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Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe
gemäß der Gattung
des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer solchen durch die
DE 42 25 803 A1 bekannten
Kraftstoffeinspritzpumpe ist zwischen erster Steuerkante und zweiter
Steuerkante eine Längsnut
in der Mantelfläche
des Pumpenkolbens angeordnet, die den Pumpenarbeitsraum ständig mit
der von der Schrägsteuerkante
begrenzten Ausnehmung in Form einer Ringnut verbindet. Diese trennt
den für
betriebswarme Brennkraftmaschine vorgesehenen Steuerkantenbereich
von dem für
den Betrieb bei kalter Brennkraftmaschine vorgesehenen Steuerbereich.
Diese Längsnut
stellt eine Stopnut dar, durch die bei betriebswarmer Brennkraftmaschine
die Brennkraftmaschine zum Stillstand gebracht werden kann, ohne
daß der
für den
Betrieb bei kalter Brennkraftmaschine vorgesehene Einspritzmengenbereich
mit hoher Einspritzmenge überfahren
werden muß.
Durch diese Stopnut wird ein bestimmter Drehwinkelbereich des Pumpenkolbens
eingenommen, und damit der mögliche
Regeldrehwinkelbereich des Pumpenkolbens eingeschränkt. Dies
ist insbesondere dann auch nachteilig, wenn der Pumpenkolben zweiflutig
ausgeführt
wird, d. h wenn zugleich zwei Steuerbohrungen durch einander entprechende Steuerkanten
und Schrägsteuerkanten
angesteuert werden.
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Aus der
DE 43 10 457 A1 ist eine
Kraftstoffeinspritzpumpe für
Brennkraftmaschinen bekannt, bei der die Schrägsteuerkante unterteilt ist
in eine der ersten Steuerkante zugeordnete Schrägsteuerkante und eine der zusätzlichen
Steuerkante zugeordnete zusätzliche
Schrägsteuerkante,
die gegenüber
der ersten Schrägsteuerkante
zur Stirnseite des Pumpenkolbens hin versetzt ist, und die eine
in Ausrichtung der Achse des Pumpenkolbens verlaufende Übergangskante
im Mantelflächenumfangsbereich der
ebenfalls in Ausrichtung der Achse des Pumpenkolbens verlaufenden
Kante zwischen erster und zusätzlicher
Steuerkante hat, deren Abstand von der Übergangskante in Umfangsrichtung
kleiner ist als die Breite der Steueröffnung in Umfangsrichtung.
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Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den
Vorteil, daß es
einerseits möglich
ist, im Bereich der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung für die betriebswarme
Brennkraftmaschine mehrere Spritzbeginnbereiche zu verwirklichen,
wobei durch die zueinander versetzten Schrägsteuerkanten in Verbindung
mit dem gegebenen Durchmesser der Steueröffnung ein weicher Übergang
zwischen der Kraftstoffeinspritzmengeneinstellung am Ende des einen
Bereiches zur Kraftstoffeinspritzmengeneinstellung am Beginn des
anderen Bereiches erzielt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
wird dabei insbesondere in Verbindung mit der zur ersten Steuerkante versetzten
Steuerkante und der zur ersten Schrägsteuerkante versetzten Schrägsteuerkante
in Zusammenwirkung mit der Steueröffnung und der Zusatzlängsnut mit
zusätzlicher
Steueröffnung
erreicht, daß ohne
Unterbrechung der Steuerbereiche zwischen betriebswarmer Brennkraftmaschine
und kalter Brennkraftmaschine mit der Zuordnung zur er sten Steuerkante
keine den Regelweg reduzierende dazwischenliegende Nut vorgesehen
werden muß,
