DE3424881C2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz­ pumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art (DE-PS 11 56 607) dient als Steuermittel für die Zu­ laufmenge eine im Saugkanal angeordnete Zumeßdrossel, die in Abhängigkeit der Last verstellbar ist. Der Querschnitt dieser Zumeßdrossel bestimmt die während des Saughubs der Kolben in den Pumpenarbeitsraum ge­ langende Kraftstoffmenge, die somit im wesentlichen durch die zur Verfügung stehende, drehzahlabhängige Saugzeit, den Saugquerschnitt und den Förderdruck des Kraftstoffes bestimmt wird. Dynamisch betrachtet weisen derartige Saugdrosselpumpen wesentliche Nachteile auf. Der Querschnitt einer Drossel geht in die Zumeßfunktion quadratisch ein, was besonders bei enger Drosselstel­ lung zu erheblichen Füllproblemen führen kann. Die Radialkolben vollziehen hierbei aufgrund der an ihnen angreifenden Zentrifugalkräfte normalerweise lediglich einen Hub, der der Füllmenge im Pumpenarbeitsraum ent­ spricht. Aber auch wenn darüber hinaus aufgrund hoher Zentrifugalkräfte im Pumpenarbeitsraum ein Hohlraum entstehen würde, beginnt der eigentliche Druckhub der Einspritzpumpe erst dann, wenn die Pumpenkolben durch die Nocken angetrieben auf die Flüssigkeit stoßen. Der Förderbeginn ändert sich somit füllmengenabhängig, an­ statt, wie in den meisten Fällen gewünscht, drehzahl­ abhängig. Dadurch, daß der wirksame Druckhub vor Errei­ chen des Druckhubendes durch Aufsteuern des Überström­ kanals beendet wird, wird zwar vermieden, daß sich der gegen Hubende abflachende Nocken in bekannter Weise ungünstig auf die Einspritzung auswirkt, es fehlt aber bei der Förderendesteuerung dieser bekannten Pumpe nach­ teiligerweise der regeltechnische Zusammenhang zum in Bezug auf die Drehzahl zeitgerechten Förderbeginn, d. h. daß der Förderbeginn durch die Zumeßmenge und nicht durch die Drehzahl bestimmt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem­ gegenüber den Vorteil, daß über das elektronische Steuergerät die beiden Magnetventile, nämlich das für die Zumessung und das für die Spritzbeginnverstellung so einander zugeordnet werden, daß unter Berücksichti­ gung der Drehzahl die Spritzbeginnverstellung und da­ mit der Förderbeginn geregelt wird und über das andere Magnetventil eine ausreichende Füllung auch bei hohen Drehzahlen gewährleistet ist. Vorteilhafterweise schließt sich an die Einspritzphase nach dem Aufsteu­ ern des Überströmkanals eine Spülphase an, indem das Magnetventil bereits vor Erreichen des Druckhubendes öffnet und gewährleistet, daß 1. durch die Schaltung keinerlei ungünstige Drosselwirkungen sich beim darauf­ folgenden Saughub auswirken und daß andererseits keine Hohlräume im Pumpenarbeitsraumbereich zu Beginn des Saughubs bestehen, indem letzterer bereits vor Saug­ hubbeginn mit der Kraftstoffquelle verbunden ist und unter deren Förderdruck steht. Hierdurch entspricht die Öffnungszeit des Ventils bezogen auf die Drehzahl oder die Öffnungsphase bei einer bestimmten Saughub­ länge der Pumpenkolben einer exakten Einspritzmenge. Das tatsächliche Saughubende wird dabei durch den Schließzeitpunkt des Magnetventils bestimmt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe im Längs­ schnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung dargestellte Radialkolbeneinspritz­ pumpe gleicht im mechanischen Aufbau den üblichen Saugdrosselradialkolbenpumpen. In einem Gehäuse 1 ist ein Verteilerkopf 2 angeordnet, der eine Buchse 3 aufnimmt, in welcher ein Verteiler 4 drehbar gelagert ist. Der Verteiler 4 weist in seinem unteren Teil 5 einen größeren Durchmesser auf, in dem in einer Quer­ bohrung 6 zwei Radialpumpenkolben 7 axial verschieb­ bar angeordnet sind. Der Verteiler 4 wird durch eine im Pumpengehäuse 1 gelagerte Antriebswelle 8 mit Klauen 9 mit motorsynchroner Drehzahl angetrieben.

