Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Abstract

 Bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, die einen Pumpeninnenraum (11) und einen davon getrennten Stellwerkraum (13) mit einem elektrischen Stellwerk (14) zum Betätigen eines die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmenden Mengenverstellorgan aufweist, sind Teile des Stellwerks (14), aus denen eine Regelgröße für die Einspritzmenge abgeleitet wird und die dabei als Maßverkörperung dienen, vor Kraftstoffeinfluß zu schützen.
Durch eine von einem permanenten Treibstrom durchflossene Strahl­pumpe (27), die Teil eines Strömungskanals (24) ist, wird an der mit dem Stellwerkraum (13) in Verbindung stehenden Saugbohrung (33) der Strahlpumpe (27) der statische Druck abgesenkt und dieser Unterdruck zum Leersaugen des in den Stellwerkraum (13) entlang der Lagerung einer Stellwelle (21) als Leckströmung eindringenden Kraftstoffes genutzt.
Diese Einrichtung eignet sich insbesondere für die Hochdruckein­spritzung bei Dieselbrennkraftmaschinen zur Erzielung einer lang­zeitstabilen, hochgenauen Kraftstoffzumessung.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brenn­kraftmaschinen gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1. Bei einer solchen Kraftstoffeinspritzpumpe wird mittels eines elektrischen Stellwerks die pro Pumpenkolbenhub den Einspritzdüsen zugeführt und dort zur Einspritzung in die Zylinder der Brennkraftmaschine gelan­gende Kraftstoffmenge genau zugemessen. Es hat sich gezeigt, daß die Genauigkeit, mit der die Kraftstoffmenge zugemessen werden kann, ei­nerseits durch die Konstanz der Stoffeigenschaften des geförderten Kraftstoffes, andererseits aber auch von der Funktionstüchtigkeit des Stellwerks abhängt.

[0002] Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe (DE-OS 37 39 198) der gattungsgemäßen Art wird die Temperatur des zu den Einspritzdüsen geführten Kraftstoffes ermittelt, indem ein vom Pumpeninnenraum ab­geleiteter permanenter Kraftstofffluß, dessen Temperatur in einem bekannten Verhältnis zu der Temperatur des vom Pumpenkolben zu den Einspritzdüsen geförderten Kraftstoffes steht, an einem Temperatur­sensor vorbeigeführt und dessen Ausgangssignal als Korrekturgröße in der dem elektrischen Stellwerk zugeführten Steuergröße zur Betäti­gung des Mengenverstellorgans berücksichtigt wird.

[0003] Nicht erfaßt wird dadurch jedoch, daß die Werte der dem Steuergerät zugehenden Steuergrößen mit systematischen Fehlern belegt sind, wenn die die Maßverkörperung, wie z. B. die von Schleifern abzutastenden, den Kraftstoff ausgesetzten Widerstandsbahnen eines Potentiometers bildenden elektrischen Teile des Stellwerks durch den Kraftstoff verändert werden und insbesondere über die in steigendem Maße einge­setzten Additive, die in ihrer Zusammensetzung und Wirkungsausstrah­lung immer komplexer werden, einer unberechenbaren Langzeitdrift, eine Fehleinstellung bei der Kraftstoffzumessung hervorrufend, un­terworfen werden.

[0004] Bei einer durch die DE-OS 37 04 578 bekannten Kraftstoffeinspritz­pumpe wird angestrebt, Beimengungen im Dieselkraftstoff, der in den Stellwerkraum gelangt, dadurch von diesem fern zu halten, daß der Stellwerkraum nur über einen schmalen Lagerspalt an der Stellwerk­welle mit dem Pumpeninnenraum verbunden ist.

[0005] Damit soll insbesondere das Korrosion an den ein elektrisches Poten­tial führenden Teilen des Stellwerks bewirkende Wasser vom Stell­werkraum fern gehalten werden.

[0006] Eine enge Passung bei der Lagerung, die für die Lösung dieser Aufga­be notwendig ist und bei durch Additive im Kraftstoff entstehende Ablagerungen kann einerseits die Funktion des Stellwerks durch Reib­kräfte beeinträchtigt werden, andererseits können sich aber auch hier Additive in elektrische Werte verfälschender Weise auf dem ebenfalls im Stellwerkraum angeordneten Potentiometer ablagern und auch Korrosion bewirken.

Vorteile der Erfindung

[0007] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnen­den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das im vorerwähnten Stand der Technik dargelegte Problem auf sichere Weise gelöst wird. So weist der das elektrische Stellwerk umfassende Stellwerkraum einen an ihn angrenzenden Strömungskanal auf, der teilweise als Strahlpumpe ausgebildet ist, die wiederum über eine Saugbohrung mit dem Stellwerkraum verbunden ist.