und dennoch eine Stopwirkung im Bereich zwischen diesen genannten
Betriebsbereichen erzielt wird mit Nullförderung. Über die zusätzliche Längsnut mit zusätzlicher
Steueröffnung
und der Überdeckung
der zur ersten Steuerkante versetzten Steuerkante mit der zur ersten
Schrägsteuerkante
versetzten Schrägsteuerkante über die
Steueröffnung
steht ein ausreichend großer
Abströmquerschnitt
zur Verfügung, über den
der Pumpenarbeitsraum wirksam druckentlastet werden kann und somit
die Einspritzung beendet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher erläutert. Es
zeigt 1 einen Ausschnitt
aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
von Pumpenkolben und Pumpenzylinder und 2 eine Abwicklung der Mantelfläche des
Pumpenkolbens im Bereich der Steuerkanten und Schrägsteuerkanten
mit zugeordneten Steuerbohrungen.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
ein sogenanntes Pumpenelement bestehend aus einer einen Pumpenzylinder 2 bildenden
Zylinderbüchse 3,
die üblicherweise
in ein Gehäuse
einer nicht weiter gezeigten Reihenkraftstoffeinspritzpumpe eingesetzt
wird. In diesem Pumpenzylinder 2 ist ein Pumpenkolben 5 dicht
verschiebbar geführt,
der von einem nicht weiter gezeigten Nockenantrieb synchron zur
Drehzahl der zugehörigen
Brennkraftmaschine hin- und hergehend angetrieben wird und zur Einstellung
der Kraftstoffeinpritzmenge pro Pumpenkolbenhub durch eine nicht gezeigte
Regeleinrichtung verdreht werden kann. Dies kann dabei mit Hilfe
eines mechanischen oder mit Hilfe eines elektronisch gesteuerten
Reglers erfolgen. Solche Regler sind bekannt und brauchen deshalb
in der vorliegenden Anmeldung nicht näher gezeigt werden.
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Der in dem Pumpenzylinder 2 hin-
und hergehende Pumpenkolben 5 schließt mit seiner Stirnseite 6 in
dem Pumpenzylinder einen Pumpenarbeitsraum 7 ein. Dazu
ist die in die zugehörige
Reihenkraftstoffeinspritzpumpe eingesetzte Zylinderbüchse 3,
hier nicht gezeigt, stirnseitig geschlossen und weist an dieser
Stirnseite eine ebenfalls hier nicht weiter gezeigte Einspritzleitung
auf, die zum zugehörigen
Kraftstoffeinspritzventil an der Brennkraftmaschine führt, zu
dem der Pumpenkolben 5 bei seinem Förderhub Kraftstoff unter Einspritzdruck
fördert.
In der Zylinderbüchse
sind zwei einander diametral gegenüberliegende Steueröffnungen 8 vorgesehen,
die den Pumpenzylinder mit einem die Zylinderbüchse 3 umgebenden
Kraftstoffniederdruckraum verbindet. Aus diesem wird der Pumpenarbeitsraum beim
Saughub des Pumpenkolbens, nachdem seine Stirnseite 6 die
Verbindung der Steueröffnungen 8 zur
Innenseite des Pumpenzylinders freigemacht hat, mit Kraftstoff versorgt.
Beim Aufwärtshub
kann sich dann im Pumpenarbeitsraum nach Verschließen der Steueröffnungen
ein hoher Kraftstoffdruck aufbauen, der dann nach Überschreiten
des am Kraftstoffeinspritzventil eingestellten Einspritzdruckes
zur Einspritzung führt.
Diese Einspritzung wird dann beendigt, wenn die Steueröffnungen
durch eine Steuerkante des Pumpenkolbens wieder geöffnet werden und
dabei eine Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 7 und
den Steueröffnungen
hergestellt wird. Die zur Einspritzung kommende Kraftstoffmenge
ist dabei um so größer, je
größer der
Hub des Pumpenkolbens ist zwischen dem Verschließen der Steueröffnungen 8 und
deren Wiederöffnen.
