CH678753A5

CH678753A5 -

Info

Publication number: CH678753A5
Application number: CH957/89A
Authority: CH
Inventors: Ernst Hatz
Original assignee: Hatz Motoren
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1991-10-31
Also published as: SE8901015D0; ZA885866B; FR2629138A1; GB8905927D0; DE3809700A1; IT8822662A0; FR2629138B1; IT1227933B; JP2534347B2; DE3809700C2; GB2218161A; SE8901015L; US4975029A; JPH01294959A; GB2218161B

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit mindestens einem Pumpenkolben, der in einer im Pumpengehäuse festsitzenden Kolbenbüchse beweglich angeordnet ist und bei seiner Hubbewegung in Ansaugrichtung den Kraftstoff durch Ansaugöffnungen in den Pumpen-Arbeitsraum ansaugt und bei seiner Bewegung in Förderrichtung zunächst die Verbindung zur Ansaugseite unterbricht und dann die in Vor-und Haupteinspritzung unterteilte Förderung aus dem Arbeitsraum über ein Druckventil zur Einspritzdüse einleitet.

Bei derartigen Pumpen bereitet es grosse Schwierigkeiten, die an bzw. in den Innenflächen der Elemente verlaufenden Steuermittel, wie Rillen, Schrägkanten oder Bohrungen, mit der zum präzisen Einhalten der Steuerungsphasen exakt erforderlichen Massgenauigkeit sowohl in axialer als auch in radialer Richtung zueinander zu fertigen und zu überprüfen. Die Herstellung selbst und auch die Messkontrolle solcher Elemente ist deshalb nur unter grossem wirtschaftlichem Autwand möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen und eine bei einfacher Fertigung und leichter Messkontrolie erzielbare Ausgestaltung der Pumpe zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfin-dungsgemäss dadurch gelöst, dass an der Kolbenbüchse nur die in ihr eingearbeiteten Ansaugöffnungen und die Innenkante ihrer Führungsbohrung an der dem Arbeitsraum zugewandten ebenen Stirnseite zur Steuerung der Einspritz-Phasen herangezogen sind, während alle übrigen Steuermittel dem Pumpenkolben zugeordnet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist am Umfang des zwecks Mengen-Steuerung über einen entsprechenden Drehwinkel um seine Längsachse verdrehbaren Kolbens begrenzte Ausnehmung als Steuermittel vorgesehen, die durch eine dem Kolben zugeordnete Bohrung mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht und über eine schräge Steuerkante mit einer von zwei Ansaugöffnungen in der Kolbenbüchse zusammenarbeitet, und dass am Kolben-Umfang zwei Steuerausnehmungen als Steuermittel vorgesehen sind, die diametral gegenüberliegend sich über einen dem Drehwinkel annähernd entsprechenden Winkelbetrag erstrecken und in Achsrichtung des Kolbens durch Radialkanten begrenzt sind, und dass jede Steuerausnehmung mit einer von zwei ebenfalls diametral gegenüberliegenden Ansaugöffnungen in der Kolbenbüchse zusammenarbeitet. Diese Ausgestaltung mit gegeneinander diametral angeordneten Steuermitteln zwischen Kolben und Kolbenbüchse bringt den werteren Vorteil, dass an beiden Längsseiten des Kolbens, insbesondere während der Druckphase mit sehr hohem Kraftstoff-Druck, annähernd gleiche Flächendrücke herrschen und damit die bei einseitiger Belastung durch übergrosse Flächenreibung sonst entstehende sogenannte Kolben-Fressung eliminiert wird.

Nach einem anderen Erfindungsmerkmal ist der Winkelbetrag jeder Steuerausnehmung auf annähernd 120° des Kolbenumfanges bemessen, und die beiden Steuerausnehmungen sind durch etwa 60° betragende Winkelabschnitte des vollen Kolbenumfanges voneinander leitungsmässig getrennt. Solche Winkelbemessung der Steuerausnehmungen und ihrer Radialkanten garantiert eine sichere Einhaltung im Beginn und Ende der verschiedenen Steuerphasen und damit auch die angestrebte exakte Trennung zwischen Vor- und Haupteinspritzung. Ausserdem ist es leicht möglich, über den einen oder anderen vollen Winkelabschnitt des Kolbens zur Rückführung des Leck-Kraftstoffes erforderliche Leitung zu führen.

