DE3743532A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptan­ spruchs.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (DE-OS 30 11 097) ist der Steuerraum über eine im Querschnitt vom elektrisch betätigten Ventil gesteuerten Steuerleitung gedrosselt druckentlastbar, so daß während des Fördervorgangs der Einspritzpumpe der Sperrkolben entsprechend nachgibt. Um auch die hierbei in Art eines Speichers vom Sperrkolben geschluckte Fördermenge dem Motor zuzuführen, wird nach Beendigung der Pumpenförde­ rungen diese Kraftstoffmenge durch den von der Rückstell­ kraft angetriebenen Sperrkolben zur Einspritzdüse geför­ dert und dort eingespritzt. Hierdurch wird eine Spritz­ dauerverlängerung erreicht, mit der Folge eines leiseren Laufs des Motors.

Die vom Sperrkolben während des Ausweichens geschluckte Kraftstoffmenge entspricht der Menge, die über das Steuer­ ventil gedrosselt abströmt, so daß bei niederen Dreh­ zahlen, bei denen ein solcher Leiselauf bevorzugt einge­ setzt wird aufgrund der relativ kleinen vom Sperrkolben verdrängten Mengen auch relativ kleine Steuerdrossel­ querschnitte eingestellt und gehalten werden müssen. Dies führt zu zusätzlichen Problemen bei der Temperatur­ änderung, da eine Temperaturerhöhung nicht nur die Visko­ sität erhöht, sondern auch die Steuerquerschnitte an solchen Ventilen verändert, so daß eine Temperaturänderung auch eine Steuerkorrektur erfordert. Gemäß einem weiteren Nachteil dieser Anlage steht der Steuerdruck in etwa unter Förderdruck der Einspritzpumpe, was zu einer außer­ ordentlichen Belastung des Steuerraums und des Steuer­ ventils führt mit entsprechenden Nachteilen bei der Durchführung der Steuerung. Bei mehreren Kraftstoffein­ spritzdüsen, die nacheinander von der Einspritzpumpe versorgt werden, bestehen meist Unterschiede in der Öffnungs- bzw. Schließkraft der Einspritzdüse, was sich entsprechend auf den in der Druckleitung einstellenden Staudruck und damit auf die an der ersten Fläche des Sperrkolbens angreifende Kraft auswirkt. Dies wiederum führt zu Unterschieden der Einspritzdauer der einzelnen Düsen und vor allem zu einem relativ engen Toleranzbereich für die Größe der am Sperrkolben angreifenden Rückstell­ kraft, da der aus Rückstellkraft und erster Fläche be­ stimmte Rückförderdruck des Sperrkolbens möglichst klein sein soll, um den Abfluß aus dem Steuerraum nicht unnötig zu belasten, in jedem Fall aber größer sein muß als der Schließdruck der Einspritzdüse, um die erforderliche Rückförderung vor Schließen der Einspritzdüse zu gewähr­ leisten.

