DE4002396A1

DE4002396A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE4002396A1
Application number: DE19904002396
Authority: DE
Inventors: Dieter Junger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-01-27
Filing date: 1990-01-27
Publication date: 1991-08-01
Also published as: JPH04330370A

Description

Stand der Technik

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

Bei einer solchen Kraftstoffeinspritzpumpe für schnellaufende Dieselmotoren sorgt eine hydraulische Bremsvorrichtung für eine relativ hohe Grenzdrehzahl, bis zu der die Kraftstoffeinspritzpumpe ohne Gefahr des sog. Abspringens des Pumpenkolbens betrieben werden kann. Die hydraulische Bremsvorrichtung erzeugt im Bereich der oberen Totpunktlage des Pumpenkolbens eine der Hubbewegung des Pumpenkolbens bei Förderhub entgegengerichtete Bremskraft, welche die Nocken- oder Hubscheibe des Nockengetriebes stärker an die Rollen des Rollenrings des Nockengetriebes anpreßt und so einen exakten Hubverlauf des Pumpenkolbens in Zuordnung zur Drehlage des Pumpenkolbens während des gesamten Pumpenhubs sicherstellt.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art (DE 31 44 277 A1) wird der Dämpfungsraum der Bremsvorrichtung zur Erzeugung der Bremskraft von einer konzentrischen Ausnehmung in der Kolbenführung im Pumpenzylinder an dessen in den Pumpeninnenraum eintauchenden Ende gebildet, in die der Pumpenkolben mit einem Kolbenabsatz eintaucht, und zwar spätestens bei Förderende, wenn die Entlastungsöffnung im Pumpenarbeitsraum aufgesteuert wird. Die im Dämpfungsraum von dem eintauchenden Pumpenkolbenabsatz verdrängte Flüssigkeitsmenge strömt über einen Drosselschlitz in der Mantelfläche des Kolbenabsatzes in den Pumpeninnenraum. Die im Dämpfungsraum eingeschlossene Kraftstoffmenge erzeugt eine der Hubbewegung des Pumpenkolbens entgegengerichtete Gegenkraft.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Membranausbildung der einen Begrenzungswand des Dämpfungsraums der Pumpenkolben nicht selbst die Begrenzungswand des Dämpfungsraums bilden muß. Dadurch entfallen am Pumpenkolben Paßführungen mit den hohen Konzentrizitätsanforderungen zwischen Pumpenkolben und den im Pumpenzylinder eingebrachten Dämpfungsraum. Die Gefahr von Kolbenfressern ist damit beseitigt. Durch entsprechende Ausbildung der Membran sind zudem die gewünschten Bremskräfte am Pumpenkolben in einem großen Bereich wählbar.

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

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt der Pumpenkolben unmittelbar auf die im Durchmesser gegenüber dem Pumpenkolben größer ausgebildete Membran ein. Die erforderliche Verbindung zwischen dem Dämpfungsraum und dem Kraftstoffversorgungsraum ist innerhalb des Auflagebereichs des Pumpenkolbens in der Membran selbst ausgebildet. Dadurch kann die Bremsvorrichtung mit extrem geringem fertigungstechnischen Aufwand realisiert werden. Außerdem wird damit die Voraussetzung geschaffen, den Dämpfungsraum entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung an dem dem Kraftstoffversorgungsraum zugekehrten Ende des Pumpenzylinders anzuordnen, was zu einem modularen Aufbau und damit zu einer einfachen Fertigung und Montage führt. Toleranzanforderungen entfallen gänzlich. Die Dämpfungswirkung des Dämpfungsraums und damit die Größe der auf den Pumpenkolben wirkenden Bremskraft hängt von der Ausbildung der Federsteifigkeit der vorzugsweise aus Federstahl hergestellten Membran und der Größe des Speichervolumens des Dämpfungsraumes ab. Durch Einbringen von zusätzlichen Drosselbohrungen in die Membran können die gewünschten Bremskräfte noch zusätzlich justiert werden.