Von der Auftriebswelle 8 wird außerdem eine Förderpumpe 10 angetrieben, der Kraftstoff aus einer nicht darge­ stellten Kraftstoffquelle her über einen Vorraum 11 zugeführt wird und die diesen unter kontrolliertem Druck in einen wesentliche Hohlräume im Gehäuse 1 einnehmenden Saugraum 12 fördert. Die Radialkolben 7 werden in bekannter Weise durch Nocken eines Nocken­ ringes 13 angetrieben, der im Gehäuse 1 um einen be­ stimmten Winkel verdrehbar gelagert ist. Er ist in axialer Richtung hierbei einerseits durch eine Schul­ ter 14 des Gehäuses 1 und andererseits durch die un­ tere Stirnseite des Verteilerkopfes 2 geführt. Die Radialkolben 7 stützen sich in Richtung Nockenring 13 über Rollenschuhe 15 mit Rollen 16 ab. Durch die nicht näher dargestellten radial nach innen sich erhebenden Nocken des Nockenringes 13 werden die Kolben 7, sobald die Rollen 16 über die Nockenrollen, radial nach innen geschoben und werden bei Abnahme der Erhebungen durch die Zentrifugalkraft wieder für den Saughub nach außen geschoben. Zwischen den beiden Radialkolben 7 ist ein Pumpenarbeitsraum 17 eingeschlossen, in den eine entlang der Verteilerachse verlaufende Zentralbohrung 18 mün­ det. Von dieser Zentralbohrung 18 zweigt radial eine Verteilerbohrung 19 ab, die in der Mantelfläche des Verteilers 4 endet und während einer Umdrehung des Verteilers mit einer Reihe von in der Buchse 3 und dem Verteilerkopf 2 verlaufenden Druckleitungen 20 verbunden wird, die normalerweise gleichmäßig auf den Umfang aufgeteilt sind und in ihren Ausgängen nicht dargestellte Druckventile aufnehmen. An die Drucklei­ tungen 20 schließen sich die zu der Brennkraftmaschi­ ne führenden Einspritzleitungen an.

Vom Saugraum 12 zweigt eine Saugleitung 22 ab, die ab­ schnittsweise im Verteilerkopf 2 und in der Buchse 3 verläuft und deren Durchgang durch ein Magnetventil 23 gesteuert wird. Im Verteiler 4 sind mit der Sauglei­ tung 22 zusammenwirkende Saugbohrungen 24 vorgesehen, die einerseits in die Zentralbohrung 18 münden und an­ dererseits in die Mantelfläche des Verteilers, wobei die Anzahl der Saugbohrungen 24 der Anzahl der Druck­ leitungen 20 entspricht und wobei die Verbindbarkeit zwischen Verteilerbohrung 19 und Druckleitungen 20 gegenüber der zwischen Saugleitung 22 und Saugbohrung 24 zueinander versetzt ist. Solang also der Pumpenar­ beitsraum 17 mit einer der Druckleitungen 20 verbun­ den ist, ist er von der Saugleitung 22 getrennt und umgekehrt.

Damit beim Aufsteuern einer der Druckleitungen 20 durch die Verteilerbohrung 19 gewährleistet ist, daß die Druckleitungen stets flüssigkeitsgefüllt sind, ist in der Mantelfläche des Verteilers 4 eine in Dreh­ richtung gegenüber der Verteilerbohrung 19 angeordnete Auffüllnut 25 vorgesehen, die während einer Umdrehung des Verteilers 4 mit jeder der Druckleitungen 20 ein­ mal in Überdeckung gelangt und die in eine auf der Mantelfläche des Verteilers 4 angeordnete Ringnut 26 mündet, die in steter Verbindung mit einem vom Saug­ raum 12 abzweigenden und im Verteilerkopf 2 bzw. der Buchse 3 verlaufenden Auffüllkanal 27 ist. Kurz bevor die Druckleitung 20 durch die Verteilerbohrung 19 auf­ gesteuert wird, ist sie bereits durch die Auffüllnut 25 aufgesteuert und aufgefüllt worden.