[0008] Dadurch wird vom Pumpeninnenraum in den Stellwerkraum eindringender Leckkraftstoff von dem durch die Strahlpumpe hervorgerufenen Unter­druck abgesaugt und der Stellwerkraum, insbesondere die ein elektri­sches Potential führenden Teile in diesem, frei von Kraftstoff ge­halten. Die das elektrische Potential führenden Teile des Stellwerks stehen somit nicht mehr in Kraftstoffkontakt und es kann keine Ände­rung der durch sie gebildeten Maßverkörperung infolge direkten Kraftstoffkontaktes mehr erfolgen.

[0009] Das beim Stand der Technik auftretende zu enge Lagerspiel, das zu Hysteresefehlern in der Positionierung des Mengenverstellorgans durch Schwergängigkeit der Stellwelle führt, wird durch die Erfin­dung vermieden und darüber hinaus durch die Akzeptanz einer das För­derungsvermögen der Strahlpumpe nicht übersteigenden Leckströmung entlang der Lagerung der Stellwelle deren Fertigung toleranzentfei­nert ermöglicht.

[0010] Durch die in den nachfolgenden Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angeführten Kraftstoffeinspritzpumpe möglich. Ihre Vorteile werden in Verbindung mit der Darstellung der Ausführungsbeispiele in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.

Zeichnung

[0011] Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­rungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert und in Längsschnitten des Stellwerkraums mit dem elektrischen Stell­werk der Kraftstoffeinspritzpumpe dargestellt.

[0012] Es zeigen: Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel mit noch partiell mit Kraftstoff gefülltem Stellwerkraum, Figur 1a als Ausschnittsver­größerung von Figur 1 eine in den Stellwerkraum angeordnete Strahl­pumpe, Figur 2 das zweite Ausführungsbeispiel mit völlig kraftstoff­freiem Stellwerkraum.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0013] Bei der in Figur 1 ausschnittsweise im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart für eine Brennkraftma­schine umschließt ein Pumpengehäuse 10 einen Pumpeninnenraum 11. Ein Stellwerkgehäuse 12 trennt den Pumpeninnenraum 11 von einem Stell­werkraum 13, in dem ein elektrisches Stellwerk 14 mit einem, eine Maßverkörperung für die Kraftstoffzumessung der Kraftstoffeinspritz­pumpe bildenden Potentiometer 9 angeordnet ist. Das Stellwerkgehäuse 12 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem schalenförmigen, mit einer Trennwand 15 an den Pumpeninnenraum 11 angrenzenden Grund­gehäuse 16, das flüssigkeitsdicht gegenüber dem Pumpeninnenraum 11 abgedichtet ist und aus einem das Grundgehäuse 16 abschließenden Deckel 17, der im Grundgehäuse 16 verschraubt ist und zu Service­zwecken abgenommen werden kann.

[0014] Das Grundgehäuse 16 weist an der Trennwand 15 eine Ausnehmung 18 auf, in der als Teil der Trennwand 15 eine als Gleitbuchse ausgebil­dete Buchse 19 eingesetzt ist. Die Buchse 19 ragt bis in den Pumpen­ innenraum 11 hinein. Durch die Buchse 19 ist eine Stellwelle 21 mit Bewegungsspiel hindurchgeführt, so daß zwischen der Stellwelle und der Innenseite der Buchse 19 ein Lagerspalt entsteht, der eine Dros­selstelle 22 zwischen dem Pumpeninnenraum 11 und dem Stellwerkraum 13 bildet.

[0015] Im Pumpeninnenraum 11 steht der Kraftstoff unter einem Förderdruck von ca. 3 - 8 bar. Im Stellwerkraum 13 ist das Druckniveau geringer. Durch diesen Druckunterschied fließt über die Drosselstelle 22 eine kleine Kraftstoffmenge als Leckströmung vom Pumpeninnenraum 11 in den Stellwerkraum 13.

[0016] Die vom Stellwerk 14 betätigte Stellwelle 21 positioniert über ei­nen, an der in den Pumpeninnenraum 11 ragenden Stirnseite der Stell­welle 21 angeordneten Exzenter 23 ein nicht mehr dargestelltes Men­genverstellorgan, mit dem in bekannter Weise die Kraftstoffzumessung für den Hochdruckkreislauf der Kraftstoffeinspritzpumpe vorgenommen wird.

[0017] Angrenzend an den Stellwerkraum 13 ist ein Strömungskanal 24 durch das Stellwerkgehäuse 12 geführt, durch welchen Kraftstoff aus dem Pumpeninnenraum 11 in einen nicht mehr dargestellten Kraftstoffrück­lauf abfließen kann.

