CH680231A5

CH680231A5 -

Info

Publication number: CH680231A5
Application number: CH1339/89A
Authority: CH
Inventors: Hans Alfred Dr-Ing Kochanowski
Original assignee: Hatz Motoren
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1989-04-10
Publication date: 1992-07-15
Also published as: US5074766A; SE8901369D0; ZA889305B; JPH01305159A; GB8907140D0; DE3812867A1; SE8901369L; GB2219356B; FR2630166B1; FR2630166A1; IT1227750B; GB2219356A; DE3812867C2; IT8823167A0

Description

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CH 680 231 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Pumpenkolben, der in einer im Pumpengehäuse festsitzenden Kolbenbüchse beweglich, einen Arbeitsraum begrenzend angeordnet ist und bei seiner Hubbewegung in Ansaugrichtung den Kraftstoff aus der Ansaugseite ansaugt und bei seiner Hubbewegung in Förderrichtung zunächst die Verbindung zur Ansaugseite unterbricht und dann die Förderung aus dem Arbeitsraum in die zur Einspritzdüse führende Druckleitung einleitet, wobei sowohl der Kolben als auch die Kolbenbüchse Steuermittel aufweisen, welche die gesamte Kraftstoff-Förderung in Vor- und Haupteinspritzung aufteilen.

Es hat sich bei derartigen Pumpen gezeigt, dass trotz vorheriger geometrischer Festlegung der die Voreinspritzmenge bestimmenden Steuermittel während des Betriebes eine erwünschte, konstante Menge über allen Drehzahlbereichen nicht erreicht wird. Offensichtlich sind die Vor- und Nachförder-effekte in der Pumpe dafür verantwortlich, dass der Leitungsdruck an der Pumpen-Druckseite und somit auch die voreingespritze Menge mit steigender Drehzahl in unerwünschter Weise deutlich zunehmen.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen und die Voreinspritzmenge auf einer weitgehend konstanten Höhe in allen Drehzahlbereichen bzw. Betriebszuständen zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Arbeitsraum mindestens ein Druckbegrenzungsmittel zugeordnet ist, welches beim Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine in Tätigkeit tritt und den Druckanstieg im Arbeitsraum und in der Druckleitung während der Voreinspritz-Phase nur bis zu einer vorbestimmten Druckhöhe zulässt, und dass das Druckbegrenzungsmittel während der Haupt-einspritz-Phase ausser Tätigkeit gehalten bleibt.

Gemäss einem besonderen Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, das Druckbegrenzungsmittel als ein federbelastetes Ventil zu gestalten, das sich beim Erreichen der vorbestimmten Druckhöhe entgegen einer zugeordneten Feder öffnet und dabei einen Überströmweg vom Arbeitsraum zur Ansaugseite freigibt.

Man kann das Ventil als Kugel- oder Fiachsitz-ventil oder als ein mit einem keilförmigen Sitzteil versehenes Ventil im Pumpenkolben oder in einem den Arbeitsraum umgebenden und als Zwischenglied ausgebildeten Gehäuseteil oder aber in der Kolbenbüchse anordnen.

Eine weitere zweckmässige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn das Druckbegrenzungsmittel als ein in einer Führungsbohrung angeordneter Ausweichkolben ausgebildet ist, welcher an dem einen Ende durch eine Feder belastet und mit dem anderen Ende bis in eine mit dem Arbeitsraum in Leitungsverbindung stehende Ausnehmung ragt, wobei beim Erreichen der vorbestimmten Druckhöhe der Ausweichkolben zur Erreichung eines zusätzlichen Volumens und Druckbegrenzung gegen die Rückstellkraft der Feder in der Führungsbohrung verstellbar angeordnet ist.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Führungsbohrung für den Ausweichkolben in dem Zwischenglied oder in der Kolbenbüchse angeordnet ist, wobei die den Arbeitsraum mit der Führungsbohrung verbindende Ausnehmung auf der der Kolbenbüchse zugewandten Seite in dem als Zwischenglied ausgebildeten Gehäuseteil angeordnet ist.

