackbohrung 43 des Verschlußstopfens 26
hinein, so daß das Förderkolbenrohr 35 sowohl an seinem in Einspritzrichtung
vorderem Ende 45 als auch an seinem hinteren Ende
46 geführt wird. Durch diese zweiseitige Führung an den Enden
45, 46 des langgestreckten Förderkolbenrohres 35 wird das Förderkolbenelement
44 verkippfrei geführt, so daß unerwünschte
Reibung zwischen dem Anker 24 und der Innenfläche der Ankerbohrung
16 sicher vermieden werden.The delivery piston tube non-positively connected to the
Im vorderen Bereich des Führungsrohres 40 ist axial verschiebbar
ein Ventilkörper 50 gelagert, der einen im wesentlichen zylinderförmigen,
langgestreckten, zapfenförmigen Vollkörper mit
einer vorderen und hinteren Stirnfläche 51, 52 und einer Mantelfläche
53 bildet. Der Außendurchmesser des Ventilkörpers 50
entspricht der lichten Weite des Durchgangs im Führungsrohr 40.
An der Mantelfläche 53 des Ventilkörpers 50 ist ein Ringsteg 54
vorgesehen, der etwa am Ende des vorderen Drittels des Ventilkörpers
50 angeordnet ist. Der Ringsteg 41 des Führungsrohres 40
bildet für den Ringsteg 54 des Ventilkörpers 50 in der Ruhelage
des Ventilkörpers 50 ein Widerlager, so daß dieser nicht weiter
nach hinten verschoben werden kann. Der Ventilkörper 50 ist an
seinem Umfang mit drei in Längsachsrichtung verlaufenden Nuten
55 versehen (Fig. 4). Der Ringsteg 54 ist im Bereich der Nuten
55 unterbrochen.In the front area of the
Die hintere Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 ist an ihrem
Randbereich konisch ausgebildet und wirkt mit der Stirnfläche
des vorderen Endes 45 des Förderkolbenrohrs 35 zusammen. Die
Raumform des vorderen Endes 45 des Förderkolbenrohres 35 ist an
die hintere Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 angepaßt, in dem
die Innenkante des Förderkolbenrohres 35 angefast ist und die
Wandung des Förderkolbenrohres 35 innen etwas abgetragen ist.
Das Förderkolbenrohr 35 bildet somit mit seinem vorderen Ende 45
einen Ventilsitz 57 für den Ventilkörper 50. Liegt der Ventilkörper
50 mit seiner hinteren Stirnfläche 52 an dem Ventilsitz
57 an, so ist der Durchgang durch die im Bereich der Mantelfläche
des Ventilkörpers 50 eingebrachten Nuten 55 versperrt.The rear end face 52 of the
Der aus dem Führungsrohr 40 nach vorne in die Druckkammerbohrung
18 vorstehende Bereich des Ventilkörpers 50 ist von einem Druckkammerkörper
60 umgeben, der aus einer Zylinderwandung 61 und
einer vorderen Stirnwandung 62 besteht, wobei in die Stirnwandung
62 zentral ein Loch bzw. eine Bohrung 63 eingebracht ist.
Der Druckkammerkörper 60 steckt mit seiner zylinderförmigen
Wandung 61 formschlüssig in der Druckkammerbohrung 18, wobei er
mit seiner an dem freien Ende der Zylinderwandung 61 liegenden
Stirnflächen 64 an dem nach außen vorstehenden Ringsteg 41 des
Führungsrohres 40 anstoßend angeordnet ist, wobei im Druckkammerkörper
60 radiale Durchgangsbohrungen 65 vorgesehen sind, die
eine Verbindung der Druckkammer 66 mit der Kraftstoffzufuhrbohrung
76 schafft.That from the
Der Druckkammerkörper 60 begrenzt mit seinem Innenraum eine
Druckkammer 66, in die der Ventilkörper 50 eintauchen und den in
der Druckkammer 66 befindlichen Kraftstoff unter Druck setzen
kann. Die Druckkammer hat an ihrem in Einspritzrichtung hinteren
Bereich, der sich etwa über die Hälfte der Länge des Druckkammerkörpers
60 erstreckt, eine größere lichte Weite als im vorderen
Bereich. Die größere lichte Weite im hinteren Bereich ist
so bemessen, daß der Ventilkörper 50 mit seinem Ringsteg 54 und
einem geringen Spiel in die Druckkammer 66 eintauchen kann,
wohingegen die lichte Weite des vorderen Bereiches so bemessen
ist, daß nur für den vom Ringsteg 54 sich nach vorne erstreckenden
