EP0263304A2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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- EP0263304A2 EP0263304A2 EP19870112919 EP87112919A EP0263304A2 EP 0263304 A2 EP0263304 A2 EP 0263304A2 EP 19870112919 EP19870112919 EP 19870112919 EP 87112919 A EP87112919 A EP 87112919A EP 0263304 A2 EP0263304 A2 EP 0263304A2
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- F02M55/001—Pumps with means for preventing erosion on fuel discharge
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- F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
Definitions
- the invention relates to a fuel injection pump for internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
- the injection quantity and / or the start of injection is determined by the axial position of the control slide.
- the control slide can also be rotated in order to influence the fuel control in this way.
- the end of the high-pressure injection - on the one hand, seen at the time as the injection end, on the other hand, as the end of the high-pressure delivery determining the injection quantity - is determined in that the control opening on the pump piston is exposed by the control slide, so that the fuel, which is under very high pressure, comes out the pump work space is controlled via the relief channel and the control opening in the recess of the cylinder liner.
- the deflected fuel jet has an extraordinarily high kinetic energy which leads to a high load on the materials which the jet hits.
- the pressures in the pump workspace of the pump can reach up to 1,300 bar.
- the energy losses between the pump workspace and the shutdown point are relatively low, since the injection is interrupted abruptly from the shutdown to ensure that the nozzle needle closes quickly.
- This type of beam deflection has the disadvantage that the deflected beam, which is still under very high kinetic energy, hits the wall of the suction space, which Like the entire pump housing, is made of softer material, for example aluminum, than the pump cylinder liner and the spool valve, which are made of hardened steel. The result is cavitation and erosion damage to the suction chamber wall of the pump housing and to the control parts in the suction chamber.
- the fuel injection pump according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the exhaust beam is reflected several times, namely from the wall of the recess on the apron and back again, so that the jet energy is almost destroyed before the fuel is then above or flows to the suction chamber below the apron.
- An advantage here is that the apron is axially displaced with the control slide and so there is always a sufficient cross section between the gap formed by the control slide and recess and the Suction chamber exists.
- the input of at least one radial bore arranged in the control slide serves as the control edge in a manner known per se, in order to obtain targeted beam guidance.
- the invention are also such controls in which the control edge is arranged on any corresponding radial opening of the control slide or is provided on the upper end face of the control slide, the radial bore then being arranged in the pump piston.
- control slide is guided against rotation in the cylinder liner, so that the direction of radiation and thus also the direction of the reflected beam is always the same and can be predetermined.
- the access of the recess with respect to the cylinder axis is provided only radially on one side, so that the apron is correspondingly only present on the side of the control slide which faces the suction chamber.
- the rear wall of the recess, which is formed by the cylinder liner, is thus made of hardened steel so that the deflecting beam striking it cannot cause any damage.
- the apron can have surfaces running at right angles to the gap, which are present on the spool-widening heels. These paragraphs can either dive straight into the access of the recess or remain outside the recess, it only having to be achieved through the surfaces that the fuel jet can be reflected for energy destruction.
- FIG. 1 shows a partial longitudinal section through a fuel injection pump according to the invention and
- FIG. 2 shows a cross section along line II-II in FIG. 1.
- a cylinder liner 2 is inserted, in which a pump piston 3 is driven by means (not shown) for its reciprocating movement.
- a recess 4 formed in the manner of a bag opening, which receives a control slide 5 which can be axially displaced on the pump piston 3.
- the recess 4 has an access 6, through which the control slide can be used.
- a longitudinal slot 8 In the rear wall 7 of the recess there is a longitudinal slot 8 into which a lug 9 of the control slide 5 engages, as a result of which the control slide 5 can perform an axial movement and is secured against rotation.
- control slide 5 takes place via a rotatable control rod 11, on which a driving element 12 with a head 13 can be clamped by a screw 14 and is thus adjustable in the rotational position, the head 13 engaging in a transverse groove 15 of the control slide 5.
- a fuel injection pump several such pump elements 2, 3 with control slides 5 are arranged in series in the housing 1, which are then operated together by a control rod 11, the driving elements 12 of which correspond to the number of pump elements.
