EP1339968A1 - Magnetventilgesteuerte kraftstoffeinspritzpumpe für brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren - Google Patents

Magnetventilgesteuerte kraftstoffeinspritzpumpe für brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren

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EP1339968A1
EP1339968A1 EP01997636A EP01997636A EP1339968A1 EP 1339968 A1 EP1339968 A1 EP 1339968A1 EP 01997636 A EP01997636 A EP 01997636A EP 01997636 A EP01997636 A EP 01997636A EP 1339968 A1 EP1339968 A1 EP 1339968A1
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low
solenoid valve
pressure
electromagnetic valve
fuel injection
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366Valves being actuated electrically

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve-controlled fuel injection pump according to the preamble of claim 1.
  • valve in particular those fuel injection pumps of the distributor type in which a so-called I-solenoid valve is used.
  • This type of valve is characterized by the fact that the flow is directed radially from the outside inwards when the valve is turned off. An opening (positive) force is achieved by the flow deflection in the low pressure range. The force shortens the valve opening times.
  • a basic characteristic of the valve type in question can be seen in the fact that there is a very large low-pressure area in comparison to the pressure step area in the high-pressure area of the solenoid valve. For this reason, relatively large forces occur even with slight pressure fluctuations in the low pressure range. These forces cause opening time fluctuations, which lead to scattered injection quantities (from stroke to stroke).
  • a low-pressure compensation piston is provided in the valve type in question, which cooperates with the solenoid valve.
  • the low-pressure compensation piston therefore has the function of causing the solenoid valve to open in a stable manner.
  • DE 4339948 A1 which relates to a generic fuel injection pump.
  • the low-pressure compensation piston is made in one piece with the solenoid valve needle and is arranged coaxially with it, whereby it practically forms a continuation of the solenoid valve needle beyond the valve seat.
  • the disadvantage is that there is a flow deflection on the low-pressure compensating piston during shutdown. This flow deflection causes an increase in pressure, which results in a closing needle force. The disadvantageous consequence is a delay in the opening of the solenoid valve during shutdown.
  • the object of the present invention is to take suitable measures to avoid undesirable delays in the opening process of the solenoid valve.
  • the invention is illustrated in the drawing using an exemplary embodiment which is described in detail below.
  • the drawing shows - in vertical longitudinal section and partially - an embodiment of a fuel injection pump of the distributor type.
  • a (not shown) pump work space is connected via a pressure channel 11 in the distributor 10 to a distributor groove 12 on the circumference of the distributor 10, from which (not shown) injection lines running in the pump housing take their exit. The injection lines in turn lead to an injection valve (also not shown).
  • a connecting channel 14 extends from the distributor groove 12 in the interior of the distributor 10 and opens into an annular groove 15.
  • the annular groove 15 forms a valve seat 16 for a valve needle 17 of a (only partially shown) solenoid valve designated overall by 18.
  • valve seat 16 Below the valve seat 16 there extends a blind hole, generally numbered 20, which has an extension 21, from which a (further) connecting channel 22 begins.
  • the connecting channel 22 leads to the (not shown) low-pressure part of the fuel injection pump.
  • the valve seat 16 and the solenoid valve needle 17 thus define a high-pressure region 14, 15 and a low-pressure region 21 within the distributor 10.
  • a low-pressure compensating piston is axially movable, which - in each case half - has a total of 24 on the left-hand side of a common longitudinal central axis 23 of the solenoid-valve needle 17 and the low-pressure compensating piston, and a total of 25 on the right-hand side is.
  • the type 25 of the low-pressure compensating piston drawn on the right-hand side by the longitudinal central axis 23 marks the previous state of the art, the low-pressure compensating piston 25 - at 26 - being connected in one piece to the solenoid valve needle 17.
  • the low-pressure compensation piston 24 shown on the left-hand side of the longitudinal central axis 23 (in half) is the type according to the invention.
  • the special feature here is that the solenoid valve needle 17 and the low-pressure compensating piston 24 are designed as two separate and thus independently (axially) movable components.
  • the low-pressure compensation piston 24 has a piston rod 27 with a tapered diameter, which engages in a guide bore 28 made in the solenoid valve needle 17.
  • the guide 27/28 effectively (otherwise possible) tilting of the low-pressure compensating piston 24 is avoided.
  • the guide bore 28 is provided as SA. cklochbohrung formed, with its (upper) end 29 acts as a stop which cooperates with the free end 30 of the piston rod 27 of the low-pressure compensating piston 24.
  • low-pressure compensating spring 32 On a rear end face 31 of the low-pressure compensating piston 24, there is a compression spring (low-pressure compensating spring) 32, which is supported on the rear at the bottom of the blind bore 20, which is numbered 33.
  • the low-pressure compensating piston 24 is pressed against the (upper) stop 29 of the guide bore 28 by the low-pressure compensating spring 32.
  • a rod-shaped counter-stop 34 surrounded by the low-pressure compensating spring 32, is arranged, which at its end 35 with the (lower) stroke stop for the low pressure Compensating piston 24 acting bottom 33 of the blind bore 20 cooperates.
  • the rod-shaped counter stop 34 also serves at the same time to protect the low-pressure compensating spring 32.