Bereich des Ventilkörpers 50 und eine diesen Bereich umgebende
Schraubenfeder 67 ausreichend Raum ist. Hierdurch ist die
Druckkammer 66 nur geringfügig größer ausgebildet, als der beim
Einspritzvorgang ausgeführten Stoßbewegung des Ventilkörpers 50
beanspruchte Raum.The
Die Schraubenfeder 67 sitzt mit einem Ende innen an der Stirnwandung
62 des Druckkammerkörpers 60 und liegt mit ihrem anderen
Ende am Ventilkörper 50 und insbesondere an dessen Ringsteg 54
an, so daß sie den Ventilkörper 50 und den Druckkammerkörper 60
auseinanderdrückt.The
Der Druckkammerkörper 60 ist in Einspritzrichtung nach vorne
durch ein Anschlußstück 70 axial fixiert, das in das nach vorne
offene Ende der Druckkammerbohrung 18 geschraubt ist. Das Anschlußstück
70 begrenzt die Lage des Druckkammerkörpers 60 in
Axialrichtung nach vorne, so daß durch die Schraubenfeder 67 der
Ventilkörper 50 nach hinten vorgespannt ist. Außenseitig ist das
Anschlußstück mit einer Mündung 71 zum Anschließen einer Kraftstofförderleitung
72 (Fig. 1) ausgebildet. Das Anschlußstück 70
weist eine in Längsachsrichtung durchgehende Bohrung 73 auf, in
der ein Standdruckventil 74 untergebracht ist. Das Standdruckventil
ist vorzugsweise angrenzend zu dem Druckkammerkörper 60
angeordnet.The
Der Druckkammerkörper 60 ist an seiner Außenfläche mit einer
Ringnut 68 versehen, in der ein Kunststoffdichtring 69 lagert,
der den Druckkammerkörper 60 gegenüber der Innenfläche der
Druckkammerbohrung 18 abdichtet.The
Für die Zufuhr von Kraftstoff ist am Pumpengehäuse 15 eine
Kraftstoffzufuhr-Öffnung 76 im Bereich der Druckkammerbohrung 18
eingebracht, so daß sie mit den Bohrungen 65 im Druckkammerkörper
60 kommunizieren kann. Außenseitig am Pumpengehäuse 15 ist
die Kraftstoffzufuhr-Öffnung 76 von einer Fassung 77 für ein
Kraftstoffzufuhr-Ventil 78 umgeben, das in die Fassung 77 geschraubt
ist. Das Kraftstoffzufuhr-Ventil 78 ist als Einwegventil
mit einem Ventilgehäuse 79 ausgebildet. Das Ventilgehäuse 79
weist zwei axial fluchtende Bohrungen 80, 81 auf, wobei die
pumpengehäuseseitige Bohrung 80 einen größeren Innendurchmesser
als die Bohrung 81 hat, so daß zwischen den beiden Bohrungen
eine Ringstufe ausgebildet ist, die einen Ventilsitz 82 für eine
Kugel 83 bildet. Die Kugel 83 ist durch eine Feder 84, die sich
im Bereich um die Kraftstoffzufuhr-Öffnung 76 am Pumpengehäuse
15 in der Bohrung 80 abstützt, gegen den Ventilsitz 82 vorgespannt,
so daß unter Druck von außen zugeführter Kraftstoff die
Kugel 83 vom Ventilsitz 82 hebt, so daß der Kraftstoff durch die
Bohrung 80 und die Kraftstoffzufuhr-Öffnung 76 in die Druckkammerbohrung
18 zugeführt wird. For the supply of fuel is on the
Von der Druckkammer 66 erstreckt sich durch die Nuten 55 des
Ventilkörpers 50, dem Abstand zwischen dem Ventilsitz 57 des
Förderkolbenrohres 35 und der hinteren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers
50 und den Durchgangsraum 36 des Förderkolbenrohres
35 ein Durchgang bis in das Sackloch 43 des Verschlußstopfens
26. Das Sackloch bzw. die Sackbohrung 43 ist in Längsachsrichtung
verlaufend angeordnet und mündet in den Ankerraum 23, wobei
sich das Sackloch 43 etwa über zwei Drittel bis drei Viertel der
Länge des Verschlußstopfens 26 erstreckt. Vom hinteren Bereich
des Sackloches 43 erstreckt sich eine, vorzugsweise zwei oder
mehrere lange Bohrungen 88 zum Peripheriebereich 89 der vorderen
Stirnfläche 25 des Verschlußstopfens 26, so daß eine kommunizierende
Verbindung zwischen Ankerraum 23 und dem Sackloch 43 hergestellt
ist.From the
Am Peripheriebereich der ersten Ringstufe ist eine nach außen
führende Bohrung 90 als Kraftstoff-Ablauföffnung eingebracht.
