DE3732776A1

DE3732776A1 - Bevel edge-controlled high-pressure injection pump for an air-compressing internal combustion engine with fuel injection

Info

Publication number: DE3732776A1
Application number: DE19873732776
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Augustin; Volker Dipl Ing Schwarz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1988-06-30

Abstract

The invention relates to a bevel edge-controlled high-pressure injection pump for air-compressing internal combustion engines with fuel injection with a piston for controlling a control bore arranged in the cylinder, with a ground surface provided on the cylindrical wall of the piston in such a way that in virtually any position of the piston the effectively throttling overflow cross-section formed by the ground surface at the level of the free boundary curve of the control bore is smaller than the free hole cross-section of the control bore.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schrägkantengesteuerte Hochdruckeinspritzpumpe für eine luftverdichtende Einspritz brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an inclined edge controlled High pressure injection pump for an air compressing injection Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE-OS 24 21 668 ist eine derartige Einspritzpumpe mit einem Kolben bekannt, dessen obenliegende schräg ver laufende Steuerkante beim Verdrehen des Kolbens den Förder beginn derart lastabhängig verändert, daß der Förderbeginn ab Leerlaufdrehzahl gegenüber dem Förderbeginn bei Vollast später einsetzt, um auf diese Weise einen Einfluß auf ein besseres Abgasverhalten sowie eine Reduzierung der Brenn kraftmaschinengeräusche auszuüben.Such an injection pump is known from DE-OS 24 21 668 known with a piston, the overhead oblique ver running control edge when turning the piston of the conveyor beginning so changed depending on the load that the start of funding begins Idle speed compared to the start of delivery at full load later sets in to have an impact on that better exhaust gas behavior and a reduction in combustion exert engine noise.

Dennoch ergaben sich unzulässige Rauchwerte der Brennkraft maschine, da der übliche Einsatz von Gleichdruckventilen eine starke Einspritzmengenüberhöhung im unteren Drehzahl bereich bewirkte.Nevertheless, there were inadmissible smoke values for the internal combustion engine machine, since the usual use of constant pressure valves a strong increase in the injection quantity in the lower speed area caused.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch ein fache Maßnahmen an der mit einem Gleichdruckventil ver sehenen Hochdruckeinspritzpumpe eine Mengenüberhöhung im niederen Drehzahlbereich zu vermeiden und zugleich auf den Einsatz von über den gesamten Drehzahlbereich wirkenden Spritzverstellern zu verzichten.The invention is therefore based on the object simple measures on the ver with a constant pressure valve seen high-pressure injection pump a volume increase in the to avoid low speed range and at the same time on the Use of over the entire speed range To dispense with spray adjusters.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.To solve this problem, the in the characteristics of Features specified claim 1.

Durch die besondere Auslegung des Anschliffs bzw. der Stufe am Kolben wird erreicht, daß durch den aus Anschliff und Zylinderwandung gebildeten extrem engen Spalt als wirk samer Überströmquerschnitt nur ein Teil des vom Kolben ver drängten Kraftstoffvolumens im Pumpenarbeitsraum wieder in den Saugraum der Einspritzpumpe abfließen kann, während der andere Teil in eine Druckerhöhung umgesetzt wird. Somit ist bei niedrigen Drehzahlen das zeitlich vom Kolben verdrängte Volumen aufgrund der geringen Kolbengeschwindigkeit so klein, daß erst bei sehr kleinen freien Lochquerschnitten der Steuerbohrung der Druck ausreicht, um das Druckventil zum Öffnen zu veranlassen. Demgegenüber kommt es bei höheren Drehzahlen aufgrund des entsprechend der Kolbengeschwindigkeit vom Kolben verdrängten vergrößerten Volumens zu einem sehr raschen Druckaufbau. Die Folge ist ein früheres Öffnen des Druckventiles. Somit ergibt sich bei höheren Drehzahlen eine Verlegung des Förderbeginns in Richtung früh.Due to the special design of the bevel or Step on the piston is achieved by grinding off and cylinder wall formed extremely narrow gap as effective The entire cross-section is only a part of the ver pushed the fuel volume back into the pump workspace the suction chamber of the injection pump can drain off during the other part is converted into a pressure increase. So is at low speeds, the piston displaced in time Volume so small due to the low piston speed that only with very small free hole cross sections Control hole the pressure is sufficient to the pressure valve to To cause opening. In contrast, it happens with higher ones Speeds due to the corresponding to the piston speed increased volume displaced by the piston to a very large rapid pressure build-up. The result is an earlier opening of the Pressure valve. This results in a higher speed Relocation of the start of funding towards early.

