DE3704580A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei solchen, insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen verwendeten Kraftstoffeinspritzpumpen wird zur Verbesserung des Leiselaufs die Spritzdauer im Leerlauf und bei niedriger Teillast verlängert, hingegen bei oberer Teillast oder Vollast unverändert belassen.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art (DE-OS 30 13 087) ist hierzu der Entlastungskanal an einem mit dem Pumpenarbeitsraum über einen Saugkanal und Längsnuten im Pumpenkolben verbindbaren Pumpeninnenraum angeschlossen, der mit unter Förderdruck stehendem Kraftstoff gefüllt ist. Ein im Pumpenarbeitsraum auf dem Pumpenkolben gleitender Regelschieber steuert eine Steuerbohrung, die mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung steht, und bestimmt dadurch je nach Lage der Steuerbohrung im Pumpenkolben Einspritzende oder Einspritzbeginn. Die Mündung des Entlastungskanals im Pumpeninnenraum ist über den Pumpenkolben geführt und wird von dem Regelschieber derart abgedeckt, daß sie erst freigegeben wird, wenn der Pumpenkolben einen bestimmten Vorhub zur Erzeugung des Einspritzdruckes zurückgelegt hat. Mit Freigabe der Mündung des Entlastungskanals strömt eine Teilmenge des Kraftstoffes im Pumpenarbeitsraum in den Pumpeninnenraum zurück. Die Absteuerung der Kraftstoffteilmenge setzt also erst nach Öffnen der Einspritzdüse, also nach Spritzbeginn ein. Bei oberer Teillast oder Vollast wird der Steuerschieber durch den Regelschieber oder ein an dem Regelschieber angreifendes Stellglied in seine Sperrstellung verschoben, in welcher er den Entlastungskanal absperrt. Die Spritzdauer ist dann nur noch von dem Pumpenkolbenhub und der Stellung des Regelschiebers bestimmt.

Bei dieser Art der Leiselaufausführung ist zu beachten, daß zwischen der Stellung "Förderendeleerlauf" und "Förderendevollast" des Regelschiebers im allgemeinen ein Hubunterschied von nur max. 0,1 mm besteht. Nur dieser geringe Hubunterschied steht für den Steuerweg des Steuerschiebers zur Verfügung. Bei diesen kleinen Überdeckungswerten und dem Hochdruck des im Pumpenarbeitsraum befindlichen Kraftstoffes treten nicht unerhebliche Leckprobleme auf, die nur dann entschärft werden können, wenn der Pumpenkolbenkopf bezüglich der Lage seiner Steuerbohrung genau eingemessen wird.

