DE3535005C2 - - Google Patents
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- F02M63/0205—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively for cutting-out pumps or injectors in case of abnormal operation of the engine or the injection apparatus, e.g. over-speed, break-down of fuel pumps or injectors ; for cutting-out pumps for stopping the engine
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpdüse nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Solche Pumpdüsen haben die Form einer mit einer Pumpe in einem
gemeinsamen Gehäuse kombinierten Einspritzdüse.
Eine Pumpdüse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist
bekannt aus der DE-PS 8 55 484. Bei dieser bekannten Pumpdüse erfolgt die
Verstellung sowohl des Einspritzpunkts wie der Einspritzmenge durch Ver
drehen des Pumpkolbens mittels einer Zahnstange. Dies ergibt unzureichende
Verstellmöglichkeiten, besonders beim Start, wo häufig eine Startübermenge
gefordert wird.
Aus der US-PS 41 29 253 kennt man ferner eine Pumpdüse, bei der die
Verstellung von Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge durch ein an die Pump
düse angebautes Magnetventil erfolgt. Dies ermöglicht größere Frei
heiten bei der Wahl von Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge, bringt aber
Schwierigkeiten beim Start, da dann, besonders im Winter, die Batteriespannung
oft stark absinkt und dann das Magnetventil, besonders auch bei Kälte,
nicht mehr sicher arbeitet. Auch kann mit einem solchen Magnetventil die
Einspritzrate nicht beeinflußt werden. Ferner hat die bekannte Pumpdüse
den Nachteil, daß man dort bei einem Fehler im Magnetventil oder dessen
elektronischem Steuersystem die Kraftstoffeinspritzung nicht sofort unter
brechen kann. Im Extremfall können solche Fehler dann zur Zerstörung des
betreffenden Motors führen.
Ferner kennt man aus der AT-PS 3 14 906 und der BOSCH-Druckschrift
"Technische Unterrichtung Diesel-Einspritzpumpen Typ PE und PF", erste
Ausgabe, Juni 1981, Reiheneinspritzpumpen, bei denen eine Nullförderung
eingestellt werden kann. Die AT-PS 3 14 906 zeigt ferner Mittel zur last
abhängigen Beeinflussen der Einspritzrate durch Verdrehung der Kolben
mittels einer Zahnstange. Diese Verstellung der Einspritzrate hat aber gerade
beim Start eine niedrige Einspritzrate zur Folge, was den Start, besonders
bei tiefen Temperaturen, sehr erschwert.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Pumpdüse für eine Brenn
kraftmaschine zu schaffen, welche mit Steuerung des Einspritzzeitpunkts
und der Einspritzmenge durch ein Magnetventil arbeitet und bei der beim An
laßvorgang das Einspritzen einer Startübermenge gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 ange
gebenen Maßnahmen. In der normalen Betriebsstellung des Pumpkolbens ist
die erste Längsnut und/oder die Saugnut umfangsmäßig mit dem Kraftstoff
einlaß ausgerichtet, um eine Verbindung desselben mit der Pumpkammer
zu ermöglichen, und die zweite Längsnut steht umfangsmäßig mit der Kraft
stoff-Überlaufleitung in Verbindung, um diese mit der Pumpkammer zu verbinden.
In der Startstellung des Pumpkolbens ist die erste Längsnut und/oder die
Saugnut umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet, aber die zweite
Längsnut ist nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung ausgerichtet, um diese
von der Pumpkammer getrennt zu halten. Dadurch erhält man automatisch
und sicher beim Start eine Startübermenge, und diese ist nicht vom sicheren
Funktionieren des Magnetventils, also von einer Mindesthöhe der Batterie
spannung, abhängig.
Ferner kann in bevorzugter Weiterbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2
der Pumpkolben in einer dritten Drehstellung eine Nothaltstellung einnehmen,
in welcher sowohl die erste Längsnut wie die Saugnut umfangsmäßig nicht
mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet sind und die zweite Längsnut umfangs
mäßig nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung ausgerichtet ist, um letztere
von der Pumpkammer zu trennen. Dadurch wird es bei einer solchen Pumpdüse
möglich, bei einem Fehler im Magnetventil oder dessen Steuersystem die Kraft
stoffeinspritzung sofort zu unterbrechen, d. h. eine solche Pumpdüse hat eine
Nothaltfunktion.
Alternativ kann diese Nothaltfunktion auch gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3
verwirklicht sein. Dabei ist die Nothaltstellung eine Stellung, in welcher
die erste Längsnut umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausgerichtet ist
und sich längs eines axialen Abschnitts des Pumpkolbens über die Saugnut
hinaus in Richtung zu dem von der Pumpkammer abgewandten Ende des Pump
kolbens erstreckt, so daß die erste Längsnut ständig die Pumpkammer in Ver
bindung mit dem Kraftstoffeinlaß hält, während der Pumpkolben jeweils
einen Druckförderhub ausführt.
Ferner kann in besonders bevorzugter Weise gemäß Anspruch 4 die Pumpdüse
so ausgebildet sein, daß die äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens mit einer
Leckaussparung versehen ist, welche sich axial von der Saugnut in Richtung
zu dem von der Pumpkammer abgewandten Ende des Pumpkolbens erstreckt
und welche an eine Seitenkante der ersten Längsnut anschließt, wobei die
normale Betriebsstellung des Pumpkolbens eine erste normale Betriebsstellung
aufweist, in welcher die Leckaussparung umfangsmäßig nicht mit dem Kraft
stoffeinlaß ausgerichtet ist und ständig durch die Außenseite des Pumpkolbens
gesperrt wird, während der Pumpkolben jeweils einen Druckförderhub durch
läuft, und wobei sie ferner eine zweite normale Betriebsstellung aufweist,
in welcher die Leckaussparung umfangsmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß ausge
richtet ist und ständig mit diesem in Verbindung steht, während der Pumpkolben
jeweils einen Druckförderhub durchläuft, um so ein Lecken von Kraftstoff
aus der Pumpkammer über die erste Längsnut und die Leckaussparung zum
Kraftstoffeinlaß zu ermöglichen und dadurch die Förderrate zu reduzieren. Auf
diese Weise wird es nach den Merkmalen des Anspruchs 4 möglich, die Einspritz
rate abhängig von Betriebsbedingungen des zugehörigen Verbrennungsmotors
zu steuern.