Die Bohrung 90 wird außen durch einen Anschlußstutzen 91 zum
Anschluß einer Kraftstoff-Rücklaufleitung 92 (Fig. 1) verlängert.At the periphery of the first ring stage is one to the outside
leading bore 90 introduced as a fuel drain opening.
The
Der zylindrische Verschlußstopfen 26 weist auf seiner Mantelfläche
ein umlaufenden, nach außen vorstehenden Ringsteg 93 auf.
Der Ringsteg 93 dient unter anderem auch zur axialen Fixierung
eines das Pumpengehäuse 15 außen umgreifenden Feststellring 94
bzw. eines unmittelbar an den Feststellring 94 angrenzend angeordneten
Spulengehäusezylinders 95. Der Feststellring 94 bildet
im Querschnitt zwei zueinander rechtwinklig angeordnete
Schenkel 96, 97, wobei der eine Schenkel 96 an der Außenseite
des Pumpengehäuses 15 anliegt und der andere Schenkel 97 nach
außen vorsteht und am Spulengehäusezylinder anliegt. Der Spulengehäusezylinder
95 besteht aus einer Zylinderwandung 98 und
aus einem Zylinderboden 99, der seitlich an der Zylinderwandung
98 nach innen zeigend angebunden ist und ein Loch aufweist, so
daß der Spulengehäusezylinder 95 von hinten auf das Spulengehäuse
15 mit dem Zylinderboden 99 nach hinten zeigend aufgeschoben
wird, bis die Zylinderwandung 98 an einer vom Spulengehäuse 15
senkrecht nach außen vorstehenden Gehäusewandung 100 anstößt und
so eine Ringkammer 101 mit etwa rechteckigem Querschnitt zur
Aufnahme einer Spule 102 begrenzt.The
Der Spulengehäusezylinder 95 und der Feststellring 94 sind somit
zwischen der Gehäusewandung 100 und dem Ringsteg 93 des Verschlußstopfens
26 eingeklemmt und in ihrer Axiallage fixiert.
Der Schenkel 96 des Feststellrings 94 ist am inneren Rand seiner
Stirnfläche angefast, wobei zwischen der darin ausgebildeten
Fase und dem Ringsteg 93 ein Dichtungsring 103, wie z. B. ein O-Ring
eingeklemmt ist.The
Die Spule 102 ist im Querschnitt etwa rechteckförmig und in
einem im Querschnitt U-förmigen Tragkörperzylinder 104 mittels
Epoxidharz eingegossen, so daß die Spule 102 und der Tragkörperzylinder
104 ein einteiliges Spulenmodul bilden. Der Tragkörperzylinder
104 hat eine Zylinderwandung 105 und zwei Seitenwandungen
106, 107, die radial von der Zylinderwandung 105 abstehen
und den Raum für die Spule 102 begrenzen, wobei sich die Zylinderwandung
105 seitlich über die hintere Seitenwandung 106 hinaus
erstreckt, so daß deren Stirnfläche 108, die Stirnfläche 109
der Seitenwandungen 106, 107 und die Innenflächen der Zylinderwandung
106 und die vordere Seitenwandung 107 formschlüssig in
der Ringkammer 101 anliegen.The
In dem Bereich des Pumpengehäuses 15, der zwischen der Spule 102
und dem Ankerraum 23 angeordnet ist, ist ein Material 110 mit
geringer magnetischer Leitfähigkeit, z.B. Kupfer, Aluminium,
rostfreier Stahl, zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses
zwischen der Spule 102 und dem Anker 24 eingebracht.In the area of the
Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspritzpumpe ist in Fig. 5 dargestellt.A second embodiment of the injection pump according to the invention is shown in Fig. 5.
Die Hubkolbenpumpe 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die oben beschriebene Hubkolbenpumpe 1, so daß Teile mit gleicher Raumform und gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.The reciprocating pump 1 according to the second embodiment has essentially the same structure as that described above Reciprocating pump 1, so that parts with the same spatial shape and the same Function are marked with the same reference numerals.
