DE2258309C2

DE2258309C2 - Kraftstoffverteilereinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2258309C2
Application number: DE2258309A
Authority: DE
Inventors: Gerald 7251 Flacht Höfer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1987-05-14
Also published as: JPS4982818A; FR2208055B1; ES420937A1; IT1002039B; BR7309345D0; RO64770A; DE2258309A1; JPS5815618B2; AT331572B; FR2208055A1; US3848576A; GB1455458A; ATA994173A; SU609486A3; PL91160B1

Description

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffverteilereinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.
Bei einer solchen, aus der DE-AS 12 06 205 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe erfolgt die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung durch eine willkürlich verstellbare Saugdrossel, über die der hin- und hergehend angetriebene Pumpenkolben während seines Saughubes Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum saugt. Dabei entsteht je nach eingestellter Einspritzmenge bzw. Drosselung ein mehr oder weniger großer Unterdruck, der zu Dampfblasenbildungen im Kraftstoff und somit insbesondere im Teillastbetrieb zu ungleichmäßigen Einspritzmengen und Kavitationsschäden führt. Außerdem wird am Ende der Einspritzung der vom Pumpenkolben noch geförderte Kraftstoff über die drei Steuerstellen aus dem Pumpenarbeitsraum direkt in den wegen der sich darin bewegenden Nockenscheibe starken Druckschwankungen unterworfenen Antriebsraum der Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe verdrängt - ein am Ausgang dieses Raumes angeordnetes Rückschlagventil hat die Aufgabe, den Antriebsraum gefüllt zu halten -, so daß sich hierdurch keine eindeutigen Druckverhältnisse im Pumpenrbeitsraum zu Beginn des Ansaugvorganges einstellen. Ferner ist in jedem mit einer Einlaßleitung in Verbindung stehenden Auslaßkanal ein als Entlastungsventil ausgebildetes Rückschlagventil angeordnet, durch das der Druck in der jeweiligen Einspritzleitung nach Beendigung der Einspritzung entlastet werden soll, um ein Nachspritzen weitgehend zu vermeiden. Aufgrund der nach dem Einspritzvorgang in den Einspritzleitungen auftretenden Druckschwingungen kommt es dabei in diesen zu unterschiedlichen Druckverhältnissen, was sich ebenfalls störend auf den nachfolgenden Einspritzvorgang auswirkt. Außerdem ist die bekannte Einspritzpumpe durch die Vielzahl von Entlastungsventilen baulich relativ aufwendig.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraftstoffverteilereinspritzpumpe der eingangs genannten Art mit möglichst einfachen Mitteln in den Auslaßkanälen bzw. Einspritzleitungen sowie im Pumpenarbeitsraum Druckverhältnisse nach Beendigung der Einspritzung zu schaffen, durch die die vorstehend erwähnten ungleichmäßigen Einspritzungen weitgehend vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Hierdurch entfällt zunächst die die starken Unterdrücke im Teillastbetrieb hervorrufende Drosselstelle im Zulaufkanal, wodurch die Druckverhältnisse im Pumpenarbeitraum bereits grundlegend verbessert werden. Ferner ist von Vorteil, daß in baulich einfacher Weise nur ein einziges zentral im zweiten Entlastungskanal angeordnetes Druckventil als reines Rückschlagventil verwendet wird, über das sich während eines relativ großen Zeitraumes, der ab dem Öffnen der dritten Steuerstelle bis in den sich anschließenden Saughub des Pumpenkolbens zur Verfügung steht, der Druck in dem zwischen dem Rückschlagventil und den Einspritzdüsen liegenden Kraftstoffvolumen auf ein durch den Öffnungsdruck des zentralen Rückschlagventils gegebenen Druck abgebaut werden kann. Die in den Auslaßkanälen und den daran anschließenden Einspritzleitungen auftretenden Druckschwingungen können dabei über das Rückschlagventil kontinuierlich abgebaut werden. Darüber hinaus stellt sich nach dem Öffnen der dritten Steuerstelle, d. h. nach Beendigung des Einspritzvorgangs auch im Pumpenarbeitsraum ein in gleicher Weise wie in den Auslaßkanälen durch das Rückschlagventil bestimmter ausgleichender Ausgangsdruck für den nachfolgenden Ansaugvorgang ein, wodurch insgesamt die angestrebte Gleichmäßigkeit der Einspritzungen weitgehend gewährleistet ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß nach der Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Verteilerkanal und einem der Auslaßkanäle dieser Auslaßkanal nach wie vor während des beginnenden Saughubs des Pumpenkolbens noch weiterhin über das Rückschlagventil entlastet werden kann, aber bei geöffnetem Verteilerkanal über den oberen Totpunkt des Pumpenkolbens hinaus während eines exakt festlegbaren Teils des beginnenden Saughubs eine bestimmte Kraftstoffmenge in den Pumpenarbeitsraum zurückströmen kann. Dies entspricht einer zusätzlichen Volumenentlastung des Auslaßkanals und der Einspritzleitung entsprechend einer Entlastung, wie sie durch Gleichraumentlastungsventile verwirklicht werden können.