Eine erfindungsgemäße Pumpdüse erfordert gegenüber herkömmlichen Pump
düsen dieser Art nur minimale Änderungen, so daß sie mit niedrigen Kosten
hergestellt werden kann.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den im folgenden beschrieben und in der Zeichnung dargestellten, in
keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungs
beispielen. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpdüse nach einem ersten Aus
führungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2A-2C Querschnitte durch wesentliche Teile der Pumpdüse der Fig. 1
in verschiedenen Betriebsstellungen, wie dort angegeben,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Pumpdüse nach einem zweiten Aus
führungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 eine raumbildliche, vergrößerte Darstellung eines wesentlichen
Teils der Pumpdüse der Fig. 3, und
Fig. 5A, A1-Fig. 5D, D1 Querschnitte durch wesentliche Teile der Pump
düse der Fig. 3 in verschiedenen Betriebsstellungen, wie dort
angegeben.
In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe
rechts, links, oben, unten jeweils auf die Darstellung in
der betreffenden Figur. In den verschiedenen Figuren werden
gleiche oder gleichwirkende Teile jeweils mit denselben Bezugs
zeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Einspritzgeräts. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein
Haupt-Gehäuseteil, das im folgenden als Gehäuse 1 bezeichnet
wird und das einstückig mit einem Pumpenzylinder 2 ausgebildet
ist. Eine Einspritzdüse 3 ist mittels einer Überwurfmutter 6
am Pumpenzylinder 2 festgehalten. Die Überwurfmutter 6 ist,
wie dargestellt, auf ein Gewinde auf der Außenseite des Pumpen
zylinders 2 aufgeschraubt und überdeckt wie dargestellt Distanz
stücke 4 und 5, welche zwischen dem Pumpenzylinder 2 und der
Einspritzdüse 3 eingefügt sind. Letztere weist einen Düsen
körper 7 auf, ferner eine Düsennadel 8, welche axial verschieb
bar im Düsenkörper 7 angeordnet ist und zum Schließen bzw.
Öffnen von im Düsenkörper 7 angeordneten, nicht dargestellten
Düsenöffnungen dient. Ferner weist die Einspritzdüse 3 eine
Düsenfeder 9 auf, welche in den Distanzstücken 4, 5 ange
ordnet ist und die Düsennadel 8 in Fig. 1 nach unten drückt,
um die Einspritzöffnungen zu schließen.
Im Pumpenzylinder 2 ist eine Pumpkammer 2 a gebildet, welche
mit einer - nicht dargstellten - Druckkammer im Düsenkörper
7 in Verbindung steht. Diese Verbindung wird hergestellt
über Durchlässe 10, 11 in den Distanzstücken 4 bzw. 5 sowie
einen nicht dargestellten Durchlaß im Düsenkörper 7.
Ein Kraftstoffeinlaßanschluß 12 ist an der in Fig. 1 linken
Seite des Gehäuses 1 angeordnet und steht über einen Kraftstoff
einlaß 13 in Verbindung mit einer Führungsausnehmung 14 für
den Pumpkolben 18, welche Führungsausnehmung im Pumpen
zylinder 2 ausgebildet ist und mit einem Teil ihrer Längs
erstreckung die Pumpkammer 2 a bildet.
Ein anderer Kraftstoffanschluß 15 ist auf der gegenüber
liegenden, also in Fig. 1 rechten Seite des Gehäuses 1
angeordnet. Seine Öffnung kann verbunden werden mit der
Ausnehmung 14 für den Pumpkolben 18, und zwar über eine
Kraftstoff-Überlaufleitung 16, die im Gehäuse 1 ausgebildet
ist. Die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 und der Kraftstoff
einlaß 13 münden bevorzugt - wie dargestellt - an diametral
gegenüberliegenden Stellen in der Bohrung 14 und liegen
auf einer einzigen Geraden, schließen also umfangsmäßig
einen Winkel von 180° ein.
Ein Magnetventil 17 steuert den Durchlaß durch die Kraftstoff-
Überlaufleitung 16 und steuert somit den Einspritzzeitpunkt
und die Einspritzmenge und wird seinerseits gesteuert von
einem elektronischen Steuergerät ECU 40, dessen Funktion nach
folgend beschrieben wird.
In der Ausnehmung 14 ist ein Pumpkolben 18 verschieb- und ver
drehbar angeordnet. Er kann drei Drehstellungen einnehmen,
nämlich
eine Betriebsstellung gemäß Fig. 2A;
eine Startstellung gemäß Fig. 2B;
und eine Nothaltstellung gemäß Fig. 2C.
Diese Stellungen werden nachfolgend erläutert werden.
eine Betriebsstellung gemäß Fig. 2A;
eine Startstellung gemäß Fig. 2B;
und eine Nothaltstellung gemäß Fig. 2C.
Diese Stellungen werden nachfolgend erläutert werden.
