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1. (WO1997017538) FUEL INJECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer derartigen aus der EP 0 531 533 AI
bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung fördert eine
Hochdruckpumpe Kraftstoff aus einem Niederdruckreservoir in einen Hochdrucksammeiraum (common rail) , von dem eine
Vielzahl von Einspritzleitungen zu den einzelnen in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen abführen. Dabei wird das Niederdruckreservoir bei der bekannten Einspritzeinrichtung durch einen Kraftstofftank gebildet, aus dem Kraftstoff mit einem niedrigen Vordruck durch eine Förderpumpe über eine Förderleitung in den
Pumpenarbeitsraum der als Kolbenpumpe ausgebildeten
Hochdruckpumpe gefördert wird.
Um insbesondere während der Hochdruckfδrderung ein
Zurückströmen von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe in das Niederdruckreservoir zu verhindern und zur Zumessung der Hochdruckfördermenge ist ein Druckventil in die Förderleitung eingesetzt, das bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung mittels eines Magnetventils betätigt wird. Bei einer aus der GB 2 263 317 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung der gattungsgemäßen Art ist es jedoch auch bekannt, dieses Druckventil in der
Förderleitung als einfaches Rückschlagventil auszuführen.

Ein weiteres Druckventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil, ist bei den bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in die Hochdruckleitung zwischen dem Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe und dem Hochdrucksammeiräum eingesetzt, das dabei ein Zurückströmen von unter hohem Druck stehendem

Kraftstoff aus dem Sammelraum zur Hochdruckpumpe während der Förderpausen unterbinden soll .

Dabei weisen die bekannten Einspritzeinrichtungen jedoch den Nachteil auf, daß die einzelnen Druckventile jeweils für sich in die Hochdruckleitung und die Förderleitung
eingesetzt sind, was einen erheblichen Bau- und
Montageaufwand zur Folge hat .

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Druckventile der Fδrderleitung und der Hochdruckleitung in einen gemeinsamen Ventilverband integriert sind. Dabei ist dieser gemeinsame Ventilverband zudem in vorteilhafter Weise in das Gehäuse der Hochdruckpumpe eingesetzt, so daß eine kompakte und sehr festigkeitsgünstige Bauform erreicht werden kann. Zudem entfällt nun der getrennte Einbau der Druckventile in die einzelnen Leitungen, was den
Montageaufwand erheblich verringert.

Durch das Führen der einzelnen Ventilglieder ineinander kann der benötigte Bauraum zudem noch einmal verringert werden, so daß der Ventilverband in konstruktiv einfacher Weise in Achsrichtung des Pumpenkolbens in das Pumpengehäuse
eingesetzt werden kann. Dabei bildet ein Teil des
VentilVerbandes die Begrenzung des Pumpenarbeitsraumes auf der dem Pumpenkolben abgewandten Seite und ein weiterer Teil bildet zugleich den ohnehin benötigten Anschlußstutzen der Hochdruckpumpe an die Hochdruckleitung.

Ein weiterer Vorteil wird durch die axial hintereinander-liegende Anordnung der einzelnen Druckventile im
Ventilverband erreicht, die eine möglichst große Wandstärke im Bereich der Druckräume bei gleichbleibenden
Außenabmessungen ermöglicht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des
Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der
Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert .

Es zeigt die Figur 1 einen Schnitt durch einen Teil der Hochdruckpumpe und durch den Ventilverband sowie die schematische Darstellung der Anschlußleitungen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die in der Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen weist eine
Hochdruckpumpe 1 auf, in deren Gehäuse 3 eine
Zylinderbohrung 5 vorgesehen ist, in der ein Pumpenkolben 7 von einem nicht näher dargestellten Nockenantrieb axial hin-und hergehend angetrieben wird. Der Pumpenkolben 7 begrenzt dabei mit seiner dem Nockenantrieb abgewandten Stirnfläche einen Pumpenarbeitsraum 9 in der Zylinderbohrung 5, der auf der pumpenkolbenfernen Seite von einem in eine
Bohrungserweiterung der Zylinderbohrung 5 eingesetzten

Ventilverband 11 begrenzt wird. Der Pumpenarbeitsraum 9 ist dabei über den Ventilverband 11 mit einer Förderleitung 13 verbindbar, die von einem Kraftstofftank 15 ausgeht und in die eine Förderpumpe 17 eingesetzt ist, durch die der
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 15 über die Fδrderleitung 13 und den Ventilverband 11 mit einem niedrigen Vordruck in den Pumpenarbeitsraum 9 der Hochdruckpumpe 1 gefördert wird. An den Ventilverband 11 ist weiterhin eine Hochdruckleitung 19 angeschlossen, über die der Pumpenarbeitsraum 9 mit einem Hochdrucksammelräum 21 verbindbar ist, von dem eine Vielzahl von Einspritzleitungen 23 zu den einzelnen in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen 25 abführen.

