EP0439769B1

EP0439769B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: EP0439769B1
Application number: EP90124332A
Authority: EP
Inventors: Helmut Laufer; Wolfgang Fehlmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-12-15
Publication date: 1993-09-08
Anticipated expiration: 2010-12-15
Also published as: EP0439769A1; DE4002612A1; JPH051636A; JP3056263B2; DE59002651D1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen in der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einer solchen Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart (DE 25 03 345 C2) wird der Pumpenkolben über ein Nockengetriebe von einer synchron mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine rotierenden Antriebswelle angetrieben, so daß der Pumpenkolben mit der Antriebswelle dreht und zugleich eine axiale Hubbewegung ausführt. Der Hubverlauf des Pumpenkolbens ist dabei in Abhängigkeit von seinem Drehwinkel durch die Nockengeometrie des Nockengetriebes festgelegt, bei welchem sich die auf der Stirnfläche einer drehfest mit dem Pumpenkolben verbundenen Nockenscheibe angeordneten Nocken auf Rollen eines im Pumpengehäuse gelagerten Rollenrings unter Federdruck abwälzen. Der von dem Pumpenkolben begrenzte Pumpenarbeitsraum ist unmittelbar mit dem gesteuerten Einlaß verbunden, wobei meist eine der Zahl der Druckleitungen entsprechende Anzahl von um gleiche Drehwinkel versetzt in der Mantelfläche des Pumpenkolbens angeordnete, zum Pumpenarbeitsraum hin offene Füllnuten oder Saugschlitze mit mindestens einer Mündungsöffnung eines zum kraftstoffgefüllten Pumpeninnenraum führenden Saugkanal korrespondieren, die im Innern der dem Pumpenkolben aufnehmenden Zylinderbüchse dem Pumpenkolben unmittelbar gegenüberliegt. Während eines jeden Saughubs des Pumpenkolbens überdeckt einer der Saugschlitze die Mündungsöffnung, während eines jeden Förderhubs des Pumpenkolbens sind die Saugschlitze von der Bohrungswand der Zylinderbüchse und ist die Mündungsöffnung vom Pumpenkolben abgedeckt. Üblicherweise sind die Saugschlitze so angeordnet, daß sie in der sog. Rast des Pumpenkolbens, also in dem Drehbereich des Pumpenkolbens, in welcher er in seiner unteren Totpunktlage verbleibt, abgedeckt werden, so daß mit Beginnen des Förderhub des Pumpenkolbens der Pumpenarbeitsraum abgeschlossen ist.
Zur Einstellung optimaler Verbrennungswerte der Brennkraftmaschine wird während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzpumpe mittels eines Spritzverstellers, der an dem Rollenring des Nockengetriebes angreift und diesen verdreht, die Zuordnung von Axialhub des Pumpenkolbens und seiner Drehlage geändert, und zwar abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und des damit synchron umlaufenden Pumpenkolbens. Bei hoher Drehzahl wird dabei die Hubkurve des Pumpenkolbens bezüglich der Drehstellung des Pumpenkolbens nach "früh" und bei Absinken der Drehzahl nach "spät" verschoben. Der mögliche Spritzverstellbereich ist durch die Rast des Pumpenkolbens vorgegeben, da der Einlaß zum Pumpenarbeitsraum bei allen Lagen der Hubkurve des Pumpenkolbens bezüglich seiner Drehstellung bei Beginn des Förderhubs geschlossen sein muß und auch bei allen möglichen Lagen der Hubkurve nicht bereits innerhalb der Abfallflanke der Hubkurve schließen soll, um eine ausreichende Befüllung des Pumpenarbeitsraums sicherzustellen. Insbesondere bei Kraftstoffeinspritzpumpen für fünf- oder sechszylindrige Brennkraftmaschinen ist dieser Spritzverstellbereich häufig zu klein, um die optimale Verbrennungswerte der Brennkraftmaschine zu erreichen. Man schließt daher Kompromisse in der Weise, daß man die Nockenlänge der Nocken im Nockengetriebe verkürzt, wobei allerdings die Nockenparameter "Geschwindigkeitsverlauf" und "Hub" zugunsten des Spritzverstellbereichs verschlechtert werden.
