DE3809700C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritz­ pumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einspritzpumpe ist aus der US-PS 28 71 796 be­ kannt. Für die Funktion der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe, d. h. die Unterteilung der Einspritzung in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung ist es erforderlich, daß in der Pumpen­ zylinderbüchse neben zwei diametral angeordneten Ansaugboh­ rungen noch zwei zusätzliche, schrägverlaufende, ebenfalls vom Saugraum abgehende Bohrungen vorhanden sind, welche zur An­ triebsseite hin versetzt in der Zylinderbohrung münden. Außer­ dem ist im Bereich der pumpenkolbenseitigen Mündungen dieser Bohrungen noch eine diese Bohrungen verbindenden Umfangsnut in der Pumpenzylinderbüchse notwendig. Die erste Steuernut ist mit der dritten Steuernut über eine am Pumpenkolbenumfang verlaufende Längsnut ständig verbunden. Die zweite Steuernut ist auf dem Pumpenkolben im wesentlichen auf die gleichen Höhe angeordnet wie die dritte Steuernut. Zur Steuerung der Haupteinspritzung wirkt die dritte Steuernut während eines Arbeitstaktes nacheinander zunächst mit der Umfangsnut bzw. den schrägverlau­ fenden Bohrungen und anschließend mit einer der diametral ange­ ordneten Ansaugbohrungen zusammen, mit der auch die erste Steuernut beim Haupteinspritzbeginn zusammenarbeitet. Die zweite Steuernut schließlich arbeitet zur Steuerung des Vorein­ spritzbeginns ebenfalls mit der Umfangsnut bzw. den schräg ver­ laufenden Bohrungen zusammen und ermöglicht außerdem über eine der diametral angeordneten Ansaugbohrungen zusammen mit einem gleichzeitig über die erste und dritte Steuernut sowie die diese verbindende Längsnut und die andere diametral gegenüber­ liegend angeordnete Ansaugbohrung geöffneten Kraftstoffweg das Ansaugen von Kraftstoff für den nächsten Förderhub des Pumpen­ kolbens.

Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist es von Nachteil, daß einige der zur Steuerung des Einspritzverlaufs erforderlichen Steuerelemente in Form von Bohrungen und einer Umfangsnut im Pumpenzylinder angeordnet sind. Denn zum einen ist bereits die Fertigung des Pumpenzylinders unter Einhaltung der erforderlichen Maßgenauigkeit und zum anderen auch die Überprüfung der Lage der jeweiligen Steuerelemente an der Innenfläche des Pumpenzylinders äußerst schwierig und nur unter großem apparativen Aufwand möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe zu schaffen, welche mit einem merklichen geringeren Fertigungsaufwand bei leich­ terer Maßkontrolle herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Demnach sind bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe die erste und die zweite Steuernut einander diametral gegen­ überliegend pumpenarbeitsraumseitig oberhalb der dritten Steuernut auf dem Pumpenkolben angeordnet. Dabei ist die dritte Steuernut durch eine Verbindungsleitung ständig an den Pumpen­ arbeitsraum angeschlossen. Jede der drei Steuernuten wirkt nur mit je einer von den zwei radial in der Pumpenzylinderbüchse angeordneten Ansaugbohrungen zusammen.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Kraftstoffeinspritzpumpe gestattet es somit, daß gegenüber dem Stand der Technik in dem Pumpenzylinder auf zwei Bohrungen und eine an der Lauffläche für den Pumpenkolben vorgesehene Umfangsnut verzichtet werden kann. Dies vermindert den Herstellaufwand, und die an der Innen­ fläche des Pumpenzylinders schwierig vorzunehmenden Kon­ trollmeßungen können reduziert werden. Aus der Anordnung der ersten und der zweiten Steuernut in der Weise, daß sie einander diametral gegenüberliegen, resultiert ein weiterer Vorteil insofern, als an beiden Längsseiten des Kolbens, insbesondere während der Druckphase bei sehr hohem Kraftstoffdruck, annähernd gleiche Flächendrücke herrschen; die Gefahr, daß der Pumpen­ kolben sich aufgrund einer durch einseitige Belastung her­ vorgerufenen übergroßen Flächenreibung festfrißt wird deshalb beträchtlich reduziert.

