DE4041503A1

DE4041503A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4041503A1
Application number: DE4041503A
Authority: DE
Inventors: Josef Guentert; Manfred Dipl Ing Wilhelm; Manfred Dipl Ing Ziehl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-12-22
Filing date: 1990-12-22
Publication date: 1992-06-25
Anticipated expiration: 2010-12-23
Also published as: US5226794A; DE4041503C2; GB2251038A; GB9127164D0; JPH04269369A; GB2251038B

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Jeder Pumpenzylinder dieser Art Kraftstoffeinspritz pumpen muß zur Aufnahme des Steuerschiebers eine Ausnehmung oder Nische aufweisen, die den Pumpenzylinder in seiner Gesamtstabilität schwächt und insofern Nachteile mit sich bringt, wenn es bei der Montage des Pumpenzylinders im Pumpengehäuse zwischen Flansch und unterer Abstützung durch Toleranzfehler zu Verformungen oder leichten Veränderungen kommt und der beiderseits dieser Nische im Pumpenzylinder geführte Pumpenkolben dadurch nicht mehr exakt fluchtend gleitet. Besonders tritt das bei solchen Kraftstoffeinspritzpumpen auf, bei der die Nische als eine den Pumpenzylinder durchdringende Öffnung oder Fenster ausgestaltet ist (DE-OS 34 28 174). Zur Aufnahme der axialen Kräfte bleiben dabei seitlich nur zwei Verbindungsstützen stehen, wobei die Axialkräfte nur über diese Verbindungsstützen übertragen werden können und Verspannungen oder Verwindungen nicht immer auszuschließen sind.

Es gibt jedoch auch Kraftstoffeinspritzpumpen der gattungsgemäßen Art (EP-PS 01 81 402 Fig. 4), bei denen der Pumpenzylinder aus zwei Teilen besteht und die Nische durch axiale spanabhebende Formgebung hergestellt wird. Beide Teile werden danach durch geeignete Verfahren wie Schrumpfen oder Bartlöten wieder miteinander verbunden, so daß die Nische durch den anderen Teil des Pumpenzylinders axial wieder verschlossen wird. Dadurch entsteht eine an drei Seiten geschlossene Nische, wobei die offene Seite zum Angreifen einer geeigneten Verstelleinrichtung am Steuerschieber zu seiner axialen Verstellung auf dem Pumpenkolben notwendig ist. Diese konstruktive Gestaltung der Nische weist eine verhältnismäßig hohe Stabilität gegen Verspannung und Verwindung des Pumpenzylinders bei der Montage auf, ist jedoch fertigungstechnisch sehr aufwendig und mit erhöhten Kosten verbunden.

Es wurden auch Ausnehmungen bzw. Nischen vorgeschlagen, die mittels Ausfräsungen gewonnen werden können. Jedoch auch hier treten aufgrund der aufwendigen Fertigungsverfahren verhältnismäßig hohe Kosten auf.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß trotz eines einfachen und billigen Fertigungsverfahrens für die Herstellung des Pumpenzylinders eine hohe Stabilität erreicht wird, die sich auf die Erhöhung der Lebensdauer positiv auswirkt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, ist die Nische im Pumpenzylinder in ihrer Innenform so gestaltet, daß in Anpassung an die äußere Pumpenzylinderform eine annhähernd gleichbleibende Wandstärke erzielt wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Stirnseite der Nische, die einmal dem Antriebsnocken des Pumpenkolbens und zum anderen dem Pumpenarbeitsraum zugewandt sind, aus fertigungstechnischen Gründen leicht gewölbt bzw. gerundet geformt.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist mit den Merkmalen des Anspruchs 4 erzielbar, eine fertigungsgünstige Gestaltung von Pumpenzylinder und Steuerschieber als auch eine Verbesserung der Kraft stoffdurchströmung und des Schutzes gegen Kavitation, d. h. des sogenannten "Prallschutzes" erreichbar. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung wird die Nische gerade nur so groß gestaltet, wie es für den Steuerschieber erforderlich ist, so daß die verbleibende Wand optimal Stützkräfte übernehmen kann und ein Spalt für den abgesteuerten Kraftstoffstrahl entsteht, der den Steuer- und Füllvorgängen innerhalb der Nische zwischen Steuerschieber und Pumpenkolben genügt.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 und 2a bis 2c eine Seitenansicht und mehrere Schnitte durch den erfindungsgemäßen Pumpenzylinder, Fig. 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Pumpenzylinder mit in ihm angeordnetem Steuerschieber und

