DE4136989C2

DE4136989C2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4136989C2
Application number: DE19914136989
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Golle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2011-11-12
Also published as: DE4136989A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe, bei welcher durch Drehsteuerringe Förderbeginn und Förderende un abhängig voneinander geregelt werden, die Einspritzung in ei ne Vor- und eine Haupteinspritzung unterteilt wird und die Drehsteuerringe zugleich als Drosselelement für eine gesteu erte Entlastung der Einspritzleitung dienen.

Bei den bekannten Kraftstoffeinspritzpumpen, die Regelein richtungen für die Fördermenge und den Förderbeginn besitzen, wird überwiegend ein längsverstellbarer Steuerschieber ver wendet. Dieser Steuerschieber muß auf dem schnell hin- und herbewegten Pumpenkolben präzise gehalten werden, um eine ho he Regelgenauigkeit zu gewährleisten. Neben dieser Längsver stellung muß aber noch eine Verdrehung des Steuerschiebers oder Pumpenkolbens erfolgen. Beide Bewegungsarten bedingen verschieden gestaltete Betätigungselemente und somit einen hohen Aufwand.

In DE 32 15 048 wird ein Einspritzsystem beschrieben, bei dem durch gegeneinander verdrehbare Steuerkanten auf dem Pumpen kolben sowohl der Einspritzbeginn als auch das Einspritzende und damit die einzuspritzende Kraftstoffmenge jeweils unab hängig voneinander eingestellt werden kann. Da der Pumpenkol ben als hauptsächliche Funktion eine Hubbewegung auszuführen hat, bedingt eine solche Bauweise einen komplizierten Betäti gungsmechanismus, wodurch der Fertigungsaufwand erhöht und die Regelgenauigkeit eingeschränkt wird. In DE 26 12 486 A1 ist beschrieben, daß eine zweite, mit einer Entlastungsboh rung zusammenwirkende Steuerkante zur unabhängigen Steuerung des Förderbeginns des Förderkolbens vorgesehen ist. Es er folgt jedoch ein Verschieben von zwei Steuerringen oder ein Verdrehen und Verschieben eines Steuerringes mit den darge legten Nachteilen. Die CH-PS 412 468 zeigt einen sichelförmi gen Ausschnitt am Pumpenkolben, der verdrehbar gehalten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, daß bei einer gattungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe die Regelgenauigkeit bezüglich Förderbeginn und Förderende verbessert werden soll. Es soll grundsätzlich auf das Verschieben von Steuerelementen ver zichtet und nur die Verdrehung der Steuerelemente verwendet werden. Die Einspritzung soll ferner in eine Vor- und eine Haupteinspritzung aufgeteilt werden. Weiterhin soll anstelle eines Entlastungsventiles eine regelbare Drosselung zur Dämp fung der Einspritzschwingungen vorgesehen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen und Ausgestaltungen dieser Lösung werden in den Un teransprüchen dargestellt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung sind auf dem Pumpenkol ben zwei Drehsteuerringe angeordnet und axial fixiert, wobei mit der Verdrehung des einen der Förderbeginn und mit der Verdrehung des anderen das Förderende über schräge Steuerkan ten gesteuert werden, während der Pumpenkolben drehfest ge halten wird. Die für eine Aufteilung der Einspritzung erfor derliche Förderunterbrechung erfolgt durch eine zusätzliche Steueröffnung, welche in einem der beiden Drehsteuerringe an geordnet ist.

Ferner ist das Zusammenwirken der Drehsteuerringe mit festen Pumpenteilen so gestaltet, daß der bei Förderende oder der bei Förderunterbrechung abgesteuerte Kraftstoff nicht frei in das Pumpeninnere austritt, sondern gedrosselt wird und diese Drosselung mit der Verdrehung der Drehsteuerringe gezielt verstärkt oder vermindert wird. Auf diese Weise können die Reflexionswellen zwischen Einspritzpumpe und Einspritzdüse, die für die Nachspritzgefahr verantwortlich sind, noch wirk samer gedämpft werden und herkömmliche Entlastungsventile entfallen.

Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Beispielen darge stellt. Die Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit schrägen Steuerkanten an den Drehsteuerringen,

Fig. 2 Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit schrägen Steuerkanten am Pumpenkolben,

Fig. 3 Schnitt A-A in Fig. 2.