Zeichnung

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

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des dem Kraftstoff versorgungsraum zugekehrten Endes des Pumpenzylinders der Einspritzpumpe in Fig. 1,

Fig. 3 ausschnittweise einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in Fig. 1 im Längsschnitt schematisch dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ist in einem Pumpengehäuse 11 eine Zylinderbuchse 12 angeordnet, in der ein gleichzeitig als Verteiler dienender Pumpenkolben 13 eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung ausführt. Der Pumpenkolben 13 ist durch ein Nockengetriebe 14 von einer Antriebswelle 15 angetrieben, welche synchron zu der Drehzahl der Nockenwelle der von der Einspritzpumpe mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine rotiert. Durch die Stirnfläche des Pumpenkolbens 13 und die Zylinderbuchse 12 wird ein Pumpenarbeitsraum 16 begrenzt, welcher über einen Saugkanal 17 mit einem Pumpeninnenraum 18 im Pumpengehäuse 11 verbunden ist. Der Pumpeninnenraum 18 wird über eine Förderpumpe 19 mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 versorgt. Während des Saughubs des Pumpenkolbens 13 wird der Pumpenarbeitsraum 16 über den Saugkanal 17 mit Kraftstoff aus dem Pumpeninnenraum 18 gefüllt. Hierzu sind in dem dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Endbereich des Pumpenkolbens 13 zu seiner Stirnfläche und damit zum Pumpenarbeitsraum 16 hin offene Längsnuten 24 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 13 vorhanden, über die während des Saughubs eine Verbindung zwischen dem Saugkanal 17 und dem Pumpenarbeitsraum 16 hergestellt wird. Bei dem an den Saughub sich anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens 13 wird der unter Einspritzdruck stehende Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum 16 über eine Verteilernut 21 im Pumpenkolben 13 bei entsprechender Drehstellung des Pumpenkolbens 13 zu Druckleitungen 22 hin verteilt, die über die Zylinderbuchse 12 und das Pumpengehäuse 11 zu Einspritzdüsen 23 führen. Die Anzahl der Längsnuten 24 im Pumpenkolben 13, der Druckleitungen 22 und der Einspritzdüsen 23 entspricht jeweils der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine.

Innerhalb des Pumpeninnenraums 18 sitzt axial verschiebbar auf dem Pumpenkolben 13 ein zur Einspritzmengensteuerung dienender Ringschieber 25, der durch einen hier nicht dargestellten Regler bekannter Bauart über einen Reglerhebel 26 in bekannter Weise betätigt wird und dabei die Austrittsöffnungen einer Querbohrung 27 im Pumpenkolben 13 steuert. Die Querbohrung 27 steht mit einer axialen Längsbohrung 28 in Verbindung, die an der den Pumpenarbeitsraum 16 begrenzenden Stirnseite des Pumpenkolbens 13 eintritt und als Sackbohrung endet. An dieser Längsbohrung 28 ist auch die erwähnte Verteilernut 21 über eine Radialbohrung 29 angeschlossen. Während des Förderhubs des Pumpenkolbens 13 verschließt der Ringschieber 25 die Austrittsöffnungen der Querbohrung 27, so daß der Pumpenarbeitsraum 16 abgeschlossen ist. Nach einem von der Lage des Ringschiebers 25 vorgegebenen Hub des Pumpenkolbens 13 tritt die Querbohrung 27 aus dem Ringschieber 25 aus, wodurch der Pumpenarbeitsraum 16 über die Längsbohrung 28 und die Querbohrung 27 zum Pumpeninnenraum 18 hin entlastet ist. Der Förderdruck des Pumpenkolbens 14 unterschreitet den Öffnungdruck des Einspritzventils 23, womit das Förderende festgelegt ist.

Das an sich bekannte Nockengetriebe 14 ist ebenfalls im Pumpeninnenraum 18 aufgenommen. Es weist einerseits eine Klauenkluppung 30 zur drehschlüssigen Verbindung von Antriebswelle 15 und Pumpenkolben 13, die zugleich eine Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 zuläßt, und andererseits eine mit dem Pumpenkolben 13 fest verbundene Stirnnocken oder Hubscheibe 31 auf, die auf ihrer Stirnfläche Stirnnocken 32 trägt, deren Anzahl wiederum durch die Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine festgelegt ist. Eine hier nicht dargestellte Druckfeder preßt die Hubscheibe 31 mit ihren Stirnnocken 32 auf Rollen 33 eines im Pumpengehäuse 11 drehbar angeordneten Rollenrings 34, der konzentrisch zur Antriebswelle 15 angeordnet ist. Bei Rotation der Antriebswelle 15 bestimmt somit die Geometrie der Stirnnocken 32 den axialen Hub des Pumpenkolbens 13.