Außerdem ist die "Vorspannung" des gesamten Hochdruckraums bis zum Aufsteuern des Entlastungskanals über ein fest eingeschliffenes Maß des Pumpenkolbenkopfes festgelegt. Ändert sich z. B. der Düsenöffnungsdruck oder treten Verkokungserscheinungen auf, so kann die Vorspannung nicht angepaßt werden. In dieses eingeschliffene Maß des Pumpenkolbenkopfes gehen aber auch die Toleranzen von Regelschieber und Steuerbohrung ein, so daß häufig eine Nachbearbeitung dieses Maßes erforderlich ist. Eine Serienfertigung der bekannten Einspritzpumpe ist damit problematisch.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch das Druckhalteventil, das zum Einstellen seines Öffnungsdrucks von außen zugänglich ist, sich die Einstellung des Leerlaufs optimieren läßt und bei sich änderndem Öffnungsdruck der Einspritzdüse wieder nachjustiert werden kann. Die Vorspannung des Pumpenarbeitsraums erfolgt über das einstellbare Druckhalteventil und nicht über ein fest eingeschliffenes Maß im Pumpenkolbenkopf und kann damit an sich ändernde Verhältnisse durch Verkokung, Düsenöffnungsdruckänderung etc. angepaßt werden. Die toleranzbehaftete Lage des Regelschiebers bezüglich der Steuerbohrung im Pumpenkolben ist ohne Bedeutung. Das Einbringen einer zusätzlichen Bohrung im Pumpenkolben entfällt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 2, insbesondere in Verbindung mit Anspruch 3 und 4. Da die Lage der Reglermuffe des Fliehkraftdrehzahlreglers ein Maß für die lastabhängig eingespritzte Kraftstoffmenge ist, wird der Steuerraum des Steuerschiebers lastabhängig verschlossen (obere Teillast oder Vollast) oder mit dem Pumpeninnenraum verbunden (niedrige Teillast oder Leerlauf). Damit wird der Stellkolben des Steuerschiebers lastabhängig bewegt und somit der Entlastungskanal lastabhängig geöffnet oder verschlossen. Sei Start der Brennkraftmaschine, wo eine große Kraftstoffeinspritzmenge erforderlich ist, ist der Entlastungskanal automatisch verschlossen, so daß zum Start nicht das Gaspedal betätigt werden muß. Das Abschaltmaß zum lastabhängigen Verschließen oder Öffnen des Entlastungskanals wird an der Reglermuffe eingestellt und dann hydraulisch verstärkt auf den Stellkolben des Steuerschiebers übertragen. Der Weg des Stellkolbens wird dabei etwa mit dem Faktor 2,2 an der Reglermuffe abgebildet. Zur Steuerung der Abschaltung steht damit ein erheblich größerer Wege zur Verfügung als bei der eingangs beschriebenen bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe, so daß weder Leck- noch Toleranzprobleme auftreten. Durch die üblicherweise von außen justierbare Reglermuffe kann zudem das Abschaltmaß sehr genau eingestellt werden.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen schematischen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerpumpenbauart.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung schematisch im Längsschnitt dargestellte Verteilereinspritzpumpe hat ein Pumpengehäuse 10, das einen Pumpeninnenraum 11 umschließt. Der Pumpeninnenraum 11 wird über eine Förderpumpe 12 aus einem Kraftstoffbehälter 13 mit Kraftstoff versorgt. Der Kraftstoff im Pumpeninnenraum 11 steht unter Überdruck, dem sog. Förderdruck, der durch ein Drucksteuerventil 14 in bekannter Weise drehzahlabhängig gesteuert wird, wobei mit steigender Drehzahl der Druck im Pumpeninnenraum 11 zunimmt.

In einer Bohrung 15 im Pumpengehäuse 10 ist eine Zylinderbuchse 16 eingesetzt, in welcher ein Pumpenkolben 17 arbeitet, der durch eine nicht dargestellte Antriebswelle entgegen der Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt wird. Der Pumpenkolben 17 schließt mit der Zylinderbuchse 16 einen Pumpenarbeitsraum 18 ein, der beim Saughub des Pumpenkolbens 17 über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 17 angeordnete Längsnuten 19 und einen Saugkanal 20 aus dem Pumpeninnenraum 11 mit Kraftstoff versorgt wird. Im Pumpenkolben 17 verläuft ein Längskanal 21, der einerseits in dem Pumpenarbeitsraum 18 und andererseits in einer radialen Steuerbohrung 22 mündet, die in dem in den Pumpeninnenraum 11 hineinragenden Abschnitt des Pumpenkolbens 17 vorgesehen ist. Die Steuerbohrung 22 wird durch einen auf dem Pumpenkolben 17 geführten Regelschieber 23 gesteuert. Vom Längskanal 21 zweigt eine Querbohrung 24 ab, die in einer Verteilerlängsnut 25 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 17 mündet. Über den Längskanal 21, die Querbohrung 24 und die Verteilerlängsnut 25 wird jeweils beim Druckhub des Pumpenkolbens 17 bei dessen Verdrehung der Saugkanal 20 verschlossen und eine der im Pumpengehäuse 11 vorgesehenen Druckkanäle 26 aufgesteuert, so daß der unter Hochdruck stehende Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 18 in den jeweils aufgesteuerten Druckkanal 26 gelangen kann. Die um den Pumpenkolben 17 herum angeordneten, von diesem radial abgehenden Druckkanäle 26 führen jeweils über ein Rückschlagventil 27 zu Druckleitungen 28, welche mit jeweils einer von nicht dargestellten Einspritzdüsen an der Brennkraftmaschine verbunden sind. Nach Zurücklegen eines bestimmten Druckhubes wird die Steuerbohrung 22 durch Austauchen aus dem Regelschieber 23 aufgesteuert, wodurch die Einspritzung unterbrochen wird und der restliche Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 18 in den Pumpeninnenraum 11 abströmt.