Bei einer anderen bekannten gattungsgemäßen Einspritz­ anlage (US-PS 45 46 749) dient der Sperrkolben mit dem Steuerventil als Einrichtung zur Einspritzmengenbe­ stimmung, indem während der Kraftstofförderung der Ein­ spritzpumpe der Sperrkolben immer dann nachgibt, wenn die Einspritzung beendet werden soll. Durch Aufsteuern des Magnetventils wird durch den Pumpenförderdruck der Sperrkolben gegen niedrigen, hydraulischen Druck verscho­ ben, bis eine Abflußöffnung durch seine den Pumpenarbeits­ raum zugewandte Steuerkante aufgesteuert und die weitere Fördermenge der Einspritzpumpe drucklos abströmt. Die Rückstellkraft wird hier durch den Druck einer Förderpumpe auf die zweite Fläche bestimmt. Auch hier besteht der Nachteil, daß der Steuerraum und damit das Magnetventil unter Hochdruckbedingungen arbeiten, nämlich den Druck wie er auch im Pumpenarbeitsraum der Einspritzpumpe herrscht. Hinzu kommt der Nachteil, daß der Sperrkolbenhub verhältnismäßig klein ist und damit die das Magnetventil durchströmende Arbeitsmenge, was beides die Steuerung, insbesondere auch deren Genauigkeit, beeinträchtigt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat diesen bekannten Anlagen gegenüber den Vorteil, daß bei der Sperrkolbenbewegung aufgrund der Flächendifferenz der in Ausweichrichtung wirkenden ersten zu der in Rückförder­ richtung wirkenden zweiten Fläche des Sperrkolbens das im Steuerraum bewegte Volumen wesentlich größer ist als das vor der ersten Fläche des Sperrkolbens bewegte Volumen. Einerseits wird dadurch erreicht, daß entspre­ chend der Flächenverhältnisse auch der Druck im Steuerraum wesentlich niedriger ist als im Pumpenarbeitsraum und somit durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil, insbesondere ein Magnetventil, leichter beherrschbar ist und andererseits ist aufgrund der größeren beweg­ ten das Steuerventil durchströmten Mengen auch eine zeitlich exaktere Steuerung durch das Steuerventil er­ reichbar. Dadurch, daß das Steuerventil die Steuerleitung lediglich auf- und zusteuert, bestehen keine Empfindlich­ keiten der Steuerung bei Temperaturänderungen, ganz abgesehen davon, daß ein hier zu verwendendes intermit­ tierendes Signal leichter reproduzierbar und auch er­ rechenbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sperrkolben als Stufenkolben ausgebildet, wobei als erste Fläche die Stufenfläche dient. Durch die jewei­ ligen Führungen des Stufenkolbens im Gehäuse ergibt sich vor der ersten Fläche ein Ringraum, der unmittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum oder der vom Pumpenarbeitsraum zur Düse führenden Druckleitung verbunden ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Sperrkolben zweiteilig ausgebildet mit Kraft- und Formschluß in und einem möglichen Achsversatz quer zur Verstellrichtung der beiden Teile. Im Unterschied zum einteiligen Stufenkolben beaufschlagt beim zweiteiligen der Druck des Pumpenarbeitsraums den im Durchmesser kleine­ ren Kolben auf der dem größeren Kolben abgewandten Stirn­ seite, während der Steuerraum der dem kleineren Kolben abgewandten Stirnfläche des größeren Kolbens vorlagert. Der Vorteil besteht vor allem darin, daß durch die unab­ hängige Führung der beiden Kolben ein geringer Achsversatz der die Kolben aufnehmenden Bohrungen ohne funktionellen Nachteil ist und daß der Aufwand zur Erzielung der radia­ len Dichtheit der Kolben geringer ist. So kann der größere Kolben dem freien Ende des kleineren Kolbens überstülpt sein, und es kann, um den erforderlichen Kraft- und Formschluß zu erreichen, am größeren Kolben eine Feder als Rückstellkraft angreifen. Es ist aber auch möglich, daß der kleinere Kolben in einer Buchse des Einspritz­ pumpengehäuses geführt ist, hingegen der größere Kolben in einer Buchse des Ventilgehäuses. Bei der Befestigung des Ventilgehäuses am Pumpengehäuse hat ein geringes einen Achsversatz der beiden Kolben bewirkendes Spiel keinen funktionellen Nachteil.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventil als Sitzventil und in Abströmrichtung schlie­ ßend ausgebildet. Der Vorteil bei einem derartigen Ventil liegt vor allem in der Hub- und Dichtqualität und dem möglichen großen Öffnungsquerschnitt. Da das Ventil bei der vorgesehenen Steuerung nicht gegen Druck öffnen muß, so daß der Stellmotor, beispielsweise der Elektro­ magnet, verhältnismäßig schwach sein kann, sind sehr kurze Betätigungszeiten möglich, was bei hohen Drehzahlen einer Brennkraftmaschine und der entsprechenden hohen Schaltfrequenz des Ventils erforderlich ist. Je nach Einsatzzweck kann das Ventil stromlos geöffnet oder stromlos geschlossen ausgebildet sein.