DE19738804A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 aus. Bei einer derartigen aus der Schrift DE 41 18 237 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird Kraftstoff aus einem Niederdruckraum über eine Hoch­ druckleitung zu einem Kraftstoffeinspritzventil mittels ei­ ner Hochdruckpumpe gefördert. Dabei ist für eine Druckerhö­ hung am Kraftstoffeinspritzventil eine hydraulische Überset­ zungseinrichtung zwischen der Hochdruckpumpe und dem Kraft­ stoffeinspritzventil vorgesehen. Diese hydraulische Überset­ zungseinrichtung weist dabei einen in einer Bohrung ver­ schiebbaren Stufenkolben auf, dessen Stirnflächen jeweils einen Druckraum begrenzen, wobei eine erste größere Stirn­ fläche einen ersten pumpenseitigen Druckraum und eine zweite kleinere Stirnfläche einen einspritzseitigen Druckraum be­ grenzt. Die hydraulische Druckübersetzung an der Überset­ zungseinrichtung ist dabei von dem Flächenverhältnis der an die Druckräume grenzenden Pumpenkolbenstirnflächen abhängig, wobei die Betätigung des Stufenkolbens über die Kraftstoff­ hochdruckzufuhr auf dessen größere Kolbenstirnfläche er­ folgt.

Die Befüllung des einspritzseitigen Druckraumes an der klei­ nen Stirnfläche des Stufenkolbens der Übersetzungseinrich­ tung erfolgt dabei über eine Ventilanordnung aus dem Kraft­ stoffkreislauf der Einspritzeinrichtung. Die Rückstellbewe­ gung des Stufenkolbens wird ebenfalls hydraulisch über den Kraftstoffkreislauf und eine entsprechende Ventilanordnung in einer Zuleitung in den Rückstellraum vorgenommen.

Dabei weist die bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen den Nachteil auf, daß sie eine Vielzahl von Stellventilen benötigt und somit einen komplizierten Aufbau aufweist. Zudem benötigt die bekannte Kraftstoffein­ spritzeinrichtung aufgrund der komplizierten Ventilansteue­ rung einen hohen Bauraum, der an modernen Brennkraftmaschi­ nen häufig nicht verfügbar ist.

Ein weiterer Nachteil der Übersetzungseinrichtung an der be­ kannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das große zu ver­ drängende Volumen im Rückstellraum, das den Wirkungsgrad der Übersetzungseinrichtung erheblich mindert.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Einspritzdruck am Kraftstoffeinspritzventil und der hydraulische Wirkungsgrad als Verhältnis von Einspritzener­ gie und zugeführter Arbeit der gesamten Einspritzeinrichtung erhöht werden kann, ohne gegenüber Einspritzsystemen ohne Übersetzungseinrichtung den Bauraum wesentlich zu vergrö­ ßern. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Kraftstoffein­ spritzeinrichtung gegenüber bekannten Kraftstoffeinspritz­ einrichtungen mit einer Übersetzungseinrichtung den Vorteil eines wesentlich geringeren Bau- und Montageaufwands auf­ grund des einfachen konstruktiven Aufbaus auf. Dies wird da­ bei insbesondere dadurch möglich, daß das Befüllen des zwei­ ten, einspritzventilseitigen Druckraumes direkt aus dem Hochdruckbereich zwischen der Hochdruckpumpe und der Über­ setzungseinrichtung erfolgt. Somit kann auf eine zusätzliche Zuführungsleitung aus dem Niederdruckbereich des Systems verzichtet werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Befüllung des einspritzseitigen Druckraumes über ein Füll­ ventil vorzusehen, das als Druckventil in der Verbindungs­ leitung bzw. Zulaufleitung zwischen der Hochdruckleitung und dem Druckraum, parallel zum Stufenkolben vorgesehen ist. Da­ bei kann diese den einspritzsseitigen Druckraum befüllende Zulaufleitung als Bypaßleitung ausgebildet sein. Diese Aus­ bildung als Bypaßleitung hat dabei den Vorteil, daß eine zweiteilige Ausbildung des Stufenkolbens möglich ist, so daß sich die Übersetzungseinrichtung einfach fertigen läßt. Da­ bei ist eine derartige, vorzugsweise parallel zum Stufenkol­ ben verlaufende Bypaßleitung in der Funktion unproblematisch und kann zudem ohne enge Toleranzen hergestellt werden. Eine weitere Möglichkeit der Zulaufleitung ist deren Vorsehen di­ rekt als Durchgangsbohrung im Stufenkolben, was den Vorteil hat, daß die Übersetzungseinrichtung sehr klein baut. Dies ermöglicht das Nachrüsten der Übersetzungseinrichtung in vorhandene Kraftstoffleitungen an bekannten Einspritzsyste­ men, wie zum Beispiel Verteilerpumpen, Pumpe-Leitung-Düse- Systeme oder Common-Rail-Systeme. Das in die Zulaufleitung eingesetzte Füllventil ist dabei als Druckventil, vorzugs­ weise als Rückschlagventil ausgebildet, dessen Öffnungsdruck über die Ventilfeder einstellbar ist. Der Stufenkolben der Übersetzungseinrichtung ist mit einer möglichst langen Gleitfläche in der Führungsbohrung angeordnet, wodurch in vorteilhafter Weise nur wenig Kraftstoff aus den Druckräu­ men über das Spiel zwischen dem Stufenkolben und dessen Füh­ rungsbohrung austreten kann, wodurch die Übersetzungsein­ richtung nur geringe Leckageverluste aufweist. Das Überset­ zungsverhältnis am Stufenkolben liegt vorzugsweise in einem Verhältnis der größeren Stirnfläche zur kleineren Stirnflä­ che zwischen 1 bis 3, wobei sich Übersetzungsverhältnisse zwischen 1,5 und 2,2 besonders eignen, da sich dort der hy­ draulische Wirkungsgrad ohne wesentliche Steigerungen des notwendigen Fördervolumens der Hochdruckpumpe erheblich er­ höht.

