KRAFTSTOFFEINSPRITZPUMPE FÜR EINE BRENNKRAFTMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinder geführten Pumpenkolben, dessen Hub verstellbar ist, einer in der Achsverlängerung des Pumpenkolbens über dem Zylinderraum und vor der Einspritzleitung angeordneten Ventilanordnung mit einem Ventilkörper, welcher mit seinem unteren Ende in den Zylinderraum ragt und im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens mit diesem zusammenwirkt, wobei die Ventilanordnung eine Verbindung zwischen dem Zylinderraum und einer Rücklaufleitung öffnet oder schliesst sowie einer Stelleinrichtung für den Kolbenhub.

[0002] Bei Kraftstoffeinspritzpumpen, bei welchen der Pumpenkolben im oberen Totpunkt mit einer Ventilanordnung zusammenwirkt, bewirkt der Pumpenkolben selbst den Abbruch des Einspritzvorganges, indem er einen Ventilkörper betätigt. Eine Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift Nr. 31 00 725 A1 bekannt. In dieser Publikation wird insbesondere im Zusammenhang mit der Figur 7 eine Kraftstoffeinspritzpumpe beschrieben, welche ein vom Pumpenkolben betätigtes Ueberströmventil aufweist. Bei dieser Einspritzpumpe ist über dem Zylinderraum eine Brennstoffkammer angeordnet, welche über einen Verbindungskanal mit dem Zylinderraum verbunden ist. Parallel zum Brennstoffkanal ist das Ueberströmventil angeordnet, welches einen Durchlass von der Brennstoffkammer in eine Rücklaufleitung zum Brennstoffspeisesystem verschliesst. Ein mit dem Ventil verbundener Ventilstössel ist in den oberen Bereich des Zylinderraumes geführt und steht im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens mit diesem in Berührung. Das Ventil mit dem Ventilstössel wird durch eine Feder gegen den Ventilsitz, d.h. in Richtung des oberen Bereiches des Zylinderraumes gedrückt. Am oberen Rande des über dem Zylinderraum angeordneten Brennstoffraumes ist eine Anschlussbohrung angeordnet, welche in die Einspritzleitung führt. Der Pumpenkolben wird durch entsprechende Einrichtungen angetrieben, wie sie ebenfalls in dieser Publikation beschrieben sind. Im Verlaufe der Hub-Bewegung des Pumpenkolbens wird der Kraftstoff im Zylinderraum komprimiert und durch die Verbindungsbohrung in den Brennstoffraum und von hier in die Einspritzleitung gepresst. Bei Erreichen des gewünschten Einspritzdruckes werden in bekannter Weise die Einspritzdüsen freigegeben, und der Einspritzvorgang in die Zylinder der Brennkraftmaschine beginnt. Vor Erreichen des oberen Totpunktes berührt die Endfläche des Pumpenkolbens das Ende des Ventilstössels und drückt das Ueberströmventil auf. Dadurch wird die Verbindungsbohrung zwischen Brennstoffraum und Rückströmleitung freigegeben, und der Druck im Zylinderraum der Brennstoffkammer und der Einspritzleitung wird sofort abgebaut. Infolge des Druckabbaues wird auch die Einspritzdüse geschlossen, und der Einspritzvorgang abgebrochen.

[0003] Bei Einspritzpumpen, welche mit hohen Drücken arbeiten, z.B. bis 2500 bar, sind die auf den Pumpenkolben und das Ueberströmventil wirkenden Kräfte während des Einspritz-hubes sehr hoch. Auch die Endgeschwindigkeit des Kolbens vor Erreichen des oberen Totpunktes kann relativ hoch sein. Im Moment, da der Pumpenkolben auf den Stössel des Ueberströmventiles aufschlägt, treten deshalb zwischen den Berührungsflächen sehr hohe Flächenbelastungen auf, welche diese Kontaktpartien in kurzer Zeit zerstören und die Funktion der Einrichtung beeinträchtigen. Infolge des plötzlichen Abfalles des Druckes beim Oeffnen des Ueberströmventiles besteht auch die Gefahr, dass der Pumpenkolben und das Ueberströmventil nach oben wegschiessen und dadurch weitere Beschädigungen an Pumpenkolben, Zylinderraum und Ventilanordnungen auftreten. Um dies zu verhindern müssen derart grosse Rückhaltefedern über dem Ueberströmventil eingebaut werden, dass sich derartige Ventilanordnungen mechanisch gesteuert kaum ausführen lassen. Zweckmässige Anordnungen lassen sich nur erreichen, wenn die Fördergeschwindigkeit und auch der Pumpendruck erheblich reduziert werden, und damit auch die zwischen Pumpenkolben und Ueberströmventil wirkenden Kräfte geringer sind. Die Reduktion der Fördergeschwindigkeit bringt jedoch die bekannten Nachteile wie grössere Pumpenkolben und damit verbunden grössere Leckage sowie schlechtere Modulierbarkeit des Geschwindigkeitsverlaufes des Kolbens. Tiefere Einspritzdrücke ergeben eine schlechtere Zerstäubung des Brennstoffes in der Brennkraftmaschine und dadurch ein späteres Ende des Verbrennungsprozesses. Die bekannte Vorrichtung weist weitere Nachteile auf, indem im Bereiche des Ueberströmventiles und der zusätzlichen Brennstoffkammer ein Ansaugventil angeordnet werden muss, welches das Ansaugen von Brennstoff aus dem Brennstoffspeisesystem ermöglicht. Die ganze Anordnung von Ueberströmventil, Ansaugventil und Verbindungskanälen hat zur Folge, dass der obere Bereich des Pumpenzylinders asymmetrisch ausgebildet werden muss. Dadurch entsteht bei Erwärmung des Zylinders die Gefahr, dass sich dieser asymmetrisch deformiert und dadurch der einwandfreie Bewegungsablauf des Pumpenkolbens im Zylinderraum behindert wird. Auch die auftretenden hohen Drücke führen zu ungleichförmigen Deformationen des oberen Zylinderteiles mit den gleichen Folgen auf den Pumpenkolben.

[0004] Aus der Patentschrift DE 802 967 ist ein, durch den Pumpenkolben betätigtes Ventil bekannt, welches zur Vergrösserung der Lebensdauer mit einer hydraulischen Dämpfung ausgestattet ist. Dazu ist das dem Pumpenkolben zugeordnete Ende des Ventiles kegelförmig ausgebildet, und der Zylinderraum weist keine Verbindungsleitung zum Ueberströmraum auf. Kurz vor dem Zusammentreffen von Kolben und Ventil soll im verbleibenden Zylinderraum ein erhöhter Druck entstehen, welcher über die kegelförmige Ventilendfläche ein Verschieben des Ventils bewirken soll. Die Dämpfungswirkung dieser Anordnung ist nur mit Schwierigkeiten kontrollier- und einstellbar. Wird im Zylinderraum der Druck entlastet, so schlagen Kolben und Ventil mit voller Kraft aufeinander, was untragbare Beschädigungen und Störungen zur Folge hat. Die hier dargestellte Anwendung ist für Hochdrucksysteme nicht einsetzbar, da die wirkenden Kräfte nicht abgebaut werden.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzpumpe zu schaffen, bei welcher der Pumpenkolben den Ventilkörper einer Ventilanordnung betätigt, ohne dass Beschädigungen am Pumpenkolben oder am Ventilkörper auftreten, die beim Druckabbau des Einspritzdruckes auftretenden Kräfte vollständig abgebaut werden können ohne dass Bauteile der Einspritzpumpe beschädigt werden, die bisher üblichen Abdichtungen mit Gummiringen zwischen Gehäuse und Zylinder weggelassen werden können, die Ventilanordnung über dem Pumpenkolben symmetrisch zur Pumpenachse ausgebildet ist und dadurch das Auftreten von asymmetrischen Deformationen und Spannungen vermieden wird, und die Ventilanordnung sehr hohe Pumpendrücke zulässt sowie die Konstruktion des Ueberström- und Ansaugventiles vereinfacht.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass am unteren Ende des Ventilkörpers eine erste hydraulische Dämpfungseinrichtung und im Bereiche des oberen Endes des Ventilkörpers eine zweite hydraulische Dämpfungseinrichtung angeordnet ist, jede der beiden Dämpfungseinrichtungen über einen mit Kraftstoff gefüllten Druckraum, einen Verdrängungskörper und einen Spaltraum verfügt, der Ventilkörper einen Kernhohlraum zur Durchleitung von Kraftstoff vom Zylinderraum in die Einspritzleitung aufweist und sein oberes Ende bis in den Bereich der Einspritzleitung im Pumpengehäuse geführt und dort in einer Führungsbohrung gelagert ist.

