DE3347430A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
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R. I M J
R. I M J
8.11.1983
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe
für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei der Kraftstoffeinspritzung ist es von Vorteil, daß im unteren Drehzahlbereich des Motors sowohl
die Förder- oder Einspritzmenge reduziert ist als auch der Förderbeginn später einsetzt, beides im
Vergleich zu den Anforderungen bei höheren Drehzahlen. Hierfür ist bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe
(CH-PS 269 59 7) eine !!eckverbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum und der Zulauföffnung
vorgesehen, die für den ersten Teil des sich an den Saughub des Pumpenkolbens unmittelbar anschließenden
Förderhubs wirksam ist. Über diese Leckverbindung strömt während dieses Teils des Förderhubs Kraftstoff wieder
in die Zulauföffnung zurück. Der eigentliche Förderhub
des Pumpenkolbens, bei welchem die angesaugte Kraftstoffmenge
unter Drude einer Einspritzdüse zugeführt wird,
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setzt damit erst dann ein, wenn die Leckverbindung geschlossen ist. Die Förder- und Einspritzmenge ist
dann entsprechend der zurückgeflossenen Kraftstoffmenge verkleinert. Es ist ohne weiteres ersichtlich,
daß bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit geringer Hubgeschwindigkeit des Pumpenkolbens
dieser Effekt größer ist als bei höheren Hubgeschwindigkeiten. Im oberen Drehzahlbereich ist
die Leckverbindung nahezu wirkungslos.
Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe besteht die Leckverbindung aus einer am Kolbenumfang umlaufenden
Ringnut, die im Abstand von und parallel zu der den Pumpenarbeitsraum begrenzenden Kolbenstirnfläche
angeordnet ist. Die Ringnut steht über ein axial verlaufendes Leckloch mit dem Pumpenarbeitsraum
in Verbindung, so daß die Leckverbindung erst dann geschlossen wird, wenn sich der Pumpenkolben
so weit nach oben bewegt hat, daß die Ringnut mit ihrer unteren Steuerkante oberhalb der Zulauföffnung
in der Zylinderbüchse liegt.
Wegen des die Nutflanke durchstoßenden Leckloches muß die Ringnut relativ tief ausgeführt werden. Da es
außerdem erforderlich ist, die Ringnut relativ nahe der Kolbenstirnfläche anzuordnen, bildet sich demzufolge
am Außenrand der hochdruckbelasteten Kolbenstirnfläche ein frei auskragender Überstandsrand
geringer Materialdicke, der keine langfristig ausreichende Festigkeit gegen die Druckbeanspruchung
aufweist. Kurze Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzpumpe infolge schneller Materialermüdung ist die
Folge.
1 ο 1
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Außennut sehr
flach ausgebildet werden kann, da die Drosselbohrung im Nutgrund mündet. Da sich zudem die Nut nur über
einen geringen Teil des Kolbenumfangs zu erstrecken braucht, tritt keine nennenswerte Schwächung der
druckbeaufschlagten Kolbenfläche auf. Die kalibrierte
Drosselbohrung kann in der gleichen vorteilhaften Weise wie die Spritzlöcher der Einspritzdüsen gebohrt
werden, so daß die Exemplarstreuung in einer Serie sehr klein ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, wobei aus strömungstechnischen
Gründen eine Anordnung von zwei Drosselbohrungen gemäß Anspruch 4 bevorzugt wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt
sich auch aus Anspruch 2. Durch den Abstand der Nutunterkante von der Kolbenstirnfläche wird die Verschiebung
des Förderbeginns bestimmt, die mit Bezug auf den Nockenantrieb des Pumpenkolbens
in Grad Nockenwinkel (0NW) festgelegt wird". Gleichzeitig
ist damit die theoretische Fördermengenreduzierung oder Fördermengenangleichung festgelegt, und zwar durch das
Produkt aus dem genannten Abstand und der Größe der Kolbenstirnfläche. Dies gilt für den unteren Drehzahlbereich.
Mit steigender Kolbengeschwindigkeit bei steigender Motordrehzahl steigt der Durchströmungswiderstand
in der kalibrierten Drosselbohrung, wodurch die Fördermenge bei gleichzeitiger Frühverschiebung des
ORIGINAL
Förderbeginns steigt. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Pumpenkolbens ist der Strömungswiderstand in
der Drosselbohrung so hoch, daß kein Einfluß der Leckverbindung mehr spürbar ist. Fördermenge und
Förderbeginn sind dann allein durch die Steuerfläche festgelegt.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Pumpenkolbens der Kraftstoffeinspritzpumpe
in Fig. 1, ausschnittweise,
Fig. 3 ausschnittweise einen Querschnitt des Pumpenkolbens gemäß Linie III-III in
Fig. 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei der in Fig. 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ist in einem Gehäuse
10 eine Zylinderbüchse 11 eingesetzt. In der Zylinderbüchse 11 ist ein Pumpenkolben 12 geführt, der
durch das Zusammenwirken eines nicht dargestellten Nockens und einer Druckfeder 13 axial hin- und herbewegt wird.