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Zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge weist
dabei der Pumpenkolben 5 in seiner Mantelfläche 10 zwei
sich diametral gegenüberliegende Längsnuten 12 auf,
die in die Stirnseite 6 des Pumpenkolbens 5 einmünden. Weiterhin
sind in die Mantelfläche
des Pumpenkolbens 5 jeweils zwei sich diametral gegenüberliegende
erste Anschliffe 14 und zwei sich diametral gegenüberliegende
zweite Anschliffe 15 eingearbeitet, die von der Stirnseite 6 des Pumpenkolbens
ausgehend unterschiedlich breit, in Längsrichtung der Pumpenachse
gesehen, sind. Diese Anschliffe sind insbesondere in 2, die eine Abwicklung des
Pumpenkolbens ist, deutlicher erkennbar. Dabei erfolgt der erste
Anschliff 14, sich links an die Längsnut 12 anschließend, im
Anschluß an
eine erste Steuerkante 16. Der erste Anschliff ist horizontal
gelegt derart, daß er
eine zweite Steuerkante 17 zusammen mit der Mantelfläche des
Pumpenkolbens bildet, die wie die erste Steuerkante 16 in einer
Radialebene zur Achse des Pumpenkolbens verläuft, jedoch von der Stirnseite 6 bzw.
der ersten Steuerkante 17 weg zur Antriebsseite des Pumpenkolbens
hin verlegt ist. Der Übergang
wird durch eine Begrenzungskante 19 des ersten Anschliffs
in Umfangsrichtung gebildet, die parallel zur Achse des Pumpenkolbens
verläuft.
Der zweite Anschliff 15 überdeckt den ersten Anschliff 14 teilweise
und ist mit einer größeren Breite
ausgeführt
derart, daß er
mit der Mantelfläche
des Pumpenkolbens zusammen eine dritte Steuerkante 18 bildet,
die noch weiter als die zweite Steuerkante von der Stirnseite des
Pumpenkolbens weg zur Antriebsseite versetzt ist mit achsparallelem Übergang 27.
Je nach Drehlage des Pumpenkolbens wirken die in 2 gezeigten Steueröffnungen 8 entweder
mit den ersten, den zweiten oder den dritten Steuerkanten zusammen.
Dadurch wird mit zunehmender Verdrehung des Pumpenkolbens nach rechts
ein zunehmend späteres
Verschließen
der Steueröffnungen 8 durch
Steuerkanten 16 bis 18 erzielt.
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Das Wiederöffnen der Steueröffnungen 8 erfolgt
durch Steuerkanten eines dritten Anschliffs 20 und eines
vierten Anschliffs 21, die ebenfalls jeweils sich paarweise
diametral gegenüberliegend
ausgebildet sind. Diese Anschliffe in der Mantelfläche des Pumpenkolbens
sind dabei zur Pumpenkolbenachse schräg ausgeführt. Der dritte Anschliff 20 schneidet dabei
die Längsnut 12 und
bildet zur Seite der Stirnseite des Pumpenkolbens hin eine erste
Schrägsteuerkante 22.
Der vierte Anschliff 21 schließt sich nach einem bestimmten
Drehwinkelbereich im Abstand zur Längsnut an und ist dabei so
versetzt angeordnet, daß eine
von diesem gebildete, zur Stirnseite 6 weisende Begrenzungskante
eine zweite Schrägsteuerkante 23 bildet,
die parallel zur ersten Schrägsteuer kante
pumpenkolbenstirnseitig versetzt ist und mit einer achsparallelen
Begrenzungskante 24 in die erste Schrägsteuerkante 22 übergeht.
Die Begrenzungskanten 24 haben in Umfangsrichtung des Pumpenkolbens
gesehen einen größeren Abstand
von den Längsnuten 12 als
die Breite oder der Durchmesser der Steueröffnungen 8.
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In die Mantelfläche ist noch je eine zusätzliche
Längsnut 25 eingearbeitet,
die sich axial an das Ende der Längsnut 12 anschließt und wesentlich schmäler ausgebildet
ist und die mit je einer zusätzlichen
Steueröffnung 26 in
der Zylinderbüchse
zusammenwirkt. Die Steueröffnungen 26 verbinden,
wie auch die Steueröffnungen 8,
das Innere des Pumpenzylinders mit einem Kraftstoffniederdruckraum. Sie
sind zu den Steueröffnungen 8 in
Umfangsrichtung versetzt.
