DE3804778A1 - Reiheneinspritzpumpe fuer eine luftverdichtende einspritzbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reiheneinspritzpumpe für eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine, mit einem mechanischen oder elektronischen Regler und einem hydraulischen Spritz­ versteller nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, hydraulische Spritzversteller für Reihen­ einspritzpumpen mit Öldruck der Brennkraftmaschine zu be­ treiben. Als nachteilig wird hierbei die Belastung des Öl­ kreislaufes und der bei niedrigen Drehzahlen vorliegende geringe Öldruck angesehen. Außerdem ergeben sich bei kaltem Öl hohe Durchflußwiderstände. Wegen des geringen Öl­ drucks bei Kaltstart ist die bei Brennkraftmaschinen mit Wirbelkammer sehr wichtige Kalt-Frühverstellung überhaupt nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die ge­ schilderten Nachteile durch besondere Maßnahmen zu ver­ meiden, die bei allen Betriebszuständen der Brennkraft­ maschine einen ausreichend hohen Druck für die Betätigung des Spritzverstellers sowie eine ausreichende Fördermenge der Kraftstofförderpumpe sicherstellen und darüber hinaus noch eine äußerst kompakte Bauweise der Reiheneinspritz­ pumpe ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen saugt die integrierte Kraftstofförderpumpe aus dem mit Kraftstoff gefüllten Einspritzpumpeninnenraum an, der somit als Kraftstoff­ reservoir dient, wenn bei kurzzeitigem Freilegen des Kraft­ stoffaustritts im Kraftstoffbehälter Luft angesaugt wird. Die Kraftstofförderpumpe drückt den Kraftstoff in den Druck­ raum, dessen Druckniveau um ein Vielfaches höher liegt als dasjenige bei herkömmlichen Reiheneinspritzpumpen. Der in dem Druckraum herrschende Kraftstoffdruck wird zur Be­ tätigung des Spritzverstellers verwendet. Zugleich werden von diesem Druckraum aus die Pumpenelemente der Reihen­ einspritzpumpe befüllt und überschüssiges Fördervolumen wieder zurückgedrückt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beansprucht, wobei in einem Anwendungsfall die Innenräume unter geringen Unterdruck gesetzt werden, um die bei den großen Dichtlängen an den Trennstellen der Reiheneinspritzpumpe bestehende Gefahr von Kraftstoff­ undichtheiten zu vermeiden und in einem anderen An­ wendungsfall wird in den Innenräumen ein Luftpolster ge­ halten, das die durch Spritzversteller-, Pumpenkolben- und - Stößelbewegungen entstehenden Druckstöße dämpft und dadurch entstehende zusätzliche Undichtheiten vermeidet.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung veran­ schaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Reihenein­ spritzpumpe mit hydraulischem Spritzversteller und mechanischen Regler sowie mit einem Injektor

Fig. 2 den Spritzversteller nach der Linie II-II in Fig. 1

Fig. 3 eine vereinfachte Ausführung ohne Injektor in grob schematischer Darstellung

Fig. 4 eine weitere vereinfachte Ausführung in grob schematischer Darstellung

Fig. 5 eine weitere Ausführung mit einem schwimmer­ gesteuerten 3/2-Wege-Ventil in einer zur Kraftstofförderpumpe führenden Zulaufleitung.

Eine in Fig. 1 gezeigte Reiheneinspritzpumpe 1 für eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine setzt sich aus dem eigentlichen Pumpengehäuse 2, dem Reglergehäuse 3 und der Nockenwelle 4 zusammen, welche an ihrem an­ triebsseitigen Ende einen hydraulischen Spritzversteller 5 und an ihrem reglerseitigen Ende eine Fliehgewichts­ einrichtung 6 sowie eine Kraftstofförderpumpe 7 in der Aus­ führung als Flügelzellenpumpe aufweist.

Die Innenräume der Reiheneinspritzpumpe 1 sind mit Kraft­ stoff gefüllt, und zwar der Druckraum 8, von dem aus die Pumpenelemente 9 mit Kraftstoff versorgt werden, der Nockenwellenraum 10 und der Reglerraum 11. Ein Zwischen­ boden 12 trennt den Druckraum 8 von dem Nockenwellenraum 10, der seinerseits von dem Reglerraum 11 durch eine Seitenwand 13 des Pumpengehäuses 2 getrennt ist. Nocken­ wellenraum 10 und Reglerraum 11 sind lediglich durch eine obenliegende Öffnung 14 und eine untenliegende Öffnung 15 in der Seitenwand 13 miteinander verbunden.

Zur Versorgung der Innenräume mit Kraftstoff dient eine mit geringem Druck fördernde Kraftstoffvorförderpumpe 16, die den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 17 über eine Zuströmleitung 16 a in den Reglerraum 11 fördert. Ein im Reglerraum 11 angeordnetes Schwimmerventil 18 regelt einen definierten Kraftstoffstand 19 und ein Luftpolster 20.