[0007] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass der Pumpenkolben vor Erreichen des oberen Totpunktes nicht direkt auf das untere Ende des Ventilkörpers aufschlägt, sondern eine erste hydraulische Dämpfungseinrichtung für eine gedämpfte Beschleunigung des Ventilkörpers von Null bis zur Maximalgeschwindigkeit sorgt und erst in dem Zeitpunkte, in welchem Pumpenkolben und Ventilkörper die gleiche Geschwindigkeit aufweisen, die volle Kraft des Pumpenkolbens auf den Ventilkörper wirkt. In diesem Moment hat jedoch das Oeffnen des Ueberströmventiles bereits begonnen, und der Druckabbau im Zylinderraum und der Einspritzleitung erfolgt rasch. Vor Erreichen des Oeffnungszeitpunktes des Ueberströmventiles wird auch die auf den Pumpenkolben wirkende Kraft reduziert, so dass der Pumpenkolben relativ rasch gebremst werden kann. Für diesen Bremsvorgang ist am einstückig ausgebildeten Ventilkörper im oberen Bereich eine zweite hydraulische Dämpfungseinrichtung angeordnet, welche dafür sorgt, dass der Ventilkörper und damit der Pumpenkolben infolge der hohen wirkenden Kräfte nicht nach oben wegschiessen kann. Die erste und die zweite hydraulische Dämpfungseinrichtung verfügen je über einen mit Kraftstoff gefüllten Druckraum, einen Verdrängungskörper und einen Spaltraum. Der Kraftstoff wird mittels des Verdrängungskörpers über den Spaltraum aus dem Druckraum verdrängt. Der Ventilkörper ist in einem Hohlraum geführt, dessen unteres Ende direkt an den Zylinderraum anschliesst, und in dessen oberes Ende die Einspritzleitung mündet. Dies ermöglicht die symmetrische Anordnung von Ventilkörper, den Ventilkörper umgebende Hohlräume und Zuleitungen um die Achse der Einspritzpumpe.

[0008] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten hydraulischen Dämpfungseinrichtung ein im Kopfteil des Pumpenkolbens angeordneter und gegen den Ventilkörper offener kreisförmiger Hohlraum den Druckraum bildet, das untere Ende des Ventilkörpers im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens in den Hohlraum eintaucht und den Verdrängungskörper bildet, der Durchmesser dieses Hohlraumes etwas grösser ist als der Durchmesser des unteren Endes des Ventilkörpers, und zwischen der Mantelfläche des unteren Endes des Ventilkörpers und der Mantelfläche des Hohlraumes der Spaltraum gebildet ist. Das Verhältnis der ringförmigen Querschnittsfläche des Spaltraumes zur Querschnittsfläche des Pumpenkolbens beträgt dabei in bevorzugter Weise maximal 1: 500 und minimal 1: 1000. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Verhältnis des Durchmessers des unteren Endes des Ventilkörpers zum Durchmesser des Pumpenkolbens maximal 1: 1,2 und minimal 1: 2,5. Der Durchmesser des Pumpenkolbens ist im wesentlichen durch den gewünschten maximalen Einspritzdruck und die maximal mögliche Bewegungslänge des Hubes des Pumpenkolbens bestimmt. Der Durchmesser des unteren Endes des Ventilkörpers, bzw. des Verdrängungskörpers, ergibt sich aus der zulässigen Flächenpressung zwischen Ventilkörperendfläche und der Grundfläche des Hohlraumes im Kopfteil des Pumpenkolbens bei der vor Erreichen des oberen Totpunktes wirkenden Restkraft. Durch Veränderung der Querschnittsfläche des Spaltraumes lassen sich Anpassungen an die konstruktiven Gegebenheiten erwirken, indem diese Veränderungen eine Veränderung der Ausströmmenge von Kraftstoff aus dem Hohl- raum zur Folge hat, und damit eine Verschiebung des Zeitpunktes, in welchem Ventilkörper und Pumpenkolben direkt mechanisch miteinander in Kontakt treten. Zur Anpassung des Bewegungsablaufes zwischen Ventilkörper und Pumpenkolben an die gewünschten Erfordernisse werden auch die Kontaktflächen und/oder Mantelflächen im Berührungsbereich entsprechend ausgebildet. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das untere Ende des Ventilkörpers im Bereiche der Eindringlänge in den Hohlraum abgestufte Durchmesser aufweist, wobei der grösste Durchmesser in diesem Bereich den Spaltraum bestimmt. Diese Ausführungsform ermöglicht eine einfachere Herstellung der Dämpfungseinrichtung und eine genaue Anpassung an die Betriebsbedingungen.

[0009] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass bei der zweiten hydraulischen Dämpfungseinrichtung der Druckraum um einen Teilbereich des Ventilkörpers angeordnet ist, die Führungsbohrung, in welche das obere Ende des Ventilkörpers geführt ist an diesen Druckraum anschliesst, in diesem Druckraum am Ventilkörper eine Kolbenfläche angeordnet und zwischen der Mantelfläche des oberen Endes des Ventilkörpers und der Mantelfläche der Führungsbohrung der Spaltraum gebildet ist. Das Verhältnis der ringförmigen Querschnittsfläche des Spaltraumes zur Querschnittsfläche des Pumpenkolbens ist maximal 1: 600 und minimal 1: 1100. Das Verhältnis des Durchmessers des oberen Endes des Ventilkörpers zum Durchmesser des Pumpenkolbens beträgt maximal 1: 1,5 und minimal 1: 3. Bei Verschiebungen des Ventilkörpers in Richtung der Einspritzleitung wird der Kraftstoff, welcher sich im Druckraum um einen Teilbereich des Ventilkörpers befindet, von der am Ventilkörper angeordneten Kolbenfläche zusammengepresst. Die Druckerhöhung im Kraftstoff in diesem Druckraum bewirkt, dass der Kraftstoff über den Spaltraum zwischen der Mantelfläche des oberen Endes des Ventilkörpers und der Mantelfläche der Führungsbohrung in die Einspritzleitung abfliesst.Der Druckaufbau im Druckraum wirkt vorerst auf den Ventilkörper wie eine Feder und baut dann infolge des Abströmens über den Spaltraum die auf den Ventilkörper wirkenden Beschleunigungen und Kräfte bis zur Einstellung eines Gleichgewichtes ab. Durch die entsprechende Wahl des Durchmessers und der Querschnittsfläche des Spaltraumes und mit Hilfe von bekannten Berechnungsmethoden kann der Verlauf der Dämpfung genau vorausbestimmt werden. Die Dämpfungseinrichtung wirkt in einem gewissen Bereiche selbstregulierend, da bei Erhöhung der auf den Ventilkörper wirkenden Kräfte und Beschleunigungen auch höhere Gegenkräfte im Druckraum auftreten und die Dämpfung einen entsprechend anderen Verlauf nimmt. Diese Anordnung der Dämpfungseinrichtung ermöglicht somit die Veränderung der Betriebszustände der Kraftstoffeinspritzpumpe und der Vermeidung von unzulässigen Kraft- und Beschleunigungsvorgängen im Bereiche des Pumpenkolbens und des Ventilkörpers und entsprechender Beschädigungen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass als Dämpfungsmittel der Kraftstoff selbst eingesetzt werden kann und keine zusätzlichen Druckmittel notwendig sind.