Die Hubkolbenpumpe 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist
in ihrer Längserstreckung kürzer ausgebildet als die Hubkolbenpumpe
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Verkürzung
im wesentlichen durch Verwendung einer Kugel 50a als Ventilkörper
erzielt wird. Der Ringsteg 41 des Führungsrohres 40 bildet
in der Ruhelage für die Kugel 50a ein Widerlager, so daß diese
nicht weiter nach hinten verschoben werden kann. Der Ringsteg 41
ist mit einem an die Kugelform angepaßten ringförmigen Kugelsitz
41a ausgebildet, so daß die Kugel 50a bereichsweise formschlüssig
an dem Ringsteg 41 anliegt.The reciprocating pump 1 according to the second embodiment is
its length is shorter than the reciprocating pump
according to the first embodiment, the shortening
essentially by using a
Die Kugel 50a hat eine glatte Oberfläche, weshalb in dem Kugelsitz
41a Nuten 41b eingebracht sind, die die Druckkammer 66 mit
dem Spalt zwischen dem Ventilsitz 57 des Förderkolbenrohres 35
und der Oberfläche der Kugel 50a verbindet, wenn diese auf Abstand
zu dem Ventilsitz 57 angeordnet ist. Durch das Vorsehen
der Nuten 41b wird die Durchspülung der Druckkammer 66 ermöglicht.The
Der Verschlußstopfen 26a dieses Ausführungsbeispiels weist eine
von der vorderen Stirnfläche 25 sich erstreckende zentrale erste
Bohrung 120 auf, in der das Förderkolbenrohr 35 geführt ist und
die dem Sackloch 43 des Verschlußstopfens 26 des ersten Ausführungsbeispieles
entspricht. Die erste Bohrung 120 mündet in eine
zweite Bohrung 121 des Verschlußstopfens 26a. Die Bohrungen 120,
121 sind konzentrisch zur Längsachse 19 des Pumpengehäuses 15
bzw. des Verschlußstopfens 26a angeordnet. Die zweite Bohrung
121 erstreckt sich bis zur hinteren Stirnfläche 122 des Verschlußstopfens
26a und ist mit einem Innengewinde zur Aufnahme
eines Anschlußstutzens 91a zum Anschluß einer Kraftstoff-Rücklaufleitung
92 versehen. In der Ausgangsstellung erstreckt sich
somit der Strömungsweg zur Spülung durch das Förderkolbenrohr 35
vom Kraftstoffzufuhr-Ventil 78 in die Druckkammer 66 durch die
Nuten 41b in den Spalt zwischen dem Ventilsitz 57 und der Kugel
50a und durch den Durchgangsraum 36 des Förderkolbenrohres 35 in
die Bohrung 121 bzw. durch den Anschlußstutzen 91a in die Kraftstoff-Rücklaufleitung
92. Dieser Strömungsweg führt somit nicht
durch den Ankerraum 23.The
Zur Spülung des Ankerraums 23 ist ein Querstromweg vorgesehen,
der eine Querstrombohrung 125 aufweist, die sich zwischen der
Bohrung 81 des Ventilgehäuses 79 und dem Ankerraum 23 erstreckt
und diese miteinander verbindet. Die Bohrung 81 des Ventilgehäuses
79 liegt außerhalb des Kraftstoffzufuhr-Ventils 78, so daß
der zugeführte Kraftstoff direkt ohne jegliche Engstellen in den
Ankerraum 23 geleitet wird. Vom Ankerraum 23 strömt der Kraftstoff
durch die Bohrungen 88 im Verschlußstopfen 26a in die
zweite Bohrung 121, in der der Anschlußstutzen 91a sitzt, und
durch den Anschlußstutzen 91a in die Kraftstoff-Rücklaufleitung
92. Der Querstromweg bildet somit eine Art Bypass zu dem Strömungsweg
durch den Durchgangsraum 36 des Förderkolbenrohres 35.A cross-flow path is provided for flushing the
Der Querstromweg ist vorteilhaft bei einer starken Wärmeentwicklung
im Ankerraum 23, da der Ankerraum 23 mit kühlem Kraftstoff
gespült wird, wobei die Spülung des Ankerraums 23 mit einem
hohen Durchsatz erfolgt, da der Querstromweg keinerlei Engstellen,
wie z.B. Ventil- oder Nutdurchgänge aufweist, die die Strömung
behindern würden.The cross flow path is advantageous when there is a lot of heat
in the
Das Vorsehen des Querstromwegs ermöglicht eine Spülung des Ankerraums 23 ohne eine zusätzliche Kraftstoffpumpe, die den zugeführten Kraftstoff unter einen Vordruck setzt, da aufgrund der Saugwirkung der Hubkolbenpumpe 1 auch Kraftstoff in den Querstromweg befördert wird.The provision of the cross flow path enables the armature space to be flushed 23 without an additional fuel pump that supplied Puts fuel under a pre-pressure because of the Suction of the reciprocating pump 1 also fuel in the cross flow path is promoted.
In bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei geringer Wärmeentwicklung,
kann es zweckmäßig sein, den Ankerraum 23 trokkenzulegen,
um einen möglichst freigängigen Anker 24 zu erhalten.
