EP0664854B1

EP0664854B1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP0664854B1
Application number: EP94918280A
Authority: EP
Inventors: Eugen Drummer; Maximilian Kronberger; Helmut Sattmann; Herbert Strahberger; Gerhard Weisz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1994-06-18
Publication date: 1998-04-08
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: WO1995002123A1; RU95108382A; US5709195A; RU2120055C1; DE59405637D1; CN1112370A; CN1049952C; JPH08501368A; US5606953A; JP3539959B2; KR100340742B1; DE4322546A1; EP0664854A1; KR950703121A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus (WO-A-92/10666). Bei einer durch die DE-A1-37 31 240 bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird der Pumpenkolben über eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine hin- und hergehend angetrieben. Als Gehäuse für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Pumpenkolben und Pumpenzylinder sowie Einspritzventil ist ein einstückiges geformtes Gehäuse vorgesehen, das unmittelbar mit dem Zylinderkopf der zugehörigen Brennkraftmaschine verbunden ist. Das die auswechselbare Einspritzdüse tragende Gehäuseteil zusammen mit dem Federraum des Einspritzventils ist dabei zur Achse des Pumpenkolbens geneigt angeordnet. Vom Pumpenarbeitsraum führt direkt ein Kraftstoffkanal zu einem Magnetventil, über das die Phase der Hochdruckerzeugung im Pumpenarbeitsraum gesteuert wird. Bei dieser Ausgestaltung ist somit der Raum, der beim Pumpenkolbenförderhub mit Kraftstoff unter Einspritzdruck stehendem Druck beaufschlagt wird zusätzlich durch den zum Magnetventil führenden Kraftstoffkanal und einem angrenzenden Ventilvorraum, der durch den Ventilsitz des Magnetventils in Schließstellung desselben begrenzt wird, vergrößert. Dieser relativ große Totraum vermindert den Wirkungsgrad und die Einspritzgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Hierbei wird weiterhin ein relativ großer Bauraum für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung benötigt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Hochdruckvolumen wesentlich reduziert wird und zugleich eine kompaktere Bauweise der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erzielt wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 hat dabei den Vorteil, daß das Volumen des Kraftstoffkanals zwischen Pumpenzylinder und Ventilsitz zusätzlich sehr klein gehalten werden kann. Wird das Ventil als Schieberventil mit einem Kolbenschieber gemäß Patentanspruch 5 ausgebildet, so reduziert sich dieses Volumen weiterhin. Gemäß den Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 4 ergibt sich für die ständige Verbindung zwischen Kraftstoffkanal und Pumpenarbeitsraum nur geringfügige Vergrößerungen des Zylinderraumes, der für den Pumpenarbeitsraum vorgesehen ist. Gemäß den Patentansprüchen 6 bis 8 ergibt sich eine sichere Führung des Ventilgliedes des Elektromagnetventils bei zugleich gering gehaltenem schädlichen Hochdrucktotvolumen innerhalb des Kraftstoffkanals. In vorteilhafter Weise ergibt sich eine kostengünstige Fertigung in der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 9, dadurch, daß das Ventilglied des Magnetventils kraftschlüssig mit dem Anker des Magnetventils gemäß Patentanspruch 10 gekoppelt ist. Somit entfällt eine genaue Zentrierung von Magnetventilkörper und Pumpenkörper. Weiterhin wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß ein Überschwingen des Magnetankers beim Öffnen des Magnetventils vermieden wird. Vorteilhafterweise wird mit der Weiterbildung gemäß Patent-anspruch 12 erreicht, daß kleinere Schaltzeitschwankungen wegen kleinerer Störkräfte infolge von Druckschwankungen im Kraftstoffzulauf insbesondere beim Öffnen auftreten. Dabei ergibt sich aus der Form des kolbenartigen Teils des Ventilglieds ein hoher Grad an Rückwirkungsfreiheit durch am Ventilglied angreifende Kraftstoffdrücke. Mit der Ausgestaltung gemäß den Patentansprüchen 14 und 15 wird eine service- und montagefreundliche Bauart erreicht mit einer guten Zugänglichkeit zum Magnetventil. Einbautoleranzen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine können leicht ausgeglichen werden. Mit der Ausgestaltung gemäß Patentansprüchen 16 und 17 wird weiterhin eine kompakte Bauweise erzielt, bei der es möglich ist, eine kleinere Rückstellfeder für den Pumpenkolben vorzusehen, da durch diese Ausgestaltung eine zusätzliche Rückstellkraft in Richtung Antrieb des Pumpenkolbens beim Förderhub des Pumpenkolbens erzielt wird. Insbesondere erhält man bei Ende des Pumpenkolbenförderhubes eine höhere Anpreßkraft gemäß der Ausgestaltung nach Patentanspruch 17.