Eine förderliche Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.A beneficial further development of the invention results from the subclaim.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungs beispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is in the drawing based on an embodiment example explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Teil einer Hochdruckeinspritzpumpe in Ansicht mit aufgebrochenem Pumpenelement Fig. 1 shows a part of a high pressure injection pump in view with the pump element broken

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab den Kolben mit Anschliff Fig. 2 on an enlarged scale the piston with bevel

Fig. 3 die Flächenverhältnisse des Anschliffs und der Steuerbohrung beim Verschließen der Steuerbohrung Fig. 3 shows the area ratio of the bevel and the control bore when closing the control bore

Fig. 4 in einem Diagramm den statischen Förderbeginn sowie den dynamischen Förderbeginn bei niedrigen und bei hohen Drehzahlen. Fig. 4 in a diagram the static start of delivery and the dynamic start of delivery at low and at high speeds.

In Fig. 1 ist ein Teil einer für luftverdichtende Einspritz brennkraftmaschinen vorgesehenen Hochdruckeinspritzpumpe 1 mit Pumpenelementen 2 gezeigt, von denen jedes im wesent lichen aus einem mit mindestens einer Steuerbohrung 3 ver sehenen Zylinder 4 und einem darin längsverschiebbar ge führten nockenwellenangetriebenen Kolben 5 besteht.In Fig. 1 a part of an air compressor for internal combustion engines high pressure injection pump 1 is shown with pump elements 2 , each of which essentially consists of a ver ver with at least one control bore 3 cylinder 4 and a longitudinally displaceable GE guided camshaft-driven piston 5 .

Der Kolben 5 weist gemäß Fig. 2 eine von der obenliegenden Steuerkante 6 ausgehende Längsnut 7 sowie eine schrauben förmige Ausfräsung auf, deren schräg verlaufende Kante an der zylindrischen Kolbenwand 8 als untenliegende Steuer kante 9 das Förderende in Abhängigkeit von der Last bestimmt.The piston 5 has, as shown in FIG. 2, a longitudinal groove 7 extending from the overhead control edge 6 as well as a helical milling, the sloping edge of which on the cylindrical piston wall 8 as the underlying control edge 9 determines the end of delivery depending on the load.

Das freie Ende des Kolbens 5 weist einen Anschliff 10 auf, durch den eine von der obenliegenden, geradlinig verlaufenden Steuerkante 6 ausgehende Umfangsnut an der Kolbenwand 8 gebildet ist, deren Nutgrunddurchmesser D _i gegenüber dem Kolbendurchmesser D _a um ca. 0,2 mm kleiner ist (Fig. 3). Somit ergibt sich eine Spaltbreite zwischen dem Nutgrund 11 und dem Zylinder 4 von etwa 0,1 mm. Durch diesen äußerst kleinen Spalt ist in nahezu jeder Kolben stellung der drosselwirksame Überströmquerschnitt A ₁ auf Höhe des freien Begrenzungsbogens 3 a der Steuerbohrung 3 kleiner als der freie Lochquerschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3 (A ₁<A ₂). Bei einem Kolben ohne Stufe ist der freie Loch querschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3 bis auf einen kleinen Bereich kurz vor dem statischen Förderbeginn (FB _stat) so groß, daß nahezu das gesamte vom Kolben verdrängte Kraftstoff volumen wieder in den Rücklauf, also über die Steuerbohrung 3 in den Saugraum, abströmen kann. Der dabei entstehende Druck im Pumpenarbeitsraum 12 ist so gering, daß ein Öffnen des Gleichdruckventiles nicht erfolgt.The free end of the piston 5 has a bevel 10 , through which a circumferential groove extending from the overhead, rectilinear control edge 6 is formed on the piston wall 8 , the groove base diameter D _i of which is approximately 0.2 mm smaller than the piston diameter D _a ( Fig. 3). This results in a gap width between the groove base 11 and the cylinder 4 of approximately 0.1 mm. Due to this extremely small gap, the throttle-effective cross-section A ₁ at the level of the free limiting arc 3 a of the control bore 3 is smaller than the free hole cross section A _{2 of} the control bore 3 ( A ₁ < A ₂ ) in almost every piston position. In the case of a piston without a step, the free hole cross section A _{2 of} the control bore 3 is so large, with the exception of a small area shortly before the start of static delivery ( FB _stat ), that almost the entire fuel volume displaced by the piston returns to the return line, that is to say via the control bore 3 can flow into the suction chamber. The resulting pressure in the pump work chamber 12 is so low that the constant pressure valve does not open.

