DE2730091A1 - Schraegkantengesteuerte kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Schraegkantengesteuerte kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

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DE2730091A1 DE19772730091 DE2730091A DE2730091A1 DE 2730091 A1 DE2730091 A1 DE 2730091A1 DE 19772730091 DE19772730091 DE 19772730091 DE 2730091 A DE2730091 A DE 2730091A DE 2730091 A1 DE2730091 A1 DE 2730091A1
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Description

15.6.1977 Ks/Ht
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOQ Stuttgart
Schrägkantengesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für
Brennkraftmaschinen
Zusammenfassung
Es wird eine schrägkantengesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, die verbesserte und vereinfachte Mittel für eine gedrosselte Vorabsteuerung zur Verhinderung von Kavitation im Einspritzsystem und von Nach-, Spritzern am Einspritzventil aufweist. Der mit zwei von schrägen Steuerkanten begrenzten, das Förderende steuernden Ausnehmungen versehene Pumpenkolben enthält eine Drosselbohrung, die als Querbohrung die erste, kurz vor der anderen aufsteuerbare Ausnehmung über eine Längsbohrung im Pumpenkolben mit dem Pumpenarbeitsraum verbindet. Die zweite Ausnehmung hat eine ungedrosselte Verbindung zum Pumpenarbeitsraum.
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Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist bereits eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt (DT-OS 1 576 466, Figur 5), bei der durch eine gedrosselte Absteuerung (Vorabsteuerung) kurz vor der eigentlichen Absteuerung zur Beendigung der Einspritzung der notwendige Druckabfall im Pumpenarbeitsraum und in der Einspritzleitung verlangsamt wird, um Kavitation im Einspritzsystem und Nachspritzer am Einspritzventil zu vermeiden. Der Pumpenkolben dieser Pumpe weist zwei von schrägen Steuerkanten begrenzte Ausnehmungen auf, von denen die erste kurz vor der zweiten von der zugehörigen Steuerbohrung aufsteuerbare Ausnehmung selbst als Drosselstelle ausgebildet und als flache Steuernut in die Kolbenmantelfläche eingearbeitet ist. Eine vor allem bei mehreren Pumpenkolben von Mehrzylinderpumpen in jeder Laststellung gleiche Drosselung ist mit einer solchen Nut praktisch nicht zu verwirklichen, da eine absolut gleich tiefe und breite Nut entlang der gesamten Steuerkante mit tragbaren Kosten nicht herzustellen ist. Bei kleinen Pumpen mit dementsprechend extrem flachen Nuten kommt neben der Schwierigkeit der Fertigung außerdem noch der Einfluß des Kolbensspiels hinzu, da es den wirksamen Nutquerschnitt verändert und somit auch die Drosselwirkung der flachen Nut. Hinzu kommt noch die geschwindigkeitsabhängige Drosselwirkung an der Steuerbohrung, und des weiteren ist als nachteilig anzusehen, daß die flache Nut durch ihre Lage zugleich den Zeitpunkt des Beginns der Vorabsteuerung und durch ihren Querschnitt die Drosselung selbst bestimmt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der beschriebenen Kraftstoff einspritzpumpe (DT-OS 1 576 466, Figur 1) sind beide
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Ausnehmungen mit je einer ersten und zweiten Steuerkante versehen, zwischen denen sich ein die gedrosselte Absteuerung bewirkender Absatz befindet. Die Fertigung eines solchen Absatzes bereitet die gleichen Schwierigkeiten wie diejenige der vorerwähnten flachen Nuten.
Eine andere bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe abweichender Bauart hat zur Dämpfung der beim Absteuern auftretenden Druckwellen innerhalb des Pumpenkolbens eine als Drosselbohrung ausgebildete Längsbohrung, die als einzige Verbindung zwischen den beiden mit Steuerkanten versehenen Ausnehmungen und .dem Pumpenarbeitsraum dient. Mit dieser für die gesamte Absteuerkraftstoffmenge auszulegenden Drossel ist jedoch die notwendige gedrosselte Vorabsteuerung nicht erreichbar, da die Bohrung nicht klein genug gemacht werden kann.