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch Pumpenzylinder und Einspritzventil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels, Figur 2 einen Schnitt senkrecht zur Ebene der Darstellung von Figur 1 entlang der Linie II-II Figur 3 einen Teilschnitt durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Längsrichtung des Pumpenkolbens und in einer gegenüber der Darstellung von Figur 1 um 90° verdrehten Ebene entlang der Linie III-III von Figur 2 und Figur 4 einen Längsschnitt analog Figur 1 mit einer abgewandelten Ausgestaltung des elektrisch gesteuerten Ventils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In dem in Figur 1 wiedergegebenen Schnitt ist ein Pumpengehäuse 1 geschnitten dargestellt, das einen zylindrischen Stutzen 3 mit einer Stößelbohrung 2 aufweist, in den von seiner offenen Seite her ein Rollenstößel 4 gleitend eintaucht, der außenliegend eine Laufrolle 5 trägt, an der ein nicht weiter gezeigter von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine betätigter Kipphebel angreift. Der Rollenstößel schließt in seinem Inneren eine Druckfeder 6 ein, die sich einerseits am Boden der Ausnehmung des Stutzens abstützt und andererseits über einen Federteller 7 am Rollenstößel 4 abstützt. Zwischen dem Federteller und dem Rollenstößel ist ein Pumpenkolben 8 gehalten, der in eine Zylinderbohrung 11 eines stutzenförmig in den vom Rollenstößel 4 und dem Stutzen 3 eingeschlossenen Federraum 9 ragenden Pumpenzylinder 10 eintaucht. Dort begrenzt er mit seiner Stirnseite einen Pumpenarbeitsraum 13, der auch in Figur 3 näher dargestellt ist. Von diesem führt im Pumpengehäuse eine Druckleitung 15 weiter zu einem Einspritzventil, das mit seinem Gehäuse 16 mittels einer Überwurfmutter 17 am Pumpengehäuse befestigt ist. Im Einspritzventilgehäuse verläuft die Druckleitung weiter zum nicht weiter gezeigten Düsenraum des Einspritzventils, das in bekannter Weise ausgeführt ist. Die Ventilnadel des Einspritzventils ist von einer Einspritzventilschließfeder 18 in Schließrichtung belastet, die in einem Federraum 19 des Einspritzventilgehäuses untergebracht ist und sich an einem verstellbaren Federteller 20 andererseits abstützt.

Wie den Schnitten Figur 2 und Figur 3 entnehmbar ist wird die Zylinderbohrung 11 von einem Kraftstoffkanal 22 so geschnitten, daß in einem Teilbereich des Kraftstoffkanals ein Teil seiner Umfangswand zum Pumpenzylinder innerhalb der Durchschneidung mit diesem geöffnet ist. Der Kraftstoffkanal verläuft dabei vorteilhaft quer zur Achse der Zylinderbohrung 11, vorzugsweise liegt die Achse des Kraftstoffkanals 22 in einer Radialebene zur Achse der Zylinderbohrung 11. Der Kraftstoffkanal ist als Durchgangsquerbohrung durch das Pumpengehäuse 1 ausgeführt, wie das den Figuren 1 und 2 entnehmbar ist, wobei der eine Austritt des Kraftstoffkanals durch einen Verschlußteil, hier z.B. ein Deckel 24 verschlossen ist, der zugleich einen Ausgleichraum 25 einschließt, in den der Kraftstoffkanal 22 mündet. Auf der anderen Seite mündet der Kraftstoffkanal in einen Absteuerraum 26, der als Ausnehmung oder als Sackbohrung mit größerem Durchmesser in das Pumpengehäuse 1 eingebracht ist. Der Übergang zwischen Kraftstoffkanal und Absteuerraum 26 ist als Ventilsitz 28 ausgebildet, der kegelförmig ist und mit einer entsprechenden kegelförmigen Dichtfläche 29 an einem Ventilglied 30 eines Magnetventils 31 zusammenwirkt. Der Absteuerraum ist weiterhin Teil des Kraftstoffkanals. Über eine Stichleitung 32 ist der Absteuerraum 26 mit einer Kraftstoffzulaufbohrung 33 im Pumpengehäuse verbunden und wird über diese von einer Kraftstofförderpumpe mit auf Niederdruck befindlichem Kraftstoff versorgt. Über die Stichleitung 32 und den Kraftstoffzulauf kann aber auch überschüssiger, nicht vom Pumpenkolben geförderter Kraftstoff wieder zurückgefördert werden.