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Hubgeber für den Sperrkolben vorhanden, um so das Schluckvolumen beim Ausweichhub des Sperrkolbens in Verbindung mit der jeweiligen Kurbelwellenstellung für ein elektronisches Steuergerät zu erfassen. Der Vorteil einer solchen Geberanordnung liegt vor allem darin, daß er im Bereich des Sperrkolbens räumlich gut unter­ bringbar ist, daß das Rückführsignal, beispielsweise für Fördermenge und Förderbeginn, unmittelbar sein kann, und daß diese Hubmessung auch mit der Hubmessung des Pumpenkolbens verglichen werden kann. Die so gegebene elektro-hydraulische Steuereinheit ist weitgehend autonom, so daß sie sich in eine Baukastenreihe mit mechanisch geregelter Grundstufe gut einfügen läßt. Dies ist deshalb von besonderem Vorteil, da die Erfindung unabhängig vom Einspritzpumpentyp einsetzbar ist, so beispielsweise bei Verteilerpumpen, Reihenpumpen usw.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dient in an sich bekannter Weise (DE-OS 30 11 097) der Sperr­ kolben als Speicher, um bei geöffnetem Steuerventil einer entsprechenden Kraftstoffmenge auszuweichen, deren Volumen dem Hub des Sperrkolbens mal der ersten Fläche entspricht. Da es sich bei dieser Leiselaufvorrichtung um eine zuzuschaltende Einrichtung handelt, durch die die Spritzdauer verlängerbar ist, beispielsweise durch Unterteilen der Einspritzung oder Erzielen einer Vorein­ spritzung, ist das Steuerventil stromlos geschlossen. Erst wenn durch das elektronische Steuergerät das Magnet­ ventil aufgesteuert wird, wird diese die Spritzdauer verlängernde Leiselaufeinrichtung eingeschaltet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der aus Rückstellkraft und erster Fläche bestimmte Rück­ förderdruck kleiner als der Öffnungsdruck der Einspritz­ düse. Hierdurch ist gewährleistet, daß der von der Ein­ spritzpumpe geförderte Kraftstoff bei geöffnetem Steuer­ ventil zuerst den Sperrkolben verschiebt, bevor die Einspritzdüse für den Beginn der Einspritzung öffnet. Bekanntlich ist aufgrund der zugeschalteten Flächen der Öffnungsdruck einer Einspritzdüse wesentlich höher als der Schließdruck dieser Einspritzdüse, der auch mit Offenhaltungsdruck bezeichnet werden kann. Bekanntlich ist die in Öffnungsrichtung wirkende Fläche bei der geöffneten Düse wesentlich größer als bei der geschlosse­ nen Düse.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Rückförderdruck größer als der Schließdruck der Einspritzdüse, so daß, bevor die Einspritzdüse schließen kann und der Pumpenkolben seinen Saughub beginnt, die dem Sperrkolben vorgelagerte Speichermenge eingespritzt wird, wonach dann nach Abfall des Rückförderdruckes die Einspritzdüse schließt.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung dient der Sperrkolben mit Steuerventil als Zumeßein­ richtung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, wobei der Förderbeginn durch Sperren des Sperrkolbenhubs während der Kraftstofförderung aus dem Pumpenarbeitsraum erfolgt, und wobei der aus Rückstellkraft und erster Fläche be­ stimmte Rückförderdruck kleiner ist als der Öffnungsdruck sowie der Schließdruck der Einspritzdüse. Letzteres ist notwendig, damit nach Beendigung der Einspritzkolben­ förderung und noch nicht eingetretenen Saughub des Pumpen­ kolbens keine Nachförderung von Kraftstoff durch den Sperrkolben erfolgt. Die Rückförderung durch den Sperr­ kolben erfolgt dann während des Saughubs direkt in den Pumpenarbeitsraum. Diese Art der Einspritzmengenregelung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung deshalb beson­ ders vorteilhaft, weil durch die Abstufung des Sperr­ kolbens und damit die Vergrößerung der Arbeitsmenge am Steuerventil bzw. dem niedereren Druck im Steuerraum als im Pumpenarbeitsraum und weil durch die gegebenen geringen Totvolumina eine präzise Steuerung der Einspritz­ menge sowie des Förderbeginns und Förderendes auch mit Magnetventilen vorgenommen werden kann. Ein gesonderter Spritzversteller kann eingespart werden, sowie eine gesonderte Kompensationssteuerung für Abströmmengen, wie sie bei manchen üblichen Leiselaufsteuerungen erfor­ derlich ist.

