EP0071876B1

EP0071876B1 - Fuel injection pump for internal-combustion engines

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: DE3261549D1; DE3224127A1; US4448167A; EP0071876A1

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.The invention relates to a fuel injection pump according to the preamble of the independent claim. In fuel injection pumps of this type (DE-B-1 208 554), the longitudinal groove and the oblique boundary edge of the groove extending over part of the circumference are arranged on the lateral surface of the pump piston in such a way that the rotatability of the pump piston with the aid of the control rod defines between them Stops an assignment of the opening in the cylinder wall results in such a way that in one end position the opening is brought into overlap with the longitudinal groove and in the other end position is brought into overlap with the pump piston part, the z. B. because of the absence of an inclined groove, an additional start groove or in the end region of the inclined groove, the starting fuel injection quantity of the pump element is determined in a known manner. In the case of electronically controlled fuel injection pumps, however, the correct functioning of the circuit or the control device can increasingly be disturbed. In these cases there is the possibility that the pump pistons are brought into their maximum rotational position which is incorrect for the conditions of the internal combustion engine. This can lead to an excessive fuel supply and thus to overspeed and destruction of the assigned internal combustion engine.

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.The fuel injection pump according to the invention with the characterizing features of the independent claim has the advantage that it is prevented in a simple manner that the maximum amount of fuel is supplied to the engine when the control device fails. Is z. B. in the event of failure of the control device or malfunction of the control device of the pump piston despite partial load or low load in the direction of full load, then if the tendency of the adjustment towards full load continues, the relief opening in the cylinder wall overlaps with the stop groove, just before the adjusting device reaches the full load limit stop. In this case, the internal combustion engine is switched off. Fuel can therefore only be delivered if an intermediate position of the pump piston between the stop and start position can be maintained by a properly functioning control device and rotating device. An increase in security against destruction of an internal combustion engine operated in this way is achieved with the least effort.

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.

Embodiments of the object of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. It shows

1 is a partial section through the parts of a fuel injection pump to be influenced according to the invention in longitudinal section,
2 the processing of design variants of a pump piston designed according to the invention,
2a shows a further embodiment variant of FIGS. 2 and
Fig. 3 shows the possible way egg ner control rod for the solution according to the invention.

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 the partially illustrated housing 1 of a fuel injection pump of the series type, a pump cylinder 2 is used for each pump element, in the cylinder bore 3 of which a pump piston 4 is driven to reciprocate, each for a pumping and suction movement. The pump piston 4 encloses a pump work chamber 6 in the cylinder bore 3, from which the fuel is conveyed to a fuel injection valve 8 during the delivery stroke of the pump piston 4 via a pressure valve 7, which is shown in part.

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.An opening 10 is provided in the wall of the pump cylinder 2 in the region of the pump work chamber 6, which connects the pump work chamber 6 to a suction chamber 11, which surrounds the pump cylinder 2, at least in the lowest position of the pump piston 4. The suction chamber 11 is continuously supplied with fuel by means not shown and is under the low delivery pressure of the delivery pump provided for this purpose.

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.The pump piston 4 has on its lateral surface 4a a longitudinal groove 14 extending from its end face 12 and also has a recess branching from the longitudinal groove 14 and leading obliquely away from the end face 12 of the pump piston 4, here designed as an inclined groove 15, which extends over part the pump piston outer surface 4a extends. An upper, oblique boundary edge 16 of the oblique groove 15 serves as a control edge which cooperates with the opening 10.

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).The part of the oblique groove 15 which is closest to the end face 12 and an idle-side part 4b of the lateral surface 4a of the pump piston 4 determines the idling injection quantity, while the remaining parts of the oblique groove 15 determine part-load and full-load injection quantities and, if appropriate, an additional starting quantity (see also 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.At its end protruding from the pump cylinder 2, the pump piston 4 has a guide surface 17 which is in engagement with a guide sleeve 18. This serves as a rotating element of the pump piston 4 and has on its part guided in the pump housing 1 an arm 20 which engages in a recess 21 of a control rod 22. This is actuated in a manner not shown by an actuating device 23 acting as a rotating device on the pump piston 4, the actuating device 23 being controlled by an electrical control device 24 of a known type. The control rod 22 is how shown in Fig. 3, adjustable between two end stops 25 and 26.

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.A development of the pump piston 4 designed according to the invention is shown in FIG. For a second embodiment, a second longitudinal groove 14 'is arranged on the lateral surface 4a of the pump piston 4, which is diametrically opposite the groove 14. The longitudinal groove 14, which is usually referred to as the stop groove, is designed to be substantially wider than the normal width shown in dashed lines. With the help of the control rod 22, this pump piston 4 can be rotated so that the opening 10 or a second opposite opening 10 'comes in overlap with the longitudinal groove 14 or the longitudinal groove 14' in both end positions of the pump piston 4.

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.As is known, the opening 10, 10 'serves as a suction and discharge opening. It is used to fill the pump working chamber 6 with fuel during the suction stroke of the pump piston 4. As soon as the opening 10, 10 'is closed by the part of the lateral surface 4a of the pump piston 4 following the end edge 12, the delivery stroke of the pump piston 4 begins. No delivery can take place if the rotary position of the pump piston 4 is such that the longitudinal groove 14 and the beginning of the oblique boundary edge 16 or the longitudinal groove 14 'is in register with the opening 10 or 10'. Then all of the fuel delivered flows out again through the opening 10 or 10 'to the suction chamber 11. When the pump piston 4 is in the intermediate position, the latter moves a more or less large, effective delivery stroke until the opening 10, 10 'is opened again by the control edge 16. The fuel displaced after the end of delivery can then flow out again to the suction space 11 via the oblique groove 15 and the longitudinal groove 14.