Die den Absteuerraum 26 bildende Sackbohrung geht über in eine Bohrung mit größerem Durchmesser unter Bildung einer Aufnahmeöffnung 48, in die ein Magnetkern 35 mit Magnetspule 36 eines Elektromagneten 34 des Magnetventils 31 eingesetzt ist und dort durch ein beide umfassendes Magnetgehäuse 37 gehalten wird. Zwischen Magnetgehäuse 37 und Magnetkern 35 mit Magnetspule 36 ist ein zweiter Ausgleichsraum 38 eingeschlossen, der über Ausgleichsbohrungen 39 im Pumpengehäuse direkt mit dem Ausgleichsraum 25 auf der anderen Seite des Kraftstoffkanals 22 verbunden ist.

In dem zweiten Ausgleichsraum 38 ist eine Ankerscheibe 41 angeordnet, die mit der Stirnseite des Magnetkerns 35 in bekannter Weise zusammenarbeitet. Die Ankerscheibe wird von einer Rückstellfeder 44, die sich am Magnetgehäuse 37 abstützt in Richtung Magnetkern beaufschlagt. An die Ankerscheibe 41 schließt sich beim Magnetventil 31 ein Ankerstößel 47 an, der durch eine axiale Bohrung im Magnetkern 35 geführt ist und auf seiner anderen Seite zur Anlage an das Ventilglied 30 kommt. Das Ventilglied ist dabei auf seiner dem Ankerstößel abgewandten Seite von einer Druckfeder 49 beaufschlagt, die sich an dem Deckel 24 abstützt und somit das Ventilglied in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Ankerstößel hält. Unter Einwirkung beider Federn 49 und 41 wird das Ventilglied bei nicht erregtem Magneten in Öffnungsrichtung bewegt, so daß der Kraftstoffkanal 22 zum Absteuerraum 26 geöffnet ist.

Durch den zweiten Ausgleichsraum 38 führen Leitungsanschlüsse hindurch die durch das Magnetgehäuse 37 dicht nach außen treten, wo sich die Anschlüsse für die Magnetspule 36 befinden. Das Magnetgehäuse ist zylindrisch ausgeführt und gleitend verschiebbar in einem topfförmigen Einsatz 42 gehalten, der auf seiner einen zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung weisenden Seite eine Durchtrittsöffnung 43 zur Führung des zylindrischen Magnetgehäuses aufweist und dort mit Dichtmitteln versehen ist und auf seiner anderen, der Einspritzvorrichtung abgewandten Seite, einen Außenflansch 57 aufweist, der auf angrenzende Teile einer Zylinderkopfwand 45 der Brennkraftmaschine unter Zwischenschaltung von einem Dichtmittel zur Anlage kommt und dort befestigt ist und mit seinem zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung weisenden Teil durch eine entsprechende Öffnung in dieser Zylinderkopfwand hindurchgeführt ist. Somit sind die Kontaktierungsanschlüsse 46 für die Magnetspule des Magnetventils geschützt innerhalb des topfförmigen Einsatzes untergebracht und dennoch leicht von außen zugänglich. Der topfförmige Einsatz ist mittels lösbarer Befestigungselemente an der Zylinderkopfwand befestigt und kann zudem zur Ausgleichung von Einbau- und Fluchtungstoleranzen vor seiner Fixierung verschoben werden. Somit ist das Innere des Zylinderkopfes über diesen topfförmigen Einsatz außen abgedichtet.