[0010] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der im Ventilkörper angeordnete Kernhohlraum am oberen Ende des Ventilkörpers offen, am unteren Ende des Ventilkörpers über Seitenbohrungen mit dem Zylinderraum, und im Bereiche des Beginns der Führungsbohrung über Seitenbohrungen mit dem Druckraum verbunden. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die unter Hochdruck stehenden Kraftstoffkanäle im Zentrum der Kraftstoffeinspritzpumpe geführt werden, und allfällige Zu- und Abführungskanäle radial und symmetrisch dazu angeordnet sind. Während der Hubbewegung des Pumpenkolbens wird der Druckraum im oberen Bereich des Ventilkörpers unter den gleichen Druck gesetzt wie der Zylinderraum, wodurch die axialen Kräfte ausgleichbar sind.

[0011] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der im Ventilkörper angeordnete Kernhohlraum am oberen Ende und am unteren Ende des Ventilkörpers in Richtung der Achse offen und im Bereiche des Beginns der Führungsbohrung über Seitenbohrungen mit dem Druckraum verbunden ist, im Hohlraum des Pumpenkolbens ein Zapfen über die Grundfläche vorsteht und dieser Zapfen am unteren Ende des Ventilkörpers passend in den Kernhohlraum eingreift. Der durchgehende Kernhohlraum ermöglicht einen optimalen Durchfluss für den Kraftstoffstrom. Alle Axial- und Radialkräfte am Ventilkörper sind ausgleichbar, so dass keine asymmetrischen Belastungen auftreten. Der Verschluss des Kernhohlraumes durch den Zapfen am Pumpenkolben im Bereiche des oberen Totpunktes ergibt eine zusätzliche Dämpfung und verhindert das Nachfliessen von Kraftstoff in die Kraftstoffleitung zur Düse.

[0012] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in einem Teilbereich von einem Ringraum umfasst ist, in welchen die Bohrungen der Kraftstoffzuleitung und der Kraftstoffableitung münden, in diesem Ringraum eine Kolbenringfläche am Ventilkörper angeordnet ist und am unteren Ende des Ringraumes zwischen dem Ventilkörper und der Zylinderbüchse ein ringförmiger Ventilsitz ausgebildet ist. Die durch diese Anordnung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, dass der gleiche Ventilsitz als Ueberström- und als Ansaugventil dient. Während des Ansaugvorganges, d.h. der nach unten gerichteten Bewegung des Pumpenkolbens, wird der Ventilkörper durch die in diesem Ringraum angeordnete Kolbenringfläche, bzw. den auf diese Ringfläche wirkenden Druck des Brennstoffzuführsystemes und die im Druckraum im oberen Bereich des Ventilkörpers angeordnete Druckfeder in einem Gleichgewichtszustand gehalten. Der im Zylinderraum erzeugte Ansaug-Unterdruck wirkt über den Kernhohlraum im Ventilkörper auf den Druckraum im oberen Bereich und bewirkt bei zu geringem Zufluss von Brennstoff in den Zylinderraum ein zusätzliches Oeffnen des Ventilsitzes. Durch die Vereinigung des Ansaugventiles und des Ueberströmventiles in einem Ventilsitz wird die Konstruktion der Ventilanordnung wesentlich vereinfacht, und es ergibt sich auch hier der zusätzliche Vorteil der symmetrischen Anordnung um die Pumpenachse.

[0013] Eine weitere Verbesserung der Kraftstoffeinspritzpumpe lässt sich dadurch erreichen, dass der Pumpenkolben, der Ventilkörper und die Führungsbohrung von einer einstückigen Zylinderbüchse umschlossen sind und diese Zylinderbüchse in Richtung der Pumpenachse nur am oberen Ende am Pumpengehäuse befestigt ist. Diese einstückige Ausbildung der Zylinderbüchse mit nur einseitiger Auflage bringt wesentliche Vorteile, indem thermische Ausdehnungen der Büchse nicht zu einer Verspannung derselben führen und die Büchse selbst mechanisch in Axialrichtung nicht eingespannt ist. Dadurch werden Deformationen des Zylinderraumes infolge allfälliger auf die Zylinderbüchse wirkender Druckkräfte vermieden. Dies führt wiederum zu einer geringeren Störanfälligkeit des Ablaufes der Bewegung des Pumpenkolbens im Zylinderraum.

[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zylinderbüchse mindestens teilweise von einem Mantel des Gehäuses umschlossen, dieser Gehäusemantel weist Längsbohrungen auf, welche mit den Kraftstoffzuleitungen und Kraftstoffableitungen verbunden und im Betriebszustande mit Kraftstoff gefüllt sind, und das untere Ende der Zylinderbüchse endet in einem drucklosen Leckageraum im Mantel des Gehäuses. Ueber den in diesen Längsbohrungen zirkulierenden Kraftstoff kann der Gehäusemantel und der Pumpenzylinder auf der ganzen Dichtlänge gleichmässig erwärmt und damit die thermische Belastung des Mantels und der Zylinderbüchse wesentlich vermindert werden. Die zylindrischen Berührungsflächen zwischen Zylinderbüchse und Gehäusemantel bilden eine metallische Dichtung mit einem Dichtspalt, dessen unteres Ende in einen drucklosen Leckageraum mündet. Dies bringt den Vorteil, dass zur Abdichtung zwischen Zylinderbüchse und Gehäusemantel keine weiteren Dichtungen z.B. in der Form von Gummiringen notwendig sind. Diese Anordnung ermöglicht auch eine wesentlich bessere Beherrschung der Ueberströmdrücke innerhalb des Pumpengehäuses.

[0015] Eine Verbesserung des Antriebes des Pumpenkolbens ergibt sich dadurch, dass am unteren Ende des Pumpenkolbens ein Zusatzkolben angeordnet ist und dieser Zusatzkolben Teil einer pneumatischen oder hydraulischen Feder ist, welche gegen den Antriebshub des Pumpenkolbens wirkt. Im weiteren liegt ein Betätigungselement der Antriebs- und Steuereinrichtung lose am unteren Ende des Pumpenkolbens an. Die Antriebs- und Steuereinrichtung für den Pumpenkolben ist bekannt und kann beispielsweise gemäss Figur 5 der Deutschen Offenlegungsschrift 31 00 725 ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, den Antrieb mechanisch, hydraulisch oder in einer anderen Kombinationsart auszuführen. Das lose am Pumpenkolben anliegende Betätigungselement stösst den Pumpenkolben während der Hubbewegung nach oben. Dabei wird auch der Zusatzkolben nach oben gestossen und in einem Speicherraum ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmedium komprimiert. Nach Erreichen des oberen Totpunktes bewirkt dieses komprimierte Druckmedium die Rückführung des Pumpenkolbens und bringt somit den Vorteil, dass zwischen Antriebsund Steuereinrichtung und Pumpenkolben keine formschlüssige mechanische Koppelung notwendig ist. Die Folge davon ist, dass sich das Betätigungselement der Antriebs- und Steuereinrichtung im Bereiche des unteren Totpunktes des Pumpenkolbens unabhängig von diesem bewegen kann und allfällige Abweichungen im Bewegungsablauf aufgefangen werden können.

