DE3540274A1

DE3540274A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE3540274A1
Application number: DE19853540274
Authority: DE
Inventors: Toru Higashi-matsuyama Saitama Ishibashi
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1984-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1986-05-22
Also published as: JPS6186539U; GB8527145D0; GB2170557A

Description

uie Erfindung betrifft eine Kr aftstoffeinspritzpumpe zur tinspritzung von Kraftstoff durch Einspritzventile in einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Insbesondere soll eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe vorgeschlagen werden, die eine Dr uckkarrmer s teuer ung besitzt, ciurch die das Volumen der Druckkammer einer Kraftstofίeinspritzpumpe erhöht werden kann, wenn der Druck in der Druckkammer höher wird als vorgegebener Druck.

Die japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 56-127360, veröffentlicht am 28. September 1981, offenbart eine Kr af ts tof f einspr i tzpurnpe mit einer Dr uckkarrmersteuerung. Diese soll das Volumen der Druckkammer schneller ernöhen als der Druck in der Druckkammer ansteigt, wodurch die Geschwindigkeit des Anstiegs des Kraftstoffeinspritzdruckes zur Steuerung des Einspritzverhältnisses geändert wird, wenn bei dieser üblichen Anordnung der Druck in der Druckkarrrner zu steigen beginnt, wird der Kolben der Dr uckkarrmer s teuer ung verschoben, ehe der zum Offnen der brennstoffeinspritzventiie erforderliche Druck erreicht wird, mit dem Ergebnis, daß bei einem kleinen Brennstoff-

e inspr i tzver hai tn i s das Volumen der Druckkanrmer er heDl ichvergrößert wird. Der Nachteil dieser bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe besteht darin, daß der Zeitpunkt des Beginns des Kraftstoffeinspritzens verzögert wird, weil der Kolben so weit zurückgezogen wird, bis der Druck unterhalb des zum Offnen der Brennstoffeinspritzventiie erforderlichen Druckes 1iegt.

Die obengenannnte Verzögerung läßt sich durch die Verwendung einer Kraftstoffeinspritzpumpe vermeiden, bei der das Volumen der Druckkanrmer erst nach der öffnung der Kraftstoff ei nspr i tzvent i 1 e zur Verringerung des Kraftstoffein-Spritzverhältnisses vergrößert wird. Es kann auch die Kraftstoffeinspritzung vorübergehend unterbrochen werden, um eine sogenannte Pilotkraftstoffeinspritzung zu erreichen. Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe besitzt einen mit der Druckkarnner verbundenen Zylinder und einen Kolben, der gleitend in den Zylinder eingepaßt ist, wobei der Kolben normalerweise durch eine Feder gegen die Druckkammer gedruckt wird. Der Druck, der auf die Feder ausgeübt wird, ist so stark, daß erst nach öffnung der Kr aftstoffeinspritzventi1e der Kolben sicn verschiebt, wodurch das Volumen der Druckkammer deutlich erhöht wird. Es wird dabei jedoch, wenn der Druck in der Druckkarnner gering ist, der Kolben nur ein kleines Stück bewegt

und das Volumen der Druckkarrrner nur ein wenig erhöht. Als Konsequenz ist der Bereich bei der Pilotkraftstoffeinspritzung klein und kann nicht vom Bereich der eigentlichen Kraftstoffeinspritzung unterschieden werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff e i nspr i tzpumpe mit einer betriebssicheren Piiotkraftstoffeinspritzung zu schaffen. Dabei soll ein weiterer Bereich der Pilotkraftstoffeinspritzung als bei üblichen Kraftstoffeinspritzpumpen gewährleistet werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden iv'ierkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.