Bei einer bezüglich Nockenantrieb und Spritzbeginnverstellung der gleichen Problematik ausgesetzten Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen und durch die FR-A-2 546 237 bekannten Art wird der Pumpenarbeitsraum mit durch ein Magnetventil gesteuerter Kraftstoffmenge beim Saughub des Pumpenkolben versorgt. Dies geschieht dort entweder über eine Längsnuten am Pumpenkolben aufweisende vom Pumpenkolben drehwinkelabhängig gesteuerte Einlaßsteuerung, wobei im zur Einlaßsteuerung führenden Kraftstoffversorgungskanal das Magnetventil angeordnet ist, oder durch ein direkt in dem Pumpenarbeitsraum öffnendes Magnetventil, das durch den Einspritzdruck im Pumpenarbeitsraum in Schließstellen gehalten wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 3 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das zusätzliche, hier als Saugventil bezeichnete Rückschlagventil und die entsprechende Einlaßsteuerung des Pumpenkolbens der Spritzverstellbereich bei unveränderter Nockenausbildung wesentlich vergrößert wird, und so optimale Verbrennungswerte erreicht werden, oder umgekehrt, bei bereits ausreichend großem Spritzverstellbereich die Nockenlänge der Nocken im Nockengetriebe vergrößert wird, und somit die Nockenparameter verbessert werden können. Das in beiden Fällen erforderliche Saugventil hat zwar den Nachteil, daß es unter Umständen verschmutzen und dadurch undicht werden kann, doch ist die Möglichkeit gegeben, bei undichtem Saugventil mit verminderter Leistung der Brennkraftmaschine weiterfahren zu können, um eine Werkstatt aufzusuchen.
Bei der konstruktiven Lösung gemäß den Merkmalen des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 sind die Einlaßsteuerung und das Saugventil in Reihe geschaltet. Der Gewinn an Spritzverstellbereich (SPV-Bereich) bzw. an Nockenlänge wird dadurch erzielt, daß bei Frühlage der Hubkurve (SPV-Frühlage) die Einlaßsteuerung in den Nocken läuft, d.h. der Einlaß in der ansteigenden Flanke der Hubkurve des Pumpenkolbens über einen Drehwinkel α₁ noch offen ist. Dieser Drehwinkel α₁ ist bei SPV-Frühlage, d.h. bei hoher Drehzahl, groß und verkleinert sich bis zu Null bei SPV-Spätlage. Durch das Saugventil ist aber der Pumpenarbeitsraum mit Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens zum Einlaß hin geschlossen, so daß bei ungestörtem Betrieb kein Unterschied zur herkömmlichen bekannten Einlaßsteuerung auftritt. Schließt das Saugventil infolge Verschmutzung oder anderer Fehler nicht, so wird in dem Drehwinkelbereich α₁ des Pumpenkolbens nicht gefördert, sondern erst dann wenn der Einlaß durch den Pumpenkolben verschlossen wird. Reicht die in dem verbleibenden Restförderhub des Pumpenkolbens geförderte Einspritzmenge für den Bedarf der Brennkraftmaschine nicht aus, so fällt deren Drehzahl ab und damit die Drehzahl der Antriebswelle und des Pumpenkolbens der Kraftstoffeinspritzpumpe. Infolgedessen verschiebt der Spritzversteller die Lage der Hubkurve des Pumpenkolbens relativ zu seinem Drehwinkel nach "spät". Dadurch wird der Winkelbereich α₁ bis zu Null hin verkleinert. Die vom Pumpenkolben geförderte Einspritzmenge steigt an, und es ist eine Weiterfahrt bei kleiner Drehzahl der Brennkraftmaschine möglich.
Bei der konstruktiven Lösung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 ist die Einlaßsteuerung einer Reihenschaltung von Saugventil und einer Vorhubsteuerung parallel geschaltet. Der Einlaß führt wie herkömmlich unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum. Die Einlaßsteuerung ist jedoch so ausgelegt, daß sie zwar nicht in den Nockenanlauf, also in die Anstiegsflanke der Hubkurve des Pumpenkolbens, einläuft, aber bei Spätlage der Hubkurve schon im Nockenablauf, also in der Abfallflanke der Hubkurve des Pumpenkolbens, schließt. Durch diese Vorverlegung des Schließzeitpunktes der Einlaßsteuerung bei SPV-Spätlage wird der Gewinn an Spritzverstellbereich bzw. an Nockenlänge erzielt. Die restliche Füllung des Pumpenarbeitsraums nach Schließen der Einlaßsteuerung wird über den zweiten Einlaß zum Pumpenarbeitsraum bewirkt, den der Pumpenkolben hubabhängig steuert (Vorhubsteuerung). Zu diesem Zweck öffnet der zweite Einlaß während des Saughubs bei einer Hubposition des Pumpenkolbens, in welcher in SPV-Spätlage der erste Einlaß schließt, und schließt wieder in der gleichen Hubposition, wenn diese vom Pumpenkolben während des Förderhubs erreicht wird. Das Saugventil in Reihe mit dem zweiten Einlaß verhindert, daß der Pumpenarbeitsraum während des Förderhubs über diesen Hubweg bis zum Schließen des zweiten Einlasses über den offenen zweiten Einlaß teilentleert wird.