Dieser Erhöhung des Wirkungsgrades wird energetisch eine hö­ here Bedeutung zugemessen, als einer reinen Druckerhöhung am Einspritzventil, da mit dem reduzierten Bedarf an Antriebse­ nergie auch die thermische Belastung der Pumpe und somit de­ ren Neigung zu sogenannten "Fressern" absinkt. Damit können kleinere Spiele zwischen Kolben oder Verteilerwellen und de­ ren Buchsen realisiert werden, so daß durch kleinere Lecka­ gen der Wirkungsgrad noch einmal erhöht werden kann.

Ein weiterer Vorteil wird durch das Integrieren des Stabfil­ ters in den Zulaufkanal zum einspritzseitigen Druckraum er­ reicht, da so das Totvolumen im einspritzseitigen Hochdruck­ bereich noch einmal verringert werden kann.

Das an der Kolbenringstirnfläche des Federraumes vom Stufen­ kolben verdrängte Volumen wird in vorteilhafter Weise, mög­ lichst ohne Gegendruck, in den Niederdruckkreislauf entla­ stet, so daß hydraulische Verluste an der Übersetzungsein­ richtung möglichst klein gehalten werden können.

Für eine sichere Funktion ist desweiteren eine Drosselstelle innerhalb der Zulaufleitung in den einspritzseitigen Druck­ raum vorgesehen, die groß genug ausgeführt ist, um eine Neu­ befüllung bei rücklaufendem Stufenkolben zu gewährleisten und die klein genug ausgebildet ist, um beim Drucküberset­ zungshub des Stufenkolbens eine Druckdifferenz aufzubauen, die das Rückschlagventil schnell schließt. Diese separate Drosselstelle kann entfallen, wenn vor dem Rückschlagventil das Stabfilter eingesetzt ist, dessen Spalten so ausgebildet sind, daß sie die notwendige Drosselung vornehmen.