Die beispielsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildete Kraftstofförderpumpe 7 befindet sich an der reglerseitigen Seitenwand 13 des Pumpengehäuses 2 und saugt Kraftstoff aus dem Reglerraum 11 an und fördert ihn über einen in der Seitenwand 13 verlaufenden Verbindungskanal 21 in den Druck­ raum 8. Durch ein Druckventil 22, welches mit dem Druckraum 8 in Wirkverbindung steht, wird ein beispielsweise dreh­ zahl-proportionaler Druck im Druckraum 8 geregelt.

Von dem Druckraum 8 führt eine mit einer Drossel 23 ver­ sehene Rücklaufleitung 24 in den Kraftstoffbehälter 17. Der Druckraum 8 wird über diese Drossel 23 gespült.

Der Druckraum 8 dient nicht nur zur Befüllung der Pumpen­ elemente 9, sondern auch zur Betätigung des hydraulischen Spritzverstellers 5. Aus Montagegründen ist ein Dreh­ kolbenspritzversteller aufgrund seiner kleinen radialen Abmessungen verwendet. Eine Steuerleitung 25 verbindet den Druckraum über eine Ringnut 40 mit einer in der Nocken­ welle 4 vorgesehenen Bohrungsanordnung, die sich auf einer zentralen Axialbohrung 26, einer dem Nockenwellenraum 10 zugewandten Radialbohrung 27 und Druckkammern 28 (Fig. 1, 2) des Spritzverstellers 5 zugeordneten Radialbohrungen 29 zusammensetzt. Die Steuerleitung 24 ist in Leitungsab­ schnitte 24 a, 24 b aufgeteilt, von denen letzterer in der Stirnwand 46 des Pumpengehäuses 2 verläuft. Der Leitungs­ abschnitt 24 a enthält ein 2/2-Wege-Ventil 30 mit zwei Drosseln 31, 32. Das 2/2-Wege-Ventil 30 dient als Steuerung für die Kraftstoffströme zum Spritzversteller 5, wodurch die Einspritzzeitpunkte in Richtung "spät" oder "früh" verstellt werden. Die stromauf des Ventiles 30 angeordnete Drossel 31 ist zur Momentenabstützung bei Verstellung in Richtung "früh" vorgesehen, während die hinter dem Ventil 30 liegende Drossel 32 den wegen der hohen Schaltdrücke und Schaltgeschwindigkeiten sich ergebenden kleinen Ventilquer­ schnitt darstellt.

Das Leeren und Befüllen der Federräume 41 im Spritzver­ steller erfolgt über Nuten 47, einen Ringkanal 42 und einen Kanal 43 in den Nockenwellenraum 10.

Der zum Vermeiden von Undichtheiten vorgesehene Unter­ druck im Nockenwellenraum 10 und Reglerraum 11 wird durch einen in der Rücklaufleitung 24 eingebauten Injektor 33 erzeugt und durch ein am Reglergehäuse 3 befestigtes Druckventil 34 über ein Rückschlagventil 44 geregelt.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß die Vor­ förderpumpe 16 direkt in den Nockenwellenraum 10 fördert. Somit entfällt die Zuströmleitung 16 a zum Schwimmerventil 18, außerdem der Injektor 33 und das Druckventil 34. Das Schwimmerventil 18 steht über eine ein Rückschlagventil 35 enthaltende Leitung 36 mit der Rücklaufleitung 24 in Verbindung. Dieser baulichen Vereinfachung steht aller­ dings der Nachteil der Gefahr von Undichtheiten infolge des vorliegenden geringen von der Kraftstoffvorförderpumpe 16 erzeugten Überdrucks entgegen.

In Fig. 4 fällt darüber hinaus das Schwimmerventil 18 weg und somit das Luftpolster 20. Die Leitung 36 enthält neben dem Rückschlagventil 35 noch eine Drossel 37, durch die vermieden wird, daß zuviel Kraftstoff abfließt. Auch bei dieser vereinfachten Bauausführung läßt sich die Gefahr von Undichtheiten durch die von der Pumpe 1 ausgehenden Druckstöße nicht ausschließen.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung ist gegenüber derjenigen in Fig. 1 kein Druckventil 34 und auch keine Vorförderpumpe 16 vorgesehen, dafür enthält die Ausführung ein zusätzliches schwimmergesteuertes 3/2-Wege-Ventil 38. In der gezeigten Schaltstellung saugt die Kraftstofförder­ pumpe 7 Kraftstoff aus dem Innenraum.

Würde der Kraftstoffstand bei Kurvenfahrt so weit absinken, das 3/2-Wege-Ventil in die andere Schaltstellung einrücken, dann saugt die Kraftstofförderpumpe 7 Kraftstoff direkt aus dem Kraftstoffbehälter 17 über die Zuleitung 45 an, wobei das Rückschlagventil 39 eine für das Kraftstoffansaugen aus dem Kraftstoffbehälter 17 schädliche Luftansaugung aus den Innenräumen vermeidet.