Das Ventilglied 30 des Magnetventils 31 besteht aus einem in den Kraftstoffkanal 22 ragenden ersten Teil 50 und einem in den Absteuerraum 26 ragenden zweiten Teil 51. Der erste Teil 50 schließt zum Ausgleichsraum 25 hin mit einem Kolben 52 ab, der den Ausgleichsraum von einer zwischen diesem Kolben 52 und einem Führungskolben 53 liegenden Ringnut 54, die vom Einspritzdruck beaufschlagt wird, trennt. Der Führungskolben weist Durchtrittsquerschnitte 55 auf, die die Ringnut 54 mit einem zwischen Führungskolben 53 und Dichtfläche 29 liegenden Ringraum 56 verbinden. Die kegelförmige Dichtfläche 29 befindet sich an einem durchmesservergrößerten, zylindrischen Teil 58 des zweiten Teils 51 des Ventilglieds, an dessen Stirnseite der Ankerstößel 47 zur Anlage kommt. Der zylindrische Teil 58 taucht ferner in eine Führungsbohrung 59 in einer Zwischenscheibe 60 ein, die zwischen Absteuerraum 26 und Magnetkern 35, den Absteuerraum 26 verschließend angeordnet ist. Unter Einwirkung der Feder 49 gelangt somit der zylindrische Teil 58 bei nicht erregtem Elektromagneten zur Anlage an die Stirnseite des Magnetkerns, die zugleich der den Hub des Ventilgliedes bestimmende Anschlag ist. Durch die Dicke der Zwischenscheibe kann dieser Anschlag eingestellt werden und damit der Öffnungsquerschnitt des Ventils.

Die Ringnut 54 am Ventilglied liegt in dem Bereich des Teils des Kraftstoffkanals 22, der die Zylinderbohrung 11 schneidet und ist somit ständig mit der Zylinderbohrung 11 verbunden. Zur Sicherung der Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 13 weist die Zylinderbohrung 11, wie der Figur 3 zu entnehmen ist, in ihrem unteren Teil eine Durchmessererweiterung 62 auf, so daß bei voll eingetauchten Pumpenkolben im Bereich des oberen Totpunkts des Pumpenkolbens bzw. am Ende seines Druckförderhubes der Pumpenarbeitsraum 13 immer über diese Durchmessererweiterung in Verbindung mit der Ringnut 54 bleibt. Die Durchmessererweiterung kann dabei als Ringnut bzw. ringförmige Ausnehmung ausgebildet sein oder sie ist eine ebenfalls bis zur Stirnseite 64 der Zylinderbohrung führende, im Bereich der Überschneidung des Kraftstoffkanals mit der Zylinderbohrung liegende Längsnut. Dabei kann mit der Einarbeitung dieser Ausnehmung auch erst die Verbindung zwischen Zylinderbohrung und Kraftstoffkanal 22 hergestellt werden, wozu letztlich die Verbindung auch durch einen Durchbruch mit Hilfe eines Erosionsverfahrens, das insbesondere auch zur Bearbeitung von scharfkantigen Querschnittsübergängen angewendet wird erzielt werden kann, so daß geometrisch gesehen keine Überschneidung der Querschnitte der Bohrung des Kraftstoffkanals 22 mit der Ausnehmung oder der zylinderbohrung 11 vorliegt. Die so hergestellte Verbindung ist dabei aber einer Überschneidung gleichzusetzen.

In weiterer Ausgestaltung kann der Pumpenarbeitsraum noch mit einem Speicherventil 64 verbunden sein. Dazu ist der Federteller 20 über einen Stößel 65 mit einem Kolbenteil 66 verbunden, der in einer Bohrung 67 dicht verschiebbar ist und vom Druck des Pumpenarbeitsraums gegen die Kraft der Einspritzventilfeder beaufschlagt wird. Dabei kann beim Förderhub des Pumpenkolbens ein Teil des geförderten Kraftstoffs durch eine Ausweichbewegung des Kolbenteils 66 aufgenommen werden zur Reduzierung des Druckaufbaus bei Förderbeginn der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Zugleich erleichtert die Entnahme von Kraftstoff das Schließen des Magnetventils, das bei beginnendem Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum eine Kraftkomponente in Öffnungsrichtung bei noch geöffnetem Ventil erhält.