In einem anderen Ausführungsbeispiel dieser Pumpe wird die gewünschte Vorabsteuerung durch je eine den beiden einander gegenüberliegenden Steuerkanten benachbarte Drosselbohrung in der Wand des Pumpenzylinders erzielt. Diese Konstruktion führt wegen der Kerbwirkung der kleinen Drosselbohrung zu Rissen in der Zylinderwand und damit zum Ausfall der Pumpe.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber die Vorteile, daß die als Drosselbohrung im Pumpenkolben ausgebildete Drosselstelle einfach und mit engen Bohrungstoleranzen zu fertigen ist. Die innerhalb der zugehörigen Ausnehmung anzuordnende Drosselbohrung übt keine zusätzliche Steuerfunktion aus und ihre Lage kann deshalb fertigungsgünstig frei gewählt werden. Die zugehörigen Steuerbohrungen in der Wand des Pumpenzylinders können unbeeinflußt von
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der Drosselbohrung bezüglich ihrer Lage und Größe den Saug- und Abströmverhältnissen angepaßt und deshalb auch mit entsprechend großem Durchmesser ausgeführt werden. Durch die getrennte Steuerung und Lage der ausschließlich von der ersten Steuerkante gesteuerten Drosselbohrung kann die nachfolgende von der zweiten Steuerkante gesteuerte ungedrosselte Abströmung aus dem Pumpenarbeitsraum ebenso wie die Drosselung optimal ausgelegt werden. Desweiteren wird die durch die bekannte Anordnung einer Drosselbohrung im Pumpenzylinder auftretende Rißgefahr vermieden.
Mit den in den Unteransprüchen angeführten Merkmalen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe erzielbar. So können durch Anpassung der relativen Lage zwischen zugehöriger Steuerkante und Steuerbohrung der Beginn und die Dauer der Drosselwirkung unabhängig von der Lage der Drosselbohrung eingestellt werden, und durch geringfügig voneinander abweichende Steigungswinkel beider Steuerkanten kann die Drosselwirkung lastabhängig variiert und z. B. bei der Förderung kleiner Einspritzmengen (kleine Last oder Leerlauf) entsprechend reduziert oder sogar aufgehoben werden. Durch die an die Erfordernisse des Motors leicht anpassbare Drosselung des Rückströmkraftstoffes ist auch die Entlastung der Druckleitung mit einem ohne Entlastungskolben ausgebildeten Druckventil steuerbar, und in Verbindung mit dem Merkmal der voneinander abweichenden Steigungswinkel beider Steuerkanten ist diese Entlastung auch an die Leistung des Motors anpaßbar, womit die Nachteile der bekannten Gleichraumentlastung vermieden werden können.
Zeichnung
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung v/erden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen
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Figur 1 einen Längsschnitt durch den erfindungswesentlichen Teil einer als erstes Ausführungsbeispiel dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ,
Figur 2 eine Abwicklung der Mantelfläche des zugehörigen Pumpenkolbens mit eingezeichneter Lage der Steuerbohrungen,
Figur 3 einen Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel,
Figur 4 eine Abwicklung entsprechend Figur 2, jedoch für das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 3 und
Figur 5 eine Abwicklung entsprechend Figur 4, jedoch für das dritte Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele sind als schrägkantengesteuerte Einzylinder-Kraftstoffeinspritzpumpen dargestellt, die Erfindung umfaßt selbstverständlich auch als Reiheneinspritzpumpe bezeichnete Mehrzylinder-Kraftstoffeinspritzpumpen.
Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist in ein nur teilweise dargestelltes Gehäuse 10 einer Einspritzpumpe 11 ein Pumpenzylinder 12 eingesetzt, in dessen Zylinderbohrung 13 ein Pumpenkolben 14 axial- und drehbeweglich geführt ist. Der Pumpenzylinder 12 stützt sich mit einer Ringschulter 15 auf einem Absatz 16 im Gehäuse 10 ab und wird mittels eines durch Schrauben 17 befestigten Spannflansches 18 unter Zwischenschaltung eines Rohranschlußstücks 19 und eines Ventilkörpers 20 fest gegen diesen Absatz 16 gespannt. In dem Ventilkörper 20 ist ein mit einem Rücksaugbund 21 versehenes
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bewegliches Ventilglied 22 eines Gleichraum-Entlastungsdruckventils 23 geführt. Das Ventilglied 22 wird durch eine Feder 24 auf seinen Sitz im Ventilkörper 20 gedrückt. An das Rohranschlußstück 19 ist in bekannter Weise eine zur Einspritzdüse führende Druckleitung 25 angeschlossen, die hier nur angedeutet eingezeichnet ist.
