DE4217833C2 - Kraftstoff-Einspritzpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus DE 37 09 245 A1 ist eine derartige Kraftstoff-Einspritz­ pumpe bekannt. Bei dieser herkömmlichen Konstruktion ist der zur Förderung des Kraftstoffs vorgesehene Pumpenkolben mit ei­ ner schräg verlaufenden Steuernut versehen, durch welche die Veränderung der Fördermenge der Pumpe möglich wird. Die Steuer­ nut endet sowohl an ihrem unteren Endabschnitt als auch an ih­ rem oberen Endabschnitt mit einer parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens verlaufenden Stirnseite. Im unteren Endbereich der schrägen Steuernut ist eine Rechteckaussparung vorgesehen, deren jeweilige Seitenflächen parallel bzw. senkrecht zur Längsrichtung des Pumpenkolbens verlaufen.

Aus DE 38 01 305 A1 ist eine weitere Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Pumpenkolben mit einer schrägen Steuernut bekannt. Diese schräge Steuernut endet in ihrem unteren Bereich mit ei­ ner Stirnfläche, deren Wandung im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Steuernut verläuft.

Aus JP-Abstract-57-122 155 A ist eine in einem Pumpenkolben ausgebildete schräge Steuernut bekannt, welche in ihrem unteren Endbereich in einen sich im wesentlichen quer zur Längsachse des Pumpenkolbens erstreckenden Nutabschnitt mündet.

Bei herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzpumpen, welche für Dieselmotoren vorgesehen sind, insbesondere bei In-line- Kraftstoff-Einspritzpumpen wie beispielsweise nach der Japanischen Patent-Veröffentlichung No. Sho 63-183264, weist die übliche Anordnung zum Regeln der Kraftstoff-Einspritzmenge und des wirksamen Kolbenhubs eine geneigte Steuernut in Form einer an einem Kolben ausgebildeten Spiralnut sowie eine Auslaßöffnung auf, welche in einer Steuerhülse an einer Stelle angeordnet ist, welche derjenigen Stelle entspricht, an welcher sich die schräge Steuernut befindet.

Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 3, 4 und 5 erläutert. Fig. 3 stellt einen Schnitt eines Teils einer herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 während des Beginns des Einspritzvorgangs dar, und Fig. 4 stellt einen Schnitt der Pumpe zum Zeitpunkt der Beendigung des Kraftstoff- Einspritzvorgangs dar. Die Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 weist ein Zuführventilgehäuse bzw. ein Zuführpumpengehäuse 2 und ein Kolbengehäuse 3 auf, welches innerhalb des Pumpengehäuses 2 angeordnet ist, welches in seinem Inneren mit einer Kraftstoff- Vorratskammer 4 versehen ist.

Von dem Pumpengehäuse 2 zu dem Kolbengehäuse 3 erstreckt sich ein Kolben 5, welcher sich darin drehen und hin- und herbewegen kann. Oberhalb des Kolbens 5 ist eine Hochdruck-Kraftstoff- Kompressionskammer 6 in Form einer den Kolben aufnehmenden Zylinderbohrung angeordnet, welche mit einem Zuführventil (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Kolben 5 ist versehen mit: einer Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 für Kraftstoff, einem zentralen Kraftstoffkanal 8, welcher die Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 mit der Kompressionskammer 6 verbindet, einer vertikalen Nut 9, welche mit der Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 verbunden ist und in der Oberfläche des Kolbens eingeformt ist, und einer schrägen Steuernut 10, welche ebenfalls in die Oberfläche des Kolbens eingeformt ist und mit der vertikalen Nut 9 verbunden ist.

Eine Steuerhülse 11 umschließt den Kolben 5. Eine Steuerstange (nicht dargestellt) wird dazu verwendet, um die Steuerhülse 11 senkrecht zu verschieben, um die relative Lage der Steuerhülse 11 zu dem Kolben 5 zu verändern und damit den Vorhub einzustellen. Die Steuerhülse 11 ist mit einer Auslaßöffnung 12 verbunden, welche die Steuerhülse radial durchdringt. Darüberhinaus fällt diejenige Stelle, an welcher sich die Auslaßöffnung 12 in Axialrichtung gesehen befindet, mit derjenigen Stelle zusammen, an welcher sich die schräge Steuernut 10 befindet.