- the control rod 11 and the entrainment members 12 are arranged in a pump suction chamber 16 which, as is not shown in more detail, is supplied with fuel under low pressure from a fuel tank via a feed pump.
- the access 6 of the recess 4 of the pump cylinder 2 faces this suction chamber 16, so that there is an open V connection between the recess 4 and the suction chamber 16.
- the pump piston 3 assumes its bottom dead center position (UT), opening up suction openings 17 of the pump working chamber 18, which are connected to the pump suction chamber 16 via a channel 19 present in the pump cylinder liner 2 or a twist 21 on the cylinder liner 2 .
- oblique groove 22 and recess 23 which are arranged as control openings in pairs on the pump piston 3 and are connected to one another via a transverse bore 24, which leads via a blind bore 25 to the pump work chamber 18.
- These control openings namely the oblique grooves 22 and recesses 23 cooperate with two radial bores 26 of the control slide 5 serving as radial openings, the input edges 27 of these radial bores 26 serving as control edges towards the control openings, while the orifices 28 of these radial bores 26 on parallel side walls 29 of the control valve Recess 4 are directed.
- the space gaps 31 formed between the side walls 29 and the control slide 5 are covered toward the suction space 16 by aprons 32 arranged on the control slide 5, which have surfaces 33 running perpendicular to the gap expansion.
- the exemplary embodiment shown works as follows: In the illustrated UT position of the pump piston 3, the pump working chamber 18 is filled with fuel via the suction openings 17 and the channel 19 or the twist off 21 from the pump suction chamber 16. Depending on the axial position of the control slide 5, part of the fuel supply can also take place via the recesses 23 or oblique grooves 22, the transverse bore 24 and the blind bore 25. During the delivery stroke of the pump piston 3, part of the fuel is first displaced from the pump working chamber 18 back into the suction chamber 16 via the supply channels, at least until the suction openings 17 are closed by the pump piston 3 and at the latest until the recesses 23 or Oblique grooves 22 are compressed by the spool 5.
- the high pressure can develop in the pump work chamber 18 and the injection to the internal combustion engine can begin.
- This injection is ended when the control openings, namely the oblique grooves 22, overlap with the radial bores 26 of the control slide 5.
- the fuel which is under very high pressure, is now extracted from the pump working chamber 18 via the blind bore 25, the transverse bore 24, the oblique grooves 22 and the radial bore 26 are conveyed into the space gap 31, the control fuel jet that forms in the process the opposite side walls 29 meet, on these side walls 29 the beam is reflected and partially hits the rear wall 7, for the most part on the surfaces 33 of the apron 32, in order to then flow into the remaining spaces of the recess 4 above and below the control slide 5 . From there, the fuel then reaches the suction chamber 16.
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Abstract
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
- Bei derartigen schiebergesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpen wird die Einspritzmenge und/oder der Spritzbeginn durch die axiale Lage des Steuerschiebers bestimmt. Es gibt auch solche Ausführungen, wo außer der axialen Lage auch eine Verdrehung des Steuerschiebers möglich ist, um auch so die Kraftstoffsteuerung zu beeinflussen. In jedem Fall wird aber das Ende der Hochdruckeinspritzung -einerseits zeitlich gesehen als Spritzende andererseits als einspritzmengenbestimmendes Ende der Hochdruckförderung- dadurch bestimmt, daß die auf dem Pumpenkolben vorhandene Steueröffnung vom Steuerschieber freigelegt wird, so daß der unter sehr hohem Druck stehende Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum über den Entlastungskanal und die Steueröffnung in die Ausnehmung der Zylinderbüchse abgesteuert wird. Bei dieser mittels einer Steuerkante des Steuerschiebers durchgeführten Absteuerung weist der abgesteuerte Kraftstoffstrahl eine außerordentlich hohe kinetische Energie auf, die zu einer hohen Belastung der Werkstoffe führt, auf die der Strahl trifft. Immerhin können die Drücke im Pumpenarbeitsraum der Pumpe bis zu 1.300 bar erreichen. Die Energieverluste zwischen Pumpenarbeitsraum bis zur Absteuerstelle sind verhältnismäßig gering, da ab Absteuerung die Einspritzung schlagartig unterbrochen wird, um ein schnelles Düsennadelschließen sicherzustellen.
- Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art (DE-OS 35 40 052) ist im Steuerschieber eine radiale Absteuerbohrung vorhanden, die durch eine als Steueröffnung auf dem Pumpenkolben angeordnete schräge Steuernut nach Zurücklegung des effektiven Einspritzhubes aufgesteuert wird. Der Absteuerstrahl schießt bei Aufsteuern durch diese Absteuerbohrung auf die Wand der Ausnehmung der Zylinderbüchse. Mit Veränderung der axialen Lage des Steuerschiebers ändert sich auch die Lage des Absteuerstrahls auch in bezug auf die Stelle der Wand der Ausnehmung, auf die der Strahl trifft. Da die Wand nur in Spaltbreite von der Mündung der Absteuerbohrung entfernt ist, wird der Strahl von der Wand in den Spalt hinein reflektiert und gelangt mit sehr hoher Energie in den Saugraum im Pumpengehäuse.
- Diese Art der Strahlablenkung hat den Nachteil, daß der noch unter sehr hoher kinetischer Energie stehende abgelenkte Strahl die Wand des Saugraums trifft, die, wie das ganze Pumpengehäuse, aus weicherem material, beispielsweise Aluminium besteht, als es die Pumpenzylinderbüchse und der Steuerschieber sind, die aus gehärtetem Stahl bestehen. Die Folge sind Kavitations- und Erosionsschäden an der Saugraumwand des Pumpengehäuses und an den im Saugraum befindlichen Steuerungsteilen.
- Für sogenannte Reiheneinspritzpumpen, bei denen die Absteuerbohrung immer an der gleichen Stelle vorhanden ist, ist es bekannt (DE-OS 31 36 751) zwischen Pumpengehäuse und Absteuerbohrung einen Prallschutzring aus gehärtetem Stahl vorzusehen. Eine solche Anordnung ist aber auf schiebergesteuerte Pumpen nicht übertragbar, da sich die Absteuerbohrung mit der axialen Lage des Steuerschiebers ebenfalls verlagert und der Spalt zwischen Steuerschieber und der Wand der Ausnehmung stets und nahezu ungedrosselt mit dem Saugraum verbunden sein muß, um keine ungewünschten Einflüsse auf die Kraftstoffsteuerung während des Saughubes oder auch der Absteuerung zu erhalten. Auch würde ein zusätzliches Prallschutzelement zu einer Schwächung der Pumpenzylinderbüchse führen oder eine unzlässige Bauraumvergrößerung erfordern.
- Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Absteuerstrahl mehrfach reflektiert wird, nämlich von der Wand der Ausnehmung auf die Schürze und von dieser wieder zurück, so daß die Strahlenergie nahezu vernichtet wird, bevor dann der Kraftstoff oberhalb bzw. unterhalb der Schürze zum Saugraum strömt. Ein Vorteil dabei ist, daß die Schürze mit dem Steuerschieber axial verschoben wird und so stets ein ausreichender Querschnitt zwischen dem durch Steuerschieber und Ausnehmung gebildeten Spalt und dem Saugraum besteht. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Steuerkante in an sich bekannter Weise der Eingang mindestens einer im Steuerschieber angeordneten Radialbohrung, um so eine gezielte Strahlführung zu erhalten. Erfindungsgemäß sind jedoch auch solche Absteuerungen, bei denen die Steuerkante an irgendeinem entsprechenden radialen Durchbruch des Steuerschiebers angeordnet ist oder an der oberen Stirnseite des Steuerschiebers vorgesehen ist, wobei dann die Radialbohrung im Pumpenkolben angeordnet ist.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuerschieber gegen Verdrehen in der Zylinderbüchse geführt, so daß die Abstrahlrichtung und damit auch die Richtung des reflektierten Strahles stets gleich und vorbestimmbar ist.
- Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Zugang der Ausnehmung in bezug auf die Zylinderachse radial nur einseitig vorgesehen, so daß auch die Schürze entsprechend nur an der Seite des Steuerschiebers vorhanden ist, die dem Saugraum zugewandt ist. Die Rückwand der Ausnehmung, die durch die Zylinderbüchse gebildet wird, besteht somit aus gehärtetem Stahl, so daß der auf diese treffende Ablenkstrahl keinen Schaden anrichten kann.
- Erfindungsgemäß kann die Schürze zum Spalt hin rechtwinklig verlaufende Flächen aufweisen, die an den Steuerschieber verbreiternden Absätzen vorhanden sind. Diese Absätze können entweder noch gerade in den Zugang der Ausnehmung tauchen oder aber auch außerhalb desselben bleiben, wobei nur durch die Flächen erreicht sein muß, daß der Kraftstoffstrahl zur Energievernichtung reflektiert werden kann.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
- Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe und Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II in Fig. 1.
- In einem nur teilweise gezeigten Pumpengehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe ist eine Zylinderbüchse 2 eingesetzt, in der ein Pumpenkolben 3 durch nicht dargestellte Mittel für seine hin- und hergehende Bewegung angetrieben wird. In der Zylinderbüchse 2 ist eine in Art einer Sacköffnung gebildete Ausnehmung 4 vorhanden, die einen auf dem Pumpenkolben 3 axial verschiebbaren Steuerschieber 5 aufnimmt. Die Ausnehmung 4 weist einen Zugang 6 auf, über den der Steuerschieber einsetzbar ist. In der Rückwand 7 der Ausnehmung ist ein Längsschlitz 8 vorhanden, in den eine Nase 9 des Steuerschiebers 5 greift, wodurch der Steuerschieber 5 eine Axialbewegung durchführen kann und gegen Verdrehen gesichert ist.
- Die axiale Betätigung des Steuerschiebers 5 erfolgt über eine verdrehbare Regelstange 11, auf der ein Mitnahmeglied 12 mit einem Kopf 13 durch eine Schraube 14 festspannbar und damit in der Drehlage verstellbar angeordnet ist, wobei der Kopf 13 in eine Quernut 15 des Steuerschiebers 5 greift.
- Vorzugsweise sind bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe mehrere solche Pumpenelemente 2, 3 mit Steuerschiebern 5 in Reihe im Gehäuse 1 angeordnet, die dann gemeinsam durch eine Regelstange 11 bedient werden, deren Mitnahmeglieder 12 der Zahl der Pumpenelemente entsprechen. Die Regelstange 11 und die Mitnahmeglieder 12 sind in einem Pumpensaugraum 16 angeordnet, der, wie nicht näher dargestellt, über eine Förderpumpe von einem Kraftstoffbehälter aus mit Kraftstoff unter niederem Druck versorgt wird. Der Zugang 6 der Ausnehmung 4 des Pumpenzylinders 2 ist zu diesem Saugraum 16 hin gewandt, so daß zwischen Ausnehmung 4 und Saugraum 16 eine offene V bindung besteht.
- Der Pumpenkolben 3 nimmt in der dargestellten Stellung seine untere Totpunktlage (UT) ein, wobei er Saugöffnungen 17 des Pumpenarbeitsraums 18 aufsteuert, die über einen in der Pumpenzylinderbüchse 2 vorhandenen Kanal 19 bzw. eine Abdrehung 21 an der Zylinderbüchse 2 mit dem Pumpensaugraum 16 verbunden sind.
- In der Mantelfläche des Pumpenkolbens 3 ist eine Schrägnut 22 und Ausnehmung 23, angeordnet, die als Steueröffnungen paarweise auf dem Pumpenkolben 3 angeordnet über eine Querbohrung 24 miteinander verbunden sind, welche über eine Sackbohrung 25 zum Pumpenarbeitsraum 18 führt. Diese Steueröffnungen, nämlich die Schrägnuten 22 und Ausnehmungen 23 wirken mit zwei als Radialöffnungen dienenden Radialbohrungen 26 des Steuerschiebers 5 zusammen, wobei die Eingangskanten 27 dieser Radialbohrungen 26 als Steuerkante zu den Steueröffnungen hin dienen, während die Mündungen 28 dieser Radialbohrungen 26 auf parallele Seitenwände 29 der Ausnehmung 4 gerichtet sind.