Der in bekannter Weise mit stets gleichbleibendem Hub von einer hier nicht näher dargestellten Nockenwelle angetriebene Pumpenkolben 14 weist zwei in seine mit 26 bezeichnete Mantelfläche eingearbeitete und einander diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 27 und 28 auf, von denen die erste Ausnehmung 27 mit einer Steuerkante 29 versehen ist, welche mit einer in der Wand der Zylinderbohrung 13 angeordneten, zugleich als Saug- und Rückströmbohrung dienenden Steuerbohrung
31 zusammenwirkt. Die zweite Ausnehmung 28 bildet eine Steuerkante 32, die mit einer zweiten, der ersten Steuerbohrung diametral gegenüberliegenden und mit gleichem Durchmesser versehenen Steuerbohrung 33 zusammenarbeitet.
Wie aus der in Figur 2 dargestellten Abwicklung der Mantelfläche 26 des Pumpenkolbens 14 deutlich zu ersehen, sind beide Ausnehmungen 27 und 28 getrennt voneinander in die Mantelfäche 26 eingearbeitet und beide im vorliegenden Beispiel parallel zueinander verlaufenden Steuerkanten 29 und
32 sind bei einander gegenüberliegenden Steuerbohrungen 31 und 32 um einen Betrag a in Achsrichtung des Pumpenkolbens 14 gegeneinander versetzt angeordnet.
Wie aus Figur 1 zu ersehen, wird bei dem zum Druckventil 23 hin gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 14 die Steuerbohrung 31 zuerst von der Steuerkante 29 aufgesteuert und erst nach einem weiteren, dem Betrag a entsprechenden Teilhub öffnet dann die Steuerkante 32 eine Verbindung von dem mit 34
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bezeichneten Pumpenarbeitsraum zur Steuerbohrung 33- Der Pumpenarbeitsraum 34 ist ein Teil der Zylinderbohrung 13 und wird einerseits von einer Stirnfläche 35 des Pumpenkolbens 14 und andererseits vom Druckventil 23 begrenzt. Die Stirnfläche 35 des Pumpenkolbens 14 bildet mit dessen Mantelfläche 26 in bekannter Weise eine waagrechte, sogenannte obenliegende Steuerkante, mit der ein konstanter Förderbeginn erreicht wird. Der Pumpenkolben 14 enthält eine von seiner Stirnfläche 35 ausgehende eacklochartige Längsbohrung 36, die über zwei Querbohrungen 37 und 38 mit den Ausnehmungen 27 und 28 verbunden ist, wobei die die erste Ausnehmung 27 mit der Längsbohrung 36 verbindende Querbohrung 37 einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Querbohrung 38 aufweist und so als Drosselbohrung bzw. Drosselstelle in der Verbindungsleitung vom Pumpenarbeitsraum 34 zu einem Raum niederen Druckes 39 dient. Dieser Raum niederen Druckes 29 steht unter dem Vorförderpumpendruck des zufließenden Kraftstoffes und dient zugleich als Saug- und Rückströmraum. Die Querbohrung 38 ist etwa mit gleichem Durchmesser wie die Längsbohrung 36 oder die Steuerbohrung 33 ausgeführt, und stellt somit eine ungedrosselte Verbindung vom Pumpenarbeitsraum 34 zum Saugraum 39 dar. Beide Querbohrungen 37 und 38 sind gleichachsig zueinander und rechtwinklig zur Längsachse des Pumpenkolbens 14 in diesen eingearbeitet, wodurch die Kalibrierung der Drosselbohrung 37 und deren Entgratung erleichtert ist.
Beide Ausnehmungen 27 und 28 haben an ihrem der Stirnfläche 35 nächstliegenden Ende je eine Stoppnut 41, die zur Fertigungsvereinfachung beide gleich breit und gleich lang ausgeführt sind und im Gegensatz zu bekannten Stoppnuten jedoch nicht bis zur Stirnfläche 35 des Pumpenkolbens 14 durchgehen, sondern mit einem solchen Abstand zu dieser Stirnfläche 35 enden, daß in der Drehlage des Pumpenkolbens, in der die Steuerbohrungen 31 und 32 mit diesen Stoppnuten 41 zusam-
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menarbeiten, keine Druckförderung möglich ist, da dieser Abstand kürzer ist als die Durchmesser der Steuerbohrungen 31 und 33 (siehe dazu Figur 2 mit strichpunktiert eingezeichneten Steuerbohrungen 31 und 32).
