DE4233273C2 - Hochdruck-Pumpe für eine Kraftstoff-Einspritzanlage mit einer gemeinsamen Druckleitung (common rail) - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kraftstoff-Einspritzanlage für Dieselmotoren.

Praktisch alle Kraftstoffanlagen für Dieselmotoren benutzen Hochdruck- Pumpen, deren Fördervolumina variabel sind. Die Einspritzdrücke dieser Anlagen hängen im allgemeinen von der Drehzahl und der Kraftstoffabgabemenge ab. Bei niedrigen Drehzahlen und Kraftstoffabgaben sinkt der Einspritzdruck des Motors, so daß der Krafteinspritzvorgang für eine gute Verbrennung nicht mehr optimal ist.

Eine derartige Kraftstoff-Einspritzanlage mit gemeinsamer Druckleitung ist aus der DE-41 15 103 AI bekannt, die im wesentlichen mindestens eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit jeweils einem Magnetventil, Düsen, eine oder mehrere gemeinsame Druckleitung oder Druckleitungen (EM) mit im wesentlichen konstantem Druck zwischen der Kraftstoffpumpe und den Düsen, die erforderlichen Kraftstoffleitungen sowie eine elektronische Steuerung aufweist. Die Pumpe fügt dabei der in jedem Hub abgegebenen Kraftstoffmenge Lecköl hinzu, ohne daß diese durch die Primärkraftstoffversorgung geführt werden muß. Dadurch werden die geförderte Gesamtmenge des Kraftstoffs verringert und die Dosiergenauigkeit verbessert. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß an jeder Hochdruck-Pumpe ein Magnetventil vorgesehen ist, das fest in dem Gehäuse der Hochdruck-Pumpe integriert ist, so daß sich eine aufwendige Bauweise der Hochdruck-Pumpen ergibt.

Aus der US-50 58 553 ist eine Hochdruckpumpe für eine gemeinsame Druckleitung in einem Dieselmotor bekannt, die ein Magnetventil (15), ein Rückschlagventil (23) zur Abgabe von Kraftstoff an die gemeinsame Druckleitung mit einem Mindestdruck, sowie eine Mündung zu einer Zulaufleitung (14) aufweist. Weiterhin ist an der Mündung zu der Zulaufleitung (14) ein Reservoir (22) angeordnet, das über Kanäle (31, 40) mit der Kolbenkammer (19) in Verbindung steht. Das Reservoir (22) nimmt sowohl den Kraftstoff auf, der der Pumpe (10) durch die Zulaufleitung (14) zugeführt wird, als auch den Teil des Kraftstoffs, der von der Kolbenkammer (19) durch Öffnung des Ventilzapfens (38) zurückgeführt wird. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß das Reservoir (22) nicht dafür geeignet ist, Leckkraftstoff aufzunehmen, der zwischen der Mantelfläche des Kolbens (18) und der Innenwand der Kolbenkammer (19) nach unten abfließt.

Aus der DE-27 20 279 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe (13) für Brennkraftmaschinen bekannt, die eine Leckölsammelnut (28) in der Mantelfläche (24) des Pumpenkolbens (16) aufweist. Der in dieser Leckölsammelnut (28) aufgefangene Kraftstoff wird durch die Leckölsammelnut (28) daran gehindert, nach unten in den Feder- und Triebwerksraum durchzulecken, wo er unzulässigerweise das Schmieröl verdünnen würde. Der in der Leckölsammelnut (28) aufgefangene Kraftstoff wird über einen von zwei Leckölabführnuten (31) gebildeten Leckölkanal (32) und über eine Leckölabführbohrung (33) in der Wand des Pumpenzylinders (14) zum Saugraum (22) abgeführt. Jedoch wird bei der DE 27 20 279 keine Maßnahme vorgeschlagen, um den Kraftstoff, der in zu großer Menge in die Einspritzpumpe (13) gelangt und nicht verbrannt ist, in geregelter Weise und unter vorbestimmtem Druck wieder der Verbrennung zuzuführen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff- Einspritzanlage vorzusehen, deren Komponentenaufwand minimiert ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Verlustleistung der Hochdruck-Pumpe infolge der Kraftstoff-Leckagen aus den Einspritzdüsen und in der Hochdruck-Pumpe selbst zu verringern.