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 stellt eine vorteilhafte Möglichkeit dar, vor Beginn des Saughubs mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine weitere Entlastung und einen Druckausgleich in den Förderkanälen zu erzielen. Schließlich wird noch in zweckmäßiger Weise mit einer veränderbaren, auf das Rückschlagventil einwirkenden Federkraft (Anspruch 4) erreicht, daß die Höhe des Drucks des in der Einspritzpumpe verbleibenden Kraftstoffs eingestellt werden kann. Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung wird somit in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch bei höherer Förderleistung keine Unterdruckbildung auftritt und damit Kavitationsschäden und eine ungleichmäßige Einspritzung vermieden werden.
Einzelheiten des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Schema einer erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilereinspritzpumpe im Längsschnitt und
Fig. 2 ein Diagramm mit den Öffnungszeiten der einzelnen Steuerstellen, die über der Hubverlaufskurve des Pumpenkolbens aufgetragen sind.
In einem im Gehäuse 1 einer Kraftstoffverteilereinspritzpumpe arbeitet ein Pumpenkolben 2 in einem von einer fest in das Gehäuse der Einspritzpumpe eingesetzten Hülse 3 gebildeten Pumpenzylinder 4. Der als Verteiler ausgebildete Pumpenkolben 2 versorgt nacheinander mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine. Der Pumpenkolben wird dazu mittels einer angetriebenen mit Nocken versehenen Nockenscheibe 6, die auf Rollen 7 läuft, auf die sie mittels einer nicht dargestellten Feder gepreßt wird, in eine drehende und gleichzeitig hin- und hergehende Bewegung versetzt gemäß den Pfeilen in Fig. 1. Die Übertragung der Drehbewegung zwischen Nockenscheibe 6 und Pumpenkolben 2 erfolgt über einen Stift 8, der in eine Nut 9 am Fuß 10 des Pumpenkolbens eingreift.
Bei jedem Saughub des Pumpenkolben 2 erfolgt die Versorgung des zwischen Pumpenkolben 2 und Pumpenzylinder 4 eingeschlossenen Pumpenarbeitsraumes 12 mit Kraftstoff über einen Zulaufkanal 13, einer Versorgungsbohrung 14 und einer der Längsnuten 15 aus dem Saugraum 16. In der Längsache des Pumpenkolbens ist ein Entlastungskanal angeordnet, der aus einem oberen, ersten Teil 17 in Form einer vom Pumpenarbeitsraum 12 ausgehenden Sackbohrung und einem unteren, zweiten Entlastungskanalteil 18 besteht in Form einer Sackbohrung, deren erster Teil 19 ausgehend vom Pumpenkolbenfuß 10 einen größeren Durchmesser hat als das Endstück 20. Vom ersten Entlastungskanalteil 17 führt eine Radialbohrung ab, die als Verteilerkanal 22 dient.
In den zweiten Entlastungskanalteil mündet in das Endstück 20, ausgehend von einer ersten umfangsseitig am innerhalb des Pumpenzylinders befindlichen Teil des Pumpenkolbens vorgesehenen Mündungsstelle, eine Radialbohrung 23 und in den Teil 19 des zweiten Entlastungskanalteils 18 eine Querbohrung 24, deren Austritt an einer zweiten Mündungsstelle aus dem Pumpenkolben mit einem Ringschieber 26 zusammenarbeitet, der durch nicht weiter dargestellte Mittel entsprechend der Last und der Drehzahl axial auf dem Pumpenkolben 2 verschoben werden kann. Der zweite Entlastungskanalteil 18 wird vom Pumpenkolbenfuß her durch einen eingeschraubten Bolzen 27verschlossen, mit dem je nach Einschraubtiefe eine im ersten Teil 19 des zweiten Entlastungskanalteils 18 angeordnete Feder 28 verschieden stark vorgespannt werden kann. Es kann natürlich zu diesem Zweck auch ein entsprechender Bolzen eingepreßt werden. Die Feder 28 preßt unter Bildung eines Rückschlagventils 31 eine Kugel 30 gegen die Einmündung des Endstücks 20 in den Sackbohrungsteil 19 des Entlastungskanalteils 18, wodurch diese Einmündung dicht verschlossen wird, solange der durch die Vorspannung der Feder 28 bestimmte Öffnungsdruck nicht überschritten wird.