Fig. 4 sowie Fig. 4a bis 4c eine Draufsicht, zwei Schnitte und eine Seitenansicht des Steuerschiebers.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ist in einem nur als Ausschnitt gezeigten Pumpengehäuse 1 ein Pumpenzylinder 2 eingesetzt, in der ein Pumpenkolben 3 durch in der Fig. 1 nicht dargestellte Mittel in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Im Pumpenzylinder 2 ist eine umformtechnisch hergestellte Nische 4 zur Aufnahme eines Steuerschiebers 5 angeordnet, der sich zur Einspritzbeginnsteuerung auf dem Pumpenkolben 3 verschieben läßt. Die Axialverschiebung des Steuerschiebers 5 auf dem Pumpen kolben 3 erfolgt beispielsweise über einen kugelförmigen Zapfen 6, der an einem Reiter 7 angeordnet ist, der wiederum auf einer Regelstange 8 sitzt und durch eine Schraube 9 justierbar befestigt ist, wobei der Zapfen 6 in einen Schlitz 10 des Steuerschiebers 5 angreift. Bei Reihenpumpen sind ent sprechend der Anzahl der Pumpenelemente 2 und 3 mehrere solcher Reiter 7 auf der Regelstange 8 befestigt, die die Steuerschieber 5 betätigen.

Die Regelstange 8 mit den Reitern 7 ist in einem Pumpensaugraum 11 angeordnet, der durch eine am unteren Ende der Nische 4 im Pumpenzylinder 2 vorgesehenen Durchtrittsbohrung 12 durch eine Förderpumpe von einem Kraftstoffbehälter aus mit Kraftstoff versorgt wird. Es ist jedoch auch möglich, den Pumpensaugraum 11 auf andere Art und Weise mit Kraftstoff zu versorgen.

Die Nische 4 wird durch Zugänge 13 mit dem Pumpensaugraum 11 verbunden, so daß hier immer eine offene Verbindung vorhanden und die Nische 4 immer mit Kraftstoff gefüllt ist. Im Steuerschieber 5, der in den Fig. 4, 4a, 4b und 4c im Detail dargestellt ist, ist eine die Bohrung für den Pumpenkolben kreuzende Absteuerbohrung 14 angeordnet, die beidseitig an ebenen Freimachungen 15 endet. Die Freimachungen 15 gehen in einen radialen Teil 16 über, der wiederum zur inneren Form der Nische 4 einen Spalt 18 ergibt. Am Steuerschieber 5 sind beidseitig oberhalb der Freimachungen 15 Gleitkufen 19 angeordnet, die mit ihrer der Nische 4 zugewandten Seite 20 als Prallschürze 21 fungieren.

In den Fig. 2 und 2a bis 2c, die die Nische 4 im Detail zeigen, ist zu erkennen, daß am oberen Teil der geraden Nischenwände 22 Gleitbahnen 23 angeordnet sind, die breiter ausgebildet sind als die Breite der Gleitkufen 19 am Steuerschieber 5. Die beidseitigen Gleitbahnen 23 gehen in Richtung Nischenboden 17 in Schrägen 24 über, die wiederum in die geraden Nischenwände 22 übergehen und die zusammen mit den schrägen Nischenwänden 25 und dem Nischenboden 17 sowie dem radialen Teil 16 des Steuerschiebers 5 den oben erwähnten Spalt 18 ergeben (Fig. 3).

An den beiden Enden der Gleitbahnen 23 sind etwa bis zum Übergang der schrägen Nischenwände 25 zu den geraden Nischenwänden 22 radiale Freimachungen 26 angeordnet, die die Länge der Gleitbahnen 23 bestimmen und deren genaue maßliche Feinbearbeitung ermöglichen.

Die beiden Stirnwände 27 der Nische 4 sind aus fertigungstechnischen Gründen bis zum Nischenboden 17 leicht radial geformt.