Die Rückstellung des Stufenkolbens der Übersetzungseinrich­ tung erfolgt in vorteilhafter Weise mittels einer Rückstell­ feder, so daß keine zusätzlichen hydraulischen Rückstell­ kräfte notwendig sind. Somit kann auch auf zusätzliche Steu­ erleitungen und Steuerventile verzichtet werden, wodurch der konstruktive Aufbau der Übersetzungseinrichtung noch einmal vereinfacht wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das Vorsehen des Stufenkolbens in einer Führungsbüchse, die ihrerseits in ei­ nen Rohrstutzen eingesetzt ist. Dabei weist die Führungs­ büchse Längsschlitze auf durch die ein Verbindungselement, vorzugsweise eine Klammer hindurch ragt und radial an einem Absatz des Stufenkolbens angreift. Radial außerhalb der Füh­ rungsbüchse greift die Rückstellfeder des Stufenkolbens an, die dabei in einem Ringraum zwischen der Führungsbüchse und der Innenwand des Rohrstutzens geführt ist. Dabei ermöglicht diese Federanordnung einen großen Windungsdurchmesser der Rückstellfeder und somit große Federwege. Zudem lassen sich die Bauteile der Übersetzungseinrichtung, als rotationssym­ metrische Teile einfach fertigen, was den Herstellungsauf­ wand und den benötigten Bauraum erheblich reduziert. Der Bypasskanal ist dabei in vorteilhafter Weise in die Füh­ rungsbüchse integriert, wobei dem in Richtung einspritzven­ tilseitigen Druckraum öffnenden Druckventil eine Drossel­ stelle vorgeschaltet ist. Dabei ist der Bypasskanal als ein­ fache Längsbohrung in der Führungsbüchse ausgebildet und mündet über Bohrungserweiterungen der den Stufenkolben auf­ nehmenden Führungsbohrung in der Führungsbüchse in die je­ weiligen Druckräume. Der Stufenkolben kann dabei wie im ge­ zeigten Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildet sein, auf­ grund einer einfacheren Fertigung ist es jedoch vorteilhaft den Stufenkolben zweiteilig auszuführen, was an der gezeig­ ten Konstruktion ohne Änderungen analog möglich ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzeinrichtung wird durch die möglichst nahe Anordnung der Übersetzungseinrichtung am Kraftstoffeinspritzventil er­ reicht, so daß der Bereich mit sehr hohen Kraftstoffdrücken auf einen sehr kleinen Leitungsbereich beschränkt werden kann, in dem dieser hohe Druck tatsächlich benötigt wird. Damit kann das Schadvolumen im Hochdruckeinspritzbereich und somit die hydraulische Verlustarbeit verringert werden. Im übrigen, pumpenseitigen Kraftstoffleitungsbereich bleibt der Druck reduziert, was dort geringere Bauteilbeanspruchungen zur Folge hat, so daß diese bei gleich hoher Lebensdauer ge­ ringer dimensioniert werden können.

Die Übersetzungseinrichtungen der einzelnen Kraftstoffein­ spritzventile können dabei miteinander verbunden sein und die Verbindung zur Kraftstoffhochdruckpumpe kann über eine gemeinsame Leitung erfolgen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen­ standes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoff­ einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der folgenden Beschrei­ bung näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, bei dem die Zulaufleitung in den einspritzventilseitigen Druckraum durch eine Durchgangs­ bohrung im Stufenkolben der Übersetzungseinrichtung gebildet ist, die Fig. 2A und 2B ein zweites Ausführungsbeispiel in zwei Ansichten, bei dem die Zulaufleitung in den ein­ spritzventilseitigen Druckraum durch einen parallel zum Stu­ fenkolben verlaufenden Bypaßkanal gebildet ist, die Fig. 3A und 3B ein drittes Ausführungsbeispiel in zwei Stellungen des Stufenkolbens, bei dem die Zulaufleitung in einer den Stufenkolben aufnehmenden Führungsbüchse angeordnet ist, die ihrerseits in einen Rohrstutzen eingesetzt ist und die Fig. 4 eine Einzelansicht der die Rückstellfeder und den Stufen­ kolben im dritten Ausführungsbeispiel verbindenden Klammer.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrich­ tung für Brennkraftmaschinen weist eine Kraftstoffhochdruck­ pumpe 1 auf, die Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 3 aus einem Niederdruckraum 5, vorzugsweise einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffeinspritzventil 7 fördert. Zur Steuerung der Kraftstoffhochdruckzufuhr zum Einspritzventil 7 ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Steuerventil 9, vorzugsweise ein Magnetventil, in eine von der Hochdrucklei­ tung 3 abzweigende Bypassleitung 11 eingesetzt, die als Rücklaufleitung in den Niederdruckraum 5 mündet. Dabei ist dem Steuerventil 9 ein in Richtung Niederdruckraum 5 öffnen­ des Rückschlagventil 12 stromabwärts nachgeschaltet, über das sich ein verbleibender Standdruck in der Bypassleitung 11 und der Hochdruckleitung 3 einstellen läßt.

Dabei ist das Steuerventil 9 so zu schalten, daß der von der Hochdruckpumpe 1 geförderte Kraftstoff bei geschlossenem Steuerventil 9 zum Einspritzventil 7 strömt oder aber über das geöffnete Steuerventil 9 über die Bypassleitung 11 in den Niederdruckraum 5 zurückströmt (Kurzschluß), wobei das in der Bypassleitung 11 angeordnete Rückschlagventil 12 ei­ nen bestimmten Standdruck im System aufrecht erhält.