[0018] Der Strömungskanal 24 ist, vom Pumpeninnenraum 11 ausgehend, mit ei­nem Zulauffilter 26 versehen und im nachfolgenden Abschnitt als eine Strablpumpe 27 ausgebildet. Die Strablpumpe 27 weist einen, dem Zu­lauffilter 26 benachbarten Eintrittsstutzen 28 auf, an den sich in Strömungsrichtung eine als Treibdüse ausgebildete Drossel 29 an­schließt.

[0019] Die Drossel 29 ist mit einem abströmseitigen Endabschnitt 30 in eine Mischkammer 31 eingesetzt, wobei der Endabschnitt 30 mit dem ihn ko­axial umgebenden Teil der Mischkammer 31 einen zwischenliegenden Ringspalt bildet, der eine Fangdüse 32 darstellt. In die Fangdüse 32 mündet, vorzugsweise in rechtwinkliger Lage, eine, die Funktion eines Saugstutzens übernehmende Saugbohrung 33.

[0020] Die Saugbohrung 33 ist über einen stellwerkseitigen Endabschnitt 34 mit einer den tiefsten Punkt des Stellwerkraums 13 bildenden Sack­bohrung 36, die in der Wand des Grundgehäuses 16 angeordnet ist, verbunden. In die Sackbohrung 36 ist ein Absaugfilter 37 eingepreßt, dessen Einlaufseite 38 mit dem Stellwerkraum 13 und dessen Auslauf­seite 39 mit dem stellwerkseitigen Endabschnitt 34 der Saugbohrung 33 in Verbindung steht.

[0021] Nach dem als Strahlpumpe 27 ausgebildeten Abschnitt setzt sich der Strömungskanal 24 in Strömungsrichtung bis zu der Einmündung in eine in dem Deckel 17 ausgebildete Überlauföffnung 41 fort.

[0022] Die beschriebene Anordnung ergibt folgenden Funktions- und Wirkungs­ablauf. Ausgehend von dem am Zulauffilter 26 in den Strömungskanal 24 eines ersten Ausführungsbeispiels eintretenden Kraftstoff erhöht dieser an der Drossel 29, einen Treibstrom bildend, seine Strömungs­geschwindigkeit, wodurch der statische Druck an dieser Stelle unter den statischen Druck an der Fangdüse 32 sinkt, so daß der an der Saugbohrung 33 befindliche Kraftstoff, einen Schleppstrahl bildend, in die Strahlpumpe 27 eintritt. Die Energieühertragung vom Treib­strahl auf den Schleppstrahl erfolgt in der Mischkammer 31 durch Im­pulsaustausch, wodurch sich ein Kraftstofffluß, ausgehend vom Pum­peninnenraum 11 über die Drosselstelle 22, den Boden des Grundge­häuses 16, die Sackbohrung 36, das Absaugfilter 37, die Strahlpumpe 27 zur Uberlauföffnung 41, die mit einem druckentlasteten Raum in Verbindung steht, ergibt. Infolge dessen ist eine Füllung des Stell­werkraums 13 mit Kraftstoff auf ein Niveau begrenzt, das von der Lage der Einlaufseite 38 des Absaugfilters 37 bestimmt wird. Die Lage der Einlaufseite 38 ist so gewählt, daß die ein elektrisches Potential führenden Teile des Stellwerks 14, die eine Maßverkör­perung für die Steuerung der Kraftstoffzumessung bilden, über der Einlaufseite 38 liegen und somit vor dem direkten Kraftstoffeinfluß, der eine Änderung der Maßverkörperungen hervorrufen könnte, geschützt sind.

[0023] Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Drosselstelle 22 zum Stellwerk 14 hin mit einer Ringnut 42 stellwerkseitig, eine hydrau­lische Sperre bildend, abgeschlossen, da die Ringnut 42 mit einer zu der Strahlpumpe 27 führenden Entlastungsleitung 43 und damit mit einer Stelle niedrigeren Druckniveaus verbunden ist.

[0024] In die Entlastungsleitung 43 ist ein in der von der Ringnut 42 zum Saugstutzen 33 gerichteten Strömung öffnendes Rückschlagventil 44 angeordnet, das einen, im Betrieb nicht, jedoch im Stillstand bei entsprechender Lage des Kraftstofftankes auftretenden Kraftstofffluß von der Strahlpumpe 27 zur Ringnut 42 verhindert.