Eine Kraftstoff-Einspritzanlage mit gemeinsamer Druckleitung (common rail) weist hauptsächlich eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit fester Verdrängung, mehrere Kraftstoff-Einspritzdüsen, mindestens eine Druckleitung zwischen der Kraftstoffpumpe und den Düsen, sowie eine Steuerelektronik auf. Die Kraftstoffpumpe hält in der Druckleitung einen im wesentlichen konstanten Kraftstoffdruck aufrecht.

Die elektronische Steuerungstechnik erleichtert die Realisierung der vorliegenden Erfindung. Die Einspritzmenge wird mit elektronisch betätigten Düsen gesteuert, die die Einspritzdauer bestimmen.

Die Hochdruck-Pumpe hebt den mit verhältnismäßig konstantem Druck zugeführten Kraftstoff auf den Einspritzdruck an. Die Zulaufventile dosieren das Kraftstoffvolumen. Das Zulaufventil wird in Abhängigkeit der Stellung eines Elektromagneten bewegt und öffnet kurz nach dem Beginn des Ganghubs des Kolbens. Kraftstoff strömt mit dem Versorgungsdruck zu und füllt den Pumpenarbeitsraum, den der zurückfahrende Kolben beläßt. Ist das für einen einzelnen Zylinderzündungsvorgang bei den jeweils herrschenden Last- und Drehzahlbedingungen richtige Kraftstoffvolumen in die Pumpenkammer eingeströmt, schließt das Zulaufventil. Der Kolbenhub während des Offenhaltens des Zulaufventils bestimmt das vom Kolben verdrängte Volumen und damit auch das in die Hochdruckkammer der Pumpe eingelassene Kraftstoffvolumen.

Während der Kolben nach dem Schließen des Zulaufventils weiter zurückfährt, entsteht in der Pumpkammer ein Unterdruck. Nahe dem Ende des Ganghubs wird eine Öffnung zum Kraftstoff-Leckagesystem freigelegt. Der Unterdruck im Pumpenarbeitsraum erhöht die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoff-Leckagesystem der Einspritzpumpen und der Pumpkammer, so daß die Kraftstoffströmung in den Pumpenarbeitsraum verstärkt wird. Wenn sich ein Gleichgewicht eingestellt hat, ist das Rückflußvolumen in den Pumpenarbeitsraum gleich der Kraftstoffmenge, die sich aus der Düsen- und/oder Kolbenleckage angesammelt hat.

Zu Beginn des Pumphubs ist die Öffnung zum Leckagesystem freigelegt. In der Leckageleitung der Einspritzdüsen kann ein Rückschlagventil eingefügt sein, das den Kraftstoff am Zurückströmen hindert, bis der aufwärts laufende Kolben die Öffnung schließt. Ansonsten vermindert sich die geförderte Kraftstoffmenge um das entwichene Kraftstoffvolumen. Wird ein Rückschlagventil benutzt, steigt der Druck in der Pumpkammer, sobald der Kolben zu steigen beginnt. Ohne das Rückschlagventil beginnt der Druck zu steigen, wenn der aufwärts laufende Kolben die Öffnung verschließt. Die Geschwindigkeit des Druckanstieges ist eine Funktion des Volumens im Pumpenarbeitsraum und des Kompressionsmoduls des Kraftstoffs. Übersteigt der Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum den Druckleitungsdruck am Auslaßventil und die Vorlast einer ggf. vorhandenen Feder, öffnet das Auslaßventil und es strömt Kraftstoff in die Druckleitung. Der Kraftstoff strömt so lange weiter in die Druckleitung, bis der Kolben den oberen Totpunkt (OT-Lage) erreicht. Das ggf. von der Feder unterstützte Auslaßventil schließt dann die Verbindung zur Druckleitung.

Der Druck in der Druckleitung und die Kraftstoffabgabe der Pumpe werden durch die Einschaltdauer des Elektromagneten des Einlaßventils festgelegt, die von einer Steuerelektronik (ECM) bestimmt wird. Beim Anlassen des Motors ist die Dauer des Signals für den Einlaßventil-Elektromagneten maximal, bis der Solldruck in der Druckleitung erreicht ist. Nachdem die Maschine läuft, stellt die Steuerelektronik die Signaldauer für den Elektromagneten so nach, daß die Solldrehzahl entsprechend der Position des Drehzahlstellers aufrechterhalten wird.

