Brennstoffeinspritzpumpe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzpumpe für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus der DE 42 5 350 A1 ist eine gattungsbildende Brennstoffeinspritzpumpe bekannt, bei der am saugraumseitigen Eingang mindestens einer Verbindungsausnehmung eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die einen mittels einer Ventilfeder in Richtung zum Arbeitsraum hin in Anlage an einem zugeordneten Ventilsitz haltbaren Ventilkörper aufweist.

[0003] Bei Anordnungen dieser Art wird beim Verdrängungshub des Kolbens vor dem Absteuem, das heißt vor dem Schließen der Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen Brennstoff aus dem Arbeitsraum verdrängt. Dieser Brennstoff strömt dabei über die Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen in den Saugraum zurück, wobei sich eine mit hoher Geschwindigkeit bewegte Flüssigkeitssäule ergibt. Aufgrund der Massenträgheit des Brennstoffs führt dieser beim Absteuem der Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen seine Bewegung zunächst fort, was zu einem starken Druckabfall im Bereich der Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen führt. Hierbei besteht die Gefahr, dass der Dampfdruck des Brennstoffs unterschritten wird, so dass es zu den gefürchteten Kavitationserscheinungen im Bereich der Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen kommen kann.

[0004] Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Brennstoffeinspritzpumpe gattungsgemäßer Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß die genannten Kavitationserscheinungen verhindert werden.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am saugraumseitigen Eingang jeder Verbindungsausnehmung eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die einen mittels einer Ventilfeder in Richtung zum Arbeitsraum hin in Anlage an einem zugeordneten Ventilsitz haltbaren Ventilkörper aufweist, und daß jeder Ventilanordnung wenigstens ein immer geöffneter, als Drossel ausgebildeter Bypass zugeordnet ist.

[0006] Diese Maßnahmen stellen sicher, daß die Strömung des vor dem Absteuern der Verbindungsausnehmung bzw. - ausnehmungen aus dem Arbeitsraum verdrängten Brennstoffs gedrosselt wird. Dementsprechend wird während dieses Verdrängungsvorgangs der Druck im Bereich der Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen auf ein vergleichsweise hohes Niveau angehoben, so daß der beim Absteuern der Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen dort nicht vermeidbare Druckabfall nicht bis in den Bereich des Dampfdrucks erfolgt. Andererseits stellen die Ventilanordnung bzw. -anordnungen sicher, daß bei einer zur Beendigung eines Einspritzvorgangs erfolgenden Aufsteuerung der Verbindungsausnehmung bzw. -ausnehmungen ein von der oben erwähnten Drosselung unabhängiger Druckabbau erfolgen kann, indem die Ventile öffnen. Der mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen verbundene bauliche Aufwand ist vergleichsweise klein. Dennoch wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Pumpenlebensdauer nicht unwesentlich vergrößert. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben dementsprechend eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann der Ventilkörper zweckmäßig eine den Bypass bildende, zentrale Drosselbohrung aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und kompakte Bauweise.

[0008] Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß von der zentralen Drosselbohrung in den Saugraum mündende Querbohrungen abgehen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung des in den Saugraum zurückflutenden Brennstoffs erreicht.

[0009] Vorteilhaft kann ein den Ventilsitz enthaltender, an der Zylinderwand anbringbarer Ring vorgesehen sein, der einen im Ventilkörper zugeordneten Führungskragen aufweist. Hierdurch wird eine hohe Betriebssicherheit erreicht. Der Ventilkörper kann dabei einfach als Stift ausgebildet sein. Dieser ist zweckmäßig mit einem konischen Ventilkopf versehen, der mit einer konischen Sitzfläche des Ventilsitzes zusammenwirkt, was eine zuverlässige Abdichtung ergibt.

[0010] In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann die Ventilfeder als ineinander gegenüberliegenden Sackbohrungen des Ventilkörpers und einer in die Wandung des Saugraums einschraubbaren Anschlagschraube eingreifende Druckfeder ausgebildet sein. Diese Maßnahmen ergeben eine zuverlässige Führung der Feder. Gleichzeitig ergibt sich eine einfache mechanische Hubbegrenzung für den Ventilkörper. Auch diese Maßnahmen verbessern daher die Betriebssicherheit.