Eine solche Entleerung tritt allerdings dann ein, wenn das Saugventil durch Störungen undicht geworden ist. Mit der nach Schließen des zweiten Einlasses im Pumpenarbeitsraum verbleibenden Restfördermenge kann die Brennkraftmaschine jedoch mit kleiner Drehzahl weiter betrieben werden, so daß auch hier die Möglichkeit der Weiterfahrt bis zur Werkstatt gegeben ist.
Der Vorteil der zuvor erläuterten zweiten konstruktiven Lösung gegenüber der ersten konstruktiven Lösung liegt darin, daß nicht die gesamte Füllmenge für den Pumpenarbeitsraum über das Saugventil fließt und bei hohen Drehzahlen eine Füllung über das Saugventil völlig entfällt. Das Saugventil wird damit weniger belastet und die Verschmutzungsgefahr ist geringer. Ein Nachteil liegt allerdings darin, daß bei undichtem Ventil auch bei niedriger Drehzahl die volle Einspritzmenge nicht erreicht wird.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 3 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart, teilweise geschnitten,
Fig. 2: in vergrößerter Darstellung und ausschnittweise einen Längsschnitt der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1,
Fig. 3: einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 gemäß einer variierten Ausführungsform von Pumpenkolben und Zylinderbüchse der Kraftstoffeinspritzpumpe,
Fig. 4: ausschnittweise einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
Fig. 5 und 6: jeweils ein Diagramm des Hubverlaufs des Pumpenkolbens in Abhängigkeit von seinem Drehwinkel bei der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 2 (Fig. 5) bzw. in Fig. 4 (Fig. 6).

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in Fig. 1 im Längsschnitt schematisch dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine ist in einem Pumpengehäuse 10 eine Zylinderbüchse oder ein Pumpenzylinder 11 eingesetzt, in dessen Zylinderbohrung ein Pumpenkolben 13 durch eine mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine synchronisierten Antriebswelle 13 und ein an sich bekanntes Nockengetriebe 14 in einer rotierenden und zugleich hin- und hergehenden Bewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 12 begrenzt zusammen mit dem Pumpenzylinder 11 einen Pumpenarbeitsraum 15, der während des Saughubs des Pumpenkolbens 12 über einen Saugkanal 16 mit Kraftstoff aus einem kraftstoffgefüllten Pumpeninneraum oder Pumpensaugraum 17 gefüllt wird. Der Pumpensaugraum 17 wird durch eine Kraftstofförderpumpe 18 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 19 mit Kraftstoff versorgt. Der Kraftstoff im Pumpensaugraum 17 steht unter drehzahlabhängigem Druck, der zusätzlich durch ein Drucksteuerventil 20 eingestellt wird.
Das dem Pumpenarbeitsraum 15 gegenüberliegende Ende des Pumpenkolbens 12 ragt in den Pumpensaugraum 17 hinein und ist dort über das Nockengetriebe 14 mit der im Pumpengehäuse 10 gelagerten Antriebswelle 13 gekoppelt. Das Nockengetriebe 14 weist in bekannter Weise einen Rollen 21 tragenden Rollenring 22 auf, der um einen bestimmten Winkel verdrehbar im Pumpengehäuse 10 gelagert ist. Am Pumpenkolben 12 ist eine Stirnnockenscheibe 23 befestigt, die mit ihrer Stirnnocken 24 aufweisenden Fläche unter axialem Federdruck auf den Rollen 21 abläuft. In der Innenbohrung des hier um 90° in die Zeichenebene gedreht dargestellte Rollenrings 22 ist eine Klauenkupplung 25 vorhanden, bei der mit der Antriebswelle 13 verbundene antriebsseitige Klauen 26 mit abtriebsseitigen Klauen 27 am Pumpenkolben 12 derart ineinandergreifen, daß der Pumpenkolben 12 unabhängig von der Antriebswelle 13 seine Hubbewegung während des Rotierens ausüben kann.
