DE3508170C2 - Brennstoffeinspritzpumpenanordnung zur Versorgung der Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Brennstoffeinspritzpumpenanordnung zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Brennstoff, bestehend aus einem von einem Nocken angetriebenen Kolben in einem Pumpenzylinder, der einen Auslaß zu wenigstens einer Einspritzdüse und einen mit einem Steuerventil gesteuerten Einlaß für die Zufuhr von Brenn­ stoff hat, wobei der Pumpenkolben während seiner Einwärtsbewegung Brennstoff durch den Auslaß (28) entsprechend der Einstellung des Steuerventils ver­ drängt.

Eine Brennstoffeinspritzpumpenanordnung dieser Art ist nach der US-PS 41 29 253 bekannt. Die Brennstoffpumpe und die Einspritzdüse stehen über eine Steuerung miteinander in Verbindung. Der Plunger 2 versorgt dabei Kraftstoff über einen Antriebsnocken unmittelbar durch direkte Einspritzung in den Zylinder. Dabei muß die Pumpe ständig mit maximaler Drehzahl betrieben werden, um das Ventil mittels einer elektrischen Einrichtung im Eingriff mit seinem Sitz zu halten.

Nachteilig ist dabei, daß die Ventilsitzflächen ständig einem hohen Druck ausgesetzt sind, um im Belastungsbereich durch die Magnetkraft des Ventils für die Einhaltung der Höchstwerte der Maschinendrehzahl sicherzustellen. Dabei kann die elektrische Versorgungseinrichtung nicht mehr im gleichen Maschinengehäuse untergebracht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Teile der Anordnung in einfacher und zweckmäßiger Weise auszuführen, so daß der technische Anschluß an die Entwicklung auf dem technischen Sachgebiet der Erfindung genutzt werden kann.

Diese Aufgabenstellung löst die Erfindung durch die Vorschläge des Patentes.

Dabei wird die Pumpeinrichtung mit der sich an das eine Ende der Bohrung des Zylinders anschließenden Kammer für die Aufnahme des Kolbens ausgebildet, um den Kolben aufnehmen zu können. Stirnseitig besteht ein Einlaß für die Zuführung der Druckflüssigkeit in die Kammer, während das Steuerventil für die ausreichende Zufuhr des Kraftstoffe vorgesehen ist. Der Kolben wird in Richtung auf die Stirnseite derart gedrückt, daß die in belastende Kraft die Berührung seiner Sitzfläche und der Stirnseite auf­ rechterhält, während bei Betätigung des Steuerventils die den von der Sitz­ fläche umschlossenen Bereich der Stirnseite des Ventilteils beaufschla­ gende Druckflüssigkeit ausreicht, um das Ventil von der Stirnseite abzu­ heben.

Für die erfindungsgemäße Wirkung ist es bezeichnend, daß das Kraftstoff­ volumen, welches das Steuerventil durchströmit, extrem gering ist, weil es lediglich erforderlich ist, den Druck im Raum des Sitzbereiches des Kol­ bens auf den bestehenden Druckwert der umgebenen Kammer zu bringen. Ange­ sichts der niedrigen Strömungsanforderungen kann der Bereich des Ventil­ teils, der hohem Druck aus, gesetzt ist, klein gehalten werden, so daß die elektrische Leistung für die Betätigung des Ventils äußerst niedrig ist.

Die Zuführung kommuniziert mit der Stirnseite und den Kolben zweckmäßig in einer Aussparung. Der Kolben ist zweckmäßig mit einer seiner beiden End­ seiten mit einem Flansch versehen, so daß die hierdurch gebildete Fläche in der Kammer vom Fluiddruck beaufschlagt,um den Kolben in Richtung auf die Stirnseite zu drücken.

Die bereits erwähnte Zuführung läßt sich mit Vorteil über eine Strömungs­ drossel drainieren. Bei einer Betätigung des Steuerventils reicht in diesem Fall der Druckanstieg aus, um die Kolbenverschiebung weg von der Stirnseite herbeizuführen.