Der Steuerschieber 23 wird in bekannter Weise über einen Zwischenhebel 29 eines Fliehkraftdrehzahlreglers 30 in Abhängigkeit von Last und Drehzahl auf dem Pumpenkolben 17 verschoben. Der im Drehpunkt 31 schwenkbar gelagerte Zwischenhebel 29 greift hierzu mit einem Kopf 32 in eine Ausnehmung 33 im Regelschieber 23. Eine Verschiebung des Kopfes 32 nach unten bewirkt eine Verminderung der Einspritzmenge, eine Verschiebung nach oben eine Zunahme. Für Startdrehzahlen nimmt der Regelschieber 23 seine höchste Stellung ein, in welcher die Steuerbohrung 22 nicht mehr aufgesteuert wird, so daß die gesamte Kraftstoffmenge im Pumpenarbeitsraum 18 zur Einspritzung gelangt.

Vom Pumpenarbeitsraum 18 zweigt weiterhin ein Entlastungskanal 34 ab, in welchem eine nur schematisch dargestellte Drossel 35 und ein Steuerschieber 36 angeordnet sind. Der Entlastungskanal 34 ist von einem Druckhalteventil 37 abgeschlossen, dessen Öffnungsdruck über eine von außen einstellbare Einstellschraube 38 einstellbar ist. Dieser wird so bemessen, daß er kleiner als der Öffnungsdruck der Einspritzdüsen und größer als deren Schließdruck ist. Auf diese Weise öffnet das Druckhalteventil 37 kurz vor Einspritzbeginn, so daß die Drossel 35 im Entlastungskanal 34 von Förderbeginn bis Förderende wirksam ist, was eine verlängerte geometrische Förderdauer zur Folge hat. Der Ausgang des Druckhalteventils 37 ist über eine im Gehäuse 10 verlaufende Ablaufbohrung 39 mit einer zum Kraftstoffbehälter 13 führenden Kraftstoffrücklaufleitung 40 verbunden. Der Steuerschieber 36, der aufgrund seiner Kleinheit sehr dicht am Pumpenkolben 17 angeordnet werden kann, weist einen Stellkolben 41 auf, der in einer Bohrung 42 im Pumpengehäuse 10 axial verschieblich geführt ist. Der Stellkolben 41 begrenzt mit seiner einen Stirnseite einen Federraum 43 und mit seiner anderen Stirnseite einen hydraulischen Steuerraum 44. Der Federraum 43 ist an die Kraftstoffrücklaufleitung 40 angeschlossen, während der Steuerraum 44 über eine hydraulische Steuerleitung 45 mit dem Fliehkraftdrehzahlregler 30 verbunden ist, der diesen lastabhängig mit dem Pumpeninnenraum 11 verbindet oder von diesem absperrt. Federraum 43 und Steuerraum 44 stehen durch eine im Stellkolben 41 axial verlaufende Drosselbohrung 46 miteinander in Verbindung. Im Federraum 43 ist eine relativ schwache Verschiebefeder 47 angeordnet, die den Stellkolben 41 entgegen der Wirkung des Steuerraums 44 belastet und ihn in seine Grundstellung hin verschiebt, in welcher der Entlastungskanal 34 abgesperrt ist. Die Federkraft der Verschiebefeder 47 ist dabei so bemessen, daß sie bei abgesperrtem Steuerraum 44 den Stellkolben 41 in seine den Entlastungskanal 34 sperrende Grundstellung überführt und bei an dem Pumpeninnenraum 11 angeschlossenem Steuerraum 44 eine Verschiebung des Stellkolbens 41 in seine den Entlastungskanal 34 freigebende Arbeitsstellung zuläßt.

