DE3433710A1 - Elektrisch gesteuerte pumpeduese fuer die kraftstoffeinspritzung bei dieselbrennkraftmaschinen - Google Patents

Elektrisch gesteuerte pumpeduese fuer die kraftstoffeinspritzung bei dieselbrennkraftmaschinen

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DE3433710A1 DE19843433710 DE3433710A DE3433710A1 DE 3433710 A1 DE3433710 A1 DE 3433710A1 DE 19843433710 DE19843433710 DE 19843433710 DE 3433710 A DE3433710 A DE 3433710A DE 3433710 A1 DE3433710 A1 DE 3433710A1
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Description

12.9·19Qk Ks/Kc
19622
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Elektrisch gesteuerte Pumpedüse für die Kraftstoffeinspritzung "bei Dieselbrennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte Pumpedüse gemäß dem gattungsbildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei einer solchen, aus der US-PS k 392 612 bekannten Pumpedüse für Dieselmotoren, die direkt in den Zylinderkopf der zugehörigen Brennkraftmaschine eingebaut wird und in einem gemeinsamen Gehäuse sowohl die mechanisch angetriebene Kolbeneinspritzpumpe als auch die zugehörige Einspritzdüse umfaßt, wird die beim Förderhub des Pumpenkolbens aus dem Pumpenarbeitsraum zur Einspritzdüse verdrängte Kraftstoffeinspritzmenge durch die Einschaltdauer eines stromlos offenen, elektromagnetisch betätigten Überströmventils bestimmt, das in einen den Pumpenarbeitsraum mit einem Niederdruckraum verbindenden Überströmkanal eingesetzt ist. Dabei steht dann der erste, dauernd mit dem Pumpenarbeitsraum verbundene Abschnitt des Überströmkanals unter dem vollen Einspritzdruck, wenn das Überströmventil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten des Überströmkanals und damit den Abschluß des Kraftstoffes zum Niederdruckraum sperrt. Wegen der sehr beengten Einbau— I' ;
s 196
Verhältnisse am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ist das Überströmventil an einem am Pumpengehäuse in Höhe der Zylinderbohrung seitlich vorkragenden Gehäuseteil befestigt, und der erste, unter Einspritzdruck setzbare Abschnitt des Überströmkanals läßt sich bei einer solchen Anordnung nicht direkt vom Pumpenarbeitsraum zum Überströmventil durchführen, sondern hat einen geknickten Verlauf. Dieser erste Abschnitt des Überströmkanals besteht deshalb aus einer seitlich zur Zylinderbohrung versetzt angeordneten Stichbohrung und einem diese Stichbohrung mit einem vom Überströmventil beherrschten Steuerkanal verbindenden Querkanal. Bei der aus der eingangs genannten Patentschrift bekannten Pumpedüse ist dieser Querkanal von außen, von einer Zulaufbohrung her durch das seitlich vorkragende Gehäuseteil hindurch in die Stichbohrung mündend ausgeführt worden.. Dabei durchquert der Querkanal den bei dieser Pumpedüse einen Steuerdruckraum des Überströmventils bildenden Steuerkanal und muß nach außen, zum Zulauf hin, von einem Dichtstopfen verschlossen werden. Solche Dichtstopfen bilden wegen der sehr hohen, um 1000 bar liegenden Einspritzdrücke eine ständige Leckgefahr bzw. sie werden durch die hohen Drücke zerstört oder aus der Bohrung heraus ausgetrieben. Ziel der Erfindung ist es nun, bei Pumpedüsen der eingangs genannten Bauart, bei denen eine direkte Verbindung zwischen dem Pumpen·*- arbeitsraum und dem Überströmventil aus baulichen Gründen nicht möglich ist, den unter Einspritzdruck setzbaren ersten Abschnitt des Überströmkanals so auszubilden, daß auch ohne Dichtstopfen eine einfach herzustellende und nach außen abgedichtete Verbindung zwischen dem Pumpen-*- arbeitsraum und dem Überströmventil gewährleistet ist.