Zur Erhöhung des Einspritzdruckes am Einspritzventil 7 ist eine hydraulische Übersetzungseinrichtung 13 in die Hoch­ druckleitung 3 zwischen der Hochdruckpumpe 1 und dem Ein­ spritzventil 7 eingesetzt. Diese hydraulische Übersetzungs­ einrichtung 13 weist einen in einer Führungsbohrung 15 eines Gehäuses 17 axial geführten Stufenkolben 19 auf, der mit seinen axialen Stirnflächen jeweils einen Druckraum in der Bohrung 15 im Gehäuse 17 der Übersetzungseinrichtung 13 be­ grenzt. Dabei begrenzt eine erste größere Stirnfläche 21 des Stufenkolbens 19 einen ersten Druckraum 23, der andererseits mit dem zur Hochdruckpumpe 1 führenden Teil der Hochdruck­ leitung 3 verbunden ist. Eine zweite, kleinere Stirnfläche 25 des Stufenkolbens 19 begrenzt einen zweiten Druckraum 27 im Gehäuse 17 der Übersetzungseinrichtung 13, der dem ersten Druckraum 23 gegenüberliegt und der mit einem zweiten, mit dem Einspritzventil 7 verbundenen Teil der Hochdruckleitung 3 verbunden ist. Dabei weist der im ersten Ausführungsbei­ spiel gezeigte einteilige Stufenkolben 19 an seinem Quer­ schnittsübergang von einem großen Durchmesser D1 zu einem kleinen Durchmesser D2 einen Ringbund 29 auf, der über den großen Durchmesser D1 hinausragt. Mit seiner dem großen Durchmesserbereich am Stufenkolben abgewandten Ringstirnflä­ che 31 begrenzt der Ringbund 29 in Richtung zweiter Druck­ raum 27 einen Federraum 33, der andererseits durch eine vom zweiten Druckraum 27 in die Bohrung 15 im Gehäuse 17 einge­ preßte Hülse 35 begrenzt ist. Dabei begrenzt die den Stufen­ kolben 19 mit seinem kleinen Durchmesser D2 axial führende Innenwandfläche der Hülse 35 den zweiten, einspritzseitigen Druckraum 27. Die den Federraum 33 begrenzende Ringstirnflä­ che an der Hülse 35 dient desweiteren als Federauflagefläche für eine im Federraum 33 eingespannte Rückstellfeder 37, die an der Ringstirnfläche 31 des Ringbundes 29 des Stufenkol­ bens 19 angreift und diesen dabei mit dem Ringbund 29 in An­ lage an einem gehäusefesten Bohrungsabsatz 39 der Bohrung 15 im Gehäuse 17 hält. Vom Federraum 33 führen vorzugsweise zwei Entlastungsleitungen 41 ab, die in den Niederdruckraum 5 münden. Zur Kraftstoffbefüllung des zweiten, einspritzsei­ tigen Druckraumes 27 ist eine axiale Durchgangsbohrung 43 im Stufenkolben 19 vorgesehen, die vom ersten Druckraum 23 aus­ gehend in den zweiten Druckraum 27 mündet. Dabei ist in die­ se Durchgangsbohrung 43 ein als Füllsteuerventil dienendes Rückschlagventil 45 eingesetzt, dessen Ventilglied 49 entge­ gen der Schließkraft einer Ventilfeder 47 in Richtung zwei­ ter Druckraum 27 von einem Ventilsitz 51 abhebbar ist. Des­ weiteren ist ein als Stabfilter ausgebildetes Kraftstoffil­ ter 57 in den an den ersten Druckraum 23 angrenzenden Be­ reich der Durchgangsbohrung 43 im Stufenkolben 19 einge­ setzt, dessen Filterspalten so ausgelegt sind, daß neben der Kraftstoffilterung die für die Funktion des Übersetzungsven­ tils 13 erforderliche Drosselung erfolgt.

Das durch die Durchmesser D1 zu D2 an der ersten Stirnfläche 21 und der zweiten Stirnfläche 25 bestimmte Übersetzungsver­ hältnis am Stufenkolben 19 liegt dabei in einem Wertebereich von 1 bis 3 und soll vorzugsweise einen Wert zwischen 1,5 und 2,2 betragen.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung arbeitet in folgender Weise.