Bei schnellaufenden Dieselmotoren reicht meist die Anpreßkraft der Druckfeder nicht aus, die Stirnnocken 32 ausreichend fest an die Rollen 33 anzupressen. Dies insbesondere nicht wenn im Bereich der oberen Totpunktlage des Pumpenkolbens 13 nach Förderende durch Aufsteuern des Pumpenarbeitsraum 16 zum Pumpeninnenraum 18 hin der Pumpenkolben 13 schlagartig entlastet wird. Um ein dann auftretendes Abheben der Stirnnocken 32 von den Rollen 33, das sog. Abspringen des Pumpenkolbens 13, zu verhindern, ist am Pumpenkolben 13 eine hydraulische Bremsvorrichtung 35 vorgesehen, die bei Förderende eine der Förderhubbewegung des Pumpenkolbens 13 entgegengerichtete Bremskraft am Pumpenkolben 13 erzeugt. Zu diesem Zweck ist ein Dämpfungsraum 36 vorgesehen, der von einer Ausnehmung 37 in der Zylinderbuchse 12 gebildet wird, die an dem vom Pumpenarbeitsraum 16 abgekehrten, in den Pumpeninnenraum 18 eintauchenden Ende der Zylinderbuchse 12 ausgebildet ist. Wie deutlicher in Fig. 2 zu sehen ist, ist die zur Stirnseite der Zylinderbuchse 12 hin offene Ausnehmung 37 von einer Membran 38 aus Federstahl abgedeckt, die an ihrem äußeren Rand mit der Zylinderbuchse 12 flüssigkeitsdicht, z. B. durch Laserschweißen, verbunden ist. Die Membran 38 weist eine zentrale Durchtrittsöffnung 39 für den Pumpenkolben 13 auf, die so ausgebildet ist, daß zwischen dem Pumpenkolben 13 und der Membran 38 ein Ringspalt 40 verbleibt, durch den hindurch der von der Membran 38 abgedeckte Dämpfungsraum 36 mit dem Pumpeninnenraum 18 in Verbindung steht. Der innere Rand der Durchtrittsöffnung 39 ist mit einer ringförmigen Dichtlippe 41 umschlossen, die mit einer am Pumpenkolben 13 ausgebildeten Ringschulter 42 zusammenwirkt. Diese Ringschulter 42, die beispielweise durch einen Durchmesserabsatz am Pumpenkolben 13 oder durch einen Ringflansch am Pumpenkolben 13 realisiert werden kann, ist am Pumpenkolben 13 räumlich so angeordnet, daß sich die Ringschulter 42 im Bereich der oberen Totpunktlage des Pumpenkolbens auf die Dichtlippe 41 auflegt und damit den Ringspalt 40 verschließt. Bei weiterem Kolbenhub wird die Membran 38 durch den aufliegenden Pumpenkolben 13 durchgebogen und verdrängt in der Ausnehmung 37 eine Kraftstoffmenge, wodurch ein Flüssigkeitsdruck erzeugt wird. Dieser Flüssigkeitsdruck hat eine Druckkraft zur Folge, die der Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 entgegengerichtet ist und für dessen Abbremsung sorgt, wenn mit Förderende der Pumpenarbeitsraum 16 schlagartig zum Pumpeninnenraum 18 hin entlastet wird. Die von der Membran 38 verdrängte Flüssigkeitsmenge kann je nach Größe der gewünschten Bremskraft vollständig in der abgeschlossenen Ausnehmung 37 gespeichert werden oder auch über eine Drossel 43 abfließen, die mit entsprechendem Drosselquerschnitt in der Membran 38 außerhalb des Auflagebereichs der Ringschulter 42 des Pumpenkolbens 13 auf der Membran 38 angeordnet ist.

Bei der in Fig. 3 ausschnittweise und im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe sind Bauteile, die mit denen der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1 und 2 übereinstimmen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Bremsvorrichtung 35′ ist nahezu identisch ausgebildet wie die zu Fig. 2 beschriebene Bremsvorrichtung 35, mit dem Unterschied, daß der Dämpfungsraum 36 dadurch gebildet wird, das die aus Federstahl hergestellte Membran 38′ von einem Ring 44 unter Zwischenlage eines metallischen Dichtrings 45 auf die Stirnseite der Zylinderbuchse 12 aufgespannt wird. Der Ring 44 umgreift das in den Pumpeninnenraum 18 vorspringende Ende der Zylinderbuchse 12 und ist mittels Schrauben 46, die in Gewindebohrungen 47 im Pumpengehäuse 11 eingeschraubt sind, am Pumpengehäuse 11 befestigt. Der Durchmesser des metallischen Dichtrings 45 bestimmt damit die axiale Tiefe des Dämpfungsraums 36. Eine Bearbeitung der Zylinderbuchse 12, wie in Fig. 2 durch die Ausnehmung 37 erforderlich, entfällt. Im übrigen ist die Bremsvorrichtung 35′ identisch mit der Bremsvorrichtung 35 in Fig. 2 und wirkt in gleicher Weise.

