DE3524590A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraft-
• maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Rerkömmliche Ausführungen von insbesondere für Dieselmotoren verwendeten Kraftstoffeinspritzpumpen weisen einen die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmenden Regelschieber auf, der von einem Betätigungsgestänge in Abhängigkeit beispielsweise von der Fahrpedalstellung und der Naschinendrehzahl verstellt wird. Die Steuerung der Einspritzmenge erfolgt dabei dadurch, daß der Regelschieber mit seiner Steuerkante eine an dem Pumpenkolben vorgesehene Absteueröffnung während des Druckhubes des Pumpenkolbens entsprechend seiner Stellung früher oder später öffnet, wodurch der Druck im Druck raum der Pumpe zusammenbricht und das an diesen angeschlossene Einspritzventil schließt.
• Nun hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und kleinen Einspritzmengen Schwierigkeiten dadurch entstehen, daß die Steuerkante des Regelschiebers die Absteueröffnung allzu langsam öffnet, so daß der Druck im Druckraum nur verzögert abfällt. Insbesondere bei solchen Einspritzeinrichtungen, bei denen die Einspritzventile mit hohen Abspritzdrücken arbeiten müssen, wie zum Beispiel bei solchen für direkteinspritzende Dieselmotoren, kommt es dadurch zu verspätetem Schließen der Düsennadeln der Einspritzventile, so daß größere Kraftstoffmengen abgespritzt werden, als es dem Förderhub des Pumpenkolbens entspricht. Deshalb können diese Abspritzvorgänge auch nicht bei jedem Kolbenhub, sondern immer erst nach mehreren Kolbenhüben erfolgen, wenn der während eines Abspritzvorgangs durch die erhöhte Abspritzmenge übermäßig abgesunkene Kraftstoffdruck im Druckraum durch entsprechende Kraftstoffnachförderung wieder auf den erforderlichen Abspritzdruck angehoben wurde. Ein derartiges Einspritzverhalten ist jedoch nicht tragbar.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art eine Möglichkeit zur beschleunigten Absteuerung des Pumpenhochdruckes zu schaffen, um so das Einspritzende und die eingespritzten Kraftstoffmengen, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen,genauer und definierter festlegen zu können.
• Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Erfindungsgemäß wird also zumindest im Bereich niedriger Drehzahlen die Absteuerverbindung zwischen dem Pumpendruckraum und dem Pumpengehäuseinnenraum von einem in einer direkten Verbindungsleitung angeordneten Absperrventil gesteuert, das in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine betätigbar ist. Dabei kann dieses Absperrventil zentrisch am Boden eines in dem Pumpengehäuse befestigten, den Pumpenkolben umgebenden Pumpenzylinders gehalten sein und evtl. nur zusätzlich zu einem herkömmlichen Regelschieber vorgesehen sein, der auf dem Pumpenkolben betriebszustandsabhängig verstellbar gehalten ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine als Verteilerpumpe ausgebildete Kraftstoffeinspritzpumpe für Dieselmotoren. Dabei ist mit 1 insgesamt die Kraftstoffeinspritzpumpe bezeichnet, die in einem Gehäuse 2 eine Pumpenwelle 3 trägt, die von der Brennkraftmaschine, beispielsweise mit der halben Maschinendrehzahl,angetrieben wird.
• Über einen Rollenring 5 und eine Hubscheibe 6 wird die Drehbewegung der Pumpenwelle 3 in eine drehende und oszillierende Bewegung eines Pumpenkolbens 4 umgewandelt, der während einer Umdrehung so viel Hubbewegungen ausführt, wie Einspritzventile an die Pumpe angeschlossen sind.
• Mit 7 ist ein Spritzverstellmechanismus mit einem Verstellkolben angedeutet, der son einem in dem Pumpengehäuseinnenraum 9 herrschenden und von einer Förderpumpe 8 gelieferten drehzahlproportionalen Druck beaufschlagt ist und den Rollenring 5 zur Veränderung des Einspritzzeitpunktes verstellt.