Vor Beginn der Hochdruckeinspritzung am Kraftstoffeinspritz­ ventil 7 wird der zweite Druckraum 27 über die durch die Durchgangsbohrung 43 im Stufenkolben 19 gebildete Zulauflei­ tung mit Kraftstoff befüllt. Dabei erfolgt dieses Befüllen des Druckraumes 27 so lange, bis zwischen den miteinander verbundenen Druckräumen 23 und 27 ein Druckausgleich vor­ liegt, so daß das Rückschlagventil 45 die Zulaufleitung ver­ schließt. Die Einspritzung am Einspritzventil 7 wird einge­ leitet, wenn das Steuerventil 9 die Bypassleitung 11 ver­ schließt und die Hochdruckpumpe 1 in die Hochdruckleitung 3 zum Einspritzventil 7 fördert. Infolgedessen strömt der Kraftstoffhochdruck zunächst in den ersten Druckraum 23 am Stufenkolben 19 der hydraulischen Übersetzungseinrichtung 13 und verschiebt den Stufenkolben 19 in Richtung des kleineren zweiten Druckraumes 27. Dabei kommt es infolge der unter­ schiedlichen Ringstirnflächen 21, 25 des Stufenkolbens 19 zu einer Druckerhöhung im zweiten Druckraum 27 gegenüber dem von der Hochdruckpumpe aufgebauten Kraftstoffdruck. Dieser erhöhte Kraftstoffdruck gelangt über den zweiten Teil der Hochdruckleitung 3 zum Einspritzventil 7 und dort an den Einspritzöffnungen zur Einspritzung in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine. Der im Federraum 33 befind­ liche Kraftstoff wird dabei ohne nennenswerten Gegendruck über die Entlastungsleitungen 41 verdrängt und verringert dabei kaum den Wirkungsgrad der Übersetzungseinrichtung 13. Das Rückschlagventil 45 wird dabei mit der Kraft zugehalten, die sich aus dem Überschuß aus der vom Druckraum 27 her wirksamen Druckkraft und der Federkraft der Ventilfeder 47 gegenüber der vom Druckraum 21 her wirksamen Druckkraft er­ gibt. Dadurch bleibt das Rückschlagventil 45 während des Ar­ beitshubs des Stufenkolbens 19 verschlossen.

Die Kraftstoffhochdruckeinspritzung am Einspritzventil 7 wird beendet, indem das Steuerventil 9 die Bypassleitung 11 wieder öffnet, so daß die Hochdruckleitung 3 über diese mit dem Niederdruckraum 5 verbunden ist und sich der in der Hochdruckleitung 3 und somit in der Übersetzungseinrichtung 13 befindliche Kraftstoffhochdruck bis auf einen einstellba­ ren Standdruck in den Niederdruckraum 5 entspannt. Dabei liegt dieser, über das Rückschlagventil 12 in der Bypasslei­ tung 11 einstellbare verbleibende Reststanddruck in der Hochdruckleitung 3 über dem Öffnungsdruck des Rückschlagven­ tils 45, so daß der zweite Druckraum 27 während der Rück­ stellbewegung des Stufenkolbens 19 erneut mit Kraftstoff aus dem ersten Druckraum 23 über die Durchgangsbohrung 43 be­ füllt wird. Dabei erfolgt die Rückstellbewegung des Stufen­ kolbens 19 hauptsächlich durch die Kraft der Rückstellfeder 37, die den Stufenkolben 19 mit seinem Ringbund 29 in Anlage an den gehäusefesten Bohrungsabsatz 39 und somit in seine Ausgangslage zurückverschiebt. Dabei wird der Kraftstoff während seines Durchtritts aus dem ersten Druckraum 23 in den zweiten Druckraum 27 am Kraftstoffilter 57, das als Stabfilter ausgebildet ist, gefiltert.

Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraft­ stoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen unter­ scheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel lediglich in der Ausbildung der Übersetzungseinrichtung 13 in der Hoch­ druckleitung 3, weshalb die Fig. 2 auf die Darstellung der Übersetzungseinrichtung 13 beschränkt ist. Dabei zeigt die Fig. 2A das zweite Ausführungsbeispiel der Übersetzungsein­ richtung 13 in einer Schnittdarstellung und die Fig. 2B die Übersetzungseinrichtung 13 in einer um 90 Grad gedrehten An­ sicht zur Fig. 2A.

