DE3943246A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

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

Solche Kraftstoffeinspritzpumpen sind beispielsweise aus der GB 20 17 350 oder DE 36 05 452 A1 bekannt. Praktische Erfahrungen mit diesen Kraftstoffeinspritzpumpen zeigen, daß in dem Federraum des bei solchen Kraftstoffeinspritzpumpen eingesetzten hydraulischen Spritzverstellers häufig instabile Druckschwingungen auftreten. Diese lösen Instabilitäten im Stellweg des Spritzverstellkolbens aus, was über dessen Verstelleinwirkung auf das Nockengetriebe zu Unzuträglichkeiten in der Funktion der Kraftstoffeinspritzpumpe führt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die gedrosselte Ankopplung des Federraums des Spritzverstellers an die Druckseite der Förderpumpe ein Kraftstoffteilstrom zum Federraum gelangt und hier ein Druckniveau aufbaut, die Druckschwingungen stabilisiert. Dadurch wird eine Verbesserung der Spritzverstellfunktion des Spritzverstellers hinsichtlich Linearität, Wiederholbarkeit und Stabilität der Spritzbeginneinstellung erzielt. Hierzu ist der Federraum über eine erste Drossel von der Saugseite der Förderpumpe teilweise abgekoppelt und über eine zweite Drossel an den druckseitigen Ausgang der Förderpumpe angeschlossen. Der Drosselquerschnitt der ersten Drossel ist dabei größer gewählt als der der zweiten Drossel. Eine gute Stabilisierung wird erreicht, wenn die erste Drossel einem Bohrungsdurchmesser von ca. 0,9 mm und die zweite Drossel einen Bohrungsdurchmesser von ca. 0,6 mm aufweist.

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

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die gedrosselte Ankopplung des Federraums an die Druckseite der Förderpumpe besonders zweckmäßig dadurch realisiert, daß die Drosselbohrung in den Druckkolben des Drucksteuerventils eingebracht ist und dessen Druck- und Federkammer miteinander verbindet. Die Federkammer des Drucksteuerventils wird dann nicht wie bisher mit der Saugseite der Förderpumpe sondern mit dem Federraum des Spritzverstellers verbunden. Die notwendigen konstruktiven Abänderungen gegenüber der Serienpumpe sind damit minimal.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoff­ einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 Antriebswelle, Nockengetriebe und Pumpenkolben der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1 schematisch dargestellt und gegenüber Fig. 1 um 90° in die Zeichenebene gedreht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in Fig. 1 und 2 schematisch skizzierten Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart wird ein auch als Verteiler dienender Pumpenkolben 11 durch eine Antriebswelle 12 und mit Hilfe eines Nockengetriebes 13 in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt. Bei jedem Druckhub des Pumpenkolbens 11 wird dabei aus einem vom Pumpenkolben 11 begrenzten Pumpenarbeitsraum 14 über eine Verteilerlängsnut 15 Kraftstoff zu einem von mehreren Druckkanälen 16 gefördert, die um den Pumpenkolben 11 herum in gleichmäßigen Drehwinkelabständen angeordnet sind und jeweils zu einem einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzventil führen. Der Pumpenarbeitsraum 14 wird bei jedem Saughub des Pumpenkolbens 11 mit aus einem Pumpeninnenraum 17 im Pumpengehäuse 10 abgesaugten Kraftstoff gefüllt, der während des Druckhubs auf Einspritzdruck gebracht wird. Der Einspritzvorgang ist beendet, wenn ein in einer Entlastungsleitung 18 zwischen Pumpenarbeitsraum 14 und Pumpeninnenraum 17 angeordnetes Magnetventil 19 oder ein hier nicht gezeigter Schieber auf dem Pumpen­ kolben den Entlastungskanal öffnet, der dann durch den Pumpenkolben führt. Der Pumpeninnenraum 17 wird von einer Förderpumpe 20 mit Kraftstoff versorgt, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 21 über eine Saugleitung 22 ansaugt und über eine Druckleitung 23 in den Pumpeninnenraum 17 fördert. Die Förderpumpe 20 wird im allgemeinen von der Antriebswelle 12 angetrieben, kann aber auch einen separaten Elektromotor besitzen. Durch ein Drucksteuerventil 24 wird der Ausgangsdruck der Förderpumpe 20 und damit der Kraftstoffdruck im Pumpeninnenraum 17 gesteuert, wobei dieser Druck mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle 12 entsprechend einer gewünschten Funktion ansteigt. Hierzu weist das Drucksteuerventil 24 einen in einer Bohrung 25 verschieblichen Druckkolben 26 auf, der auf seiner einen Stirnseite eine mit der Druckleitung 23 verbundene Druckkammer 27 und mit seiner anderen Stirnseite eine Federkammer 28 begrenzt, in welcher eine am Bohrungsgrund und am Druckkolben 26 sich abstützende Rückstellfeder 29 aufgenommen ist. Bei Druckaufbau in der Druckkammer 27 verschiebt sich der Druckkolben 26 gegen die Kraft der Rückstellfeder 29 und gibt dabei zunehmend eine Entlastungsöffnung 30, die über eine Entlastungsleitung 31 mit der Saugleitung 22 verbunden ist, hin zur Saugseite der Förderpumpe 20 frei.