Bei der so ausgebildeten Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 hat die Bewegung des Kolbens 5 nach unten zur Folge, daß Kraftstoff aus der Vorratskammer 4 durch die Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 hereingesaugt wird, während das Bewegen des Kolbens nach unten zur Folge hat, daß die Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 mittels des unteren Endes 11A der Steuerhülse 11 geschlossen wird, wodurch der Vorgang des Komprimierens des Kraftstoffs beginnt (Fig. 3). Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, welche welche eine vergrößerte Darstellung der Ansaug- und Auslaßöffnung 7, der schrägen Steuernut 10 und der Auslaßöffnung 12 darstellt, werden der Kraftstoff-Kompressions- und Einspritzzeitpunkt von dem untersten Punkt 7A der Ansaug- und Auslaßöffnung 7 für Kraftstoff bestimmt, wobei jedoch der unterste Punkt 10A der schrägen Steuernut 10 nicht tiefer als der unterste Punkt 7A der Ansaug- und Auslaßöffnung liegen darf.

Wenn, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, der Kolben 5 weiter nach oben bewegt wird, überdeckt sich die obere Kante 10B der schrägen Steuernut 10 mit der Auslaßöffnung 12 und die Kolbenkammer 6 wird mit der Kraftstoff-Vorratskammer 4 mittels des zentralen Kraftstoffkanals 8, der Ansaug- und Ausstoßöffnung 7, der vertikalen Nut 9 und der schrägen Steuernut 10 verbunden, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die vorbestimmte Menge an Kraftstoff begrenzt wird, welche von der Auslaßöffnung 12 in die Kraftstoff-Vorratskammer 4 herausgelassen wird (Kraftstoffauslaß-Timing). Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird mittels einer Steuerstange (nicht dargestellt) eingestellt, welche den Kolben 5 um seine Achsen drehen kann, um die relative Lage von der schrägen Steuernut 10 zu der Auslaßöffnung 12 zu verändern, wodurch der wirksame Kolbenhub verändert wird (Fig. 3). Auch kann der Einspritzzeitpunkt beschleunigt oder verzögert werden, indem die Steuerhülse 11 vertikal verschoben wird und dadurch der Vorhub eingestellt wird.

Bei den vorgenannten herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzpumpen 1, bei welchen diese Vorgänge Ansaugen von Kraftstoff, Kompression, Zuführen und Auslassen ablaufen, ist bekannt, daß das Auslaß-Betriebsverhalten dadurch verbessert werden kann, daß das Abschalten des Kraftstoffstroms am Ende des Einspritzvorgangs verbessert wird, indem der Kraftstoffausstoß pro vorbestimmter Winkeleinheit der Pumpdrehung erhöht wird, also der Auslaß-Massenstrom erhöht wird.

Im Falle der Japanischen Patent-Veröffentlichung No. Sho 63- 183264 wird der Auslaß-Massenstrom beispielsweise dadurch vergrößert, daß der Durchmesser der Auslaßöffnung 12 vergrößert wird, welche in der Steuerhülse 11 ausgebildet ist. Jedoch ruft das Vergrößern der Auslaßöffnung 12 verschiedene Probleme wie eine Verringerung der Steifigkeit der Steuerhülse 11 hervor und erhöht damit deren Verformung, wobei darüberhinaus bei dieser Anordnung das Maß vergrößert wird, bei welchem die Auslaßöffnung 12 aufgrund der Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 geöffnet ist.

Wenn ein größerer Druck für das Einspritzen des Kraftstoffs verwendet wird, wird der wirksame Hub S vergrößert und aufgrund der Form der herkömmlichen schrägen Steuernut 10, wie diese in Fig. 5 dargestellt ist, wird das Auslaß-Betriebsverhalten dadurch verschlechtert, daß der offene Bereich der Auslaßöffnung am Ende des Einspritzvorgangs bei der oberen Pumpstellung (durchgezogene Linie), bei welcher den wirksamen Hub S vergrößert ist, verglichen mit dem offenen Bereich bei der unteren Pumpstellung (gestrichelte Linie) relativ gering ist.