Die erfindungsgemäß ausgestattete Kraftstoffeinspritzpumpe besteht aus einem Pumpenzylinder, der ein geschlossenes Ende mit einem Verbindungskanal und einen drehbar sowie verschiebbar in dem Pumpenzylinder flüssigkeitsdicht gelagerten Kolben aufweist, wobei das geschlossene Ende des Pumpenzylinders und der Kolben zwischen sich eine Druckkammer bilden. Weiterhin sind Antriebsmittel vorgesehen, die den Kolben drehen und zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung im Pumpenzylinder hin und her schieben. Durch Zuführungseinrichtungen wird Kraftstoff in die Druckkammer eingeführt, wenn der Kolben in der ersten Position ist. Durch weitere Kanäle wird Kraftstoff aus

der Druckkammer zu einem Kraftstoifeinspritzventil abgelassen, wenn der Kolben in der zweiten Stellung ist. Weiterhin ist ein Ventil vorgesehen,das einen Ventilsitz mit einem Hohlraum, der mit der Druckkammer über eine Verbindungs1eitung in Verbindung steht und einen Ventilkörper besitzt, der beweglich in dem Ventilsitz gelagert ist, um im Normalfall die Verbindungsleitung zu schließen. Der Ventilkörper öffnet die die Verbindungs1 eitung für den Einlaß eines Teiles des Kraftstoffes aus der Druckkammer in den Ventilsitz unter einem vorgegebenen Druck in der Druckkarnmer zu öffnen. Dieser vorgegebene Druck ist höher als der Druck in der Druckkammer, der nötig ist, das Krafteinspritzventil zu Öffnen. Der Ventilkörper weist eine erste druckaufnehmende Fläche auf, auf die der Druck in der Druckkammer einwirkt, bevor das Ventil geöffnet ist und eine zweite drucKaufnehrnende Fläche, auf die der Druck in der Druckkamner einwirkt, nachdem das Ventil geöffnet ist, wobei die zweite druckaufnehmende Fläche größer als die erste druckaufnehmende Fläche ist.

Wenn der Druck in der Druckkammer einen vorgegebenen Druck erreicht, öffnet sich das Ventil, um Treibstoff von der Druckkammer in den Ventilsitz einzulassen, wobei sich eine deutliche Volumenzunahme der Druckkamner ergibt. Dadurch fällt der Druck in uer Druckkamner zeitweise scharf unter den Oruck zur öffnung des Einspritzventils ab, das so vor-

übergehend geschlossen wird. Die Pi1otkraftstoffeinsprizung tritt ein, nachdem das Kraftstoffeinspritzventi1 geöffnet ist und bevor es wieder vorübergehend geschlossen wird. Da die zweite druckaufnehmende Fläche größer ist als die erste druckaufnehmende Fläche und die Geschwindigkeit,mit der das Volumen der Druckkammer zunimmt, größer ist als die Geschwindigkeit, mit der der Druck in der Druckkammer wächst, fällt der Druck in der Druckkarnner scharf unter den Druck zur Öffnung der Kraftstoffeinspritzventi1e, wie oben beschrieben, ab, so daß die Pilotkraftstoffeinspritzung verläßlich ausgeführt wird. Der bereich der Pi1otkraftstoffeinspritzung kann durch Verändern des Druckes, den man für die Druckkammer festsetzt, erweitert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzpumpe;

Fig. 2(a) ein Ventil der Kraftstoffeinspritzpumpe vergrößert als Teilausschnitt;

Fig. 2(b) einen vergrößerten Tei1 ausschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Ventils;

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Fig. 3(a) die Abhängigkeit des Drucks in der Druckkammer vom Winkel der Drehung der Kraftabgabewelle des Verbrennungsmotors;

Fig. 3(b) die Abhängigkeit der Venti1verschiebung

vom Winkel der Drehung der Kraftabgabewelle des Verbrennungsmotors;

Fig. 3(c) die Abhängigkeit des Kraftstoff einspritz-

verhaitnisses vom Winkel der Drehung der Kraftabgabewelle des Verbrennungsmotors;

Fig. 4 einen vergrößerten Tei1ausschnitt einer

weiteren Ausführ ungsforrn eines Ventils.

Die in Fig. 1 dargestellte Kr aftstoffeinspritzpumpe besteht aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe A und einer Druckkamnersteuerung B.