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Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Pumpedüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bildet der mit einem im Bereich von wenigen tausendstel Millimeter liegenden Spiel in die Zylinderbohrung eingepaßte Pumpenkolben mit seiner Mantelfläche die erforderliche Abdichtung für den die vom Pumpenarbeitsraum ausgehende Stichbohrung mit dem vom Überströmventil beherrschten Steuerkanal verbindenden Querkanal. Für den mittels des Pumpenkolbens abgetrennten Abschnitt des Querkanals sind also keine besonderen Dichtmittel erforderlich, und der Querkanal kann als einfache, die Zylinderbohrung durchquerende Querbohrung ausgeführt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Pumpedüse erziel— bar. So kann bei einer erfindungsgemäßen Pumpedüse, die gemäß Anspruch 2, wie aus der eingangs genannten Patentschrift bekannt, mit einer am seitlich vorkragenden Gehäuseteil befindlichen und der Befestigung eines Stellgliedes des Überströmventils dienenden Flanschfläche versehen ist, gegen die eine Stirnfläche am Überströmventil druckdicht verspannbar ist, der Steuerkanal zur Vermeidung unzulässig großer Toträume als Sacklochbohrung von der Flanschfläche ausgehend in den seitlich vorkragenden Gehäuseteil bis zu einer Verbindungsstelle mit dem Querkanal gebohrt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ergibt sich aus den im Kennzeichenteil des Anspruchs 3 angegebenen Merkmalen. So kann das als eine alle Ventilbauteile umfassende Baueinheit ausgebildete Überströmventil für sich allein gefertigt und geprüft und danach an dem vorkragenden Gehäuseteil der Pumpedüse
flanscht werden. Die beiden, einen sehr hohen Druckunterschied aufweisenden Abschnitte des Überströmkanals werden durch die auf einfache Weise plan zu schleifenden, einen Dichtspalt bildenden Flächen, der Flanschfläche am vorkragenden Gehäuseteil und der Stirnfläche des Überströmventils, einwandfrei gegeneinander abgedichtet.
Um die von dem unter Einspritzdruck stehenden und von der Mantelfläche des Pumpenkolbens abgedichteten Querkanal ausgehenden, den Pumpenkolben einseitig gegen die Wand der Zylinderbohrung andrückenden Seitenkräfte zu kompensieren, können gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche k oder 5 ausgebildete Druckausgleichsnuten in die Mantelfläche des Pumpenkolbens oder in die Wand der Zylinderbohrung eingebracht werden.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäß ausgestalteten Pumpedüse sind in der Zeichnung dargestellt und werden anschließend näher beschrieben. Es zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel und Figur 2 einen Teilquerschnitt längs der Linie II-II in Figur 1, jedoch durch das zweite, Druckausgleichsnuten in der Zylinderbohrung aufweisende Ausführungsbeispiel,
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, elektrisch gesteuerten Pumpedüse 10 besteht aus einer in nicht näher dargestellter, jedoch bekannter Weise von einer Nockenwelle mechanisch angetriebenen Kolbeneinspritzpumpe 9, deren mit 1.1 bezeichnetes
196
Pumpengehäuse einen mit konstantem Hub angetriebenen und in einer Zylinderbohrung 12 geführten Pumpenkolben 13 aufnimmt und stirnseitig eine mittels einer Schraubhülse 1^ unter Zwischenschaltung eines Druckventils 15 befestigte Einspritzdüse .16 bekannter und deshalb nicht näher dargestellter Bauart trägt» Der Pumpenkolben 13 wird von bekannten, deshalb nur durch einen Pfeil A angedeuten Antriebsmitteln über einen Pumpenstößel 17 entgegen der Rückstellkraft einer Stößelfeder 18 angetrieben. Er begrenzt mit seiner Stirnfläche 19 einen in der Zylinderbohrung 12 befindlichen Pumpenarbeitsraum 21, der ein— spritzdüsenseitig vom Druckventil 15 abgeschlossen und über einen Druckkanal 53 mit der Einspritzdüse 16 verbindbar ist..