In der nachstehenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Kraft-stoff-Druckhöhen während der Voreinspritz-Phase und

Fig. 2-4 verschiedene Ausführungsformen und unterschiedlich angeordnete Druckbegrenzungsmittel.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden der Einfachheit halber nachstehend anhand der in DE-OS 3 809 700 dargestellten Einspritzpumpe für Vor- und Haupteinspritzung des Kraftstoffes erläutert. Bei dieser Pumpe ist ein Kolben 12 in einer Kolbenbüchse 14 beweglich angeordnet, weiche in einem nicht dargestellten Pumpengehäuse festsitzt. Eine Ringscheibe 26 und ein ringförmiges Zwischenglied 28 werden zusammen mit einem nicht dargestellten Druckventil-Gehäuse durch einen An-schluss-Schraubnippel im Pumpengehäuse festgehalten, wobei das Zwischenglied 28 auf der Stirnfläche der Kolbenbüchse 14 aufsitzt. Die Innenwandung 28b des Zwischengliedes 28 umgibt und begrenzt den Pumpen-Arbeitsraum 28a. Eine Zentralbohrung 26a in der Ringscheibe 26 stellt die Leitungsverbindung zu dem nicht dargestellten Druckventil dar, wobei eine an den Schraubnippel anschliessbare, ebenfalls nicht dargestellte Druckleitung zu einer nicht dargestellten Einspritzdüse führt.

Zur Steuerung der Vor- und Haupteinspritzmenge dienen bei dieser Pumpe in der Kolbenbüchse 14 die Ansaugbohrungen 14a und 14aa sowie die Ringkante 14s an der Stirnseite der Kolbenbüchse 14, während im Pumpenkolben 12 die diametral gegenüberliegenden und in axialer Richtung orientierten Ausnehmungen 12s und 12t mit ihren in radialer Richtung orientierten Kanten 12su und 12to, 12tu sowie die schräge Steuerkante 12a in der Ausnehmung 12aa mit Verbindungsbohrungen 12v zur Steuerung herangezogen werden. In der vorstehend erwähnten DE-OS ist im einzelnen erläutert, dass die Voreinspritzung V beginnt, sobald die untere Kante 12su die Ansaugbohrung 14a überschleift und ein Kraftstoff-Rückfluss in der Förderphase des Kolbens 12 aus dem Arbeitsraum 28a zur Ansaugseite 10a unterbindet. Das Voreinspritz-Ende tritt ein, sobald die obere Kante 12to die Ringkante 14s überschleift und den Kraftstoff-Rückfluss aus dem Arbeitsraum 28a zur Ansaugseite 10a via 12t, 14aa öffnet. (Auf die Steuerphasen der nachfolgenden Kraftstoff-Haupteinspritzung, die mit in Fig. 1 rechtsseitig erkennbarem, erneutem Druckanstieg beginnt, soll hier nicht eingegangen werden, da dies

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zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nichts beiträgt.)

Bei Pumpen mit Voreinspritzung hat sich gezeigt, dass die Druckhöhe in und nach der Pumpe und hierdurch auch die Voreinspritzmenge in der Regel mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht unerheblich ansteigen. In Fig. 1 ist beispielsweise der nach der Pumpe gemessene Druckverlauf während der Voreinspritzung bei einer vergleichbaren Pumpen-Ausführung schematisch dargestellt. In vier Kurven n1, n2, n3, n4 ist der Druckverlauf bei vier unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine mit der gleichen Pumpe dargestellt, nämlich bei 1500, 1800, 2000 und 2300 U/min. Man erkennt sofort, dass eine gleiche maximale Druckhöhe in allen vier Fällen nicht gegeben ist, es steigt vielmehr der Druck von Fall n1 bis zum Fail n4 um etwa 40 bar an. Eine ensprechende Erhöhung stellt sich dadurch auch in der Voreinspritzmenge ein, was keineswegs erwünscht ist, weil dadurch der Betrieb bei wechselnden Drehzahlen der Brennkraftmaschine stark gestört wird.

