[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem
Pumpenkolben in einer Pumpenkolbenbüchse, an welche ein Saugraum angeschlossen ist,
dessen Verbindung mit dem Arbeitsraum der Pumpe vom Pumpenkolben bei Förderbeginn
überschliffen wird, und bei welcher die Absteuerung des Pumpendruckes bei Förderende
durch neuerliche Freigabe der Verbindung mit dem Saugraum erfolgt.
[0002] Aus der DE-OS 25 37 344 ist eine Einspritzpumpe bekanntgeworden, bei welcher zur
Absteuerung des Pumpendruckes bei Förderende zuerst die Verbindung zwischen Arbeitsraum
und Saugraum freigegeben wird und anschließend weitere Überströmöffnungen vom Pumpenkolben
freigegeben werden. Beim Absteuern des Pumpendruckes am Ende des Einspritzvorganges
gelangt der unter hohem Druck stehende Brennstoff über eine Ausnehmung des Pumpenkolbens
an einen von einer Steuerkante begrenzten Raum an der Außenseite des Pumpenkolbens
und dieser Raum wird beim Überschleifen der Bohrungen zum Saugraum entlastet. Beim
Überschleifen unter Öffnen der Durchbrechungen zum Saugraum strömt der Kraftstoff
unter hohem Druck in den Saugraum zurück, welcher üblicherweise unter relativ geringem
Druck, nämlich dem Vorpumpendruck, steht. Bei diesem Ausströmvorgang wurden auf Grund
der raschen Druckentlastung übermäßige Verschleißerscheinungen, welche auf Kavitationserscheinungen
zurückzuführen sein dürften, festgestellt. Der rasche Druckabbau belastet in jedem
Fall sämtliche Verschleißteile und begrenzt damit die Lebensdauer der Einspritzpumpe.
[0003] Die Erfindung zielt nun darauf ab, bei einer Einspritzpumpe der eingangs genannten
Art den durch zu raschen Druckabbau am Einspritzende auftretenden Verschleiß herabzusetzen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß an den Arbeitsraum wenigstens
ein von einem Druckhalteventil und/oder einer Drossel begrenzter gesonderter Absteuerraum
über eine ebenfalls vom Pumpenkolben öffen- und schließbare Verbindung angeschlossen
ist, wobei diese Verbindung mit dem Arbeitsraum am Ende der Pumpenförderung früher
geöffnet wird als die steuerbare Verbindung mit dem Saugraum. Dadurch, daß ein gesonderter
Absteuerraum vorgesehen ist, welcher beim Kompressionshub zunächst mit dem Arbeitsraum
des Pumpenkolbens in Verbindung steht und vom Pumpenkolben überschliffen wird, wird
im Zuge des Kompressionshubes dieser gesonderte Absteuerraum mit Brennstoff unter
Druck gefüllt, wobei der im gesonderten Absteuerraum aufgebaute Druck durch ein Druckhalteventil
und/oder eine Drossel aufrechterhalten wird. Wenn nun nachfolgend am Einspritzende
die Druckentlastung zunächst in diesem bereits unter Druck stehenden Raum erfolgt,
wird eine erste Druckentlastung auf ein Druckniveau erzielt, welches zwischen dem
Vorpumpendruck und dem Einspritzpumpendruck liegt, so daß der Druckabbau weniger
heftig ist und die Gefahr des Auftretens von Gasblasen oder Hohlräumen durch Expansion
und Unterdruck in der Nachbarschaft von Flüssigkeitsstrahlen mit einer darauffolgenden
Implosion mit der dadurch bedingten Kavitation wesentlich vermindert oder gänzlich
vermieden wird. In der Folge wird in einer zweiten Stufe die Bohrung zum Saugraum
geöffnet, wobei die Druckentlastung nunmehr von dem bereits teilweise abgebauten
Druck ausgehend auf den Vorpumpendruck erfolgt. Die Druckentlastung des Pumpendruckes
erfolgt somit am Spritzende zweistufig, wodurch die Verschleißerscheinungen wesentlich
herabgesetzt werden können.