[0016] Eine weitere Verbesserung der Einstellung der Hubbewegung lässt sich dadurch erreichen, dass in der Einspritzleitung nach dem Ventilkörper ein Entlastungsventil mit einer Verbindung zum Kraftstoffkreislauf eingebaut ist. Vor Inbetriebnahme der Einspritzpumpe wird der Pumpenkolben in den oberen Totpunkt gebracht, da dieser eine eindeutig definierte Ausgangsstellung für den Pumpenkolben gewährleistet. Um zu verhindern, dass während dieses Bewegungsablaufes Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wird das Entlastungsventil geöffnet und der vom Pumpenkolben verdrängte Kraftstoff kann in den Kraftstoffkreislauf zurückströmen. Die Einstellung des Hubweges des Pumpenkolbens erfolgt nun immer vom oberen Totpunkt nach unten über die Antriebs- und Steuereinrichtung. Die Bewegungen des Pumpenkolbens gehen somit immer von einer genau definierten Lage aus.

[0017] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt in schematischer Darstellung durch eine erfindungsgemässe Kraftstoffeinspritzpumpe unter Weglassung der Antriebs- und Steuereinrichtung,

Fig. 2 einen Teilausschnitt aus der Zylinderbüchse in vergrösserter Darstellung mit dem Ventilkörper und dem Kopfteil des Pumpenkolbens,

Fig. 3 den gleichen Teilausschnitt wie Figur 2, jedoch mit einer anders gestalteten ersten Dämpfungseinrichtung.

[0018] Die in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe zeigt eine Einspritzpumpe für einen Dieselmotor, welche Einspritzdrücke in der Grössenordnung von 2500 bar erzeugt. Die Einspritzpumpe besteht aus einem Gehäuse 3 mit einem Gehäuseflansch 5. Im Gehäuse 3 ist eine Zylinderbüchse 2 eingebaut, in welcher der Zylinderraum 10 angeordnet ist. Im Zylinderraum 10 ist ein Pumpenkolben 1 geführt, welcher an seinem unteren Ende mit einem Betätigungselement 19 einer Einrichtung in Verbindung steht, welche dem Antrieb und der Hub-Einstellung des Pumpenkolbens 1 dient. Diese Einrichtung besteht aus einer bekannten mechanischen und/ oder hydraulischen Antriebs- und Stelleinrichtung, z.B. gemäss der Deutschen Offenlegungsschrift 31 00 725 und ist inFigur 1 nicht näher dargestellt. Der Kraftstoff wird der Einspritzpumpe über Kraftstoffzuleitungen 8 zugeführt und überschüssige Kraftstoff über die Kraftstoffableitungen 9 weggeführt. Der im Zylinderraum 10 durch den Pumpenkolben 1 komprimierte und geförderte Kraftstoff wird durch einen Kernhohlraum 20 in einem Ventilkörper 4 zur Einspritzleitung 7 und von hier zu den Einspritzdüsen an der Brennkraftmaschine geführt. In bekannter Weise ist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Einheit der dargestellten Einspritzpumpe vorhanden.

[0019] Gemäss Figur 1 und 2 ist der Ventilkörper 4 in einem Hohlraum 14 in der Zylinderbüchse 2 angeordnet, welcher sich vom oberen Ende des Zylinderraumes 10 bis zum Beginn der Einspritzleitung 7 erstreckt. Dabei ragt das untere Ende 11 des Ventilkörpers 4 in den Zylinderraum 10 und berührt im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens 1 dessen Kopfteil 13. Das obere Ende 12 des Ventilkörpers 4 ist in einem Zwischenteil 21 mit einer Führungsbohrung 22 geführt. Im mittleren Bereich ist der Ventilkörper 4 in einer Gleitführung 23 der Zylinderbüchse 2 gelagert. Zwischen der Gleitführung 23 und dem Zwischenteil 21 befindet sich ein Druckraum 24. Der Ventilkörper 4 weist im Bereiche des Druckraumes 24 eine Kolbenfläche 25 auf, wobei im Druckraum 24 herrschender Druck den Ventilkörper 4 in Richtung des Pumpenkolbens 1 nach unten stösst. Zusätzlich ist im Druckraum 24 zwischen der Kolbenfläche 25 und der Endfläche des Zwischenteiles 21 eine Druckfeder 26 eingebaut.

[0020] Zwischen der Gleitführung 23 und dem oberen Ende des Zylinderraumes 10 ist um den Ventilkörper 4 ein Kraftstoffringkanal 28 angeordnet, in welchen die Bohrungen 29 und 30 münden. Der Kraftstoffkanal 28 ist durch einen Ventilsitz 27 gegen den Zylinderraum 10 abgedichtet. Dieser Ventilsitz 27 ermöglicht das Einsaugen von Kraftstoff in den Zylindetraum 10, wenn sich der Pumpenkolben 1 nach unten bewegt, und zwar von der Kraftstoffzuleitung 8 über die Bohrung 29, den Kraftstoffkanal 28 und den Ringraum 31. Bei geöffnetem Ventilsitz 27 kann anderseits vom Zylinderraum 10 überschüssiger Kraftstoff über den Ringraum 31 in den Kraftstoffkanal 28 und dann über die Bohrung 30 in die Brennstoffableitung 9 abfliessen. Der Ventilkörper 4 mit dem Ventilsitz 27 dient somit gleichzeitig als Ansaug- wie auch Ueberströmventil. Während des Arbeitshubes des Pumpenkolbens 1 wird der Kraftstoff vom Zylinderraum 10 über Bohrungen 32 in den Kernhohlraum 20 gefördert und von dort über die Einspritzleitung 7 zu den Einspritzdüsen geführt. Gleichzeitig wird über Seitenbohrungen 33 im Druckraum 24 Druck aufgebaut und durch Beaufschlagung der Kolbenfläche 25 und die entstehende Differenzkraft der Ventilsitz 27 fest geschlossen. Die Kraftstoffzuleitung 8 wird in einen Ringkanal 34 im Gehäuse 3 geführt, welcher it Längsbohrungen 35 verbunden ist. Diese Längsbohrungen 35 sind um den gesamten Mantel des Gehäuses 3 verteilt und münden in einen zweiten Ringkanal 36, welcher die Verbindung zur Kraftstoffableitung 9 herstellt. Der während des Pumpenbetriebes durch diese Längsbohrungen 35 strömende Kraftstoff temperiert den Mantel des Gehäuses 3 und sorgt für eine gleichmässige Wärmeverteilung entlang der ganzen Dichtlänge des Pumpenkolbens 1 sowie die Reduktion der Wärmespannungen in der Einspritzpumpe.

