EP0071876B1

EP0071876B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkaraftmaschinen

Info

Publication number: EP0071876B1
Application number: EP82106806A
Authority: EP
Inventors: Karl Rapp; Werner Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-08-01
Filing date: 1982-07-28
Publication date: 1984-12-12
Also published as: US4448167A; EP0071876A1; DE3261549D1; DE3224127A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Bei Kraftstoffeinspritzpumpen dieser Art (DE-B-1 208 554) sind die Längsnut und die schräge Begrenzungskante der sich über einen Teil des Umfangs erstreckenden Nut so an der Mantelfläche der Pumpenkolben angeordnet, daß sich durch die Verdrehbarkeit des Pumpenkolbens mit Hilfe der Regelstange zwischen definierten Anschlägen eine Zuordnung der Öffnung in der Zylinderwand derart ergibt, daß in der einen Endstellung die Öffnung in Überdeckung mit der Längsnut gebracht wird und in der anderen Endstellung in Überdeckung mit dem Pumpenkolbenteil gebracht wird, der z. B. wegen nicht vorhandener Schrägnut, einer zusätzlichen Startnut oder im Endbereich der Schrägnut, in bekannter Weise die Startkraftstoffeinspritzmenge des Pumpenelements bestimmt. Bei elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzpumpen kann es jedoch vermehrt zu Störungen der einwandfreien Funktion der Schaltung oder der Steuereinrichtung kommen. In diesen Fällen besteht die Möglichkeit, daß die Pumpenkolben in ihre für die Bedingungen der Brennkraftmaschine falsche, maximale Verdrehstellung gebracht werden. Dabei kann es zu einer zu hohen Kraftstoffzufuhr und damit zu Überdrehzahlen und zur Zerstörung der zugeordneten Brennkraftmaschine kommen.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß in einfacher Weise verhindert wird, daß der Brennkraftmaschine die Kraftstoffhöchstmenge beim Versagen der Steuerungseinrichtung zugeführt wird. Wird z. B. bei Ausfall der Steuerungseinrichtung oder Fehlverhalten der Steuerungseinrichtung der Pumpenkolben trotz Teillast oder niedriger Last in Richtung Vollast gedreht, so gelangt, falls die Tendenz der Verstellung in Richtung Vollast anhält, die Entlastungsöffnung in der Zylinderwand in Überdeckung mit der Stoppnut, kurz bevor die Verstelleinrichtung an den vollastseitigen Begrenzungsanschlag gelangt. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine abgestellt. Eine Förderung von Kraftstoff kann somit nur erfolgen, wenn durch eine einwandfrei funktionierende Steuereinrichtung und Verdreheinrichtung eine Zwischenstellung des Pumpenkolbens zwischen Stopp- und Startstellung eingehalten werden kann. Es wird mit einem geringsten Aufwand eine Erhöhung der Sicherheit gegen Zerstörung einer solchermaßen betriebenen Brennkraftmaschine erzielt.
Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemäß zu beeinflussenden Teile einer Kraftstoffeinspritzpumpe im Längsschnitt,
Fig. 2 die Abwicklung von Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäß gestalteten Pumpenkolbens,
Fig.2a eine weitere Ausführungsvariante zur Fig. 2 und
Fig. 3 die Darstellung des möglichen Wegs ei ner Regelstange für die erfindungsgemäße Lö sung.

Im teilweise dargestellten Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Reihenbauart ist pro Pumpenelement ein Pumpenzylinder 2 eingesetzt, in dessen Zylinderbohrung 3 ein Pumpenkolben 4 für jeweils eine Pump- und Saugbewegung hin- und hergehend angetrieben, geführt wird. Der Pumpenkolben 4 schließt in der Zylinderbohrung 3 einen Pumpenarbeitsraum 6 ein, von dem aus über ein teilweise dargestelltes Druckventil 7 der Kraftstoff während des Förderhubs des Pumpenkolbens 4 zu einem Kraftstoffeinspritzventil 8 gefördert wird.