Für die erwähnte Ausnehmung des Kolbens reicht eine Konstruktion im Innern desselben aus, indem diese als stirnseitige, kegelstumpfförmige Sitzfläche ausgeführt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind nicht nur in den vorstehend veran­ schaulichten Merkmalen des Hauptanspruchs, sondern auch den Unteransprüchen 2 bis 5 sowie den darauf bezogenen Merkmalen der Beschreibung und in den Zeichnungen veranschaulicht. In diesen zeigen schematisch:

die Fig. 1 und 2 insbesondere die Darstellung des Ventils und

Fig. 3 eine andere Ausbildung des Ventils.

Der in einer zylindrischen Bohrung 11 verschiebliche Kolben 10 öffnet sich bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in eine Kammer 13, die einen Durchlaß 14 zu einer Versorgung 15 mit ihrer anderen Seite aufweist. Der Kolben wird leicht in Richtung auf die Stirnseite 16 der Kammer mittels einer Schraubendruckfeder 17 gedrückt, die zweckmäßig innerhalb der Kammer angeordnet ist, jedoch auch außerhalb derselben liegen kann.

Das der Stirnseite zugewandte Ende des Kolbens trägt einen Flansch 18, in­ nerhalb dessen eine Ausnehmung besteht, so daß der Flansch eine Sitzfläche 19 für den Eingriff mit der Stirnseite 16 bildet. In die Stirnseite der Kammer öffnet sich eine Zuführung 20, die über ein Steuerventil, welches allgemein mit 21 bezeichnet ist, mit der Versorgung 15 für die Druckflüssig­ keit in Verbindung steht. Das Steuerventil wird vorteilhaft mittels eines elektromagnetischen Betätigers 22 betrieben und weist ein Ventilelement 23 auf, welches derart betätigbar ist, daß es den Zufluß von Druckflüssig­ keit zur Zuführung 20 unterbrechen kann. Vorteilhaft ist das Ventil ein Nadelventil mit einer Sitzfläche, mit welcher das Ventilelement zusammen­ wirkt; sofern das Ventil, wie zeichnerisch wiedergegeben, geschlossen ist, steht die Zuführung 20 über eine Strömungsdrossel 24 mit einer Drainage in Verbindung.

Wenn in der dargestellten Weise das Ventil 21 geschlossen und die Sitzflä­ che 19 gegen die Stirnseite der Kammer gedrückt ist, halten die auf den Kolben einwirkenden Kräfte letzteren an der Stirnseite 16. Die auf den Kol­ ben einwirkenden Kräfte ergeben sich aus der Kraft der Feder 17 und der nicht ausgeglichenen Kraft auf Grund des Flüssigkeitsdruckes, der auf die Ringfläche des Flansches einwirkt, welchem dem Flüssigkeitsdruck in der Kammer ausgesetzt ist. Der Druck in der genannten Ausnehmung ist gering im Vergleich mit dem Flüssigkeitsdruck in der Kammer 13.

Bei Öffnung des Steuerventils 21 strömt Druckflüssigkeit von der Kammer in die erwähnte Ausnehmung und steigert den Druck in derselben. Dieser Druck wirkt auf den Kolben über eine Fläche, die wirkungsmäßig gleich der­ jenigen der Bohrung 11 ist, so daß der Kolben gegen die Wirkung der Feder 17 und der hydraulischen Druckkraft, die auf die Sitzfläche der abgewand­ ten Seite wirkt, verschoben wird. Sowie die Sitzfläche 19 von der Stirnseite der Bohrung abhebt, wirkt der Flüssigkeitsdruck in der Kammer auf die vorerwähnte Fläche des Kolbens; es ist zweckmäßig, wenn der Flüssigkeitsdruck der Ausnehmung vor Bewegung des Kolbens etwas geringer als der Druck in der Kammer ist, um dem drosselnden Einfluß des Steuerventils und der Strö­ mungsdrosse 24 zum entsprechen. Während der Flüssigkeitsdruck in der Kammer auf den Kolben einwirkt, hebt sich dieser schnell von der Stirnseite 16 ab, so daß dann die weitere Bewegung des Kolbens durch die Drosselwirkung des Steuerventils 21 nicht mehr behindert ist. Das Steuerventil 21 läßt sich daher so gestalten, daß das Ventilelement 23 in der Schließstellung dem von der Versorgung 15 ausgeübten Flüssigkeitsdruck nur eine sehr ge­ ringe Querschnittsfläche darbietet. Im Ergebnis ist daher die das Steuer­ ventil geschlossen haltende Kraft sehr gering.