Die Ausgestaltung einer Kraftstoffeinspritzpumpe in der Weise, daß am Kolbenzylinder lediglich zwei einander diametral gegen­ überliegende Steuerbohrungen ohne eine umlaufende Nut vorgesehen sind, ist zwar bereits in der DE-PS 5 72 711 beschrieben; allerdings sind in gattungsmäßig anderer Weise am Pumpenkolben dieser Einspritzpumpe lediglich zwei Steuernuten vorgesehen, welche miteinander und mit dem Pumpenarbeitsraum kommunizieren.

Außerdem ist aus der US-PS 24 20 164 noch bekannt, daß die An­ ordnung zweier Steuernuten auf dem Pumpenkolben in der Weise, daß sie einander diametral gegenüberliegen, dazu beitragen kann, die Belastung des Pumpenkolbens zu vergleichsmäßigen; allerdings wird in der genannten Druckschrift diese Maßnahme lediglich im Zusammenhang mit schrägverlaufenden Steuernuten beschrieben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Unter­ ansprüchen entnehmen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Anspruch 2 ist der Winkelbetrag der ersten und zweiten Steuernut auf annähernd 120° des Pumpen­ kolbenumfanges begrenzt und sind somit die ersten und die zweite Steuernut durch etwa 60° betragende Winkelabschnitte des vollen Pumpenkolbenumfanges voneinander leitungsmäßig getrennt. Solche Winkelbemessung der Steuernuten und ihrer Radialkanten garan­ tiert eine sichere Einhaltung im Beginn und Ende der verschie­ denen Steuerphasen und damit auch die angestrebte exakte Trennung zwischen Vor- und Haupteinspritzung. Außerdem ist es leicht möglich in den Bereich des einen oder anderen vollen Um­ fangswinkelabschnitts des Pumpenkolbens eine zur dritten Steuernut hin führende axiale Nut am Umfang zu legen, welche an die Stelle einer Verbindungsbohrung zwischen Pumpenarbeitsraum und dritter Steuernut treten könnte.

Schließlich ist die Anordnung der zweiten Steuernut in ver­ schiedener Weise am Kolben ausführbar. So kann die zweite, ständig mit dem Pumpenarbeitsraum verbundene Steuernut an der Umfangsseite des Pumpenkolbens entweder unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum ausmünden (Anspruch 3), oder ebenfalls, wie die erste Steuernut, mit einem geringen Abstand von der Stirn­ kante des Pumpenkolbens angeordnet sein, wobei dann die ständige Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum über eine Verbin­ dungsleitung innerhalb des Pumpenkolbens erfolgt (Anspruch 4).

Zweckmäßigerweise kann, worauf in den Ansprüchen nicht weiter hingewiesen ist, der Pumpenarbeitsraum dadurch gebildet sein, daß auf die Stirnseite des Pumpenzylinders ein zylindrisches, eine Bohrung aufweisendes Zwischenglied aufgesetzt ist, wobei der Durchmesser der Bohrung größer ist als der Durchmesser des Pumpenkolbens; das Zwischenglied kann bevorzugt zwischen den Pumpenzylinder und ein Druckventilgehäuse eingefügt sein.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine einzylindrige Einspritzpumpe im teilweisen Längsschnitt,

Fig. 2-5 Einzelheiten der Pumpe nach Fig. 1 in größerer Darstellung, Maßstab und in verschiedenen Betriebsstellungen,