In der Wand des Pumpenzylinders 2 im Bereich des Pumpenarbeitsraums 6 ist eine Öffnung 10 vorgesehen, die den Pumpenarbeitsraum 6 zumindest in der untersten Stellung des Pumpenkolbens 4 mit einem Saugraum 11 verbindet, der den Pumpenzylinder 2 umgibt. Der Saugraum 11 wird durch nicht weiter dargestellte Mittel ständig mit Kraftstoff versorgt und steht unter dem niedrigen Förderdruck der dazu vorgesehenen Förderpumpe.
Der Pumpenkolben-4 weist an seiner Mantelfläche 4a eine von seiner Stirnseite 12 ausgehende Längsnut 14 auf und besitzt ferner eine von der Längsnut 14 abzweigende und schräg von der Stirnseite 12 des Pumpenkolbens 4 wegführende, hier als Schrägnut 15 ausgebildete Ausnehmung, die sich über einen Teil der Pumpenkolbenmantelfläche 4a erstreckt. Eine obere, schräge Begrenzungskante 16 der Schrägnut 15 dient als Steuerkante, die mit der Öffnung 10 zusammenarbeitet.
Der der Stirnseite 12 und einem leerlaufseitigen Teil 4b der Mantelfläche 4a des Pumpenkolbens 4 nächstliegende Teil der Schrägnut 15 bestimmt dabei die Leerlaufeinspritzmenge, während die übrigen Teile der Schrägnut 15 Teillast-und Vollasteinspritzmenge sowie gegebenenfalls eine Startmehrmenge festlegen (siehe dazu auch Fig. 2).
An seinem aus dem Pumpenzylinder 2 herausragenden Ende des Pumpenkolbens 4 weist dieser eine Führungsfläche 17 auf, die im Eingriff mit einer Führungshülse 18 steht. Diese dient als Verdrehelement des Pumpenkolbens 4 und weist an ihrem im Pumpengehäuse 1 geführten Teil einen Arm 20 auf, der in eine Ausnehmung 21 einer Regelstange 22 eingreift. Diese wird auf nicht näher dargestellte Weise durch eine als Verdreheinrichtung auf den Pumpenkolben 4 einwirkende Betätigungseinrichtung 23 betätigt, wobei die Betätigungseinrichtung 23 von einer elektrischen Steuereinrichtung 24 bekannter Art gesteuert wird. Die Regelstange 22 ist dabei, wie in Fig. 3 gezeigt, zwischen zwei Endanschlägen 25 und 26 verstellbar.
In Fig. ist eine Abwicklung des erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpenkolbens 4 dargestellt. Dabei ist für eine zweite Ausführungsform auf der Mantelfläche 4a des Pumpenkolbens 4 eine zweite Längsnut 14' angeordnet, die der Nut 14 diametral gegenüberliegt. Die üblicherweise als Stoppnut bezeichnete Längsnut 14 ist gegenüber der gestrichelt eingezeichneten normalen Breite wesentlich breiter ausgeführt. Mit Hilfe der Regelstange 22 ist dieser Pumpenkolben 4 verdrehbar, so daß die Öffnung 10 bzw. eine zweite gegenüberliegende Öffnung 10' in beiden Endstellungen des Pumpenkolbens 4 in Überdeckung mit der Längsnut 14 oder der Längsnut 14' kommt.