Der Zufluß des Kraftstoffs von der Hochdruck-Pumpe in die Druckleitung erzeugt einen kurzzeitigen Druckanstieg in der Druckleitung. Dieser Druckimpuls überlagert sich dem in der Druckleitung stetig beibehaltenen Druck. Die Druck- und Verbindungsleitungen sind so konstruiert, daß die von diesem Impuls hervorgerufene Störung so gering wie möglich bleibt.

Das Öffnen und Schließen des Einspritzventils in der Düse verursachen ebenfalls Impulse. Diese Impulse lassen sich relativ zu den in der Pumpe erzeugten durch einen zeitlichen Vor- oder Nachlauf der Pumpe bezüglich der Düse so legen, daß die Pumpen- und Düsenimpulse zeitlich entkoppelt werden. Die zeitliche Steuerung des Düsenausspritzvorgangs wird nur durch verbrennungstechnische Faktoren bestimmt.

Der Druck in der Druckleitung läßt sich im wesentlichen konstant halten, mit den Schwankungen infolge der Pumpenausgangsimpulse und den Einspritzimpulsen als einzigen Änderungen. Diese Schwankungen sind jedoch im Verhältnis zum Einspritzdruck gering, da sie von der Elastizität der Druckleitung und dem Volumen des Hochdruck-Brennstoffs gedämpft werden. Der Druck in der Druckleitung ist auch drehzahlunabhängig.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Pumpe als Saugventil ein Kugelventil oder ein äquivalent arbeitendes, in einer Richtung wirkendes Strömungsventil auf. Der Saugdruck des dem Saugventil zugeführten Kraftstoffs wird durch ein elektromagnetisch betätigtes Drucksteuer-Ventil gesteuert, das seinerseits von der Steuerelektronik betätigt wird. Das Kraftstoff-Fördervolumen ist eine Funktion des Druckes des dem Zulaufventil der Pumpe zugeführten Kraftstoffs, und der gewählte Druck ist drehzahl-/lastabhängig.

Das Drucksteuerventil der bevorzugten Ausgestaltung kann eine variable oder eine feste Öffnung aufweisen. Ein beispielhaftes Ventil mit variabler Öffnung weist einen verjüngten Stift auf, der gleitend in einer Öffnung so verschiebbar ist, daß die lineare Lage des Stifts die Öffnungsfläche des Ventils bestimmt. Der Stift wird innerhalb seines Stellbereichs durch einen Elektromagneten positioniert, wobei der Stellweg des Stifts dem Mittelwert einer gepulsten Gleichspannung proportional ist.

Die gemeinsame Druckleitung der Erfindung bietet den Vorteil, daß Kraftstoff mit dem Einspritzdruck unmittelbar beim Öffnen des Ventils in der Düsenspitze verfügbar ist sowie die Gelegenheit, über einen breiten Drehzahl- und Lastbereich des Motors einen vorteilhafter geformten Sprühnebel aufrecht zu erhalten.

Diese und andere Besonderheiten der Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Figuren besser verstehen, die zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffanlage;

Fig. 2 einen Schnitt durch die in der Anlage benutzte Hochdruck-Pumpe.

Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Kraftstoffanlage mit gemeinsamer Druckleitung in der Anwendung auf einen Sechs-Zylinder-Dieselmotor. Die Anlage enthält eine Steuerelektronik 10 (ECM), die Signale an einen elektronischen Verteiler 12 (EDU) schickt. Wie üblich, handelt es sich um Signale niedriger Spannung und Leistung; sie aktivieren den elektronischen Verteiler 12, der mit der Leitung 16 an eine Fahrzeugbatterie 14 angeschlossen ist. Die Steuerelektronik 10 hat mindestens zwei elektronische Eingangssignale, d. h. ein Eingangssignal A, das die Lage der Kurbelwelle als Bezug für die Zeitsteuerung anzeigt. Das andere Eingangssignal B gibt die Stellung der Drosselklappe als Lastreferenz an. Optionale Eingangssignale sind C (Ladedruck), D (Öltemperatur), E (Kühlmittelstand) und F (Öldruck). Die Steuerelektronik 10 enthält auch einen programmierbaren Lesespeicher (PROM) 18, in den eine aus Motortests abgeleitete Kraftstofftabelle einprogrammiert ist.