Die Anordnung der Steuerausnehmungen und ihrer Radialkanten ist erfindungsgemäss in verschiedener Weise am Kolben ausführbar. Man kann die eine Steuerausnehmung an der Stirnseite des Kolbens in den Arbeitsraum ausmünden lassen, während die andere Steuerausnehmung mit ihren beiden begrenzenden Radialkanten unterhalb der Kolbenstirnseite liegt. Oder man legt beide Steuerausnehmungen mit ihren Radialkanten unterhalb der Kolbenstirnseite.

Eine weitere zweckmässige Anordnung der Elemente ergibt sich, wenn nach einem anderen Erfindungsmerkmal auf der Kolbenstirnseite ein zylindrisches, eine Innenbohrung aufweisendes Zwischenglied aufsitzt, wobei der Durchmesser seiner Innenbohrung grösser ist als der Innendurchmesser der Führungsbohrung der Kolbenbuchse, und dass die Innenbohrung des Zwischengliedes den Arbeitsraum bildet. Dabei ist das Zwischenglied im Pumpengehäuse zwischen Kolbenbüchse und Druckventil-Gehäuse eingefügt.

In der nachstehenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine einzylindrige Einspritzpumpe im teilweisen Längsschnitt,

Fig. 2 bis 5 Einzelheiten der Pumpe nach Fig. 1 im grösseren Massstab und in verschiedenen Betriebsstellungen,

Fig. 6 den Kolben-Umfang in Abwicklung, und

Fig. 7 und 8 eine Variante der Einzelheiten nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Einspritzpumpe mit ihrem Gehäuse 10 und Kolben 12, der in einer im Pumpengehäuse festsitzenden Kolbenbüchse 14 geführt ist. Der Kolben wird im Förderhub aus seiner unteren Totpunktlage durch einen Exzenternocken einer Antriebswelle in Richtung F angetrieben, während eine Rückstellfeder den Kolben beim Saughub S aus der oberen Totpunktlage nach unten bewegt. Der Kolben ist um seine Längsachse drehbar, um seine schräge Steuerkante 12a in einer Ausnehmung 12aa in verschiedene Relativstellungen zu einer Ansaugöffnung 14a in der Kolbenbüchse 14 einstellen und die einzuspritzende. Kraftstoff-Menge regeln zu können. Die Einzelheiten eines derartigen Pumpen-Antriebes samt Mengenregelung sind bekannt (vgl. z.B. DE-PS 3 416 355) und hier deshalb nicht dargestellt.

Ein die Kolbenbüchse 14 umgebender Saugraum 10a im Gehäuse 10 steht mit einer Saugleitung in Ver5

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bindung, deren Anschlussnippel in eine Gewindebohrung 10b des Gehäuses 10 einschraubbar ist. Die zur Einspritzdüse führende Druckleitung ist mit einem Anschlussnippel 16 kuppelbar, wobei der vom Kolben 12 geförderte Kraftstoff über ein Druckventil 18 geleitet wird, das im Druckventil-Gehäuse 20 geführt ist und durch den Kraftstoff-Druck entgegen einer Rückstellfeder 22 geöffnet wird. Die zur Einspritzdüse führende Bohrung des Nippels 16 ist mit 16b bezeichnet. Der Nippel selbst ist unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 24 im Gehäuse 10 eingeschraubt.

Die in der vorstehend genannten Patentschrift dargestellte Einspritzpumpe dient nur zur Haupteinspritzung des Kraftstoffes. Um bei derartigen Pumpen auch eine Voreinspritzung erreichen zu können, werden neben den erwähnten, bekannten Auf-bau-Elementen nachstehende Steuerelemente angewendet: In die das Druckventil-Gehäuse 20 aufnehmende Innenbohrung 16a des Nippels 16 werden auch eine Ringscheibe 26 und ein Zwischenglied 28 derart eingesetzt, dass beim Festspannen des Nippels 16 im Gehäuse 10 das Zwischenglied 28 auf der Stirnseite der Kolbenbüchse 14 aufsitzt. Eine Innenbohrung 28b des Zwischengliedes 28 begrenzt einen Ringraum 28a, der als Arbeitsraum der Pumpe fungiert.