Eine verdrehbare Steuerhülse 19 ist am oberen Ende des Pump
kolbens 18 angeordnet. Sie ist mit dem Pumpkolben 18 dreh
fest, aber axial verschieblich, verbunden. An der Steuerhülse
19 ist ein Zahnrad 20 befestigt und kämmt mit einer zur Ein
stellung dienenden Zahnstange 21. Letztere dient zur Verdrehung
des Pumpkolbens 18, d. h. wenn die Zahnstange 21 in Richtung
der in Fig. 1 dargestellten Pfeile linear verschoben wird,
wird die Steuerhülse 19 und damit der Pumpkolben 18 um ihre
bzw. seine eigene Achse verdreht. Die Zahnstange 21 wird
von einer nicht dargestellten Vorrichtung angetrieben, z. B.
von einem Hydrozylinder und einem Schrittmotor.
Der Pumpkolben 18 wird durch eine Kolbenfeder 22 in Richtung
nach oben beaufschlagt, welche zwischen einem an der Ober
seite des Pumpkolbens 18 befestigten Federsitzglied 23 und
einer Schulter 25 angeordnet ist, welch letztere an einem
unteren Abschnitt eines hohlen, rohrförmigen Vorsprungs 24
stufenförmig ausgebildet ist. Der Vorsprung 24 ragt, wie dar
gestellt, von der Oberseite des Gehäuses 1 weg nach oben
und ist mit diesem einstückig ausgebildet.
Über dem Federsitzglied 23 befindet sich ein im Querschnitt
U-förmiger zylindrischer Deckel 26, der wie dargestellt in
dem hohlen rohrförmigen Vorsprung 24 verschiebbar geführt ist
und in ihm auf- und abbewegt werden kann.
Die Nockenfläche eines - nicht dargestellten - rotierenden
Nockens liegt gegen die obere Stirnfläche des Deckels 26 an.
Dieser Nocken wird von einer - ebenfalls nicht dargestellten -
Brennkraftmaschine angetrieben und bewirkt hierbei die hin-
und hergehende Bewegung des Pumpkolbens 18. Letzterer ist hier
in seiner oberen Totpunktstellung dargestellt.
Die Pumpkammer 2a ist gebildet in der Ausnehmung 14 zwischen
der unteren Stirnfläche des Pumpkolbens 18 und der oberen
Stirnfläche des Distanzstückes 4.
Am Außenumfang des Pumpkolbens 18 ist auf der einen Seite
eine erste Längsnut 27 und auf der gegenüberliegenden Seite
eine zweite Längsnut 28 ausgebildet. Diese Nuten 27, 28 er
strecken sich in Achsrichtung des Pumpkolbens 18 und sind
bei dieser Ausführungsform gegeneinander um 180° versetzt.
Die unteren Enden der Nuten 27, 28 liegen in der unteren
Stirnfläche des Pumpkolbens 18, münden also in die Pumpkammer
2a, während ihre oberen Enden wie dargestellt an axialen Mittel
abschnitten des Pumpkolbens 18 liegen. Hierbei liegt in Fig. 1
das obere Ende der erstenLängsnut 27 um einen vorgegebenen
Abstand niedriger als das obere Ende der zweiten Längsnut 28.
Das obere Ende der ersten Längsnut 27 ist dabei so angeordnet,
daß es in der - in Fig. 1 dargestellten - oberen Totpunkt
stellung des Pumpkolbens 18 im wesentlichen auf derselben
Höhe liegt wie der sich quer zu ihm erstreckende Kraftstoff
einlaß 13. Das obere Ende der zweiten Längsnut 28 ist so ange
ordnet, daß es während des gesamten nach oben gehenden
Hubs des Pumpkolbens 18 seine Verbindung mit der Kraftstoff-
Überlaufleitung 16 aufrechterhält.
Die Nuten 27 und 28 sind so am Umfang des Pumpkolbens 18 ange
ordnet, daß in der normalen Betriebsstellung gemäß Fig. 2A
der Kraftstoffeinlaß 13 mit der ersten Längsnut 27 und die
Kraftstoff-Überlaufleitung 16 mit der zweiten Längsnut 28
in Verbindung steht. Je nach der Winkellage der Kanäle 13,
16 im Gehäuse 1 ergibt sich also eine entsprechende Winkel
stellung der Nuten 27 und 28 am Kolben 18.
Am Außenumfang des Pumpkolbens 18 ist ferner eine sich in
Umfangsrichtung erstreckende Saugnut 29 vorgesehen, und zwar
an einer axialen Zwischenstellung. Die Saugnut 29 geht am
einen Ende in die erste Längsnut 27 über, vgl. Fig. 4. Die
Saugnut 29 ist so angeordnet, daß sie mit dem Kraftstoff
einlaß 13 in Verbindung steht, wenn sich der Pumpkolben 18
in seiner Startstellung gemäß Fig. 2B befindet. Dann steht
der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saugnut 29 mit der ersten
Längsnut 27 in Verbindung.
Das Magnetventil 17 und die Zahnstange 21 bzw. deren Be
tätigungsvorrichtung stehen elektronisch in Verbindung
mit dem elektronischen Steuergerät ECU 40 und werden durch
dieses gesteuert. Dem Steuergerät 40 werden im Betrieb ver
schiedene Signale von der - nicht dargestellten - Brenn
kraftmaschine zugeführt, z. B. Drehzahl der Brennkraftmaschine,
Belastung der Brennkraftmaschine, Kühlmitteltemperatur und
Auspuffgastemperatur der Brennkraftmaschine. Hierzu dienen
entsprechende, nicht dargestellte Sensoren an der Brennkraft
maschine.