Der Rollenring 22 ist über einen Verstellbolzen 28 mit einem Spritzverstellkolben 29 eines Spritzverstellers 30 drehfest gekoppelt, der in Fig. 1 ebenfalls um 90° in die Zeichenebene gedreht dargestellt ist. Der tangential zum Rollenring 22 axial verschiebbare Spritzverstellkolben 29 ist in der einen Verstellrichtung durch eine Rückstellfeder 31 belastet und in der anderen Verstellrichtung mit dem Druck im Steuerraum 32 des Spritzverstellers 30 beaufschlagt. Mit zunehmendem Druck in dem mit dem Pumpensaugraum 17 über eine Drossel 58 verbundenen Steuerraum 32 verschiebt sich der Spritzverstellkolben 29 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 31 und verdreht den Rollenring 22 in der Weise, daß die Stirnnocken 24 der Stirnnockenscheibe 23 bezogen auf die Drehlage des Pumpenkolbens 12 bzw. der Antriebswelle 13 früher mit den Rollen 21 in Eingriff gelangen, wodurch der Hubbeginn des Pumpenkolbens 12 und damit der Förderbeginn des Kraftstoffs in Bezug auf die Drehlage des Pumpenkolbens 12 früher erfolgt. Die vom Pumpenkolben 12 in Abhängigkeit von seinem Drehwinkel α ausgeführte Hubkurve h ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die ausgezogene Kurve a die Hubkurve in Spätlage und die strichpunktiert dargestellte Kurve b die Hubkurve in Frühlage, jeweils bezogen auf die Drehstellung des Pumpenkolbens 12, repräsentiert. Bei Spätlage der Hubkurve h, auch SPV-Spätlage genannt, steht der Spritzverstellkolben 29 des Spritzverstellers 13 unter der Wirkung der Rückstellfeder 31 in seiner Grundstellung, während er in der SPV-Frühlage um einen bestimmten Weg gegen die Kraft der Rückstellfeder 31 verschoben ist.
Innerhalb des Pumpensaugraums 17 sitzt axial verschiebbar auf dem Pumpenkolben 12 ein zur Einspritzmengensteuerung dienender Ringschieber 33, der durch einen hier nicht dargestellten Regler bekannter Bauart über dessen Reglerhebel 34 in bekannter Weise betätigt wird und dabei die Austrittsöffnung einer Querbohrung 35 im Pumpenkolben 12 steuert. Die Querbohrung 35 steht mit einer Längsbohrung 36 im Pumpenkolben 12 in Verbindung, die an der den Pumpenarbeitsraum 15 begrenzenden Stirnseite des Pumpenkolbens 12 eintritt und als Sackbohrung endet. Von dieser Längsbohrung 36 zweigt ferner eine Radialbohrung 37 ab, die zu einer Verteilernut 38 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 12 führt. In Höhe dieser Verteilernut 38 münden in der Zylinderbohrung des Pumpenzylinders 11 um gleiche Drehwinkel versetzt vier Druckleitungen 39, die jeweils über ein Rückschlagventil 40 mit einem Einspritzventil 41 verbunden sind. Von den Druckleitungen 39 mit Rückschlagventil 40 und Einspritzventilen 41 ist in Fig. 1 nur eine Druckleitung 39, ein Rückschlagventil 40 und ein Einspritzventil 41 zu sehen. Während eines jeden Druck- oder Förderhubs des Pumpenkolbens 12 wird der unter Einspritzdruck im Pumpenarbeitsraum 15 stehende Kraftstoff über die Längsbohrung 36, die Radialbohrung 37 und die Verteilernut 38 in eine der Druckleitungen 39 gefördert, von wo aus der Kraftstoff über die Einspritzventile 41 in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Nach einer vollständigen Umdrehung des Pumpenkolbens 12 sind nacheinander mit jedem Förderhub alle vier Druckleitungen 39 einmal angesteuert.
Zur Füllung des Pumpenarbeitsraums 15 mit Kraftstoff während eines jeden Saughubs ist zwischen dem Saugkanal 16 und dem Pumpenarbeitsraum 15 ein vom Pumpenkolben 12 drehwinkelabhängig gesteuerter Einlaß 42 und ein Rückschlagventil 43 mit vom Pumpenarbeitsraum 15 zum Einlaß 42 weisender Sperrichtung, im folgenden Saugventil 43 genannt, in Reihe hintereinander angeordnet. Die Steuerung des Einlasses 42 durch den Pumpenkolben 12 ist dabei konstruktiv so ausgeführt, daß der Pumpenkolben 12 den Einlaß 42 bei Spätlage seiner Hubkurve (Kurve a in Fig. 5) in der sog. Rast, also im Bereich seines unteren Totpunktes, und bei Frühlage der Hubkurve (Kurve b in Fig. 5) innerhalb der Anstiegsflanke der Hubkurve schließt. In Fig. 5 ist mit α_s der Drehwinkel bezeichnet, bei welcher der Einlaß 42 vom Pumpenkolben 12 geschlossen wird.