Um eine konstante oder zumindest annähernd konstante maximale Druckhöhe (z.B. die in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Grösse von etwa 100 bar) während der Voreinspritzung im Arbeitsraum 28a und in der Druckleitung zu erreichen und damit auch eine möglichst konstante Voreinspritzmenge sicherzustellen, sind erfindungsgemäss folgende Massnahmen vorgesehen:

Gemäss Fig. 2 ist im Kolben 12 eine achsparallele Bohrung 120 eingearbeitet, die durch eine Querbohrung 122 mit der Ausnehmung 12t in Leitungsverbindung steht. In der Bohrung 120 ist eine Ventilkugel 200 mit ihrer Belastungsfeder 202 eingesetzt, wobei diese Ventilkugel am kegeligen Ventilsitz in einer Einsatzbüchse 204 mit Äxialbohrung 204a aufsitzt, die im Kolben 12 eingepresst ist. Die Feder 202 ist dabei derart stark bemessen, dass die bei im Arbeitsraum 28a herrschenden Drücken bis etwa 100 bar die Ventilkugel 200 an den Sitz drückt und somit das Ventil 200, 204 geschlossen hält. Sobald jedoch der Druck die vorbestimmte Höhe zu überschreiten droht, dann öffnet sich das Ventil 200, 204 und ein geringer Anteil des Kraftstoffes wird aus dem Arbeitsraum 28a als Überschussmenge via 204a, 120,122 12t, 14aa wieder zur Ansaugseite 10a überströmen. Damit wird der Druck im Arbeitsraum 28a auf der erwünschten Maximal-Höhe gehalten und ein unerwünschter Anstieg in der Voreinspritzmenge mit steigender Drehzahl vermieden.

Während der nachfolgenden Haupteinspritzung überschleift und schliesst die Radialkante 12tu die Bohrung 14aa, so dass in dieser Phase der Überströmweg über das Ventil 200, 204 versprerrt ist und das Druckbegrenzungs-Ventil 200, 204 ausser Tätigkeit gehalten wird.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zeigt, dass man anstelle eines im Kolben 12 sitzenden Ventils auch im Zwischenglied 28 ein solches anordnen kann. Hier ist eine achsparallel verlaufende Führungsbohrung 280 im Zwischenglied 28 vorgesehen, in der ein Flachsitzventil 300 mit einer Belastungsfeder 302 angeordnet ist. Das Ventil

300 sitzt auf der Stirnseite der Kolbenbüchse 14 auf und schliesst eine Verbindungsleitung 140 in der Kolbenbüchse 14 ab, die zur Ausnehmung 12t führt. Eine etwa als Querrille ausgebildete Ausnehmung 282 stellt eine Leitungsverbindung zwischen dem Arbeitsraum 28a und der Führungsbohrung 280 des Ventils 300 dar. Auch bei dieser Ausführungsform wird beim Erreichen der vorbestimmten Druckhöhe das Ventil 300 gegen die Rückstellkraft einer Feder 302 geöffnet und der die Druckbegrenzung bewirkende Überströmweg geöffnet. Während der Haupteinspritzung deckt die untere Kante 12tu die Ansaugbohrung 14aa ab und das Ventil 300 mit der Feder 302 bleibt ausser Tätigkeit.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Hier ist in der Kolbenbüchse 14 eine achsparallele Führungsbohrung 142 eingearbeitet, in der ein Ausweichkolben 400 mit einer Belastungsfeder 402 angeordnet ist. Eine in radialer Richtung orientierte Ausnehmung 28r an der unteren Stirnseite des Zwischengliedes 28 stellt die Leitungsverbindung zwischen dem Arbeitsraum 28a und der Führungsbohrung 142 her. Eine radiale Querbohrung 144 verbindet den unterhalb des Ausweichkolbens 400 liegenden Raum innerhalb der Führungsbohrung 142 mit der Ausnehmung 12t und somit auch mit der Ansaugseite 10a. Bei diesem Beispiel wird erst beim Erreichen der vorbestimmten Druckhöhe im Arbeitsraum 28a der Ausweichkolben 400 entgegen der Feder 402 in der Führungsbohrung 142 zurückweichen, wodurch zum Volumen des Arbeitsraumes 28a ein Zusatz-Volumen geschaffen wird. Dadurch wird eine Drucksenkung bzw. Druckbegrenzung im Arbeitsraum 28a bei steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht und somit der gleiche Druckbegrenzungs-Effekt wie bei den anderen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (Fig. 2 + 3) sichergestellt.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Gestaltung der Druckbegrenzungsmittel 200, 202, 204; 300, 302; 400, 402 auch noch in anderen Formen möglich ist und den jeweils gegebenen Betriebsverhältnissen angepasst werden kann. Auch die Anwendung der Druckbegrenzungsmittel bei anderen als in eingangs genannter DE-OS gezeigten Pumpen-Typen ist in analoger Weise durchaus praktikabel.

