DE3910793C2 - Brennstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung dieser Bauart ist aus der EP 0 114 375 bekannt. Diese Brennstoffeinspritzvorrichtung weist zur Verstellung des Steuerventils eine Stellvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Schaltspule, also mit zwei Elektro­ magneten auf. Weiterhin ist im Hochdruckbereich ein Ent­ lastungsventil zwingend vorgesehen und die Ausbildung der Strömungsverbindung zwischen dem Förderraum und der Ein­ spritzleitung nicht näher definiert.

Das Druck- bzw. Entlastungsventil senkt hierbei den Druck in der Einspritzleitung nach Abschluß des Einspritzvorganges auf ein bestimmtes Maß ab und verhindert beim anschließenden Ansau­ gen des Brennstoffes ein Leersaugen der Einspritzleitung. Da­ durch sollen sowohl ein rasches, nachspritzerfreies Schließen des Einspritzventils als auch ein kavitationsfreies Arbeiten des Ein­ spritzsystems verwirklicht werden.

Eine weiterhin aus der DE 31 16 608 bekannte Brennstoffein­ spritzvorrichtung weist einen Kolbenschieber auf, der hydraulisch betätigt wird. Dabei ist der Kolbenschieber in einer Bohrung ver­ schiebbar, die keinen Hochdruckraum und keinen Niederdruck­ raum aufweist. Hierzu weist der Kolbenschieber Steuernuten auf.

Bei der Ausbildung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der DE-OS 20 26 665 ist ausgangsseitig der Kraftstofförderpumpe ein Entlastungsventil vorgesehen und dann in der Hochdruckleitung ein elektromagnetisch betätigtes Steuerventil vorgesehen. Dieses Steuerventil betätigt einen Kolbenschieber, der durch ent­ sprechende Verstellung einen Entlastungsschlitz mehr oder weni­ ger freigibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffein­ spritzvorrichtung bereitzustellen, mit der die Brennstoff-Ein­ spritzung und damit die Verbrennung in Dieselbrennkraftmaschi­ nen verbessert wird. Dabei sollen der Bauaufwand und die Ab­ messungen der Brennstoffeinspritzvorrichtung gering be­ ziehungsweise klein sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hochdruckleitung unmittelbar, das heißt ohne Zwischenschalten eines Druckventils mit der Einspritzleitung verbunden ist, daß der Saugraum über ein den Druck des Saugraums steuern des Druck­ halteventil und ein Zulaufventil an den Kraftstoffbehälter ange­ schlossen ist.

So hat sich zunächst in überraschender Weise gezeigt, daß auf ein Druck- bzw. Entlastungsventil zwischen der Hochdruckleitung und der Einspritzleitung verzichtet werden kann, wenn in dem Zeitinter­ vall zwischen Förderende und Förderbeginn eine dauernde Strö­ mungsverbindung zwischen Förderraum und Saugraum besteht. Dadurch wird der Hochdruckbereich in den Saugraum hinein ent­ lastet, ohne ein Druck- bzw. Entlastungsventil zu benötigen. Da an­ dererseits der Hochdruckbereich in dem Zeitintervall zwischen För­ derende und Förderbeginn unter dem Saugraumdruck steht, wird im Hochdruckbereich eine Hohlraumbildung durch die Abwärtsbewe­ gung des Pumpenplungers sicher vermieden. Durch das nicht Vor­ handensein des Druck- bzw. Entlastungsventils vermindert sich der schädliche Raum erheblich, da sich nun ein konstanter oder in etwa konstanter Strömungsquerschnitt zwischen dem Förderraum und dem Einspritzventil realisieren läßt. Auf diese Weise wird die Steif­ heit des Hochdrucksystems vergrößert, so daß bei gleichen Förder­ raten der Einspritzpumpe höhere Einspritzdrücke erreicht werden können. Höhere Einspritzdrücke führen aber zu verbesserter Ver­ brennung mit geringerem Brennstoffverbrauch und niedriger Schadstoffemission. Weiterhin bedeutet der Fortfall des Druck- bzw. Entlastungsventils eine Vereinfachung und Verbilligung des Einspritzelementes. Außerdem vermindern sich Bauhöhe und War­ tungsaufwand der Einspritzvorrichtung durch Wegfall eines Ver­ schleißteils. Durch die weiterhin vorgesehene Verwendung eines einzigen elektromagnetisch betätigten Steuerventils als Steuerele­ ment wird aufgrund von dessen kurzer Schaltzeit eine schnellere Entlastung des Hochdruckbereiches erreicht als bei den üblichen mechanischen Steuerkantensystemen, zumal das Entlastungsvolu­ men durch den Wegfall des Entlastungsventils erheblich vermindert ist. Dieser Fortfall wirkt sich aufgrund der zeit konstanten und dreh­ zahlunabhängigen Schaltzeit des einzigen elektromagnetisch be­ tätigten Steuerventils insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen aus.

