DE2503300C2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer K aftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer durch die DE-PS 8 53 079 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird die pro Pumpenkolbenhub zur Einspritzung kommende Kraftstoffmenge durch Variation des Pumpenkolbenhubes gesteuert. Dabei wird der Pumpenarbeitsraum während des gesamten Saughubes über die Radialöffnungen und die Saugkanäle sowie den Verbindungskanal mit der Saugleitung verbunden, so daß der Pumpenarbeitsraum auch am Ende des Saughubes mit unter Versorgungsdruck stehendem Kraftstoff vollständig gefüllt ist. Dabei stellt sich ein Problem eines »schädlichen Raumes« nicht. Dieses wird erst bei Ausgestaltungen wirksam, bei denen eine Steuerung der dem Pumpenarbeitsraum zuzuführenden Kraftstoffmenge in der Saugleitung 23 erfolgt. Bei einer durch die FR-PS 9 98 515 bekannten saugdrosstlgeregelten Einspritzpumpe, die mit konstanten Pumpenkolbenhüben arbeitet, erfolgt eine Zumessung von Kraftstoff in dem Pumpenarbeitsraum über eine Saugdrossel, wobei der Pumpenarbeitsraum beim Saugtakt nur die Kraftstoffmenge erhält, die auch während des darauffolgenden Fördertaktes eingespritzt werden soll. Statt einer Drossel in der Saugleitung kann dort auch ein getaktetes Ventil sitzen, dessen Öffnungszeit die angesaugte Kraftstoffmenge bestimmt. Bei einer solchen Kraftstoffeinspritzpumpe stellt sich das Problem des »schädlichen Raumes«, d. h. wenn dem Pumpenarbeitsraum einer Kraftstoffeinspritzpumpe durch Verschließen der Saugleitung beim Saughub nur zum Teil oder gar kein Kraftstoff (Abschalten) zugeführt wird.

Bei einer mit Saugdrosselregelung ausgestatteten Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß FR-PS 9 98 515 saugt der Pumpenkolben während seines gesamten Saughubes Kraftstoff an, wobei die Zuflußrate abhängt von dem Öffnungsquerschnitt der Saugdrossel. Hierbei können insbesondere bei geringen Kraftstoffzuführmengen entsprechend niedriger Last mehr oder weniger hohe Unterdrücke im Bereich zwischen Saugdrossel und Pumpenarbeitsraum entstehen, wobei dem Volumen zwischen der Steuersielle am Pumpenkolben und der Saugdrossel mehr oder weniger große Kraf^stoffmengen entnommen werden. Dieses Volumen ist der sogenannte »schädliche Raum«. Nach dem Schließen der Saugkanäle durch den Pumpenkolben bleibt der Unterdruck in diesem schädlichen Raum erhalten. Solange die Einspritzpumpe mit konstanter Kraftstoffeinspritzmengeneinstellung und konstanter Drehzahl gefahren wird, mag dies noch nicht von so wesentlichem Nachteil sein, wobei sich allerdings auch hier schon bereits Fertigungstoleranzen nachteilig in bezug auf eine Fluktuation der Einspritzmenge auswirken können. Nachteilig wird der schädliche Raum aber im wesentlichen unter dem Einfluß der dynamischen Verhältnisse, also bei verschiedenen Drehzahlen, bei Drehzahländerungen unterschiedlicher Graduation und bei Einspritzmengenänderungen. Hier kann es zu erheblichen Schwankungen der zugemessenen Kraftstoffmenge kommen, die kaum steuerbar sind, die sich aber nachteilig auf das Laufverhalten der zugehörigen Brennkraftmaschine auswirken. Bei der Ausgestaltung mit einem Magnetventil, das die Kraftstoffeinspritzmenge zumißt, tritt ebenfalls nach dem Schließen des Magnetventils je nach Resthub des Pumpenkolbens eine mehr oder weniger starke Absenkung des Drucks innerhalb des schädlichen Raumes auf. Je größer dieser Raum ist, desto mehr kann eine die tatsächlich gewünschte Einspritzmenge verfälschende Menge durch die Druckabsenkung aus dem schädlichen Raum in den Pumpenarbeitsraum abgezogen werden. Dies macht sich insbesondere bei kleinen Einspritzmengen und großem schädlichen Raum sehr stark bemerkbar. Druckschwingungen und hohe Drehzahlen beeinflüssen weiterhin das ZumeLJergebnis in diesem Zusammenhang negativ.