[0021] Die Zylinderbüchse 2 weist an ihrem oberen Ende einen Befestigungs- und Dichtungsflansch 37 auf. Dieser Flansch 37 ist zwischen einer Auflagefläche 38 am Gehäuse 3 und dem Gehäuseflansch 5 eingespannt. Die Befestigung erfolgt über nicht dargestellte Befestigungsmittel, z.B. Schrauben, welche im Bereiche mehrerer Achsen 39 angeordnet sind. Die Abdichtung zwischen dem Befestigungsflansch 37, der Auflagefläche 38 des Gehäuses 3 und dem Gehäuseflansch 5 erfolgt durch das Zusammenpressen der Kontaktflächen mit entsprechend hohem Anpressdruck. Durch diese Anordnung ist die Brennstoffpumpe gegen Aussen metallisch abgedichtet und kann auch sehr hohen Druckstössen im Kanal 36, beim Oeffnen des Ventilsitzes 27, bei z.B. 2500 bar standhalten. Im weiteren ist die Zylinderbüchse 2 ohne zusätzliche Auflage in axialer Richtung in die Bohrung 40 des Gehäuses 3 eingeschoben. Am unteren Ende der Zylinderbüchse 2 befindet sich eine bekannte Dichtungsanordnung 6, über welche austropfender Kraftstoff gesammelt und in die Leckleitung 41 abgeführt wird. Zudem dient die Dichtung 6 der Trennung zwischen Leckageraum 54 und einem weiteren Zylinderraum 42 im unteren Bereich des Gehäuses 3. Es ist offensichtlich, dass die Zylinderbüchse bei dieser Anordnung ausser den durch den Pumpenkolben 1 und den durch den Druckaufbau im Zylinderraum 10 wirkenden Kräften keinen zusätzlichen Spannkräften ausgesetzt wird, welche zu Deformationen des Zylinderraumes 10 führen könnten. Die Zylinderbüchse 2 kann sich in Richtung der Dichtung 6 frei ausdehnen. Zudem ist die Zylinderbüchse 2 gegenuber der Pumpenachse 43 vollständig symmetrisch ausgebildet, was ebenfalls das Auftreten von Spannungsdeformationen verhindert. Durch diese Anordnung sind zwischen dem Gehäuse 3 und der Zylinderbüchse 2 keine plastischen Dichtungsringe notwendig. Die Druckstösse, welche im Ringkanal 28 beim Ueberströmen des Kraftstoffes am Förderende entstehen lassen sich durch Rückstauen beeinflussen, wodurch ein Absinken des Druckes in den Kavitationsbereich vermieden wird.

[0022] Das untere Ende des Pumpenkolbens 1 ist mit einem Zusatzkolben 44 verbunden, welcher im Zylinderraum 42 geführt ist. Der Zylinderraum 42 ist mit Luft gefüllt und in bekannter, jedoch nicht dargestellter Weise mit einem Druckluftversorgungssystem oder einem Druckluftspeicher verbunden. Wird der Pumpenkolben 1 mit dem Zusatzkolben 44 nach oben bewegt, so wird die Luft im Zylinderraum 42 leicht komprimiert und wirkt nach Ueberschreiten des oberen Totpunktes des Pumpenkolbens 1 als Rückstossfeder. An der unteren Fläche 45 des Zusatzkolbens 44 liegt das Betätigungselement 19 der Hub- und Stelleinrichtung an, welches den Pumpenkolben 1 antreibt. Der Antrieb kann dabei mechanisch, hydraulisch oder in einer kombinierten Form erfolgen, wobei jedoch wesentlich ist, dass der Hub des Pumpenkolbens 1 vom oberen Totpunkt nach unten bemessen wird. Dadurch wird eine genau bekannte und gleichbleibende Grundlage für die Hubbemessung geschaffen. Da der Pumpenkolben 1 vor Beginn des Betriebes der Einspritzpumpe in den oberen Totpunkt gefahren werden muss, ist im Gehäuseflansch 5 ein Entlastungsventil 46 angeordnet, über welches Kraftstoff aus dem Zylinderraum 10 über den Kernhohlraum 20, den Beginn der Einspritzleitung 7 und die Bohrungen 47 und 48 in die Leckleitung 41 abgeleitet werden kann. Das Entlastungsventil 46 wird über bekannte Steuerelemente 49 betätigt.

[0023] Figur 1 und Figur 2 zeigen die sowohl am unteren Ende 11 wie auch am oberen Ende 12 des Ventilkörpers 4 ausgebildeten hydraulischen Dämpfungseinrichtungen. Figur 2 zeigt dabei den Pumpenkolben 1 im oberen Totpunkt, wobei der Ventilsitz 27 offen ist. Im Gegensatz dazu ist in Figur 1 der Ventilsitz 27 geschlossen, d.h. der Ventilkörper 4 befindet sich in seiner untersten Position, und der Pumpenkolben 1 ist während einer nach oben gerichteten Hubbewegung, bzw. Förderbewegung dargestellt. Die erste Dämpfungseinrichtung ist zwischen dem unteren Ende 11 des Ventilkörpers 4 und dem Kopfteil 13 des Pumpenkolbens 1 ausgebildet. Dazu befindet sich im Kopfteil 13 des Pumpenkolbens 1 ein Hohlraum 15 mit kreisförmigem Querschnitt, welcher gegen das untere Ende 11 des Ventilkörpers 4 offen ist. Der Durchmesser dieses Hohlraumes 15 ist geringfügig grösser als der Durchmesser des unteren Endes 11 des Ventilkörpers 4, so dass das untere Ende 11 des Ventilkörpers 4 in den Hohlraum 15 eindringen kann. Da der Zylinderraum 10 mit Kraftstoff gefüllt ist, befindet sich bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 1 auch im Hohlraum 15 Kraftstoff. Das in den Hohlraum 15 am Pumpenkolben 1 eindringende untere Ende 11 des Ventilkörpers 4 verdrängt diesen Kraftstoff durch den zwischen den Mantelflächen bestehenden ringförmigen Spaltraum 18. Dadurch wird die Relativbewegung zwischen dem Pumpenkolben 1 und dem Ventilkörper 4 gedämpft, bevor die Endfläche 16 des unteren Endes 11 des Ventilkörpers 4 auf die Grundfläche 17 im Hohlraum 15 am Pumpenkolben 1 auftrkifft. Ohne Dämpfung wirde das untere Ende 11 des Ventilkörpers 4 infolge der hohen Impulskräfte sofort beschädigt und zerstört. Bei einem Durchmesser des Kolbens 1 von z.B. 30 mm weist das untere Ende 11 des Ventilkörpers 4 einen Durchmesser von 20 mm auf. Um optimale Dämpfungseigenschaften zu erreichen, wird der Hohlraum 15 im Kopfteil 13 des Pumpenkolbens 1 so dimensioniert, dass sich im ringförmigen Spaltraum 18 ein Zwischenraum von ca. 0,025 mm ausbildet. Die Breite des Spaltraumes 18 kann an die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 1 und an den maximalen Druck im Zylinderraum 10 angepasst werden. Zur Optimierung wird auch die Eindringtiefe bzw. die Länge des Spaltraumes 18 in axialer Richtung verändert.

