DE4103491C2 - Kraftstoff-Einspritzpumpe mit Voreinspritzung für luftverdichtende Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzpumpe mit Voreinspritzung für luftverdichtende Brennkraftmaschinen bei der durch Verstellung von Steuerkanten relativ zueinander der Einspritz-Verlauf veränderbar ist. Der optimale Verlauf der Einspritzung nach Menge und Zeit ist abhängig von Baugröße, Leistungsanforderungen und Einsatzbedingungen einer Brennkraftmaschine. Dieser Umstand hat bisher zu einer großen Typenvielfalt von Kraftstoff-Einspritzpumpen geführt.

Aus der US-PS 4,824,341 ist eine gattungsgemäße Kraftstoff-Einspritzpumpe bekannt, bei der die gewählte Zuordnung von Steuerkanten zwar die Veränderung des Voreinspritzbeginns erlaubt, bei der aber die Voreinspritzdauer konstant bleibt. Eine universelle Verwendung dieser Kraftstoff-Einspritzpumpe ist wegen des nicht ausreichend veränderbaren Einspritzverlaufes nicht gegeben.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoff-Einspritzpumpe zu schaffen, die auf die unterschiedlichen Leistungsanforderungen und Einsatzbedingungen einer Typenreihe von Brennkraftmaschinen optimal abstimmbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Mit dieser Ausbildung der Kraftstoff- Einspritzpumpe wird erreicht, daß sich einerseits die Voreinspritzung variabel nach Förderbeginn und Kraftstoffmenge unabhängig von der Haupteinspritzung steuern läßt und daß andererseits durch einstellbaren Förderbeginn sowie durch unabhängig davon einstellbares Förderende die Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung für sich ebenfalls steuerbar ist.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich mit den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3.

Mit dem Merkmal von Anspruch 2 bleibt die Voreinspritzmenge bei jeder Drehstellung des Pumpenkolbens unabhängig von der Haupteinspritzmenge konstant.

Das Merkmal von Anspruch 3 bewirkt dagegen, daß sich die Voreinspritzmenge bei Verdrehen des Pumpenkolbens mit der Haupteinspritzmenge verändert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich eine umfassende Einstellbarkeit aller für die Kraftstoffeinspritzung erforderlichen Parameter ohne Teiletausch ergibt, daß die Zuordnung jeder Steuerkante zu einem anderen geometrischen Element, das jeweils in fertigungstechnisch unkritischen Dimensionen ausbildbar ist, die Herstellungskosten mindert, daß mit der Anordnung der Einstellelemente sich nur geringfügige Veränderungen der dynamischen Förderbedingungen ergeben, was wiederum nur kleine und immer im Verstellbereich liegende Nachregulierungen erfordert, daß sich eine Verringerung der Typenvielfalt von Kraftstoff-Einspritzpumpen ergibt, was eine wirtschaftliche Herstellung aufgrund einer größeren Zahl gleichbleibender Bauteile sowie geringe Lagerhaltungskosten zur Folge hat, und daß eine verringerte Typenvielfalt den Schulungsaufwand für Bedienungs- und Wartungspersonal senkt.

Die Verwendung eines auf dem Pumpenkolben angeordneten verstellbaren Schiebers zur Steuerung von Beginn und Ende einer einphasigen Einspritzung ist aus der GB 2 076 074 A bekannt. Aus dieser bekannten Anordnung ergeben sich jedoch keine Hinweise für die vorteilhafte Verwendung eines solchen Schiebers bei zweiphasiger Einspritzung.

Aus der DE 37 31 817 A1 ist eine Kraftstoff-Einspritzpumpe mit Vor- und Haupteinspritzung bekannt, bei der es jedoch nicht möglich ist, Beginn und Ende beider Einspritzphasen unabhängig voneinander zu steuern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Kraftstoff-Einspritzpumpen-Element im Längsschnitt mit UT-Stellung des Pumpenkolbens;

Fig. 2 Abwicklung der Steuerkanten am Kopfende des Pumpenkolbens;

Fig. 3 Abwicklung der Steuerkanten am Steuerschieber im Bereich der Linie III-III in Fig. 1.