[0004] In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Ausbildung so getroffen,
daß die Verbindung mit dem Absteuerraum mit ihrer in Richtung des Kompressionshubes
oberen Kante höher liegt als die Oberkante der weiteren Verbindung zum Saugraum. Durch
diese Ausbildung der Kante der Verbindung, welche in einfacher Weise von einer Bohrung
gebildet sein kann, mit dem Absteuerraum wird erreicht, daß der Absteuerraum schon
vor der Pumpenförderung auf einen relativ hohen Druck vorgespannt wird, da im Bereich
des Hubes zwischen Absteuerung der Bohrung zum Saugraum und Absteuerung der Bohrung
zum Absteuerraum Brennstoff in den Absteuerraum gedrückt wird. Es wird auf diese Weise
das erste Druckniveau, gegen welches die Druckentspannung beim Absteuern erfolgt,
angehoben, wodurch die Gefahr einer Ausbildung von Kavitationserscheinungen weiter
herabgesetzt wird.
[0005] Eine baulich besonders einfache Ausgestaltung des gesonderten Absteuerraumes läßt
sich dadurch verwirklichen, daß an den gesonderten Absteuerraum ein eine Drossel und/oder
ein Druckhalteventil aufweisender Wandteil angeschraubt ist. Ein derartiger das Druckhalteventil
oder die Drossel aufweisender Wandteil kann beispielsweise als Einschraubstopfen
ausgebildet sein, wodurch die Anordnung eines Druckhalteventils und die erforderliche
Abdichtung im gesonderten Wandteil leichter erzielt werden kann. Auch die Montage
der Elemente für den gesonderten Absteuerraum wird durch einen derartigen gesonderten
Wandteil wesentlich erleichtert.
[0006] Der Füllvorgang der Einspritzpumpe für den Kompressionshub kann in konventioneller
Weise über die Bohrungen bzw. Verbindungen zum Saugraum, d.h. zu dem Raum, welcher
unter Vorpumpendruck steht, erfolgen. Um eine möglichst gleichmäßige Füllung zu erzielen,
kann die Füllung auch über den gesonderten Absteuerraum vorgenommen werden, wofür
die Ausbildung mit Vorteil so getroffen ist, daß der die Drossel und/oder das Druckhalteventil
aufweisende Wandteil zusätzlich ein zum Absteuerraum öffnendes Saugventil aufweist.
[0007] Um unsymmetrische Beaufschlagungen des Kolbens zu vermeiden, welche insbesondere
bei extrem hohen Drücken nachteilige Folgen im Bezug auf den Verschleiß des Kolbens
haben könnten, ist die Ausbildung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Einspritzpumpe so getroffen, daß über den Kolbenbüchsenumfang verteilt mehrere Verbindungskanäle
mit dem Saugraum und dem Absteuerraum angeordnet sind, die durch entsprechende Steuerkanten
am Kolben geöffnet und geschlossen werden. Die in Um fangsrichtung des Kolbens versetzt
angeordneten Bohrungen können hiebei im Falle von vier Bohrungen je um 90° versetzt
angeordnet sein, wobei jeweils zwei Bohrungen zu gesonderten Absteuerräumen führen.
Insgesamt ergibt sich somit auch bei der stufenweisen Entspannung des Pumpenraumes
am Ende des Einspritzvorganges eine symmetrische Belastung des Kolbens.
[0008] Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 einen Axialschnitt durch den Arbeitsraum
einer Einspritzpumpe; Fig.2 eine vergrößerte Darstellung einer abgewandelten Ausbildung
für den Abschluß des gesonderten Absteuerraumes; Fig.3 einen weiteren Schnitt analog
dem Schnitt nach Fig.2 durch eine abgewandelte Ausbildung des lösbaren Wandteiles
des gesonderten Absteuerraumes; Fig.4 den Druck im Pumpenraum bzw. Arbeitsraum der
Einspritzpumpe; Fig.5 den Druck im Absteuerraum bei Verwendung einer Drossel; Fig.6
den Druck im Absteuerraum bei einer Ausführung mit einem Druckhalteventil und Fig.7
eine abgewandelte Ausbildung einer Einspritzpumpe im Axialschnitt, wobei wiederum
nur der Bereich des Arbeitsraumes und des Saugraumes dargestellt ist.