Sowie sich der Kolben im maximalen Ausmaß gegen die Wirkung der Feder 17 verschoben hat, kann er nur durch vorübergehende Unterbrechung der Flüssig­ keitsversorgung zur Kammer zurückgeführt werden. Wenn der Kolben in die Kammer zurückgelangt, wird aus letzterer Flüssigkeit verdrängt, die von der Kammer über die Strömungsdrossel 24 fließt; wenn der Durchlaß 14 mit einem geeigneten Steuerventil ausgebildet ist, kann die Flüssigkeit über den Durchlaß 14 zu einer Niederdruckdrainage gelangen.

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsfall findet der in der Kammer beste­ hende Flüssigkeitsdruck Verwendung, um die Wirkung der Feder 17 darin zu unterstützen, den Kolben in Berührung mit der Stirnseite 16 bei geschlos­ senem Steuerventil zu halten. Bei der beschriebenen Anordnung kann die Fe­ der 17 auch fortgelassen werden, so daß der Kolben lediglich von der Flüs­ sigkeitsdruckdifferenzen der Stirnseite 16 gehalten wird. Normalerweise kann man auch den Flansch 18 fortlassen, jedoch muß in diesem Falle eine Feder verwendet werden, um den Kolben in Berührung mit der Stirnseite zu halten, wenn das Steuerventil geschlossen ist. Die Fläche der Ausnehmung muß so gewählt sein, daß die darauf in Öffnungsstellung des Ventils ausge­ übte Kraft ausreicht, um den Kolben gegen hydraulische und mechanische Kräfte zu verschieben.

Eine im wesentlichen die Form des Ventilteils betreffende Abwandlung der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt; man erkennt in diesem Falle, daß die Dichtungsfläche von einer kegelstumpfförmige Fläche am Flansch 18 des Kol­ bens gebildet ist, und daß diese Fläche mit einer komplementären Fläche zusammenwirkt, die die Ausnehmung in der Stirnseite 18 der Kammer umschließt.

Fig. 3 zeigt, wie die in Fig. 1 veranschaulichte hydraulische Vorrichtung in Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe für die Förderung von Kraftstoff zu einer Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann. Teile der hydraulischen Vorrichtung, die die gleiche Funktion wie diejenigen in Fig. 1 haben, sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

In Fig. 3 ist die Kraftstoffeinspritzpumpe mit 25 bezeichnet und schließt einen für das Pumpen vorgesehenen Plunger 26 ein, der in einer zylindrischen Bohrung 27 unter der Einwirkung beispielsweise eines von der Maschine ange­ triebenen Nockens verschieblich ist, der den Plunger in Richtung auf den Auslaß 28 der Bohrung drückt, welcher Auslaß an die Einspritzdüse 29 der entsprechenden Maschine angeschlossen ist. Der Durchlaß 14 steht ebenfalls in Verbindung mit dem vorerwähnten Ende der Bohrung, während die Kammer 13 an eine Versorgung mit flüssigem Kraftstoff von niedrigerem Druck ange­ schlossen ist, indem ein Einwegventil 31 vorgesehen ist, das abhebt, um Kraftstoff in die Kammer 13 strömen zu lassen. Bei der Einwärtsbewegung des Plungers in Richtung auf das eine Ender der zylindrische Bohrung 27 wird aus letzterer der Kraftstoff verdrängt und gelangt über den Auslaß 28 in die Einspritzdüse 29, solange wie das Steuerventil 21 geschlossen bleibt und die Sitzfläche 19 des Kolbens 10 in Berührung mit der Stirnseite 16 steht.