Dem Pumpenarbeitsraum 21 wird in der gezeichneten äußeren Totpunktlage des Pumpenkolbens 13 von einer Förderpumpe unter niedrigem Zulaufdruck von z.B. h bar stehender Kraftstoff zugeführt. Dieser Kraftstoff gelangt dabei von der Förderpumpe 22 über eine Förderleitung 23 und mindestens eine Öffnung 2k in der Wand der Schraubhülse 1^ in einen das Druckventil 15 umgebenden Niederdruckraum 25 innerhalb der Schraubhülse lh und von dort über einen Zulaufkanal 26 in den Pumpenarbeitsraum 21. Der Niederdruckraum 25 und der Pumpenarbeitsraum 21 sind außerdem über einen von einem Überströmventil 27 steuerbaren Überströmkanal 28 in der gezeichneten Offenstellung dieses Ventils miteinander verbunden..
Der Zulaufdruck des dem Niederdruckraum 25 von der Förderpumpe 22 über die Förderleitung 23 zugeführten Kraftstoffes ist durch ein Druckbegrenzungsventil 29 bestimmt, das in eine Rücklaufleitung 31 eingesetzt ist. Diese Rücklaufleitung 3d ist als Teil einer zu den weiteren Pumpedüsen
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der gleichen Brennkraftmaschine führenden Ringleitung unterbrochen gezeichnet und führt letztlich den überschüssigen Kraftstoff zu einem Tank 32 zurück.
Das als 2/2-Wegeventil arbeitende Überströmventil 27 ist ein Magnetventil, das in Figur T zur Darstellung seiner Steuerfunktion nur teilweise geschnitten eingezeichnet und bezüglich seiner speziellen Ausgestaltung Gegenstand einer Parallelanmeldung ist.
Das Überströmventil 27 ist als Nadelventil ausgebildet, dessen Ventilglied 33 durch ein von einem Elektromagneten gebildetes elektrisches Stellglied 3^ betätigt wird und im Bereich seines dem Stellglied 3^ abgewandten Endabschnittes von einem Druckraum 35 umgeben ist. Dieser Druckraum 35 ist einerseits über einen ersten Abschnitt 28a des Überströmkanals 28 dauernd mit dem Pumpenarbeitsraum 21 verbunden und andererseits über einen gestrichelt in Figur 1 eingezeichneten zweiten Abschnitt 28b des Überströmkanals 28 mit dem Kfiederdruckraum 25 verbindbar. Die in Figur 1 offene Verbindung vom Druckraum 35 zum Wiederdruckraum 25 trägt am Übergang vom Druckraum 35 zu dem zweiten Abschnitt 28b des Überströmkanals 28 einen von einer konischen Schließfläche 33a am Ventilglied 33 verschließbaren konischen Ventilsitz 36,
Damit die Pumpedüse 10 ohne größere Schwierigkeiten am Zylinderkopf der Dieselbrennkraftmaschine untergebracht werden kann, ist das Überströmventil 27 an einem am Pumpengehäuse 11 in Höhe der Zylinderbohrung 12 seitlich vorkragenden Gehäuseteil 11a befestigt. In dieses Gehäuseteil 11a hinein erstreckt sich der vom Pumpenarbeitsraum 2.1 ausgehende erste Abschnitt 28a des Überströmkanals, der zur Erzielung der erfindungsgemäß wichtigen gedrängten Bauweise aus einer an den Pumpenarbeitsraum 21 angeschlossenen, zum. Üb er stromve η-*■
3433 -/T-
til 27 hin seitlich zur Zylinderbohrung 12 versetzt ange·*· ordneten Stichbohrung 375 einem vom Überströmventil 27 "be^ herrschten Steuerkanal 38 und einem diese Stichbohrung 37 mit dem Steuerkanal 38 verbindenden Querkanal 39 besteht.