Hierzu wird weder die Querstrombohrung 125 noch die Bohrungen
88 im Verschlußstopfen 26a eingebracht, so daß der Ankerraum
23 vom Strömungsweg getrennt ist. In certain applications, especially with low heat generation,
it may be expedient to dry the
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung anhand des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert.The mode of operation of the injection device according to the invention is described below based on the first embodiment of the Invention explained.
Ist der Stromfluß durch die Spule 102 unterbrochen, so wird der
Anker 24 durch die Spiralfeder 38 nach hinten gegen den Verschlußstopfen
26 gedrückt, an welchem er mit seiner rückseitigen
Stirnfläche 49 anliegt. Das ist die Ausgangsstellung des Ankers
24, bei der das Förderkolbenrohr 35 mit seinem Ventilsitz 57 von
der hinteren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 mit einem Abstand
sv beabstandet angeordnet ist.If the current flow through the
In dieser Ausgangsstellung wird vom Kraftstofftank 111 mittels
einer Kraftstoffpumpe 112 und einer Kraftstoffzufuhrleitung 113
ein unter einem Vordruck stehender Kraftstoff durch das Kraftstoffzufuhr-Ventil
78 in die Druckkammer 66 zugeführt. Von der
Druckkammer 66 strömt der Kraftstoff durch die im Mantelbereich
des Ventilkörpers 50 eingebrachten Nuten 55 durch das Führungsrohr
40 in den Spalt zwischen dem Ventilsitz 57 des Förderkolbenrohres
35 und der hinteren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers
und durch den Durchgangsraum 36 des Förderkolbens 35 in das
Sackloch 43 des Verschlußstopfens 26. Aus dem hinteren Endbereich
des Sackloches 43 strömt der unter Druck stehende Kraftstoff
durch die Bohrungen 88 des Verschlußstopfens 26 hindurch
und flutet den Ankerraum, wobei die Bereiche des Ankerraums vor
und hinter dem Anker 24 durch die im Anker 24 eingebrachten
Nuten 32 miteinander kommunizierend verbunden sind, so daß der
gesamte Ankerraum mit Kraftstoff gefüllt wird. Durch die Bohrung
90 und den Anschlußstutzen 91 wird der Kraftstoff durch eine
Kraftstoffrücklaufleitung 92 zurück in den Kraftstofftank 111
geleitet.In this starting position, the fuel tank 111 is used
a
Somit besteht in der Ausgangsstellung des Förderkolbenelements
44 ein sich vom Kraftstoffzufuhr-Ventil 78 über die Druckkammer
66, dem Durchgangsraum 36 des Förderkolbens 35, dem Sackloch 43
und den Bohrung 88 im Verschlußstopfen 26, dem Ankerraum 23 und
der Bohrung 90 mit dem Anschlußstutzen 91 erstreckender Strömungsweg
für den Kraftstoff, so daß Kraftstoff kontinuierlich
zugeführt und durch den Durchgang gespült, wobei die Druckkammer
immer mit frischem, kühlem Kraftstoff direkt aus dem Kraftstofftank
111 versorgt und geflutet wird.There is thus the starting position of the delivery piston element
44 a from the
Der durch die Kraftstoffpumpe 112 erzeugte Vordruck ist größer
als der im Strömungsweg entstehende Druckabfall, so daß eine
kontinuierliche Spülung der Hubkolbenpumpe 1 gewährleistet ist,
und ist kleiner als der Durchlaßdruck des Standdruckventils 74,
so daß in der Ausgangsstellung des Förderkolbenelements 44 kein
Kraftstoff in den Brennraum 4 gefördert wird.The pre-pressure generated by the
Wird die Spule 102 durch Anlegen eines elektrischen Stromes
erregt, wird durch das hierbei erzeugte Magnetfeld der Anker 24
nach vorne in Stoß- bzw. Einspritzrichtung bewegt. Der Bewegung
des Ankers 24 und dem damit kraftschlüssig verbundenen Förderkolbenrohr
35 wirkt während eines Vorhubes über die Länge sv
(entspricht dem Abstand zwischen dem Ventilsitz 57 des Förderkolbenrohres
35 und der rückseitigen Stirnfläche 52 des Ventilkörpers
50 in der Ausgangsstellung) nur die Federkraft der Feder
38 entgegen. Die Federkraft der Feder 38 ist so weich ausgebildet,
daß der Anker 24 nahezu ohne Widerstand bewegt wird, aber
dennoch für eine Rückführung des Ankers 24 in seine Ausgangsstellung
genügt. Der Anker 24 "schwimmt" in dem mit Kraftstoff
gefüllten Druckraum 23, wobei der Kraftstoff zwischen den Bereichen
vor und hinter dem Anker 24 im Ankerraum 23 beliebig hin-
und herströmen kann, so daß kein dem Anker 24 entgegenstehender
Druck aufgebaut wird. Das Förderkolbenelement 44, bestehend aus
Anker 24 und das Förderkolbenrohr 35, wird somit kontinuierlich
beschleunigt und speichert kinetische Energie.If the
Am Ende des Vorhubs schlägt das Förderkolbenelement 44 mit dem
Ventilsitz 57 auf die rückseitige Stirnfläche 52 des Ventilkörpers
50 auf, so daß dieser schlagartig nach vorne gedrückt wird.