Wie in dem in Fig. 2 dargestellten vergrößerten Längsschnitt der Kraftstoffeinspritzpumpe besser zu sehen ist, wird der Einlaß 42 von einer Ringnut 44 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 12, einem mit dieser verbundenen Einlaßschlitz 45 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 12 und von - entsprechend der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine - vier Bohrungsöffnungen 46 in der Zylinderbohrung des Pumpenzylinders 11 gebildet, welche die Austrittsöffnungen von vier um gleiche Drehwinkel versetzt in den Pumpenzylinder 11 eingebrachten Radialbohrungen 47 bilden. Alle Radialbohrungen 47 sind durch eine Ringnut 48 am Umfang des Pumpenzylinders 12 miteinander verbunden. In der Ringnut 48 mündet der mit dem Pumpensaugraum 17 verbundene Saugkanal 16. Die Ringnut 44 im Pumpenkolben 12 korrespondiert mit der Mündungsöffnung 49 einer im Pumpenzylinder 12 hin zum Pumpenarbeitsraum 15 verlaufenden Verbindungsbohrung 50. Diese durchdringt einen auf der Stirnseite des Pumpenzylinders 11 aufgesetzten, den Pumpenarbeitsraum 15 abschließenden Ventilkörper 51 und mündet in einer von dem Ventilkörper 51 und einer Abdeckkappe 52 eingeschlossenen Ventilraum 53. In einem durch den Ventilkörper 51 hindurchgehenden, sich vom Pumpenarbeitsraum 15 zum Ventilraum 53 trichterförmig erweiterten Kanal ist ein Ventilsitz 54 ausgebildet, der mit einem Ventilglied 55 zusammenwirkt, das durch eine Ventilschließfeder 56 auf den Ventilsitz 54 gepreßt wird. Auf der vom Pumpenarbeitsraum 15 abgekehrten Seite trägt das Ventilglied 55 Druckbeaufschlagungsflächen 57, so daß das Ventilglied 55 vom Druck im Ventilraum 53 zum Pumpenarbeitsraum 15 hin geöffnet werden kann. Ventilkörper 51 mit Abdeckkappe 55 und Ventilglied 55 mit Ventilsitz 54 und Ventilschließfeder 56 bilden das erwähnte Saugventil 43.
Während jedes Saughubs saugt der Pumpenkolben 12 bei geöffnetem Einlaß 42 über den Saugkanal 16 und das sich öffnende Saugventil 43 Kraftstoff aus dem Pumpensaugraum 17 an, so daß bei dem sich anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens 12 der Pumpenarbeitsraum 15 kraftstoffgefüllt ist. Der Ringschieber 33 hat die Austrittsöffnungen der Querbohrung 35 verschlossen, so daß der im Pumpenarbeitsraum 15 befindliche Kraftstoff auf Hochdruck gebracht und dann über die Längsbohrung 36, Radialbohrung 37 und Verteilernut 38 eine der Druckleitungen 39 zugeführt wird. Der Förderhub des Pumpenkolbens 12 ist beendet, wenn nach einem durch die Lage des Ringschiebers 33 vorgegebenen Hub des Pumpenkolbens 12 die Querbohrung 35 aus der Überdeckung austaucht, so daß der Pumpenarbeitsraum 15 nun über die Längsbohrung 36 und die Querbohrung 35 zum Pumpensaugraum 17 hin entlastet wird. Der Förderdruck des Pumpenkolbens 12 unterschreitet den Öffnungsdruck des Einspritzventils 41, und die Hochdruckeinspritzung ist unterbrochen.
Zur Verbesserung der Verbrennungswerte der Brennkraftmaschine wird die Hubkurve des Pumpenkolbens 12 bezüglich seiner Drehwinkelstellung mittels des Spritzverstellers 30 bei hohen Drehzahlen nach "früh" (SPV-Frühlage) und bei niedrigen Drehzahlen nach "spät" (SPV-Spätlage) verschoben. Dies ist in Fig. 5 durch die Kurven b und a des Hubverlaufs h des Pumpenkolbens 12 in Abhängigkeit von seinem Drehwinkel α dargestellt. Mit SPV ist der zur Verfügung stehende Spritzverstellbereich gekennzeichnet, der bei optimalen Nockenparametern (Geschwindigkeitsverlauf und Hub des Pumpenkolbens) zur Erzielung optimaler Verbrennungswerte ausreichend groß ist. Aus Fig. 5 ist deutlich zu erkennen, daß bei SPV-Frühlage der Einlaß 42 zu Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens 12 (ansteigende Flanke der Hubkurve h) noch geöffnet ist. In diesem Bereich verhindert das Saugventil 43, daß Kraftstoff vom Pumpenarbeitsraum 15 über den noch geöffneten Einlaß 42 wieder in den Saugkanal 16 zurückfließt. Durch diese konstruktive Auslegung der Einlaßsteuerung in Verbindung mit dem Saugventil 43 kann der Spritzverstellbereich SPV bei unveränderter Nockenausbildung gegenüber herkömmlicher Einlaßsteuerung um den Bereich α₁ (Fig. 5) vergrößert werden. Ohne daß Saugventil 43 müßte der Pumpenkolben 12 den Einlaß 42 schließen, noch bevor der Förderhub des Pumpenkolbens 12 einsetzt, also in der Rast des Pumpenkolbens 12, die in Fig. 5 durch den Bereich SPV minus α₁ gekennzeichnet ist.