Der Querkanal 39 erstreckt sich in Form einer schräg verlaufenden Stichbohrung von der mit 11c bezeichneten, dem seitlichen vorkragenden Gehäuseteil 11a abgewandten Gehäuseseite her durch die Zylinderbohrung 12 hindurch bis zum Steuerkanal 38, schneidet dabei die Stichbohrung 37 an und bildet an dieser Stelle eine Mündungsstelle 37a mit der Stichbohrung 37. Der Querkanal 39 ist so gelegt, daß er die Zylinderbohrung 12 in einem Bereich durchquert, der in jeder Hublage des Pumpenkolbens 13 von dessen Mantelfläche 13a abgedeckt ist. Damit wird ohne zusätzliche Dichtmittel der bei gesperrtem Überströmventil 27 unter Einspritzdruck stehende erste, aus der Stichbohrung 37, dem Steuerkanal 38 und dem Querkanal 39 bestehende Abschnitt 28a des Überströmkanals 28 mittels der Mantelfläche 13a des Pumpenkolbens 13 abgedichtet.
Am seitlich vorkragenden Gehäuseteil 11a befindet sich eine rechtwinklig zur Längsachse des Pumpenkolbens 13 angeordnete, der Befestigung des Überströmventils 27 dienende Flanschfläche 11b gegen die eine Stirnfläche 27a des Überströmventils 27 druckdicht verspannt ist.
Das Überströmventil 27 ist als eine sowohl das Stellglied 35 als auch alle Ventilbauteile, z, B, Ventilglied 33, Druckraum 35 und Ventilsitz 36, umfassende Baueinheit ausgebildet und weist außerdem in seiner Stirnfläche 27a mündende Anschlußkanäle Uia und it1b für die beiden Abschnitt 28a und 28b des Überströmkanals 28 auf. Durch den zwischen der Flanschfläche 11b am vorkragenden Gehäuseteil 11a und der Stirnfläche 27a des Überströmven—
tils eine metallische Abdichtung sicherstellenden Dichtspalt ist der Steuerkanal 38 im ersten Abschnitt 28a des Überströmkanals 28 gegenüber einem ebenfalls von der Flanschfläche 1-lb ausgehend in den seitlich vorkragenden Gehäuseteil Ua gebohrten Teilabschnitt des zweiten Abschnittes 28b des Überströmkanals 28 einwandfrei abgedichtet. Damit ergeben sich an allen Bauteilen einfach herzustellende Dichtflächen und Bohrungen, die eine einwandfreie Funktion der vom Überströmventil 27 bewirkten Steuerung des Einspritzbeginns und der Fördermenge sicherstellen.
Zum Ausgleich der während der Einspritzung von der unter Einspritzdruck stehenden Querbohrung 39 auf den Pumpenkolben 13 einwirkenden Seitenkraft ist die Mantelfläche 13a des Pumpenkolbens -13 mit zwei dauernd mit dem Pumpenarbeitsraum 21 verbundenen, als Längsnuten ausgebildeten Druckausgleichsnuten h2 versehen. Diese Druckausgleichsnuten k2 sind symmetrisch zur Längsachse des Querkanals 39 mit seitlichem Abstand zueinander und zu der den vorkragenden Gehäuseteil 11a abgewandten Gehäuseseite 11c hinweisend in die Mantelfläche 13a des Pumpenkolbens 13 eingearbeitet. Dieser Abstand entspricht dem in Figur 2 zum zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten Abstand a.
Das zweite, in Figur 2 in einem Teilquerschnitt längs der Linie II-II in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten, in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich durch die abgewandelte Anordnung zweier in die Wand der Zylinderbohrung eingebrachter Druckausgleichsnuten, Da lediglich das Pumpengehäuse und der Pumpenkolben abweichend gestaltet sind, erhalten diese und deren abgeänderte Bauteile eine um 100 erhöhte Bezugszahl, die anderen unveränderten Bauteile sind wie bei Figur 1 bezeichnet.