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Mit der hier vorgesehenen Ausgestaltung
ist eine Unterteilung des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzmenge
mit unterschiedlichen Spritzzeiten und Einspritzmengen bei sowohl
kalter Brennkraftmaschine als auch bei betriebswarmer Brennkraftmaschine
möglich
unter Berücksichtigung
der Anforderungen der Brennkraftmaschine in diesen Betriebsbereichen
an die Kraftstoffeinspritzung. In der in 2 gezeigten Stellung befindet sich der
Pumpenkolben 5 in einer Drehstellung entsprechend dem Betrieb
bei einer noch kalten Brennkraftmaschine kurz vor Übergang
zum Betrieb bei warmer Brennkraftmaschine. In dem Bereich bei kalter
Brennkraftmaschine arbeitet die Steueröffnung 8 mit der ersten
Steuerkante 16 zusammen, die den Hochdruckförderbeginn bestimmt.
Hat die erste Steuerkante 16 die Steueröffnung 8 überfahren,
so erfolgt die Einspritzung, die dann beendet wird, wenn die erste
Schrägsteuerkante 22 die
Steueröffnung
zum dritten Anschliff 20 hin öffnet. Dieser stellt dann eine
Verbindung vom Pumpenarbeitsraum 7 über die Längsnut 12 und die
Steueröffnung 8 zur
Kraftstoffniederdruckseite her. Dabei wird der Pumpenarbeitsraum 7 entlastet
und die Kraftstoffhochdruck einspritzung unterbrochen. Der restliche
vom Pumpenkolben geförderte
Kraftstoff fließt
zum Kraftstoffniederdruckraum hin ab, ohne daß eine Einspritzung erfolgt.
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Wird von der zugehörigen Steuereinrichtung erkannt,
daß die
Brennkraftmaschine betriebswarm ist, so wird der Pumpenkolben 5 weiterbewegt
derart, daß die
Steueröffnung 8 nun
in den Wirkbereich der zweiten Steuerkante 17 gelangt.
Durch deren axialen Abstand von der Stirnseite 6 erfolgt
der Hochdruckförderbeginn
zu einem späteren
Zeitpunkt, was eine Spritzbeginnverstellung bedeutet. Ist danach
die Steueröffnung 8 nach Überstreichen
der zweiten Steuerkante 17 verschlossen, so erfolgt dann
die Hochdruckeinspritzung wie zuvor, und diese wird dann beendet,
wenn die der ersten Schrägsteuerkante 22 zur
Stirnseite des Pumpenkolbens hin vorgelagerte zweite Schrägsteuerkante 23 eine
Verbindung zwischen Steueröffnung 8 und
dem vierten Anschliff 21 herstellt. Dieser ist mit dem
dritten Anschliff 20 verbunden derart, daß auch hier
eine Entlastung des Pumpenarbeitsraumes über die Längsnut 12, dem dritten Anschliff 20 und
dem vierten Anschliff 21 sowie Steueröffnung 8 zum Niederdruckraum
erfolgt. Der kleinste einspritzwirksame Pumpenkolbenhub bei einer
Lage der Steueröffnung
zur Seite der Längsnut 12 hin
im Bereich dieser zweiten Schrägsteuerkante 23 kann
dabei kleiner sein als der einspritzwirksame Hub bei noch kalter
Brennkraftmaschine, wenn sich die Steueröffnung im Bereich der ersten
Steuerkante 16 befindet. In dieser Betriebsart bei kalter
Brennkraftmaschine ist eine Übermenge
an Kraftstoff erforderlich, um den Betrieb der Brennkraftmaschine
zu gewährleisten.
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Mit Hilfe der dritten Steuerkante 18 ist
es möglich,
einen noch späteren
Spritzbeginn zu erzielen, insbesondere bei hoher Last. Entsprechend
der Drehlage des Pumpenkolbens arbeitet dann die dritte Steuerkante 18 mit
der Steueröffnung 8 zusammen, die
nach Förderhub
wiederum durch die zweite Schrägsteuerkante 23 geöffnet ist.