Da das Förderkolbenrohr 35 mit seinem Ventilsitz 57 nun an der
rückseitigen Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 anliegt, ist
der Strömungsweg von der Druckkammer zu dem Durchgangsraum 36
des Förderkolbenrohres 35 unterbrochen, so daß der Kraftstoff
aus der Druckkammer 66 nicht mehr nach hinten entweichen kann.
Der Kraftstoff wird somit durch die Vorschubbewegung des Ventilkörpers
50 in der Druckkammer 66 verdrängt, wobei er unter Druck
gesetzt wird. Das Kraftstoffzufuhr-Ventil 78 ist nunmehr geschlossen,
da sich in der Druckkammer und in der Bohrung 80 des
Kraftstoffzufuhr-Ventils 78 ein Druck aufbaut, der größer ist
als der Druck, mit dem der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe
zugeführt wird. Ab einem vorbestimmten Druck öffnet sich dann
das Standdruckventil 74, so daß der in der Förderleitung befindliche
zwischen der Einspritzdüse 2 und der Hubkolbenpumpe 1
Kraftstoff auf einen vorbestimmten Druck komprimiert wird, der
beispielsweise bei 60 bar liegt und durch den Durchlaßdruck der
Einspritzdüse 2 festgelegt ist. Mit dem Aufschlagen des Förderkolbens
44 wird somit die in der Bewegung des Förderkolbenelements
gespeicherte Energie schlagartig auf den in der Druckkammer
66 befindlicehn Kraftstoff übertragen.At the end of the forward stroke, the
Die Einspritzdüse 2 spritzt den Kraftstoff direkt in den Zylinder
5 des Verbrennungsmotor ein, wobei der Kraftstoff durch die
Düse 2 auf Grund des hohen Drucks, der mit der erfindungsgemäßen
Einspritzvorrichtung erreicht wird, fein zerstäubt wird.The
Das Standdruckventil 74 ist ein Rückschlagventil, wobei derartige
Rückschlagventile herkömmlicherweise eine Bohrung in einem
Ventilsitz aufweisen, gegen den ein starrer Ventilkörper durch
eine Feder gedrückt wird. Die herkömmlichen Standdruckventile 74
verschließen die Zuleitung zur Kraftstofförderleitung 72 sehr
schnell und sicher. Hierbei verbleibt in der Kraftstofförderleitung
72 ein Standdruck, der oftmals nur wenig geringer ist als
der Öffnungsdruck der Einspritzdüse 2.The
Durch Temperaturschwankungen kann der Druck in der Kraftstoffförderleitung
72 sich verändern, so daß die Einspritzdüse öffnet
und Kraftstoff zu einem unbestimmbaren Zeitpunkt in den Brennraum
eintritt, wodurch die Schadstoffwerte in den Abgasen erheblich
erhöht werden. Due to temperature fluctuations, the pressure in the
Andererseits soll das Standdruckventil 74 in der Kraftstofförderleitung
72 ein gewisses permanentes Druckniveau von etwa 5
bis 10 bar aufrechterhalten, um eine Dampfblasenbildung zu verhindern.On the other hand, the
Deshalb ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Standdruckventil vorzusehen, das ein unbeabsichtigtes Eindringen von Kraftstoff in den Brennraum ausschließt und insbesondere auch eine Dampfblasenbildung verhindert.Therefore, another object of the invention is a parking pressure valve to prevent accidental intrusion of Excludes fuel in the combustion chamber and in particular also prevents the formation of vapor bubbles.