Das Nockengetriebe 13 weist in bekannter Weise einen Rollen 32 tragenden Rollenring 33 auf, der um einen bestimmten Winkel verdrehbar im Pumpengehäuse 10 gelagert und über einen Verstellbolzen 34 mit einem Spritzverstellkolben 35 eines Spritzverstellers 36 verdrehschlüssig gekoppelt ist. Der tangential zum Rollenring 33 in einer Bohrung 37 im Pumpengehäuse 10 axial verschiebbare Spritzverstellkolben 35 begrenzt mit seiner einen Stirnseite einen Steuerraum 38, der über einen Drosselkanal 39 mit dem Pumpeninnenraum 17 verbunden ist, und mit seiner anderen Stirnseite einen Federraum 40, der eine sich einerseits am Bohrungsgrund und andererseits am Spritzverstellkolben 35 abstützende Rückstellfeder 41 aufnimmt. Steigt der Kraftstoffdruck im Pumpeninnenraum 17 mit zunehmender Drehzahl, so nimmt auch der Druck im Steuerraum 38 zu und verschiebt den Spritzverstellkolben 35 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 41, wodurch der Rollenring 33 verdreht wird. In der Innenbohrung des Rollenrings 33 ist eine Klauenkupplung 42 vorhanden, bei der Klauen 42a an der Antriebswelle 12 mit Klauen 42b am Pumpenkolben 11 über eine hier nicht dargestellte Kreuzscheibe miteinander in drehfestem Eingriff stehen, so daß der Pumpenkolben 11 unabhängig von der Antriebswelle 12 während der Rotation zusätzlich eine Hubbewegung ausüben kann. Am Pumpenkolben 11 ist eine Stirnnocken- oder Hubscheibe 43 befestigt, die mit ihrer Erhebungen oder Stirnnocken 44 tragenden Fläche auf den Rollen 32 des Rollenrings 33 abläuft, wobei die Zahl der Stirnnocken 44 der Zahl der Druckkanäle 16 entspricht. Die Anpreßkraft der Stirnnocken 44 an den Rollen 32 wird durch eine Anpreßfeder 45 aufgebracht. Bei der Verschiebung des Spritzverstellkolbens 35 gegen die Rückstellfeder 41 wird nun der Rollenring 33 verdreht, so daß die Stirnnocken 44 der Hubscheibe 43 bezogen auf die Drehlage der Antriebswelle 12 früher mit den Rollen 32 in Eingriff gelangen, wodurch der Hubbeginn des Pumpenkolbens 11 und damit der Förderbeginn des Kraftstoffs und der Spritzbeginn im Bezug auf die Drehlage der Antriebswelle 12 früher erfolgt. Je höher also der Kraftstoffdruck im Pumpeninnenraum 17 und damit der Steuerdruck am Spritzverstellkolben 35 ist, desto früher liegt der Spritzbeginn.

Der Federraum 40 des Spritzverstellers 36 ist über eine erste Drossel 46 mit der Saugseite der Förderpumpe 20 verbunden, was in Fig. 1 durch eine schematisch dargestellte Verbindungsleitung 47 kenntlich gemacht ist. Weiterhin ist der Federraum 40 des Spritzverstellers 36 über eine zweite Verbindungsleitung 48 mit der Federkammer 28 des Drucksteuerventils 24 verbunden. In dieser Verbindung ist ein von einem Dehnstoffelement 49 gesteuertes Sitzventil 52 eingeschaltet, das oberhalb eines vorgegebenen Wertes der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine öffnet und damit die zweite Verbindungsleitung 48 freigibt. Die Federkammer 28 des Drucksteuerventils 24 ist über eine zweite Drossel 50 mit der Druckseite der Förderpumpe 20 verbunden. Die zweite Drossel 50 ist zweckmäßigerweise als eine den Druckkolben 26 vollständig durchdringende axiale Drosselbohrung ausgebildet, die die Druckkammer 27 des Drucksteuerventils 24 mit der Federkammer 28 verbindet. Der Drosselquerschnitt der zweiten Drossel 50 ist dabei kleiner gehalten als der Drosselquerschnitt der ersten Drossel 46. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Bohrungsdurchmesser der ersten Drossel 46 0,9 mm und der Bohrungsdurchmesser der zweiten Drossel 0,6 mm. Infolge der durch die erste Drossel 46 bewirkten Entkopplung des Federraums 40 des Spritzverstellers 36 von der Saugseite der Förderpumpe 20 und durch den über die zweite Drossel 50 erfolgenden gedrosselten Anschluß des Federraums 40 an die Druckseite der Förderpumpe 20 wird in der Federkrammer 40 ein gegen den Druck in dem Steuerraum 38 des Spritzverstellers 36 wirkender Rückkopelungsdruck aufgebaut, der Druckschwingungen im Federraum 40 Spritzverstellkolbens 35 stabilisiert.