Ausgehend von diesen Signalen berechnet das elektronische
Steuergerät 40 die entsprechenden Werte für den Einspritz
zeitpunkt, die Einspritzmenge etc., wie sie für die jeweiligen
Werte der Brennkraftmaschine optimal sind, und diese Werte
werden als Steuersignale dem Magnetventil 17 und dem - nicht
dargestellten - Betätigungsglied für die Zahnstange 21 zuge
führt. Der Kraftstoffzufuhranschluß 12 wird über eine nicht
dargestellte Leitung mit einer nicht dargestellten Förderpumpe
verbunden. Der Kraftstoffauslaßanschluß 15 wird über eine
nicht dargestellte Leitung mit einem nicht dargestellten
Vorratsbehälter verbunden. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugs
zeichen 30 und 31 Rücklaufleitungen, welche im Distanzstück
4 und dem Gehäuse 1 des Einspritzgeräts ausgebildet sind.
Sie dienen dazu, Kraftstoff, der aus der Einspritzdüse 3 leckt,
zum Kraftstoffeinlaß 13 zurückzuführen.
Das Einspritzgerät nach Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt:
Befindet sich die Brennkraftmaschine in einem normalen
Betriebszustand, so treibt das elektronische Steuergerät 40
die Zahnstange 21 an, damit sie den Pumpkolben 18 in die nor
male Betriebsstellung verdreht, wie sie in Fig. 2A dargestellt
ist. Wenn sich der Pumpkolben 18 in seinem O. T. gemäß Fig. 1
befindet, steht in dieser Stellung der Kraftstoffeinlaß 13
über die erste Längsnut 27 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung,
und die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 steht über die zweite
Längsnut 28 ebenfalls mit der Pumpkammer 2a in Verbindung.
Wird nun der - nicht dargestellte - Nocken von der Brennkraft
maschine verdreht, um über den Deckel 26 eine hin- und hergehende
Bewegung des als Stößel wirkenden Federsitzgliedes 23 zu be
wirken, so wird - unter der Gegenwirkung der Kolbenfeder 22 -
eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 18 in der Ausnehmung
14 bewirkt. Während des nach oben gehenden Saughubs wird Kraft
stoff durch den Anschluß 12, den Kraftstoffeinlaß 13 und
die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a gesaugt. Wenn dann
der Kolben 18 seinen nach unten gehenden Druckförderhub aus
führt, wird der Kraftstoffeinlaß durch die äußere Umfangs
fläche des Kolbens 18 gesperrt. Wird nun die Kraftstoff-Über
laufleitung 16 durch das Magnetventil 17 gesperrt, so wird
der Kraftstoff in der Pumpkammer 2a auf einen höheren Druck
gebracht und durch die Durchlässe 10,11 der Druckkammer
im Düsenkörper 7 zugeführt.
Steigt der Druck in der Pumpkammer 2a so weit an, daß er
die Kraft der Düsenfeder 9 überwindet, d. h. wenn dieser Druck
den Ventilöffnungsdruck erreicht hat, so wird die Düsennadel
8 angehoben, um die Einspritzöffnungen zu öffnen, und Kraft
stoff wird in den betreffenden Zylinder der Brennkraftmaschine
eingespritzt.
Der Einspritzzeitpunkt wird bestimmt durch das Schließen
des Magnetventils 17, und die Einspritzmenge wird bestimmt
durch die Schließdauer des Magnetventils 17. Beides wird
gesteuert durch entsprechende Signale vom elektronischen
Steuergerät 40, und diese Signale sind wie erläutert so be
rechnet, daß sie optimal für den jeweiligen Betriebszustand
der Brennkraftmaschine sind.
Beim Anlassen der Brennkraftmaschine bewirkt das elektronische
Steuergerät 40, daß die Zahnstange 21 den Pumpkolben 18 in
die Startstellung gemäß Fig. 2B bringt. Hierzu wird beim
dargestellten Ausführungsbeispiel der Pumpkolben 18 aus
der normalen Betriebsstellung um fast 45° im UZS verdreht.
In der Startstellung steht die Saugnut 29 in Verbindung mit
dem Kraftstoffeinlaß 13, und die zweite Längsnut 28 steht
nun nicht mehr in Verbindung mit der Kraftstoff-Überlaufleitung
16, da er gegenüber dieser um etwa 45° verdreht ist.
Befindet sich also der Kolben 18 in seiner OT-Stellung gemäß
Fig. 1, so steht der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saugnut
29 und die erste Längsnut 27 in Verbindung mit der Pump
kammer 2a, während die Kraftstoff-Überlauleitung 16 durch
die äußere Umfangsfläche des Kolbens 18 versperrt wird und
nicht mit der Pumpkammer 2a in Verbindung steht. Führt also
der Kolben 18 seinen Saughub aus, so wird Kraftstoff durch
den Einlaßanschluß 12, den Kraftstoffeinlaß 13, die Saugnut
29 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a angesaugt.
Wird dann beim Förderhub des Kolbens 18 der Kraftstoffeinlaß
13 durch die äußere Umfangsfläche des Kolbens 18 gesperrt,
so wird der Kraftstoff in der Pumpkammer 2a mit Druck beauf
schlagt, und wenn dieser Druck den Ventilöffnungsdruck erreicht,
wird der Kraftstoff durch die Einspritzdüse 3 eingespritzt.
Wie bereits erläutert, wird in der Startstellung die Ver
bindung zwischen der Pumpkammer 2a und der Kraftstoff-Über
laufleitung 16 ständig getrennt gehalten, so daß aller
Kraftstoff, der in die Pumpkammer 2a eingesaugt worden war,
durch die Einspritzöffnungen eingespritzt wird. Über das
Magnetventil 17 kann also - unabhängig von dessen Schalt
stellung beim Anlassen - kein Kraftstoff während des Förder
hubs des Kolbens 18 abströmen, so daß man beim Anlassen
mit Sicherheit eine Startübermenge erhält, auch wenn z. B.
durch starken Spannungsabfall beim Anlassen das Magnetven
til 17 nicht sicher funktionieren sollte.