Um dabei ein ungewolltes Rückströmen von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 9 in die Fδrderleitung 13 und von der Hochdruckleitung 19 in den Pumpenarbeitsraum 9 zu vermeiden, ist jeweils ein Druckventil in die Hochdruckleitung 19 und die Fδrderleitung 13 eingesetzt, die im gemeinsamen, in das Pumpengehäuse 3 eingesetzten Ventilverband 11 untergebracht sind.

Dazu weist der Ventilverband 11 zunächst einen Ventilkorper 27 auf, der derart in das Pumpengehäuse 3 eingesetzt ist, daß er mit seiner einen Stirnseite an einem zwischen der Zylinderbohrung 5 und deren Durchmessererweiterung
gebildeten Bohrungsabsatz 29 des Pumpengehäuses 3 zur Anlage gelangt. An seiner dem Bohrungsabsatz 29 abgewandten
Stirnfläche 31 wird der Ventilkorper 27 von einem in die

Bohrung des Pumpengehäuses 3 eingeschraubten Anschlußstutzen 33 beaufschlagt, der den Ventilkorper 27 axial gegen den einen Anschlag bildenden Bohrungsabsatz 29 verspannt und an dessen aus dem Pumpengehäuse 3 ragenden Ende die
Hochdruckleitung 19 angeschlossen ist.

Der Ventilkorper 27 weist eine von seiner Stirnfläche 31 ausgehende Führungsbohrung 35 auf, in der ein erstes
Ventilglied 37 axial geführt ist. Das an der Umfangsfläche Abflachungen aufweisende zylinderförmige erste Ventilglied 37 weist dabei eine an einem Ringbund angeordnete konische Dichtfläche 39 auf, mit der es mit einem ersten konischen Ventilsitz 41 am Ventilkorper 27 zusammenwirkt, der am Austritt der Führungsbohrung 35 an der Stirnfläche 31 gebildet ist. Dabei taucht das erste Ventilglied 37 mit seinem aus dem Ventilkörper 27 herausragenden Ende in eine, an den ersten Ventilsitz 41 angrenzende Durchgangsbohrung 43 im Anschlußstutzen 33, in der eine erste Ventilfeder 45 angeordnet ist, die zwischen dem ersten Ventilglied 37 und einem sich an einem Bohrungsabsatz abstützenden Stützteil 47 mit Durchgangsδffnung eingespannt ist und die dabei das erste Ventilglied 37 in Anlage an den ersten Ventilsitz 41 gepreßt hält .

Im ersten Ventilglied 37 ist weiterhin eine von dessen unterer, dem Anschlußstutzen 33 abgewandter Stirnfläche 49 ausgehende Sackbohrung 51 vorgesehen, in der ein zweites Ventilglied 53 axial geführt ist. Dieses zweite Ventilglied 53 weist an seinem aus der Sackbohrung 51 ragenden Ende eine durch eine Querschnittsverringerung gebildete konische oder kugelförmige Dichtfläche 55 auf, mit der es mit einem zweiten Ventilsitz 57 am Ventilkorper 27 zusammenwirkt.
Dabei grenzt der zweite Ventilsitz 57 an einen im
Durchmesser erweitereten Druckraum 59 im Ventilkörper 27, der sich entlang des ersten Ventilgliedes 37 in der
Führungsbohrung 35 bis an den ersten Ventilsitz 41
erstreckt .