Der Steuerschieber 5 wird mit seinen Gleitkufen 19 in den Gleitbahnen 23 der Nische 4 geführt und damit gegen Verdrehung gesichert, läßt sich jedoch axial auf dem Pumpenkolben 3 bewegen. Dabei ist die Passungsauswahl im Bereich der Schieberführung so gewählt, daß gegenüber dem herkömmlichen Steuerschieber mit Nase oder Nut das Spiel nicht vergrößert und ein Klemmen des Steuerschiebers 5 in der Nische 4 vermieden wird.

Im Pumpenkolben 3 ist eine Axialbohrung 28 vorgesehen, die durch eine Querbohrung 29 mit sich gegenüberliegenden Schrägnuten 30, an denen Ausnehmungen 31 angreifen, gekreuzt wird. Unterhalb der Querbohrung 29 ist eine weitere Querbohrung 32 vorgesehen, die gleichfalls die Axialbohrung 28 kreuzt. Somit steht ein Pumpenarbeitsraum 33 über die Axialbohrung 28, die Querbohrung 29 mit seinen Schrägnuten 30 und seinen Ausnehmungen 31, der Querbohrung 31, der Absteuerbohrung 14 über den Spalt 18 und der Nische 4 sowie durch die Zugänge 13 mit dem Pumpensaugraum 11 in Verbindung.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Eine in den Figuren nicht dargestellte Nockenwelle versetzt den Pumpenkolben 3 entegen der Kraft einer Feder in eine hin- und hergehende Bewegung.

Eine nicht dargestellte Regeleinrichtung verdreht den Pumpenkolben 3 zur Spritzmengensteuerung im Pumpenzylinder 2 und im Steuerschieber 5. Entsprechend der Verdrehung des Pumpenkolbens 3 mit der Querbohrung 29, an die die Schrägnuten 30 mit den Ausnehmungen 31 angreifen, im Steuerschieber 5, ist der dadurch bestimmte Abstand der Schrägnuten 30 mit den Ausnehmungen 31 von der im Steuerschieber 5 angeordneten Absteuerbohrung 14 unterschiedlich, was demzufolgen einem unterschiedlich langen Einspritzhub entspricht. Die im Pumpensaugraum 11 angeordnete Regelstange 8 greift mit ihrem Reiter 7 und dem kugelförmigen Zapfen 6 in den Schlitz 10 des Steuerschiebers 5 ein und bewegt damit den Steuerschieber 5 axial auf dem Pumpenkolben 3, womit der Spritzbeginn bestimmt wird. Vom Pumpensaugraum 11 aus wird über die Zugänge 13 und die Nische 4, die den Steuerschieber 5 umgibt und über die Querbohrung 23 sowie über die Axialbohrung 28 des Pumpenkolbens 3 der Pumpenarbeitsraum 23 mit Kraftstoff gefüllt. Beim Druckhub des Pumpenkolbens 3 strömt über die Axialbohrung 28 und die Querbohrung 32 solange Kraftstoff in die Nische 4 und über die Zugänge 13 in den Pumpensaugraum 11 zurück, bis die Querbohrung 32 in den Steuerschieber 5 eingetaucht ist. In diesem Augenblick beginnt die Hochdruckeinspritzung des Kraftstoffes zur Brennkraftmaschine. Der Beginn der Hochdruckeinspritzung ist also von der jeweiligen Hublage des Steuerschiebers 5 auf dem Pumpenkolben 3 abhängig.