[0011] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichung entnehmbar.

[0012] In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:

Figur 1

einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Einspritzpumpe,

Figur 2

die Einzelheit II aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung und

Figur 3

ein Druck-Zeit-Diagramm für den Druck im Bereich der Verbindungsausnehmungen der Anordnung gemäß Figuren 1 und 2.

[0013] Die der Figur 1 zugrundeliegende Brennstoffeinspritzpumpe kann einem Einspritzventil eines Dieselmotors zugeordnet sein. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Anordnungen sind an sich bekannt.

[0014] Die dargestellte Einspritzpumpe besteht aus einem einteiligen Zylinder 1, in welchem ein Kolben 2 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Dieser wird über ein nicht näher dargestelltes Antriebsaggregat, beispielsweise eine Nockenwelle, angetrieben. Der Kolben 2 begrenzt einen im Zylinder enthaltenen Arbeitsraum 3, von dem eine Anschlußbohrung 4 für eine zu einem nicht näher dargestellten Einspritzventil führende Einspritzleitung abgeht. Im Bereich der Anschlußbohrung 4 ist ein bei einem vorgegebenen Druck öffnendes Rückschlagventil 5 angeordnet.

[0015] Der Zylinder 1 ist von einem ringförmigen Pumpengehäuse 6 umfaßt, das zusammen mit dem Zylinder 1 einen umlaufenden Saugraum 7 begrenzt. Das Pumpengehäuse 6 liegt mit einer Stirnseite an einem es übergreifenden Flansch des Zylinders 1 an und ist hiermit verschraubt. Der Saugraum 7 wird über eine nicht näher dargestellte Brennstoffbereitstellungseinrichtung mit Brennstoff beaufschlagt, wobei ein Bereitstellungsdruck von etwa 5 bar vorgesehen ist. Der Saugraum 7 ist über zwei einander diametral gegenüberliegende, den Zylinder 1 radial durchsetzende Verbindungsausnehmungen 8 mit der dem Kolben 2 zugeordneten, den Arbeitsraum 3 bildenden Bohrung des Zylinders 1 verbunden.

[0016] Der Kolben 2 ist mit durch Steuerkanten 9, 10 begrenzten, umfangsseitigen Steuerflächen 11 versehen, die beim Vorbeigang an einer Verbindungsausnehmung 8 diese abdecken und damit die Verbindung zwischen Arbeitsraum 3 und Saugraum 7 unterbrechen. Jeder der beiden Verbindungsausnehmungen 8 ist eine derartige Steuerfläche 11 zugeordnet. Die Verbindungsausnehmungen 8 werden dementsprechend bei jedem Arbeitstakt des Kolbens ab- und aufgesteuert.

[0017] Am saugraumseitigen Eingang jeder Verbindungsausnehmung 8 ist eine Ventilanordnung 12 vorgesehen, die als nach außen, das heißt zum Saugraum 7 hin öffnende Rückschlagventilanordnung ausgebildet ist. Diese besteht, wie am besten aus Figur 2 erkennbar ist, aus einem einen konischen Ventilsitz 13 aufweisenden Ring 14, der mit einem in den Saugraum 7 hineinragenden Kragen 15 versehen ist und einem im Kragen 15 geführten, axial bewegbaren Ventilkörper 16, der mit einem den konischen Ventilsitz 13 zugeordneten, konischen Ventilkopf 17 versehen ist. Der Ring 14 ist eine zur zugeordneten Verbindungsausnehmung 8 koaxiale Sackbohrung des Zylinders 1 eingeschraubt. Die zentrale Bohrung 8' (Auslassungszeichen) stellt praktisch die ringseitige Fortsetzung der Verbindungsausnehmung 8 dar. Der konische Sitz 13 wird innen durch die Bohrung 8' und außen durch den Kragen 15 begrenzt. Der Ventilkörper 16 ist einfach als an einem Ende konisch angedrehter Stift ausgebildet.