Das System enthält weiterhin eine Kraftstoff-Einspritzpumpenanordnung 20, die zwei Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpen 224 und 226 aufweist und die von einer Versorgungspumpe 22 mit Kraftstoff versorgt wird, die über eine Leitung 21 mit einem Kraftstofftank 23 verbunden ist. Wie die Fig. 1 zeigt, wird der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 23 unter dem von der Kraftstoffpumpe 22 gelieferten Druck einem Zulauf-Kraftstoffdruck- Steuerventil 274 zugeführt. Vom Zulauf-Kraftstoffdruck-Steuerventil 274 geht der Kraftstoff in den Versorgungsleitungen 36 bzw. 38 an die Einlässe 235 der Kraftstoffpumpen 224 und 226. Das Zulauf-Kraftstoffdruck- Steuerventil 274 wird mit einem Steuerventil-Elektromagneten 276 betätigt. Der Steuerventil-Elektromagnet 276 ist mit der Leitung 278 an dem elektronischen Verteiler 12 angeschlossen und wird mit Signalen aus der Steuerelektronik 16 erregt, die mit der Leitung 278′ an den Verteiler 12 angeschlossen ist.

Über die Leitungen 32 bzw. 34 speist die Hochdruck-Pumpe 224 die gemeinsame Hochdruckleitung 28, während die Hochdruck-Pumpe 226 die gemeinsame Hochdruckleitung 30 speist. Die Hochdruck-Kraftstoffleitung 28 führt den Kraftstoff den Einspritzdüsen 40, 42, 44 über Leitungen 46, 48 und 50 zu, während die Hochdruck-Kraftstoffleitung 30 die Einspritzdüsen 52, 54, 56 über die Leitungen 58, 60 bzw. 62 speist.

Etwas Kraftstoff wird von Düsenkraftstoff-Rückführleitungen 66, 68 und 70 wiederaufgefangen, die die Rückflußleitungen 72 speisen, während die Düsenkraftstoff-Rückführleitungen 74, 76 und 78 die Rückflußleitung 80 speisen. Die Einspritzdüsen 40, 42, 44, 52, 54, 56 weisen die Elektromagneten 100, 102, 104, 106, 108 und 110 auf, die vom Verteiler 12 über die Leitungen 112, 114, 116, 118, 120 bzw. 122 angesteuert werden, die ihrerseits mit Signalen aus der Steuerelektronik 10 auf den Leitungen 112′, 114′, 116′, 118′, 120′ und 122′ angesteuert werden.

Das Zulauf-Kraftstoff-Steuerventil 274 kann mit variabler oder fester Öffnung ausgeführt sein. Ein Beispiel einer Ausführung mit variabler Öffnung ist ein Ventil mit einem verjüngten Stift, der gleitend in einer Öffnung derart sitzt, daß seine lineare Lage die Öffnungsfläche bestimmt, die er ungesperrt hält. Der Stift wird innerhalb der Einführgrenzen von Steuerventil-Elektromagnet 276 ansprechend auf ein Signal aus der Steuerelektronik 10 positioniert, wobei die Einführweite zum Mittelwert einer gepulsten Gleichspannung proportional ist.

Ein Beispiel für ein Zulauf-Kraftstoff-Steuerventil 274 mit fester Öffnung ist ein solches, das vom Steuerventil-Elektromagneten 276 ansprechend auf ein gepulstes Signal aus der Steuerelektronik 10 zu bestimmten Zeitpunkten und für bestimmte Dauer geöffnet und geschlossen wird. Das Verhältnis zwischen der Öffnungs- und der Schließdauer wird als "Schaltverhältnis" bezeichnet, wobei ein Schaltverhältnis von beispielsweise 10% besagt, daß das Ventil 10% der Periode geöffnet und 90% der Periode geschlossen ist. Je länger das Ventil offen ist, desto größer natürlich die Kraftstoffmenge, die durch das Ventil strömen kann. Um die Veränderungen des Kraftstoffdrucks so gering wie möglich zu halten, ist die Frequenz der gepulsten Signale gewöhnlich das 4- bis 10-fache der Anzahl der Zylinderzündungen pro Minute der mit der Erfindung ausgerüsteten Maschine.