- Die zwischen den Seitenwänden 29 und dem Steuerschieber 5 gebildeten Raumspalte 31 sind zum Saugraum 16 hin durch am Steuerschieber 5 angeordnete Schürzen 32 verdeckt, die senkrecht zur Spaltausdehnung verlaufende Flächen 33 aufweisen.
- Das dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: In der dargestellten UT-Lage des Pumpenkolbens 3 wird der Pumpenarbeitsraum 18 über die Saugöffnungen 17 und den Kanal 19 bzw. die Abdrehung 21 vom Pumpensaugraum 16 her mit Kraftstoff aufgefüllt. Je nach Axiallage des Steuerschiebers 5 kann auch ein Teil der Kraftstoffversorgung über die Ausnehmungen 23 bzw. Schrägnuten 22, die Querbohrung 24 und die Sackbohrung 25 erfolgen. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 3 wird zuerst über die Versorgungskanäle ein Teil des Kraftstoffes aus dem Pumpenarbeitsraum 18 wieder zurück in den Saugraum 16 verdrängt, mindestens so lange bis die Saugöffnungen 17 durch den Pumpenkolben 3 geschlossen sind und spätestens so lange bis auch die Ausnehmungen 23 bzw. Schrägnuten 22 durch den Steuerschieber 5 verdekt sind. Ab dieser Förderhubstellung kann sich im Pumpenarbeitsraum 18 der Hochdruck entwickeln und die Einspritzung zur Brennkraftmaschine beginnen. Diese Einspritzung wird dann beendet, wenn die Steueröffnungen, nämlich die Schrägnuten 22, in überdeckung gelangen mit den Radialbohrungen 26 des Steuerschiebers 5. Der unter sehr hohem Druck stehende Kraftstoff wird nun aus dem Pumpenarbeitsraum 18 über die Sackbohrung 25, die Querbohrung 24, die Schrägnuten 22 und die Radialbohrung 26 in den Raumspalt 31 gefördert, wobei der sich dabei bildende Absteuerkraftstoffstrahl auf die gegenüberliegenden Seitenwände 29 trifft, An diesen Seitenwänden 29 wird der Strahl reflektiert und trifft teilweise auf die Rückwand 7, zum größten Teil auf die Flächen 33 der Schürze 32, um danach in die verbleibenden Räume der Ausnehmung 4 oberhalb und unterhalb des Steuerschiebers 5 zu strömen. Von hieraus gelangt dann der Kraftstoff in den Saugraum 16.
- Alle in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
-
- 1 Pumpengehäuse
- 2 Zylinderbüchse
- 3 Pumpenkolben
- 4 Ausnehmung
- 5 Steuerschieber
- 6 Zugang
- 7 Rückwand von 4
- 8 Längsschlitz
- 9 Nase
- 10 -
- 11 Regelstange
- 12 Mitnahmeglied
- 13 Kopf
- 14 Schraube
- 15 Quernut
- 16 Pumpensaugraum
- 17 Saugöffnunge
- 18 Pumpenarbeitsraum
- 19 Kanal
- 20 -
- 21 Abdrehung
- 22 Schrägnut
- 23 Ausnehmung
- 24 Querbohrung
- 25 Sackbohrung
- 26 Radialbohrungen (in Anspruch Radialöffnungen)
- 27 Eingangskanten an 26
- 28 Mündungen von 26
- 29 Seitenwände von 4
- 30 -
- 31 Raumspalt
- 32 Schürzen
- 33 senkr. Flächen
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Zugangs (6) der Ausnehmung (4) am Steuerschieber (5) und/oder an der Zylindebüchse (2) Schürzen zur mindestens teilweisen Abdeckung der radialen Raumspalte (31) zum Pumpensaugraum (16) hin vorhanden sind.
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