Eine nur teilweise dargestellte Kraftstoff-Einspritzpumpe 11 besteht aus einer in ein Gehäuse 12 eingesetzten Kolbenbüchse 13, einem von einer nicht gezeigten Nockenwelle angetriebenen, in der Kolbenbüchse 13 geführten Pumpenkolben 14, einem den Pumpenkolben umgebenden, unterhalb der Kolbenbüchse 13 in einem Entlastungsraum 23 angeordneten Schieber 15 und einem den Druckraum 17 abschließenden Gehäusedeckel 16 mit angeschlossener Einspritz-Druckleitung 18.

Aus einem Kraftstofftank 19 wird die Kraftstoff-Einspritzpumpe 11 durch eine Fördereinrichtung 20 über eine an den Saugraum 22 angeschlossene Kraftstoffleitung 21 mit Kraftstoff versorgt. Vom Entlastungsraum 23 führt eine Rücklaufleitung 24 zum Kraftstofftank 19 zurück.

Der Saugraum 22 ist durch eine Zuströmöffnung 25 mit dem Druckraum 17 verbunden. Am Rand der druckraumseitigen Stirnfläche des zu Einstellzwecken verdrehbaren Pumpenkolbens 14 ist an einem Teil des Umfanges eine mit der Zuströmöffnung 25 zusammenwirkende schräge Steuerkante 26 ausgebildet. Je nach Drehstellung des Pumpenkolbens 14 bewirkt diese schräge Steuerkante 26 ein früheres oder späteres Schließen der Zuströmöffnung 25 beim Druckhub des Pumpenkolbens 14. Mit Schließen der Zuströmöffnung 25 beginnt der Druckanstieg in Druckraum 17 für die Voreinspritzung.

Etwa gegenüberliegend der Zuströmöffnung 25 ist in der Wand der Kolbenbüchse 13 eine Tasche 27 mit geringer Umfangsausdehnung ausgebildet, die in Druckhubrichtung axial gegenüber der Zuströmöffnung 25 etwas versetzt ist und deren unterer Rand eine Steuerkante 28 bildet. Eine am Pumpenkolben 14 im Abstand zu seiner druckraumseitigen Stirnfläche angeordnete Halbumfangsnut 29 bildet mit ihrem oberen Rand eine Steuerkante 30, die mit der Steuerkante 28 der Tasche 27 zusammenwirkt. Von der Halbumfangsnut 29 geht ein axial im Pumpenkolben 14 verlaufender Voreinspritzungs-Absteuerkanal 31 aus, der unterhalb des Schiebers 15 mit der Voreinspritzungs-Absteueröffnung 32 etwa radial in den Entlastungsraum 23 mündet. Die Unterseite 33 des Schiebers 15 wirkt mit der Voreinspritzungs-Absteueröffnung 32 steuerkantenbildend zusammen.

Die Voreinspritzung ist beendet, wenn die Steuerkante 30 der Halbumfangsnut 29 die Steuerkante 28 der Tasche 27 überstreicht. Der im Druckraum 17 herrschende Druck wird dann auf dem Weg: Tasche 27, Halbumfangsnut 29, Voreinspritzungs-Absteuerkanal 31, Voreinspritzungs-Absteueröffnung 32 in den Entlastungsraum 23 abgebaut. Das Ende der Druckentlastung nach erfolgter Voreinspritzung ist erreicht, wenn bei weiterem Druckhub des Pumpenkolbens 14 die Voreinspritzungs-Absteueröffnung 32 ganz in der Kolbenbohrung des Schiebers 15 verschwunden ist.

Die Zeitdauer der Druckentlastung nach der Voreinspritzung, deren Ende gleichzeitig den Förderbeginn der Haupteinspritzung darstellt, ist durch vertikales Verstellen des Schiebers 15 mittels Stelleinrichtung 34 veränderbar. Durch Verändern der vertikalen Stellung des Schiebers 15 wird die Voreinspritzungs- Absteueröffnung 32 früher oder später von der Unterseite 33 des Schiebers 15 überstrichen.