Sollte ein Defekt im elektronischen Steuergerät 40, dem Ma
gnetventil 17 etc. auftreten, so ist keine richtige Steuerung
des Einspritzvorganges mehr möglich. In diesem Fall kann
die Zahnstange 21 manuell so betätigt werden, daß sie den
Pumpkolben 18 in die Nothaltstellung gemäß Fig. 2C bringt.
Hierzu wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Kolben
18 aus der normalen Betriebsstellung um fast 45° entgegen
dem UZS verdreht. In dieser Nothaltstellung sind, wie darge
stellt, die Saugnut 29 und die erste Längsnut 27 nicht mit
dem Kraftstoffeinlaß 13 verbunden, und die zweite Längsnut
28 ist nicht mit der Kraftstoff-Überlaufleitung 16 verbunden.
Die Kanäle 13 und 16 sind durch die äußere Umfangsfläche des
Kolbens 18 versperrt. Infolgedessen ist die Pumpkammer 2a
sowohl vom Kanal 13 wie vom Kanal 16 getrennt, so daß beim
Saughub des Kolbens 18 kein Kraftstoff in die Pumpkammer
2a angesaugt werden kann, die Kraftstoffeinspritzung folglich
aufhört, und die Brennkraftmaschine stehenbleibt.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 1 sind mit den
selben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und werden gewöhnlich
nicht nochmals beschrieben. Der wesentliche Unterschied
zu Fig. 1 besteht darin, daß der Pumpkolben 18 hier vier
verschiedene Stellungen einnehmen kann, wie sie in Fig. 5 dar
gestellt und beschriftet sind, nämlich eine erste normale
Betriebsstellung mit einer höheren Einspritzrate, gemäß Fig. 5A
und A1, eine zweite normale Betriebsstellung mit einer niedrige
ren Einspritzrate, gemäß Fig. 5B und B1, eine Startstellung,
gemäß Fig. 5C und C1, sowie eine Nothaltstellung gemäß Fig. 5D
und D1.
Es sind hier ebenfalls zwei Längsnuten 27 und 28 in der Außen
umfangsfläche des Pumpkolbens 18 vorgesehen, doch haben sie
im Gegensatz zu Fig. 1 dieselbe Länge, und andere Winkellagen
als bei Fig. 1. Sie sind nämlich voneinander durch einen von
180° verschiedenen stumpfen Winkel getrennt. Die unteren Enden
der ersten und zweiten Längsnut 27, 28 münden in der unteren
Stirnfläche des Pumpkolbens 18, und die oberen Enden erstrecken
sich bis zu einem axialen Mittelabschnitt der äußeren Umfangs
fläche des Kolbens 18, und zwar bis zur selben Höhe. Wenn sich
bei Fig. 3 der Pumpkolben 18 in seinem dargestellten oberen
Totpunkt befindet, liegen die oberen Enden der Längsnuten
27, 28 auf derselben Höhe oberhalb des Kraftstoffeinlasses
13 und der Kraftstoff-Überlaufleitung 16, d. h. fast auf der
Höhe des Zahnrades 20.
Eine Saugnut 29 ist im mittleren Bereich der Außenumfangs
fläche des Kolbens 18 ausgebildet, erstreckt sich in Umfangs
richtung, und geht an einem Ende über in die Längsnut 27,
vgl. Fig. 4. Die Saugnut 29 ist so angeordnet, daß sie mit
dem Kraftstoffeinlaß 13 in der ersten normalen Betriebs
stellung (Fig. 5A), in der zweiten normalen Betriebsstellung
(Fig. 5B) und der Startstellung (Fig. 5C) umfangsmäßig aus
gerichtet ist, so daß die Saugnut 29 in der in Fig. 3 dar
gestellten OT-Stellung des Kolbens 18 mit dem Kraftstoffein
laß in Verbindung steht, und dadurch diesen mit der ersten
Längsnut 27 und der Pumpkammer 2a verbindet.
An der Außenseite des Pumpkolbens 18 ist ferner beim zweiten
Ausführungsbeispiel eine Leckaussparung 32 zum Verringern der
Einspritzrate vorgesehen. Diese Aussparung erstreckt sich
(Fig. 4) längs einer Seitenkante der ersten Längsnut 27 und direkt
an diese anschließend. Sie erstreckt sich axial von der Ober
seite der Saugnut 29 nach oben bis zum oberen Ende der Längs
nut 27. Die Tiefe der Leckaussparung 32 ist bevorzugt so aus
gelegt, daß sie abhängig vom Zentriwinkel ist und in Richtung
weg von der Längsnut 27 kleiner wird und dann in die normale
Zylinderfläche des Kolbens 18 übergeht, wie das Fig. 4 klar
zeigt. Die Winkellage der Leckaussparung 32 ist so gewählt,
daß sie winkelmäßig mit dem Kraftstoffeinlaß 13 ausgerichtet
ist, wenn der Pumpkolben 18 die zweite normale Betriebsstellung
mit einer niedrigeren Einspritzrate einnimmt, wie sie in Fig. 5B1
dargestellt ist. Durchläuft also in dieser Stellung der Kolben 18
seinen Förderhub, so verbindet die Leckaussparung 32 ständig den
Kraftstoffeinlaß 13 mit der ersten Längsnut 27.
Die anderen, vorstehend nicht nochmals beschriebenen Teile
von Fig. 3 stimmen hinsichtlich Funktion und Ausbildung im
wesentlichen mit denen gemäß Fig. 1 und 2 überein, weshalb
ihre erneute Beschreibung unterbleibt.
Das Einspritzgerät nach den Fig. 3-5 arbeitet wie folgt:
Arbeitet die Brennkraftmaschine bei normalen Betriebsbedingungen
und hoher Drehzahl, wobei eine erhöhte Einspritzrate erforder
lich ist, so betätigt das in Fig. 1 dargestellte elektronische
Steuergerät 40 die Zahnstange 21, und diese bringt den Pump
kolben 18 in seine erste normale Betriebsstellung mit erhöhter
Einspritzrate, wie sie in den Fig. 5A und A1 gezeigt ist.