Das heißt, wenn die Auslaßöffnung 12 sich in der Nähe des Endes der schrägen Steuernut 10 befindet, also bei der oberen Pumpstellung, ist der offene Bereich der Auslaßöffnung 12 auf denjenigen Teil (in der Zeichnung durch eine Schraffur gekennzeichnet) beschränkt, welcher sich auf der Seite der vertikalen Nut 9 (in der Zeichnung links) im Bereich des Endpunkts 10C der langen Seite der schrägen Steuernut 10 befindet. Während die schräge Steuernut 10 weiter verlängert sein könnte, um einen ausreichend großen Öffnungsbereich in der oberen Stellung zu gewährleisten, würde jedoch der Beginn des Einspritzvorgangs auf einen - unerwünschten Zeitpunkt verschoben, wenn der unterste Punkt 10A eine niedrigere Lage als der unterste Punkt 7A der Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 einnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzpumpe für Kraftstoff zu schaffen, bei weicher bei höheren Drücken das Abschalten des Kraftstoffstroms verbessert wird, ohne die mechanische Steifigkeit oder Haltbarkeit der Steuerhülse sowie den Einspritzzeitpunkt nachteilig zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftstoff- Einspritzpumpe gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalskombination gelöst.

Was die Form der schrägen Hilfssteuernut anbelangt, so kann diese eine geringere Breite als die schräge Steuernut aufweisen oder sich zu ihrem Ende hin verjüngen.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzpumpe schließt sich an das Ende der schrägen Steuernut die schräge Hilfssteuernut derart an, daß sich die Hilfssteuernut in Längsrichtung des Kolbens gesehen auch in der oberen Pumpstellung nicht tiefer als die Ansaug- und Ausstoßöffnung in erstreckt, wobei der offene Verbindungsbereich zwischen der in der Steuerhülse ausgebildeten Auslaßöffnung größer als bei herkömmlichen Anordnungen ist, wodurch die wirksame Auslaßöffnungsgröße vergrößert wird und der Auslaßmassenstrom durch die Verbindung zwischen dem vergrößerten offenen Auslaßöffnungs-Bereich mit der schrägen Steuernut vergrößert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzpumpe;

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem wirksamen Kolbenhub und dem offenen Auslaßöffnungs-Bereich veranschaulicht;

Fig. 3 einen Teilschnitt einer herkömmlichen Kraftstoff- Einspritzpumpe zu Beginn des Einspritzvorgangs;

Fig. 4 einen Teilschnitt der Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Fig. 3 am Ende des Einspritzvorgangs;

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Teile der Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Fig. 3 und 4.

Eine bevorzugte Ausführungsform wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Diejenigen Teile, welche die gleichen wie in Fig. 3 bis 5 sind, tragen die gleichen Bezugszeichen und deren Beschreibung wird hier weggelassen.

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Ansicht der grundlegenden Teile einer Kraftstoffpumpe 20 analog zu Fig. 5. Wie Fig. 1 zeigt, ist an dem Ende der schrägen Steuernut 10 eine schräge Hilfssteuernut 21 vorgesehen, welche mit der schrägen Steuernut 10 verbunden ist, wodurch insgesamt ein abgestufter Steuernutteil ausgebildet wird.

Der unterste Punkt 21A der Hilfssteuernut 21 ist derart angeordnet, daß er sich im wesentlichen auf der gleichen Höhe mit dem untersten Punkt 10A der schrägen Steuernut 10 befindet und dabei nicht niedriger als der unterste Punkt 7A der Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 liegt. Die obere Kante 21B der Hilfssteuernut 21 stellt eine Verlängerung der oberen Kante 10B der schrägen Steuernut 10 dar und bildet damit eine gerade Linie. Aus diesem Grund hat der Endpunkt 21C der langen Seite der Hilfssteuernut 21 eine höhere Pumpstellung (erstreckt sich in der Zeichnung weiter nach rechts) als der Endpunkt 10C der langen Seite der schrägen Steuernut 10.