Für die Steuerung des Förderendes der Haupteinspritzung ist im Pumpenkolben 14 ein von seiner druckraumseitigen Stirnfläche ausgehender Haupteinspritzungs-Absteuerkanal 35 angeordnet, der an der Umfangsfläche des Pumpenkolbens 14 etwa radial mit der Haupteinspritzungs-Absteueröffnung 36 mündet. Die Zeitdauer der Haupteinspritzung ist durch Zusammenwirken der Haupteinspritzungs-Absteueröffnung 36 mit einer am Schieber 15 ausgebildeten schrägen Steuerkante 37 bestimmt. Die relative Stellung der schrägen Steuerkante 37 in Umfangsrichtung des Schiebers 15 zur Haupteinspritzung-Absteueröffnung 36 ist mittels der Stelleinrichtung 34 ebenfalls veränderbar.

Die Kraftstoffmenge der Voreinspritzung ergibt sich aus dem axialen Abstand zwischen der schrägen Steuerkante 26 und der Steuerkante 30 am oberen Rand der Halbumfangsnut 29. Bei in der Abwicklung des Kolbenumfangs (Fig. 2) parallelem Verlauf der beiden Steuerkanten 26, 30 ergibt sich für jede Drehstellung des Pumpenkolbens 14 eine konstante Voreinspritzmenge. Bei divergierendem Verlauf der beiden Steuerkanten 26, 30′ ist die Voreinspritzmenge bei jeder Drehstellung des Pumpenkolbens 14 verschieden.

Claims (3)

1. Kraftstoff-Einspritzpumpe mit Voreinspritzung für luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit mindestens einem in einer Kolbenbüchse axial hin- und herbewegbaren sowie verdrehbaren Pumpenkolben und mit einer etwa radial in der Wand der Kolbenbüchse angeordneten Zuströmöffnung, die den Saugraum mit dem Druckraum verbindet, wobei der Rand der druckraumseitigen Stirnfläche des Pumpenkolbens zwecks Steuerung des lastabhängigen Voreinspritzbeginns eine mit der Zuströmöffnung zusammenwirkende schräge Steuerkante aufweist und in der Wand der Kolbenbüchse eine Tasche mit geringer Umfangsausdehnung ausgebildet ist, die sich in Hubrichtung des Pumpenkolbens etwas oberhalb der Zuströmöffnung befindet, wobei am Pumpenkolben mit axialem Abstand zur Stirnfläche eine Halbumfangsnut ausgebildet ist, deren oberer Rand steuerkantenbildend mit der unteren Kante der Tasche zusammenwirkt und der Pumpenkolben einen von der Stirnfläche ausgehenden axialen Haupteinspritz-Absteuerkanal aufweist, der über eine der Steuerung einer variablen Haupteinspritzmenge bei Verdrehung des Pumpenkolbens dienende schräge Steuerkante mit einem Raum niedrigen Druckes in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Pumpenkolben (14) unterhalb der Kolbenbüchse (13) ein verschieb- und verdrehbarer Schieber (15) innerhalb eines Entlastungsraumes (23) angeordnet ist, daß der Pumpenkolben (14) wenigstens einen von der Halbumfangsnut (29) ausgehenden axialen Voreinspritzungs-Absteuerkanal (31) aufweist, der steuerkantenbildend in den den Schieber (15) umgebenden Entlastungsraum (23), mit der Unterseite des Schiebers (15) zwecks Steuerung der Einspritzpause zwischen Vor- und Haupteinspritzung und somit des Haupteinspritzbeginns zusammenwirkend, etwa radial mündet, und daß der Haupteinspritzungs-Absteuerkanal (35) steuerkantenbildend mit einer am Schieber (15) angeordneten schrägen Steuerkante (37) zusammenwirkend etwa radial mündet.

2. Kraftstoff-Einspritzpumpe mit Voreinspritzung für luftverdichtende Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, wobei die Halbumfangsnut (29) etwa parallel zur schrägen Steuerkante (26) des Pumpenkolbens (14) verläuft.

3. Kraftstoff-Einspritzpumpe mit Voreinspritzung für luftverdichtende Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, wobei die Halbumfangsnut (29) divergierend zur schrägen Steuerkante (26) des Pumpenkolbens (14) verläuft.