Weiterhin wird der Hochdruckbereich während des Ansaugens mit dem im Saugraum herrschenden Vordruck beaufschlagt. Dieser sogenannte Standdruck, dessen Höhe erfindungsgemäß durch ein Druckhalteventil und ein Zulaufventil im Saugraum gewährleistet ist, sichert in vorteilhafter Weise die Stabilität von Förderbeginn und Fördermenge der Brennstoffeinspritzvorrichtung und ver­ ringert die Kavitationsgefährdung des Systems.

Durch die in Weiterbildung der Erfindung vorgesehene Lage und Anordnung des elektromagnetisch betätigten Steuerventils wird der schädliche Raum ebenfalls gering gehalten, da die Strömungsver­ bindung zwischen dem Förderraum und dem Einspritzventil trotz des in dieser Strömungsverbindung eingebauten elektromagnetisch be­ tätigten Steuerventils einen praktisch konstanten Strömungsquer­ schnitt besitzt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß auch im Bereich des elektromagnetisch betätigten Steuerventils ein Ringraum als Umgehungsleitung mit konstantem Strömungsquerschnitt vorge­ sehen ist.

Ein Leerlaufen der Brennstoffeinspritzvorrichtung bei stillstehen­ dem Motor wird in Weiterbildung dadurch verhindert, daß ein dicht schließendes Zulaufventil den Saugraum gegenüber dem Brennstoffzulauf abschließt.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet in einer weiteren Ausbildung den Vorteil, daß sich die Anordnung der Einspritzpumpenele­ mente den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten des Motorge­ häuses optimal anpassen läßt.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird die Ein­ spritzleitung besonders kurz und damit der schädliche Raum be­ sonders klein, so daß der Einspritzdruck besonders hoch werden kann.

Es zeigt die Figur:

einen Querschnitt durch eine schematisch dargestellte Brennstoffeinspritzvorrichtung mit elektromagnetisch be­ tätigtem Steuerventil.

Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung besitzt einen Pumpenplunger 1, der in einer Plungerbüchse 2 dichtend geführt ist und mit dieser zusammen einen Förderraum 3 bildet. Im Ausführungsbeispiel steht der Förderraum 3 bei Stellung des Pumpenplungers 1 im unteren Totpunkt über ein Saugloch 17 mit dem Saugraum 4 in Verbindung. Der Saugraum 4 wird über ein Zulaufventil 9 von einer nicht dargestellten Brennstofförderpumpe beaufschlagt. Der Druck im Saugraum 4 wird durch ein Druckhal­ teventil 10 konstant gehalten.

Der Pumpenplunger 1 wird über einen Rollenstößel 14 von einem Nocken 15 entgegen der Kraft einer Druckfeder 13 axial bewegt. Dadurch wird der Brennstoff nach Abschluß des Sauglochs 17 in eine Hochdruckleitung 11, die im Bereich der Einspritzpumpe als Hochdruckbohrung ausgebildet ist, gefördert. Solange das Steuerventil 8 offen steht, fließt der geförderte Brennstoff über den Hochdruckringraum 20, den Steuerventilsitz 21, den Nieder­ druckringraum 19 und die Verbindungsleitung 18 zurück in den Saugraum 4.

