DE3844363A1 - Elektrisch gesteuerte kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch gesteuer­ te Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbe­ sondere zur Kraftstoffdirekteinspritzung bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, bei der mehrere von Antriebsnocken mit konstantem Hub angetriebene und in je einer Zylinderbohrung geführte Pumpenkolben den in einem zugehörigen Pumpenarbeits­ raum unter Einspritzdruck gesetzten Kraftstoff zu Einspritz­ ventilen fördern.

Eine Kraftstoffeinspritzpumpe der eingangs genannten Art ist beispielsweise der US-A 44 59 963 zu entnehmen. Bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe sind zwei neben­ einander liegende Pumpenkolben in einem Kraftstoffeinspritz- Pumpengehäuse vorgesehen, wobei die Pumpenkolben jeweils durch eine separate Nockenwelle angetrieben werden. Jeder der Pumpenkolben fördert dabei in eine einzige ihm zugeordnete Kraftstoffeinspritzleitung zu einem Kraftstoffeinspritzventil an der zugehörigen Brennkraftmaschine. Die Steuerung der Einspritzmenge erfolgt über einen gemeinsamen Überströmkanal, der mittels eines Magnetventils zu einem Entlastungsvolumen aufsteuerbar ist. Ferner führen die Pumpenkolben im Wechsel ihre Förderhübe aus und damit die von einem Pumpenkolben unter Hochdruck geförderte Kraftstoffmenge nicht beim Saughub bzw. Füllhub des anderen Pumpenkolbens zur Entlastungsseite abströmen kann, ist eine Schiebeventilsteuerung vorgesehen. Dabei dient der Pumpenkolben selber mit einer Steuerkante als Ventilschieber. Alternativ dazu sind auch Rückschlagventile, u.a. in der Kraftstofffülleitung der einzelnen Pumpenarbeits­ räume vorgesehen. Die bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe ist somit in der Art einer Reiheneinspritzpumpe aufgebaut, wobei jeder Pumpenkolben der Kraftstoffversorgung einer Einspritz­ stelle dient.

Gemäß einem älteren, noch nicht veröffentlichtem Vor­ schlag (deutsche Patentanmeldung P 38 04 025.8) wurde eine Kraftstoffversorgung von mehreren Einspritzventilen ge­ schaffen, bei welcher zur Erzielung eines hohen Einspritz­ druckes für ein Einspritzventil bzw. eine Einspritzstelle zugleich mehrere Pumpenkolben zusammenarbeiten können. Die diesem älteren Vorschlag entsprechende kleinere Bauart ergab sich hierbei aus dem Umstand, daß mehrere Pumpenkolben von einem gemeinsamen Nocken angetrieben werden konnten und daß die in der US-A 44 59 963 prinzipiell bereits vorgesehene Ventilsteuerung durch die wesentlich einfachere Steuerung mittels eines Drehschieberventils ersetzt wurde. In der zentralen Führung eines derartigen Drehschieberventils konnte ein gewünschter Einspritzdruck aufgebaut werden und je nach Drehstellung des Drehschieberventiles wurden Einspritzventile mit dem Pumpendruck solange beaufschlagt, bis eine ent­ sprechende Abregelung, beispielsweise durch Öffnen eines Magnetventiles zu einem Entlastungsraum erfolgte. Bei dieser bekannten Konstruktion führten zu den einzelnen Anschlüssen des Drehschieberventiles ausgehend von den Arbeitsräumen der Pumpenkolben unterschiedlich lange Leitungen und insbesondere bei höheren Drehzahlen und höheren Einspritzdrücken ergaben sich daraus nicht exakt definierte Verhältnisse.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß für jeden Einspritzvorgang weitestgehend gleiche Druck- und Volumsbedingungen herrschen, um auch bei hohen Drehzahlen und hohen Einspritzdrucken exakt reproduzierbare Werte für den Einspritzverlauf erhalten zu können. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Ausbildung im wesent­ lichen darin, daß eine Mehrzahl von Pumpenkolben neben­ einander radial zur Nockenwelle an die Antriebsnocken ange­ schlossen sind, daß die Arbeitsräume der Pumpenkolben über ein Drehschieberventil mit zu den Einspritzventilen führenden Leitungen und gegebenenfalls mit Zuführungsleitungen für Kraftstoff zu den Arbeitsräumen der Pumpenkolben verbindbar sind und daß der Drehschieber synchron mit der Nockenwelle antreibbar ist. Dadurch, daß eine Mehrzahl von Pumpenkolben nebeneinander radial zur Nockenwelle an die Antriebsnocken angeschlossen sind, können diese Pumpenkolben in einer Weise angeordnet werden, daß ihre jeweilige Leitungs- bzw. Kanal­ länge zu den entsprechenden Anschlüssen des Drehschieber­ ventiles weitestgehend gleich gehalten werden kann und darüberhinaus insgesamt verkürzt wird, wodurch die möglichen Schadräume verringert werden. Hierzu genügt es, die Achse der Nockenwelle im wesentlichen parallel zur Achse des Dreh­ schiebers anzuordnen und die Pumpenkolben quer zur Achse der Nockenwelle und quer zur Achse des Drehschiebers zwischen Nockenwelle und Drehschieber in einem Pumpengehäuse anzu­ ordnen. Bei einer derartigen Anordnung ist auch der synchrone Antrieb des Drehschieberventiles und der Nockenwelle in besonders einfacher Weise, beispielsweise über miteinander kämmende Zahnräder, möglich. Dadurch, daß nun fakultativ zusätzlich auch die Zuführungsleitungen für Kraftstoff zu den Arbeitsräumen der Pumpenkolben über das Drehschieberventil zyklisch geschaltet werden können, ergibt sich auch für die Füllung der Arbeitsräume der Pumpenkolben ein höheres Maß an Reproduzierbarkeit, da auch hier die Leitungslängen weit­ gehend für alle Pumpenkolben konstant gehalten werden können. Weiters ergibt sich durch die Verwendung des Drehschieberven­ tiles für den zyklischen Abschluß und Anschluß der Zu­ führungsleitungen an die Arbeitsräume der Pumpenkolben die Möglichkeit den Druckaufbau in einer zentralen Bohrung des Drehschieberventiles für jeden Einspritzvorgang im wesent­ lichen identisch zu gestalten, wobei bei einem Abregeln, beispielsweise unter Verwendung des bekannten Magnetventiles, welche diesen Druckraum bzw. die zentrale Bohrung des Dreh­ schieberventiles mit einer Rücklaufleitung oder einem Ent­ lastungsraum in Verbindung setzt, jeweils nur der von einem Pumpenkolben aufgebaute Druck wiederum abgebaut wird, wodurch der Einspritzvorgang abgebrochen wird. Die gleichzeitige Anordnung einer Mehrzahl von Pumpenkolben nebeneinander ermöglicht es hierbei, die erforderliche Drehzahl der Nocken­ welle auf ein Maß zu begrenzen, welches dynamische Verzerrun­ gen im Einspritzverlauf verhindert. Eine besonders einfache, konstruktive Ausgestaltung ergibt sich hierbei dann, wenn die Ausbildung so getroffen ist, daß die Achsen der Pumpenkolben den Drehschieber orthogonal durchsetzen. Auf diese Weise lassen sich auch die jeweiligen Leitungslängen relativ leicht auf gleiche Länge bringen und die Ausgestaltung kann hierbei in einfacher Weise so getroffen sein, daß die Steuerbohrungen des Drehschiebers und/oder die Verbindungskanäle zu den Arbeitsräumen der Pumpenkolben schräg zur Achse des Dreh­ schiebers so angeordnet sind, daß die Länge der Kanäle von den Arbeitsräumen der Pumpenkolben zu den Einspritzventilen über den Drehschieber für alle Pumpenkolben zu den zugeord­ neten Einspritzventilen untereinander im wesentlichen gleich ist. Derartige schräg verlaufende Verbindungskanäle zu den Arbeitsräumen der Pumpenkolben und/oder schräg verlaufende Steuerbohrungen des Drehschiebers ermöglichen einen Ausgleich der wirksamen Leitungslängen zwischen dem jeweiligen Arbeits­ raum des Pumpenkolbens und dem Einspritzventil.