[0018] Der Ventilkörper 16 wird durch eine Ventilfeder 18 so beaufschlagt, daß er mit seinem konischen Ventilkopf 17 am zugeordneten Ventilsitz 13 des Rings 14 anliegt. Die Ventilfeder 18 ist als Spiraldruckfeder ausgebildet, die einerseits in eine Sackbohrung 19 des stiftförmigen Ventilkörpers 16 und andererseits in eine Sackbohrung 20 einer in das Pumpengehäuse 6 eingeschraubten Anschlagschraube 21 eingreift, deren inneres, in den Pumpenraum 7 hineinragendes Ende einen mechanischen Anschlag für den Ventilkörper 16 bildet.

[0019] Dieser ist mit einer zentralen Bohrung 22 versehen, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser der Bohrung 8' des Rings 14 ist und die daher als Drosselbohrung fungiert. Von dieser axialen Durchgangsbohrung gehen radiale Querbohrungen 23 ab, die in den Saugraum 7 münden. Der Kragen 15 des Rings 14 ist mit den Querbohrungen 23 zugeordneten Ausnehmungen 24 versehen.

[0020] In der untersten Stellung des Kolbens 2 hat der Arbeitsraum 3 seine größte Ausdehnung. Die die Steuerkante 9 bildende Kolbenoberkante befindet sich dabei unterhalb der Verbindungsausnehmungen 8. Diese sind dementsprechend offen, so daß der Arbeitsraum 3 mit dem Saugraum 7 verbunden ist und mit Brennstoff gefüllt wird. Der Arbeitsraum 3 ist dabei ganz mit über die Durchgangsausnehmungen 8 zuströmendem Brennstoff gefüllt. Dieser steht in beiden Räumen mit dem gleichen Druck an. Dieser Druck, der wie weiter oben schon erwähnt wurde, etwa 5 bar beträgt, ist in Figur 3 mit P₁ bezeichnet. Zum Zeitpunkt t₁ soll der Aufwärtshub einsetzen. Im Verlauf des Aufwärtshubs wird, solange die Verbindungsbohrungen 8 noch offen sind, Brennstoff über die Verbindungsbohrungen 8 in den Saugraum 7 zurückgedrängt. Dieser durchströmt dabei die als Drosselbohrungen fungierenden Bohrungen 22, 23, wobei sich infolge der Drosselwirkung eine Druckerhöhung ergibt, wie in Figur 3 durch den Druckverlauf zwischen P₁ und P₂ angedeutet ist. Zum Zeitpunkt t₂ überfährt der Kolben 2 mit seinen Steuerflächen 11 die diesen zugeordneten Verbindungsausnehmungen 8, so daß die Verdrängung von Brennstoff in den Saugraum 7 hinein aufhört. Zum Zeitpunkt t₂ herrscht im Bereich der Verbindungsausnehmungen 8 der infolge der Drosselwirkung erhöhte Druck P₂. Infolge der Massenträgheit setzt die während der Verdrängungsphase in Bewegung gesetzte Brennstoffsäule ihre Bewegung in den Saugraum 7 hinein fort, so daß sich im Bereich der Verbindungsausnehmungen 8 der bei t₂ angedeutete Druckabfall ergibt. Da vorher eine Druckerhöhung bis auf den Wert P₂ stattgefunden hat, fällt der Druck jedoch nicht unter den Dampfdruck ab, der in Figur 3 mit einer unterbrochenen Linie angedeutet ist. Der Durchmesser der Drosselbohrungen ist dementsprechend so ausgelegt, daß ein Druck P₂ erreicht wird, der so hoch ist, daß der anschließende Druckabfall nicht in den Bereich des Dampfdrucks des Brennstoffs führt. Im dargestellten Beispiel erfolgt zum Zeitpunkt t₂ ein Druckabfall etwa auf das Ausgangsniveau P₁.

[0021] Ab dem Zeitpunkt P₂ beginnt die Einspritzung. Diese wird beendet, wenn die Steuerflächen 11 des Kolbens 2 mit ihren unteren Steuerkanten 10 die zugeordneten Verbindungsausnehmungen 8 überfahren und öffnen. Dies ist in Figur 3 zum Zeitpunkt t₃ der Fall. Dabei ergibt sich eine aus dem Arbeitsraum 3 herausschlagende Druckspitze, die dazu führt, daß die Ventilanordnungen 12 infolge der Vorspannung der Feder 18 verzögert öffnen, das heißt deren Ventilkörper mit seinem Ventilkopf 17 vom zugeordneten Ventilsitz 13 abgehoben wird. Dabei wird ein großer Strömungsquerschnitt geöffnet, so daß sich ein vergleichweise schneller Druckabbau ergibt.