Der Verteilerkanal 22 und die Radialbohrung 23 sind mittels eines U-förmig verlaufenden aus zwei Verbindungsbohrungen gebildeten Verbindungskanals 32, der sich in der den Pumpenzylinder 4 aufnehmenden Hülse 3 befindet, verbindbar. Von diesem Verbindungskanal zweigt einer der Kraftstoffauslaßkanäle 33, die über nicht gezeigte Einspritzleitungen zu den nicht dargestellten Einspritzdüsen führen, ab. Auslaßkanäle 33 und Verbindungskanäle 32 sind entsprechend der Anzahl und Folge der zu versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine um den Pumpenzylinder 4 herum angeordnet.
Die Arbeitsweise der Kraftstoffverteilereinspritzpumpe ist folgende:
Angetrieben durch die Nockenscheibe 6 vollführt der Pumpenkolben, wie bereits geschildert, eine drehende und eine hin- und hergehende Bewegung, wobei er während des Saughubs bei seiner Abwärtsbewegung über den Zulaufkanal 13, die Versorgungsbohrung 14 und eine der Längsnuten 15 am oberen Umfang des Pumpenkolbens Kraftstoff aus dem Saugraum 16 in den Pumpenarbeitsraum 12 ansaugt. Bei diesem Vorgang sind die Verbindungen zwischen dem Verteilerkanal 22, der Radialbohrung 23 und dem Verbindungskanal 32 geschlossen. Bei seinem Förderhub fließt der Kraftstoff über den ersten Entlastungskanalteil 17, den Verteilerkanal 22 und einen Verbindungskanal 32, die beide zusammen eine erste Steuerstelle I bilden, sowie einen Auslaßkanal 33 zu einer der nicht dargestellten Düsen, andererseits ist auch die Verbindung der Radialbohrung 23 zum Verbindungskanal 32, die beide zusammen eine zweite Steuerstelle II bilden, geöffnet, so daß auch hier Kraftstoff weiter über das Rückschlagventil 31 in den zweiten Entlastungskanalteil 18 eindringen kann. Hier ist zunächst eine aus dem Ringschieber 26 und der Querbohrung 24 gebildete dritte Steuerstelle III geschlossen, so daß der geförderte Kraftstoff ausschließlich zur Düse gelangt. Je nach Stellung des Ringschiebers 26 wird die dritte Steuerstelle früher oder später vor Erreichen des oberen Totpunkts des Pumpenkolbens geöffnet, so daß der Kraftstoff über das Rückschlagventil 31 und die Querbohrung in den Saugraum abströmt.
Beim Erreichen des oberen Totpunkts wird die Verbindung des Verteilerkanals 22 zum Verbindungskanal 32, die die erste Steuerstelle I bilden, durch die Drehung des Pumpenkolbens verschlossen. Dies und die Öffnungszeiten der übrigen Steuerstellen können dem schematischen Diagramm in Fig. 2 entnommen werden, wo die Kurve der Pumpenkolbenanhebung im Verlauf seiner Drehung aufgezeigt ist. Mit I ist dort die Dauer der Verbindung des Verteilerkanals 22 mit dem Verbindungskanal 32 an der ersten Steuerstelle bezeichnet. Im Gegensatz zu der ersten Steuerstelle I ist die zweite Steuerstelle II bei gleichem Öffnungsbeginn länger geöffnet als die erste Steuerstelle, und zwar nahezu über den gesamten Hub. Durch das Schließen der ersten Steuerstelle vor Beginn des Saughubs wird erreicht, daß in dem Verbindungskanal 32, dem Auslaßkanal 33 und dem zweiten Entlastungskanalteil 18 durch die Pumpenkolbenbewegung kein Unterdruck entstehen kann. Nach Verschließen der ersten Steuerstelle, d. h. bei Förderende, können Druckwellen, die in den Einspritzleitungen entstehen, über das Rückschlagventil 31 abgebaut werden. Insbesondere wird, bestimmt durch den Federdruck des Rückschlagventils 31, ein gleichmäßiger Entlastungsdruck in den Auslaßkanälen und Einspritzleitungen erzielt. Auch wird mit dem zentralen Rückschlagventil 31 im Augenblick nach dem Aufsteuern der Querbohrung 24 durch den Ringschieber ein konstanter Druck im Pumpenarbeitsraum und in den anschließenden Kanälen erhalten. Durch Verändern der Vorspannung der Feder 28 kann der Druck, der in den Auslaßkanälen 33 nach Schließen der Düsen gehalten werden soll, bestimmt werden. Es werden mit dieser Anordnung sowohl Unterdrücke, die durch den Ansaugvorgang bedingt sind und zu ungleichmäßiger Einspritzung führen würden, als auch Unterdrücke, die durch Druckschwingungen in den Auslaßkanälen und Einspritzleitungen entstehen und zu Kavitationsschäden und unregelmäßiger Einspritzung führen würden, vermieden.
Durch Verlängerung der Öffnungszeit an der ersten Steuerstelle über den oberen Totpunkt des Pumpenkolbens hinaus kann beim beginnenden Saughub eine bestimmte Kraftstoffmenge zur zusätzlichen Volumenentlastung der Auslaßkanäle entnommen werden. In anderer Ausführung kann auch der Nocken, der die Bewegung des Pumpenkolbens steuert, im oberen Totpunkt eine kurze Rast R besitzen, während der der Pumpenkolben stillsteht, womit ebenfalls ein Druckausgleich und ein Abbau der Druckschwingungen im Fördersystem erzielt wird.