Die als zweites Ausführungsbeispiel in den Figuren 3 und 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe 11' unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 in erster Linie dadurch, daß der Pumpenkolben 14' zwei Ausnehmungen 51 und 52 in seiner Mantelfäche 26' aufweist, deren erste Steuerkante 53 genau parallel zu der von der zweiten Ausnehmung 52 gebildeten zweiten Steuerkante 51J verläuft, und beide Steuerkanten 53 und 54 haben auch einen genau gleichen Abstand von der Stirnfläche 35 des Pumpenkolbens I1*1. Anstelle der um den Betrag a zueinander versetzten Steuerkanen 29 und 32 des ersten Ausführungsbeispiels sind bei diesem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 und 4 die beiden Steuerbohrungen 31' und 33' um den Betrag a gegeneinander versetzt, so daß die das Förderende steuernde Kante der mit der ersten Ausnehmung 51 zusammenwirkenden Steuerbohrung 31' um das eine gedrosselte Vorabsteuerung bewirkende Abstandsmaß a weiter entfernt von dem mit 55 bezeichneten· pumpenarbeitsraumseitigen Ende des Pumpenzylinders 12' angeordnet ist als die entsprechende Kante der anderen Steuerbohrung 33'.
Die erste Ausnehmung 51 ist wie die Ausnehmung 27 des ersten Ausführungsbeispiels über eine in eine Längsbohrung 36' des Pumpenkolbens 14' mündende Drosselbohrung 37' mit dem Pumpenarbeitsraum 34 verbunden. Um die mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Toträume möglichst gering zu halten, ist diese Drosselbohrung 37' möglichst nahe an die Stirnfläche 35 heran von der Stoppnut 4l in die Längsbohrung 36' hineingebohrt. Die Längsbohrung 36' kann, da sie nur eine durch die Drossel 37' bestimmte Vorabsteuermenge durchlassen muß, wesentlich
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kleiner ausgeführt werden als die Längsbohrung 36 in Figur 1. Dies ist dadurch möglich, daß anstelle der Querbohrung 38 in Figur 1 und 2 die zweite Ausnehmung 52 eine zur Stirnfläche 35 hin durchgehende Stoppnut 56 besitzt, die so eine direkte ungedrosselte Verbindung zum Pumpenarbeitsraum 34 herstellt.
Das dritte, lediglich durch die Abwicklung Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Steigungswinkel «£\ und «£p der hier mit 29M und 32" bezeichneten Steuerkanten geringfügig voneinander abweichen. Der Steigungswinkel aC 2 der Steuerkante 32"
ist etwas kleiner als der Steigungswinkel «£. der Steuerkante .29" und die Lage beider Steuerkanten 29" und 32" der mit 27" und 28" bezeichneten Ausnehmungen des Pumpenkolbens 14" sind im in Figur 5 dargestellten Beispiel so angeordnet, daß sie etwa mit gleichem Abstand von der Stirnfläche 35 an den Stoppnuten Ul beginnen und sich dann in Richtung zur Steuerung einer größeren Fördermenge auseinander bewegen. Damit wird erzielt, daß bei kleinerer Laststellung beide Steuerkanten nahezu zugleich von den Steuerbohrungen 31 und 33 aufgesteuert werden. Bei größerer Last findet dann die erfindungsgemäß über die Drosselbohrung 37 gedrosselte Vorabsteuerung über die Steuerbohrung 31 durch die Steuerkante 29" statt. Diese unterschiedliche Steigungsrichtung beider Steuerkanten kann selbstverständlich sinngemäß auch beim zweiten Ausführungsbeispiel angewendet werden, um auch dort eine lastabhängige Vorabsteuerung zu erzielen.
Die Wirkungsweise der mit der Erfindung erreichbaren Vorabsteuerung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 erläutert.
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R.
In Figur 1 ist der Pumpenkolben 14 in der Stellung gezeichnet, die er kurz vor Ende der Pumpenförderung einnimmt, das Ventilglied 22 des Druckventils 23 steht in seiner offenen, den Kraftstoffdurchfluß nicht behindernden Stellung. Bei weiterem Aufwärtshub des Pumpenkolbens 14 öffnet die Steuerkante 29 der" Ausnehmung 27 eine durch die Drösseibohrung 37 gedrosselte Verbindung vom Pumpenarbeitsraum 34 über die Längsbohrung 36 und Ausnehmung 27 im Pumpenkolben 14 und die Steuerbohrung 31 zum Saugraum 39· Dabei findet eine durch die Drosselbohrung 37 gedämpfte Rückströmung des im Pumpenarbeitsraumes 34 befindlichen Kraftstoffes statt, die Förderung hört auf, und das Ventilglied 22 schließt mit Hilfe der Kraft der Feder 24 und des in der Druckleitung 25 befindlichen Kraftstoffes die Verbindung zu dieser Druckleitung 25 und damit zur Einspritzdüse. Dieses Schließen findet erfindungsgemäß gedämpft statt, was durch die Drosselbohrung 37 bewirkt wird. Nach Durchlaufen des durch das Abstandsmaß a bestimmten Teilhubes öffnet die zweite Steuerkante 32 die zugehörige Steuerbohrung 33 und die weitere Rückströmung findet ungedämpft zum Saugraum 39 statt, da die Querbohrung 38 etwa den gleichen Durchmesser aufweist·wie die Längsbohrung 36 und die Steuerbohrung 33· Damit wird verhindert, daß vor allem bei kleiner Last und weiter aufwärts gehendem Pumpenkolben das Druckventil 23 nochmals aufgestoßen wird.