[0025] Die weiteren Abläufe in der Strahlpumpe 27 verlaufen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sinngemäß zu denen des ersten Ausfuhrungsbei­spiels, wodurch ein Kraftstoffeintritt in den Stellwerkraum 13 durch die Führung des Leckkraftstoffes in der Entlastungsleitung 43 völlig unterbleibt, so daß die zu schützenden Teile des Stellwerks 14 auch nicht mittelbar über die Dampfphase des Kraftstoffes beeinträchtigt werden.

[0026] Anhand der beiden Ausführungsbeispiele ist es möglich, die ein elek­trisches Potential führenden Teile des Stellwerks 14, insbesondere das Potentiometer 9, die eine für die Einspritzmenge der Kraftstoff­einspritzpumpe maßgebliche Kraftstoffzumessung bestimmende Maßver­körperung bilden, vor Alterungsprozessen zu schützen, die durch den Kraftstoffkontakt in Verbindung mit den darin enthaltenen komplex aufgebauten und in ihrer diesbezüglichen Wirkung schwer abschätz­baren Additiven ausgelöst werden.

[0027] Damit ist es gewährleistet, unabhängig von einer uneinheitlichen Kraftstoffqualität eine hochgenaue Kraftstoffeinspritzung zu er­zielen, die langzeitstabil ist und den Schadstoffausstoß der Brenn­kraftmaschine innerhalb der beherrschbaren Grenzen bleibend mini­miert.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Pumpengehäuse (10) eingeschlossenen Pumpeninnenraum (11), der mit unter Druck stehendem Kraftstoff gefüllt ist, der beim Saughub eines einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Pumpenkolbens dem Pumpen­arbeitsraum zugeführt wird, mit einem im Pumpeninnenraum (11) ange­ordneten Mengenverstellorgan zur Steuerung der vom Pumpenkolben unter Hochdruck geförderten Kraftstoffeinspritzmenge, mit einem vom Pumpeninnenraum (11) getrennten und nur über eine Drosselstelle (22) mit diesem verbundenen Stellwerkraum (13), der von einem eine Über­lauföffnung (41) enthaltenen Stellwerkgehäuse (12) umschlossen ist, mit einem im Stellwerkraum (13) angeordneten elektrischen Stellwerk (14), insbesondere mit einem, diesem zugeordneten Potentiometer (9), mit durch die den Stellwerkraum (13) vom Pumpeninnenraum (11) trennende Trennwand (15) geführter Stellwelle (21), die mit dem Mengenverstellorgan gekoppelt ist und mit einem, an das Stellwerkge­häuse (12) angrenzenden Strömungskanal (24), der einerseits in den Pumpeninnenraum (11) und andererseits in der zu einem Kraftstofftank führenden Uberlauföffnung (41) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Strömungskanals (24) als eine Strahlpumpe (27) ausge­bildet ist mit einer Saugbohrung (33), die mit dem stellwerkraum­seitigen Teil der Drosselstelle (22) verbunden ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlpumpe (27) an die Einmündung des Pumpeninnenraums (11) in den Strömungskanal (24) mit einem Eintrittsstutzen (28) an­schließt und die Saugbohrung (33) der Strahlpumpe (27) mit dem tief­sten Punkt des Stellwerkraums (13) in Verbindung steht.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (27) eine von der Überströmmenge des Pumpenin­nenraums durchflossene, als Treibdüse ausgebildete Drossel (29) auf­weist, an der sich in Strömungsrichtung ein Raum, der als Misch­kammer (31) ausgebildet ist, anschließt und von diesem, vorzugsweise rechtwinklig, die Saugbohrung (33) der Strahlpumpe (27) abzweigt.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugbohrung (33) mit einem stellwerkseitigen Endabschnitt (34) mit einer den tiefsten Bereich des Stellwerkraumes (13) bilden­den Sackbohrung (36) in der Wand des Stellwerkgehäuses (12) ver­bunden ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sackbohrung (36) ein Zulauffilter (26) eingepreßt ist, dessen Einlaufseite (38) mit dem Stellwerkraum (13) und dessen Aus­laufseite (39) mit dem stellwerkseitigen Endabschnitt (34) der Saug­bohrung (36) in Verbindung steht.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (27) mit dem Eintrittsstutzen (28) an eine mit der Drosselstelle (22) in Verbindung stehende Entlastungsleitung (43) angeschlossen ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsleitung (43) von einer die Drosselstelle (22) stellwerkseitig abschließenden Ringnut (42) abführt, die von der Stellwelle (22) und deren Lagerung in der Trennwand (15) begrenzt ist.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung (43) ein in der von der Ringnut (42) zur Strahlpumpe (27) gerichteten Strömung öffnendes Rückschlagventil (44) angeordnet ist.

Zeichnung