In Fig. 5 ist durch die Kurve c der Hubverlauf h bei einer herkömmlichen Einlaßsteuerung (ohne zusätzliches) in Reihe geschaltetes Saugventil 43) dargestellt, bei welcher ein gleichgroßer Spritzverstellbereich SPV realisiert ist. Deutlich ist zu erkennen, daß die Stirnnocken 24 an der Stirnnockenscheibe 23 kürzer ausgebildet werden müssen, was einen geringeren Hub und eine kleinere Hubgeschwindigkeit des Pumpenkolbens bedingt. Die Nockenparameter werden verschlechtert. Bei gleichem Spritzverstellbereich SPV kann bei der beschriebenen Einlaßsteuerung mit zusätzlichem Saugventil 43 die Nockenlänge um Δα vergrößert werden. Mit größerer Nockenlänge verbessern sich bei unverändert großem Spritzverstellbereich SPV die Nockenparameter.
Die Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 4 arbeitet einwandfrei, solange die Funktion des Saugventils 43 ungestört ist. Schließt das Saugventil 43 infolge von Verschmutzungen oder anderer Fehler nicht mehr zuverlässig, so wird während des Förderhubs des Pumpenkolbens 12 im Drehwinkelbereich α₁ nicht gefördert, sondern erst, wenn der Einlaß 42 durch den Pumpenkolben 12 verschlossen wird. Reicht die in dem verbleibenden Restförderhub des Pumpenkolbens 12 verbleibende Restfördermenge für den Bedarf der Brennkraftmaschine nicht aus, so fällt deren Drehzahl ab und damit die Drehzahl der Antriebswelle 13. Der Druck im Pumpensaugraum 17 sinkt. Infolgedessen verschiebt der Spritzversteller 30 die Hubkurve des Pumpenkolbens 12 in Spätlage. Dadurch wird der Winkelbereich α₁ bis zu Null hin verkleinert. Die vom Pumpenkolben 12 geförderte Kraftstoffeinspritzmenge steigt an, und es ist eine Weiterfahrt bei kleiner Drehzahl der Brennkraftmaschine möglich. Das Fahrzeug bleibt nicht liegen, sondern kann eine Werkstatt aufsuchen.
In Fig. 3 ist in einem Querschnitt gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 2 eine Modifikation des Einlasses 42 in Fig. 2 dargestellt. Der Einlaß 42' wird hier von vier um gleiche Drehwinkel versetzt in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 12 angeordnete Einlaßschlitze 45', die jeweils mit der Ringnut 44 verbunden sind, und nur einer mit diesen Einlaßschlitzen 45' korrespondierenden Bohrungsöffnung 46' einer in den Pumpenzylinder 11 eingebrachten Radialbohrung 47' gebildet, die mit dem Saugkanal 16 verbunden ist. Die Ringnut 48 korrespondiert in gleicher Weise mit der Mündungsöffnung 49 in der Zylinderbohrung des Pumpenzylinders 11 der zu dem Pumpenarbeitsraum 15 führenden Verbindungsbohrung 50. Die Steuerung des Einlasses 42' in Fig. 3 durch den Pumpenkolben 12 erfolgt in gleicher Weise wie beschrieben.