Eine Sammelkammer 280 am Kraftstoffzulauf (gestrichelt gezeichnet) ist allgemein mit der Kraftstoff-Versorgungsleitung zwischen einem Kraftstoffdruck-Steuerventil 274 mit fester Öffnung und der Pumpe 224 verbunden, um die Schwankungen des Kraftstoffdrucks infolge des intermittierenden Öffnens und Schließens des Steuerventils 274 zum Steuern des Kraftstoff-Zulaufdrucks zu dämpfen. Ein solcher Sammler ist gewöhnlich nicht erforderlich, wenn ein Steuerventil 274 mit variabler Öffnung verwendet wird, da Versorgungsleitungen sich oft durch Einstellen ihrer Länge "abgleichen" lassen, um die jeweils auftretenden Schwankungen des Kraftstoffdrucks zu dämpfen, die das Kraftstoffdruck-Steuerventil 274 im Zulauf erzeugt.

Die Fig. 2 zeigt die Einzelheiten eines Aufbaus einer Pumpe 224 mit fester Verdrängung, die identisch zur Pumpe 226 (Fig. 1) ist. Die Pumpe 224 umfaßt ein Pumpengehäuse 230 mit einer Pumpkammer 232, in der ein Pumpkolben 234 zwischen einer festen oberen bzw. ausgefahrenen und einer festen unteren bzw. eingezogenen Lage hin- und hergeht. Kraftstoff aus dem Zulauf-Kraftstoffdruck-Steuerventil 274 wird dem Zulaufanschluß 235 der Pumpe 224 über die Versorgungsleitung 36 (und mit der Versorgungsleitung 38 der Pumpe 226 (Fig. 1)) zugeführt. Ein Zulauf-Kugelventil 237 steuert die Kraftstoffströmung in die Pumpkammer 232 hinein. Das Kugelventil 237 wird normalerweise von einer Zulauf-Ventilfeder 245 elastisch zum Zulaufanschluß 235 hin vorgespannt; sein Zu- und Ablauf sind dem Zulaufanschluß 235 bzw. dem Zulaufkanal 238 zugewandt.

Beim Zurückziehen des Pumpkolbens 234 in seine eingefahrene Lage entsteht ein Druck, der das Zulauf-Kugelventil 237 vom Zulaufanschluß 235 wegdrückt, und der höher ist als die Kraft, die die Zulauf-Ventilfeder 245 und der Druck in der Pumpkammer 232 auf das Zulauf-Kugelventil 237 ausüben. Entsprechend hebt das Zulauf-Kugelventil 237 vom Zulaufanschluß 235 ab und läßt Kraftstoff in die Pumpkammer 232 strömen. Die dosiert in die Pumpkammer 232 strömende Kraftstoffmenge wird hauptsächlich vom Zulauf-Kraftstoffdruck-Steuerventil 274 bestimmt.

Die Kraftstoffausgabe der Pumpe 224 wird mit einem Kraftstoffventil 246 gesteuert, das von einer Ablaufventilfeder 250 normalerweise federnd auf den Ablaufkanal 248 gedrückt wird und dessen Zu- und Ablauf dem Ablaufkanal 248 bzw. dem Ablaufanschluß 252 zugewandt sind. Wird der Pumpkolben 234 in seine Ausfahrstellung gedrückt, übersteigt der Druck in der Pumpkammer 232 die Kraft, die die Ablaufventilfeder 250 und der Druck im Ablauf 252 auf das Ablaufventil 246 ausüben. Hierdurch wird das Ablaufventil 246 geöffnet, so daß der Ablaufkanal 248 mit dem Ablaufanschluß 252 verbunden wird und Kraftstoff unter Druck zu einer Ausgabeleitung 32 (und einer Ausgabeleitung 34 der Pumpe 226 (Fig. 1)) fließen kann, die mit dem Ablauf 232 verbunden ist.

Der Pumpkolben 234 wird mittels einer umlaufenden Steuerkurve 254 zwischen seiner aus- und der eingefahrenen Lage hin- und hergefahren. Eine zwischen dem unteren Flansch 256 und einer Leiste 260 im Pumpengehäuse 230 eingespannte Kolbenfeder 258 drückt diesen Flansch 256 am unteren Ende des Kolbens 234 auf die Steuerkurve 254.