Wenn die Schrägnuten 30 mit ihren Ausnehmungen 31 durch die Absteuerbohrung 14 im Steuerschieber 5 aufgesteuert werden, wird die Hochdruckeinspritzung unterbrochen, und der unter hohem Druck im Pumpenarbeitsraum 33 stehende Kraftstoff schießt über die Axialbohrung 28, die Querbohrung 29 und die Schrägnuten 30 sowie durch die Absteuerbohrung 14 in den Spalt 18. Der Steuerschieber 5, der mit seinem Gleitkufen 19 in den Gleitbahnen 23 der Nische 4 exakt gegen Verdrehung geführt wird, dichtet mit seinen Prallschürzen 21 den direkten Zugang zum Pumpensaugraum 11 ab und bildet mit dem Nischenboden 17, den schrägen Nischenwänden 25 sowie den Schrägen 24 und den geraden Nischenwänden 22 gemeinsam mit den Freimachungen 15 und dem dem Nischenboden 17 zugewandten radialen Teil 16 des Steuerschiebers 5 den oben erwähnten Spalt 18. In diesem Spalt 18 wird der Kraftstoffstrahl reflektiert, bevor er ober- bzw. unterhalb des Steuerschiebers 5 über die Zugänge 13 wieder um Pumpensaugraum 11 strömt. Die am Steuerschieber 5 angeordneten Gleitkufen 19 haben also zwei Funktionen. Erstens dienen sie der Führung des Steuerschiebers 5 und zweitens dienen sie als Prallschürze 21 gegen den unter hohem Druck aus der Absteuerbohrung 14 herausschießenden Kraftstoff. Damit wird der ungebremste Zugang des Kraftstoffstrahls zum Pumpensaugraum 11 verhindert, in dem die im Kraftstoffstrahl vorhandene Energie abgebaut und Kavitations- bzw. Erosionsschäden im Innern der Kraftstoffpumpe vermieden werden.

Bezugszahlenliste

1 Pumpengehäuse
2 Pumpenzylinder
3 Pumpenkolben
4 Nische
5 Steuerschieber
6 kugelförmiger Zapfen
7 Reiter
8 Regelstange
9 Schraube
10 Schlitz
11 Pumpensaugraum
12 Durchtrittsbohrung
13 Zugänge
14 Absteuerbohrung
15 ebene Freimachung
16 radialer Teil
17 Nischenboden
18 Spalt
19 Gleitkufen (Sicherungsvorsprünge)
20 Seite
21 Prallschürzen
22 gerade Nischenwände
23 Gleitbahnen
24 Schrägen
25 schräge Nischenwände
26 radiale Freimachungen
27 Stirnwände
28 Axialbohrung
29 Querbohrung
30 Schrägnuten
31 Ausnehmungen
32 Querbohrung
33 Pumpenarbeitsraum

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Pumpenelement, dessen als Zylinderbüchse ausgebildeter Pumpenzylinder in einer entsprechenden Bohrung des Pumpengehäuses festgelegt ist und dessen Pumpenkolben für einen hin- und hergehenden Arbeitshub angetrieben und zur Kraftstoffsteuerung verdrehbar ist, und mit mindestens einem innerhalb einer Nische des Pumpenzylinders auf dem Pumpenkolben axial verschiebbaren Steuerschieber, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (5) der mit mindestens einem angeformten Sicherheitsvorsprung (19) in Gleitbahnen (23) der Nische (4) gegen Verdrehung gesichert ist und daß die zur Aufnahme des Steuerschiebers (5) im Pumpenzylinder (3) vorgesehene Nische (4) umformtechnisch hergestellt ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nischenboden (17) durch eine ebene Fläche gebildet wird und in zwei schräge Nischenwände (25) übergeht, die in zwei sich parallel gegenüberliegende gerade Nischenwände (22) verlaufen, wobei die Wandstärke der Nische (4) zur zylindrischen Außenform des Pumpenzylinders (2) annähernd gleichbleibend gestaltet ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (27) der Nische (4) eine leichte gewölbte Form bis zum Nischenboden (17) aufweisen.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sicherungsvorsprünge (19) am Steuerschieber (5) als Gleitkufen ausgebildet sind, die gleichzeitig als Prallschürzen dienen und einen Spalt (18) zwischen der Nische (4) und dem Steuerschieber (5) zum Pumpensaugraum (11) hin abdichten und daß die geraden Nischenwände (22) zum Saugraum (11) hin wiederum in Schrägen (24) übergehen, die ihrerseits in Gleitbahnen (23) zur Aufnahme der Gleitkufen (19) enden.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnen (23) an ihren Enden radiale Freimachungen (26) aufweisen, die in ihrer Tiefe bis zum Übergang der schrägen Nischenwände (25) zu den geraden Nischenwänden (22) reichen.