Den beiden Druckausgleichsnuten k2 in Figur 1 entsprechen in Figur 2 die in die Wand der Zylinderbohrung 112 eingearbeiteten Druckausgleichsnuten lU2, die symmetrisch zur Längsachse des Querkanals 39 und mit einem seitlichen Abstand a zueinander in die Wand der Zylinderbohrung 112 in Form von Längsnuten eingearbeitet sind, Sie liegen dabei dem unter Einspritzdruck setzbaren Teil des Querkanals 39. gegenüber, dt h. sie weisen zu der dem seitlich vorkragenden Gehäuseteil J-1 a abgewandten Gehäuseseite 11c hin. Damit diese Druckausgleichsnuten 1^2 immer mit dem Pumpenarbeitsraum 21 verbunden bleiben, müssen sie bis auf die tiefste Stelle des Pumpenarbeitsraums 21 hinunter ausgeführt werden.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe wird nachfolgend anhand des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben:
Beginnt der Pumpenkolben .13, ausgehend von seiner in Figur .1 dargestellten äußeren Totpunktlage seinen Druckhub, dann wird der von der Förderpumpe 22 dem Pumpenarbeitsraum 2 1 zugeführte Kraftstoff beim ersten Hubteil sowohl über den Zulaufkanal 26 als auch über den bei stromlosem Überströmventil 27 offenen Überströmkanal 28 in den Niederdruckraum 25 zurückgedrückt.. Nach Verschließen des Zulaufkanals 26 wird so länge noch Kraftstoff über den Überströmkanal 28 verdrängt, bis zur Einleitung des wirksamen Förderbeginns das Überströmventil 27 mittels des Ventilgliedes 33 seinen Ventilsitz 36 abschließt. Der jetzt schlagartig sich im Pumpenarbeitsraum 21 aufbauende Kraftstoffdruck öffnet das Druckventil 15, und der Kraftstoff wird über den Druckkanal 53 zur Einspritzdüse 16 gefördert. Von dort gelangt er in bekannter Weise in den Brennraum der Brennkraftmaschine .
/f3
Zur Beendigung der Kraftstofförderung wird die Stromzufuhr zum Stellglied 3^ des Überströmventils 27 entsprechend den in einem elektronischen Regelgerät ermittelten Betriebsdaten abgeschaltet» Das Überströmventil 27 wird dabei in· seine in Figur 1 gezeichnete Offenstellung umgeschaltet. Dadurch fällt der Druck im Pumpenarbeitsraum 21 schlagartig ab, und die Einspritzdüse 16 und das Druckventil 15 schließen, so daß die Einspritzung beendet ist.
Der während der bei geschlossenem Überströmventil 27 stattfindenden Kraftstoffeinspritzung unter Einspritzdruck stehende erste Abschnitt 28a des Überströmkanals 28 ist durch die erfindungsgemäß als Dichtmittel dienende Mantelfläche 13a des Pumpenkol"bens 13 in seinem mittleren, vom Querkanal 39 gebildeten Bereich ohne zusätzliche Dichtmittel abgedichtet, wodurch Pumpenausfälle wegen zu starkem Leckkraftstoffaustritt oder wegen totalem Druckausfall bei zerstörten Dichtstellen vermieden werden..