Durch den besonderen Anschliff 10 bzw. Stufe am Kolben 5 kann durch die Fläche A ₁ nur ein Teil des vom Kolben verdrängten Kraftstoffvolumens wieder in den Rück lauf abfließen, während der andere Teil bereits in eine Druckerhöhung umgesetzt wird. Bezogen auf die unterschied lichen Drehzahlen ergibt sich, daß mit zunehmender Dreh zahl der drosselwirksame Überströmquerschnitt an Wirkung verliert, d.h., daß bei niedrigen Drehzahlen n ₁ das vom Kolben verdrängte Kraftstoffvolumen aufgrund der geringen Kolbengeschwindigkeit so klein ist, daß erst bei sehr kleinen Lochquerschnitten (im Winkelbereich ϕ, in dem der statische Förderbeginns FB _st annähernd dem dynamischen Förderbeginn FB _dyn n ₁ entspricht, s. Fig. 4) der Druck für das Öffnen des Druckventiles aus reicht, dagegen kommt es bei höheren Drehzahlen n ₂ sowie der höheren Kolbengeschwindigkeit infolge des vom Kolben verdrängten vergrößerten Kraftstoffvolumens zu einem be schleunigten Druckaufbau und somit zu einem früheren Öffnen des Druckventiles (FB _dyn n ₂<FB _st).Due to the special grinding 10 or step on the piston 5 , only a part of the fuel volume displaced by the piston can flow back into the return flow through the area A ₁ , while the other part is already being converted into a pressure increase. Based on the different speeds, it follows that with increasing speed the throttling overflow cross section loses effect, ie that at low speeds n ₁ the fuel volume displaced by the piston is so small due to the low piston speed that only with very small hole cross sections (in Angular range ϕ , in which the static start of delivery FB _st approximately corresponds to the dynamic start of delivery FB _dyn n ₁ , see Fig. 4) the pressure for opening the pressure valve is sufficient, however, at higher speeds n ₂ and the higher piston speed as a result of Increased fuel volume displaced by the piston leads to an accelerated pressure build-up and thus to an earlier opening of the pressure valve ( FB _dyn n ₂ < FB _st ).

Durch den besonderen Anschliff läßt sich also eine Verstellung des Förderbeginns in Richtung "früh" bei zunehmenden Dreh zahlen erreichen.Due to the special bevel, an adjustment can be made the start of funding towards "early" with increasing rotation achieve numbers.

Die Kolbenhubdifferenz Δ h gemäß Fig. 4 ist abhängig von der Drehzahl und von der Stufenhöhe "h" und beeinflußt die Größe der Spritzverstellwirkung. Ferner läßt sich aus Fig. 4 erkennen, daß der dynamische Nutzhub N _dyn bei höheren Dreh zahlen n ₂ gegenüber n ₁ um den Betrag Δ h vergrößert wird. Es ergibt sich eine Förderbeginnverstellung um den Wert Δ d.The piston stroke difference Δ h according to FIG. 4 is dependent on the speed and on the step height “ h” and influences the size of the spray adjustment effect. It can also be seen from FIG. 4 that the dynamic useful stroke N _{dyn is increased} at higher speeds n ₂ compared to n ₁ by the amount Δ h . The delivery start is adjusted by the value Δ d .

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Fläche A ₁ bzw. der drosselwirksame Überströmquerschnitt über nahezu dem gesamten Wirkbereich des Anschliffs kleiner sein muß als der freie Lochquerschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3. Die An schlifftiefe muß etwa 0,1 mm betragen, demnach D _a-D _i=0,2 mm.In summary it can be said that the area A ₁ and the throttle effective overflow cross must be less than nearly the entire active area of the Anschliffs than the free hole cross-section A ₂ of the control bore. 3 At the grinding depth must be about 0.1 mm, therefore D _a - D _i = 0.2 mm.

Der oberhalb der Achse "x" in Fig. 4 dargestellte Kurven verlauf gibt zum einen den Druck in der Einspritzleitung stromab des Druckventiles bei hohen Drehzahlen (P _n2) und zum anderen bei niedrigen Drehzahlen (P _n1) an.The curve shown above the axis "x" in Fig. 4 indicates on the one hand the pressure in the injection line downstream of the pressure valve at high speeds ( P _n2 ) and on the other hand at low speeds ( P _n1 ).

Bei bekannten ausgeführten Stufen ist der Durchlaßquer schnitt A ₁ auf Höhe des freien Begrenzungsbogens der Steuer bohrung immer größer als der freie Lochquerschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3, wodurch die angestrebte Spritzverstell wirkung nicht erzielbar ist, da der dynamische Förderbeginn bei hohen Drehzahlen annähernd demjenigen bei niedrigen Drehzahlen entspricht.In known executed stages, the passage cross section A ₁ at the level of the free limiting arc of the control bore is always larger than the free hole cross section A _{2 of} the control bore 3 , whereby the desired spray adjustment effect cannot be achieved, since the dynamic start of delivery at high speeds is approximately the same as that at low Speeds corresponds.

Claims

1. Bevel-controlled high-pressure injection pump for an air-compressing injection internal combustion engine with at least one pump element, consisting of a cylinder and a longitudinally displaceably guided therein, having an overhead control edge and, together with a pressure valve, a pump working space-limiting piston for controlling a control bore arranged in the cylinder, characterized in that the piston ( 5 ) on its cylindrical wall ( 8 ) starting from the overhead control edge ( 6 ) has a bevel ( 10 ) defined in height and depth, such that the throttle-effective formed by the bevel ( 10 ) in almost every piston position Overflow cross section ( A ₁ ) at the level of the free limiting arc ( 3 a ) of the control bore ( 3 ) is smaller than the free hole cross section ( A ₂ ) of the control bore ( 3 ).

2. High-pressure injection pump according to claim 1, characterized in that the bevel ( 10 ) is formed by a circumferential groove, the groove base diameter compared to the piston diameter is smaller by about 0.2 mm.