Eine besonders kurze Verbindung zwischen dem jeweiligen Arbeitsraum des Pumpenkolbens und dem Drehschieberventil kann durch die oben bereits erwähnte Ausbildung erzielt werden, daß die Achsen der Pumpenkolben den Drehschieber orthogonal durchsetzen. Hierbei ist mit Vorteil zur Erzielung besonders kurzer Verbindungskanäle die Ausbildung so getroffen, daß Steuernuten bzw. Steuerbohrungen des Drehschiebers zu den Einspritzleitungen und gegebenenfalls den Zuführungsleitungen jeweils innerhalb des lichten Querschnittes des Arbeitsraumes des Pumpenkolbens über radial zum Drehschieber verlaufende Verbindungskanäle münden.

Abweichend von der Ausbildung aus dem älteren Vorschlag gemäß der Anmeldung P 38 04 025 kann es nun im Rahmen der erfindungsgemäßen Konstruktion von Vorteil sein, die Ausbil­ dung so zu treffen, daß in die Zulaufleitungen Magnetventile eingeschaltet sind, die gleichzeitig zur Hochdrucksteuerung verwendet werden. Dadurch ergibt sich ein höheres Ausmaß an Funktionssicherheit. Wenn ein Magnetventil im geschlossenen Zustand klemmt, kann auch kein Kraftstoff angesaugt werden. Im umgekehrten Fall ist kein Druckaufbau möglich. Über die anderen Kreise besteht dann eine Notlauffunktion. Die größte Funktionssicherheit ergibt sich naturgemäß, wenn der Dreh­ schieber selbst als Steuerventil für die Zuführung von Kraftstoff verwendet wird, wie dies der oben angedeuteten bevorzugten Maßnahme entspricht. Bei einer derartigen Aus­ bildung läßt sich aber die Einspritzmenge nur durch das Abregeln des aufgebauten Druckes verändern. Umgekehrt bietet die Ausbildung, den Drehschieber selbst zum Steuern des Zuflusses in den Arbeitsraum der Pumpenkolben zu verwenden, den Vorteil, daß die Störanfälligkeit, wie sie insbesondere durch Verschmutzen von Magnetventilen der Zuführungsleitung möglich erscheint, wesentlich herabgesetzt wird.