Die Düsenkraftstoff-Rückflußleitung 272 ist mit einem Leckkraftstoff-Einlaß 262 in der Pumpe 224 (bzw. die Rückflußleitung 80 mit der Pumpe 226 (Fig. 1)) verbunden, um Leckkraftstoff einer Leckkraftstoff-Sammelkammer 264 zuzuführen. Die Sammelkammer 264 enthält einen Kolben 266, der gleitend verschiebbar ist und die Sammelkammer 264 zu einem vorderen und einem hinteren Teil unterteilt, wobei im hinteren Teil im wesentlichen der atmosphärische Druck herrscht. Eine Kolbenfeder 268 drückt den Kolben 266 elastisch vom hinteren Teil der Sammelkammer 264 weg. Während eines Pumpzyklus aus der Pumpkammer 232 entweichender Kraftstoff sammelt sich in einer um die Pumpkammer 232 herumlaufenden Sammelnut 272 und wird über einen Auslaßkanal 270 mit dem vorderen Teil 264 der Sammelkammer 264 zugeführt. Kraftstoff, der von den Einspritzdüsen 40, 42, 44 her zurückfließt, wird über den Lecköleinlaß 262 der Sammelkammer 264 zugeführt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Kraftstoffpumpe 224 beschrieben.

Das Zulauf-Kugelventil 237 wird durch die vom hin- und hergehenden Pumpenkolben 234 erzeugte Druckdifferenz bewegt. Die in die Pumpkammer 232 dosiert eingegebene Kraftstoffmenge wird primär vom Zulauf-Kraftstoffdruck-Steuerventil 274 bestimmt.

Im Betrieb beginnt der Zyklus, wenn sich der Kolben 234 gerade unmittelbar hinter dem oberen Umkehrpunkt befindet. Diese Stellung ist in Fig. 2 gezeigt. Dabei werden das Zulauf-Kugelventil 237 und das Ablaufventil 246 von ihren Federn 145 bzw. 150 geschlossen.

Wenn die Steuerkurve 254 die Feder 258 in die Lage versetzt, das Einziehen des Kolbens 234 zu beginnen, wird das Kraftstoffdruck-Steuerventil 274 vom Steuerventil-Elektromagneten 276 geöffnet, so daß Kraftstoff in die Pumpkammer 232 einströmen kann. Beim Weiterdrehen der Steuerkurve 254 und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne schließt der Elektromagnet 276 das Steuerventil 278, so daß der Kraftstoffzustrom zur Pumpkammer 232 gesperrt wird. Die Dauer des Offenhaltens des Zulaufventils 236 bestimmt, wieviel Kraftstoff dosiert in die Pumpkammer 232 einströmen kann.

Beim Weiterdrehen der Steuerkurve 254 fährt der Kolben 234 ein, ohne daß zusätzlicher Kraftstoff dosiert in die Pumpkammer einströmt. Daher entsteht in der Kammer 232 ein Unterdruck bzw. Teilvakuum.

Eine Besonderheit der Erfindung ist, daß Leckkraftstoff aus den Düsen und/oder von den Kolben wieder der Hochdruck-Pumpe zugeführt wird, ohne daß er das Zulauf-Ventil 237 durchläuft. Sobald die Steuerkurve 254 ihren unteren Umkehrpunkt erreicht, öffnet der Kolben 234 in seiner endgültig eingefahrenen Lage den Kanal 270, der die Sammelkammer 264 für Leckkraftstoff mit der Pumpkammer 232 verbindet. Die Kammer 264 ist rückseitig auf Atmosphärendruck gehalten, damit der Kammerteil vor dem Kolben 266 sich bei der Beaufschlagung mit Leckkraftstoff ausdehnen und als Sammler dienen kann. Zahlreiche alternative Sammlerformen lassen sich hier ebenfalls benutzen - z. B. elastische Leitungen, Membranen oder komprimierte Volumen. Die Kraft der Feder 268, die den Kolben 266 vorspannt, und der Unterdruck in der Kammer 264 drücken den Leckkraftstoff, der sich im vorigen Arbeitszyklus des Motors, d. h. während des letzten Hubs der Pumpe 224 angesammelt hat, in die Pumpkammer 232.