Die Aufgabe wird durch ein Standdruckventil mit den Merkmalen
des Anspruchs 17 gelöst. Dabei wird die Zuleitung zur Kraftstofförderleitung
schnell und sicher verschlossen und ein Standdruck
in der Kraftstofförderleitung bewirkt, der ein Niveau
einnimmt, das deutlich unterhalb des Durchlaßdrucks der Einspritzdüse
und oberhalb des zur Vermeidung einer Dampfblasenbildung
notwendigen Niveaus liegt.The task is carried out by a parking pressure valve with the features
of
Das erfindungsgemäße Standdruckventil 74 weist als Ventilkörper
eine flache, elastische Membran 200 auf, die gegen eine Ventilsitzeinrichtung
201 von einer Feder 202 gedrückt wird (Fig. 6).The standing
In der geöffneten Stellung des Standdruckventils 74 wird von der
Standdruckventilaußenseite bzw. der Druckkammer 66 Kraftstoff
unter Hochdruck in Richtung Einspritzdüse 2 gefördert, wobei die
Membran 200 vom Ventilsitz 201 abgehoben wird. Dabei stellt sich
auf beiden Seiten der Membran 200 derselbe Druck ein, so daß der
an beiden Flachseiten der Membran 200 anliegende Druck im
Gleichgewicht ist. Die Membran nimmt hierbei eine ebenflächige
Form an.In the open position of the standing
Vermindert sich der Druck von der Standdruckventilaußenseite, so
drückt die Feder 202 die Membran 200 auf den Ventilsitz 201,
wobei bei einem vorbestimmten Schließdruck das Standdruckventil
geschlossen wird. Vermindert sich der Druck an der Standdruckventilaußenseite
weiter, so wird die Membran 200 von dem federseitig
herrschenden Druck nach außen zur Druckkammer 66 hin
gewölbt, so daß sich der in der Kraftstofförderleitung 72 befindliche
Kraftstoff etwas ausdehnen bzw. ausbreiten kann, wodurch
sein Druckniveau abgesenkt wird. Somit kann durch das
Vorsehen der elastischen Membran 200 nach dem Schließen des
Standdruckventils 74 ein weiterer Druckabfall unter den Schließdruck
des Standdruckventils 74 erfolgen. Ferner können in der
Kraftstofförderleitung 72 auftretende Druckschwankungen durch
die Elastizität der Membran 200 ausgeglichen werden, so daß eine
unbeabsichtigte Druckzunahme in der Kraftstofförderleitung 72
und damit ein unbeabsichtigtes Öffnen der Einspritzdüse vermieden
wird.If the pressure on the outside of the parking pressure valve decreases, see above
the
Vorzugsweise ist das Standdruckventil 74 so ausgebildet, daß die
Feder 202 die Membran 200 in einen Bereich beaufschlagt, der
axial innerhalb der Abstützung der Membran 200 auf den Ventilsitz
201 liegt, so daß die Membran 200 durch die Federwirkung
der Feder 202 am Ventilsitz 201 grundsätzlich gewölbt wird.Preferably, the
Die Membran 200 kann aus Gummi oder Metall ausgebildet sein,
wobei eine Gummimembran zweckmäßigerweise mit einem die Membran
versteifenden Metallrahmen eingefaßt ist.The
Claims (20)
- Fuel injection device operating according to the solid body energy storage principle and designed as a reciprocating piston pump with a delivery piston element (44), which accumulates kinetic energy during a virtually resistance-free acceleration phase, the said energy being transferred abruptly to the fuel present in a pressure chamber (66) so that a pressure impulse to inject fuel through an injection nozzel device is produced, such that the means provided to interrupt the resistance-free acceleration phase consist of a valve which comprises a valve body (50) and a valve seat (57) formed on the delivery piston element (44), and to produce the pressure impulse the said valve closes off the pressure chamber (66) whereby the kinetic energy of the delivery piston element (44) is transferred to the fuel present in the pressure chamber (66), the valve seat (57) and the valve body (50) being positioned at the front end (45) of the delivery piston element (44) in the injection direction, so that the pressure chamber (66) is spatially separate from the delivery piston element (44), characterised in that the pressure chamber (66) is provided with a fuel inlet opening (76) to admit fuel, such that the fuel inlet opening (76) is connected to a fuel supply line (113) so that fresh, and in particular pressurised fuel is fed into the pressure chamber (66).
- Fuel injection device according to Claim 1, characterised in that the fuel inlet opening (76) is located in a pump housing (15) surrounding the pressure chamber (15).
- Fuel injection device according to Claim 1 and/or Claim 2, characterised in that the fuel injection device is formed as an electromagnetically operated reciprocating piston pump (1), with a magnetic solenoid (102) and the delivery piston element (44) driven by the said solenoid (102), such that the delivery piston element (44) comprises an approximately cylindrical armature (24) and a longitudinally extending delivery piston tube (35), the ends (45, 46) of the delivery piston tube (35) extending in the longitudinal axial direction beyond the armature (24) and in each case being accommodated in a form-enclosing way within recesses and being able to move therein in the longitudinal axial direction.