Die Verwendung eines Drehschiebers der eingangs genann­ ten Art macht es in einfacher Weise möglich, den Einspritz­ verlauf durch Wahl der Größe und Anordnung der Steuerbohrun­ gen des Steuerschiebers den jeweiligen Bedürfnissen anzu­ passen. Insbesondere ist es mit einem Drehschieber der eingangs genannten Art ohne weiteres möglich, auch erforder­ lichenfalls eine Voreinspritzung vorzunehmen, wofür die Ausbildung mit Vorteil so getroffen ist, daß an einen axialen Kanal des Drehschiebers, welcher in am Umfang des Drehschie­ bers verteilte, mit den Leitungen zu den Arbeitsräumen und den Einspritzventilen zusammenwirkende Steuerbohrungen bzw. Steuernuten mündet und mit dem Pumpendruck der Pumpenkolben beaufschlagbar ist, wenigstens eine weitere Steuerbohrung oder Steuernut angeschlossen ist, welche mit einem Druck­ speicher verbunden ist. Bei einer derartigen Ausbildung kann prinzipiell dann in den Druckspeicher gefördert werden, wenn kein Einspritzvorgang erfolgt, und es kann auf diese Weise sichergestellt werden, daß Druckspitzen im Steuerschieber und in den Verbindungsleitungen bzw. Kanälen zwischen den Ar­ beitsräumen der Pumpenkolben und den Hochdruckkanälen im Steuerschieber vermieden werden. Der Druckspeicher kann aber ohne weiteres auch dazu herangezogen werden, in einem Zylin­ der eine Voreinspritzung vorzunehmen, wenn in den betreffen­ den Zylinder nicht gleichzeitig eine Haupteinspritzung stattfindet. Zu diesem Zweck ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß der Drehschieber eine vom axialen Kanal des Drehschiebers getrennte Verbindungsbohrung oder Nut an seinem Mantel aufweist, über welche jedes Einspritzventil gesondert mit dem Druckspeicher in einer von der Drehlage, in welcher der axiale Kanal mit dem Einspritzventil verbunden ist, verschiedenen Drehlage verbindbar ist.

Um eine Voreinspritzung gewünschtenfalls in einfächer Weise unterbinden zu können, kann diese Ausbildung dadurch verbessert werden, daß der Druckspeicher über ein Magnetven­ til mit der Verbindungsbohrung bzw. Nut am Mantel des Dreh­ schiebers verbunden ist, welches in der unbelasteten Stellung die Verbindung zwischen dem Druckspeicher und dem Drehschie­ ber sperrt, wobei vorzugsweise dadurch, daß der Druckspeicher über ein zum Druckspeicher schließendes Rückschlagventil mit dem axialen Kanal des Drehschiebers verbunden ist, verhindert werden kann, daß der Druckspeicher bei geöffnetem Magnetven­ til zur Absteuerung eines Einspritzvorganges drucklos wird.

Um eine Aufladung des Druckspeichers außerhalb des für eine Haupteinspritzung vorgesehenen Förderbereiches vorzu­ nehmen und eine Beeinflussung durch etwaige, beim Beladen des Speichers auftretende Druckschwankungen während der Ein­ spritzung sicher zu vermeiden, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß der Druckspeicher über die Steuerbohrung oder Steuernut des Drehschiebers in einer von der Drehlage, in welcher der Druckspeicher und/oder der axiale Kanal mit einem Einspritzventil verbunden ist, verschiedenen Drehlage mit dem Pumpendruck der Pumpenkolben beaufschlagbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff­ einspritzpumpe; die Fig. 2 bis 5 Schnitte nach den Linien II-II, III-III, IV-IV und V-V durch unterschiedliche Quer­ schnittsebenen des Drehschieberventils der Fig. 1; Fig. 6 eine teilweise Darstellung analog zu Fig. 1 durch eine abgewandelte Ausführungsform des Drehschiebers; Fig. 7 eine weitere Aus­ führungsvariante der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz­ pumpe in einer zu Fig. 1 analogen Darstellung, wobei die Zuführung des Kraftstoffes in die Arbeitsräume der Pumpenkol­ ben über eine Saugschlitzsteuerung erfolgt; Fig. 8 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzpumpe, bei welcher in den Zuführungsleitungen zu den Arbeitsräumen der Pumpenkolben Magnetventile eingeschaltet sind; Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform des Drehschie­ bers, wobei für die Zuführung des Kraftstoffes in die Ar­ beitsräume der Pumpenkolben als auch für die Ableitung des Druckkraftstoffes in den Drehschieber gemeinsame Leitungen Verwendung finden; Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9 durch unterschiedliche Querschnittsebenen des Drehschiebers; Fig. 11 eine weitere Ausführungsform eines Drehschiebers einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz­ pumpe, welcher zusätzlich Steuerbohrungen bzw. Steuernuten für eine Verbindung mit einem Druckspeicher aufweist; die Fig. 2 und 13 Schnitte nach den Linien XII-XII bzw. XIII-XIII der Fig. 1 durch unterschiedliche Querschnittsebenen des Drehschiebers; sowie die Fig. 14 und 15 zwei Ausführungsformen eines Druckspeichers für eine Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 11.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Pumpengehäuse einer Verteiler­ kraftstoffeinspritzpumpe bezeichnet, in welchem eine von außen in das Gehäuse eintretende Antriebswelle 2 über Lager 3 und 4 gelagert ist, wobei die Antriebswelle Antriebsnocken 5 aufweist. Diese Nocken 5 weisen beispielsweise als Nockenbahn eine exzentrisch zur Achse 6 der Antriebswelle 2 liegende Kreisbahn auf, auf der beispielsweise ein Rollen- oder Nadellager angeordnet ist, wobei dies der Deutlichkeit halber jedoch nicht dargestellt ist. In dem Pumpengehäuse 1 ist weiters um eine zur Achse 6 der Antriebswelle 2 parallele Achse 7 in einer Führungsbohrung 8 ein als Verteiler wirken­ des Drehschieberventil 9 geführt. Ein zur Rotationsbewegung der Antriebswelle 2 synchroner Antrieb des Drehschieberven­ tils 9 erfolgt dabei über Zahnräder 10 und 11 an der einen Stirnseite des Pumpengehäuses 1.