Wenn es bei der Einwärtsbewegung des Plungers erforderlich ist, die Kraft­ stofförderung zur Einspritzdüse zu verzögern, öffnet das Steuerventil 21, so daß der unter Druck stehende Kraftstoff durch die Zuführung 20 einströmt, um die Sitzfläche 19 von der Stirnseite 16 abzuheben. Sowie dies geschieht, schiebt der Druck in der Kammer 13 den Kolben aus der Kammer heraus gegen die Wirkung der Feder 17, was zu einem schnellen Druckabfall des der Ein­ spritzdüse zugeführten Kraftstoffes führt. Dabei schließt ein Ventil in der Kraftstoffeinspritzdüse, so daß eine weitere Zuführung von Kraftstoff zur Maschine beendet wird. Wenn der pumpende Plunger 26 weitestmöglich ein­ geschoben ist, und wieder mit seiner Ausschiebewegung einsetzt, fällt der Druck in der Kammer 13 ab, und der Kolben kehrt unter der Wirkung der Feder 17 zur Stirnseite 16 zurück. Hierbei wird Kraftstoff zur Bohrung 27 zurück­ gefördert; da aber das Systems etwas Kraftstoff verliert, weil etwas Kraft­ stoff durch die Einspritzdüse gefördert wird und etwas über die Strömungs­ drossel 24 abgezogen wird, öffnet sich das Ventil 31, so daß Kraftstoff von der Versorgung 30 nachgeliefert wird.

Der von der Versorgung stammende Flüssigkeitsdruck darf nicht so groß sein, daß der Kolben 10 an einer Bewegung unter der Einwirkung der Feder 17 gehin­ dert ist, und die Verschiebebewegung des Kolbens 10 muß größer sein als diejenige des pumpenden Plungers 26.

Gegebenenfalls kann das Einwegeventil 31 und die unmittelbare Verbindung von der Flüssigkeitsversorgung zur Kammer 13 durch eine Zuflußöffnung 32 in der Wand der Bohrung 27 ersetzt sein, welche Zuflußöffnung 32 vom Plunger in Nähe der äußeren Grenzlage seiner Bewegungsbahn unbedeckt ist. Weiterhin lassen sich sowohl die Zuflußöffnung 32 als auch der Durchlaß und das Ventil 31 vorsehen.

Claims (5)

1. Brennstoffeinspritzpumpenanordnung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Brennstoff, bestehend aus einem von einem Nocken angetriebenen Kolben (26) in einem Pumpenzylinder (27), der einen Auslaß (28) zu wenigstens einer Einspritzdüse (29) und einen mit einem Steuerventil (21) gesteuerten Einlaß für die Zufuhr von Brennstoff hat, wobei der Pumpenkolben (26) während seiner Einwartsbewegung Brennstoff durch den Auslaß (28) entsprechend der Einstellung des Steuerventils (21) verdrängt, gekennzeichnet durch einen weiteren Kolben (10), der in einer Bohrung (11) verschiebbar ist, die eine erweiterte Kammer (13) mit einer Stirnfläche (16) hat, wobei eine Feder (17) den weiteren Kolben (10) über eine ringförmige Sitzflache (19) gegen die Stirnflache (16) drückt, und einen Kanal (14), der die erweiterte Kammer (13) mit dem Pumpenzylinder (27) verbindet, wobei eine Öffnung (20) in der Stirnflache (16) der erweiterten Kammer (13) vom weiteren Kolben (10) verschlossen wird, wenn die Sitzfläche (19) an der Stirnfläche (16) angreift, und das Steuerventil (21) die Öffnung (20) in der Stirnfläche (16) und die erweiterte Kammer (13) verbindet, so daß im geöffneten Zustand des Steuerventils der Brennstoffdruck in der erweiterten Kammer (13) auf den weiteren Kolben (10) wirkt und entgegen der Wirkung der Feder (17) verstellt, so daß die Brennstoffabgabe zum Auslaß (28) beendet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kolben (10) innerhalb der ringförmigen Sitzfläche (19) eine Ausnehmung aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weiter Kolben (10) einen Flansch (18) aufweist, an dem die Feder (17) angreift.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungsdrossel (24) die Öffnung (20) aber das Steuerventil (21) mit einer Drainage verbindet, so daß bei einer Betätigung des Steuerventils (21) der Druckanstieg auf den weiteren Kolben (10) ausreicht, um dessen Verschiebung in der Öffnungsrichtung herbeizuführen.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß daß die ringförmige Sitzflache (19) des weiteren Kolbens (10) kegelstumpfförmig ist, und daß in der Stirnfläche (16) der erweiterten Kammer (13) eine Ausnehmung ausgebildet ist.