Bekannterweise dient die Öffnung 10, 10' als Saug- und Absteueröffnung. Über sie wird der Pumpenarbeitsraum 6 während des Saughubs des Pumpenkolbens 4 mit Kraftstoff gefüllt. Sobald die Öffnung 10, 10' durch den der Stirnkante 12 folgenden Teil der Mantelfläche 4a des Pumpenkolbens 4 verschlossen wird, beginnt der Förderhub des Pumpenkolbens 4. Keine Förderung kann dann erfolgen, wenn die Drehstellung des Pumpenkolbens 4 so ist, daß die Längsnut 14 und der Anfang der schrägen Begrenzungskante 16 oder die Längsnut 14' in Überdeckung mit der Öffnung 10 bzw. 10' ist. Dann strömt der gesamte geförderte Kraftstoff wieder über die Öffnung 10 bzw. 10' zum Saugraum 11 ab. Bei Zwischenstellung des Pumpenkolbens 4 legt dieser einen mehr oder weniger großen, wirksamen Förderhub zurück, bis die Öffnung 10, 10' durch die Steuerkante 16 wieder geöffnet wird. Über die Schrägnut 15 und die Längsnut 14 kann dann der nach Förderende verdrängte Kraftstoff wiederum zum Saugraum 11 abfließen.
Insbesondere im Falle eines Versagens der Betätigungseinrichtung 23 und der elektrischen Steuereinrichtung 24 kommt die Öffnung 10 bzw. 10' bei ständiger Verdrehung in Richtung Vollast wieder in Überdeckung mit der Längsnut 14 bzw. 14', kurz bevor bzw. wenn die Regelstange 22 ihren Endanschlag 26 erreicht. Damit kann bei dem auftretenden Fehler die Kraftstofförderung auf Null gestellt und die Brennkraftmaschine abgestellt werden. Die erfindungsgemäße Lösung kann entweder durch Vergrößerung des üblicherweise vorgesehenen Verdrehwegs der Regelstange 22 bzw. des Pumpenkolbens 4 mittels entsprechender Anpassung der Lage der Endanschläge 25 und 26 verwirklicht werden (siehe dazu Fig. 1 und 3); oder es wird der Pumpenkolben 4 modifiziert und bei gleichbleibendem Verdrehwinkel eine zusätzliche Längsnut 14' gemäß Ausgestaltung nach Fig. 2 am Pumpenkolben 4 angebracht, die bei Verwendung einer mit dem . Lenkerarm 20 versehenen sogenannten Lenkerregulierung wegen der begrenzten Verdrehbarkeit des Pumpenkolbens 4 obligatorisch ist. Der Pumpenkolben 4 kann dabei die eine Schrägnut 15, oder wie ebenfalls in Fig. 2 eingezeichnet, mindestens noch eine zweite Schrägnut oder Ausnehmung 15' mit schräger oberer Begrenzungskante 16' haben. Entsprechend sind dann zwei Öffnungen 10, 10'vorhanden.
Es genügt aber auch, um ein Absteuern der geförderten Kraftstoffmenge bei einem Fehlverhalten der Steuereinrichtung 24 zu erzielen, nut eine der Längsnuten 14 oder 14' breiter auszuführen, oder, wie in Fig. 2a zu einer weiteren Ausführungsvariante des Pumpenkolbens 4" gezeigt, mindestens eine Stoppnut 14" mit einem verbreiterten Abschnitt 14a" zu versehen. Dieser Abschnitt 14a" ist in seiner Länge 1 so ausgelegt, daß in der maximalen Verdrehstellung des Pumpenkolbens 4" und in seinem gesamten Hubbereich die Öffnung 10 den Pumpenarbeitsraum 6 mit dem Saugraum 11 verbindet. Die dabei von der Öffnung 10 in der oberen Totpunktlage des Pumpenkolben 4" eingenommene Lage ist strichpunktiert als 10" in die hier mit 4a" bezeichnete Mantelfläche eingezeichnet.