Von der Nockenwelle bzw. Antriebswelle 2 werden über die Nocken 5 in Zylinderbohrungen 12 des Pumpengehäuses geführte Pumpenkolben 13 beaufschlagt, wobei bei der Darstellung gemäß Fig. 1 zwei nebeneinander liegende Pumpenkolben 13 radial zur Nockenwelle bzw. Antriebswelle 2 angeschlossen sind. Die Pumpenkolben 13 begrenzen dabei jeweils Arbeitsräume 14, in welche jeweils eine Zuführungsleitung 15 für Kraftstoff unter Vorpumpendruck sowie eine Druckleitung 16 innerhalb des lichten Querschnittes der Arbeitsräume 14 der Pumpenkolben 13 in im wesentlichen radial zum Drehschieberventil 9 verlaufen­ der Richtung münden. Dabei erfolgt die Zuführung von Kraft­ stoff in die Arbeitsräume 14 der Pumpenkolben über einen gemeinsamen Zufluß 17 bzw. zum Drehschieber 9 führende Kanäle 18, wobei in weiterer Folge über im Drehschieberventil 9 vorgesehene Steuerbohrungen bzw. Steuernuten der Kraftstoff unter Vorpumpendruck in die Zuführungsleitungen 15 zu den Arbeitsräumen 14 gelangt. Die Anordnung der Steuerbohrungen im Drehschieberventil 9 ist dabei in den Fig. 2 und 5 näher dargestellt.

Nach einem Verdichten des Kraftstoffes in den Arbeits­ räumen 15 gelangt dieser über die Leitungen 16 und im Dreh­ schieberventil entsprechend angeordnete Steuerbohrungen bzw. Steuernuten in einen im wesentlichen in axialer Richtung der Verteilerwelle bzw. des Drehschiebers 9 verlaufenden Kanal 19, an welchen neben den genannten Steuerbohrungen bzw. Steuernuten, welche unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 im folgenden noch näher erläutert werden, wenigstens eine weitere in eine Steuernut 20 mündende Steuerbohrung 21 anschließt, welche über eine Verbindungsleitung 22 mit einem Magnetventil 23 in Verbindung steht. Weiters schließt an den axialen Kanal 19 des Drehschieberventils 9 eine weitere Steuerbohrung 24 an, welche in unterschiedlichen Drehlagen des Drehschiebers 9 mit jeweils einer Zuführungsleitung 25 zu nicht näher dargestellten Einspritzventilen in Verbindung steht. Entsprechend der Drehstellung des Drehschieberventils 9 werden die Zuleitungen bzw. Druckleitungen 25 zu den einzelnen Einspritzventilen bei entsprechenden Pumpenkolben­ förderhüben mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Die Dauer der Einspritzung bestinmt dabei das elektrisch gesteuerte Magnetventil 23, das angesteuert von einer entsprechenden und nicht näher dargestellten Steuer­ schaltung mit dem Schließen der Entlastungsleitung 22 bei einem Fluchten der Steuerbohrung 24 mit einer Zuführungs­ leitung 25 den Einspritzbeginn eines Einspritzventils ein­ leitet und mit dem Öffnen der Entlastungsleitung 22 das Einspritzende bestimmt. Zugleich wird damit sowohl die Einspritzmenge als auch die Phasenlage der Einspritzung bestimmt.

An der Zylinderfläche der Führungsbohrung 8 des Dreh­ schieberventils 9 sind dabei im Bereich der die Arbeitsräume 14 der Pumpenkolben mit dem Drehschieberventil 9 verbindenden Druckleitungen 16 vorgesehenen Steuerbohrungen des Dreh­ schiebers 9 Druckausgleichstaschen 26 angedeutet. Eine ähnliche Druckausgleichstasche 27 ist dabei im Bereich der Steuernut 20, welche mit dem Magnetventil 23 in Verbindung steht, am Mantel des Drehschiebers 9 vorgesehen.

Die Drehzahl des Drehschieberventils 9 relativ zur Drehzahl der Antriebswelle bzw. Nockenwelle 2 wird dabei entsprechend der Anzahl der mit der Antriebswelle 2 zusammen­ wirkenden Pumpenkolben 13 und den zu versorgenden Einspritz­ ventilen gewählt.