Abstract

Eine magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, besitzt ein Magnetventil (18), dessen Ventilnadel (17) über eine Ventilsitz (16) im Pumpenkörper einen Hochdruckbereich (14, 15) von einem Niederdruckbereich (21) trennt bzw. Hoch- und Niederdruckbereich verbindet, wobei die Einspritzdauer durch das Öffnen des Magnetventils (18) gesteuert wird. Ausserdem ist ein im Niederdruckbereich (21) angeordneter Niederdruck-Ausgleichskolben (24) zur Kompensation von Druckschwankungen im Niederdruckbereich (21) vorgesehen. Die Besonderheit besteht darin, dass der koaxial zur Magnetventilnadel (17) angeordnete Niederdruck-Ausgleichskolben (24) als von der Magnetventilnadel (17) gesondertes Bauteil ausgebildet ist. Hierdurch wird ein ungehindertes und damit schnellstmögliches Öffnen des Magnetventils (18) durch die vom Elektromagneten auf die Magnetventilnadel (17) ausgeübte Öffnungskraft gewährleistet.

Description

Maqnetventilqesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinsp ritzpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hierbei handelt es sich vornehmlich um eine Kraftstoffeinspritzpumpe der sogenannten Verteilerbauart. Bei derartigen magnetventilgesteuerten Einspritz- pumpen, die bevorzugt in Dieselmotoren eingesetzt werden, wird die Einspritzdauer durch das Öffnen des Magnetventils gesteuert. Damit der Dieselmotor gute Abgaswerte erreicht, muß der Druck in der Leitung möglichst schnell abfallen. Dies kann nur durch ein schnell öffnendes Magnetventil erreicht werden. Eine magnetventilgesteuerte Voreinspritzung ist nur mit einem schnell öffnenden Magnetventil möglich. Das Magnetventil muß daher so ausgeführt werden, dass sich seine Öffnungszeit durch hydraulische Kräfte verringern läßt.
Erfindungsgemäß relevant sind insbesondere solche Kraftstoffeinspritzpumpen der Verteilerbauart, in denen ein sogenanntes I-Magnetventil eingesetzt wird. Diese Ventilbauart zeichnet sich dadurch aus, dass die Strömung beim Absteuern radial von aussen nach innen gerichtet ist. Durch die Strömungsumlenkung im Niederdruckbereich wird eine öffnende (positive) Kraft erzielt. Die Kraft verkürzt die Ventilöffnungszeiten. Ein Grundcharakteristikum der in Rede stehenden Ventilbauart ist darin zu sehen, dass sich eine sehr große Niederdruckfläche im Vergleich zur Druckstufenfläche im Hochdruckbereich des Magnetventils ergibt. Deshalb treten schon bei geringen Druckschwankungen im Niederdruckbereich verhältnismäßig große Kräfte auf. Diese Kräfte verursachen Öffnungszeitschwankungen, die zu Einspritzmengenstreuungen (von Hub zu Hub) führen. Um die genannten Kräfte - wenigstens teilweise - zu kompensieren und damit ihre nachteiligen Auswirkungen weitgehend zu vermeiden, ist bei der in Rede stehenden Ventilbauart ein Niederdruckausgleichskolben vorgesehen, der mit dem Magnetventil zusammenwirkt. Der Nieder- druckausgleichskolben hat also die Funktion, ein stabiles Öffnungsverhalten des Magnetventils zu bewirken.
Zu dem im Vorstehenden geschilderten Stand der Technik wird die DE 4339948 A1 genannt, die eine gattungsmäßige Kraftstoffeinspritzpumpe zum Gegenstand hat. Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist der Niederdruck-Ausgleichskolben einteilig mit der Magnetventilnadel ausgeführt und koaxial zu dieser angeordnet, wobei er praktisch eine Fortsetzung der Magnetventilnadel über den Ventilsitz hinaus bildet.