Hier sind Ausgestaltungen möglich in der Art, daß das Förderende durch Aufsteuern eines Entlastungskanals durch den Sperrkolben erfolgt. Auch sollte vorteilhafter­ weise das Steuerventil stromlos geöffnet sein, um bei Ausfall des elektrischen Stroms ein Durchgehen des Motors zu unterbinden. Auch bei der hier gegebenen Anwendung der erfinderischen Vorrichtung für die Kraftstoffmengen­ steuerung besteht der Vorteil, daß diese elektro-hydrau­ lische Einheit weitgehend autonom arbeitet, so daß sie in Art eines Baukastensystems auf eine mit mechanisch geregelter Grundstufe arbeitende Einspritzanlage, wie beispielsweise bei Reihenpumpen, aufbaubar ist. So sind auch Ausbaustufen denkbar, bei denen nur der Förderbeginn durch den Sperrkolben gesteuert wird oder nur die Ein­ spritzmenge, wobei dies dann unter bestimmten Voraus­ setzungen mit einer Förderendesteuerung durch Aufsteuern am Pumpenkolben kombiniert sein kann.

Durch die Gestaltung des Sperrkolbens und des Steuerven­ tils sind sehr hochfrequente, hydraulische Störschwin­ gungen durch die Masse des Sperrkolbens oder der Sperr­ kolben vom Steuerventil abgekoppelt. Solche hochfrequente Druckschwingungen weisen eine große Amplitude auf und sind besonders bei Auf/Zu-Steuerungen störend, da bereits kleine Verschiebungen in der Phasenlage große Änderungen der Durchflußmenge im Öffnungs- oder Schließbereich bewirken. Ein weiterer für beide grundsätzlichen Anwen­ dungsgebiete herausragender Vorteil des erfinderischen Sperrkolbens besteht darin, daß während des gesamten Vorgangs auf der Hochdruckseite durch die Rückstellkraft ein Mindestdruck aufrechterhalten bleibt, der die Hoch­ druckseite stabilisiert, indem eine Art Standdruck gewähr­ leistet ist. Auch hierdurch werden hydraulische Stör­ schwingungen verringert.

Ein weiterer Vorteil besteht besonders bei Einspritzan­ lagen für kleinere Motoren mit kleinen Einspritzmengen, indem durch die weitgehend frei auslegbare Übersetzung am Sperrkolben die vom Steuerventil zu steuernde Menge so vergrößert werden kann, bzw. der Steuerdruck so ver­ ringert werden kann, daß beides sicher beherrschbar ist. Diese Vorteile sind möglich, ohne daß dadurch der Meßweg des Gebers verkürzt werden muß, da dieser vom Hub des Sperrkolbens abhängt, der durch den Querschnitt der ersten Fläche bestimmt wird.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeich­ nung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritz­ pumpe mit angebautem Steuerventil und stufenförmigem Sperrkolben als Leiselaufsteuerung und als Ausschnitts­ zeichnung im Längsschnitt, Fig. 2 eine entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit zwei­ teiligem Sperrkolben und Fig. 3 eine entsprechende Dar­ stellung eines dritten Ausführungsbeispiels mit ebenfalls zweiteiligem Sperrkolben als Steuereinrichtung für die Einspritzmenge.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der nachfolgenden Beschreibung sind die einander entsprechenden Teile der drei Ausführungsbeispiele mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wobei bei unter­ schiedlicher Gestaltung der Teile die Bezugsziffern zur Unterscheidung mit Index-Strichen versehen sind. Alle drei Ausführungsbeispiele sind stark vereinfacht dargestellt, um das Prinzip der Erfindung erkennen zu lassen. Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele in Anwendung für eine Spritzdauerverlängerung, wohingegen in Fig. 3 die Anwendung als Zumeßeinrichtung für die Kraftstoffeinspritzmenge beispielhaft gezeigt ist. Der wesentliche Unterschied zwischen der Anwendung für die Spritzdauerverlängerung und für die Kraftstoffzumessung besteht darin, daß im ersten Fall das Steuerventil strom­ los geschlossen ist und die Kraftstoffzumessung über eine Einrichtung an der Kraftstoffeinspritzpumpe selbst erfolgt, hingegen im zweiten Fall das Steuerventil strom­ los geöffnet ist und eine Spritzdauerverlängerung, sofern gewünscht, über andere, nicht dargestellte Mittel erfolgen muß.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe das Gehäuse 2 einer Steuereinrichtung angeordnet, welche mit einem als Steuerventil dienenden Magnetventil 3 zusammenwirkt.