Der Kolben 12 trägt-wie die Umfangsabwicklung nach Fig. 6 klar zeigt - am Umfang eine Steuerausnehmung 12s und eine Steuerausnehmung 12t. Diese Ausnehmungen sind diametral gegenüberliegend angeordnet und erstrecken sich etwa über einen Winkelbereich von 120° des Kolbenumfanges. Die Steuerausnehmung 12s arbeitet mit einer Ansaugöffnung 14a zusammen, während die Steuerausnehmung 12t mit einer zu der Ansaugöffnung 14a diametral gegenüberliegenden Ansaugöffnung 14aa zusammenspielt. Die Steuerausnehmung 12s mündet in den Arbeitsraum 28a ein und ist mit einer Radialkante 12su axial nach unten begrenzt. Die Steuerausnehmung 12t ist durch zwei Radialkanten 12to und 12tu axial begrenzt. Eine Bohrung 12v verbindet den Arbeitsraum 28a mit der Ausnehmung 12aa. Zur Leitungsverbindung zwischen dem Arbeitsraum 28a und der Ausnehmung 12aa könnte auch eine axiale Nute am Kolbenumfang dienen.

Die Förderung des Kraftstoffes geschieht bei dieser Ausgestaltung der Elemente in folgender Weise:

Wenn sich der Kolben 12 im Saughub S aus OT nach UT bewegt und seine Steuerausnehmung 12s die Saugöffnung 14a überschleift und freigibt, dann wird aus einem Saugraum 10a über 14a und 12s in den Arbeitsraum 28a der Kraftstoff angesaugt. Sobald sich der Kolben 12 im Förderhub F aus UT nach OT bewegt und die Radialkante 12su der Steuerausnehmung 12s die Saugöffnung 14 schliesst (Fig. 2), dann beginnt - da ein Kraftstoff-Rückfluss durch die andere Saugöffnung 14aa infolge ihrer Oberdeckung durch die Steuerausnehmung 12t verhindert ist - die Förderung aus dem Arbeitsraum 28a zur Einspritzdüse, und zwar über dem kurzen Hubweg V. Diese geringe Menge wird für die Voreinspritzung verwendet. Die Voreinspritzung wird beendet, sobald im weiteren Kolben-Hub in Richtung F

die obere Radialkante 12to der Steuerausnehmung 12t eine Innenkante 14s an der Stirnseite der Kolbenbüchse 14 überschleift und dann den Rückströmweg aus dem Arbeitsraum 28a über 12t und 14aa zum Saugraum 10a öffnet (Fig. 3).

Bestimmte Zeitspanne nach dem Ende der Voreinspritzung überschleift die untere Radialkante 12tu voll die Säugöffnung 14aa, so dass der Rückströmweg des Kraftstoffes unterbunden wird (Fig. 4). Nun beginnt die Haupteinspritzung des Kraftstoffes aus dem Arbeitsraum 28a zur Einspritzdüse, wobei diese Haupteinspritzung bei weiterem Kolben-Hub in Richtung F so lange dauert, bis die Steuerkante 12a der Ausnehmung 12aanach einem Hubweg H die Saugöffnung 14a überschleift und den Rückströmweg 12v, 12aa, 14a aus dem Arbeitsraum 28a zum Saugraum 10a erneut öffnet (Fig. 5), womit die Haupteinspritzung beendet wird.

in Fig. 7 und 8 ist eine Variante gezeigt. Hier sind sowohl die Steuerausnehmung 12t als auch die Steuerausnehmung 112s unterhalb der Stirnseite des Kolbens 112 angeordnet und mit ihren Radialkanten 12to,12tu sowie 112so ,112su begrenzt. Eine Querbohrung 112v stellt die Leitungsverbindung zwischen 12v und 112s her. Die Arbeitsweise dieser Variante ist ansonsten die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bis 5, Fig. 8 zeigt, dass man die Ansaugöffnung 114a und 114aa auch mit viereckigem Querschnitt ausführen kann. Dies bringt den Vorteil, dass ein abruptes Öffnen bzw. Schliessen des Kraftstoff-Flusses durch die Steuerausnehmungen erreicht wird. Es sei noch angemerkt, dass man derartige Viereck-Ausführung auch bei den Ansaugöffnungen nach Fig. 1 bis 5 anwenden kann.