Der Nachteil besteht darin, dass es beim Absteuern zu einer Strömungsumlenkung auf dem Niederdruck-Ausgleichskolben kommt. Diese Strömungsumlenkung bewirkt eine Druckerhöhung, aus der sich eine schließende Nadelkraft ergibt. Die nachteilige Folge ist eine Verzögerung der Öffnung des Magnetventils beim Absteuern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, geeignete Maßnahmen dafür zu treffen, dass unerwünschte Verzögerungen beim Öffnungsvorgang des Magnetventils vermieden werden. Vorteile der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe der eingangs bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent- anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung sind den Patentansprüchen 2 - 8 zu entnehmen.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale gelingt es, die für die Funktion des Magnetventils in dessen geschlossenem Zustand wichtigen Vorteile des vorhandenen Niederdruck-Ausgleichskolbens zu erhalten. Zugleich entfallen aber die bisherigen negativen Wirkungen des Niederdruck-Ausgleichskolbens beim Öffnen des Magnetventils.
Zeichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht, das im Folgenden detailliert beschrieben wird. Die Zeichnung zeigt - im vertikalen Längsschnitt und teilweise - eine Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart.
Beschreibung des Ausführunqsbeispiels
Es bezeichnet 10 einen Verteiler, der in einem (nicht dargestellten) Pumpengehäuse in bekannter und daher nicht näher gezeigter Weise geführt ist. Der Antrieb des Verteilers 10 erfolgt ebenfalls in üblicher weise, weshalb auch diesbezüglich auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann. Ein (nicht dargestellter) Pumpenarbeitsraum ist über einen Druckkanal 11 im Verteiler 10 mit einer Verteilernut 12 am Umfang des Verteilers 10 verbunden, von der (nicht gezeigte) im Pumpengehäuse verlaufende Einspritzleitungen ihren Ausgang nehmen. Die Einspritzleitungen führen wiederum zu einem (eben- falls nicht gezeigten) Einspritzventil.
Des Weiteren geht von der Verteilernut 12 im Inneren des Verteilers 10 ein Verbindungskanal 14 aus, der in eine Ringnut 15 mündet. Die Ringnut 15 bildet einen Ventilsitz 16 für eine Ventilnadel 17 eines (nur teilweise dargestellten) insgesamt mit 18 bezeichneten Magnetventils. Oberhalb der Magnetventilnadel 17, bei 19, schließt sich ein das Magnetventil 18 betätigender Elektromagnet an, der bekannter Stand der Technik ist, weshalb eine detaillierte Darstellung entfallen kann.
Unterhalb des Ventilsitzes 16 erstreckt sich eine insgesamt mit 20 bezifferte Sacklochbohrung, die eine Erweiterung 21 aufweist, von der ein (weiterer) Verbindungskanal 22 seinen Ausgang nimmt. Der Verbindungskanal 22 führt zum (nicht dargestellten) Niederdruckteil der Kraftstoffeinspritzpumpe. Somit definieren Ventilsitz 16 und Magnetventilnadel 17 innerhalb des Verteilers 10 einen Hochdruckbereich 14, 15 und einen Niederdruckbereich 21.
Innerhalb der Sacklochbohrung 20 und koaxial zu der Magnetventilnadel 17 ist ein Niederdruck-Ausgleichskolben axial beweglich angeordnet, der - jeweils hälftig - linksseitig einer gemeinsamen Längsmittelachse 23 von Magnetventil- nadel 17 und Niederdruck-Ausgleichskolben insgesamt mit 24 und rechtsseitig der Längsmittelachse 23 insgesamt mit 25 beziffert ist. Die rechtsseitig von der Längsmittelachse 23 gezeichnete Bauart 25 des Niederdruck-Ausgleichskolbens markiert den bisherigen Stand der Technik, wobei der Niederdruck-Ausgleichskolben 25 - bei 26 - einstückig mit der Magnetventilnadel 17 verbunden ist.
Dagegen handelt es sich bei dem linksseitig der Längsmittelachse 23 (hälftig) dargestellten Niederdruck-Ausgleichskolben 24 um die erfindungsgemäße Bauart. Die Besonderheit besteht hier darin, dass Magnetventilnadel 17 und Niederdruck-Ausgleichskolben 24 als zwei getrennte und damit unabhängig voneinander (axial) bewegliche Bauteile ausgebildet sind. Zur Führung des Niederdruck-Ausgleichskolbens 24 weist dieser eine Kolbenstange 27 verjüngten Durchmessers auf, die in eine in die Magnetventilnadel 17 eingebrachte Führungsbohrung 28 eingreift. Durch die Führung 27/28 wird ein (andernfalls mögliches) Kippen des Niederdruck-Ausgleichskolbens 24 wirksam vermieden. Die Führungsbohrung 28 ist als Sa.cklochbohrung ausgebildet, wobei ihr (oberes) Ende 29 als Anschlag fungiert, der mit dem freien Ende 30 der Kolbenstange 27 des Niederdruck-Ausgleichskolbens 24 zusammenwirkt.