In den Fig. 2 bis 5 sind die Steuerbohrungen bzw. Steuer­ nuten des Drehschiebers 9 in den Ebenen der Zulaufleitungen 15 bzw. der Hochdruckleitungen 16 zwischen dem Drehschieber 9 und den einzelnen Pumpenarbeitsräumen 14 im Detail darge­ stellt. Die Zulaufleitungen zum Drehschieber 9 sind dabei wiederum mit 18 bezeichnet und die Verbindungsleitungen zwischen dem Drehschieber 9 und den einzelnen Arbeitsräumen für die Zuführung von Kraftstoff mit 15. Ebenso wurden die Druckleitungen wiederum mit 16 bezeichnet. Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, sind die mit den Hochdruckleitungen 16 zu­ sammenwirkenden Steuerbohrungen bzw. Steuernuten 28 im wesentlichen gleich ausgebildet und münden jeweils in den axialen Kanal 19 des Drehschiebers 9. Die Steuerbohrung, welche mit der Zuführungsleitung 15 eines ersten Zylinders zusammenwirkt, welcher in demjenigen Bereich des Drehschie­ bers 9 vorgesehen ist, in welchem noch kein axialer Kanal 19 angeordnet ist, kann dabei, wie in Fig. 2 deutlich ersicht­ lich, ebenfalls als einfache, den Drehschieber 9 durch­ setzende Bohrung 29 ausgebildet sein. Wie in Fig. 5 darge­ stellt, muß dagegen die Zuführungssteuerbohrung 30 für den bzw. die Arbeitsräume 14, welche in einem Bereich des Dreh­ schiebers 9 münden, in welchem bereits der axiale Kanal vorgesehen sein muß, entsprechend angeordnet sein, um keine Verbindung zwischen den Zulaufleitungen 18 bzw. 15 und dem axialen Kanal 19 zu ermöglichen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Drehstellung des Dreh­ schiebers 9 befindet sich der zugehörige Pumpenkolben 13 im oberen Totpunkt, wobei bei weiterer Drehung die Verbindung zwischen dem Zulauf 18 und dem Arbeitsraum 14 über die Steuerbohrung 29 und die Zulaufleitung 15 erfolgt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ansaugphase ist die Druckbohrung 16 durch den Drehschieber 9 verschlossen. Beim anschließenden Förder­ hub wird dann die Verbindung zum axialen Kanal über die Steuerbohrung 28 im Drehschieber 9 freigegeben. Gegenüber­ liegend zur Druckleitung bzw. Druckbohrung 16 befindet sich die Druckausgleichstasche 26, welche flächenmäßig gerade der Zulaufbohrung 15 entspricht. Während des Förder- bzw. Druck­ hubes wird diese Druckausgleichstasche 26 über die Druck­ leitung 16 und die Steuerbohrung 28 mit dem gleichen Druck wie die zu diesem Zeitpunkt verschlossene Zulaufbohrung 15 beaufschlagt. Die resultierenden Seitenkräfte heben sich in diesem Falle gerade auf, wobei das noch vorhandene Kippmoment vernachlässigbar ist. In Fig. 4 ist die Darstellung analog zu Fig. 3 wiederum durch eine die Druckleitung 16 mit dem Dreh­ schieber 9 verbindende Querschnittsebene dargestellt, wobei in diesem Fall der Drehschieber bzw. die Verteilerwelle um 90° versetzt ist, da der entsprechende Pumpenkolben sich im unteren Totpunkt befindet. Die Funktion gemäß Fig. 5 ent­ spricht dabei wiederum der Funktion gemäß Fig. 2 bei ent­ sprechend verdrehtem Drehschieber 9. Der Vollständigkeit halber wird festgehalten, daß in der Darstellung gemäß Fig. 1 für eine bessere Veranschaulichung die Verteilerwelle um 45° gedreht dargestellt ist.

In Fig. 6 ist eine spezielle Ausbildung der Steuerbohrun­ gen, welche mit den Druckleitungen 16 von den Arbeitsräumen 14 der Pumpenkolben 13 zusammenwirken, dargestellt. Für eine Vergleichmäßigung der Länge der Kanäle von den Arbeitsräumen 14 zu den Einspritzventilen ist dabei die von den Zuführungs­ leitungen zu den Einspritzventilen entferntere, mit einem Zylinder zusammenwirkende Steuerbohrung 28 analog zur Dar­ stellung gemäß Fig. 1 bzw. 3 dargestellt, während die den Zuführungen zu den Einspritzventilen näher liegende Steuer­ bohrung als zur Achse 7 und zum axialen Kanal 19 des Dreh­ schiebers 9 schräg verlaufende Steuerbohrung 31 ausgebildet. Damit wird erreicht, daß die Bohrungslänge bzw. die Zu­ führungsleitungen zu den Einspritzdüsen absolut gleich lang sind, wodurch die Abstimmung der gesamten Einspritzanlage erleichtert wird. An Stelle von schrägen Steuerbohrungen im Drehschieber 9 können selbstverständlich auch die Druck­ bohrungen bzw. Druckleitungen 16 entsprechend schräg gestellt im Pumpengehäuse 1 vorgesehen sein und mit im wesentlichen radialen Steuerbohrungen im Drehschieber 9 zusammenwirken.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wurden die Bezugs­ zeichen der Fig. 1 für gleiche Bauteile beibehalten. Es sind wiederum eine Mehrzahl nebeneinander liegender, von einer Nockenwelle bzw. Antriebswelle 2 über Nocken 5 angetriebener Pumpenkolben 13 mit Arbeitsräumen 14 vorgesehen, wobei die entsprechenden Druckleitungen 16 wiederum über Steuerbohrun­ gen bzw. Steuernuten in den axialen Kanal 19 des Drehschie­ berventils 9 münden, über welchen Kraftstoff wiederum Druck­ leitungen 25 zu nicht näher dargestellten Einspritzstellen bzw. Einspritzventilen zugeführt wird. Die Steuerung der Einspritzvorgänge erfolgt dabei analog zur Ausbildung gemäß Fig. 1 über das elektrisch betätigbare Magnetventil 23.

Abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 findet die Zuleitung von Kraftstoff unter Vorpumpendruck in die Arbeitsräume 14 der einzelnen Pumpenkolben 13 bei der Aus­ führung gemäß Fig. 7 nicht über Steuerbohrungen bzw. Steuer­ nuten im Drehschieber 9, sondern über eine Saugschlitz­ steuerung statt, wobei das Ansaugen über einen, von einem axialen Kanal 32 im Pumpengehäuse gebildeten Zulauf jeweils im unteren Totpunkt der Pumpenkolben erfolgt. Im Drehschieber 9 sind somit nur die Steuerbohrungen bzw. Steuernuten für den Hochdruckkreislauf vorgesehen, welcher über den axialen Kanal 19 miteinander verbunden sind. Weiters ist eine Druckaus­ gleichsbohrung für die Verteilerbohrung in Fig. 7 mit 33 bezeichnet. Das Drehschieberventil bzw. die Verteilerwelle 9 ist auch in Fig. 7 für eine einfachere Darstellung um 45° verdreht gezeichnet.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 8 sind für gleiche Bau­ teile wiederum die Bezugszeichen der Fig. 1 bzw. 7 beibehalten worden. Bei dieser Ausbildung findet die Zufuhr von Kraft­ stoff unter Vorpumpendruck analog wie zur Ausbildung gemäß Fig. 1 wiederum über den Drehschieber 9 statt, wobei in die Zuführungsleitungen 18 jeweils ein Magnetventil 34 einge­ schaltet ist. Die Druckleitungen 16 aus den Arbeitsräumen 14 münden wiederum in den in axialer Richtung des Drehschieber­ ventiles verlaufenden Kanal 19, welcher bei dieser Aus­ führungsform nicht im wesentlichen zentral sondern parallel zur Achse 7 angeordnet ist. Zur Verdeutlichung dieser Maß­ nahme ist dabei die den Kolben 13 zugewandte Hälfte der Verteilerwelle um 45° verdreht gezeichnet, um die in unter­ schiedlichen Drehlagen des Drehschiebers 9 unterschiedliche Lage des axialen Kanals 19 relativ zur Achse 7 zu veran­ schaulichen. Zusätzlich zur Hochdruckabsteuerung erfolgt jetzt auch die Füllung der Arbeitsräume 14 über das Magnetventil. Die an die Bohrung 15 angeschlossene Nut in der Verteilerwelle ist deshalb durchgehend. Das Magnetventil kann in diesem Fall auch direkt an den Raum 14 angeschlossen sein. Der Vorteil der Anordnung von Magnetventilen 34 in den Zu­ führungsleitungen 18 besteht dabei darin, daß bei Ausfall eines Magnetventiles eine Notlauffunktion über den intakten Kreis aufrechterhalten werden kann.

In Fig. 9 ist analog zur Darstellung gemäß Fig. 6 wiederum nur ein Schnitt durch das Drehschieberventil 9 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform bezeichnen die Zuleitungen 18 wiederum die Kraftstoffzuführungsleitungen für Kraftstoff unter Vorpumpendruck, die Leitung 22 steht analog zur Aus­ bildung gemäß Fig. 1 mit dem Magnetventil zur Steuerung der Einspritzvorgänge in Verbindung und über die Leitungen 25 ergibt sich in den entsprechenden Drehstellungen des Dreh­ schieberventils 9 eine Verbindung zu den einzelnen Ein­ spritzventilen. Die Verbindung der unter Hochdruck stehenden Steuerbohrungen bzw. Steuernuten im Drehschieberventil 9 erfolgt wiederum über den axialen Kanal 19. Analog zur Ausführung gemäß Fig. 1 erfolgt über das Drehschieberventil 9 wiederum sowohl die Zuführung von Kraftstoff unter Vorpumpen­ druck als auch die Einspeisung von Kraftstoff unter hohem Druck in bzw. über das Drehschieberventil 9, wobei in der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform lediglich eine Verbin­ dungsleitung 35 zwischen den Arbeitsräumen 14 der Pumpen­ kolben 13 und dem Drehschieberventil 9 vorgesehen ist. Die Leitung 35 wird dabei in unterschiedlichen Drehstellungen des Drehschieberventils sowohl mit Kraftstoff unter geringem Druck als auch beim Förderhub von unter hohem Druck stehenden Kräftstoff beaufschlagt, wobei die Zuführung von Kraftstoff über die Zuleitung 18 in eine am Umfang des Drehschieberven­ tils 9 vorgesehene Steuerausnehmung 36 erfolgt, welche in entsprechenden Drehstellungen über einen an der Mantelfläche verlaufenden axialen Kanal 37 eine Verbindung der Steueraus­ nehmung 36 mit der Zuführungsleitung 35 zum Arbeitsraum 14 sicherstellt. Demgegenüber ist bei Winkelstellungen des Drehschieberventils 9, welche Förderhüben der Pumpenkolben 13 entsprechen, die Verbindung zwischen der Zuführung 18 über die Steuernuten bzw. Kanäle 36 und 37 mit der Leitung 35 unterbrochen und es erfolgt wie bei den vorangehenden Aus­ führungsformen die Einspeisung von Kraftstoff unter hohem Druck über eine Steuerbohrung 38 in den axialen Kanal 19, wie dies aus Fig. 10 deutlich ersichtlich ist. Gegenüberliegend der Verbindungsleitung 35 sind wiederum Druckausgleichs­ taschen 26 an der Zylinderfläche der Führungsbohrung 8 des Drehschieberventils 9 vorgesehen. Dadurch, daß sowohl für die Zuführung von Kraftstoff in die Arbeitsräume 14 als auch die Ableitung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes eine gemeinsame Leitung 35 Verwendung findet, weist diese Ausbil­ dung weniger Toträume auf und es kann die Verteilerwelle bzw. das Drehschieberventil 9 insgesamt einfacher ausgebildet sein.