Beim Lauf der Steuerkurve 254 durch den unteren Umkehrpunkt werden der Kolben nach oben gedrückt, der Kanal 270 geschlossen und die Pumpkammer 232 vom Unterdruck auf einen Überdruck beaufschlagt. Während der Druck in der Kammer 232 steigt, sammelt sich am Kolben 234 vorbei leckender Kraftstoff in einer umlaufenden Sammelnut 272 und tritt über den Kanal 270 in die Sammelkammer 264 ein. Der Kraftstoff wird nach dem Schließen der Leckkraftstoff-Rückflußöffnung mit der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens 234 druckbeaufschlagt, bis das Ablaufventil 246 öffnet. Das Ablaufventil 246 bleibt offen, bis der Kolben 234 den oberen Umkehrpunkt erreicht und einen neuen Arbeitszyklus beginnt.

Wie ersichtlich, hängt die bei jedem Hub des Kolbens 234 eingespritzte Kraftstoffmenge von der Öffnungsdauer des Zulaufventils 237 ab, die der Elektromagnet 276 bestimmt. Da sich die Funktion des Elektromagneten 276 präzise steuern läßt, gilt dies auch für die geförderte Kraftstoffmenge.

Die Kraftstoff-Einspritzdüsen 40-44, 52-56 der Kraftstoff-Einspritzanlage mit gemeinsamer Druckleitung werden elektronisch mit elektromagnetisch betätigten Ventilen gesteuert, und arbeiten nach einem Prinzip, das aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Die relative Lage der verschiedenen Zu- bzw. Ablauföffnungen im Pumpengehäuse 230 können an verschiedenen Orten desselben vorgesehen sein. In der bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Zulaufanschluß 235 und die ihm zugehörigen Bauteile in einigen Anwendungen oben auf der Kraftstoffpumpe 224, wie es auch in Fig. 2 dargestellt ist. Ebenso kann der Leckkraftstoffzulauf 262 auf der anderen Seite der Kraftstoffpumpe 224 vorgesehen sein, als es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Steuerkurve 254, deren Nocken nicht maßstabsgerecht gezeichnet ist, kann auch mit mehr als einem Nocken ausgeführt sein.

Claims (4)

1. Hochdruckpumpe (224, 226) für eine Kraftstoff-Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit einer gemeinsamen Druckleitung (28, 30) für die Einspritzdüsen (common rail), mit einem Pumpengehäuse (230) und einem darin angeordneten Kolben (234), welcher in einem Zylinder axialbeweglich angeordnet ist und einen Pumpenarbeitsraum im Pumpengehäuse (230) begrenzt, mit einem exzentrischen Antrieb (254) des Kolbens und mit einer vorgespannten Feder (258), die den Kolben (234) in Richtung auf seine UT-Lage drückt, mit Anschlüssen im Pumpengehäuse für die Kraftstoffzufuhr und zum Abgeben des verdichteten Kraftstoffs an die Einspritzventile, und mit einer Kraftstoff-Vorpumpe (22) und einem Druckregelventil (274) in der Kraftstoff-Zuleitung, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (230) eine erste Sammelkammer (264) vorgesehen ist, die durch eine vorgespannte elastische Wand (266) in eine vordere und eine hintere Kammer unterteilt ist, wobei die hintere Kammer dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, die vordere Kammer zur Aufnahme des Leckkraftstoffs des Pumpenkolbens (234) ausgebildet und durch die Vorspannung der elastischen Wand (266) mit Druck beaufschlagt ist, daß in der UT-Lage des Kolbens diese eine Verbindung zwischen der ersten Sammelkammer (264) und dem Pumpenarbeitsraum freigibt und ansonsten zusteuert, und daß in der Kraftstoffzuleitung zwischen der Vorpumpe und der Hochdruckpumpe eine zweite Sammelkammer (280) zum Dämpfen der Druckschwankungen in der Kraftstoffzuleitung vorgesehen ist.

2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Leckkraftstoffs in der Zylinderwand der Pumpe eine radiale Ringnut (272) vorgesehen ist, die nahe der UT-Lage des Kolbens (234) angeordnet ist, und daß die Verbindung zur ersten Sammelkammer (264) in diese Ringnut (272) mündet.

3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastische Wand (266) durch einen Steuerkolben (266) gebildet ist, der axial beweglich in einer Bohrung der ersten Sammelkammer (264) angeordnet und von einer Druckfeder beaufschlagt ist.

4. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüsen (40, 42, 44, 52, 54, 56) Kraftstoff- Leckageleitungen (72, 80) aufweisen, die mit dem ersten Sammelraum (264) verbunden sind.