Die konventionelle Kraftstoffeinspritzpumpe A besteht aus einem Purnpengehäuse 1 mi t einer Pumpenkamner 2, welche mit Krafttstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstofftank über eine ebenfalls nicht dargestellte Kraftstoffpumpe versorgt wird. Diese wird durch die Kraftabgabewelle des zugeordneten

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Verbrennungsmotors angetrieben. Ein als Pumpe dienender Kolben 4 und ein Kraftstoffvertei1 er sind verschiebbar in einen Pumpenzylinder 3 eingepaßt, der am Pumpengehäuse 1 befestigt ist und ein geschlossenes Ende hat. Der Pumpenzylinder 3 und das in ihm befindliche geschlossene Ende des Kolbens k begrenzen eine dazwischenliegende Druckkarrmer 5. Der Kolben k ist mit seinem entgegengesetzten Ende an einer Nockenscheibe 6 befestigt, die so viele vorstehende Nockenf1ächen hat wie der Verbrennungsmotorzy 1 inder . Die Nockenflächen werden dabei gegen eine Walze 31A einer WeIlenhalterung 31 gepreßt. Die Nockenscheibe 6 ist mit einem Wellenantrieb 32 verbunden, der mit einer der Kraftabgabewelle des Motors angepaßten Drehzahl rotiert.

Bei der Rotation des Wellenantriebes 32 dreht sich der Kolben 4 zur Kraftstoffvertei1ung um seine eigene Achse und bewegt sich hin und her, um Kraftstoff anzusaugen und abzulassen. Dies wird durch Auflaufen der Nockenflächen auf die Walze 31A er re icht.

Wenn also der Kolben k in seinem Ansaugehub nach links in Figur 1 bewegt wird, wird Kraftstoff aus der Pumpenkamrner 2 durch eine Ansaugleitung 7 in die Druckkammer 5 hineingepumpt, und zwar über eine von mehreren Ansaugnuten 8,

die entlang des Außenumfangs des Endes des im Pumpenzylinder 3 befindlichen Kolbens 4 in Wi nkelabständen voneinander angeordnet sind, wenn der Kolben 4 in seinem Ablaßtakt in Fig. 1 nach rechts bewegt wird, wird der Kraftstoff unter Druck aus der Druckkammer 5 über eine Kraftstoffleitung 10, eine Absperranordnung 9, eine Druckleitung 11 und ein Auslaßventil 12 zu einem der Kraft stoffeinspritzventiie an den Motorzylindem geleitet. So wird mit dem Umlauf vom Kolben k Kraftstoff unter Druck nach und nach den Kraftstoffeinspri tzvent i 1 en in vorgegebener Reihenfolge zugeleitet.

Eine Regelhülse 13 dient dazu, die Absperranordnung 9 im Kol· ben k zu öffnen und zu schließen. Insbesondere fließt Kraftstoff von der Druckkammer 5 in die Pumpenkarrmer 2 über die Kraftstoffleitung 10 und die Absperranordnung 9, wenn die Absperranordnung 9 über die Kante der Regelhülse 13 hinaus bewegt wird und sich zur Pumpenkarrmer 2 hin öffnet. Die Kraftstoffeinspritzung in einem Ablaßtakt des Kolbens k ist nun abgeschlossen.

Der Dr uckkainner kont r öl lmechani smus B ist mittels einer Hülse 15, die in den Pumpenzylinder 3 flüssigkeitsdicht eingeschraubt ist, mit aer Kr aft stoffeinspritzpumpe A verbunden. Die Dr uckkarrmer s teuer ung B beinhaltet einen Ventilsitz 16, der in die Hülse 15 eingepaßt ist una einen Hohl-