Selbst wenn das Magnetventil in der Saugleitung nur als Absperrventil dient, hat der schädliche Raum ebenfalls einen negativen Einfluß auf das Steuerergebnis. Ist der schädliche Raum groß, so kann nach dem Schließen der Saugleitung aus diesem während noch einigen nachfolgenden Saughüben des Pumpenkolbens Kraftstoff abgezogen werden, der während des jeweils darauffolgenden Förderhuis des Pumpenkolbens als geringe Kraftstoffeinspritzmenge zur Einspritzung gelangt, wodurch das Steuerergebnis, nämlich das sofortige Abstellen der Brennkraftmaschine verhindert wird.

Bei den heute meist schnellaufenden Dieselmotoren muß bei der Einspritzpumpe wegen der hohen Drehzah-

len erreicht werden, daß der Öffnungsquerschnitt zwischen Saugleitung und Pumpenarbeitsraum möglichst groß ist, um damit bei den hohen Drehzahlen einen ausreichenden Öffnungszeitquerschnitt zu erhalten, der eine Auffüllung des Pumpenarbeitsraums während des Saughubs gewährleistet. Dies wird erreicht, wenn wie bei der durch die DE-PS 8 53 079 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe im Pumpenkolben doppelt soviel Radialbohrungen vorgesehen sind wie bei der durch die FR-PS 9 98 515 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe.

Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß DE-PS 8 53 079 stelit sich aber, wie oben ausgeführt, das Problem des schädlichen Raumes nicht. Sollte jedoch die durch die DE-PS 8 53 079 bekannte Ansaugquerschnitt-

vergrößerung auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß FR-PS 9 98 515 übertragen werden, so steht dem der Zusammenhang zwischen »schädlichem Raum« und »einem möglichst günstigen Öffnungsquerschnitt« entgegen, der darin besteht, daß sich die Zielsetzungen beider Kriterien einander widersprechen. Maßnahmen, die zu einem geringen schädlichen Raum führen, ziehen regelmäßig den Nachteil mit sich, daß auch der Öffnungsquerschnitt verringert wird und umgekehrt große Öffnungsquerschnitte beinhalten regelmäßig einen großen schädlichen Raum. Insbesondere bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe, bei uer die Füllung des Pumpenarbeitsraums über eine Zeitsteuerung erfolgt, muß der Öffnungsquerschnitt so groß sein, daß keine wesentlichen Drosselverluste, die sich dann drehzahlabhängig bemerkbar machen, entstehen. Muß der Pumpenarbeitsraum während des Saughubs des Pumpenkolbens vollständig mit Kraftstoff gefüllt werden, dann ist das bei hohen Drehzahlen gefährdet, wenn der Ansaugquerschnitt klein ist. Aber auch bei saugdrosselgeregelten Pumpen tritt dieses Problem im oberen Lastbereich und bei hohen Drehzahlen auf. Eine Drosselung in diesem Bereich bzw. eine Druckabsenkung im Pumpen&rbeitsraum am Ende des Saughubes gegenüber dem Druckniveau des Versorgungsdruckes führt hier zur Leistungseinbüße und auch zu Einspritzmengenschwankungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzpumpe der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der während des Saughubs des Pumpenkolbens zwischen Radialöffnungen und Saugkanälen ein möglichst großer Öffnungszeitquerschnitt gegeben ist und bei der der Saugquerschnitt zu den Saugkanälen unter Wahrung eines möglichst geringen »schädlichen Raumes« mit einfachen Mitteln steuerbar ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Haupianspruchs gelöst Um insbesondere den schädlichen Raum zwischen gesteuerter Stelle in der Saugleitung und dem Pumpenarbeitsraum möglichst klein zu halten, um aber auch einen möglichst geringen Bearbeitungsaufwand an den Steuerstellen zwischen Pumpenkolben und Zylinder zu erhalten, ist nach der Ausgestaltung der Erfindung die Anzahl der Saugkanäle kleiner als die Anzahl der Radialöffnungen und es ist der Verbindungskanal als kürzest möglicher Teilringkanal ausgebildet. Mit der erf'ndungsgemäßen Ausgestaltung steht ein ausreichend großer Zumeßquerschnitt durch die Ausgestaltung der Teilringnut zur Verfügung, ohne daß der schädliche Raum zu groß wird, wie es der Fall wäre, wenn die Kraftstoffzufuhr gemäß DE-PS 8 53 079 ausgeführt wäre. Der Zuflußquerschnitt wird zudem durch die mehreren Saugkanäle bei ansonsten geringem Schadvolumen vergrößert.