Befindet sich der Pumpkolben 18 in seinem OT, so steht in dieser
Stellung der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saugnut 29 und die
erste Längsnut 27 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung, und die
Kraftstoff-Überlaufleitung 16 steht über die zweite Längsnut
28 ebenfalls mit der Pumpkammer 2a in Verbindung.
Wird hierbei der Nocken, welcher auf den Deckel 26 wirkt,
durch die Brennkraftmaschine gedreht, so bewirkt er über den
Deckel 26 eine hin- und hergehende Bewegung des Federsitz
glieds 23, und Dank der Gegenkraft der Kolbenfeder 22 führt
der Pumpkolben 18 eine hin- und hergehende Bewegung in der
Ausnehmung 14 aus. Während des Saughubs in der Stellung 5A
wird Kraftstoff durch den Einlaßanschluß 12, den Kraftstoff
einlaß 13 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a
gesaugt. Führt anschließend der Kolben 18 in der Stellung
gemäß Fig. 5A1 seinen Förderhub aus, so wird der Kraftstoff
einlaß durch die Außenseite des Kolbens 18 verschlossen.
Wird nun die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 durch das Magnet
ventil 17 verschlossen, so wird der Kraftstoff in der Pump
kammer 2a mit Druck beaufschlagt und über die Durchlässe 10,
11 der Druckkammer im Düsenkörper 7 zugeführt. Erreicht dort
der Druck den Ventilöffnungsdruck, so wird die Düsennadel 8
entgegen der Kraft der Düsenfeder 9 angehoben, um die Ein
spritzdüse 3 zu öffnen und Kraftstoff mit einer hohen Ein
spritzrate in den betreffenden Zylinder der Brennkraftmaschine
einzuspritzen.
Läuft die Brennkraftmaschine unter normalen Betriebsbedingungen
bei niederen Drehzahlen, so daß sie eine kleine Einspritzrate
benötigt, so betätigt das elektronische Steuergerät 40 die
Zahnstange 21 so, daß sie den Pumpkolben 18 in die zweite
normale Betriebsstellung mit verrinerter Einspritzrate bringt,
wie sie in den Fig. 5B und B1 dargestellt ist. Hierzu wird,
ausgehend von der Stellung gemäß Fig. 5A, der Pumpkolben 18
entgegen dem UZS um beinahe 25° verdreht. In dieser Stellung
steht im oberen Totpunkt der Kraftstoffeinlaß 13 über die Saug
nut 29 und die erste Längsnut 27 mit der Pumpkammer 2a in Ver
bindung, und die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 steht über die
zweite Längsnut 28 mit der Pumpkammer 2a in Verbindung, eben
so wie in der Stellung gemäß Fig. 5A.
Ebenso wie in der Stellung nach Fig. 5A wird also Kraftstoff
über den Einlaßanschluß 12, den Kraftstoffeinlaß 13, die Saugnut
29 und die erste Längsnut 27 in die Pumpkammer 2a angesaugt,
wenn der Pumpkolben 18 in Fig. 5B seinen Saughub ausführt.
Im Gegensatz zu Fig. 5A1 wird aber bei Fig. 5B1 beim Förder
hub eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffeinlaß 13 und der
ersten Längsnut 27 über die Leckaussparung 32 hergestellt.
Ist also die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 durch das Magnet
ventil 17 gesperrt, damit der Kraftstoff in der Pumpkammer 2a
mit Druck beaufschlagt wird, so leckt ein Teil dieses mit
Druck beaufschlagten Kraftstoffs durch die Leckaussparung 32
und die erste Längsnut 27 zum Kraftstoffeinlaß 13. Infolge
dessen wird der Druck in der Pumpkammer 2a auf einem niedrigeren
Wert gehalten, als wenn sich der Pumpkolben 18 in seiner
ersten normalen Betriebsstellung gemäß Fig. 5A1 befindet,
so daß der Kraftstoff mit einer niedrigeren Einspritzrate
eingespritzt wird.
Ferner kann in besonders bevorzugter Weise eine Feinverstellung
der Drehstellung des Pumpkolbens 18 vorgenommen werden, so
daß ein anderer Umfangsabschnitt der Leckaussparung 32 dem
Kraftstoffeinlaß 13 gegenüberliegt. Dadurch kann die Leckmenge,
die beim Förderhub durch die Leckaussparung 32 zum Kraftstoff
einlaß 13 zurückströmt, verändert werden, und man kann so
die Einspritzrate in sehr einfacher Weise auf einen gewünschten
Wert einstellen, wie er den augenblicklichen Betriebs
bedingungen der Brennkraftmaschine optimal angepaßt ist. Dies
ist möglich, weil die Tiefe der Leckaussparung 32 sich in
Umfangsrichtung ändert, d. h. sie nimmt ausgehend von der ersten
Längsnut 27 ab und wird an einer Übergangsstelle 32′ zu Null,
d. h. dort geht sie in den zylindrischen Außenumfang des
Kolbens 18 über. Es ergeben sich hierdurch vielfältige
Variationsmöglichkeiten, wobei die Tiefenzunahme, ausgehend
von der Übergangsstelle 32′ und in Richtung zur Längsnut 27,
bevorzugt im wesentlichen monoton ist.
Zum Anlassen wird der Pumpkolben 18 in die Startstellung gemäß
Fig. 5C und 5C1 gebracht. Hierzu wird, ausgehend von der Stellung
nach Fig. 5A, der Pumpkolben 18 um fast 20° im UZS verdreht.