raum aufweist, der mit der Druckkarrmer 5 über eine durch die Hülse 15 und das geschlossene Ende des Pumpenzylinders 3 definierte Verbindungsleitung 17 in Verbindung steht. Ein Ventilkörper 18 ist in Axialrichtung beweglich in den Ventilsitz 16 eingesetzt. Der Ventilsitz 16 und der Ventilkörper 18 dienen gemeinsam als Ventil für die Verbindungsleitung 17. Wie in Fig. 2 (a) gezeigt, wird die Verbindungsleitung 17 durch ein Ventilsitzteil 19 geschlossen, an dem üer Ventilkörper iS mit dem Ventilsitz 16 in Eingriff koinnt Der Ventilkörper 18 weist bei geschlossenem Ventil eine erste druckaufnehmende Fläche und bei offenem Ventil eine zweite drucKaufnehmende Fläche auf, wobei sich die erste und die zweite druckaufnehmende Fläche voneinander unterscheiden, üer Durchmesser Ds des Ventilsitzteiles 19 entspricht dem der ersten druckaufnehmenden Fläche und der Durchmesser Dp des Venti1 kör pers 18 entspricht dem der zweiten druckaufnehmenden Fläche, wobei Ds< Dp ist.

Ein zy1inderförmiger Körper 20, der eine Federkammer umgibt, ist f1üssigkeitsdicht in die Hülse 15 eingeschraubt. Der Ventilsitz 16 wird vom zy1inderförmigen Körper 20 gegen die Hülse 15 in Andruck gehalten, wobei zwischen dem zy1inderförmigen Körper 20 und dem Ventilsitz 16 ein Abstandshalter 21 vorgesehen ist. Somit sind Hülse 15, Ventilsitz 16, Abstandshalter 21 und zy 1 i nder f örrniger Körper 20 zu einer Einheit zusarnnengef ügt .

Eine Feder abstützung 22 ist mit dem Ventilkörper 18 verbunden, eine andere Feder abs tützung 23 in dem zy 1 i nder f örrni gen Körper 20 verschraubt. Zwischen den Feder abs tutzungen 22 und 23 ist eine Feder 24 angeordnet, die im Normalfall den Ventilkörper 18 gegen die Druckkammer 5 drückt. Die Federabstützum 23 weist einen Sehraubenziehereinschnitt 25 auf, der diametrisch an einem Ende entfernt von der Feder 24 liegt, und eine axiai dort hindurch verlaufende Kraftstoffleitung 27. Der Druck, der auf die Feder 24 ausgeübt wird, kann durch Drehen der Federabstützung 23 mit einem Schraubenzieher, dessen Spitze in den Sehraubenziehereinschnitt 25 eingeführt wird, eingestellt werden. Eine eine Kraftstoffleitung 28 aufweisende Abschlußmutter 26 wird über die Feder abstützung 23 flüssigkeitsdicht geschraubt. Kraftstoff,der den Ventilsitz und den Ventiikörper 18 geschmiert hat, kann durch die Kraftstoff 1 ei tungen 27 und 28 auf die Niederdruckseite, wie sie der Kraftstofftank darstellt, zurückgefuhrt werden. Ein Dichtring 30 ist zwischen dem zylindrischen Körper 20 und der Abschlußmutter 26 eingesetzt.

Im Betrieb komnt der Kraftstoff in der Druckkanrner 5 unter Druck, wenn der Kolben 4 im Abiaßtakt in Fig. 1 nach recnts bewegt wird. Die Verbindungs1eitung 17 bleibt durch den Ventilsitzteii 19 gescnlossen, da der Ventilkörper 18 durch die

Feder 24 gegen die Druckkammer 5 gepreßt wird. In diesem Zeitpunkt entspricht die druckaufnehmende Fläche des Ventilkörpers 18 dem Durchmesser Ds. Wenn der Druck in der Druckkammer 5 auf den Venti1 Öffnungsdruck Ps ansteigt, der durch die Feder 24 bestimmt wird, wird der Ventilkörper in Fig. 1 nach rechts bewegt, wobei das Ventil geöffnet wird, bei geöffnetem Ventil wächst die druckaufnehmende Fläche des Venti1 kör pers 18 auf eine Fläche mit dem Durchmesser Dp an. Der Ventilkörper 18 bewegt sich dabei über die Distanz Jl weiter, bis er gegen den Abstandshalter 21 stößt. Gleichzeitig entsteht durch die Beweung des Ventilkörpers 18 nach rechts ein mit der Druckkammer 5 verbundener Hohlraum im Ventilsitz 16. Durch das Hinzufügen des Volumens dieses entstandenen Raums nimmt das Volumen der Dr uckkanrner 5 deutlich zu. Da die Geschwindigkeit der Bewegung des Ventilkörpers 18 hoch ist, nirrmt das Volumen der Druckkammer 5 schneller zu als der Druck in der Druckkammer 5. Als Folge fällt der Druck in der Druckkammer 3 vorübergehend scharf ab.