In vorteilhafter Weise hat gemäß Anspruch 2 der Steuerquerschnitt der Saugkanäle an der Mündung der Zylinder Rechteckform, die der Form der als Längsnuten ausgebildeten Radialöffnungen entspricht. Da es eich ja bei der Verteilerpumpensieuerung um eine Drehsteuerung handelt, ist, um einen maximalen Öffnungszeitquerschnitt zu erhalten, der Rechteckquerschnitt der sich überdeckenden Steuerquerschnitte der vorteilhafteste.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teiilär.gsschnitt durch eine Kraftstoff- t> <> einspritzpumpe,

F i g. 2,3,4 und 5 vier verschiedene Möglichkeiten der Führung des Verbindungskanals der Saiigkanäle gemäß einem Querschnitt durch den Pumpenzylinder und den Pumpenkolben gemäß der Linie Il-II aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, und

F i g. 6 eine Ansicht auf den Pumpenzylinder und eine der Saugkanäle.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen ist in einem Gehäuse 1 eine Antriebswelle 2 gelagert, an welche eine Stirnnockenscheibe 3 gekuppelt ist, die eine Anzahl von Nocken 4 aufweist, welche mit ortsfesten Rollen zusammenwirken. Durch die Drehung der Antriebswelle 2 wird die Stirnnockenscheibe 3 und ein mit dieser durch ein Kupplungsteil 6 verbundener und auf die Nockenscheibe durch mindestens eine nicht dargestellte Feder gepreßter Pumpenkolben 7 in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt Die Zahl der Nocken 4 und damit die Hubzahl des Pumpenkolbens pro Umdrehung entspricht der Zahl der zu versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine.

Der Pumpenkolben 7 arbeitet in eir .-- in das Gehäuse 1 eingesetzten, oben durch einen Ventil'rager 8 verschlossenen Zylinderbüchse 9 mit Zylinderbohrung 10 und schließt dort einen Pumpenarbeitsraum 11 ein. Vom Pumpenarbeitsraum 11 führt eine im Ventilträger 8 angeordnet' axiale Bohrung 12 in einen Sackraum 13, der über eine Leitung 14 eine Verbindung zur Zylinderbohrung 10 in der Zylinderbüchse 9 hat Die Axialbohrung 12 ist durch ein in Richtung Pumpenarbeitsraum 11 von einer Feder belastetes Ventilglied 16 verschließbar. Die Verbindungsleitung 14 mündet radial in die Zylinderbohrung 10 und wird von hier aus über eine am Umfang des Pumpenkolbens angeordnete Ringnut und einer mit dieser verbundenen Verteilerlängsnut 18 entsprechend der Drehbewegung des Pumpenkolbens nacheinander bei jedem Druckhub mit einzelnen in die Zylinderbohrung iO mundenden und zu den Zylindern der nicht dargestellten Brennkraftmaschine führenden Druckleitungen 20 verbunden. Die Druckleitungen 20 sine entsprechend der Zahl der zu versorgenden Motorzylinder gleichmäßig um die Zylinderbohrung 10 verteilt angeordnet.

Bei jedem Druckhub des Pumpenkolbens 7 wird Kraftstoff über die Axialbohrung 12 unter Öifnung des Ventilgliedes 16, den Sackraum 13, die Leitung 14 und die Verteilerlängsnut 18 zu einer der Druckleitungen 20 gefördert Beim Saughub gelangt der Kraftstoff aus einem unter Überdruck stehenden Pumpensaugraum 22 über eine Saugleitung 23, die in die Zylinderbohrung 10 mündet und einer von in gleicher Anzahl und Anordnung wie die Druckleitungen 20 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens vorhandenen Längsnuten 24 in den Pumpenarbeitsraum 11. Eeim Druckhub des Pumpenkolben, wird durch dessen Verdrehung die Verbindung zwischen der Saugleitung 23 und den Längsnuten 24 unterbrochen, so dal. die volle vom Pumpenkolben geförderte Kraftstoffmenge einer der Druckleitungen 20 zugeführt werden kann. Außerdem ist die Saugleitung 23 durch ein Magnetventil 25 steuerbar, wie später näher ausgeführt wird.

Zur Regelung der geförderten Kraftstoffmenge ist der Pumpenarbeitsraum 11 über eine axial im Pumpen- . kolben 7 verlaufende Sackbohrung 26 sowie eine die Sackbohrung 26 schneidende Querbohrung 27 mit dem Pumpensaugraum 22 "erbindbar. Mit der Querbohrung 27 arbeitet ein Fördermengenregelglied 28 zusammen in Form eines auf dem Pumpenkolben verschiebbaren Ringschiebers, der durch seine Stellung den Zeitpunkt bestimmt, an dem bei der Aufwärtsbewegung des Pum-

penkolbens 7 die Querbohrung 27 geöffnet und eine Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum Il und dem Pumpensaugraum 22 hergestellt wird. Von diesem Zeitpunkt an wird die Pumpenförderung in die Druckleitung 20 unterbrochen. Durch die Verstellung des Ringschiebers 28 kann somit die zur Einspritzung gelangende Kraftstoffmenge verändert werden.