Im in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Pumpenkolben 2 im Zylinder 1 spielarm geführt, wobei im oberen Teil der Hochdruckraum 3 gebildet wird. Der Pumpenkol ben 2 ist gegenüber dem Zylinder 1 nicht verdrehbar. Auf dem Pumpenkolben 2 sind ein oberer Drehsteuerring 4 und ein unte rer Drehsteuerring 5 ebenfalls spielarm geführt, wobei beide Drehsteuerringe beispielsweise durch einen Bund im Pumpenge häuse 6 und ein Sicherungselement 7 axial fixiert sind. Der oberer Drehsteuerring 4 steht über eine Verzahnung 8 mit ei ner oberen Regelstange 9 in Verbindung, während in gleicher Weise der untere Drehsteuerring 5 über eine Verzahnung 10 mit einer unteren Regelstange 11 verbunden ist. Als schräge Steuerkanten 12, 13 sind die Stirnfläche des oberen Drehsteu erringes 4 und die Stirnfläche des unteren Drehsteuerringes 5 ausgebildet. Der Pumpenkolben 2 besitzt eine Längsbohrung 14, die auch eine am Umfang liegende Längsnut sein könnte, eine obere Querbohrung 15 und eine untere Querbohrung 16. Im unte ren Drehsteuerring 5 ist ferner eine als schmaler Schlitz ausgebildete zusätzliche Steueröffnung 17 eingebracht.

Die beschriebenen erfindungsgemäßen Mittel besitzen dabei folgende Wirkungsweise:
Beim Aufwärtshub des Pumpenkolbens 2 beginnt die Druckbildung im Hochdruckraum 3, wenn die untere Querbohrung 16 in die Steuerkante 13 eintaucht. Damit ist der Förderbeginn festge legt. Durch Verdrehen des unteren Drehsteuerringes 5 kann der Förderbeginn verstellt werden. In der Fig. 1 ist der früheste Förderbeginn dargestellt. Bei Verdrehung des unteren Dreh steuerringes 5 und damit der Steuerkante 13 erfolgen alle Förderbeginne später. Das Förderende ist durch den Austritt der oberen Querbohrung 15 aus der schrägen Steuerkante 12 be stimmt. In Fig. 1 ist das früheste Förderende dargestellt und zugleich im Zusammenwirken mit dem Förderbeginn die Nullförderung; während die untere Querbohrung 16 in die Steu erkante 13 eintaucht, tritt die obere Querbohrung 15 aus der Steuerkante 12 heraus.

Durch Verdrehen der Steuerkante 12 ist beispielsweise ein Nutzhub "h" einstellbar, wenn der Förderbeginn konstant ge halten wird. Der Nutzhub h verringert sich, wenn durch Ver drehen der Steuerkante 13 der Förderbeginn später erfolgt. Der effektive Nutzhub h ist demnach abhängig vom Verhältnis der Neigungen der Steuerkanten 12 und 13 und von der Diffe renz ihrer Verdrehungswinkel. Eine Förderunterbrechung wird mit der im unteren Drehsteuerring 5 angeordneten zusätzlichen Steueröffnung 17 erzielt. Für die Zeit der Überdeckung von Steueröffnung 17 und der unteren Querbohrung 16 bricht die Förderung zusammen und der Kraftstoff fließt über die zusätz liche Steueröffnung 17 ab. In der Darstellung nach Fig. 1 be ginnt die Förderunterbrechung, wenn der Pumpenkolben 2 einen Hub vom Betrag "v" zurückgelegt hat. Dabei kann die Größe und der Beginn der Förderunterbrechung durch die Form und die La ge der Steueröffnung 17 mit der Verdrehung des unteren Dreh steuerringes 5 variiert werden.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 2 und 3, sind die Drehsteuerringe 4 und 5 ohne schräge Stirnkanten ausgeführt, während im Pumpenkolben 2 schräge Steuerschlitze angeordnet sind. Der untere Drehsteuerring 5 besitzt eine Steuerbohrung 18 und eine als Schlitz ausgebil dete zusätzliche Steueröffnung 19, welche mit einem unteren Steuerschlitz 20 zusammenarbeiten, während im oberen Dreh steuerring 4 eine Steuerbohrung 21 dem oberen Steuer schlitz 22 zugeordnet ist. Die Drehsteuerringe 4 und 5 werden analog dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch die Re gelstangen 9 und 11 verdreht.

Die Wirkungsweise entspricht der vorstehend beschriebenen:
Beim Aufwärtshub des Pumpenkolbens 2 beginnt die Förderung, wenn der untere Steuerschlitz 20 die Einlaßbohrung 18 verschließt und die Förderung endet, wenn der obere Steuer schlitz 22 die Steuerbohrung 21 erreicht. Auch in Fig. 2 ist die Nullförderung dargestellt; Förderbeginn und Förderende erfolgen zum gleichen Zeitpunkt. Wiederum ist der wirksame Förderhub durch die Neigung der beiden Steuerschlitze 20 und 22 sowie den Betrag ihrer Verdrehungswinkel bestimmt. Die Förderunterbrechung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch Überdecken des unteren Steuerschlitzes 20 und der zu sätzlichen Steueröffnung 19.