Die so ausgebildete Einspritzpumpe 20 für Kraftstoff führt die gleichen Kraftstoff-Ansaug-, Kompressions- und Zuführ-Vorgänge wie herkömmliche Einspritzpumpen aus. Sogar wenn der Kolben 5 in seiner oberen Lage im Bezug auf die Zeichnung nach links gedreht wird, um den wirksamen Hub durch Verschieben der Auslaßöffnung 12 zu dem Endpunkt der schrägen Steuernut 10 hin zu vergrößern, ist die Auslaßöffnung 12 während des Einspritzvorgangs des Kraftstoffs dazu in der Lage, die Verbindung bis zu dem Endpunkt 21C der langen Seite der schrägen Hilfssteuernut 21 aufrecht zu erhalten, wobei ein größerer Öffnungsbereich der Auslaßöffnung (der schraffierte Bereich) vorhanden ist als bei herkömmlichen Anordnungen.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem wirksamen Hub und dem offenen Bereich der Auslaßöffnung 12. Verglichen mit herkömmlichen Anordnungen, bei welchen keine schräge Hilfssteuernut 21 vorhanden ist, ist es bei dieser bevorzugten Ausführungsform mit der Hilfssteuernut 21 selbst bei Vergrößern des wirksamen Kolbenhubs möglich, das. Auslaß-Betriebsverhalten in der oberen Pumpstellung ohne wesentliche Änderung der Auslaßöffnung zu verbessern.

Darüberhinaus ist der unterste Punkt 21A der Hilfssteuernut 21 derart angeordnet, daß dieser nicht niedriger als der unterste Punkt 7A der Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 liegt, wodurch der Zeitpunkt des Beginns des Einspritzvorgangs durch das untere Ende 11A der Steuerhülse 11 nicht beeinflußt wird, welche die Ansaug- und Ausstoßöffnung 7 verschließt.

Die schräge Hilfssteuernut kann schmaler als die herkömmliche schräge Steuernut sein oder eine sich verjüngende oder jede andere beliebige Form haben.

Claims (4)

1. Kraftstoff-Einspritzpumpe (20) für eine Brennkraftmaschine mit einem, in einem oberen Druck-Arbeitszylinder (2), zum Fördern und zum Ansaugen von Kraftstoff hin- und herbewegbaren Kolben (5), einer Steuerhülse (11), welche den Kolben (5) umschließt und mit einer darin ausgebildeten Auslaßöffnung (12) versehen ist, einer an dem Kolben (5) ausgebildeten, von der Steuerhülse (11) verschließbaren Ansaug- und Ausstoßöffnung (7) für Kraft­ stoff, welche mit einer ebenfalls an dem Kolben ausgebildeten schrägen Steuernut (10) in Verbindung steht, wobei der wirksame Kolbenhub durch Steuern der relativen Lage zwischen der schrägen Steuernut (10) und der Auslaßöffnung (12) einstellbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Hilfssteuernut (21) am Ende der schrägen Steuernut mit dieser in Verbindung stehend ausgebildet ist derart, daß eine obere Kante (21B) der schrägen Hilfssteuer­ nut (21) eine Verlängerung der oberen Kante (10B) der schrägen Steuernut bildet, wobei sich die schräge Hilfssteuernut (21) be­ züglich der Längsrichtung des Kolbens (5) nicht tiefer als die Ansaug- und Ausstoßöffnung (7) für Kraftstoff erstreckt.

2. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der unterste Punkt (21a) der Hilfssteuernut (21) sich an einer höheren Stelle als der unterste Punkt (7a) der Ansaug- und Ausstoßöffnung (7) befindet.

3. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der schrägen Hilfssteuernut (21) geringer ist als die Breite der schrägen Steuernut (10).

4. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfssteuernut (21) sich zu ihrem Ende hin verjüngt.