[0024] Die zweite Dämpfungseinrichtung am oberen Ende 12 des Ventilkörpers 4 umfasst den Zwischenteil 21 und die Führungsbohrung 22 sowie den Druckraum 24 mit der zugehörigen Kolbenfläche 25 am Ventilkörper 4. Zwischen der Mantelfläche am oberen Ende 12 des Ventilkörpers 4 und der Mantelfläche der Führungsbohrung 22 ist wiederum ein ringförmiger Spaltraum 50 gebildet, wobei die Spaltbreite ca. 0,02 mm beträgt. Während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 1 befindet sich der Ventilkörper 4 in seiner untersten Position und die Seitenbohrungen 33 sind unterhalb der Endfläche des Zwischenteiles 21 positioniert. Der im Zylinderraum 10 aufgebaute Druck kann sich deshalb ungehindert über die Bohrungen 32, den Kernhohlraum 20 und die Seitenbohrungen 33 in den Druckraum 24 fortpflanzen. Dieser Druck wirkt auf die Kolbenfläche 25 und presst den Ventilkörper 4 gegen den Ventilsitz 27. Sobald der Pumpenkolben 1 bzw. die Grundfläche 17 am Kopfteil 13 an der Endfläche 16 des Ventilkörpers 4 anliegt, wird der Ventilkörper 4 nach oben gestossen. Dadurch werden die Oeffnungen der Seitenbohrungen 33 in die Führungsbohrung 22 geschoben und verschlossen, und im Druckraum 24 baut sich durch die Verschiebung der Kolbenfläche 25 ein erhöhter Druck auf. Dieser erhöhte Druck wirkt gegen die Bewegung des Ventilkörpers 4 und verhindert, dass dieser nach oben schiesst. Bei richtig dimensioniertem Spaltraum 50 fliesst soviel Kraftstoff aus dem Druckraum 24 ab, dass der Ventilkörper 4 und der Pumpenkolben 1 mit der gewünschten Geschwindigkeit und Dämpfung in die Position des oberen Totpunktes verschoben werden können. Bei dieser Verschiebung des Ventilkörpers 4 nach oben wurde auch der Ventilsitz 27 geöffnet und der im Zylinderraum 10 sowie dem Kernhohlraum 20 und der Einspritzleitung 7 herrschende Einspritzdruck über den Ringraum 31 in die Bohrung 30 und damit die Kraftstoffableitung 9 entlastet. Das ganze System steht somit im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens nur noch unter dem Förderdruck des Kraftstoffzuleitungssystemes. Während der nach unten gerichteten Ansaugbewegung des Pumpenkolbens 1 wird Kraftstoff über den Ventilsitz 27 in den Zylinderraum 10 gesaugt. Dazu ist am Ventilkörper 4 eine weitere Kolbenfläche 51 angeordnet, welche sich im oberen Bereich des Ringkanals 28 befindet. Der im Ringkanal 28 herrschende Förderdruck wirkt auf diese Kolbenfläche 51 und hält den Ventilsitz 27 offen. Sobald der Pumpenkolben 1 den unteren Totpunkt erreicht, stellt sich im Zylinderraum 10 der gleiche Förderdruck wie im Kraftstoffzuleitungssystem ein. Dieser Druck wirkt über die Bohrungen 32, den Kernhohlraum 20 und die Seitenbohrungen 33 auch im Druckraum 24, wodurch das Drucksystem an beiden Enden des Ventilkörpers 4 wieder ausgeglichen wird. In diesem Moment schliesst die Druckfeder 26 im Druckraum 24 den Ventilsitz 27 vollständig, so dass der Druckaufbau im Zylinderraum 10 erneut beginnen kann. Die gesamte Steuerung des Ansaug- und Ueberströmzyklus′, die Oeffnungs- und Schliessbewegungen des Ventilsitzes 27 und die Dämpfung der Bewegungdes Pumpenkolbens 1 im Bereiche des oberen Totpunktes sowie der Bewegungen des Ventilkörpers 4 wird allein über das einstückig ausgebildete Teil des Ventilkörpers 4 erreicht. Da alle Bauteile im Bereiche des Ventilkörpers 4 in bezug auf die Pumpenachse 43 symmetrisch ausgebildet sind, lassen sich mit dieser Einspritzpumpe sehr hohe Einspritzdrücke erreichen, mit der dargestellten Ausführungsform z.B. 2500 bar. Beim dargestellten Beispiel wird für den Antrieb des Pumpenkolbens ein hydraulischer Verstärker in Verbindung mit einer Gewindespindel und einem Servomotor verwendet. Diese bekannte Anordnung ermöglicht die genaue Bemessung des Arbeitshubes des Pumpenkolbens 1 vom oberen Totpunkt nach unten, wobei die Hubbewegung mechanisch zurückgeführt ist. Im weiteren ist hubabhängig auch die Reduktion der auf den Pumpenkolben 1 wirkenden Arbeitskraft möglich, und zwar bevor der Ventilsitz 27 geöffnet wird.

[0025] Figur 3 zeigt im wesentlichen die gleiche Anordnung wie Figur 2, und auch die Funktionsweise ist gleichartig. Der Ventilkörper 4 weist hier einen durchgehenden Kernhohlraum 55 auf, welcher an den beiden Endbereichen 11 und 12 des Ventilkörpers 4 in Richtung der Pumpenachse 43 offen ist. Der Kopfteil 13 des Pumpenkolbens 1 ist ebenfalls anders gestaltet, indem im Zentrum des Hohlraumes 15 ein zylindrischer Zapfen 52 angeordnet ist. Dadurch erhält der Hohlraum 15 im Pumpenkolben 1 eine kreisringförmige Grundfläche 53. Im weiteren weist der vorderste Teil des unteren Endes 11 des Ventilkörpers 4 einen geringeren Durchmesser auf als im Bereiche des Spaltraumes 18. Am Ende des Hubes des Pumpenkolbens 1 dringt der Zapfen 52 in das Ende des Kernhohlraumes 55 ein und verschliesst diesen, womit die Dämpfung der Bewegung über den Spaltraum 18 beginnt. Da im Druckraum 24 ein höherer Druck entsteht als im Kernhohlraum 55 und der Einspritzleitung 7 herrscht, bleibt die Dämpfungsfunktion über den oberen Spaltraum 50 erhalten.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinder (2) geführten Pumpenkolben (1), dessen Hub verstellbar ist, einer in der Achsverlängerung des Pumpenkolbens (1) über dem Zylinderraum (10) und vor der Einspritzleitung (7) angeordneten Ventilanordnung mit einem Ventilkörper (4), welcher mit seinem, unteren Ende (11) in den Zylinderraum (10) ragt und im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens (1) mit diesem zusammenwirkt, wobei die Ventilanordnung eine Verbindung zwischen dem Zylinderraum (10) und einer Rücklaufleitung (9) öffnet oder schliesst sowie einer Stelleinrichtung für den Kolbenhub, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende (11) des Ventilkörpers (4) eine erste hydraulische Dämpfungseinrichtung und im Bereiche des oberen Endes (12) des Ventilkörpers (4) eine zweite hydraulische Dämpfungseinrichtung angeordnet ist, jede der beiden Dämpfungseinrichtungen über einen mit Kraftstoff gefüllten Druckraum (15, 24), einen Verdrängungskörper (11, 25) und einen Spaltraum (12, 50) verfügt, der Ventilkörper (4) einen Kernhohlraum (20, 55) zur Durchleitung von Kraftstoff vom Zylinderraum (10) in die Einspritzleitung (7) aufweist und sein oberes Ende (12) bis in den Bereich der Einspritzleitung (7) im Pumpengehäuse (3) geführt und dort in einer Führungsbohrung (22) gelagert ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten hydraulischen Dämpfungseinrichtung ein im Kopfteil (13) des Pumpenkolbens (1) angeordneter und gegen den Ventilkörper (4) offener kreisförmiger Hohlraum (15) den Druckraum bildet, das untere Ende (11) des Ventilkörpers (4) im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens (1) in den Hohlraum (15) eintaucht und den Verdrängungskörper bildet, der Durchmesser dieses Hohlraumes (15) etwas grösser ist als der Durchmesser des unteren Endes (11) des Ventilkörpers (4), und zwischen der Mantelfläche des unteren Endes (11) des Ventilkörpers (4) und der Mantelfläche des Hohlraumes (15) der Spaltraum (18) gebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende (11) des Ventilkörpers (4) im Bereiche der Eindringlänge in den Hohlraum (15) abgestufte Durchmesser aufweist, wobei der grösste Durchmesser in diesem Bereich den Spaltraum (18) bestimmt.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der ringförmigen Querschnittsfläche des Spaltraumes (18) zur Querschnittsfläche des Pumpenkolbens (1) maximal 1: 500 und minimal 1: 1000 ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers des unteren Endes (11) des Ventilkörpers (4) zum Durchmesser des Pumpenkolbens (1) maximal 1: 1,2 und minimal 1: 2,5 ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten hydraulischen Dämpfungseinrichtung der Druckraum (24) um einen Teilbereich des Ventilkörpers (4) angeordnet ist, die Führungsbohrung (22), in welcher das obere Ende (12) des Ventilkörpers (4) geführt ist an diesen Druckraum (24) anschliesst, in diesem Druckraum (24) am Ventilkörper (4) eine Kolbenfläche (25) angeordnet und zwischen der Mantelfläche des oberen Endes (12) des Ventilkörpers (4) und der Mantelfläche der Führungsbohrung (22) der Spaltraum (50) gebildet ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der ringförmigen Querschnittsfläche des Spaltraumes (50) zur Querschnittsfläche des Pumpenkolbens (1) maximal 1: 600 und minimal 1: 1100 ist.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers des oberen Endes (12) des Ventilkörpers (4) zum Durchmesser des Pumpenkolbens (1) maximal 1: 1,5 und minimal 1: 3 ist.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der im Ventilkörper (4) angeordnete Kenhohlraum (20) am oberen Ende (12) des Ventilkörpers (4) offen, am unteren Ende (11) des Ventilkörpers (4) über Seitenbohrungen (32) mit dem Zylinderraum (10) und im Bereiche des Beginns der Führungsbohrung (22) über Seitenbohrungen (33) mit dem Druckraum (24) verbunden ist.