[0009] Bei der Ausbildung nach Fig.1 ist mit 1 die Pumpenkolbenbüchse und mit 2 der Pumpenkolben
bezeichnet. Der Arbeitsraum des Pumpenkolbens innerhalb der Pumpenkolbenbüchse 1
ist mit 3 bezeichnet und an diesen Arbeitsraum 3 schließt eine Verbindungsbohrung
4 zu einem Absteuerraum 5 an. Es sind weiters Verbindungsbohrungen 6 zum Saugraum
7, welcher auf Vorpumpendruck gehalten ist, vorgesehen. Beim Aufwärtshub des Pumpenkolbens
2 in Richtung des Pfeiles 8 wird der Arbeitsraum 3 verkleinert, wodurch eine Kompression
des Kraftstoffes erzielt werden kann. Die Oberkante 9 des Pumpenkolbens 2 überschleift
zunächst die Verbindung 6 zum Saugraum 7 und in der Folge auch die Verbindung 4 zum
Absteuerraum 5. Nach dem Abschluß der Verbindungsbohrung 6 wird Kraftstoff unter hohem
Druck noch über die Verbindungsbohrung 4 in den Absteuerraum 5 ausgepreßt, wofür mit
Vorteil die Bohrung 4 zum Absteuerraum 5 im Durchmesser größer ausgebildet ist als
der Durchmesser der Bohrung 6.
[0010] Der Absteuerraum 5 wird von einem lösbaren Wandteil 10 begrenzt, welcher eine Drossel
11 trägt. Am Ende des Einspritzvorganges wird Kraftstoff unter Druck in Richtung
des Pfeiles 12 dann zunächst in den Absteuerraum 5 ausgepreßt, wenn die Steuerkante
13 die Verbindungsbohrung 4 früher überschleift, als die gegenüberliegende Steuerkante
14 die entsprechend zugeordnete Verbindungsbohrung 6. Dies kann zum einen wiederum
dadurch erreicht werden, daß die Bohrung 4 einen größeren Durchmesser aufweist als
die Bohrung 6. Alternativ kann auch die Form der Steuerkanten 13 und 14 entsprechend
gewählt werden, daß tatsächlich zunächst eine Druckentlastung auf das Druckniveau
im Absteuerraum 5 und erst in der Folge eine weitere Druckentlastung in den Saugraum
erfolgt.
[0011] Anstelle der Drosselbohrung 11 im lösbaren Wandteil 10 bei der Ausbildung nach Fig.1
kann der Absteuerraum 5 auch durch einen Wandteil 15 mit einem Druckhalteventil 16
abgeschlossen werden. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, daß ein definierter
Druck im Absteuerraum 5 vorgegeben wird und um dynamische Druckspitzen abzubauen,
kann dem Druckhalteventil eine Drossel 17 vorgeschaltet sein.
[0012] Bei der Ausbildung nach Fig.3 ist in dieses lösbare Wandelement 15 nach Fig.2 zusätzlich
zu dem Druckhalteventil 16 noch ein Saugventil 18 eingebaut. Über dieses Saugventil
kann die Füllung des Arbeitsraumes des Pumpenkolbens 2 auch über den Absteuerraum
5 erfolgen, so daß eine raschere und gleichmäßigere Füllung als unter ausschließlicher
Zuhilfenahme der Bohrung 6, welche mit dem Saugraum 7 in Verbindung steht, möglich
wird.
[0013] Die Druckverhältnisse im Pumpenraum und im Absteuerraum sind in den Fig.4, 5 und
6 in einander zugeordneter Weise eingetragen. Der Pumpendruck steigt an der Stelle
FB1 rasch an, wobei dieser Punkt der Stellung des Pumpenkolbens 2 entspricht, bei
welcher die Oberkante 9 die Bohrung 6 zum Saugraum 7 überschleift. In der Folge wird
zwar noch Kraftstoff in den Absteuerraum 5 gefördert, der Druck steigt aber weiter
an bis zum Punkt FB2, an welchem die Oberkante 9 des Pumpenkolbens 2 auch die Bohrung
4 überschleift. Das Einspritzende FE2 wird dann erreicht, wenn der Pumpendruck durch
Überschleifen der Steuerkante 13 wiederum abgebaut werden kann, und ein erster Teilbereich
der Druckentlastung erfolgt ausgehend von FE2 bis zum Punkt FE1 durch Druckausgleich
gegen den Druck im Absteuerraum 5. An der Stelle FE1 überschleift die Steuerkante
14 die Bohrung 6 zum Saugraum, so daß eine vollständige Absteuerung erfolgt. Die diesen
charakteristischen Punkten entsprechenden Drücke im Absteuerraum verlaufen im Falle
der Verwendung einer Drossel verschieden vom Fall einer Verwendung eines Druckhalteventils.
Der Fall einer Verwendung einer Drossel am Absteuerraum wird in Fig.5 verdeutlicht.