Nachdem der Ventilkörper 18 die Di stanz /C durchi auf en hat, wird er gestoppt und somit auch die Volumenzunahme der Druckkammer b. Dann steigt der Druck in der Druckkammer 5 zunehmend, da sich der Kolben 4 beständig nach rechts im Ablaßtakt bewegt.

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Fig. 3(a) und 3(b) zeigen den Druck in der Druckkammer 5 una die bewegung des Venti1 kör pers 18, aufgetragen gegen den Kotati onswi nkel 0 der Mot orkraftabgabewe11e. Als Po wird in Fig. 3(a) das Druckniveau bezeichnet, bei dem Gie Kraftstoffeinspritzventile offen sind. Fig. 3(a) zeigt klar, daß aer Druck in der Druckkarnner 5 einmal deutlich unter aen Ventil öffnungsdruck Po absinkt. Deshalb verhält sich das Kraftstoff einspr i tzver hai tni s so, wie es durch die ausgezogene Linie in Fig. 3(c) angegeben wird. Die Pilotkraftstoffeinspritzung verläuft also fehlerfrei.

Die gestrichelten Linien in Fig. 3(a), 3(b) una 3(c; zeigen die üblichen Charakteristikkurven.

wie aus Fig. 2(a) ersichtlich, ist der Ventilsitz 16 konisch eingezogen an der Verbindungsstelle des Hohlraums des Ventilsitzes 16 mit der Verbindungs1 eitung 17. Der Ventilkörper IS weist ebenfalls eine konisch ausgebildete Spitze auf, wobei sich die Sitzfläche 19 in einer axialen Zwischenstei1ung befindet. Zum Schließen der Verbindungs1 eitung 17 liegt der Ventilkörper IS an der Sitzfläche 19 entlang einer Kontakt Ii nie an dem Ventilsitz 16 an.

Fig. 2(b) zeigt eine abgeänderte Ausführung des Ventils, dessen Ventilsitz 16A in Form eines am Stirnende eingezogenen höh 1zy1inders ausgebildet ist. Durch das Stirnende hindurch ist oer Hohlraum im Ventilsitz i6A mit dem Verbindungskanal 17 verbunden; dieser steht mit der Druckkaivmer 5 in Verbindung (Fig. 1). Das Ventil umfaßt auch einen Ventilkörper 18A mit einem halbkugelförmigen Ende, das entlang einer Kontaktlinie auf dem Ventilsitz 16A aufsitzt, um die Verbindungs1 eitung 17 zu schließen. Wird der Ventilkörper IJiA von der Ver bi ndungs 1 e i tung 17 zurückgezogen, dann wirkt der Druck in der Druckkarrrner j> auf die gesamte Querschnittsfläche 18A.

Fig. *f zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein Ventilkörper 31B in Form eines mit einem Boden versehenen Höh 1zy1inders in einen Ventilsitz 30 gleitend eingepaßt ist. An seinem Ende weist dieser einen Vorsprung geringeren Durchmessers auf, der mit dem Ventilsitz 30 zusammenwirkt, um die mit der Druckkammer 5 verbundene Verbindungs1 eitung zu schließen (Fig. 1). Bei dieser Anordnung wird der Vorsprung geringeren Durchmessers des Venti1 kör pers 31B entlang einer Kontakt 1iηie gegen den Ventilsitz 30 gehalten. Hierbei ergibt sich eine gegenüber den Venti1 anordnungen

der Fig. 2(a) und 2(b) schwächere Flüssigkeitsabdichtung.

uie er f i ndungsgemäße Dr uckkairrner s teuer ung B ergibt eine wirksame Pi1otkraftstoifeinspritzung , da der Ventiikörper 18, ISA oder 31b die beschriebenen kleineren und größeren
druckaufnehmenden Flächen aufweist. Ist das Ventil einmal geöffnet, kann der Ventilkörper 18, I8A oder 3113 durch den Druck in der Druckkammer 5, der auf die größere druckaufnehrnende Fläche des Ven t i 1 kör per s 18, 1 8A oder 31B wirkt, rasch entlang seines gesamten Hubes verschoben werden.