Fig. 6 den Kolben-Umfang für die Einspritzpumpe gemäß Fig. 1 in Abwicklung, und

Fig. 7+8 Varianten der Einspritzpumpe nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Einspritzpumpe mit ihrem Pumpengehäuse 10 und Pumpen­ kolben 12, der in einem im Pumpengehäuse festsitzenden Pumpenzylinder 14 geführt ist. Der Pumpenkolben wird im Förderhub aus seiner unteren Totpunktlage durch einen Exzenternocken einer Antriebswelle in Richtung F angetrieben, während eine Rückstell­ feder den Pumpenkolben beim Saughub S aus der oberen Totpunktlage nach unten bewegt. Der Pumpenkolben ist um seine Längsachse dreh­ bar, um eine schräge Steuerkante 12a im Bereich der dritten Steuernut 12aa in verschiedene Relativstellungen zu einer Ansaugbohrung 14a in dem Pumpenzylinder 14 einstellen und die einzuspritzende Kraftstoff-Menge regeln zu können. Die Einzelheiten eines derartigen Pumpen-Antriebes samt Mengenregelung sind bekannt (vgl. z. B. DE-PS 34 16 355) und hier deshalb nicht dargestellt.

Ein den Pumpenzylinder 14 umgebende Saugraum 10a im Pumpengehäuse 10 steht mit einer Saugleitung in Verbindung, deren Anschluß­ nippel in eine Gewindebohrung 10b des Pumpengehäuses 10 einschraub­ bar ist. Die zur Einspritzdüse führende Druckleitung ist mit einem Anschlußnippel 16 kuppelbar, wobei der vom Pumpenkolben 12 geförderte Kraftstoff über ein Druckventil 18 geleitet wird, das im Druckventil-Gehäuse 20 geführt ist und durch den Kraftstoff-Druck entgegen einer Rückstellfeder 22 geöffnet wird. Die zur Einspritzdüse führende Bohrung des Nippels 16 ist mit 16b bezeichnet. Der Anschlußnippel selbst ist unter Zwischen­ schaltung eines Dichtungsringes 24 im Pumpengehäuse 10 eingeschraubt.

In die das Druckventil-Gehäuse 20 aufnehmende Innenbohrung 16a des Anschlußnippels 16 ist eine Ringscheibe 26 und ein rohrförmiges Zwischen­ glied 28 derart eingesetzt, daß beim Festspannen des Anschlußnippels 16 im Pumpengehäuse 10 das Zwischenglied 28 auf der Stirnseite des Pumpenzylinders 14 aufsitzt. Die Innenfläche 28b des rohrförmigen Zwischen­ gliedes 28 begrenzt einen Hohlraum 28a, der als Pumpenarbeits­ raum fungiert.

Der Pumpenkolben 12 trägt - wie die Umfangsabwicklung nach Fig. 6 klar zeigt - am Umfang eine erste Steuernut 12t und eine zweite Steuernut 12s. Diese Steuernuten sind diametral gegenüberliegend angeordnet und erstrecken sich etwa über einen Winkelbereich von 120° des Kolbenumfanges. Die zweite Steuer­ nut 12s arbeitet mit der Ansaugbohrung 14a zusammen, während die erste Steuernut 12t mit einer zu 14a diametral gegenüberliegenden Ansaugbohrung 14aa zusammenarbeit. Die zweite Steuernut 12s mündet in den Pumpenarbeitsraum 28a ein und ist mit einer Radialkante 12su axial nach unten begrenzt. Die Steuernut 12t ist durch zwei Radialkanten 12to und 12tu axial begrenzt. Eine Verbindungsleitung in Form einer im Pumpenkolben 12 verlaufenden Bohrung 12v ver­ bindet den Pumpenarbeitsraum 28a ständig mit der dritten Steuernut 12aa. Zur Lei­ tungsverbindung zwischen 28a + 12aa könnte auch eine axiale Nut am Pumpenkolbenumfang dienen.