Die während der Hauteinspritzung geförderte Menge kann bei den beschriebenen Ausführungsformen durch Verdrehen des Pumpenkolbens 12; 112 und seiner schrägen Steuerkante 12a relativ zur Ansaugöffnung 14a; 114a beliebig geregelt werden. Die Voreinspritz-Menge bleibt dagegen stets konstant, was bei meisten Brennkraftmaschinen zum Erreichen einer optimalen Zündung mit nachfolgender Verbrennung ausreicht. Man könnte jedoch verschiedene Kolben mit unterschiedlicher geometrischer Festlegung der Lage der Steuerausnehmungen bereithalten, den gegebenen Betriebsbedingungen entsprechend auswählen und in die Pumpe einsetzen, um auf diese Weise die Steuerphasen variieren und so die gewünschte Voreinspritz-Menge erhalten zu können.

Es sei noch abschliessend erwähnt, dass mit Hilfe der auf etwa 120° begrenzten Radialkanten in den Steuerausnehmungen die Steuerphasen sowohl bei Vor- als auch Haupteinspritzung im Beginn und Ende scharf begrenzt sind, was vor allem eine klare Trennung zwischen Vor- und Haupteinspritzung über dem gesamten Last- und Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine sicherstellt

Claims

Patentansprüche

1. Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit mindestens einem Pumpenkolben, der in einer im Pumpengehäuse festsitzenden Kolbenbüchse beweglich angeordnet ist und bei seiner Hubbe-

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wegung irr Ansaugrichtung den Kraftstoff durch Ansäugöffnungen in den Pumpen-Arbeitsraum ansaugt und bei seiner Hubbewegung in Förderrichtung zunächst die Verbindung zur Ansaugseite unterbricht und dann die in Vor- und Haupteinspritzung unterteilte Förderung aus dem Arbeitsraum über ein Druckventil zur Einspritzdüse einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kolbenbüchse (14) nur die in ihr eingearbeiteten Ansaugöffnungen (14a, 14aa; 114a, 114aa) und die Innenkante (14s) ihrer Führungsbohrung an der dem Arbeitsraum (28a) zugewandten ebenen Stirnseite zur Steuerung der Einspritz-Phasen herangezogen sind, während alle übrigen Steuermittel (12aa, 12s, 12t; 112s) dem Pumpenkolben (12; 112) zugeordnet sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des zwecks Mengen-Steuerung über einen entsprechenden Drehwinkel um seine Längsachse verdrehbaren Kolbens (12, 112) begrenzte Ausnehmung (12aa) als Steuermittel vorgesehen ist, die durch eine dem Kolben zugeordnete Bohrung (12v) mit dem Arbeitsraum (28a) in Verbindung steht und über eine schräge Steuerkante (12a) mit einer von zwei Ansaugöffnungen (14a, 14aa; 114a, 114aa) in der Kolbenbüchse (14) zusammenarbeitet, und dass am Kolben-Umfang zwei Steuerausnehmungen (12s, 12t; 112s) als Steuermittel vorgesehen sind, die diametral gegenüberliegend sich über einen dem Drehwinkel annähernd entsprechenden Winkelbetrag erstrecken und in Achsrichtung des Kolbens (12) durch Radialkanten (12su, 12to, 12tu; 112so, 112su) begrenzt sind, und dass Jede Steuerausnehmung mit einer der beiden ebenfalls diametral gegenüberliegenden Ansäugöffnungen in der Kolbenbüchse zusammenarbeitet.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbetrag jeder Steuerausnehmung (12s, 12t; 112s) auf annähernd 120° des Kolbenumfanges bemessen ist und dass die beiden Steuerausnehmungen durch etwa 60° betragende Winkelabschnitte des vollen Kolbenumfanges voneinander leitungsmässig getrennt sind.

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Steuerausnehmung (12s) an der Stirnseite des Kolbens in den Arbeitsraum (28a) mündet, während die andere Steuerausnehmung (12t) mit ihren beiden begrenzenden Radialkanten unterhalb der Kolbenstirnseite liegt.

5. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Steuerausnehmungen (112s, 12t) mit ihren Radialkanten unterhalb der Kolbenstirnseite liegen.

6. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kolbenstirnseite ein zylindrisches, eine Innenbohrung (28b) aufweisendes Zwischenglied (28) aufsitzt, wobei der Durchmesser seiner Innenbohrung (28b) grösser ist als der Innendurchmesser der Führungsbohrung der Kolbenbüchse (14) ist, und dass die Innenbohrung (28b) des Zwischengliedes (28) den Arbeitsraum (28a) bildet

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (28) im Pumpengehäuse (10) zwischen Kolbenbüchse (14) und Druckventil-Gehäuse (20) eingefügt ist.

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