Die Antriebsgeschwindigkeit des Pumpenkolbens 12 ist mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. des Motors
synchronisiert. Die Kolbenstirnfläche 14 des Pumpenkolbens
12 schließt mit der Zylinderbüchse 11 einen Pumpenarbeitsraum 15 ein, dessen nicht dargestellter
Ausgang üblicherweise mit einer Einspritzdüse für einen Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Zum Füllen des Pumpenarbeitsraums 15 mit Kraftstoff ist in der Zylinderbüchse 11 eine Zulauföffnung 16
vorgesehen, die sowohl als Einlaß- wie als Rückströmöffnung dient und den Pumpenarbeitsraum 15 mit einem
kraftstoffgefüllten Ringraum 17 verbindet. Zum Einstellen
der Fördermenge der Kraftstoffeinspritzpumpe ist einerseits ein Fördermengenverstellglied 18 zur
Drehverstellung des Pumpenkolbens 12 vorgesehen und andererseits der Pumpenkolben 12 an seinem dem Pumpenarbeitsraum
15 zugewandten Abschnitt mit einer Umfangsnut 19 versehen, die durch eine Längsnut 20 in ständiger
Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 15 steht. Die Längsnut 20 wird von einer schräg über den Umfang
des Pumpenkolbens 12 verlaufenden Steuerkante 21 einer
Steuerfläche 22 begrenzt. Die Steuerfläche 22 verschließt die Zulauföffnung 16 während des sog. Förderhubs
des Pumpenkolbens 12, in welchem der in dem Pumpenarbeitsraum 15 vorhandene Kraftstoff der Einspritzdüse
zugeführt wird. Der wirksame Förderhub des Pumpenkolbens 12 ist beendet, sobald die schräge Steuerkante
21 die Zulauföffnung 16 erreicht und damit im weiteren
Verlauf des Kolbenhubs die Umfangsnut 19 mit der Zulauföffnung
16 in Verbindung ist. Der in diesem Abschnitt des Kolbenhubs aus dem Pumpenarbeitsraum 15 verdrängte
Kraftstoff fließt über die Längsnut 20, die Umfangsnut 19 und die Zulauföffnung 16 in den Ringraum 17 der Einspritzpumpe
zurück. Zur Änderung der Fördermenge der Einspritzpumpe wird der Pumpenkolben 12 mittels des
Fördermengenverstellgliedes 18 in Umfangsrichtung ver-
dreht, so daß die axiale Ausdehnung der Steuerfläche je nach Drehrichtung größer oder kleiner ist und entsprechend
die Fördermenge vergrößert oder verkleinert wird.
Zur Erzielung einer drehzahlabhängigen Angleichung der Fördermenge und des Förderbeginngs ist zwischen
dem Pumpenarbeitsraum 15 und der Zulauföffnung 16 eine Leckverbindung 23 vorgesehen, die nur zu Beginn
des Förderhubs des Pumpenkolbens 12 wirksam ist und über die eine Teilmenge des in dem Pumpenarbeitsraum
15 vorhandenen Kraftstoffes über die Zulauföffnung 16 zurückströmen kann (Fig.2). Die Leckverbindung
23 weist eine in der zylindrischen Oberfläche des Pumpenkolbens 12", also in der Steuerfläche 22, parallel
zur Kolbenstirnfläche 14 verlaufende Nut 24, eine in der Kolbenstirnfläche 14 mündende Sackbohrung 25 und
zwei die Sackbohrung 25 mit dem Nutgrund 26 der Nut verbindende kalibrierte Drosselbohrungen 27, 28 auf.
Die Nut 24 erstreckt sich im Abstand von der Längsnut über mindestens einen Teil des Verstellwegs des Pumpenkolbens 12. Der
Abstand a der Nutunterkante 29 von der Kolbenstirnfläche 14 ist sehr klein toleriert. Er ergibt einerseits
die Spätverstellung des Förderbeginns und andererseits multipliziert mit der Kolbenstirnfläche 14 die
Größe der Fördermengenreduzierung. Der Abstand a ist daher entsprechend der gewünschten zeitlichen Verschiebung
des Förderbeginns gegenüber dem Abschluß der Zulauföffnung 16 durch die Steuerfläche 22 des Pumpenkolbens
12 bei der unteren Kolbengeschwindigkeit zu bemessen.
Die beiden Drosselbohrungen 27,28 sind in einem vorgegebenen Winkelabstand
ta zueinander und symmetrisch zur Longserstreckung der Nut
und mit dieser in einer gemeinsamen Querschnittsebene des Pumpenkolbens 12 angeordnet ( Fig. 2 und 3 ). Ihr
"■■ 19 128
Durchmesser beträgt im Ausführungsbeispiel 0,22 mm. Die Drosselbohrungen 27, 28 werden in der gleichen
Weise gebohrt, wie die bekannten Spritzlöcher der Einspritzdüsen, so daß die Exemplarstreuung in einer
Fertigungsserie sehr klein gehalten werden kann.