Die Übersetzungseinrichtung 13 des zweiten Ausführungsbei­ spiels unterscheidet sich gegenüber der Übersetzungseinrich­ tung 13 des ersten, in der Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels in der Anordnung der Zuführungsleitung vom ersten, pumpenseitigen Druckraum 23 in den zweiten, ein­ spritzventilseitigen Druckraum 27 am nunmehr zweiteiligen Stufenkolben 19. Dabei ist dieser Zulauf- bzw. Befüllungska­ nal für den zweiten Druckraum 27 im zweiten Ausführungsbei­ spiel als Bypaßleitung ausgebildet, die parallel zum Stufen­ kolben 19 im Gehäuse 17 der hydraulischen Übersetzungsein­ richtung 13 angeordnet ist. Die Bypaßleitung wird dabei durch eine vom ersten Druckraum 23 abführende erste Querboh­ rung 59 und eine vom zweiten Druckraum 27 abführende zweite Querbohrung 61 gebildet, die durch eine Längsbohrung 63 mit­ einander verbunden sind, die vorzugsweise achsparallel zum Stufenkolben 19 verläuft. Dabei sind in dieser Längsbohrung 63 analog zur Durchgangsbohrung 43 im Stufenkolben 19 im er­ sten Ausführungsbeispiel das Rückschlagventil 45 und der Kraftstoffilter 57 eingesetzt.

Die in der Fig. 2 dargestellte hydraulische Übersetzungs­ einrichtung 13 arbeitet dabei in gleicher Weise wie die in der Fig. 1 dargestellte Übersetzungseinrichtung 13 der er­ findungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Das Überset­ zungsverhältnis an der Übersetzungseinrichtung 13 bestimmt sich dabei wiederum durch das Flächenverhältnis der Stirn­ flächen 21 und 25 am Stufenkolben 19 zueinander und liegt ebenfalls in einem Bereich von 1 bis 3, vorzugsweise in ei­ nem Bereich von 1,5 bis 2,2.

Bei dem in den Fig. 3A und 3B dargestellten dritten Aus­ führungsbeispiel ist der Stufenkolben 19 in einer Führungs­ bohrung 65 einer Führungsbüchse 67 gleitverschiebbar ge­ führt, die ihrerseits in einen Rohrstutzen 69 eingesetzt ist. Dabei begrenzt der Stufenkolben 19 mit seiner größeren Stirnfläche 21 den ersten, pumpenseitigen Druckraum 23 und mit seiner kleineren Stirnfläche 25 den zweiten, einspritz­ ventilseitigen Druckraum 27. Der erste Druckraum 23 ist da­ bei in einem entsprechend im Durchmesser vergrößerten Ab­ schnitt der Führungsbohrung 65 und zum Teil im angrenzenden Teil des Rohrstutzens 69 angeordnet und der zweite Druckraum 27 ist in einer Durchgangsbohrung eines Anschlußstutzens 73 vorgesehen, der einspritzventilseitig in den Rohrstutzen 69 eingeschraubt ist und der dabei die Führungsbüchse 67 axial gegen einen Absatz 75 des Rohrstutzens 69 verspannt. In das dem Rohrstutzen 69 abgewandte Ende des Anschlußstutzens 73 ist im Ausführungsbeispiel ein Ventilhaltekörper 77 des Kraftstoffeinspritzventils 7 eingeschraubt, wobei der Dicht­ sitz über ein konisches Füllstück 79 gewährleistet ist, das zwischen Ventilhaltekörper 77 und Anschlußstutzen 73 axial eingespannt ist und das eine axiale Durchgangsöffnung auf­ weist.

Desweiteren ist zwischen der Umfangswand der Führungsbüchse 67 und der Innenwand des Rohrstutzens 69 ein Ringraum 71 vorgesehen, der im dritten Ausführungsbeispiel die Rück­ stellfeder 37 des Stufenkolbens 19 aufnimmt. Die Rückstell­ feder 37 stützt sich dabei an der Stirnfläche des Anschluß­ stutzens 73 ortsfest ab und beaufschlagt andererseits den Stufenkolben 19 über eine Klammer 81 in Richtung Druckraum 23. Diese in der Fig. 4 in einer Einzelteilzeichnung darge­ stellte U-förmige Klammer 81 weist dabei einen Schlitz 83 auf, dessen Maß dem kleineren Durchmesser des Stufenkolbens 19 bzw. einer am Querschnittsübergang am Stufenkolben 19 vorgesehenen Aufnahmenut entspricht. Die Klammer 81 durchragt an vorgesehenen, nicht gezeigten Längsschlitzen radial die Führungsbüchse 67 und liegt am Durchmesserabsatz des Stufenkolbens 19 an.