Bei leerem System bzw. Innenräumen z.B. bei Erstinbetrieb­ nahme oder nach leergefahrenem Kraftstoffbehälter 17 und Nachtanken sinkt der Schwimmer 38 a.

Claims (10)

1. Reiheneinspritzpumpe für eine luftverdichtende Ein­ spritzbrennkraftmaschine, mit einem mechanischen oder elektronischen Regler und einem hydraulischen Spritzver­ steller, der am antriebsseitigen Ende einer Nockenwelle befestigt ist, welche eine Bohrungsanordnung für die Druckölzuführung zu den Druckkammern des Spritzverstellers enthält, mit voneinander getrennten Innenräumen als Regler- oder Stellenraum, Nockenwellenraum und Druckraum, von dem aus die Pumpenelemente befüllbar sind, ferner mit einer den Kraftstoff in den Druckraum fördernder Kraftstofförderpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Innenräume mit Kraftstoff befüllt sind und der Spritzversteller (5) sowie die Kraftstofförder­ pumpe (7) in der Reiheneinspritzpumpe (1) so integriert sind, daß aus dem Regler-, Stellen- oder Nockenwellenraum (11; 10) angesaugter und in den Druckraum (8) geförderter Kraftstoff zusätzlich als druckbeaufschlagbares Steuer­ mittel für den hydraulischen Spritzversteller (5) wirksam ist.

2. Reiheneinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer vom Druckraum (8) ausgehenden und mit der Bohrungsanordnung in Verbindung stehenden Steuerleitung (25) ein elektromagnetisch ansteuerbares 2/2-Wege­ Ventil (30) angeordnet ist.

3. Reiheneinspritzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (25) in zwei Leitungsabschnitte (25 a, 25 b) aufgeteilt ist, von denen der Leitungs­ abschnitt (25 a) das 2/2-Wege-Ventil (30) enthält und der zur Bohrungsanordnung führende und stromauf des 2/2-Wege-Ventils (30) abzweigende Leitungsabschnitt (25 b) im wesentlichen in der stirnseitigen Wand (46) des Pumpen­ gehäuses (2) verläuft.

4. Reiheneinspritzpumpe nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der in der stirnseitigen Wand (28) des Pumpenge­ häuses (2) verlaufende Leitungsabschnitt (25 b) in eine Ringnut (40) im Pumpengehäuse (2) mündet, welche über eine Radialbohrung (27), zentrale Axialbohrung (26) sowie über den Druckkammern (28) des als Drehkolben- Spritzversteller ausgebildeten Spritzverstellers (5) zugeordnete Radialbohrungen (29) als Teile der Bohrungs­ anordnung mit diesen Druckkammern (28) verbunden ist.

5. Reiheneinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am reglerseitigen Ende der Nockenwelle (4) die durch eine Flügelzellenpumpe gebildete Kraftstofförderpumpe (7) angeordnet ist, die aus dem Reglerraum (11) Kraftstoff ansaugt und diesen über einen in der Seitenwand (13) des Pumpengehäuses (2) verlaufenden Verbindungskanal (21) in den Druckraum (8) fördert, von dem aus eine Rücklauf­ leitung (24) in den Kraftstoffbehälter (17) führt.

6. Reiheneinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftstoffversorgung der Innenräume eine den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter (17) ansaugende Vorförderpumpe (16) angeordnet ist.

7. Reiheneinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine den vollständig mit Kraftstoff gefüllten Regler­ raum (11) und die Rücklaufleitung (24) verbindende, ein Rückschlagventil (35) und eine Drossel (37) enthaltende Überströmleitung (36) vorgesehen ist (Fig. 4).

8. Reiheneinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Reglerraum (11) zur Regelung eines definierten Kraftstoffstandes ein Schwimmerventil (18) eingesetzt ist, das über eine ein Rückschlagventil (35) aufweisende Rückströmleitung (36) mit der Rücklaufleitung (24) ver­ bunden ist (Fig. 3).

9. Reiheneinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Reglerraum (11) zur Regelung eines definierten Kraftstoffstandes und Luftpolsters (20) ein Schwimmer­ ventil (18) angeordnet ist, das über eine Verbindungs­ leitung mit der Vorförderpumpe (16) zusammenwirkend ver­ bunden ist, und daß am Reglergehäuse (3) ein selbst­ regelndes Druckventil (34) befestigt ist, welches unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles mit einem Injektor (33) in der Rücklaufleitung (24) in Wirkver­ bindung steht.

10. Reiheneinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Reglerraum (11) ein schwimmergesteuertes 3/2-Wege­ Ventil (38) in der vom Kraftstoffbehälter (17) zur Kraft­ stofförderpumpe (7) führenden Zulaufleitung (45) ange­ ordnet ist.