Im Pumpengehäuse 1 arbeitet ein durch nicht dargestellte Mittel in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzter Einspritzpumpenkolben 4, der mit einer Zylinderbohrung 5 und einem in die Zylinderbohrung 5 ragenden Stutzen 6 des Gehäuses 2 einen Pumpenarbeitsraum 7 begrenzt.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe versorgt mehrere zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine führende Druck­ leitungen 8, von denen nur eine dargestellt ist, in dem während des nach oben gerichteten Druckhubes des Pumpenkolbens 4 über eine auf seiner Mantelfläche ange­ ordnete und in den Pumpenarbeitsraum 7 mündende Verteiler­ längsnut 9 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 7 in je eine Druckleitung 8 gefördert wird. Während einer Umdrehung des Pumpenkolbens 4 finden der Anzahl der Druckleitungen 8 entsprechende Druckhübe statt und bei jedem Druckhub die Aufsteuerung einer Druckleitung 8 durch die Verteilerlängsnut 9. Im Pumpenkolben ist eine zentrale Bohrung 11 vorhanden, von der Radialbohrungen 12 abzweigen, die durch einen auf dem Pumpenkolben 4 axial verschiebbaren Steuerschieber 13 gesteuert werden. Sobald beim Druckhub des Pumpenkolbens 4 die Radial­ bohrungen 12 aus dem Steuerschieber 13 austauchen, wird die Einspritzung unterbrochen, indem zur Erzielung dieses Förderendes der im Pumpenarbeitsraum 7 befindliche rest­ liche Kraftstoff in einen Saugraum 14 gefördert wird, aus dem der Pumpenarbeitsraum 7 während des Saughubs mit Kraftstoff versorgt wird und in dem ein niedriger Mindestdruck herrscht. Natürlich muß für den Fall der beabsichtigten Spritzdauerverlängerung mit Zwischen­ speicherung durch den Sperrkolben bewirkt werden, daß nach Austauchen der Radialbohrungen 12 die im Ringraum 22 gespeicherte Kraftstoffmenge noch zur Einspritzung gelangt und nicht drucklos abströmt. Dies kann durch entsprechende Kantensteuerungen oder Rückschlagventil­ steuerungen, die hier nicht näher beschrieben sind, erfolgen.

Während des nach unten gerichteten Saughubes des Pumpen­ kolbens 4 wird über eine Saugleitung 15 und über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 4 angeordnete Längs­ nuten 16 eine Verbindung zwischen dem Saugraum 14 und dem Pumpenarbeitsraum 7 hergestellt. Die Zahl der Längs­ nuten 16 entspricht der Zahl der Druckleitungen 8, so daß bei jedem der ebenfalls der Anzahl der Drucklei­ tungen 8 entsprechenden Saughübe des Pumpenkolbens 4 diese Saugverbindung hergestellt wird.

Im Gehäuse 2 der Steuereinrichtung ist eine Stufenbohrung 17 zur Aufnahme eines Sperrkolbens 18 vorhanden. Der Sperrkolben 18 ist durch eine Rückstellfeder 19 in seine durch einen Anschlag 21 bestimmte Ausgangslage belastet. Zwischen Stufenbohrung 17 und Sperrkolben 18 ist ein Ringraum 22 gebildet. Der Anschlag 21 taucht in einen Steuerraum 23, der eine durch das Magnetventil 3 ge­ steuerte Steuerleitung 24 aufweist, welche in den Saugraum 14 mündet.