Eine Ringnut 48 im Pumpenkolben 13 sorgt in Verbindung mit einer Bohrung 49 in der Zylinderbuchse 12 für den Abfluß von aus dem Dämpfungsraum 36 über den Spalt zwischen Pumpenkolben 13 und Zylinderbuchse 12 austretenden Leckmengen zum Pumpeninnenraum 18.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Pumpenzylinder mittels eines Nockengetriebes in einer hin- und hergehenden und zugleich rotierenden Bewegung antreibbaren Pumpenkolben, der während eines Saughubs einen von ihm begrenzten Pumpenarbeitsraum mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffversorgungsraum füllt und während eines Druck oder Förderhubs unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum in mindestens eine mit einem Einspritzventil verbundene Druckleitung fördert, wobei das Förderende durch Aufsteuern einer mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Entlastungsöffnung festgelegt ist, und mit einer hydraulischen Bremsvorrichtung zur Erzeugung einer der Förderhubbewegung des Pumpenkolbens entgegengerichteten Bremskraft nach Förderende, die einen vom Pumpenkolben beaufschlagten, mit dem Kraftstoffversorgungsraum verbundenen Dämpfungsraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungswand des Dämpfungsraums (36) als Membran (38) ausgebildet ist und daß der Pumpenkolben (13) derart ausgebildet ist, daß er nahe des oberen Totpunktes seiner Hubkurve die Verbindung zwischen dem Dämpfungsraum (36) und dem Kraftstoffversorgungsraum (18) schließt.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (13) unmittelbar auf die im Durchmesser gegenüber dem Pumpenkolben (13) größer ausgebildete Membran (38) einwirkt und daß die Verbindung zwischen dem Dämpfungsraum (36) und dem Kraftstoffversorgungsraum (18) durch eine innerhalb des Auflagebereichs des Pumpenkolbens (13) auf der Membran (38) in der Membran (38) vorhandene Öffnung (40) hergestellt ist.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 2, bei welcher der Pumpenkolben mit seinem an dem vom Pumpenarbeitsraum abgekehrten Ende des Pumpenzylinders aus diesem austretenden Kolbenende unmittelbar in den Kraftstoffversorgungsraum eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsraum (36) an dem dem Kraftstoffversorgungsraum (18) zugekehrten Ende des Pumpenzylinders (12), den Pumpenkolben (13) umgebend angeordnet ist, daß die Membran (38) eine den Pumpenkolben (13) unter Belassung eines Ringspalts (40) umschließende zentrale Öffnung (39) aufweist, die mit einer Dichtlippe (41) versehen ist, und daß der Pumpenkolben (13) eine Ringschulter (42) trägt, die sich nahe dem oberen Totpunkt des Pumpenkolbenhubs unter Abdichten des Ringspalts (40) auf die Dichtlippe (41) auflegt.

4. Einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder (12) an seiner dem Kraftstoffversorgungsraum (18) zugekehrten Stirnseite eine den Dämpfungsraum (36) bildende Ausnehmung (37) aufweist, die von der aus Federstahl hergestellten Membran (38) überdeckt ist.

5. Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (38) an ihrem äußeren Rand mit dem Pumpenzylinder (12) flüssigkeitsdicht verbunden ist.

6. Einspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand der Membran (38) an der Stirnseite des Pumpenzylinders (12) angeschweißt ist.

7. Einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem dem Kraftstoffversorgungsraum (18) zugekehrten Ende des Pumpenzylinders (12) ein Ring (44) aufgesetzt ist, der mit seiner Ringfläche, die aus Federstahl hergestellte Membran (38) unter Bildung des Dämpfungsraums (36) zwischen sich und einem an der Stirnfläche des Pumpenzylinders (12) anliegenden metallischen Dichtring (45) einspannt.

8. Einspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (44) an einem den Pumpenzylinder (12) aufnehmenden Pumpenkörper (11), vorzugsweise durch in Gewindebohrungen (47) im Pumpenkörper (11) eingeschraubte Schrauben (46), befestigt ist.

9. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Membran (38) außerhalb des Auflagebereichs des Pumpenkolbens (13) mindestens eine Drosselöffnung (43) vorhanden ist.