Zur Kraftstoffeinspritzmengenänderung wird der Ringschieber 28 durch einen Reglerhebel 30, der mit einem Kugelkopf 31 in eine Ausnehmung 32 des Ring-Schiebers 28 eingreift, verstellt.

In den Fig. 2 bis 6 ist die Zylinderbüchse 9 bzw. der Pumpenkolben 7 in vergrößertem Maßstab dargestellt, in den F i g. 2 bis 5 im Querschnitt, in F i g. 6 als Teilausschnitt in der Draufsicht.

Wie aus den F i g. 2 bis 5 ersichtlich, mündet die Saugleitung 23 in eine in der Mantelfläche der Zylinderbuchse 9 angeordnete Teilringnut 38. die als Verbindungskanal zu mehreren radial in der Zylinderbüchse 9 verlaufenden Saugkanälen 39 führt. Die Saugkanäle 39 sind über Öffnungen 40, die wie in F i g. 6 dargestellt, einen rechteckigen Querschnitt aufv/eisen, mit der Zylinderbohrung 10 der Zylinderbüchse 9 verbunden. Diese Öffnungen 40 arbeiten mit den Längsnuten 24 zusammen, wodurch sich aufgrund der Überschneidung von deren Rechteckquerschnitten eine erstens sehr genaue Steuerung, zweitens ein maximaler Öffnungszeitquerschnitt ergibt.

Wie sich aus den F i g. 2 bis 5 ergibt stehen mindestens immer zwei der Saugkanäle 39 während des Saughubs der Pumpe (jeweils dargestellt) mit je einer Längsnut 24 und damit dem Pumpenarbeitsraum 11 in Verbindung. Beim Beispiel nach F i g. 4 sind es sogar drei Öffnungen 40, die durch Längsnuten 24 während des Saughubs aufgesteuert werden. Maßgebend dafür wieviel derartige Verbindungen zur gleichen Zeit hergestellt werden, hängt im wesentlichen davon ab. ob es sich um eine 3-, 4- oder 6-Zylinderpumpe mit entsprechend drei, vier oder sechs Längsnuten 24 handelt. Hierbei wird der Abstand, der in Drehrichtung von einer Öffnung 40 zur nächsten besteht und der durch die Längsnuten 24 bestimmt ist, möglichst klein gehalten, so daß in der Reihenfolge immer der mögliche nächste bzw. der nächste und übernächste Saugkanal 39 durch einen Verbindungskanal 33 zusammengeschlossen wird. Hierdurch ist für ein Minimum an schädlichem Raum zwischen durch das Magnetventil 25 gesteuerter Stelle in der Saugleitung 23 und der Steuerstelle zwischen den Längsnuten 24 und den Öffnungen 40 ein maximaler Öffnungszeitquerschnitt gegeben.

Die Saugleitung 23 wird durch das Magnetventil 25, sobald der Strom abgestellt wird, gesperrt, beispielsweise bei Abstellen der elektrischen Anlage des Kraftfahrzeugs. Hierbei wird das bewegliche Ventilteil 44, das gleichzeitig der Anker des Magnetventils ist, durch eine Feder 45 auf den gehäusefesten Ventilsitz 46 geschoben. Sobald dann die elektrische Anlage des Kraftfahrzeuges wieder eingeschaltet wird, wird die Magnetspule 46 erregt und zieht wiederum den Anker 44 entgegen der Kraft der Schließfeder 45 in die Öffnungsposition.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kraftstoff einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Zylinder angeordneten rotierenden Verteilerkolben, der über in ihm angeordnete und auf seiner Mantelfläche mündende Radialöffnungen während seines Saughubes den Pumpenarbeitsraum mit mehreren in die Zylinderbohrung mündende mit den Radialöffnungen korrespondierende und durch diese in Abhängigkeit der Drehstellung des Verteilers gesteuerte Saugkanäle verbindet, die über einen Verbindungskanal zusammengefaßt in eine gemeinsame Saugleitung münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Saugkanäle (39) wenigstens zwei oder ein Bruchteil der Anzahl der Radialöffnungen ist, daß die Saugkanäle im Winkelabstand der Radialöffnungen unmittelbar nebeneinander liegen und von einem als Teilringkiinal (38) ausgebildeten Verbindungskanal abgehen and daß in der Saugleitung (23) ein Ventil (25) angeordnet ist, durch das eine dem Pumpenarbeitsraum zuzuführende Kraftstoffmenge gesteuert wird.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerquerschnitt (40) der Saugkanäle (39) ah der Mündung in den Zylinder (10) Rechteckform hat, die der Form der als Längsnuten ausgebildeten Radialöffnungen (24) entspricht