Auf der Mantelfläche eines der Radialkolben 7 ist eine Ringnut 28 angeordnet, die über eine Querbohrung 29 und Axialbohrung 30 des Radialkolbens 7 mit dem Pumpenarbeitsraum 17 verbunden ist. Die Ringnut 28 wirkt mit einer Ringnut 31 zusammen, die in der den Pumpenzylinder bildenden Querbohrung 6 angeordnet ist. Die Ringnut 31 mündet in einen Entlastungskanal 32, der über eine auf der Mantelfläche des Verteilers 4 angeordnete Ringnut 33 und ein mit dieser Ringnut 33 korrespondierenden, die Buchse 3 und den Verteilerkopf 2 durchlaufenden und ein Rückschlagventil 34 aufnehmen­ den Entlastungsleitung 35 mit dem Saugraum 12 verbun­ den ist. In dieser Entlastungsleitung 35 ist eine Prallplatte 36 vorgesehen zum Auffangen der Strahl­ kräfte der abgesteuerten Mengen.

Vom Saugraum 12 führt eine kontinuierlich offene Dros­ selverbindung 37 zur Förderpumpensaugseite, wobei dieser Drosselverbindung 37 ein Filter 38 vorgeschal­ tet ist. Hierdurch ergibt sich eine Art "Dauerentlüf­ tung".

Der Nockenring 13 wird in bekannter Weise durch einen Verstellkolben 40 verdreht, der hierfür an einem radia­ len Zapfen 41 des Nockenringes 13 angreift. Dieser Kol­ ben 40, der hier nur teilweise sichtbar ist, wird einer­ seits durch den im Saugraum 12 herrschenden Druck und andererseits durch eine nicht dargestellte Rückstell­ feder belastet. Der Saugraum 12 ist deshalb über einen Kanal 42 mit dem Raum vor dem Verstellkolben 40 ver­ bunden, wobei nicht dargestellt in diesem Kanal 42 eine Drossel angeordnet ist, um eine gewisse Abkoppelung vom Saugraumdruck zu erhalten. Von diesem Raum vor dem Verstellkolben 40 zweigt weiterhin eine Steuerleitung 43 ab, in der ein Magnetventil 44 angeordnet ist und die in einen druckentlasteten Raum mündet. Die tatsäch­ liche Drehlage des Nockenrings 13 wird durch nicht dar­ gestellte- Geber dem elektronischen Steuergerät einge­ geben, wonach durch Abströmenlassen einer Teilmenge über die Steuerleitung 43 bzw. durch Sperren dersel­ ben mittels des Magnetventils 44 eine entsprechende Verdrehung des Nockenringes 13 erzielt werden kann.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet wie folgt: Noch bevor die Radialkolben 7 aufgrund des Nockenrings ihren Saughub nach außen beginnen, ist das Magnetventil 23 in der Saugleitung 22 bereits ge­ öffnet und es stellt eine der Saugbohrungen 24 und die Zentralbohrung 18 eine Verbindung zwischen dem Pumpen­ arbeitsraum 17 und der geöffneten Saugleitung 22 und damit zum Saugraum 12 her. Sobald die Radialkolben 7 aufgrund der Nocken des Nockenringes 13 mit ihrem Saughub nach außen beginnen, strömt über die Saugver­ bindung Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 17 so lange, bis das Magnetventil 23 die Saugleitung 22 sperrt. Diese Öffnungszeit wird durch das elektronische Steuer­ gerät bestimmt, das die Kenngrößen wie Last, Drehzahl, Temperatur usw. auswertet. Sobald dann nach Weiterdre­ hen des Verteilers 4 die Rollen 16 auf die Nockener­ hebungen des Nockenringes 13 gelangen, werden die Radialkolben 7 für den Förderhub nach innen geschoben. Die eigentliche Kraftstofförderung beginnt erst dann, wenn die Radialkolben 7 auf Kraftstoff im Pumpenar­ beitsraum 17 stoßen, d. h. je nach dort vorgelagerter Menge, die während des Saughubs durch die Öffnungszeit des Magnetventils 23 bestimmt wurde zu einem unter­ schiedlichen Zeitpunkt. Während dieses Fördervorganges ist die Verteilerbohrung 