Hier ist ersichtlich, daß der Druck im Absteuerraum bis zum oben beschriebenen Punkt
FB2 zunächst ansteigt, worauf bis zum Punkt FE2 ein der Drosselcharakteristik entsprechender
Druckabfall beobachtet wird. Am Einspritzende FE2 steigt der Druck im Absteuerraum
wiederum an, da ja der Absteuerraum nunmehr mit dem Hochdruck des Arbeitsraumes 3
in Verbindung gesetzt wird. Der Druckanstieg verläuft relativ flacher, da ja die Drosselbohrung
die Entstehung deutlicher Druckspitzen verhindert. Nach dem Überschleifen der Bohrung
6 in Fig.1 durch die untere Steuerkante 14 erfolgt ein vollständiger Druckabbau auch
im Absteuerraum und dies wird für den Bereich nach FE1 in Fig.5 verdeutlicht. Bei
der Darstellung nach Fig.6 unterscheidet sich der Druckverlauf in erster Linie an
der Stelle FB2 vom Druckverlauf, wie er in Fig.5 dargestellt ist. Während bei der
Verwendung einer Drossel, wie in Fig.5 dargestellt, bei FB2 ein scharfes Maximum erzielt
wird, welches in eine Phase der Druckentlastung durch die Drossel übergeht, aber diese
Druckentlastung bis zum Punkt FE2 weitgehend kontinuierlich erfolgt, geht der Druckverlauf
bei Verwendung eines Druckhalteventils gemäß Fig.6 nach Abbau der Druckspitze durch
das Druckhalteventil in den Haltedruck des Druckhalteventiles über.
[0014] Im übrigen entspricht der Druckverlauf nach Fig.6 im wesentlichen dem Druckverlauf
nach Fig.5.
[0015] Bei der Ausbildung nach Fig.7 ist ein spezielles Druckhalteventil 16 vorgesehen,
an dessen Schließglied 19 in Strömungsrichtung nach dem Absteuerraum 5 eine Bohrung
20 angeschlossen ist, welche mit dem Brennstoffrücklauf von der Pumpe in Verbindung
gesetzt werden kann. Ein derartiges Druckhalteventil 16 kann direkt in die Wand der
Pumpenkolbenbüchse eingeschraubt werden.
Bezugszeichenliste
[0016]
1 Pumpenkolbenbüchse
2 Pumpenkolben
3 Arbeitsraum
4 Verbindungsbohrung
5 Absteuerraum
6 Verbindungsbohrung zum Saugraum
7 Saugraum
8 Hubrichtung
9 Oberkante des Pumpenkolbens
10 Wandteil
11 Drossel
12 Auspreßrichtung des Kraftstoffes
13 Steuerkante
14 Steuerkante
15 Wandteil
16 Druckhalteventil
17 Drossel
18 Saugventil
19 Schließglied
20 Bohrung
1. Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem Pumpenkolben (2) in einer Pumpenkolbenbüchse,
an welche ein Saugraum angeschlossen ist, dessen Verbindung mit dem Arbeitsraum der
Pumpe vom Pumpenkolben bei Förderbeginn überschliffen wird, und bei welcher die Absteuerung
des Pumpendruckes durch neuerliche Freigabe der Verbindung mit dem Saugraum erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß an den Arbeitsraum (3) wenigstens ein von einem Druckhalteventil
(16) und/oder einer Drossel (11,17) begrenzter gesonderter Absteuerraum (5) über
eine ebenfalls vom Pumpenkolben (2) öffen- und schließbare Verbindung (4) angeschlossen
ist, wobei diese Verbindung (4) mit dem Arbeitsraum (3) am Ende der Pumpenförderung
früher geöffnet wird als die Verbindung (6) mit dem Saugraum (7).
2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (4)
mit dem Absteuerraum (5) mit ihrer in Richtung des Kompressionshubes oberen Kante
höher liegt als die Oberkante der Verbindung (6) zum Saugraum (7).
3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den gesonderten
Absteuerraum (5) ein eine Drossel (11,17) und/oder ein Druckhalteventil (16) aufweisender
Wandteil (10,15) angeschraubt ist.
4. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Drossel
(17) und/oder das Druckhalteventil (16) aufweisende Wandteil (15) zusätzlich ein
zum Absteuerraum (5) öffnendes Saugventil (18) aufweist.
5. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über
den Kolbenbüchsenumfang verteilt mehrere Verbindungskanäle (6,4) mit dem Saugraum
(7) und dem Absteuerraum (5) angeordnet sind, die durch entsprechende Steuerkanten
(9,13,14) am Kolben geöffnet und geschlossen werden.