Die Hubbewegung des Stufenkolbens 19 in Richtung des pumpen­ seitigen Druckraumes 23 wird durch einen Ringabsatz 85 am Umfang der Führungsbüchse 67 begrenzt, wobei die Rückstell­ feder 37 den Stufenkolben 19 in diese Ausgangslage ver­ schiebt. Der in Richtung einspritzventilseitiger Druckraum 27 gerichtete Arbeitshub des Stufenkolbens 19 wird durch ei­ nen Absatz 91 der Führungsbohrung 65 begrenzt, an den der Stufenkolben 19 mit der Klammer 81 zur Anlage gelangt (Fig. 3A).

Die Befüllung des zweiten Druckraumes 27 erfolgt über eine vom ersten Druckraum 23 abführende Bypass- bzw. Zulauflei­ tung, die durch eine axiale Längsbohrung 87 in der Führungs­ büchse 67 gebildet ist. Der weitere Kraftstoffdurchtritt er­ folgt dann je nach Stufenkolbenstellung direkt in die von den Stirnflächen der Führungsbüchse 67 begrenzten Druckräume 23, 27 oder über das verbleibende Spiel zwischen dem Stufen­ kolben 19 und den Wänden der Durchgangsbohrungen im Rohr­ stutzen 69 bzw. Anschlußstutzen 73. In der Längsbohrung 87 ist ein in Richtung einspritzventilseitiger Druckraum 27 öffnendes Rückschlagventil 45 eingesetzt, vor dem in Strö­ mungsrichtung zudem eine Drosselstelle 89 angeordnet ist.

Die Wirkungsweise des dritten Ausführungsbeispiels ist ana­ log zu den vorherigen Ausführungsbeispielen, wobei die Fig. 3A die Stellung des Stufenkolbens 19 während des Arbeitshu­ bes bei Erreichen der Endstellung zeigt.

Die Fig. 3B zeigt den Stufenkolben 19 kurz vor Erreichen seiner Ausgangslage, wobei die erneute Befüllung des Druck­ raumes 27 über den Zulaufkanal entlang des Spiels des Stu­ fenkolbens 19 im Rohrstutzen 69, die Längsbohrung 87 und das Rückschlagventil 45 bereits vor Erreichen der Ausgangsstel­ lung des Stufenkolbens 19 beginnen kann.

Claims (23)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einer Kraftstoff aus einem Niederdruckraum (5) über eine Hochdruckleitung (3) zu einem Kraftstoffeinspritzventil (7) fördernden Hochdruckpumpe (1) und einer hydraulischen Über­ setzungseinrichtung (13) zwischen der Hochdruckpumpe (1) und dem Kraftstoffeinspritzventil (7), die einen in einer Boh­ rung (15) verschiebbaren Stufenkolben (19) aufweist, dessen Stirnflächen jeweils einen Druckraum begrenzen, wobei eine erste größere Stirnfläche (21) einen ersten mit dem pumpen­ seitigen Teil der Hochdruckleitung (3) verbundenen Druckraum (23) und eine zweite gegenüberliegende kleinere Stirnfläche (25) einen zweiten mit dem einspritzventilseitigen Teil der Hochdruckleitung (3) verbundenen Druckraum (27) begrenzt so­ wie mit einem ein Druckventil enthaltenen Zulaufkanal zur Befüllung des zweiten Druckraumes (27) mit Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der in den zweiten Druckraum (27) mündende Zulaufkanal vom ersten Druckraum (23) abführt.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil im Zulaufkanal parallel zum Stufenkolben (19) der hydraulischen Übersetzungeinrich­ tung (13) geschaltet ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal als den Stufenkolben (19) umgehender Bypaßkanal ausgebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal parallel zum Stufenkol­ ben (19) angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal durch je eine vom ersten Druckraum (23) und eine vom zweiten Druckraum (27) abführen­ de Querbohrung (59, 61) und eine diese verbindende Längsboh­ rung (63) gebildet ist, die vorzugsweise achsparallel zu der den Stufenkolben (19) aufnehmenden Bohrung (15) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal durch eine Durchgangs­ bohrung (43) im Stufenkolben (19) gebildet ist, wobei das den Zulaufkanal verschließende Druckventil innerhalb des Stufenkolbens (19) angeordnet ist.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil als in Richtung zweiter Druckraum (27) öffnendes Rückschlagventil (45) ausgebildet ist, dessen Öffnungsdruck unterhalb des Standdruckes der Hochdruckleitung (3) liegt.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (19) dichtend in der Bohrung (15) im Gehäuse (17) der Übersetzungseinrichtung (13) gleitverschiebbar geführt ist.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis am Stufenkol­ ben (19) zwischen der größeren Kolbenstirnfläche (21) zur kleineren Kolbenstirnfläche (25) einen Wert zwischen 1 bis 3, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,2 betragen soll.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftstoffilter (57), vorzugsweise ein Stabfilter, in den Zulaufkanal eingesetzt ist.