Claims

Patentansprüche

1. Kraftstoff-Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Pumpenkolben (12), der in einer im Pumpengehäuse festsitzenden Kolbenbüchse (14) beweglich, einen Arbeitsraum (28a) begrenzend angeordnet ist und bei seiner Hubbewegung in Ansaugrichtung den Kraftstoff aus der Ansaugseite (10a) ansaugt und bei seiner Hubbewegung in Förderrichtung zunächst die Verbindung zur Ansaugseite unterbricht und dann die Förderung aus dem Arbeitsraum (28a) in die zur Einspritzdüse führende Druckleitung einleitet, wobei sowohl der Kolben (12) als auch die Kolbenbüchse (14) Steuermittel (14a, 14aa; 12s, 12t, 12a, 12aa, 12v) aufweisen, welche die gesamte Kraftstoff-Förderung in eine Vor- und eine Haupteinspritzung auftei-

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len, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arbeitsraum (28a) mindestens ein Druckbegrenzungsmittel (200, 202, 204; 300, 302; 400, 402) zugeordnet ist, welches beim Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine in Tätigkeit tritt und den Druckanstieg im Arbeitsraum (28a) und in der Druckleitung während der Voreinspritz-Phase nur bis zu einer vorbestimmten Druckhöhe zulässt, und dass das Druckbegrenzungsmittel (200, 202, 204; 300, 302; 400, 402) während der Haupteinspritz-Phase ausser Tätigkeit gehalten bleibt.

2. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (200, 202, 204; 300, 302; 400, 402) als ein beim Erreichen der vorbestimmten Druckhöhe sich öffnendes und dabei einen Überströmweg vom Arbeitsraum (28a) zur Ansaugseite freigebendes, federbelastetes Ventil ausgebildet ist.

3. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (200, 202, 204) im Pumpenkolben (12) angeordnet ist.

4. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (300, 302) in einem den Arbeitsraum (28a) umgebenden Zwischenglied (28) angeordnet ist, (Fig. 3).

5. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (400, 402) in der Kolbenbüchse (14) angeordnet ist, (Fig. 4).

6. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (200) als Kugelventil ausgebildet ist, (Rg-2).

7. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (300) als Flachsitz-Ventil ausgebildet ist, (Fig. 3).

8. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (400) als ein mit einem keilförmigen Sitzteil versehener Ventil-Körper ausgebildet ist, (Fig. 4).

9. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsmittel (300, 400) als in einer Führungsbohrung (280; 142) angeordneter Ausweichkolben ausgebildet ist, welcher an dem einen Ende durch eine Feder (302; 402) belastet und mit dem anderen Ende bis in eine mit dem Arbeitsraum (28a) in Leitungsverbindung stehende Ausnehmung (282; 28r) ragt, wobei der Ausweichkolben zur Erreichung eines zusätzlichen Volumens und Druckbegrenzung beim Erreichen der vorbestimmten Druckhöhe gegen die Rückstellkraft der Feder (302; 402) in der Führungsbohrung (280; 142) verstellbar angeordnet ist, (Fig. 3,4).

10. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach den Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (280; 142) in dem den Arbeitsraum (28a) umgebenden Zwischenglied (28) oder in der Kolbenbüchse (14) angeordnet ist und dass die den Arbeitsraum (28a) mit der Führungsbohrung (280; 142) verbindende Ausnehmung (280; 28r) auf der der Kolbenbüchse (14) zugewandten Seite in dem Zwischenglied (28) angeordnet ist, (Fig. 3,4).

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