Sobald das Steuerventil 8 durch Erregen des Elektromagneten 16 geschlossen wird, setzt die Hochdruckförderung ein, wobei Brennstoff durch die Hochdruckleitung 11, den Hochdruck­ ringraum 20 und die Einspritzleitung 5 zum Einspritzventil 6 ge­ fördert wird.

Der Förderraum 3, die Hochdruckleitung 11 mit dem Hochdruck­ ringraum 20, die Einspritzleitung 5 und das Einspritzventil 6 bil­ den einen Hochdruckbereich 7.

Die Hochdruckförderung wird durch Öffnen des Steuerventils 8 beendet. Die dadurch geschaffene Verbindung zum Saugraum 4 bewirkt eine Entlastung des Hochdruckbereichs 7, der bis zum erneuten Schließen des Steuerventils 8 unter dem Druck des Saugraumes 4 steht. Dadurch wird eine Hohlraumbildung während der Abwärtsbewegung des Pumpenplungers verhindert und es werden konstante Druckverhältnisse zu Beginn der nächsten Ein­ spritzung sichergestellt, die zu einer stabilen Förderbeginn- und Mengencharakteristik führen.

Das Zulaufventil 9 und das Druckhalteventil 10, die als besonders dicht schließende Ventile ausgebildet sind, verhindern beim Mo­ torstillstand ein Leerlaufen des Saugraumes 4 und des Hoch­ druckbereichs 7, wodurch Schwierigkeiten beim Start des Motors vermieden werden.

Claims (5)

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Dieselbrennkraftma­ schine, bestehend aus wenigstens einer Einspritzpumpe, einem Einspritzventil (6) und einer diese miteinander verbindenden Ein­ spritzleitung (5), mit einer Plungerbüchse (2), in welcher ein För­ derraum (3) mit einem Pumpenplunger (1) angeordnet ist, wobei der Förderraum (3) während der Abwärtsbewegung des Pumpen­ plungers (1) mit Brennstoff durch ein Steuerelement aus einem Saugraum (4) befüllbar ist, mit einer Hochdruckleitung (11) in der Plungerbüchse (2) oder einem Adapterstück, welche den Förder­ raum (3) mit der Einspritzleitung (5) verbindet und welche mit einer Steuerbohrung und einem Steuerventil (8) in Wirkverbin­ dung steht, wobei die Steuerbohrung in einen Niederdruckraum und einen Hochdruckraum aufgeteilt ist, die über einen durch das Steuerventil (8) verschließbaren Ventilsitz miteinander verbunden sind, wobei der Hochdruckraum mit der Hochdruckleitung (11) verbunden ist und der Niederdruckraum über eine Verbindungslei­ tung (18) zu einem Saugraum (4) führt, und wobei der Beginn und das Ende der Kraftstoffeinspritzung durch das Schließen be­ ziehungsweise Öffnen des Steuerventils (8) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitung (11) unmittel­ bar, das heißt ohne Zwischenschalten eines Druckventils mit der Einspritzleitung (5) verbunden ist, daß der Saugraum (4) über ein den Druck des Saugraums (4) steuerndes Druckhalteventil (10) und ein Zulaufventil (9) an den Kraftstoffbehälter angeschlossen ist.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dauernd offene Strömungsver­ bindung einen konstanten oder in etwa konstanten Strömungs­ querschnitt aufweist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitung (11) im Durchdringungsbereich mit der Steuerbohrung als ein das Steuer­ ventil (8) umgreifender Hochdruck-Ringraum (20) ausgebildet ist.

4. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufventil (9) und das Druck­ halteventil (10) als dicht schließende Ventile ausgebildet sind.

5. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Einzelpumpen ausgebildete Einspritzpumpe in größtmöglicher Nähe zu den zugehörigen Ein­ spritzventilen (6) angeordnet ist.