Bei dem oben beschriebenen Ventil befindet sich zwischen Pumpenarbeitsraum 13 und Absteuerraum 26 nur noch ein sehr kleiner Raum, der vom hohen Kraftstoffeinspritzdruck belastet wird und der im wesentlichen aus dem Volumen der Ringnut 54 und dem Ringraum 56 besteht. Auf diese Weise erhält man einen höheren hydraulischen Wirkungsgrad und eine exaktere Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge und des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, da ein Steuerzeitverlust für das Auffüllen von hochdruckbelasteten Räumen und deren Entlastung reduziert ist. Mit der doppelten Führung des Ventilgliedes einmal durch den Kolben 52 und zum anderen durch den Führungskolben 53 oder zusätzlich der Führung des zylindrischen Teils 58 in der Führungsbohrung 59 in der Zwischenscheibe 60 ergibt sich sichere Auflagen der Dichtfläche 29 auf dem Ventilsitz 28 und eine genaue und sichere Arbeitsweise des Magnetventils, dessen dynamisches Verhalten ferner durch seine Lagerung zwischen zwei Federn 49 und 41 verbessert ist, da die Überschwingneigung damit reduziert wird. Hydraulisch ist das Ventilglied 30 von beiden Seiten über den Ausgleichsraum 25 und den zweiten Ausgleichsraum 38 sowie den Absteuerraum 26 druckausgeglichen. Diese Ausgleichsräume werden durch Leckverluste z.B. zwischen dem zylindrischen Teil 58 und der Zwischenscheibe 60 mit Kraftstoff versorgt. Dadurch daß der zylindrische Teil 58 im Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kraftstoffkanals wird das Ventilglied sobald es im Laufe es Druckförderhubes des Pumpenkolbens geöffnet wird vom hohen Druck in Öffnungsrichtung zusätzlich zur Kraft der Feder 46 beaufschlagt, was eine kurze Öffnungszeit ergibt.

Eine alternative Ausführungsform, die gegenüber der Ausführung der Figuren 1 bis 3 eine Vereinfachung darstellt, ist in der Figur 4 gezeigt. Hier wurde in Abwandlung zu der Ausführung nach Figur 1 der Elektromagnet an dem der Dichtfläche abgewandten Ende des Ventilgliedes angeordnet. Wie bei Figur 1 ist im Gehäuse der Einspritzvorrichtung der Kraftstoffkanal 22 als Durchgangsbohrung durch das Pumpengehäuse 1 ausgeführt und steht in derselben Weise mit der Zylinderbohrung 11 bzw. dem Pumpenarbeitsraum 13 in Verbindung. Auf seiner einen Seite mündet der Kraftstoffkanal 22 in einen Absteuerraum 126, der über eine Kraftstoffzulaufbohrung 133 mit einem Niederdruckkraftstoffraum zur Versorgung des Pumpenarbeitsraumes 10 mit Kraftstoff bzw. zu seiner Entlastung verbunden ist. Der Absteuerraum 126 wird auf der dem Austritt des Kraftstoffkanals 22 gegenüberliegenden Seite von einer Zwischenscheibe 160 begrenzt, die von einem das Pumpengehäuse nach außen dicht verschließenden Verschlußteil 69 im Pumpengehäuse gehalten wird. Die Zwischenscheibe weist eine Führungsbohrung 159 auf, die über eine Nut 70 in der Stirnseite des Verschlußteiles 69 mit einer Ausgleichsbohrung 139 im Pumpengehäuse verbunden ist und über diese mit einem ersten Ausgleichsraum 125, in den der Kraftstoffkanal 22 an seinem anderen Ende mündet.