19 in Überdeckung mit einer der Druckleitungen 20, so daß der Kraftstoff zur Brennkraftmaschine gefördert wird. Gegen Ende dieses Druckhubes wird durch die Ringnut 28 die Ringnut 31 des Entlastungskanals 32 aufgesteuert, wodurch die Einspritzung beendet wird und die restliche, im Pumpen­ arbeitsraum 17 befindliche Kraftstoffmenge über den Entlastungskanal 32, die Entlastungsleitung 35 und das Rückschlagventil 34 in den Saugraum 12 zurückge­ fördert wird. Die unter hohem Druck abgesteuerte Rest­ menge trifft nach Durchströmen des Rückschlagventils 34 mit hoher Geschwindigkeit auf die Prallplatte 36, wobei die kinetische Energie vernichtet wird. Die Drehlage des Nockenrings 13 und damit der Förderbe­ ginn wird mittels des Magnetventils 44 durch das elektronische Steuergerät so geregelt, daß der sich aufgrund kleiner Zumeßmengen nach spät verschiebende Förderbeginn durch Verdrehung des Nockenringes auf den gewünschten Zeitpunkt verschoben wird.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem radial in einem rotierenden Verteilerkörper beweglichen und durch einen statio­ nären, nur zur Förderbeginnänderung verdrehbaren Nockenring angetriebenen Pumpenkolben, mit einem Pumpenarbeitsraum, der während des radial nach außen gerichteten Saughubs des Kolbens über einen vom Verteilerkörper gesteuerten Saugkanal mit die Zu­ laufmenge bestimmenden Steuermitteln von einer Kraftstoffquelle her mit Kraftstoff versorgt wird und mit Beendigung des wirksamen Druckhubes durch Aufsteuern eines Entlastungskanals des Pumpenar­ beitsraums durch den Pumpenkolben, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Steuermittel ein elektrisch be­ tätigbares Ventil (23) dient, welches durch ein die erforderliche Einspritzmenge ermittelndes elektronisches Steuergerät ansteuerbar ist, daß dieses Ventil vor Saughubbeginn bereits aufsteuer­ bar ist und daß die Verdrehung des Nockenringes (13) mit hydraulischen Mitteln erfolgt, die mit einem ebenfalls von dem elektronischen Steuergerät angesteuerten Magnetventil (44) arbeiten.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer Querbohrung (6) des Verteilerkörpers (4) angeordnete Pumpenarbeits­ raum (17) mit einer zentralen Axialbohrung (18) des Verteilerkörpers (4) verbunden ist, welche abwechselnd abschnittsweise während des Druckhubs als Druckleitung und während des Saughubs als Saugkanal dient.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftstoffquelle ein Saugraum (12) dient, in den eine mit Pumpen­ drehzahl angetriebene Förderpumpe (10) Kraftstoff unter kontrolliertem Druck fördert, und daß von diesem Saugraum (12) ein Auffüllkanal (27) ab­ zweigt, der durch den Verteilerkörper (4) gesteuert einen außerhalb des Verteilerkörpers (4) verlau­ fenden Abschnitt des von einer Verteilerbohrung (19) aufzusteuernde Druckleitung (20) mit Kraft­ stoff auffüllt.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal (31) in den Saugraum (12) mündet und daß in ihm ein Rückschlagventil (34) vorhanden ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromab des Rückschlagventils (34) für den ausströmenden Kraftstoff eine Prall­ platte (36) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 3-5, dadurchgekennzeichnet, daß vom Saugraum (12) aus zu einem Raum niederen Drucks hin eine Drossel­ verbindung (37) vorhanden ist, der ein Filtersieb (38) vorgeschaltet ist und über die eine konstante "Entlüftung" stattfindet.