Da diese Stellung hinsichtlich der Funktion im wesentlichen
identisch ist mit der Startstellung gemäß Fig. 2B des ersten
Ausführungsbeispiels, erfolgt die Einspritzung auch hier mit
einer Startübermenge, wie in Verbindung mit Fig. 2B ausführlich
beschrieben.
Bei einem Defekt im elektronischen Steuergerät 40, dem Magnet
ventil 17, etc., kann die Einspritzung nicht mehr gesteuert
werden. In diesem Fall kann die Zahnstange 21 manuell betätigt
werden, um den Pumpkolben 18 in die Nothaltstellung gemäß Fig.
5D und 5D1 zu bringen. Hierbei wird der Kolben 18, ausgehend
von der Stellung nach Fig. 5A, um fast 30° entgegen dem Uhrzeigersinn
verdreht. In dieser Nothaltstellung ist die erste Längsnut 27
winkelmäßig ausgerichtet mit dem Kraftstoffeinlaß 13, während
die zweite Längsnut 28 eine andere Winkelstellung einnimmt als
die Kraftstoff-Überlaufleitung 16 und folglich von dieser
getrennt ist, wobei die Überlaufleitung 16 durch die Außenfläche
des Kolbens 18 gesperrt und somit von der Pumpkammer 2a getrennt
ist.
Befindet sich der Pumpkolben 18 in dieser Drehstellung, so
wird bei einem Saughub des Kolbens 18 Kraftstoff aus dem
Kraftstoffeinlaß 13 über die Längsnut 27 in die Pumpkammer
2a angesaugt und beim anschließenden Förderhub auf demselben
Weg wieder zum Kraftstoffeinlaß 13 zurückgepumpt. Infolge
dessen erreicht der Kraftstoffdruck in der Pumpkammer 2a
nicht den Ventilöffnungsdruck, so daß keine Einspritzung
stattfindet und die Brennkraftmaschine sofort zum Stehen
kommt.
Claims (8)
1. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine,
mit einer Einspritzdüse (3),
einem Pumpenzylinder (2), der in einem Gehäuse (1) mit der Einspritz düse (3) kombiniert ist,
einem Pumpkolben (18), der im Pumpenzylinder (2) hin- und herverschieb bar und in seiner Drehstellung verstellbar ist und eine Stirnfläche und eine äußere Umfangsfläche aufweist,
mit einem Kraftstoffeinlaß (13), der sich zum Pumpenzylinder (2) öffnet und der durch die äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) verschließ bar ist,
mit einer Kraftstoff-Überlaufleitung (16), die sich zum Pumpenzylinder (2) öffnet und durch die äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) ver schließbar ist,
mit einer durch den Pumpenzylinder (2) und die Stirnfläche des Pumpkolbens (18) definierten Pumpkammer (2a), und
mit einer in der äußeren Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) ausge bildeten Verbindungsdurchlaßanordnung (27, 28, 29, 32) zum Verbinden der Pumpkammer (2a) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) und/oder der Kraft stoff-Überlaufleitung (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß ein den Durchlaß durch die Überlaufleitung (16) steuerndes Magnetventil (17) zum Sperren der Überlaufleitung vorge sehen ist,
daß die in der äußeren Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) vorgesehene Verbindungsdurchlaßanordnung eine erste Längsnut (27) und eine zweite Längsnut (28) aufweist, die beide mit der Pumpkammer (2a) in Verbindung stehen,
daß die Verbindungsdurchlaßanordnung eine sich in Umfangsrichtung er streckende Saugnut (29) aufweist, die mit der ersten Längsnut (27) in Verbindung steht und mit dem Kraftstoffeinlaß (13) dann in Verbindung gebracht wird, wenn sich der Pumpkolben (18) in seiner von der Pumpkammer (2a) abgewandte Endlage befindet.
daß der Pumpkolben (18) die normale Betriebsstellung in einer ersten Drehstellung und die Startstellung in einer zweiten Drehstellung ein nimmt, wobei in der normalen Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und in der axialen Endlage des Pumpkolbens (18) eine Verbindung des Kraftstoffeinlasses (13) mit der Pumpkammer (2a) ermöglicht,
wobei die zweite Längsnut (28) mit der Kraftstoff-Überlaufleitung (16) in Verbindung steht, um diese mit der Pumpkammer (2a) zu verbinden, und in der Startstellung des Pumpkolbens (18) in dessen axialer End lage die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) mit dem Kraftstoff einlaß (13) ausgerichtet ist, aber die zweite Längsnut (28) nicht mit der Kraftstoff-Überleitung (16) ausgerichtet ist, um letztere von der Pumpkammer (2a) getrennt zu halten.
mit einer Einspritzdüse (3),
einem Pumpenzylinder (2), der in einem Gehäuse (1) mit der Einspritz düse (3) kombiniert ist,
einem Pumpkolben (18), der im Pumpenzylinder (2) hin- und herverschieb bar und in seiner Drehstellung verstellbar ist und eine Stirnfläche und eine äußere Umfangsfläche aufweist,
mit einem Kraftstoffeinlaß (13), der sich zum Pumpenzylinder (2) öffnet und der durch die äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) verschließ bar ist,
mit einer Kraftstoff-Überlaufleitung (16), die sich zum Pumpenzylinder (2) öffnet und durch die äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) ver schließbar ist,
mit einer durch den Pumpenzylinder (2) und die Stirnfläche des Pumpkolbens (18) definierten Pumpkammer (2a), und
mit einer in der äußeren Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) ausge bildeten Verbindungsdurchlaßanordnung (27, 28, 29, 32) zum Verbinden der Pumpkammer (2a) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) und/oder der Kraft stoff-Überlaufleitung (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß ein den Durchlaß durch die Überlaufleitung (16) steuerndes Magnetventil (17) zum Sperren der Überlaufleitung vorge sehen ist,
daß die in der äußeren Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) vorgesehene Verbindungsdurchlaßanordnung eine erste Längsnut (27) und eine zweite Längsnut (28) aufweist, die beide mit der Pumpkammer (2a) in Verbindung stehen,
daß die Verbindungsdurchlaßanordnung eine sich in Umfangsrichtung er streckende Saugnut (29) aufweist, die mit der ersten Längsnut (27) in Verbindung steht und mit dem Kraftstoffeinlaß (13) dann in Verbindung gebracht wird, wenn sich der Pumpkolben (18) in seiner von der Pumpkammer (2a) abgewandte Endlage befindet.