Das Ventilglied 130 dieses Ausführungsbeispieles ist als Kolben ausgestaltet, der im Kraftstoffkanal 22 dicht gleitend angeordnet ist und eine Ringnut 154 analog der Ringnut 54 von Figur 1 aufweist, die ständig über einen Verbindungsquerschnitt 71, der entweder durch Durchdringung von Kraftstoffkanal und Pumpenzylinder bzw. dessen Durchmessererweiterung 62 oder durch erosive Herstellung dieser Verbindung entstanden ist, mit dem Pumpenarbeitsraum 13 bzw. der Zylinderbohrung 11 verbunden ist. Die Ringnut 154 wird begrenzt durch einen zylindrischen Teil 158 des Ventilglieds, der in den Absteuerraum 126 ragt, im Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kraftstoffkanals bzw. des in diesem geführten Kolbenteils des Ventilglieds und auf seiner zur Ringnut 154 weisenden Seite eine kegelige Dichtfläche 129 aufweist, die mit einem ebenfalls kegeligen Ventilsitz 128 am Übergang des Kraftstoffkanals in den Absteuerraum 126 zusammenwirkt. Der zylindrische Teil 158 des Ventilglieds taucht ferner an seinem Ende in die Führungsbohrung 159 ein und trennt somit den Absteuerraum 126 von einem vom zylindrischen Teil 158 in der Führungsbohrung eingeschlossenen zweiten Ausgleichsraum 138. Dieser ist, wie ausgeführt über die Ausgleichsbohrung 139 mit dem ersten Ausgleichsraum 125 verbunden.

Der in den ersten Ausgleichsraum 125 ragende Teil des Ventilglieds 130 trägt einen Anker 141, der mit dem Magnetkern 135 des jetzt auf dieser Seite angeordneten Elektromagneten 134 zusammenwirkt. Der Magnetkern mit Magnetspule 136 wird von einem Magnetgehäuse 137 umschlossen, daß das Gehäuse mit erstem Ausgleichsraum 125 nach außen hin abschließt. In einer Bohrung des Magnetkerns ist eine Rückstellfeder 149 als Druckfeder eingesetzt, die das Ventilglied 130 in Richtung seiner Offenstellung beaufschlagt und entgegen der bei Erregung des Elektromagneten 134 das Ventilglied über den Anker 141 in seine Schließstellung gebracht wird. Es ergibt sich somit eine kostengünstige Lösung mit einem doppelt geführten Ventilglied, was wiederum den Vorteil hat, daß sich die Dichtfläche im Schließzustand bei guter Führung des Ventilgliedes gut dichtend auf den Ventilsitz 128 setzen kann und somit eine gute Schließeigenschaft bei vertretbarem Aufwand bei der Herstellung erzielt wird. Der Öffnungshub des Ventilgliedes 130 ist bestimmt durch seine stirnseitige Anlage an dem Verschlußteil und ist über dieses einstellbar.

Statt eines Sitzventils mit einem in der beschriebenen Weise geführten Ventilglied 30, 130 kann auch bei Einhaltung minimaler vom Hochdruck belasteter Toträume ein druckausgeglichener Kolbenschieber verwendet werden, der dann statt des Führungskolbens 53 und der mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Dichtfläche einen dicht im Kraftstoffkanal 22 gleitenden Kolben hat, der die Verbindung einer Ab- und Zulaufbohrung zur Ringnut 54 bzw. zum Pumpenzylinder steuert.

In zusätzlicher Ausgestaltung ist der Federraum 9 im Stutzen 3 vom Rollenstößel 4 vollständig eingeschlossen und nur über eine Drosselöffnung 68 entlastbar. Diese Drosselbohrung wird jedoch im Laufe des Druckhubes des Pumpenkolbens durch den in den Stutzen 3 eintauchenden Teil des Rollenstößels 4 verschlossen, so daß vom Nockenantrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe gegen Ende des Pumpenkolbenförderhubs in einen nun verschlossenen Federraum 9 ein rückstellender Druck aufgebaut wird, der die Arbeitsweise der Rückstellfeder 6 unterstützt. Damit wird insbesondere die Neigung des Abhebens des Rollenstößels bzw. Kipphebels vom antreibenden Nocken gegen Ende des Förderhubes verhindert, da in diesem Bereich eine höhere rückstellende Kraft wirkt. Die maximale Pressung zwischen Rolle und Nocken wird dadurch jedoch aufgrund des flacher werdenden Verlaufes der Nockenerhebungskurve des Antriebsnockens zum Hubende hin nicht erhöht. Durch die Dimensionierung der Drossel und des Hubes, ab dem die Drossel verschlossen wird, läßt sich hier eine Optimierung der rückstellenden Kräfte zur Verbesserung des Antriebsverhaltens des Nockenantriebes erzielen.