Die Wirkungsweise dieser Leckverbindung 23 ist wie folgt:
Im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens 12 liegt die Kolbenstirnfläche 14 des Pumpenkolbens 12 unterhalb
der Zulauföffnung 16 in der Zylinderbüchse 11. Der Pumpenarbeitsraum 15 einschließlich der Umfangsnut
19 und der Längsnut 20 sind mit Kraftstoff gefüllt. Sobald bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens
12 die Zulauföffnung 16 von der Steuerfläche verschlossen wird, setzt der Förderhub des
Pumpenkolbens 12 ein. Anfänglich strömt dabei bei der Kolbenbewegung Kraftstoff über die in der Kolbenstirnfläche
14 mündende Sackbohrung 24, die beiden Drosselbohrungen 27, 28 und die Nut 24 zur ZulaufÖffnung 16
zurück. Dies solange, bis nach Weiterbewegung des Pumpenkolbens 12 die Nutunterkante 29 der Nut 24 oberhalb
der ZulaufÖffnung 16 liegt. Dann wird die ZulaufÖffnung
16 wiederum von der Steuerfläche 22 unterbrechungsfrei verschlossen und der eigentliche Förderhub des Pumpenkolbens
12 setzt ein. Der Förderbeginn hängt damit von der zeit ab," . die der Pumpenkolben 12 benötigt,
um nach Schließen der Zulauföffnung 16 durch die Steuerfläche 22 den Abstand a in Hubrichtung zu durchlaufen.
Es ist einzusehen, daß mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit der Förderbeginn vorgerückt wird. Die
Reduzierung der Fördermenge entspricht bei sehr niedriger Kolbengeschwindigkeit dem aus der Kolbenstirnfläche
und dan Abstand a sich ergebenden Volumen. Dieses
Volumen ist zudem abhängig von dem Strömungswiderstand in den Drosselbohrungen 27, 28, der bei der
geringsten Kolbengeschwindigkeit vernachlässigbar klein ist. Mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit
erhöht sich der Strömungswiderstand in den Drosselbohrungen 27, 28, so daß die Reduzierung der Fördermenge
durch die Leckverbindung 23 abnimmt, mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine also eine
größere Fördermenge der Einspritzdüse bzw. dem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Bei
hohen Drehzahlen ist der Strömungswiderstand in den Drosselbohrungen 27, 28 so hoch, daß die Leckverbindung
23 wirkungslos ist.
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- Leerseite -
Claims (5)
19128
R
8.11.19ΓΒ3
8.11.19ΓΒ3
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Ansprüche
Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Zylinderbüchse geführten Pumpenkolben
zum Fördern von Kraftstoff aus einem vom Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum, mit
einer Kraftstoff-Zulauföffnung in der Zylinderbüchse und einer Steuerfläche mit Steuerkante am
Pumpenkolben, deren relative Lage zu der Zulauföffnung das Öffnen und Schließen der Zulauföffnung
bestimmt, und mit einer zu Beginn eines nach Schließen der Zulauföffnung einsetzenden
Förderhubs des Pumpenkolbens wirksame Leckverbindung zwischen Pumpenarbeitsraum und Zulauföffnung,
die eine in der Steuerfläche des Pumpenkolbens parallel zu und im Abstand von der den
Pumpenarbeitsraum begrenzenden Kolbenstirnfläche verlaufende Nut aufweist, dadurch g e kennzei
chnet, daß die Leckverbindung (23) eine in der Kolbenstirnfläche (14) mündende
Sackbohrung (25) und mindestens eine die Sackbohrung (25) mit dem Nutgrund (26) der Nut (24)
1 Q 1 9 R
verbindende Drosselbohrung (27,28) aufweist.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand (a) der von der Kolbenstirnfläche (14) abgekehrten Nutunterkante (29) von der Kolbenstirnfläche
(14) entsprechend der gewünschten zeitlichen Verschiebung des Förderbeginns gegenüber
dem Schließen der ZulaufÖffnung (16) bei Niedrigdrehzahl
bemessen ist.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (24) und die Drosselbohrung (27,28)
in der gleichen Querschnittsebene des Pumpenkolbens (12) verlaufen.
4. Kraftstoff einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn, zeichnet, daß zwei in einem Winkelabstand
( Δ<&) zueinander, vorzugsweise symmetrisch zur Längserstreckung
der Nut (24)fangeordnete Drosselbohrungen (27,28) vorgesehen sind.
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche
1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerfläche (22) begrenzende Steuerkante
(21) schräg am Umfang des Pumpenkolbens (12) verläuft und eine in Hubrichtung unterhalb
der Steuerfläche (22) liegende Umfangsnut (19) im Pumpenkolben (12) begrenzt, die über eine Längsnut
(20) mit dem Pumpenarbeitsraum (15) verbunden ist, daß ein Fördermengenverstellglied (18) zur
Drehverstellung des Pumpenkolbens (12) bezüglich
•3 H WS ί
der Zulauföffnung (16) vorgesehen ist. und daß
die Nut (24) sich im Abstand von der Längsnut (20) über, mindestens einen Teil des Drehverstellwegs
des Pumpenkolbens (12) erstreckt..
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