Günstige Ergebnisse wurden mit einer Pumpenausrüstung erzielt, bei der der Durchmesser D. der Drosselbohrung 37 höchstens ein Viertel des Durchmessers Dp der zugehörigen Steuerbohrung 31 beträgt. Ein praktisches Ausführungsbeispiel mit einem Pumpenkolbendurchmesser von 15 Millimetern wies ein Abstandsmaß a von 2 Millimetern, einen Durchmesser D1 von 0,8 bis 1,2 Millimetern und einen Durchmesser D_ der Steuerbohrung von 6 Millimetern auf.
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Das in den Figuren 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel hat die gleiche Wirkungsweise wie das zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel, lediglich weist das dort mit 23' bezeichnete Druckventil keinen Rücksaugbund auf und ist somit als einfaches Rückschlagventil dargestellt. Bei dieser Pumpe wird die Entlastung der Druckleitung 25 ausschließlich durch die Drosselbohrung 37' im Pumpenkolben 14· bestimmt, und die Entlastung läßt sich besonders vorteilhaft an die Erfordernisse des Motors anpassen, wenn die beiden Steuerkanten 53 und 5 ^ wie beim dritten Ausführungsbeispiel nach Figur 5 einen unterschiedlichen Steigungswinkel λ bzw. dC~ aufweisen (nicht dargestellt). *
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Claims (5)

15.6.1977 Ks/Ht ROBERT BOSCH GMBH, 7QOO Stuttgart 1 Ansprüche
1.)Schrägkantengesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem axial- und drehbeweglich in einem Pumpenzylinder geführten Pumpenkolben, der in seiner Mantelfläche zwei diametral gegenüberliegende und von schrägen Steuerkanten begrenzte Ausnehmungen aufweist, die stets mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung stehen, zur Beendigung des wirksamen Förderhubes über zwei in der Wand des Pumpenzylinders einander gegenüberliegende Steuerbohrungen mit einem Raum niederen Druckes verbindbar sind und von denen die erste Ausnehmung kurz vor der zweiten von der zugehörigen Steuerbohrung aufsteuerbar ist und als Teil einer mit einer Drosselstelle versehenen Verbindungsleitung vom Pumpenarbeitsraum zum Raum niederen Druckes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausnehmung (27» 51» 27") ausschließlich über eine Querbohrung (37, 37') mit einer sacklochartig vom Pumpenarbeitsraum (32O aus sich in den Pumpenkolben (14, Ik1, 14") erstreckenden Längsbohrung (36, 36') verbunden ist und daß die Querbohrung als Drosselbohrung (37» 37') ausgebildet ist, deren Durchmesser (D ) höchstens einen Viertel des Durchmessers (Dp) der zugehörigen Steuerbohrung (31, 31') beträgt.
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ORIGINAL INSPECT^ ~
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausnehmung (28, 28") über eine in Verlängerung der Drosselbohrung (37) angeordnete zweite,
eine im wesentliche ungedrosselte Verbindung zum Pumpenarbeitsraum (32O herstellende Querbohrung (38) mit der Längsbohrung (36) verbunden ist.
3· Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die das Förderende steuernde Kante der mit der ersten Ausnehmung (51) zusammenwirkenden Steuerbohrung (311) um ein, eine gedrosselte Vorabsteuerung bewirkendes
Abstandsmaß (a) weiter entfernt vom pumpenarbeitsraumseitigen Ende (55) des Pumpenzylinders (12') angeordnet ist als die entsprechende Kante der anderen Steuerbohrung (33f) ·
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel (-^1, aC ^) beider Steuerkanten (29", 32") geringfügig voneinander abweichen (Figur 5)·
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche - vorzugsweise nach Anspruch 4 -, dadurch gekennzeichnet, daß das den Pumpenarbeitsraum (34) in Förderrichtung abschließende Druckventil (23') ohne Entlastungskolben als Rückschlagventil ausgebildet ist. ,
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