Die Förderung des Kraftstoffes geschieht bei dieser Ausge­ staltung der Elemente in folgender Weise:

Wenn sich der Pumpenkolben 12 beim Saughub S aus OT nach UT bewegt und seine Steuernut 12 die Ansaugöffnung 14a überschleift und freigibt, dann wird aus dem Saugraum 10a über die Ansaug­ bohrung 14a und die Steuernut 12s Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 28a angesaugt. Sobald sich der Pumpenkolben 12 beim Förderhub F aus UT nach OT bewegt und die Radialkante 12su der zweiten Steuernut 12s die Ansaugbohrung 14a schließt (Fig. 2), dann beginnt - da ein Kraftstoff-Rückfluß durch die andere Ansaugbohrung 14aa infolge ihrer Überdeckung durch die erste Steuernut 12t verhindert ist - die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 28a zur Einspritzdüse für die Vorein­ spritzung. Die Voreinspritzung wird beendet, sobald beim weiteren Kolben-Hub in Richtung F die obere Radialkante 12to der ersten Steuernut 12t die Steuerkante 14s an der Stirnseite des Pumpenzylinders 14 überschleift und dadurch den Rückströmweg aus dem Pumpenarbeitsraum 28a über die Steuernut 12t und die Ansaugbohrung 14aa zum Saugraum 10a hin öffnet (Fig. 3).

Eine bestimmte Zeitspanne nach dem Ende der Voreinspritzung über­ schleift die untere Radialkante 12tu voll die Ansaugbohrung 14aa, so daß der Rückströmweg des Kraftstoffes unterbunden wird (Fig. 4). Nun beginnt die Haupteinspritzung des Kraftstoffes aus dem Pumpenarbeitsraum 28a zur Einspritzdüse, wobei diese Haupt­ einspritzung bei weiterem Pumpenkolben-Hub in Richtung F solange dauert, bis die schräge Steuerkante 12a der dritten Steuernut 12aa nach einem Hubweg H die Ansaugbohrung 14a überschleift und erneut einen Rückströmweg über 12v, 12aa, 14a aus dem Arbeitsraum 28a zum Saug­ raum 10a hin öffnet (Fig. 5), womit die Haupteinspritzung beendet wird.

In Fig. 7 und 8 ist eine Variante gezeigt. Hier sind sowohl die erste Steuernut 12t als auch die zweite Steuernut 112s unterhalb der Stirnseite des Pumpenkolbens 112 angeordnet und mit ihren Radialkanten 12to, 12tu sowie 112so, 112su begrenzt. Eine Querbohrung 112v stellt die Leitungsverbindung zwischen 12v und 112s her. Die Arbeitsweise dieser Variante ist an­ sonsten die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2-5. Fig. 8 zeigt, daß Ansaugöffnungen 114a und 114aa mit viereckigem Querschnitt vorgesehen sein können. Dies bringt den Vorteil, daß ein abrupteres Öffnen bzw. Schließen des Kraftstoff- Flusses durch die Steuernuten erreicht wird. Es sei noch angemerkt, daß man derartige Viereck-Ausführung auch anstelle der Ansaugbohrungen nach Fig. 1-5 verwenden kann.

Die während der Haupteinspritzung geförderte Kraftstoffmenge kann bei den beschriebenen Ausführungsformen durch Verdrehen des Pumpenkolbens 12; 112 und seiner schrägen Steuerkante 12a relativ zur Ansaugbohrung 14a, 114a beliebig geregelt werden. Die Voreinspritz-Menge bleibt dagegen stets konstant, was bei den meisten Brennkraftmaschinen zum Erreichen einer optimalen Zündung mit nachfolgender Verbrennung ausreicht. Man könnte jedoch verschiedene Pumpenkolben mit unterschiedlicher geometrischer Festlegung der Lage der Steuernuten bereithalten, den gegebenen Betriebsbedingungen entsprechend auswählen und in die Kraftstoffeinspritzpumpe einsetzen, um auf diese Weise die Steuerphasen variieren und so die gewünschte Voreinspritz-Menge erhalten zu können.