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Pumpenkolben (8), der 3 in einer Zylinderbohrung (11) einen Pumpenarbeitsraum (13) begrenzt, und hin- und hergehend angetrieben wird und mit einer Druckleitung (15), die den Pumpenarbeitsraum (13) mit einem Einspritzventil (16) verbindet, dessen Ventilglied unter dem Einspritzdruck des aus dem Pumpenarbeitsraum (13) über die Druckleitung (15) geförderten Kraftstoffs gegen eine Schließkraft (18) geöffnet wird und mit einem vom Pumpenarbeitsraum (13) über ein elektrisch gesteuertes Ventil (31) zu einem auf niedrigerem Druck als dem Einspritzdruck stehenden Kraftstoffvorratsraum führenden Kraftstoffkanal (22, 26, 32, 33), der mit einem den Pumpenarbeitsraum (13) aufnehmenden Teil der Zylinderbohrung (11) verbunden ist, welcher Teil der Zylinderbohrung in dem Bereich der Verbindung mit dem Kraftstoffkanal (22) ständig über einen zwischen diesem Teil der Zylinderbohrung (11) und der Mantelfläche des Pumpenkolben (8) gebildeten Zwischenraum (62) mit dem Pumpenarbeitsraum (13) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Kraftstoffkanal und dem Teil der Zylinderbohrung über einen Teilbereich der Umfangswand des Kraftstoffkanals erfolgt und dieser mit dem Pumpenzylinder verbundene Teil des Kraftstoffkanals (22) als Führungsbohrung für ein Führungsteil eines Ventilschließglieds (30) des elektrisch gesteuerten Ventils (31) dient, das mit diesem Führungsteil (52, 53) in den Kraftstoffkanal (22) bis in den Bereich seiner Verbindung mit der Zylinderbohrung (11) ragt und den Kraftstoffkanal zum Teil ausfüllt, wobei der Eintritt zu dem mit dem Pumpenzylinder verbundenen Teil des Kraftstoffkanals (22) von dem Ventilschließglied (30) gesteuert wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilbereich des Kraftstoffkanals den Zwischenraum schneidet.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Teilbereich des Kraftstoffkanals und dem Zwischenraum durch erosive Materialabtragung hergestellt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied zum Steuern des Eintritts zu dem mit dem Pumpenzylinder verbundenen Teil des Kraftstoffkanals (22) als Sitzventilglied ausgebildet ist mit einer Dichtfläche (29), die mit einem am Eintritt des Kraftstoffkanals (22) aus einen erweiterten Raum (26) angeordneten Ventilsitz (28) zusammenwirkt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Pumpenzylinder verbundene Teil des Kraftstoffkanals (22) als Führungsbohrung für ein als Kolbenschieber ausgebildetes Ventilglied des elektrisch gesteuerten Ventils (31) ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum durch eine Ausnehmung gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum durch eine ringförmige Ausnehmung (62) gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das die Zylinderbohrung (11) und den Kraftstoffkanal (22) aufnehmende Pumpengehäuse (1) unmittelbar das Gehäuse (16) des Einspritzventils anschließt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil einen Kolben (52) aufweist, der eine ständig mit der Zylinderbohrung (11) verbundene Ringnut am Führungsteil (52) des Ventilglieds begrenzt, welche Ringnut andererseits von dem die Dichtfläche (29) tragenden Teil des Ventilgliedes (30) begrenzt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (54) von einem Durchtritte aufweisenden Führungskolben (53) zur Seite der Dichtfläche des Ventilschließgliedes hin begrenzt ist und zwischen dem Führungskolben (53) und der Dichtfläche (29) ein Ringraum (56) am Ventilschließglied (30) vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber einen Ringraum aufweist, der ständig mit der Zylinderbohrung (11) verbunden ist und der von einer Steuerkante begrenzt ist, durch die ein weiterführender Teil des Kraftstoffkanals gesteuert ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied von einer in Öffnungsrichtung des Ventilschließgliedes wirkenden Feder (49) gegen einen als Betätigung des Ventilgliedes vorgesehenen Anker (47, 41) eines Elektromagneten (34) gedrückt wird und der Anker (47, 41) von einer in Richtung Ventilglied wirkenden Rückstellfeder (44) beaufschlagt ist und bei erregtem Elektromagneten das Ventilglied in Schließstellung bringt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den am Anker (41, 47) und am Ventilglied (30) angreifenden Federn (49, 