Claims

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I I 3 7 J3 - CL/Li

DIESEL KIKI CO., LTD.

Patentansprücne:

IJ Kraf tstoi f einspr i.tzpumpe mit einem Furnpenzy J inaer , dessen eines Ende abgesenen von einem VerDindungskctnai geschlossen ist und der einen drehbar sowie verschieboar in ihm f i üss i gke i t so i cht gelagerten Kolben aufweist, \vODei tias geschlossene Ende ues Puinpenzy i i nuer s und uer κοίοεη zwischen sich eine Dr uckkairiner bilden, d a ü u r c η gekennzeichnet , daü Antriebsmittel \O,'ii) vor gesenen

OR1G»N^AL

sind, um den Kolben (4) zu drehen und um ihn zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung in dem Pumpenzylinder (3) zu verschieben, wobei durch eine Zuführungseinricntung (7) Kraftstoff in die Druckkammer (5) eingeiünrt wird, wenn sich der Kolben (4) in einer ersten Stellung befindet und üDer Aust r i 11 skanill e (9-12) Kraftstoff aus der Dr uckkarmier O) zu einem Kr af t s tof f e i nspr i tzvent i 1 gepumpt wird, wenn der Kolben (4) sicn in der zweiten Stellung befindet und daυ ein Ventil vorgesehen ist, aas einen Ventilsitz (16) mit einem Hohlraum, der mit der Druckkammer O) über eine VerDinaungsleitung (17) in Verbindung steht und einen Venti1 kor per (18) besitzt, der Dewegiicn in dem Ventilsitz (16) gelagert ist, um im Normalfall die Verbindungsleitung (17) zu schließen, ferner, daß der Ventilkörper (ItSJ die Ver bi ndungs 1 ei tung (17) öffnet für den Einlaß eines Teiles des Kraftstoffes aus der Druckkammer (5) in den Ventilsitz (16) unter einem vorgegebenen Druck in derselben und zwar unter einem höheren Druck als der Druck in der Druckkammer (5), der nötig ist, das Kr aftstoffeinspritzventil zu öffnen, ferner, daß der Ventilkörper OS) eine erste druckaufnehmende Fläche aufweist, auf die der Druck in der Druckkammer O) einwirkt, bevor das Ventil geöffnet wira, und eine zweite druckaufnehmende Fläche aufweist, auf oie der Druck in der Druckkammer O) einwirkt,

BAD ORIGINAL

nachdem aas Ventil geöffnet ist, wobei die zweite oruckaufnehmende Fläche größer als α i e erste dr uckauf nennienüe Fläche ist.
2. Kraitstoffeinspritzpumpe nach Anspruch i, daaurch gekennzeichnet , daß der Ventilsitz (IG) eine konisch verjüngte Oberflache besitzt, über welchen der honiraurnmit der Verbinaungsleitung (17) korrmun i zi er t und daü oer Ventilkörper (18) eine konisch verjüngte Spitze oesitzt, aie in 1 i η i enf orrni ger Anlage an der konischen Oberfläche ues Ventilsitzes (Ib) beim Schließender Ver bi nciungs 1 e 11 ung (17) anliegt.
3. Kr af t s tof fei nspr i tzpurnpe nach Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet , daß der Ventilsitz (lon) einen Hohlzy1inder enthält, über welchen der Hohlraum mit aer Verbindungs1eitung (17) koninuni zi er t, wobei der Ventilkörper (18A) eine ha 1bkuge1förmige Fläche besitzt, die in ii η i enf örrni ger Anlage mit aem Hohl zylinder kommt, um die Verbinaungsleitung (17) zu schließen.

BAD