- Fuel injection device according to Claim 3, characterised in that the delivery piston tube (35) is connected to the armature (24) by friction force closure, and the valve seat (57) is positioned at the forward end (45) of the delivery piston tube (35).
- Fuel injection device according to Claim 4, characterised in that the valve body (50) is an essentially cylindrical solid body extending longitudinally, accommodated and able to move axially within a guiding tube (40), such that around its circumference the valve body (50) is provided with longitudinal grooves (55) which provide communication from the pressure chamber into a communication volume (36) inside the delivery piston tube (35), this communication being blocked when the delivery piston tube (35) rests with its valve seat (57) against the valve body (50) so that the pressure chamber (66) is closed.
- Fuel injection device according to Claim 4, characterised in that the valve body is a ball (50a), and a ball seat (41a) is provided which forms an abutment for the ball (50a) so that it cannot move any further backwards, and the ball seat (41a) comprises at least one groove (41b) forming a communication from one of the compression chambers (66) into a communication volume (36) within the delivery piston tube (35), such that the said communication is blocked when the valve seat (57) rests against the valve body (50), whereby the pressure chamber (66) is closed.
- Fuel injection device according to one or more of Claims 3 to 6, characterised in that the approximately cylindrical armature (24) has front and back end surfaces (28, 29) in the injection direction and a shell surface (30), and comprises a conical surface (31) extending from the back end surface (28) and widening from the back forwards as far as approximately half way along the armature (24).
- Fuel injection device according to one or more of Claims 3 to 7, characterised in that the reciprocating piston pump (1) comprises a pump housing (15) with an armature bore (16) in which an armature space (23) is delimited by the armature bore (16), along the injection direction at the back by a closure stop (26, 26a) and along the injection direction at the front by a first annular step (21), within which space the armature (24) is moved back and forth by a magnetic solenoid (102) and by a spring (38) acting on the armature (24) in the longitudinal direction, such that the armature (24), in its shell area, is formed with at least two grooves (32) extending longitudinally and distributed around the circumference as symmetrically as possible.
- Fuel injection device according to Claim 8, characterised in that the armature (24) assumes an initial position under the action of the spring (38) when the solenoid (102) is not energised with current, and in this initial position a free flow path from the pressure chamber (66) for fuel supplied, especially under pressure, is formed through the grooves (55) of the valve body (50) and the communication volume (36) of the delivery piston tube (35) and through a blind hole and one or more holes (88) in the closure stop (26).
- Fuel injection device according to Claim 9, characterised in that the armature space (23) is connected to a fuel return line (92) via a hole (90) leading outwards and a connection pipe (91).
- Fuel injection device according to Claim 8 or Claims 8 and 9 and/or 10, characterised in that the closure stop (26a) is provided with a through-hole via which fuel is drained from the fuel injection device into the fuel return line (92).
- Fuel injection device according to Claim 11, characterised in that a transverse flow hole (125) is provided, through which fuel can be admitted directly into the armature space (23), and the closure stop (26a) has holes (88) which connect the armature space (23) with the through-hole of the closure stop (26a), so that a transverse flow path for flushing the armature space (23) is formed, which is independent of a communication volume (36) in the delivery piston element (44).
- Fuel injection device according to Claim 2 or Claim 2 and one or more of Claims 3 to 12, characterised in that the pressure chamber (66) is delimited by a minimum-pressure valve (74), which opens only above a predetermined pressure and allows communication into a fuel delivery line (72) leading to an injection nozzle (2).
- Fuel injection device according to one or more of Claims 1 to 13, characterised in that the pressure chamber (66) is slightly larger than the volume required for the stroke movement of the valve body (50) that takes place during the injection process.
- Use of a fuel injection device according to Claims 1 to 14, which operates according to the solid body energy storage principle, to inject fuel into a two-stroke internal combustion engine.
- Fuel injection device according to one or more Claims 1 to 14, characterised in that it comprises a minimum-pressure valve with a valve body which is held elastically against a valve seat (201) by a spring (202) when the minimum-pressure valve is in its closed condition, such that the valve body is an elastic membrane (200).
- Fuel injection device according to Claim 16, characterised in that the membrane (200) has the shape of a disc.
- Fuel injection device according to Claims 16 and/or 17, characterised in that the membrane (200) consists of a metal platelet.
- Fuel injection device according to Claims 16 and/or 17, characterised in that the membrane (200) consists of a rubber disc held in a metal frame.
- Fuel injection device according to one or more of Claims 16 to 19, characterised in that the spring (202) acts upon the membrane (200) in an area located axially within the valve seat (201).
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