44) resultierende Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilgliedes wirkt, entgegen der das Ventilschließglied unter Einwirkung der Magnetkraft des Elektromagneten in Schließrichtung beaufschlagt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (130) von einer in Richtung Offenstellung des Ventilgliedes wirkenden Feder (149) gegen einen Anschlag (69) bewegbar ist und mit einem Anker (141) eines als Betätigungseinrichtung des Ventilgliedes (30) des elektrisch gesteuerten Ventils (31) vorgesehenen Elektromagneten (134) verbunden ist, durch welchen Anker das Ventilglied entgegen der Kraft der Feder bei erregtem Elektromagneten in Schließstellung bringbar ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (29) des Ventilgliedes (30, 130) an der einen Stirnseite eines zylindrischen, gegenüber dem Führungsteil im Durchmesser größeren in den erweiterten Raum (26, 126) ragenden Teil des Ventilglieds angeordnet ist, welcher Teil mit seinem der Dichtfläche abgewandtem Ende in eine Führungsbohrung (59, 159) eintaucht und dabei den von ihm in dieser eingeschlossenen Raum (38, 138) vom erweiterten Raum (26, 126) trennt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Raum als Ausgleichsraum (38, 138) druckausgeglichen ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (34) des elektrisch gesteuerten Ventils in eine Aufnahmeöffnung (48) am Pumpengehäuse von außen eingesetzt ist und mit seinem die Magnetspule (36) tragenden Magnetkern (35) den erweiterten Raum (26) begrenzt unter Einspannung einer Zwischenscheibe (60) die zentral die Führungsbohrung (59) aufweist, und als Hubanschlag für das Ventilglied der Boden des Magnetkerns (35) dient und auf das Ventilglied ein durch den Magnetkern (35) geführter Ankerstößel (47) wirkt, der auf seiner anderen Seite in eine Ankerscheibe (41) übergeht (Figur 1).
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Elektromagneten (34) abgewandte Stirnseite des Ventilgliedes (30) an einen ersten Ausgleichsraum (25) grenzt, der mit einem den Elektromagnet auf der dem erweiterten Raum (26) abgewandten Seite der Zwischenscheibe (60) umgebenden zweiten Ausgleichsraum (38) verbunden ist (Figur 1).
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (130) auf seiner einen Seite aus dem Kraftstoffkanal in einen ersten Ausgleichsraum (125) ragt und dort mit dem Anker (141) des Elektromagneten (134) verbunden ist und die Führungsbohrung (159) in einer an den erweiterten Raum (126) angrenzenden Scheibe (160) angeordnet ist, die durch ein Verschlußteil (69) im Gehäuse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespannt ist und das Verschlußteil als Hubanschlag für das Ventilglied (130) dient und daß der vom Ventilglied in der Führungsbohrung (160) eingeschlossene Raum ein zweiter Ausgleichsraum (138) ist der mit dem ersten Ausgleichsraum (125) hydraulisch verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilbereich des Kraftstoffkanals (22) quer zur Achse der Zylinderbohrung (11) verläuft.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffkanal (22) und das Ventilglied (30) mit ihren Achsen in einer Radialebene zur Achse der Zylinderbohrung (11) liegen und der die elektrischen Anschlüsse (46) tragende Teil des Antriebsteils des elektrisch gesteuerten Ventils (31) in einen topfförmigen Einsatz (42) derart gelagert ist, daß er ins Innere des topfförmigen Teils (42) ragt, das einen Außenflansch (44) aufweist, über den es mit den Rändern einer Öffnung im Gehäuse der Brennkraftmaschine unter insbesondere dichtem Verschluß der Öffnung am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (8) über einen Stößel (4) angetrieben wird, der in einer Stößelbohrung (2) gleitend geführt wird und dort mit dem Boden der Stößelbohrung eine Druckfeder (6) einschließt, durch die der Pumpenkolben (8) zur Durchführung seiner Saughübe angetrieben wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Stößel (3) in der Stößelbohrung (2) eingeschlossene Federraum (9) über eine Drosselöffnung (68) mit der Umgebungsluft verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung in der Wand des Stutzens angeordnet ist und ab einem bestimmten Hub des Rollenstößels (4) durch diesen verschlossen wird.