Das als stromlos geschlossenes Sitzventil ausgebildete Magnetventil weist ein bewegliches Ventilglied 25 auf, das durch eine Feder 26 in Schließrichtung belastet ist. Der in Öffnungsrichtung wirkende Elektromagnet weist eine Spule 27 und einen Anker 28 auf. Als erste Fläche dient hier die durch die Stufe gebildete Ringfläche 29 im Ringraum 22.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt. Um eine Spritzdauerverlängerung, beispielsweise durch Unterbrechen der Einspritzung oder Speichern einer Ein­ spritzmenge, zu erzielen, wird während des Druckhubs des Pumpenkolbens 4 das Magnetventil 3 durch ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät geöffnet, so daß aufgrund des Förderdruckes des Pumpenkolbens 4 der Stufenkolben 18 durch den sich im Ringraum 22 vor der Ringfläche 29 aufbauenden Druck entgegen der Rückstell­ feder 19 und dem an der zweiten Fläche 34 des Sperrkolbens angreifenden Niederdruck des Steuerraums 23 in Richtung Magnetventil 3 verschoben wird. Da das im Steuerraum 23 befindliche hydraulische Sperrvolumen möglichst gering gehalten ist, insbesondere durch Verringerung von schäd­ lichen Räumen arbeitet diese Steuerung sehr exakt. Das das Magnetventil durchströmende Flüssigkeitsvolumen ist aufgrund der Stufenkolbenausbildung, nämlich Ring­ fläche 29 zu zweiter Fläche 34, wesentlich größer als das in den Ringraum 22 vom Pumpenarbeitsraum 7 her nach­ strömende Kraftstoffvolumen. Auch der Druck ist im glei­ chen Verhältnis im Steuerraum 23 niedriger als im Ringraum 22 und damit wesentlich leichter beherrschbar. Sobald dann das Magnetventil 3 schließt, indem die Magnetspule 27 abgestellt wird, bleibt der Sperrkolben 18 stehen, so daß im Pumpenarbeitsraum 7 ein Druck aufbaubar ist, der ein Öffnen des nicht dargestellten Einspritzventils, das am Ende der Druckleitung 8 angeordnet ist, bewirkt. Dieses Aufsteuern des Magnetventils 3 kann vor Beginn des Druckhubs des Pumpenkolbens 4 stattfinden, oder es kann auch während des Förderhubs gewünscht sein. Im ersten Fall wird eine bestimmte Menge im Ringraum 22 gespeichert bevor die Einspritzung beginnt, im anderen Fall wird die Einspritzung unterbrochen, um dann nach Schließen des Magnetventils 3 fortgesetzt zu werden. In jedem Fall kann die im Ringraum 22 gespeicherte Kraft­ stoffmenge nach Beendigung des Druckhubes des Pumpenkol­ bens 4 durch den Sperrkolben 18 und mit Hilfe der Rück­ stellfeder 19 gefördert durch die Düse eingespritzt werden. Über die Steuerleitung 24 und das wie ein Rück­ schlagventil wirkende Ventilglied 25 strömt bei diesem Fördervorgang Kraftstoff und Niederdruck aus dem Saugraum 14 in den Steuerraum 23 nach, um diesen aufzufüllen. Die von dem Ringraum 22 der zugemessenen Einspritzmenge abgezweigte Menge wird bei dieser Rückförderung ausge­ glichen. Da die Rückförderung zu einem Zeitpunkt statt­ findet bevor das Einspritzventil geschlossen hat, muß der aus der Stufenkolbenringfläche und der Feder 19 gebildete Rückförderdruck höher sein als der Schließdruck der Einspritzdüse. Wenn der Speichervorgang durch den Sperrkolben 18 vor der Einspritzung stattfinden soll, dann muß allerdings dieser Rückförderdruck geringer sein als der Öffnungsdruck der Einspritzdüse - welcher stets höher ist als der Schließdruck - um zu vermeiden, daß die Einspritzdüse öffnet, bevor der Speicher entspre­ chend der Öffnungsdauer des Magnetventils 3 gefüllt ist.

In jedem Fall handelt es sich bei der Steuerung des Magnetventils 3 nur um ein intermittierendes Signal, was verhältnismäßig einfach durch ein elektronisches Steuergerät erzeugbar ist. Die Steuerkennwerte können durch einen einfachen Hubgeber, der hier nicht dargestellt ist, am Sperrkolben 18 abgenommen werden sowie in üblicher Art als konstante Nockenwinkelgröße oder sonstige Kenn­ größengeber wie Nadelhubgeber der Einspritzdüse und dergleichen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungs­ beispiel wird ebenfalls von einer Verteilereinspritzpumpe als Grundpumpe ausgegangen, nur ist die hier auch als Leiselaufvorrichtung ausgebildete Zusatzeinrichtung anders aufgebaut, es ist vor allem der Sperrkolben zwei­ teilig ausgebildet. Der Sperrkolben besteht hier aus einem Zwischenkolben 31, der eine erste direkt den Pumpen­ arbeitsraum mitbegrenzende Stirnfläche 32 aufweist und aus einem Steuerkolben 33, der mit der zweiten Fläche 34′ den Steuerraum 23′ begrenzt. Das bewegliche Ventil­ glied 25′ dieses Magnetventils 3′ arbeitet wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Steuerleitung 24′ ebenfalls zu dem hier nicht dargestellten Saugraum der Einspritzpumpe führt. Der Zwischenkolben 31 weist einen Anschlag 35 auf, der mit einem Gehäuseteil 36 der Vorrichtung zusammenwirkt, und an dem der Stutzen 6′ angeordnet ist. Am Anschlagkopf 35 liegt kraft- und formschlüssig ein Kopf 37 des Steuerkolbens 33 an, wobei sich an diesem Kopf 37 ein Federteller 38 der Rückstell­ feder 19′ abstützt. Die Rückstellfeder 19′ liegt andern Ends an einem Gehäuseteil 39 an, in dem die Steuerleitung 24′ sowie der Steuerraum 23′ angeordnet ist. Erfindungs­ gemäß ist die Fläche 34 größer als die Fläche 32, so daß auch hier wie beim Stufenkolben des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels eine Druckübersetzung gegeben ist. Dieses zweite Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine besonders kompakte Bauweise aus mit wenig schädlichen Räumen. Durch die Zweiteilung des Sperrkolbens wirkt sich ein leichter Achsversatz zwischen dem Zwischenkolben 31 und dem Steuerkolben 33 nicht nachteilig aus, was vor allem günstig für den Fertigungsaufwand ist. In einem Fenster 41 des Gehäuses 2′ ist ein nicht näher dargestellter Hubgeber angeordnet. Im übrigen arbeitet dieses zweite Ausführungsbeispiel wie das erste Ausfüh­ rungsbeispiel.