• Der Pumpenkolben 4 schließt gegenüber dem Boden eines in dem Pumpengehäuse 2 starr gehaltenen Pumpenzylinders 10 einen Druckraum 11 ein, der bei jeder Saughubbewegung des Pumpenkolbens 4 über eine am Pumpenkolben vorgesehene Längsnut 14 mit einer in dem Pumpenzylinder angeordneten Querbohrung 13 verbindbar ist. Diese Querbohrung 13 mündet in eine in dem Pumpengehäuse 2 angeordnete Verbindungsleitung 12, die in den Pumpengehäuseinnenraum 9 führt, und kann durch ein elektromagnetisch betätigbares Abschaltventil 15 verschlossen werden. Am Umfang des Pumpenkolbens 4 sind so viel Längsnuten 14 gleichmäßig verteilt, wie der Pumpenkolben 4 während einer Umdrehung Hübe ausführt.
• Während des Druckhubes des Pumpenkolbens 4 wird dieser so weit verdreht, daß die Verbindung zwischen dem Druckraum 11 und der Querbohrung 13 versperrt ist, so daß nunmehr unter Aufbauen eines Kraftstoffdruckes der Förderhub beginnen kann. Dabei wird der Kraftstoff aus dem Druckraum 11 über eine in dem Hubkolben 4 vorgesehene Längsbohrung 16 sowie eine dazu quer verlaufende Verteilerbohrung 17 in eine von mehreren im Gehäuse angeordnete Druckleitungen 18 gefördert, die jeweils über ein Druckventil mit einem hier nicht weiter gezeigten, jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeoEdneten Einspritzventil verbunden ist. Bei Erreichen eines ausreichend hohen Kraftstoffdruckes öffnet dabei das Druckventil sowie die Düsennadel des angeschlossenen Einspritzventils, so daß der Kraftstoff abgespritzt wird.
• Die Förderung der Einspritzmenge setzt mit der Hubbewegung des Pumpenkolbens 4 ein und wird bisher üblicherweise dadurch beendet, daß ein auf dem Pumpenkolben 4 axial verschiebbar gehaltener Regelschieber 20 mit einer Steuerkante 25 an dem Pumpenkolben 4 angeordnete Absteuerbohrungen 21 öffnet, die über die Längsbohrung 16 mit dem Druckraum 11 verbunden sind. Durch die Aufsteuerung der Absteuerbohrungen bricht der Druck im Druckraum 11 schlagartig zusammen, so daß auch das Druckventil 19 und die Düsennadel des daran angeschlossenen Einspritzventils schließen.
• Die eingespritzte Kraftstoffmenge kann dann durch axiale Verstellung des Regelschiebers 20 verändert werden, weshalb diese Verstellung von einem mit einem Betätigungsfinger 23 an dem Reglerschieber 20 angreifenden Betätigungsgestänge 22 in Abhängigkeit vom Betriebs zustand der Brennkraftmaschine vorgenommen wird. Mit 24 ist ein Einstellhebel bezeichnet, an dessen unterem Ende der Betätigungshebel 22 angelenkt ist. Die betriebszustandsabhängige Verstellung des Regelschiebers 20 über das Betätigungsgestänge 22 erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals des Fahrzeugs sowie von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei gegebenenfalls auch ein von diesen Zustandsgrößen gesteuerter Stellmotor Verwendung finden kann.