Bei dem in Fig. 4 schematisch und ausschnittweise im Längsschnitt dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe sind Bauteile, die mit Bauteilen der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1 und 2 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Hier ist der zwischen Saugkanal 16 und Pumpenarbeitsraum 15 vorhandene, vom Pumpenkolben 12 drehwinkelabhängig gesteuerte Einlaß 60 unmittelbar dem Pumpenarbeitsraum 15 vorgeordnet. Er besteht aus vier Saugschlitzen 61, die in gleichmäßigen Drehwinkelabständen an der Mantelfläche des Pumpenkolbens 12 herum verteilt angeordnet sind, und jeweils an der Stirnseite des Pumpenkolben 12 im Pumpenarbeitsraum 15 münden. Mit diesen Saugschlitzen 61 korrespondiert eine Mündungsöffnung 62 in der Zylinderbohrung des Pumpenzylinders 11 einer in den Pumpenzylinder 11 eingebrachten Radialbohrung 63. Die Radialbohrung 63 geht von einer durchmessergrößeren Sackbohrung 64 im Pumpenzylinder 11 aus, die mit dem Saugkanal 16 verbunden ist. Die Steuerung des Einlasses 60 durch den Pumpenkolben 12 ist konstruktiv so ausgeführt, daß der Pumpenkolben 12 den Einlaß 60 bei Spätlage seiner Hubkurve bezüglich seiner Drehwinkelstellung (SPV-Spätlage) innerhalb der Abfallflanke seiner Hubkurve schließt. Die Hubkurve h des Pumpenkolbens ist in Fig. 6 dargestellt, und zwar für SPV-Spätlage ausgezogen gemäß Kurve a und für SPV-Frühlage strichpunktiert gemäß Kurve b. Der Drehwinkel des Pumpenkolbens 12, bei dem der Einlaß 60 schließt, ist mit α_S bezeichnet. Bei SPV-Frühlage (Kurve b) liegt der Schließzeitpunkt des Einlasses 60 in der Rast des Pumpenkolbens 12, also im unteren Totpunktbereich.
Parallel zu dem ersten Einlaß 60 ist ein zweiter Einlaß 66 zum Pumpenarbeitsraum 15 hin vorgesehen, der in Reihe mit dem Saugventil 43 zwischen dem Saugkanal 16 und dem Pumpenarbeitsraum 15 eingeschaltet ist und von dem Pumpenkolben 12 hubabhängig gesteuert wird. Der zweite Einlaß 66 besteht aus einer Ringnut 67 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 12, die einerseits mit einer Bohrungsöffnung 68 einer von der Sacklochbohrung 64 im Pumpenzylinder 11 aus eingebrachten Radialbohrung 69 und andererseits mit einer Mündungsöffnung 70 der Verbindungsbohrung 50 korrespondiert, die in gleicher Weise wie in Fig. 2 beschrieben über das Saugventil 43 zu dem Pumpenarbeitsraum 15 führt. Das Saugventil 43 ist in identischer Weise ausgebildet, wie dies zu Fig. 2 beschrieben ist. Die Radialbohrung 69 mit Bohrungsöffnung 68 ist relativ zu der Ringnut 67 im Pumpenkolben 12 so angeordnet, daß sie über den Hubweg h_V des Pumpenkolbens 12, gerechnet von der unteren Totpunktlage des Pumpenkolbens 12 aus, mit der Ringnut 67 in Verbindung steht, wodurch der zweite Einlaß 66 geöffnet ist, und daß die Ringnut 67 nach Zurücklegen des Hubweges h_V aus der Bohrungsöffnung 68 austritt, wodurch der Pumpenkolben 12 den zweiten Einlaß 66 schließt. Dieser Hub h_V ist so festgelegt, da der Pumpenkolben 12 diejenige Hubposition einnimmt, bei welcher während des Saughubs des Pumpenkolbens 12 in SPV-Spätlage der erste Einlaß 60 schließt. Durch diese von dem zweiten Einlaß 66 gebildete sog. Vorhubsteuerung wird bei SPV-Spätlage mit Schließen des ersten Einlasses 60 in der abfallenden Flanke der Hubkurve die vollständige Befüllung des Pumpenarbeitsraums 15 über den nunmehr öffnenden zweiten Einlaß 66 und das Saugventil 43 sichergestellt. Beim sich anschließenden Förderhub ist bei geschlossenem ersten Einlaß 60 der zweite Einlaß 66 solange geöffnet, bis der Pumpenkolben 12 den Hubweg h_V zurückgelegt hat. Während dieses Vorhubs h_V wird der Pumpenarbeitsraum 15 durch das geschlossene Saugventil 43 gegenüber dem geöffneten zweiten Einlaß 66 abgesperrt, so daß kein Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 15 austreten kann und der Pumpenkolben 12 von seinem unteren Totpunkt an fördert. Durch diese konstruktive Gestaltung wird der große Spritzverstellbereich erzielt, der in Fig. 6 durch SPV gekennzeichnet ist. Dieser Spritzverstellbereich ist um den Drehwinkelbereich α₁ des Hubkolbens 12 größer als bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit gleicher Nockenauslegung des Nockengetriebes und herkömmlicher Einlaßsteuerung. Die gestrichelt dargestellte Kurve c in Fig. 6 stellt wiederum den Hubverlauf eines Pumpenkolbens einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit herkömmlicher Einlaßsteuerung dar, bei welcher zur Erzielung eines gleich großen Spritzverstellbereichs SPV das Nockengetriebe mit entsprechend kürzeren Stirnnocken ausgelegt ist. Bei herkömmlicher Einlaßsteuerung geht dieser große Spritzverstellbereich SPV eindeutig auf Kosten ungünstiger Nockenparameter. Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 4 wird der gleich große Verstellbereich SPV mit einem Nockengetriebe 14 erzielt, deren Nockenlänge um den Winkelbereich Δα größer ist, so daß die Nockenparameter wesentlich verbessert sind.