Claims

1. Kraftstoffverteilereinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem durch Nocken angetriebenen, in einem Pumpenzylinder axial hin- und hergehenden sowie einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden, zugleich rotierenden und dabei als Verteiler dienenden Pumpenkolben, dessen wirksamer Förderhub zur Beendigung der Einspritzung über eine der am Umfang des Pumpenzylinders entsprechend der Anzahl der zu versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine angeordneten, mit zu Einspritzdüsen führenden Einspritzleitungen in Verbindung stehenden Auslaßkanälen dadurch begrenzt wird, daß Kraftstoff über eine erste Steuerstelle, gebildet durch das Zusammenwirken eines mit seinem einen Ende im Pumpenarbeitsraum und mit seinem anderen Ende als Verteilerkanal pumpenkolbenumfangsseitig mündenden ersten Entlastungskanalteils mit einer ständig an den für die Einspritzung gerade zuständigen Auslaßkanal angeschlossenen Verbindungsbohrung im Pumpenzylinder, ferner über eine zweite, während des Förderhubs und eines Großteils des Saughubs des Pumpenkolbens geöffnete Steuerstelle, gebildet durch das Zusammenwirken einer pumpenkolbenumfangsseitig angeordneten ersten Mündungsstelle eines vom ersten Entlastungskanalteil getrennt im Pumpenkolben angeordneten zweiten Entlastungskanalteils mit einer ständig mit der vorgenannten Verbindungsbohrung verbundenen weiteren Verbindungsbohrung im Pumpenzylinder, und schließlich eine dritte Steuerstelle, gebildet durch das Zusammenwirken einer pumpenkolbenumfangsseitig angeordneten zweiten Mündungsstelle des zweiten Entlastungskanalteils mit einem auf dem Pumpenkolben in Abhängigkeit von der Drehzahl verschiebbaren Ringschieber abfließen kann und mit einer mit Hilfe von Federkraft rückschlagventilgesteuerten Druckentlastung der zu den Einspritzdüsen führenden Einspritzleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der der alleinigen Bemessung der eingespritzten Kraftstoffmenge dienende Ringschieber (26) außer von der Drehzahl auch in Abhängigkeit von der Last verschiebbar ist, und daß in dem zweiten Entlastungskanalteil (18, 19) zwischen der zweiten Steuerstelle (II) und der dritten Steuerstelle (III) ein in Entlastungsrichtung öffnendes und entgegen dieser Richtung durch eine Feder (28) belastetes Rückschlagventil (30) angeordnet ist.

2. Kraftstoffverteilereinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkanal (22) an der ersten Steuerstelle (I) kurz nach Beginn des Saughubs des Pumpenkolbens (2) und früher als die zweite Steuerstelle (II) des zweiten Entlastungskanalteils (18, 19) schließbar ist und beide Steuerstellen zur gleichen Zeit aufsteuerbar sind.

3. Kraftstoffverteilereinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Pumpenkolben (2) antreibenden Nocken im Bereich ihrer größten Nockenerhebung eine Rast (R) aufweisen.

4. Kraftstoffverteilereinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der das Rückschlagventil (30) belastenden Feder (28) veränderbar ist.