Ansprüche

1. Brennstoffeinspritzpumpe für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einem einen an wenigstens ein Einspritzventil angeschlossenen Arbeitsraum (3) enthaltenden Zylinder (1) und mit einem mit Brennstoff beaufschlagbaren Saugraum (7), der über wenigstens eine Verbindungsausnehmung (8) im Zylinder (1) mit dem Arbeitsraum (3) verbunden ist, der durch einen im Zylinder (1) angeordneten Kolben (2) begrenzt ist, der mit jeder Verbindungsausnehmung (8) jeweils zugeordneten Steuerkanten (9, 10) zum Auf- und Absteuern der zugeordneten Verbindungsausnehmung (8) versehen ist, wobei am saugraumseitigen Eingang mindestens einer Verbindungsausnehmung (8) eine Ventilanordnung (12) vorgesehen ist, die einen mittels einer Ventilfeder (18) in Richtung zum Arbeitsraum (3) hin in Anlage an einem zugeordneten Ventilsitz (13) haltbaren Ventilkörper (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am saugraumseitigen Eingang jeder Verbindungsausnehmung (8) eine Ventilanordnung (12) vorgesehen ist, und dass jeder Ventilanordnung (12) wenigstens ein immer geöffneter, als Drossel (22, 23) ausgebildeter Bypass zugeordnet ist.

2. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Drossel (22, 23) ausgebildete Bypass im Bereich des Ventilkörpers (16) angeordnet ist.

3. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (16) eine den Bypass bildende, zentrale Durchgangsbohrung (22) aufweist.

4. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der zentralen Durchgangsbohrung (22) in den Saugraum (7) ausmündende Querbohrungen (23) abgehen.

5. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (13) und der Kopf des Ventilkörpers (16) als ineinander passende Konen ausgebildet ist.

6. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Ventilsitz (13) enthaltender, am Zylinder (1) anbringbarer Ring (14) vorgesehen ist, der einen dem Ventilkörper (16) zugeordneten Führungskragen (15) aufweist.

7. Brennstoffeinspritzpumpe nach Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskragen (15) des Rings (14) mit den Querbohrungen (23) des Ventilkörpers (16) zugeordneten Ausnehmungen (24) versehen ist.

8. Brennstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (14) in eine zur zugeordneten Verbindungsausnehmung (8) konzentrische Ausnehmung des Zylinders (1) einschraubbar ist.

9. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (18) als in einer gegenüberliegende Sackbohrungen (19, 20) des Ventilkörpers (16) und einer in die Wandung des Saugraums (7) einschraubbaren Anschlagschraube (21) eingreifende Spiraldruckfeder ausgebildet ist.

10. Brennstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (16) als mit einem konischen Kipf versehener Stift ausgebildet ist.

Claims

1. Fuel injection pump for reciprocating piston internal combustion engines, in particular diesel engines, having a cylinder (1) containing a working chamber (3) connected to at least one injection valve, and having a suction chamber (7) which can be acted on by fuel and which is connected by means of at least one communication aperture (8) in the cylinder (1) to the working chamber (3) which is limited by a piston (2) arranged in the cylinder (1) which is provided with guiding edges (9, 10) respectively associated with each communication aperture (8) to activate and deactivate the associated communication aperture (8), wherein on the suction chamber side input of at least one communication aperture (8) there is provided a valve arrangement (12) which has a valve body (16) which can be held by means of a valve spring (18) in the direction of the working chamber (3) in abutment with an associated valve seat (13), characterised in that on the suction chamber side input of each communication aperture (8) there is provided a valve arrangement (12), and in that at least one constantly open bypass configured as a flow restrictor (22, 23) is associated with each valve arrangement (12).

2. Fuel injection pump according to claim 1, characterised in that the bypass configured as a flow restrictor (22, 23) is arranged in the region of the valve body (16).