- Leerseite

Claims (3)

12.9.198U Ks/Kc
ROBEET BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Ansprüche
M.)Elektrisch gesteuerte Pumpedüse für die Kraftstoffeinspritzung bei Dieselbrennkraftmaschinen,
- mit einem eine Kolbeneinspritzpumpe Ca) aufnehmenden und eine Einspritzdüse (16) tragenden Pumpengehäuse C-Ii),
- mit einem mit konstantem Hub angetriebenen, in einer Zylinderbohrung (12) geführten und einen Pumpenarbeitsraum (21) begrenzenden Pumpenkolben (13),
- mit einem elektrisch betätigbaren Überströmventil (27), das zwischen einem dauernd mit dem Pumpenarbeitsraum (21) verbundenen ersten Abschnitt (28a) und einem zum Niederdruckraum (25) führenden zweiten Abschnitt (28b) des Überströmkanals (28) eingesetzt ist und mittels dessen die ansonsten offene Verbindung zwischen diesen beiden Abschnitten zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung sperrbar ist,
- mit einem am Pumpengehäuse (Vi) in Höhe der Zylinderbohrung (12) seitlich vorkragenden, das Überströmventil (27) aufnehmenden Gehäuseteil (.11a), in das sich der vom Pumpenarbeitsraum (21) ausgehende erste Abschnitt (28a) des Überströmkanals (28) hinein erstreckt, der aus einer an den Pumpenarbeitsraum (21) angeschlossenen, zum Über-
strömventil (27) hin seitlich zur Zylinderbohrung (12) versetzt angeordneten Stichbohrung (37), einen vom Überströmventil (.27) beherrschten Steuerkanal (38) und einem diese Stichbohrung (37) mit dem Steuerkanal (38) verbindenden Querkanal (39) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querkanal (.39) von der dem seitlich vorkragenden Gehäuseteil (.1Ia) abgewandten Gehäuseseite ( 1 1 c ) her durch die Zylinderbohrung (12, 112) hindurch, eine Mündungsstelle (37a) der Stichbohrung (37) aufnehmend zum Steuerkanal (38) hin erstreckt und die Zylinderbohrung (12, .1.12) in einem in jeder Hublage des Pumpenkolbens (13, 113) von dessen Mantelfläche (13a) abgedeckten Bereich durchquert .
2. Pumpedüse nach Anspruch 1, mit einer am seitlich vorkragenden Gehäuseteil (.11a) befindlichen und der Befestigung des Überströmventils (27) dienenden Flanschfläche (.1-Th), gegen die eine Stirnfläche (27a) am Überströmventil (.27) druckdicht verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkanal (38) im seitlich vorkragenden Gehäuseteil (11a) als Sacklochbohrung von der Flanschfläche (11b) ausgehend und in den Querkanal (39) einmündend gebohrt ist..
3. Pumpedüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (27) als eine sowohl das Stellglied (.31O als auch alle Ventilbauteile umfassende und in seiner Stirnfläche (.27a) mündende Anschlußkanäle (1Ha, Uib) für die beiden Abschnitte (.28a, 28b) des Überströmkanals (28) aufweisende Baueinheit ausgebildet ist und daß durch den zwischen der Flanschfläche (ITb) am vorkragenden Gehäuseteil (.1Ia) und der Stirnfläche (27a) des Überströmventils (27) gebildeten Dichtspalt der Steuerkanal (38) im ersten Abschnitt (28a) des Überströmkanals (.28) gegenüber einem ebenfalls von der Flanschfläche (11b) ausgehend in den seitlich vorkragenden Gehäuseteil (.11a) gebohrten Teil-
abscnnitt des zweiten Abschnittes C28b) des Überströmkanals (28) abgedichtet ist,
h.. Pumpedüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei dauernd mit dem Pumpenarbextsraum C23) verbundene Druckausgleichsnuten (i+2) symmetrisch zur Längsachse des Querkanals (39), mit seitlichem Abstand zueinander und zu der dem seitlich vorkragenden Gehäuseteil (.3-Ia) abgewandten Gehäuseseite
(-1JcO hinweisend in die Mantelfläche (.13a) des Pumpenkolbens (-33) eingearbeitet sind,
5·. Pumpedüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei dauernd mit dem
Pumpenarbeitsraum (21) verbundene Druckausgleichsnuten (-IU2) symmetrisch zur Längsachse des Querkanals (39),
mit seitlichem Abstand (a) zueinander und zu der dem seit lich vorkragenden Gehäuseteil (11 a) abgewandten Gehäuse — seite (1Jc) hinweisend in die Wand der Zylinderbohrung (-1-12) eingearbeitet sind (Figur 2),
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