Es sei noch abschließend erwähnt, daß mit Hilfe der auf etwa 120° begrenzten Radialkanten in den Steuernuten die Steuerphasen sowohl bei der Vor- als auch bei der Haupteinspritzung im Beginn und Ende scharf begrenzt sind, was vor allem eine klare Trennung zwischen der Vor- und Haupteinspritzung über den gesamten Last- und Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine sicherstellt.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Vor- und Haupteinspritzung bei Brennkraftmaschinen

• - mit wenigstens einem Pumpenkolbens (12), der in der Bohrung eines in einem Pumpengehäuse (10) befestigten Pumpenzylinders (14) axial- und zur Kraftstoffeinspritzmengensteuerung zugleich verdrehbeweglich geführt ist,
• - mit einer vom Pumpenzylinder (14) am Übergang zum Pumpenar­ beitsraum (28a) durch eine Durchmesservergrößerung im Pumpengehäuse (10) gegenüber der Pumpenzylinderbohrung gebildeten Kante (14s), die zur Beendigung der Voreinspritzung als Steuerkante für eine pumpenarbeitsraumseitige Steuerkante (12to) einer mit geringem Abstand von der Stirnkante des Pumpenkolbens (12) in diesem ausgebildeten ersten Steuernut (12) dient, über die der Kraftstoff am Ende der Voreinspritzung aus dem Pumpenarbeitsraum (28a) in eine radial in der Pumpenzylinderbüchse angeordnete Saug­ bohrung (14aa, 114aa) abströmen kann,
• - mit einer im Pumpenkolben (12) ausgebildeten zweiten Steuernut (12s), die ständig mit dem Pumpenarbeitsraum (28a) in Verbindung steht und antriebsseitig eine Steuer­ kante (12su, 112su) aufweist, die zur Steuerung des Vorein­ spritzbeginns ebenfalls mit einer Saugbohrung (14a, 114a), diese hierfür absteuernd, zusammenwirkt, und
• - mit einer im Pumpenkolben (12) ausgebildeten dritten Steuernut (12aa), die spätestens nach dem Ende der Vorein­ spritzung mit dem Pumpenarbeitsraum (28a) verbunden ist und durch die nach dem Beginn der Haupteinspritzung durch Schließen des Pumpenarbeitsraumes (28a) infolge eines Absteuerns der der ersten Steuernut (12t) zugeordneten Saugbohrung (14aa) das Ende der Haupteinspritzung mit Hilfe einer zur Kraftstoffmengensteuerung schrägen Steuerkante (12a) durch Aufsteuern der ihr zugeordneten Saugbohrung (14a) gesteuert wird,

dadurch gekennzeichnet,

• daß die erste und zweite Steuernut (12t, 12s, 112s) diametral gegenüberliegend und sich über einen dem Kolben­ verdrehwinkel für die Kraftstoffmengensteuerung entspre­ chenden Umfangswinkelbereich erstreckend pumpenarbeitsraum­ seitig oberhalb der dritten durch eine Verbindungsleitung (12v) ständig an den Pumpenarbeitsraum (28a) angeschlossenen Steuernut (12aa) im Pumpenkolben (12) ausgebildet sind, und daß jede der drei Steuernuten (12t, 12s, 112s, 12aa) mit einer von zwei radial in der Pumpenzylinderbüchse (14) angeordneten Ansaugbohrungen (14a, 14aa) steuernd zusammen­ wirkt.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangswinkelbereich, über den sich die erste und zweite Steuernut (12t, 12s, 112s) oberhalb der die schräge Steuerkante (12a) aufweisenden dritten Steuernut (12aa) erstrecken, annähernd 120° beträgt bei einem gleichmäßigen gegenseitigen Zwischenabstand an beiden Enden von dement­ sprechend etwa 60°.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuernut (12s) zur ständigen Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum (28a) an der Umfangsseite des Pumpen­ kolbens (12) unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum (28a) ausmündet.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuernut (112s) ebenfalls mit geringem Abstand von der Stirnkante des Pumpenkolbens (12) in diesem ausgebildet ist und die ständige Verbindung mit dem Pumpen­ arbeitsraum (28a) über eine innerhalb des Pumpenkolbens (12) verlaufende Verbindungsleitung (112, 112v) erfolgt.