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Solche Maßnahmen einer Spritzbeginnfrühverlegung
können
noch verfeinert werden, wenn zusätzliche
Anschliffe vorgesehen werden. Dem sind allerdings aus Gründen der Überströmquerschnitte, die
zur Entlastung des Pumpenarbeitsraumes notwendig sind, Grenzen gesetzt.
Sind die Überströmquerschnitte
zu klein, so ergeben sich ungewünschte Drosseleffekte,
die sich mit zunehmender Drehzahl durch eine ungewollte Erhöhung der
Förderdauer und
damit durch eine ungewollte Erhöhung
der Kraftstoffeinspritzmenge bemerkbar machen.
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Um eine Brennkraftmaschine stillzusetzen, wird
regelmäßig die
Längsnut 12 verwendet,
die bei bekannten Ausführungen
zu diesem Zweck vorgesehen ist. Zur Abstellung wird der Pumpenkolben
dann nach links verdreht, so, daß die Steueröffnung 8 in Verbindung
mit der Längsnut 12 käme. Bei
einer Unterteilung in einen Arbeitsbereich bei kalter und bei warmer
Brennkraftmaschine müßte bei
Verwendung der Längsnut
als gemeinsame Stopnut der gesamte Kaltsteuerbereich durchfahren
werden. Dies ist nicht gewünscht
und belastet zudem auch das Stellvermögen des Reglers. Es ist erforderlich,
auch eine Abstellmöglichkeit
im Übergangsbereich
zwischen betriebswarmer Brennkraftmaschine und kalter Brennkraftmaschine
zu haben, wie das beim eingangs zitierten Stand der Technik der
Fall ist. Vorliegend ist die Ausgestaltung der Anschliffe 14 und
Anschliffe 20 und 21 derart, daß in dem Übergangsbereich
zwischen erster Steuerkante und zweiter Steuerkante 17 es
eine Lage für
die Steueröffnung 8 gibt,
bei der diese zwischen dem Zustand des noch Nichtverschlossenseins
durch die Steuerkante 17 und dem Zustands des Wiedergeöffnetseins
durch die zweite Schrägsteuerkante 23 im
Zwischenbereich ständig eine
Verbindung zwischen dem vierten Anschliff 21 und dem ersten
Anschliff 14 herstellt. Aus Platzgründen ist diese Verbindung jedoch
noch in unerwünschtem
Maße gedrosselt,
so daß bei
hoher Drehzahl dennoch sich im Pumpenarbeitsraum ein gewisser Druck
aufbau en kann, der zur Einspritzung kleiner Einspritzmengen führen kann.
Für diese
Stellung, die praktisch der Stopstellung für das Abstellen der Brennkraftmaschine
entspricht, sind nun zusätzlich die
zusätzlichen
Längsnuten 25 vorgesehen,
die in diesem Bereich in Überdeckung
mit den zusätzlichen Steueröffnungen 26 komm
. Hiermit wird ein zusätzlicher
Abströmquerschnitt
bereitgestellt, der nun zum Ergebnis hat, daß die Einspritzung bei dieser
Drehstellung des Pumpenkolbens völlig
unterbunden wird. Dabei hat die zusätzliche Längsnut den Vorteil, daß sie in
einem für
die Regelung der Kraft- stoffeinspritzmenge unkritischen Bereich
der Mantelfläche des
Pumpenkolbens ist.
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Durch die reduzierte Breite der zusätzlichen Steueröffnung 26 und
der zusätzlichen
Längsnut 25 ist
gewährleistet,
daß nur
in diesem engen Bereich, wo eine Abstellung der Brennkraftmaschine
erwünscht
wird, die Längsnut 25 mit
der Steueröffnung 26 verbunden
ist. Unmittelbar anschließend
kann dann unter Ausnutzung eines maximal möglichen Regelbereiches die
Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge bei betriebswarmer Brennkraftmaschine
erfolgen.