Der Fliehkraftdrehzahlregler 30 wird in bekannter Weise von der nicht dargestellten Antriebswelle des Pumpenkolbens 17 angetrieben. Die Drehzahl der Antriebswelle wird dabei über ein auf einem Träger 48 gelagertes Zahnrad 49 auf Fliehgewichte 50 übertragen. Bei zunehmender Drehzahl wird die Fliehkraft wirksam, und die Fliehgewichte 50 werden nach außen bewegt. Sie drehen sich dabei um jeweils ein Schneidenlager 51 und verschieben über ihre Innenschenkel eine auf dem Träger 48 axial verschieblich sitzende Reglermuffe 52. Die Reglermuffe 52 überträgt in bekannter Weise ihre Verschiebebewegung auf den Zwischenhebel 29, der wiederum die Stellung des Regelschiebers 23 relativ zu der Steuerbohrung 22 beeinflußt. Der Träger 48 weist eine Axialbohrung 53 auf, die einerseits in einer im Bereich der Reglermuffe 52 angeordneten Querbohrung 54 im Träger 48 mündet und andererseits mit der Steuerleitung 45 verbunden ist. In der Reglermuffe 52 ist eine mit der Querbohrung 54 zusammenwirkende radiale Steueröffnung 55 vorgesehen, die relativ zur Querbohrung 54 derart angeordnet ist, daß in der Stellung der Reglermuffe 52, welche diese bei unterer Teillast oder Leerlauf einnimmt, Steueröffnung 55 und Querbohrung 54 einander überdecken und daß in der Stellung der Reglermuffe, welche diese bei oberer Teillast oder Vollast einnimmt, die Querbohrung 54 abgedeckt ist. Damit ist bei Leerlauf oder unterer Teillast der Pumpeninnenraum 11 mit dem Steuerraum 44 des Steuerschiebers 36 verbunden, wodurch der Stellkolben 41 in seine den Entlastungskanal 34 freigebende Arbeitsstellung verschoben ist, und bei oberer Teillast oder Vollast der Steuerraum 44 des Steuerschiebers 36 abgeschlossen, so daß der Stellkolben 41 von der Verschiebefeder 47 in seine in der Zeichnung dargestellte Grundstellung überführt wird, in welcher er den Entlastungskanal 34 sperrt. Über die Drosselbohrung 46 entweicht dabei der im Steuerraum 44 befindliche Kraftstoff, so daß der Stellkolben 41 relativ rasch nach Verschließen des Steuerraums 44 seine Grundstellung einnehmen kann. Die Leckmengen werden über die Kraftstoffrücklaufleitung 40 wieder dem Kraftstoffbehälter 13 zugeführt.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem von einem Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum, von welchem eine zu mindestens einer Einspritzdüse führende Druckleitung und ein eine Drossel enthaltender Entlastungskanal zum Abzweigen einer Kraftstoffteilmenge während des Druckhubes des Pumpenkolbens zwecks Verlängerung der Einspritzdauer abgehen, und mit einem im Entlastungskanal angeordneten Steuerschieber zum Sperren des Entlastungskanals bei oberer Teillast und Vollast, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal (34) mit einem justierbaren Druckhalteventil (37) abgeschlossen ist, dessen Öffnungsdruck in Anpassung an den Öffnungsdruck der Einspritzdüse einstellbar ist.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (36) einen Stellkolben (41) aufweist, der auf gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils einen an eine Kraftstoffrücklaufleitung (40) angeschlossenen Federraum (43) und einen hydraulischen Steuerraum (44) begrenzt, der mit dem Federraum (43) über eine Drosselbohrung (46) verbunden ist, daß im Federraum (43) eine auf den Stellkolben (41) wirkende Verschiebefeder (47) angeordnet ist und daß der Steuerraum (44) über eine hydraulische Steuerleitung (45) mit einem Fliehkraftdrehzahlregler (30) verbunden ist, der abhängig von der Stellung seiner Fliehgewichte (50) einen kraftstoffgefüllten Niederdruckraum (11) an die Steuerleitung (45) anschließt oder von dieser absperrt.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Verschiebefeder (47) derart bemessen ist, daß sie bei abgesperrtem Steuerraum (44) den Stellkolben (41) in seine den Entlastungskanal (34) sperrende Grundstellung überführt und bei an dem Niederdruckraum (11) angeschlossenem Steuerraum (44) eine Verschiebung des Stellkolbens (41) in seine den Entlastungskanal (34) freigebende Arbeitsstellung zuläßt.

4. Einspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftdrehzahlregler (30) eine zumindest in den Niederdruckraum (11) hineinragende Reglermuffe (52) aufweist, die von Fliehgewichten (50) auf einem Träger (48) axial verschiebbar ist, daß der Träger (48) eine Axialbohrung (53) aufweist, die einerseits mit einer im Träger (48) im Verschiebebereich der Reglermuffe (52) vorgesehene Querbohrung (54) und andererseits mit der Steuerleitung (45) in Verbindung steht, und daß in der Reglermuffe (52) eine mit der Querbohrung (44) zusammenwirkende radiale Steueröffnung (55) vorgesehen ist, die relativ zur Querbohrung (54) derart angeordnet ist, daß in der bei unterer Teillast oder Leerlauf von der Reglermuffe (52) eingenommenen Stellung die Steueröffnung (55) und die Querbohrung (54) einander überdecken und daß in der bei oberer Teillast oder Vollast von der Reglermuffe (52) eingenommenen Stellung die Querbohrung (54) abgedeckt ist.