In Fig. 1 ist eine weitere Ausführungsform eines Dreh­ schieberventils 9 dargestellt, welches zusätzlich zu dem im wesentlichen analogen Aufbau zum Drehschieberventil der Fig. 1 den Anschluß eines Druckspeichers ermöglicht. Analog wie in Fig. 1 erfolgt sowohl die Zuführung von Kraftstoff über die Zuführungsleitungen 18 als auch die Einleitung von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über bzw. in das Drehschie­ berventil 9. Die Steuerung der Einspritzvorgänge in die Druckleitungen 25 zu nicht näher dargestellten Einspritzven­ tilen erfolgt wiederum über ein an die Leitung 22, welche mit dem axialen Kanal in Verbindung steht, angeschlossenes Magnetventil. Der unter Pumpendruck der Pumpenkolben 13 stehende axiale Kanal 19 weist neben den Steuerbohrungen bzw. Steuernuten für eine Verbindung mit den Arbeitsräumen 14 bzw. den Einspritzleitungen 25 sowie dem Magnetventil zur Steuerung in einer weiteren Radialebene Steuerbohrungen 39 auf, welche mit einer Leitung 40 zu einem in den Fig. 14 und 15 näher dargestellten Druckspeicher in Verbindung stehen. Weiters schließt an das Drehschieberventil 9 eine von dem vorhin erwähnten Druckspeicher Kraftstoff unter Speicherdruck dem Drehschieberventil 9 zuführende Leitung 41 an, welche in eine am Umfang des Drehschieberventils 42 vorgesehene Ringnut mündet. Diese Ringnut steht mit einem in axialer Richtung des Drehschieberventils 9 verlaufenden Kanal 43 in Verbindung und ermöglicht bei entsprechender Drehlage des Drehschieberven­ tils 9 eine Verbindung mit einer Einspritzleitung 25 zu einem Einspritzventil, welches in der entsprechenden Drehlage nicht mit dem axialen Kanal 19 in Verbindung steht. Es läßt sich somit neben einer Haupteinspritzung, welche durch Förderung von Kraftstoff aus dem axialen Kanal 19 in eine Einspritz­ leitung 25 erfolgt, auch jeweils im oberen Totpunkt des Ladungswechsels in ein weiteres Einspritzventil eine Vor­ einspritzung durchführen.

Aus den Darstellungen gemäß Fig. 12 und 13 wird dabei deutlich ersichtlich, daß der Ladevorgang des Speicherkolbens jeweils nur außerhalb des Hauptförderbereiches der Pumpen­ kolben, d.h. außerhalb der in ein Einspritzventil erfolgenden Haupteinspritzung erfolgt. Die Steuerbohrungen zu den Ein­ spritzleitungen 25 bzw. zur Leitung 40 zum Druckspeicher bzw. die Leitungen im Pumpengehäuse selbst sind dabei zueinander entsprechend versetzt angeordnet.

In Fig. 14 ist eine erste Ausführung eines Druckspeichers in Form eines Federspeichers 44 dargestellt. Der Feder­ speicher 44 wird dabei über die Leitung 40 mit Kraftstoff unter Druck versorgt, wobei zur Verhinderung einer Über­ lastung des Speichers eine Absteuerbohrung 45 vorgesehen ist, welche in einen Rücklauf bzw. Tank 46 mündet. Um Rückwirkun­ gen der unter Umständen im Hochdruckkreislauf des Drehschie­ berventils 9 herrschenden Druckverhältnisse auf den Speicher­ druck im Federspeicher 44 bzw. ein Rückströmen von Kraftstoff unter hohem Druck über die Leitung 40 in den Drehschieber 9 mit Sicherheit auszuschließen, ist in der Leitung 40 ein Rückschlagventil 47 vorgesehen. Zur Einleitung einer Vorein­ spritzung ist ein Magnetventil 48 in 3/2-Bauart in die vom Speicher 44 zum Drehschieber 9 führende Leitung 41 einge­ schaltet. Durch Vorsehen eines derartigen Magnetventiles 48 kann der Einspritzvorgang der Voreinspritzung entsprechend gesteuert werden.