An einer rückwärtigen Stirnfläche 31 des Niederdruck-Ausgleichskolbens 24 liegt eine Druckfeder (Niederdruck-Ausgleichsfeder) 32 an, die sich rückwärtig an dem mit 33 bezifferten Boden der Sacklochbohrung 20 abstützt. Durch die Niederdruck-Ausgleichsfeder 32 wird der Niederdruck-Ausgleichskolben 24 gegen den (oberen) Anschlag 29 der Führungsbohrung 28 gedrückt.
Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass an der (unteren) Stirnfläche 31 des Niederdruck-Ausgleichskolbens 24 ein stangenförmiger, von der Niederdruck-Ausgleichsfeder 32 umgebener Gegenanschlag 34 angeordnet ist, der an seinem Ende 35 mit dem zugleich als (unterer) Hubanschlag für den Niederdruck-Ausgleichskolben 24 fungierenden Boden 33 der Sackloch- bohrung 20 zusammenwirkt. Der stangenförmige Gegenanschlag 34 dient auch gleichzeitig zum Schutz der Niederdruck-Ausgleichsfeder 32. Die beschriebene Anordnung und Ausbildung des Niederdruck-Ausgleichskolbens 24 wirkt sich im Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe wie folgt aus.
Beim Öffnen des Magnetventils 18 wird der Druck im Hochdruckbereich 14, 15 über den Ventilsitz 16 abgebaut. Es kommt zu einer lokalen Druckerhöhung auf der Magnetventilnadel 17 und dem Niederdruck-Ausgleichskolben 24. Der Niederdruck-Ausgleichskolben 24 trennt sich nun von der Magnetventilnadel 17. Die in Schließrichtung gerichtete Niederdruck-Ausgleichskolbenkraft wird über den Hubanschlag 33, 34, 35 am Verteilergehäuse 10 abgestützt. Die Magnet- Ventilkraft führt zu einem schnellen Öffnen des Magnetventils 18.
Die auf den Niederdruck-Ausgleichskolben 24 aufgeübten hydraulischen Kräfte, welche bei der bisherigen einstückigen Ausbildung von Magnetventilnadel und Niederdruck-Ausgleichskolben nachteiligerweise in Schließrichtung der Magnetventilnadel wirkten, entfallen somit durch die erfindungsgemäße Separatausbildung von Magnetventilnadel 17 einerseits und Niederdruck-Ausgleichskolben 24 andererseits. Die vom Elektromagneten 19 auf die Magnetventilnadel 17 ausgeübte Öffnungskraft hat somit ein ungehindertes und damit schnellstmögliches Öffnen des Magnetventils 18 zur gewünschten Folge.

Claims

4. Magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruck-Ausgleichskolben (24) an seinem dem Magnetventil (18) zugewandten Ende eine Kolbenstange (27) besitzt, die in eine im Bereich des Magnetventilsitzes (16) in die Magnet- ventilnadel (17) eingebrachte Führungsbohrung (28) hineinragt, die zur Führung des Niederdruck-Ausgleichskolbens (24) dient.
5. Magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (28) einen Anschlag (29) für die Kolbenstange (27) und damit für den Niederdruck-Ausgieichskolben (24) aufweist.
6. Magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruck-Ausgleichskolben (24) unabhängig von der Magnetventilnadel (17) im Niederdruck-Ausgleichskolbenraum (20) geführt ist.
7. Magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruck-Ausgleichskolben (24) durch Huban- schlag (33) und Gegenanschlag (34) im Pumpenkörper (10) axial geführt ist.
8. Magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Ausgleichsfeder (32) so ausgelegt ist, dass bei geschlossenem Magnetventil (18) die Kolbenstange (27) des Niederdruck-Ausgleichskolbens (24) durch die Kraft der Niederdruck-Ausgleichsfeder (32) am Anschlag (29) in der Führungsbohrung (28) zur Anlage kommt.
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