3. Fuel injection pump according to claim 2, characterised in that the valve body (16) has a central through bore (22) forming the bypass.

4. Fuel injection pump according to claim 3, characterised in that cross-bores (23) opening into the suction chamber (7) extend from the central through bore (22).

5. Fuel injection pump according to claim 1, characterised in that the valve seat (13) and the head of the valve body (16) are configured as cones fitting into each other.

6. Fuel injection pump according to claim 5, characterised in that a ring (14) is provided which contains the valve seat (13) and which can be fitted on the cylinder (1), and which has a guide collar (15) associated with the valve body (16).

7. Fuel injection pump according to claims 4 and 6, characterised in that the guide collar (15) of the ring (14) is provided with apertures (24) associated with the cross-bores (23) of the valve body (16).

8. Fuel injection pump according to one of the preceding claims 6 or 7, characterised in that the ring (14) can be screwed into an aperture of the cylinder (1) concentric with the associated communication aperture.

9. Fuel injection pump according to claim 1, characterised in that the valve spring (18) is configured as a helical compression spring engaging in opposite blind-end bores (19, 20) of the valve body (16), with a stop screw (21) which can be screwed into the wall of the suction chamber (7).

10. Fuel injection pump according to one of the preceding claims, characterised in that the valve body (16) is configured as a pin provided with a conical head.

Revendications

1. Pompe d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne à pistons, notamment pour des moteurs diesel, comportant un cylindre (1), qui renferme une chambre de travail (3) raccordée à au moins une soupape d'injection, et une chambre d'aspiration (7) dans laquelle du carburant peut être admis et qui, par l'intermédiaire d'au moins un évidement de liaison (8) ménagé dans le cylindre (1), est reliée à la chambre de travail (3), laquelle est délimitée par un piston (2) disposé dans le cylindre (1), piston qui est pourvu de rampes de distribution (9, 10) associées chacune à chaque évidement de liaison (8) pour conduire l'ouverture et la fermeture de l'évidement de liaison associé (8), tandis qu'à l'entrée, située côté chambre d'aspiration, d'au moins un évidement de liaison (8), il est prévu un mécanisme de soupape (12), qui comporte un corps de soupape (16) pouvant être maintenu en appui contre un siège de soupape associé (13), en direction de la chambre de travail (3), au moyen d'un ressort de soupape (18), caractérisée en ce qu'un mécanisme de soupape (12) est prévu à l'entrée, située côté chambre d'aspiration, de chaque évidement de liaison (8) et en ce qu'à chaque mécanisme de soupape (12) est associée au moins une dérivation ouverte en permanence, aménagée en étranglement (22, 23).

2. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dérivation, aménagée en étranglement (22, 23), est disposée dans la région du corps de soupape (16).

3. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 2, caractérisée en ce que le corps de soupape (16) présente une forure centrale de passage (22) formant la dérivation.

4. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisée en ce que de la forure centrale de passage (22) partent des forures transversales (23) débouchant dans la chambre d'aspiration (7).

5. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège de soupape (13) et la tête du corps de soupape (16) sont réalisés sous la forme de cônes s'adaptant l'un dans l'autre.

6. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'il est prévu une bague (14) comportant le siège de soupape (13) et pouvant être ajustée sur le cylindre (1), cette bague présentant un rebord de guidage (15) associé au corps de soupape (16).

7. Pompe d'injection de carburant selon les revendications 4 et 6, caractérisée en ce que le rebord de guidage (15) de la bague (14) est pourvu d'évidements (24) associés aux forures transversales (23) du corps de soupape (16).

8. Pompe d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes 6 ou 7, caractérisée en ce que la bague (14) peut être vissée dans un évidement du cylindre (1), qui est concentrique à l'évidement de liaison associé (8).

9. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort de soupape (18) est réalisé sous la forme d'un ressort hélicoïdal de compression s'engageant dans des trous borgnes (19, 20), placés en vis-à-vis, du corps de soupape (16) et d'une vis de butée (21) qui peut être vissée dans la paroi de la chambre d'aspiration (7).

10. Pompe d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de soupape (16) est réalisé sous forme d'un tenon doté d'une tête conique.

Zeichnung