daß der Pumpkolben (18) die normale Betriebsstellung in einer ersten Drehstellung und die Startstellung in einer zweiten Drehstellung ein nimmt, wobei in der normalen Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und in der axialen Endlage des Pumpkolbens (18) eine Verbindung des Kraftstoffeinlasses (13) mit der Pumpkammer (2a) ermöglicht,
wobei die zweite Längsnut (28) mit der Kraftstoff-Überlaufleitung (16) in Verbindung steht, um diese mit der Pumpkammer (2a) zu verbinden, und in der Startstellung des Pumpkolbens (18) in dessen axialer End lage die erste Längsnut (27) und/oder die Saugnut (29) mit dem Kraftstoff einlaß (13) ausgerichtet ist, aber die zweite Längsnut (28) nicht mit der Kraftstoff-Überleitung (16) ausgerichtet ist, um letztere von der Pumpkammer (2a) getrennt zu halten.
2. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, da der Pumpkolben (18) in einer dritten Drehstellung
eine Nothaltstellung einnehmen kann, in welcher sowohl die erste
Längsnut (27) wie die Saugnut (29) nicht mit dem Kraftstoffeinlaß (13)
ausgerichtet sind und die zweite Längsnut (28) nicht mit der Kraft
stoff-Überlaufleitung (16) ausgerichtet ist, um sie von der Pump
kammer (2a) zu trennen.
3. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich die erste Längsnut (27) längs eines axialen
Abschnitts des Pumpkolbens (18) über die Saugnut (29) hinaus in Richtung
zu dem von der Pumpkammer (2a) abgewandten Ende des Pumpkolbens (18)
erstreckt, so daß die erste Längsnut (27) die Pumpkammer (2a) ständig
mit dem Kraftstoffeinlaß (13) verbunden hält, während der Pumpkolben
(18) einen Druckförderhub ausführt,
daß der Pumpkolben (18) ferner in einer dritten Drehstellung eine Nothaltstellung einnehmen kann, in der die erste Längsnut (27) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist, um die Pumpkammer (2a) in ständiger Verbindung mit dem Kraftstoffeinlaß (13) zu halten, während der Pumpkolben (18) seinen Druckförderhub ausführt.
daß der Pumpkolben (18) ferner in einer dritten Drehstellung eine Nothaltstellung einnehmen kann, in der die erste Längsnut (27) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist, um die Pumpkammer (2a) in ständiger Verbindung mit dem Kraftstoffeinlaß (13) zu halten, während der Pumpkolben (18) seinen Druckförderhub ausführt.
4. Pumpdüse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
äußere Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) mit einer Leckaussparung
(32) versehen ist, welche sich axial von der Saugnut (29) in Richtung
zu dem von der Pumpkammer (2a) abgewandten Ende des Pumpkolbens (18)
erstreckt und welche an eine Seitenkante der ersten Längsnut (27) an
schließt,
wobei die normale Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) eine erste normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung (32) nicht mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig durch die Außenseite des Pumpkolbens (18) gesperrt wird, während der Pump kolben (18) einen Druckförderhub durchläuft, und
wobei sie eine zweite normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung (32) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig mit ihm in Verbindung steht, während der Pumpkolben (18) einen Druckförderhub durchläuft, um ein Lecken von Kraftstoff aus der Pumpkammer (2a) über die erste Längsnut (27) und die Leck aussparung (32) zum Kraftstoffeinlaß (13) zu ermöglichen und dadurch die Förderrate zu reduzieren.
wobei die normale Betriebsstellung des Pumpkolbens (18) eine erste normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung (32) nicht mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig durch die Außenseite des Pumpkolbens (18) gesperrt wird, während der Pump kolben (18) einen Druckförderhub durchläuft, und
wobei sie eine zweite normale Betriebsstellung aufweist, in der die Leckaussparung (32) mit dem Kraftstoffeinlaß (13) ausgerichtet ist und ständig mit ihm in Verbindung steht, während der Pumpkolben (18) einen Druckförderhub durchläuft, um ein Lecken von Kraftstoff aus der Pumpkammer (2a) über die erste Längsnut (27) und die Leck aussparung (32) zum Kraftstoffeinlaß (13) zu ermöglichen und dadurch die Förderrate zu reduzieren.
5. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Leckaussparung (32) eine Tiefe hat, die sich
in Umfangsrichtung des Pumpkolbens (18) ändert, um eine Steuerung
der Einspritzrate durch Änderung der Drehstellung des Pumpkolbens
(18) zu ermöglichen.
6. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Tiefe der Leckaussparung (32) in Richtung
von der ersten Längsnut (27) weg in Umfangsrichtung abnimmt.
7. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Leckaussparung (32) an einer Übergangsstelle
in einem vorbestimmten peripheren Abstand von der ersten Längsnut
(27) in die Umfangsfläche des Pumpkolbens (18) übergeht.
8. Pumpdüse für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Tiefe der Leckaussparung (32), ausgehend von
der Übergangsstelle, in Richtung zur ersten Längsnut (27) monoton
zunimmt.
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