EP0263304B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0263304B1
EP0263304B1 EP87112919A EP87112919A EP0263304B1 EP 0263304 B1 EP0263304 B1 EP 0263304B1 EP 87112919 A EP87112919 A EP 87112919A EP 87112919 A EP87112919 A EP 87112919A EP 0263304 B1 EP0263304 B1 EP 0263304B1
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EP
European Patent Office
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pump
recess
control slide
control
space
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EP87112919A
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EP0263304A2 (de
EP0263304A3 (en
Inventor
Josef Güntert
Johann Ing. Grad. Warga
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/001—Pumps with means for preventing erosion on fuel discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • 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 is based on a fuel injection pump for internal combustion engines according to the generic preamble of the only claim.
  • the injection quantity and / or the start of injection and, in accordance with the set rotational position of the pump piston, the associated injection end is also determined by the axial position of the control slide.
  • the end of high-pressure injection - on the one hand, in terms of time as the injection end, on the other hand, as the end of high-pressure delivery that determines 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, is discharged from the pump work chamber the relief channel and the control opening in the recess of the cylinder liner is controlled.
  • 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 from the pump work room to the shutdown point are relatively low, since the injection is suddenly interrupted from the shutdown in order 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, either loads the signal box of the control slide or strikes the wall of the suction chamber, which, like the entire pump housing, consists of soft material, for example aluminum, the pump cylinder liner and the spool 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.
  • a further advantage is that the aprons are axially displaced with the control slide secured against twisting, so that there is always a sufficient passage cross-section between the gaps formed by the control slide and recess and the suction space. Furthermore, the opening of the recess is only provided radially on one side with respect to the cylinder liner longitudinal axis, so that the aprons are correspondingly only present at one end 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 this cannot do any damage.
  • FIG. 1 shows a partial longitudinal section. by 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 via which the control slide 5 can be used.
  • an elongated slot 8 into which a lug 9 of the control slide 5 engages, whereby 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 member 12 with a head 13 can be tightened by a screw 14 and is therefore adjustable in the rotational position, the head 13 engaging in a transverse groove 15 of the control slide 5.
  • a plurality of such pump elements 2, 3 with control slides 5 are preferably 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 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 work 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 .
  • an oblique groove 22 and recess 23 are arranged, 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 the 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 baffle surfaces 33 running perpendicular to the gap expansion.
  • the illustrated embodiment 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 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 covered by the control slide 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 bores 26 are conveyed into the space gaps 31, with the control fuel jet being formed meets the opposite side walls 29.
  • the beam is reflected on these side walls 29 and partially strikes the rear wall 7, for the most part the impact surfaces 33 of the aprons 32, in order to then flow into the remaining spaces of the recess 4 above and below the control slide 5. From here, the fuel then reaches the suction chamber 16.
  • the aprons 32 present in the area of the access 6 to the recess 4 at the shoulders widening the control slide 5 and provided with the baffle surfaces 33 can either dive straight into the access 6 of the recess 4 or can remain outside the same, only through the baffle surfaces 33 must be achieved that the fuel jet is reflected for energy destruction.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs.
  • Bei derartigen schiebergesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpen wird die Einspritzmenge und/oder der Spritzbeginn und entsprechend der eingestellten Drehlage des Pumpenkolbens auch das zugehörige Spritzende durch die axiale Lage des Steuerschiebers bestimmt. 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 Steuerkanten 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 vom Pumpenarbeitsraum bis zur Absteuerstelle sind verhältnismäßig gering, da ab Absteuerung die Einspritzung schlagartig unterbrochen wird, um ein schnelles Düsennadelschließen sicherzustellen.
  • Bei einer solchen bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Bauart (DE-A-34 28 174) sind im Steuerschieber zwei als radiale Absteuerbohrungen ausgebildete Radialöffnungen vorhanden, durch die je eine als Steueröffnung auf dem Pumpenkolben angeordnete schräge Steuernut nach Zurücklegen des effektiven Einspritzhubes aufgesteuert wird. Der Absteuerstrahl schießt beim Aufsteuern durch diese Absteuerbohrungen auf die Seitenwände der Ausnehmung in der Zylinderbüchse. Da diese Wände nur in Spaltbreite von den Mündungen der Absteuerbohrungen entfernt sind, wird jeder Strahl vonder Wand in den Spalt hinein reflektiert und gelangt einesteils auf mindestens eine der Stirnseiten des Steuerschiebers, wodurch unerwünschte Kräfte in das zugehörige Stellwerk gelangen, und andernteils 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 entweder das Stellwerk des Steuerschiebers belastet oder die Wand des Saugraums trifft, die, wie das ganze Pumpengehäuse, aus weichem Material, beispielsweise Aluminium besteht, wobei die Pumpenzylinderbüchse und der Steuerschieber aus gehärtetem Stahl bestehen. Die Folge sind Kavitations- und Erosionsschäden an der Saugraumwand des Pumpengehäuses und an den im Saugraum befindlichen Steuerungsteilen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des einzigen Patentanspruchs wird demgegenüber in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Absteuerstrahl mehrfach reflektiert wird, nämlich von den Seitenwänden der Ausnehmung und des Steuerschiebers auf die Prallflächen der Schürzen und von diesen wieder zurück, so daß durch den relativ langen Weg in den Raumspalten die Strahlenergie nahezu vernichtet wird, bevor dann der Kraftstoff im wesentlichen oberhalb bzw. unterhalb der Schürzen zum Saugraum strömt. Durch eine solche mehrmalige Umlenkung im Bereich gehärteter Bauteile wird so viel Energie des austretenden Kraftstoffstrahls abgebaut, daß keine merklichen Karitationsschäden mehr an den benachbarten Wandungen des üblicherweise aus Aluminium bestehenden Pumpengehäuses auftreten. Ein weiterer Vorteil dabei ist, daß die Schürzen mit dem gegen Verdrehen gesicherten Steuerschieber axial verschoben werden und so stets ein ausreichender Durchtrittsquerschnitt zwischen den durch Steuerschieber und Ausnehmung gebildeten Spalten und dem Saugraum besteht. Des weiteren ist der Zugang der Ausnehmung in bezug auf die Zylinderbüchsenlängsachse radial nur einseitig vorgesehen so daß auch die Schürzen entsprechend nur an dem einen Ende des Steuerschiebers vorhanden sind, das 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.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.
    • Zeichnung
  • 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.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • 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 5 einsetzbar ist. In der Rückwand 7 der Ausnehmung 4 ist ein Langsschlitz 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 solcher 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 Verbindung 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 Prallflächen 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 verdeckt 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 Radialbohrungen 26 in die Raumspalte 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 Prallflächen 33 der Schürzen 32, um danach in die verbleibenden Räume der Ausnehmung 4 oberhalb und unterhalb des Steuerschiebers 5 zu strömen. Von hier aus gelangt dann der Kraftstoff in den Saugraum 16.
  • Die im Bereich des Zugangs 6 zur Ausnehmung 4 an den den Steuerschieber 5 verbreiternden Absätzen vorhandenen, mit den Prallflächen 33 versehenen Schürzen 32 können entweder noch gerade in den Zugang 6 der Ausnehmung 4 tauchen oder aber auch außerhalb desselben bleiben, wobei nur durch die Prallflächen 33 erreicht sein muß, daß der Kraftstoffstrahl zur Energievernichtung reflektiert wird.
    • Bezugszahlenliste
    • 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 (1)