Zwischen dem geschlossenen Ende der Sackbohrung 51 und dem darin geführten zweiten Ventilglied 53 ist eine zweite Ventilfeder 61 eingespannt, die das zweite Ventilglied 53 in Anlage am zweiten Ventilsitz 57 gepreßt hält. Zudem ist eine Querbohrung 63 in der Wand des ersten Ventilgliedes 37 vorgesehen, die den Druckraum 59 mit dem die zweite
Ventilfeder 61 aufnehmenden Rückstellraum 65 verbindet.
Zwischen dem Ventilkorper 27 und der Wand des Pumpengehäuses 3 ist ein Ringraum 67 angeordnet, der mit der Fδrderleitung 13 verbunden ist und der über eine Bohrung 69 im
Ventilkorper 27 mit einem Sackraum 71 verbunden ist, der sich entlang des zweiten Ventilgliedes 53 bis an das dem Druckraum 59 abgewandte Ende des zweiten Ventilsitzes 57 erstreckt .

Eine weitere Verbindungsbohrung 73 mündet vom
Pumpenarbeitsraum 9 der Hochdruckpumpe 1 ausgehend in den Druckraum 59 des VentilVerbandes 11.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung arbeitet in folgender Weise.

Während des Befüllens des Pumpenarbeitsraumes 9 der
Hochdruckpumpe 1 strömt der unter Vorförderdruck stehende Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 15 über die Förderleitung 13 und den Ringraum 67 zunächst in den Sackraum 71. Dabei entsteht bei gleichzeitiger Saughubbewegung des
Pumpenkolbens 7 in Richtung unterer Totpunkt eine
Druckdifferenz zwischen dem Sackraum 71 und dem Druckraum 59, so daß das zweite Ventilglied 53 entgegen der
Rückstellkraft der zweiten Ventilfeder 61 vom zweiten
Ventilsitz 57 abhebt und der Kraftstoff aus dem Sackraum 71 über den Öffnungsquerschnitt am zweiten Ventilsitz 57in den Druckraum 59 und über die Verbindungsbohrung 73 weiter in den Pumpenarbeitsraum 9 strömen kann.

Die Verbindung des Druckraumes 59 mit der Hochdruckleitung 19 ist dabei durch das erste Ventilglied 37 verschlossen, wobei die Kraft der ersten Ventilfeder 45 dabei größer als die Druckkraft des einströmenden Kraftstoffes ausgelegt ist . Zudem wirkt der Druck in der Hochdruckleitung 19 in
Schließrichtung auf das erste Ventilglied 37.

Während des sich nach Durchfahren des unteren Totpunktes anschließenden Förderhubs des Pumpenkolbens 7 steigt der

Druck im Pumpenarbeitsraum 9 an, wobei bei Erreichen eines Druckausgleichs zwischen Sackraum 71 und Druckraum 59 die zweite Ventilfeder 61 das zweite Ventilglied 53 zur Anlage an den zweiten Ventilsitz 57 zurückverschiebt, so daß die Verbindung zwischen der Förderleitung 13 und dem
Pumpenarbeitsraum 9 verschlossen ist. Wird während des weiteren Fδrderhubs des Pumpenkolbens 7 die durch den Druck im Hochdrucksammeiräum 21 und die Kraft der ersten
Ventilfeder 45 bestimmte Öffnungskraft am ersten Ventilglied 37 überschritten, hebt dieses vom ersten Ventilsitz 41 ab, so daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 9 über die Verbindungsbohrung 73, den Druckraum 59, den Öffnungsquerschnitt am ersten Ventilsitz 41 und die Durchgangsbohrung 43 im Anschlußstutzen 33 in die Hochdruckleitung 19 zum Hochdrucksammeiräum 21 strömen kann. Dabei wird das zweite Ventilglied 53 zusätzlich zur Kraft der zweiten Ventilfeder 61, von unter hohem Druck stehenden, über die Querbohrung 63 in den Rückstellraum 65
einströmenden Kraftstoff auf den zweiten Ventilsitz 57 gepreßt, so daß das zweite Ventilglied 53 trotz der axialen Öffnungshubbewegung des ersten Ventigliedes 37 sicher in Anlage am zweiten Ventilsitz 57 verbleibt und so ein
Rückströmen von Kraftstoff in die Fδrderleitung 13
verhindert .

Nach Absinken des Fδrderdruckes im Pumpenarbeitsraum 9kehrt das erste Ventilglied 37 an seinen Ventilsitz 41 zurück und verschließt die Hochdruckleitung 19 wieder gegen den
Pumpenarbeitsraum 9 der Hochdruckpumpe 1.