Dadurch wird die Funktion des Spritzverstellers 36 hinsichtlich Linearität, Wiederholbarkeit und Stabilität der Spritzverstellung wesentlich verbessert.

Üblicherweise ist in der Kraftstoffeinspritzpumpe noch ein an sich bekannter Kaltstartbeschleuniger (KSB) 51 vorgesehen, der hier als hydraulischer KSB 51 ausgebildet ist. Er besteht aus dem thermo­ statisch gesteuerten Sitzventil 49 und einem Druckbegrenzungsventil 53, das in einer parallelleitung 54 zum Sitzventil 49 angeordnet ist und diese bei Erreichen eines bestimmten Innenraumdrucks öffnet. Durch das Sitzventil 49 wird bei kalter Brennkraftmaschine beim Start und in der Warmlaufphase die Entlastung des Federraumes 28 unterbunden, so daß hier der im Innenraum der Kraftstoffeinspritz­ pumpe herrschende Druck zur Geltung kommt und die Entlastungsöffnung 30 durch den Kolben 26 verschlossen wird. So erhöht sich der Innenraum­ druck und bewirkt eine Verschiebung des Spritzverstellkolbens 35 in Richtung frühen Spritzbeginn. Der Grad der Spritzverstellung wird bei Drehzahlzunahme und steigendem Innenraum durch das Druck­ begrenzungsventil 53 begrenzt.

Die Verschiebung des Einspritzbeginns in Richtung "früh" in der Kaltphase der Brennkraftmaschine wird dadurch unterstützt, daß der KSB 51 in die zweite Verbindungsleitung 48 eine Drossel mit zunächst kleinem Drosselquerschnitt einschaltet, der dann mit zunehmendem Druck im Pumpeninnenraum 17 zunimmt, so daß der in dem Federraum 40 des Spritzverstellers 36 sich aufbauende Gegendruck relativ klein bleibt und ein geringerer Druck im Steuerraum 38 ausreicht, den Spritzverstellkolben 35 gegen die Rückstellfeder 41 zu verschieben.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Pumpengehäuse ausgebildeten Pumpeninnenraum, mit einer Kraftstoff aus einem Kraftstofftank ansaugenden und in den Pumpeninnenraum fördernden Kraftstofförderpumpe, mit einem den Kraftstoffdruck im Pumpeninnenraum einstellenden Drucksteuerventil, mit einem zumindest eine axiale Hubbewegung ausführenden Pumpenkolben, der Kraftstoff in einem Saughub aus dem Pumpeninnenraum ansaugt und in einem Förder- oder Druckhub unter Einspritzdruck mindest einer Einspritzleitung zumißt, mit einer im Pumpengehäuse rotierenden Antriebswelle, die mittels eines Nockengetriebes den Pumpenkolben mindestens zu der Hubbewegung antreibt, und mit einem hydraulischen Spritzversteller zur Einstellung des Beginns des Förderhubs des Pumpenkolbens bezüglich der Drehlage der Antriebswelle, der einen auf das Nockengetriebe wirkenden Spritzverstellkolben, einen von dessen einer Stirnseite begrenzten, über eine Drosselbohrung mit dem Pumpeninnenraum verbundenen Steuerraum und einen von der anderen Stirnseite des Pumpenkolbens begrenzten, über eine Drossel mit der Saugseite der Kraftstofförderpumpe verbundenen Federraum aufweist, der eine sich am Spritzverstellkolben abstützende Rückstellfeder aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (40) des Spritzverstellers (36) über eine zweite Drossel (50) an dem druckseitigen Ausgang der Kraftstofförderpumpe (20) angeschlossen ist und daß der Drosselquerschnitt der zweiten Drossel (50) kleiner bemessen ist als der Drosselquerschnitt der ersten Drossel (46) zwischen dem Federraum (40) und dem saugseitigen Eingang der Kraftstofförderpumpe (20).

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (24) einen Druckkolben (26) aufweist, der eine am druckseitigen Ausgang der Kraftstofförderpumpe (20) angeschlossene Druckkammer (27) und eine eine Rückstellfeder (29) aufnehmende Federkammer (28) begrenzt und bei Axialverschiebung gegen die Kraft der Rückstellfeder (29) eine Entlastungsöffnung (30) zur Saugseite der Kraftstofförderpumpe (20) zunehmend freigibt, daß die zweite Drossel (50) als den Druckkolben (26) axial durchdringende, die Druckkammer (27) und die Federkammer (28) miteinander verbindende Drosselbohrung ausgebildet ist und daß die Federkammer (28) mit dem Federraum (40) des Spritzverstellers (36) verbunden ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrungsdurchmesser der ersten Drossel (46) etwa 0,9 mm und der der zweiten Drossel (50) etwa 0,6 mm beträgt.