Für eine gezielte Drosselung des abgesteuerten Kraftstoffes im erfindungsgemäßen Sinn ist im Pumpengehäuse 6 ein Drossel segment 23 eingesetzt, welches eine exzentrische Innenkontur besitzt. Damit bildet sich gegenüber dem Drehsteuerring 4 oder 5 ein sichelförmiger Drosselspalt 24. Auf diese Weise ist der Abflußquerschnitt für die Steuerbohrung 21 und die zusätzliche Steueröffnung 19 von der Drehstellung der Dreh steuerringe 4 bzw. 5 abhängig, so daß jeder Einstellung der Größen Förderbeginn und Förderende der effektivste Drossel wert zugeordnet werden kann.

In Fig. 3 ist im Querschnitt der vom Drosselsegment 23 und dem Drehsteuerring 4 gebildete sichelförmige Drosselspalt 24 dargestellt. Dabei kann der Drosselspalt 24 auch so ausgelegt sein, daß die Steuerbohrung 21 für bestimmte Betriebszustände völlig verschlossen wird, beispielsweise wegen der Leerlauf gefahr der Einspritzleitung im Stillstand.

Das Drosselsegment 23 kann natürlich auch nicht im Gehäuse eingesetzt, sondern fester Bestandteil des Pumpengehäuses 6 sein. Außerdem kann der Drosselspalt 24 eine von der Sichel form abweichende Gestalt haben, beispielsweise mit stufenför miger Erweiterung.

Die Fig. 3 zeigt ferner das Zusammenwirken des oberen Dreh steuerringes 4 mit der oberen Regelstange 9 über die Verzah nung 8.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder
2 Pumpenkolben
3 Hochdruckraum
4 oberer Drehsteuerring
5 unterer Drehsteuerring
6 Pumpengehäuse
7 Sicherungselement
8 Verzahnung
9 obere Regelstange
10 Verzahnung
11 untere Regelstange
12 obere Steuerkante
13 untere Steuerkante
14 Längsbohrung im Pumpenkolben
15 obere Querbohrung
16 untere Querbohrung
17 zusätzliche Steueröffnung
18 untere Steuerbohrung
19 zusätzliche Steueröffnung
20 unterer Steuerschlitz
21 obere Steuerbohrung
22 oberer Steuerschlitz
23 Drosselsegment
24 Drosselspalt

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit ei nem Pumpenzylinder und einem darin axial geführten Pumpenkol ben, welche einen Hochdruckraum begrenzen, mit einem im Pum penkolben ausgebildeten Längskanal, welcher den Hochdruckraum über zwei axial voneinander beabstandete Queröffnungen mit einem Niederdruckraum verbindet, mit zwei koaxial zum Pumpen kolben angeordneten, separat betätigbaren Steuerringen, wel che zum Einstellen des Förderbeginns und des Förderendes un abhängig voneinander jeweils eine der Queröffnungen öffnen bzw. verschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (2) drehfest und die beiden Steuerrin ge (4; 5) axial fixiert und unabhängig voneinander verdrehbar geführt sind, und daß die Steuerringe (4; 5) schräge Steuer kanten (12, 13) besitzen.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit ei nem Pumpenzylinder und einem darin axial geführten Pumpenkol ben, welche einen Hochdruckraum begrenzen, mit einem im Pum penkolben ausgebildeten Längskanal, welcher den Hochdruckraum über zwei axial voneinander beabstandete Queröffnungen mit einem Niederdruckraum verbindet, mit zwei koaxial zum Pumpen kolben angeordneten, separat betätigbaren Steuerringen, wel che zum Einstellen des Förderbeginns und des Förderendes un abhängig voneinander jeweils eine der Queröffnungen öffnen bzw. verschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (2) drehfest und die beiden Steuerrin ge (4; 5) axial fixiert und unabhängig voneinander verdrehbar geführt sind, daß im Pumpenkolben zwei Steuerschlitze (20; 22) ausgebildet sind, die mit den Steuerbohrungen (18; 21) in den Steuerringen (4; 5) korrespondieren, welche die Verbin dung zum Niederdruckraum herstellen.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Steuerring zusätzliche Steueröffnungen (17; 19) aufweist, die auch beim Verdrehen des Steuerrings eine Verbindung zwischen dem Hoch- und Niederdruckraum her stellen und dabei die Kraftstoffeinspritzung in eine Vor- und eine Haupteinspritzung unterteilen.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Förderende oder Förderunterbrechung abgesteuerte Kraftstoff abhängig von der Verdrehstellung der Drehsteuer ringe (4; 5) durch einen sichelförmig erweiterten Drossel spalt (24) in den Niederdruckraum entspannt wird, wobei der Drosselspalt (24) zwischen der zylindrischen Außenfläche ei nes Steuerrings (4; 5) und der Innenwand des Pumpenzylinders ausgebildet ist und sich in Strömungsrichtung des Kraftstof fes erweitert.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Drosselspalt (24) stufenförmig erweitert.