Obwohl das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungs­ beispiel auch wieder im Prinzip wie die ersten beiden Ausführungsbeispiele aufgebaut ist, dient hier die Steuer­ einrichtung als Zumeßeinrichtung für den einzuspritzenden Kraftstoff. Natürlich könnten auch die beiden anderen Ausführungsbeispiele so ausgebildet sein, ohne daß deshalb das Konstruktionsprinzip geändert werden müsste. Natürlich ist bei den anderen beiden Ausführungsbeispielen die Kraftstoffzumessung durch andere Mittel gelöst, nämlich beim ersten Ausführungsbeispiel durch den Steuerschieber 13, während bei diesem dritten Ausführungsbeispiel Spritz­ dauerverlängerungen mit anderen Mitteln vorgenommen werden müßten, da die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für die Einspritzmengenzumessung verwendet wird.

Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist der Sperrkolben wiederum zweiteilig ausgebildet mit einem Zwischenkolben 31′ und einem Steuerkolben 33′. Der Zwischenkolben 31′ ragt mit seinem einen Ende 42 in eine Sacköffnung 43 des Steuerkolbens 33′ und weist einen Bund 44 auf, der als Anschlag mit einem Gehäuseteil 36′ zusammenwirkt, an welchem der in das Pumpengehäuse 1′′ ragende Stutzen 6′′ angeordnet ist. Im Gehäuseteil 36′ ist auch die den Zwischenkolben 31′ aufnehmende Bohrung 45 angeordnet, die direkt in den Pumpenarbeitsraum 7′′ mündet.

Am Steuerkolben 33′ ist ein Flansch 46 vorhanden, der zur Auflage der Rückstellfeder 19′′ dient, die sich ande­ rerseits an einem Gehäuseteil 39′ abstützt, welches den Steuerraum 23′′ aufnimmt und in welchem der Steuerkol­ ben 33′ axial verschiebbar geführt ist. Im Unterschied zu den anderen Ausführungbeispielen ist hier das Steuer­ ventil 3′′ stromlos geöffnet, weshalb das bewegliche Ventilglied 25′′ in geöffnetem Zustand gezeigt ist.

Dieses dritte Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Beim Druckhub des Pumpenkolbens 4 wird der Zwischenkolben 31′ und der Steuerkolben 33′ entgegen der Kraft der Rückstellfeder 19′′ nach oben verschoben, wobei aus dem Steuerraum 23′′ über die Steuerleitung 24′′ Kraftstoff verdrängt wird. Sobald dann das Magnetventil 3′′ schließt, indem das bewegliche Ventilglied 25′′ nach oben auf seinen Sitz gezogen wird, wird das im Steuerraum 23′′ befindliche Restvolumen eingesperrt, wodurch der Zwischenkolben 31′ und der Steuerkolben 33′ in der Aufwärtsbewegung gesperrt werden. Ab diesem Moment kann sich im Pumpen­ arbeitsraum 7′′ der für die Einspritzung erforderliche Druck aufbauen, wonach die Einspritzdüse für die Ein­ spritzung öffnet. Sobald dann das Magnetventil 3′′ ausge­ schaltet wird und das bewegliche Ventilglied 25′′ nach unten verschoben die Steuerleitung 24′′ öffnet, wird durch den im Pumpenarbeitsraum 7′′ befindlichen Druck die Ausweichbewegung von Zwischenkolben 31′ und Steuer­ kolben 33′ fortgesetzt, was ein Einspritzende bzw. Förder­ ende zur Brennkraftmaschine hin zur Folge hat. Spritzan­ fang und Spritzende und damit die effektive Einspritzmenge wird somit über das Magnetventil 3′′ durch entsprechendes Schließen und Wiederöffnen der Steuerleitung 24 bewirkt. Aufgrund des Größenunterschiedes der ersten Fläche 32′ am Zwischenkolben 31′ und der zweiten Fläche 34′ am Steuerkolben 33′ weist der Druck im Steuerraum 23′ nur einen Kleinteil des Druckes im Pumpenarbeitsraum 7′′ auf, so daß er durch ein Magnetventil beherrschbar ist. Natürlich kann die Mengensteuerung zum Teil auch von anderen Steuerorgangen, beispielsweise am Pumpenkolben 4, abgenommen, um vor allem bei höheren Drehzahlen nur einen Schaltvorgang des Magnetventils pro Einspritzhub zu haben. Während des Saughubs des Pumpenkolbens 4 wird dann durch die Rückstellfeder 19′′ angetrieben, die den Zwischenkolben 31′ vorgelagerte Menge wieder zurück in den Pumpenarbeitsraum 7′′ gefördert.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (16)

1. Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen

• - mit einer mindestens zu einer Einspritzdüse aus mindestens einem Pumpenarbeitsraum über eine Druck­ leitung Kraftstoff fördernden Einspritzpumpe,
• - mit einer Zumeßeinrichtung zur Bestimmung der vom Pumpenarbeitsraum zur Einspritzdüse geförderten Einspritzmenge,
• - mit einem von einem Anschlag aus gegen eine Rück­ stellkraft durch vom Pumpenarbeitsraum her zugeführtem Kraftstoff und in einen stets flüssigkeitsgefüllten Steuerraum verschiebbaren Sperrkolben, welcher eine erste in Ausweichrichtung wirkende Fläche und eine zweite in Rückstellrichtung wirkende Fläche aufweist,
• - mit einer zu einem Raum niederen Drucks führenden Steuerleitung des Steuerraums und mit einem elektrisch betätigten Steuerventil in der Steuerleitung, dadurch gekennzeichnet,
  daß das Steuerventil (3) ein Auf/Zu-Durchgangsventil ist,
  und daß am Sperrkolben (18, 31, 33) die erste Fläche (29, 32) kleiner ist als die zweite Fläche (34).

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung vom Pumpenarbeits­ raum (7) zum Sperrkolben (18) unmittelbar und unge­ steuert ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkolben (18) als Stufen­ kolben ausgebildet, und daß die Stufenfläche (29) als erste Fläche dient.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkolben aus zwei stirnseitig zusammenwirkenden Einzelkolben (Zwischenkolben 31 und Steuerkolben 33) besteht mit in Längsrichtung Form- und Kraftschluß und mit jeweils unabhängiger, radialer Führung der Einzelkol­ ben (31, 33).

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ ventil (3) als Sitzventil und in Abströmrichtung schließend ausgebildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventilglied (25) des Steuerventils (3) in den Steuerraum (23) taucht.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Sperrkolben angreifende Rückstellkraft als Schrauben­ feder (19) ausgebildet ist und mindestens mittelbar an dem die zweite Fläche (34) aufweisenden Kolben (18, 42) angreift.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubgeber (41) vorhanden ist, der die Lage des Sperrkolbens erfaßt.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperr­ kolben (18, 31) als Speicher dient, um bei geöffnetem Steuerventil (3) einer entsprechenden Kraftstoffmenge auszuweichen, deren Volumen dem Hub des Sperrkolbens (18, 31) mal der ersten Fläche (29, 32) entspricht.

10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (3) stromlos geschlossen ist.

11. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Rückstellkraft (19) und erster Fläche (29, 32) bestimmte Rückförder­ druck kleiner ist, als der Öffnungsdruck der Ein­ spritzdüse.

12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückförderdruck größer ist als der Schließdruck der Einspritzdüse.

13. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkolben (31′) mit Steuerventil (3′′) als Zumeßeinrichtung dient mit Steuerung des Förderbeginns durch Sperren des Sperrkolbenhubs während der Kraftstofförderung aus dem Pumpenarbeitsraum (7′′), und daß der aus Rückstellkraft (19′′) und erster Fläche (32′) bestimmte Rückförderdruck kleiner ist als der Öffnungsdruck sowie der Schließdruck der Einspritzdüse.

14. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderende durch Aufsteuern des Steuerventils (3′′) erfolgt.

15. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderende durch Aufsteuern eines Entlastungskanals durch den Sperrkolben erfolgt.

16. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 11-15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (3′′) stromlos geöffnet ist.