11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Querschnittsübergang des Stufenkol­ bens (19) ein Ringbund (29) vorgesehen ist, der mit seiner dem größeren Kolbendurchmesserteil D1 zugewandten Ringstirn­ fläche eine Anschlagfläche bildet, die mit einem Bohrungsab­ satz (39) der Bohrung (15) zusammenwirkt und dessen dem im Durchmesser geringeren Kolbenteil D2 zugewandte Ringstirn­ fläche (31) einen Federraum (33) in der Bohrung (15) be­ grenzt.

12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Stufenkolben (19) vorzugsweise koaxial umgebende Rückstellfeder (37) im Federraum (33) ein­ gespannt ist, die sich an einer ortsfesten Anlage abstützt, dabei den Stufenkolben (19) an der federraumseitigen Ring­ stirnfläche (31) in Richtung Bohrungsabsatz (39) beauf­ schlagt und in Abhängigkeit vom Standdruck in der Hochdruck­ leitung (3), den Kolbenstirnflächen (21, 25) und dem Öff­ nungsdruck des Druckventils im Zulaufkanal den Stufenkolben (19) zwischen den Einspritzungen an seinen pumpenseitigen Anschlag (39) drückt.

13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Federanlagefläche an einer in die Bohrung (15) eingesetzten Hülse (35) vorgesehen ist.

14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vom Federraum (33) wenigstens eine Ent­ lastungsleitung (41) in den Niederdruckraum (5) abführt.

15. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (19) in einer Führungs­ bohrung (65) einer Führungsbüchse (67) verschiebbar geführt ist, die in einen Rohrstutzen (69) eingesetzt ist.

16. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Führungsbüchse (67) und der Innenwand des Rohrstutzens (69) ein Ringraum (71) gebildet ist, der eine Rückstellfeder (37) des Stufenkolbens (19) aufnimmt.

17. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (37) mit ihrer in Richtung kleine Stirnfläche (25) des Stufenkolbens (19) wei­ senden axialen Stirnfläche an einem ortsfesten Anschlag an­ liegt und mit ihrer gegenüberliegenden, der größeren Stufen­ kolbenstirnfläche (21) zugewandten Stirnfläche ein Verbin­ dungselement beaufschlagt, das die Führungsbüchse (67) an Längsschlitzen radial durchragend am Absatz des Stufenkol­ bens (19) anliegt.

18. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement als U-förmige Klammer (81) ausgeführt ist.

19. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal zur Befüllung des ein­ spritzventilseitigen Druckraumes (27) als Längsbohrung (87) in der Führungsbüchse (67), radial außerhalb der Führungs­ bohrung (65) ausgeführt ist, die an den Stirnflächen der Führungsbüchse (67) über Durchmessererweiterungen der Füh­ rungsbohrung (65) in die Druckräume (23, 27) mündet.

20. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbüchse (67) von einem in den Rohrstutzen (69) einschraubbaren Anschlußstutzen (73) axial gegen einen Absatz (75) im Rohrstutzen (69) verspannt wird.

21. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der pumpenseitige Druckraum (23) im an die Führungsbüchse (67) angrenzenden Teil des Rohrstutzens (69) und der einspritzseitige Druckraum (27) innerhalb des Anschlußstutzens (73) vorgesehen ist.

22. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsbohrung (87) ein in Richtung einspritzventilseitiger Druckraum (27) öffnendes Rückschlag­ ventil (45) eingesetzt ist, dem in Strömungsrichtung eine Drosselstelle (89) vorgeschaltet ist.

23. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Übersetzungseinrichtung (13) räumlich nahe am Kraftstoffeinspritzventil (7) angeord­ net ist.