• Da die Aufsteuerung der Absteuerbohrungen 23 durch die Steuerkante 25 des Reglerschiebers 20, insbesondere bei kleinen Drehzahlen, häufig allzu langsam ist, so daß auch das Schließen der Düsg,naaeln der Einspritzventile zu spät erfolgt, soll gemäß der Erfindung entweder anstelle dieses Regelschiebers 20 oder gegebenenfalls auch zusätzlich zu diesem ein beispielsweise elektromagnetisch betätigbares Absperrventil 30 vorgesehen sein, das eine direkte Verbindung des Druckraums 11 mit dem Pumpengehäuseinnenraum 9 steuert. Die Verbindung wird bei dem ffi der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch geschaffen, daß am Boden des Pumpenzylinders 10 eine zentrische Bohrung mit Bohrungsabsätzen 26 und 27 vorgesehen ist, die über eine Querbohrung 28 und einen in dem Pumpengehäuse 2 angeordneten Verbindungskanal 29 mit der zu dem Pumpengehäuseinnenraum 9 führenden Verbindungsleitung 12 verbunden sind. In dem Bohrungsabsatz 27 des Pumpenzylinders 10 ist der Stößel 31 des elektromagnetisch betätigbaren Absperrventils 30 gehalten, der in der in der Zeichnung gezeigten geschlossenen Stellung die Verbindungsbohrung 26 versperrt und damit die Verbindung des Druckraums 11 mit dem Gehäuseinnenraum 9 unterbricht. Die Spule 32 dieses Elektromagnetventils 30 kann zur Öffnung des Ventils von einem Steuergerät 33 angesteuert werden, wobei der Öffnungszeitpunkt des Ventils und damit das Einspritzende des Einspritzvorgangs in Abhängigkeit vom Betriebs zustand der Brennkraftmaschine festlegt werden können, indem dem Steuergerät die dazu benötigten Informationen zugeführt werden.
• Wenn das Absperrventil 30, das gegebenenfalls auch hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden kann, zusätzlich zu dem herkömmlichen Regelschieber 20 vorgesehen ist, wäre es zweckmäßig, seine Betätigung nur im Bereich niedriger Drehzahlen der Brennkraftmaschine, beispielsweise bis in den Bereich von 2000 U/min, durchzuführen. Gerade in diesem Bereich wird durch die schnelle Öffnung des Absperrventils zu dem durch das Steuergerät 33 bestimmten Zeitpunkt der gewünschte schlagartige Abbau des Druckes in dem Druckraum 11 und damit ein schnelles Schließen des Druckventils 19 und der Düsennadel des angeschlossenen Einspritzventils erreicht, was einen günstigen Einspritzvorgang auch bei niedrigen Drehzahlen und geringen Einspritzmengen gewährleistet. Im höheren Drehzahlbereich verursacht die Festlegung des Einspritzendes durch den Regelschieber 20 dagegen keine Schwierigkeiten, so daß dort auf eine Betätigung des Absperrventils 30 verzichtet werden kann.
• Für den Fall, daß das Absperrventil dagegen im gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine das Ende des Einspritzvorganges und damit auch die eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmen soll, kann dagegen auf den Regelschieber und die diesen verstellenden Bauteile verzichtet werden, wodurch eine erhebliche Reduzierung des Bauaufwandes erreicht würde.

Claims (3)

1. ANS PRU C RE ) Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Pumpengehäuse gehaltenen, synchron zur Maschinendrehzahl oszillierend angetriebenen Pumpenkolben, der mit seiner Stirnseite gegenüber einem umgebenden Gehäuse einen während des Pumpenhubes mit zu Einspritzventilen führenden Druckleitungen verbindbaren Druckraum einschließt und dessen Förderende durch eine aufsteuerbare Verbindung des Druckraums mit dem Pumpengehäuseinnenraum bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (26, 27, 28, 12) zwischen dem Druckraum (11) und dem Innenraum (9) des Pumpengehäuses (2) vorgesehen ist, in der ein von einem Steuergerät (33) in Abhängigkeit vom Betriebs zustand der Brennkraftmaschine aufsteuerbares Absperrventil (30) angeordnet ist.
2. 2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (30) zentrisch am Boden eines in dem Pumpengehäuse (2) befestigten, den Pumpenkolben (4) umgebenden Pumpenzylinders (10) gehalten ist.
3. 3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (30) zusätzlich zu einem auf dem Pumpenkolben (4) betriebszustandsabhängig verstellbar gehaltenen Regelschieber (20) vorgesehen ist und nur im Bereich niedriger Drehzahlen der Brennkraftmaschinen aufsteuerbar ist.