  1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Pumpenelement, auf dessen Pumpenkolben (3) und in dessen in dem Pumpengehäuse (1) eingesetzter Zylinderbüchse (2) in einer dort vorhandenen, einen radialen Zugang (6) aufweisenden Ausnehmung (4) ein der Kraftstoffsteuerung dienender axial verschiebbarer und gegen Verdrehen gesichert in der Zylinderbüchse (2) geführter Steuerschieber (5) angeordnet ist unter Bildung zweier der Kraftstoffführung dienender radialer und zueinander paralleler Raumspalte (31) zwischen dem Steuerschieber (5) und zwei einander gegenüberliegenden parallelen Seitenwänden (29) der Ausnehmung (4); mit zwei auf der Mantelfläche des Pumpenkolbens (3) vorhandenen durch einen im Pumpenkolben (3) verlaufenden Entlastungskanal (24, 25) mit dem Pumpenarbeitsraum (18) verbundenen und zur Beendigung der Einspritzung durch den Steuerschieber (5) aufsteuerbaren Steueröffnungen (Schrägnuten 22, Ausnehmungen 23), die hierfür mit je einer Steuerkante (27) zweier auf die Seitenwände (29) gerichteter Radialöffnungen (26) des Steuerschiebers (5) so zusammenwirken, daß der Absteuerstrahl jeweils auf eine der Seitenwände (29) der Ausnehmung (4) trifft,
    und mit einem im Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpensaugraum (16), in den die beiden radialen Raumspalte (31) über den Zugang (6) der Ausnehmung (4) münden,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Zugangs (6) der sackförmig vom Pumpensaugraum (16) aus in die Zylinderbüchse (2) sich erstreckenden Ausnehmung (4) und zur mindestens teilweisen Abdeckung der radialen Raumspalte (31) zum Pumpensaugraum (16) hin je eine Schürze (32) am Steuerschieber (5) vorhanden ist, die je eine zu den Raumspalten (31) und Seitenwänden (29) der Ausnehmung (4) hin rechtwinklig verlaufende Prallfläche (33) aufweisen, die an den Steuerschieber (5) verbreiternden Absätzen vorhanden sind.
EP87112919A 1986-10-04 1987-09-04 Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0263304B1 (de)

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DE19863633899 DE3633899A1 (de) 1986-10-04 1986-10-04 Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen
DE3633899 1986-10-04

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EP0263304A3 EP0263304A3 (en) 1989-04-19
EP0263304B1 true EP0263304B1 (de) 1992-04-29

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US (1) US4811716A (de)
EP (1) EP0263304B1 (de)
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