In Fig. 15 findet als Druckspeicher ein von einer Feder 49 beaufschlagter Stufenkolben 50 Verwendung, welcher wiederum über die Leitung 40 mit Kraftstoff unter Pumpendruck beaufschlagbar ist. Bei einer Beaufschlagung des Stufenkol­ bens 50 wird dabei in einen weiteren Arbeitsraum 51 sowie in die Leitung 41 Kraftstoff angesaugt. Die Auslösung der Voreinspritzung des im gesonderten Arbeitsraum 51 enthaltenen Kraftstoffes erfolgt dabei durch Umschalten des in eine Zweigleitung 53 zur Leitung 40 eingeschalteten Magnetventiles 54, so daß durch die von der vorgespannten Feder 49 verur­ sachte Hubbewegung des Stufenkolbens 50 über die Leitung 41 eine Voreinspritzung erfolgt. Die Voreinspritzung wird dabei entweder durch die in Fig. 15 dargestellte Endstellung des Stufenkolbens 15 oder durch ein neuerliches Betätigen des Magnetventiles 54 bewirkt, wodurch der gesonderte Arbeitsraum 51 bzw. die Leitung 41 mit dem Rücklauf 52 in Verbindung steht. Ein in der Leitung 40 vorgesehenes Rückschlagventil 47 verhindert bei der Entlastung des Stufenkolbens 50 über die Zweigleitung 52 eine Rückwirkung auf die im Drehschieberven­ til 9 herrschenden Hochdruckverhältnisse.

Claims (10)

1. Elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Kraftstoffdirektein­ spritzung bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, bei der mehrere von Antriebsnocken mit konstantem Hub angetriebene und in je einer Zylinderbohrung geführte Pumpenkolben den in einem zugehörigen Pumpenarbeitsraum unter Einspritzdruck gesetzten Kraftstoff zu Einspritzventilen fördern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Pumpenkolben (13) nebeneinander radial zur Nockenwelle (2) an die Antriebs­ nocken (5) angeschlossen sind, daß die Arbeitsräume (14) der Pumpenkolben (13) über ein Drehschieberventil (9) mit zu den Einspritzventilen führenden Leitungen (25) und gegebenenfalls mit Zuführungsleitungen (18) für Kraftstoff zu den Arbeits­ räumen (14) der Pumpenkolben (13) verbindbar sind und daß der Drehschieber (9) synchron mit der Nockenwelle (2) antreibbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Pumpenkolben (13) den Drehschieber (9) orthogonal durchsetzen.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steuernuten bzw. Steuerbohrungen (28, 29, 30, 31, 38) des Drehschiebers (9) zu den Einspritzlei­ tungen (25) und gegebenenfalls den Zuführungsleitungen (18) jeweils innerhalb des lichten Querschnittes des Arbeitsraumes (14) des Pumpenkolbens über radial zum Drehschieber (9) verlaufende Verbindungskanäle (15, 16, 35) münden.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbohrungen (31) des Drehschiebers (9) und/oder die Verbindungskanäle zu den Arbeitsräumen (14) der Pumpenkolben (13) schräg zur Achse (7) des Drehschiebers (9) so angeordnet sind, daß die Länge der Kanäle von den Arbeitsräumen (14) der Pumpenkolben (13) zu den Einspritzventilen über den Drehschieber (9) für alle Pumpenkolben zu den zugeordneten Einspritzventilen unter­ einander im wesentlichen gleich ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zulaufleitungen (18) Magnetventile (34) eingeschaltet sind.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einen axialen Kanal (19) des Drehschiebers (9), welcher in am Umfang des Dreh­ schiebers verteilte, mit den Leitungen (16, 35) zu den Ar­ beitsräumen (14) und den Einspritzventilen zusammenwirkende Steuerbohrungen bzw. Steuernuten (28, 31, 38) mündet und mit dem Pumpendruck der Pumpenkolben (13) beaufschlagbar ist, we­ nigstens eine weitere Steuerbohrung oder Steuernut (39) ange­ schlossen ist, welche mit einem Druckspeicher (44, 50) ver­ bunden ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (9) eine vom axialen Kanal (19) des Drehschiebers getrennte Verbindungsbohrung oder Nut (42, 43) an seinem Mantel aufweist, über welche jedes Einspritzventil gesondert mit dem Druckspeicher (44, 50) in einer von der Drehlage, in welcher der axiale Kanal (19) mit dem Einspritzventil verbunden ist, verschiedenen Drehlage verbindbar ist.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (44, 50) über ein zum Druckspeicher schließendes Rückschlagventil (47) mit dem axialen Kanal (19) des Drehschiebers (9) verbunden ist.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (44, 50) über ein Magnetventil (48, 54) mit der Verbindungsbohrung bzw. Nut (42, 43) am Mantel des Drehschiebers (9) verbunden ist, welches in der unbelasteten Stellung die Verbindung zwischen dem Druckspeicher (44, 50) und dem Drehschieber (9) sperrt.

10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (44, 50) über die Steuerbohrung oder Steuernut (39) des Drehschiebers (9) in einer von der Drehlage, in welcher der Druckspeicher (44, 50) und/oder der axiale Kanal (19) mit einem Einspritz­ ventil verbunden ist, verschiedenen Drehlage mit dem Pumpen­ druck der Pumpenkolben (13) beaufschlagbar ist.