Damit wird bei allen beschriebenen Ausführungsvarianten in der maximalen Verdrehstellung des Pumpenkolbens 4 bzw. 4" kein Kraftstoff gefördert und so die geforderte Sicherung gegen Überlastung des Motors erreicht. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn die Steuereinrichtung 24 mit einem I-Glied (Integralglied) ausgestattet ist und die Betätigungseinrichtung 23 ein elektro-hydraulisches oder elektro-pneumatisches Stellglied enthält, bei dem z. B. das Magnetventil klemmt und/oder der Rücklauf des Steuermediums verschlossen wird und dadurch der Pumpenkolben 4 in die maximale Verdrehstellung gelangt.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Zylinder (2) hin- und hergehenden Pumpenkolben (4), der an seiner Mantelfläche (4a) eine schräge Begrenzungskante (16) einer sich über einen Teil des Umfangs des Pumpenkolbens (4) erstreckenden Ausnehmung (15) und wenigstens eine von der Stirnfläche (12) des Pumpenkolbens (4) ausgehende Längsnut (14) als Stoppnut aufweist und eine durch eine elektrische Steuereinrichtung (24) steuerbare Verdreheinrichtung (23) hat, und mit wenigstens einer in der Zylinderwand angeordneten Öffnung (10), die mit einem Raum (11) niedrigen Kraftstoffdrucks verbunden ist und die durch die Mantelfläche (4a) des Pumpenkolbens (4) während seines Förderhubs verschließbar und durch die Kante der Stirnfläche (12) des Pumpenkolbens (4) sowie die schräge Begrenzungskante (16) oder die Längsnut (14) oder Längsnuten (14, 14') aufsteuerbar ist, wobei mittels der durch die elektrische Steuereinrichtung (24) steuerbaren Verdreheinrichtung (23) die relative Drehstellung des Pumpenkolbens (4) mit Bezug auf die wenigstens eine Öffnung (10) zwischen zwei Endstellungen, einer Stoppstellung und einer maximalen Verdrehstellung, änderbar ist und damit der zur Wirkung kommende Begrenzungskantenteil oder der Einsatz der Längsnut (14) oder Längsnuten (14, 14') steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Verdreheinrichtung (23) erzeugbare Verdrehung des Pumpenkolbens (4, 4") und die Lage und Form der Längsnut (14) oder Längsnuten (14, 14'; 14, 14") mit Bezug auf die zur Längsnut (14) oder zu den Längsnuten (14 und 14'; 14 und 14") gehörigen Öffnung (10) oder die Längsnut (14) oder zu den Längsnuten (14, 14'; 14, 14") gehörigen Öffnungen (10, 10') derart aufeinander abgestimmt sind, daß in-beiden Endstellungen des durch Anschläge (25, 26) begrenzten Verdrehbereiches des Pumpenkolbens (4; 4") wenigstens eine Öffnung (10, 10') in dauernder Überdeckung mit wenigstens einer Längsnut (14, 14'; 14") ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Überdeckung mit der Öffnung (10) oder den Öffnungen (10, 10') bezogene Verdrehbereich der Pumpenkolbenmantelfläche (4a; 4a") durch zwei als Stoppnuten dienende Längsnuten (14, 14'; 14, 14") begrenzt ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut (14, 14', 14") oder wenigstens einer der Längsnuten (14, 14', 14") als Begrenzung sowohl eines volllastseitigen als auch eines leerlaufseitigen Teils (4b) der Pumpenkolbenmantelfläche (4a) dient.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den leerlaufseitigen Teil (4b) der Pumpenkolbenmantelfläche (4a) begrenzende Längsnut (14) eine solche Breite (b) aufweist, daß sie außer in der durch den einen Anschlag (25) begrenzten Stoppstellung auch in der maximalen, durch den anderen Anschlag (26) begrenzten Verdrehstellung des Pumpenkolbens (4) und dabei jeweils im gesamten Hubbereich des Pumpenkolbens (4) in Überdeckung mit der Öffnung (10) oder einer der Öffnungen (10, 10') steht (Fig. 2).

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die eine Längsnut (14") einen verbreiterten Abschnitt (14a") aufweist, dessen Breite (b) und Länge (I) die Überdeckung mit wenigstens einer Öffnung (10, 10") in der maximalen Verdrehstellung und im gesamten Hubbereich des Pumpenkolbens (4") sicherstellt (Fig. 2a).