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.In particular in the event of a failure of the actuating device 23 and the electrical control device 24, the opening 10 or 10 ′ comes back into overlap with the longitudinal groove 14 or 14 ′ with constant rotation in the direction of full load, shortly before or when the control rod 22 reaches its end stop 26 reached. This means that the fuel delivery can be set to zero in the event of an error and the internal combustion engine can be switched off. The solution according to the invention can be implemented either by increasing the usually provided twist path of the control rod 22 or the pump piston 4 by means of a corresponding adjustment of the position of the end stops 25 and 26 (see also FIGS. 1 and 3); or the pump piston 4 is modified and an additional longitudinal groove 14 'according to the configuration according to FIG. 2 is attached to the pump piston 4 with a constant angle of rotation, which when using a with the. Handlebar arm 20 provided so-called handlebar regulation is mandatory because of the limited rotatability of the pump piston 4. The pump piston 4 can have one oblique groove 15, or, as also shown in FIG. 2, at least one second oblique groove or recess 15 'with an oblique upper boundary edge 16'. Accordingly, two openings 10, 10 'are then present.

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.However, in order to achieve a control of the delivered fuel quantity in the event of a malfunction of the control device 24, it is necessary to make one of the longitudinal grooves 14 or 14 'wider, or, as shown in FIG. 2a for a further embodiment variant of the pump piston 4 ", at least one Stop groove 14 "to be provided with a widened section 14a". This section 14a "is designed in its length 1 such that the opening 10 connects the pump working chamber 6 to the suction chamber 11 in the maximum rotational position of the pump piston 4" and in its entire stroke range. The position taken up by the opening 10 in the top dead center position of the pump piston 4 "is shown in dash-dot lines as 10" in the lateral surface denoted here by 4a ".

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.In all of the design variants described, no fuel is delivered in the maximum rotational position of the pump piston 4 or 4 ", and the required protection against overloading of the motor is achieved. This is particularly important if the control device 24 has an I element (integral element). is equipped and the actuating device 23 contains an electro-hydraulic or electro-pneumatic actuator, in which, for example, the solenoid valve is jammed and / or the return of the control medium is closed and the pump piston 4 thereby reaches the maximum rotational position.

Claims

1. A fuel injection pump for internal combustion engines, provided with a pump piston (4) which moves to and fro in a cylinder (2) and which has at its jacket surface (4a) an inclined boundary edge (16) of a recess (15) extending over a part of the periphery of the pump piston (4) and at least one longitudinal groove (14), starting from the front face (12) of the pump piston (4), as a stopping groove, and a rotating device (23) which is controllable by an electric control device (24), and with at least one opening (10) which is arranged in the cylinder wall and which is connected to a space (11) of low fuel pressure and which can be closed by the jacket surface (4a) of the pump piston (4) during its delivery stroke and can be controlled to open by the edge of the front face (12) of the pump piston (4) and the inclined boundary edge (16), or the longitudinal groove (14) or longitudinal grooves (14, 14'), the relative rotational position of the pump piston (4) being changeable, with respect to the at least one opening (10) between two end positions, a stop position and a maximum rotated position, by means of the rotating device (23) which can be controlled by the electric control device (24), by which action the effective boundary edge part or the use of the longitudinal groove (14) or longitudinal grooves (14, 14') can be controlled, characterised in that the rotation of the pump piston (4, 4") which can be generated by the rotating device (23) and the position and the shape of the longitudinal groove (14) or longitudinal grooves (14, 14'; 14, 14") are matched to each other with reference to the opening (10) associated with the longitudinal groove (14) or with the longitudinal grooves (14 and 14'; 14 and 14") or to the openings (10, 10') associated with the longitudinal groove (14) or with the longitudinal grooves (14, 14'; 14, 14"), in such a manner that in both end positions of the rotating range of the pump piston (4; 4") bounded by stops (25, 26) at least one opening (10,10') continuously overlaps at least one longitudinal groove (14, 14'; 14").

2. A fuel injection pump according to claim 1, characterised in that the rotating range, referred to the overlap with the opening (10) or the openings (10, 10'), of the pump piston jacket surface (4a; 4a") is bounded by two longitudinal grooves (14, 14'; 14, 14") serving as stop grooves.

3. A fuel injection pump according to claim 1, characterised in that the longitudinal groove (14, 14', 14") or at least one of the longitudinal grooves (14,14', 14") serves as boundary both for a part (4b) on the full-load.side and for one on the idling side of the pump piston jacket surface (4a).

4. A fuel injection pump according to claim 3, characterised in that the longitudinal groove (14) delimiting the part (4b) on the idling side of the pump piston jacket surface (4a) has such a width (b) that it overlaps the opening (10) or one of the openings (10, 10'), not only in the stop position bounded by one stop (25), but also in the maximum rotated position, bounded by the other stop (26) of the pump piston (4) and then in each case in the total stroke range of the pump piston (4) (figure 2).

5. A fuel injection pump according to claim 3, characterised in that at least one longitudinal groove (14") has a widened section (14a") the width (b) and length (I) of which ensure the overlap with at least one opening (10, 10") in the maximum rotated position and in the total stroke range of the pump piston (4") (figure 2a).