10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der im Ventilkörper (4) angeordnete Kenhohlraum (55) am oberen Ende (12) und am unteren Ende (11) des Ventilkörpers (4) in Richtung der Achse (43) offen und im Bereiche des Beginns der Führungsbohrung (22) über Seitenbohrungen (33) mit dem Druckraum (24) verbunden ist, im Hohlraum (15) des Pumpenkolbens (1) ein Zapfen (52) über die Grundfläche (17) vorsteht und dieser Zapfen (52) am unteren Ende (11) des Ventilkörpers (4) passend in den Kenhohlraum (55) eingreift.

11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) in einem Teilbereich von einem Ringraum (28) umfasst ist, in welchen Bohrungen (29, 30) der Kraftstoffzuleitung (8) und der Kraftstoffableitung (9) münden, in diesem Ringraum (28) eine Kolbenringfläche (51) am Ventilkörper (4) angeordnet ist, und am unteren Ende des Ringraumes (28) zwischen dem Ventilkörper (4) und der Zylinderbüchse (2) ein ringförmiger Ventilsitz (27) ausgebildet ist.

12. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (1), der Ventilkörper (4) und die Führungsbohrung (22) von einer einstückigen Zylinderbüchse (2) umschlossen sind, und diese Zylinderbüchse (2) in Richtung der Pumpenachse (43) nur am oberen Ende (37) am Pumpengehäuse (3) befestigt ist.

13. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentanspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbüchse (2) mindestens teilweise von einem Mantel des Pumpengehäuses (3) umschlossen ist, dieser Gehäusemantel Längsbohrungen (35) aufweist, welche mit den Kraftstoffzuleitungen (8) und Kraftstoffableitungen (9) verbunden und im Betriebszustand mit Kraftstoff gefüllt sind und das untere Ende der Zylinderbüchse (2) in einem drucklosen Leckageraum (54) im Mantel des Gehäuses (3) endet.

14. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Pumpenkolbens (1) ein Zusatzkolben (44) angeordnet ist, und dieser Zusatzkolben (44) Teil einer pneumatischen oder hydraulischen Feder ist, welche gegen den Antriebshub des Pumpenkolbens (1) wirkt.

15. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungselement der Antriebs- und Steuereinrichtung (19) lose am unteren Ende des Pumpenkolbens (1) anliegt.

16. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einspritzleitung (7) nach dem Ventilkörper (4) ein Entlastungsventil (46) mit einer Verbindung (48) zum Kraftstoffkreislauf eingebaut ist.

Claims

1. A fuel injection pump for an internal combustion engine comprising a pump piston (1) which is guided in a cylinder (2) and whose stroke is adjustable, a valve arrangement arranged in the axial extension of the pump piston (1) above the cylinder chamber (10) and upstream of the injection line (7) and having a valve element (4), which projects with its lower end (11) into the cylinder chamber (10) and cooperates with the pump piston (1) in the top dead centre of said pump piston, the valve arrangement opening or closing a connection between the cylinder chamber (10) and a return line (9), and a device for adjusting the piston stroke, characterised in that arranged at the lower end (11) of the valve element (4) is a first hydraulic damping device and arranged in the region of the upper end (12) of the valve element (4) is a second hydraulic damping device, each of the two damping devices comprising a pressure chamber (15, 24) filled with fuel, a displacement element (11, 25) and a gap chamber (12, 50), the valve element (11, 25) comprising a core cavity (20, 55) for conveying fuel from the cylinder chamber (10) into the injection line (7) and its upper end (12) leading into the region of the injection line (7) in the pump housing (3) where it is mounted in a guide bore (22).

2. A fuel injection pump according to claim 1, characterised in that, in the case of the first hydraulic damping device, a circular cavity (15) arranged in the head section (13) of the pump piston (1) and opening towards the valve element (4) forms the pressure chamber, the lower end (11) of the valve element (4) projects into the cavity (15) in the top dead centre of the pump piston (1) and forms the displacement element, the diameter of said cavity (15) is somewhat larger than the diameter of the lower end (11) of the valve element (4), and the gap chamber (18) is formed between the outer surface of the lower end (11) of the valve element (4) and the outer surface of the cavity (15).

3. A fuel injection pump according to claim 2, characterised in that, in the region of its length penetrating the cavity (15), the lower end (11) of the valve element (4) has a stepped diameter, the larger diameter in this region determining the gap chamber (18).

4. A fuel injection pump according to claim 2, characterised in that the ratio of the annular cross sectional area of the gap cavity (18) to the cross sectional area of the pump piston (1) is a maximum of 1: 500 and a minimum of 1: 1000.

5. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 4, characterised in that the ratio of the diameter of the lower end (11) of the valve element (4) to the diameter of the pump piston (1) is a maximum of 1: 1.2 and a minimum of 1: 2.5.

6. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 5, characterised in that in the case of the second hydraulic damping device, the pressure chamber (24) is arranged around a partial region of the valve element (4), the guide bore (22), in which the upper end (12) of the valve element (4) is guided, adjoins said pressure chamber (24), a piston surface (25) is arranged on the valve element (4) in said pressure chamber (24) and the gap chamber (50) is formed between the outer surface of the upper end (12) of the valve element (4) and the outer surface of the guide bore (22).

7. A fuel injection pump according to claim 6, characterised in that the ratio of the annular cross sectional area of the gap chamber (50) to the cross sectional area of the pump piston (1) is a maximum of 1: 600 and a minimum of 1: 1100.

8. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 7, characterised in that the ratio of the diameter of the upper end (12) of the valve element (4) to the diameter of the pump piston (1) is a maximum of 1: 1.5 and a minimum of 1: 3.

9. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 8, characterised in that the core cavity (20) arranged in the valve element (4) is open at the upper end (12) of the valve element (4) and is connected at the lower end (11) of the valve element (4) via lateral bores (32) with the cylinder chamber (10) and in the region of the beginning of the guide bore (22) is connected via lateral bores (33) with the pressure chamber (24).

10. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 8, characterised in that the core cavity (55) arranged in the valve element (4) is open at the upper end (12) and lower end (11) of the valve element (4) in the direction of the axis (43) and is connected in the region of the beginning of the guide bore (22) via lateral bores (33) with the pressure chamber (24), a journal (52) projects above the base (17) in the cavity (15) of the pump piston (1) and said journal (52) engages in a well-fitting manner in the core cavity (55) at the lower end (11) of the valve element (4).

11. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 10, characterised in that the valve element (4) is enclosed in a partial section by an annular chamber (28), into which bores (29, 30) of the fuel supply line (8) and fuel discharge line (9) open, a piston ring surface (51) is arranged on the valve element (4) in said annular chamber (28), and an annular valve seat (27) is formed at the lower end of the annular chamber (28) between the valve element (4) and the cylinder bushing (2).

12. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 11, characterised in that the pump piston (1), the valve element (4) and the guide bore (22) are enclosed by an integrally formed cylinder bushing (2), and said cylinder bushing (2) is only secured to the pump housing (3) at the upper end (37) in the direction of the pump axis (43).

13. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 12, characterised in that the cylinder bushing (2) is at least partially enclosed by a casing of the pump housing (3), said housing casing comprising longitudinal bores (35), which are connected with the fuel supply lines (8) and fuel discharge lines (9) and in the operating state are filled with fuel, and the lower end of the cylinder bushing (2) ends in a pressure-free leakage chamber (54) in the casing of the housing (3).

14. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 13, characterised in that an auxiliary piston (44) is arranged at the lower end of the pump piston (1), and said auxiliary piston (44) is part of a pneumatic or hydraulic spring, which acts against the drive stroke of the pump piston (1).

15. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 14, characterised in that an actuating element of the drive and control device (19) rests freely against the lower end of the pump piston (1).

16. A fuel injection pump according to one of claims 1 to 15, characterised in that, downstream of the valve element (4) in the injection line (7), a relief valve (46) is fitted with a connection (48) to the fuel circuit.

Revendications

1. Pompe à injection de carburant pour un moteur à combustion interne, comportant un plongeur de pompe (1) qui est guidé dans un cylindre (2) et dont la course est réglable, un agencement de soupape qui est agencé dans le prolongement d'axe du plongeur de pompe (1) au dessus de l'espace de cylindre (10) et avant la conduite d'injection (7) et qui comprend un corps de soupape (4) faisant saillie par son extrémité inférieure (11) dans l'espace de cylindre (10) et coopérant avec le plongeur de pompe (1) au point mort haut de ce dernier, l'agencement de soupape ouvrant ou fermant une liaison entre l'espace de cylindre (10) et une conduite de retour de balayage (9), ainsi qu'un dispositif de réglage de la course de plongeur, caractérisée en ce que sont agencés à l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) un premier dispositif d'amortissement hydraulique et dans la zone de l'extrémité supérieure (12) du corps de soupape (4) un second dispositif d'amortissement hydraulique, chacun des deux dispositifs d'amortissement disposant d'un espace de compression (15, 24) rempli de carburant, d'un corps refoulement (11, 25) et d'un espace d'entrefer (12, 50), en ce que le corps de soupape (4) présente un espace creux de noyau (20, 55) pour la transmission de carburant de l'espace de cylindre (10) à la conduite d'injection (7) et en ce que son extrémité supérieure (12) est guidée dans le carter de pompe (3) jusque dans la zone de la conduite d'injection (7) et est montée là dans un alésage de guidage (22).

2. Pompe à injection de carburant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que pour le premier dispositif d'amortissement hydraulique un espace creux circulaire (15) agencé dans la partie de tête (13) du plongeur de pompe (1) et ouvert vers le corps de soupape (4) forme l'espace de compression, en ce qu'au point mort haut du plongeur de pompe (1) l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) plonge dans l'espace creux (15) et forme le corps de refoulement, le diamètre de cet espace creux (15) étant quelque peu plus grand que le diamètre de l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) et en ce qu'entre la surface d'enveloppe de l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) et la surface d'enveloppe de l'espace creux (15) est formé l'espace d'entrefer (18).

3. Pompe à injection de carburant, suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) présente des diamètres étagés dans l'espace creux (15) dans la zone de la longueur de pénétration, le plus grand diamètre déterminant dans cette zone l'espace d'entrefer (18).

4. Pompe à injection de carburant suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le rapport entre la surface de section transversale annulaire de l'espace d'entrefer (18) et la surface de section transversale du plongeur de pompe (1) est au maximum de 1: 500 et au minimum de 1: 1000.

5. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rapport entre le diamètre de l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) et le diamètre du plongeur de pompe (1) est au maximum de 1: 1,2 et au minimum de 1: 2,5.

6. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que, pour le second dispositif d'amortissement hydraulique, l'espace de compression (24) est agencé autour d'une zone partielle du corps de soupape (4), l'alésage de guidage (22) dans lequel est guidée l'extrémité supérieure (12) du corps de soupape (4) étant raccordé à cet espace de compression (24), en ce que dans cet espace de compression (24) une face de piston (25) est agencée sur le corps de soupape (4) et en ce qu'entre la surface d'enveloppe de l'extrémité supérieure (12) du corps de soupape (4) et la surface d'enveloppe de l'alésage de guidage (22) est formé l'espace d'entrefer (50).

7. Pompe à injection de carburant suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le rapport entre la surface de section transversale annulaire de l'espace d'entrefer (50) et la surface de section transversale du plongeur de pompe (1) est au maximum de 1: 600 et au minimum de 1: 1100.

8. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le rapport entre le diamètre de l'extrémité supérieure (12) du corps de soupape (4) et le diamètre du plongeur de pompe (1) est au maximum de 1: 1,5 et au minimum de 1: 3.

9. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'espace creux de noyau (20) agencé dans le corps de soupape (4) est ouvert à l'extrémité supérieure (12) du corps de soupape (4), est relié à l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) à l'espace de cylindre (10) par des perçages latéraux (32) et est relié dans la zone du début de l'alésage de guidage (22) à l'espace de compression (24) par des perçages latéraux (33).

10. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'espace creux de noyau (55) agencé dans le corps de soupape (4) est ouvert à l'extrémité supérieure (12) et à l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4) dans la direction de l'axe (43) et est relié dans la zone du début de l'alésage de guidage (22) à l'espace de compression (24) par des perçages latéraux (33), en ce qu'il y a dans l'espace creux (15) du plongeur de pompe (1) un têton (52) sur la face de base (17) et en ce que ce têton (52) entre en prise de façon appropriée, à l'extrémité inférieure (11) du corps de soupape (4), dans l'espace creux de noyau (55).

11. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le corps de soupape (4) est entouré dans une zone partielle par un espace annulaire (28) dans lequel aboutissent des perçages (29, 30) de la conduite d'alimentation en carburant (8) et de la conduite de retour de carburant (9), en ce que dans cet espace annulaire (28) est agencée sur le corps de soupape (4) une face annulaire de piston (51) et en ce qu'à l'extrémité inférieure de l'espace annulaire (28) est formé entre le corps de soupape (4) et la chemise de cylindre (2) un siège de soupape annulaire (27).

12. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le plongeur de pompe (1), le corps de soupape (4) et l'alésage de guidage (22) sont entourés par une chemise de cylindre en une pièce (2) et en ce que cette chemise de cylindre (2) n'est fixée dans la direction de l'axe de pompe (43) qu'à l'extrémité supérieure (37) au carter de pompe (3).

13. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la chemise de cylindre (2) est entourée au moins partiellement par une enveloppe du carter du pompe (3), cette enveloppe de carter présentant des perçages longitudinaux (35) qui sont reliés aux conduites d'alimentation en carburant (8) et aux conduites de retour de carburant (9) et qui sont remplis de carburant à l'état de fonctionnement, et en ce que l'extrémité inférieure de la chemise de cylindre (2) se termine dans un espace de fuite sans pression (54), dans l'enveloppe du carter (3).

14. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'à l'extrémité inférieure du plongeur de pompe (1) est agencé un piston supplémentaire (44) et en ce que ce piston supplémentaire (44) fait partie d'un ressort pneumatique ou hydraulique qui agit à l'encontre de la course d'entraînement du plongeur de pompe (1).

15. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'un élément d'actionnement du dispositif d'entraînement et de commande (19) est appliqué librement sur l'extrémité inférieure du plongeur de pompe (1).

16. Pompe à injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que dans la conduite d'injection (7) est logée après le corps de soupape (4) une soupape de décharge (46) avec une liaison (48) au circuit à carburant.

Zeichnung