Die Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 4 arbeitet einwandfrei, solange die Funktion des Saugventils 43 ungestört ist. Schließt das Saugventil 43 infolge von Verschmutzungen nicht mehr zuverlässig, so wird während des Förderhubs im Vorhubbereich h_V kein Kraftstoff gefördert. Ein Teil des im Pumpenarbeitsraum 15 befindlichen Kraftstoffs wird über das geöffnete Saugventil 43 und den geöffneten zweiten Einlaß 66 über den Saugkanal 16 ausgeschoben. Mit hubabhängigem Schließen des zweiten Einlasses 66 durch den Pumpenkolben 12 wird die restliche Kraftstoffmenge aus dem Pumpenarbeitsraum 15 in eine der angeschlossenen Druckleitungen 39 gefördert. Diese Einspritzmenge reicht aus, um die Brennkraftmaschine mit niedriger Drehzahl und Leistungsungsabgabe weiter zu betreiben, so daß die Möglichkeit einer Weiterfahrt bis zur Werkstatt gegeben ist.

Claims

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem einen Pumpenarbeitsraum (15) begrenzenden Pumpenkolben (12), der über ein Nockengetriebe (14) in einer hin- und hergehenden und zugleich rotierenden Bewegung antreibbar ist und dabei während eines Saughubs über einen von ihm drehwinkelabhängig gesteuerten Einlaß (42) den Pumpenarbeitsraum (15) mit Kraftstoff füllt und in einem Druck- oder Förderhub den unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum (15) in eine von mehreren, jeweils mit einem Einspritzventil (41) verbundenen Druckleitungen (39) fördert, und mit einem Spritzversteller (30), der abhängig von der Drehzahl des Pumpenkolbens (12) die Lage der vom Pumpenkolben (12) ausgeführten Hubkurve bezüglich der Drehstellung des Pumpenkolbens (12) verschiebt, und zwar mit zunehmender Drehzahl nach "früh" und mit sinkender Drehzahl nach "spät", wobei die Steuerung des Einlasses (42) durch den Pumpenkolben (12) konstruktiv so ausgeführt ist, daß der Pumpenkolben (12) den Einlaß (42) bei Spätlage seiner Hubkurve in der unteren Totpunktlage des Pumpenkolbens (12) schließt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vom Pumpenkolben (12) gesteuerten Einlaß (42) und dem Pumpenarbeitsraum (15) ein Rückschlagventil (43) mit vom Pumpenarbeitsraum (15) zum Einlaß (42) weisender Sperrichtung angeordnet ist und daß die Steuerung des Einlasses (42) durch den Pumpenkolben (12) konstruktiv so ausgeführt ist, daß der Pumpenkolben (12) den Einlaß (42) bei Frühlage seiner Hubkurve innerhalb der Ansteigsflanke der Hubkurve schließt.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (42) von einer Ringnut (44) in der Mantelfläche des Pumpenkolbens (12), die mit einer Mündungsöffnung (49) einer über das Rückschlagventil (42) zum Pumpenarbeitsraum (15) führenden Verbindungsbohrung (50) korrespondiert, und von einem in der Mantelfläche des Pumpenkolbens (12) angeordneten Einlaßschlitz (45) und einer damit korrespondierenden, der Zahl der Druckleitungen (39) entsprechenden Anzahl von um gleiche Drehwinkel am Pumpenkolbenumfang versetzt angeordneten Bohrungsöffnungen (46) oder von einer Bohrungsöffnung (46') und einer damit korrespondierenden, der Zahl der Druckleitungen (39) entsprechenden Anzahl von um gleiche Drehwinkel in der Mantelfläche des Pumpenkolbens (12) versetzt eingebrachten Einlaßschlitzen (45') gebildet ist und daß der Einlaßschlitz (45) bzw. die Einlaßschlitze (45') mit der Ringnut (44) im Pumpenkolben (12) und die Bohrungsöffnungen (46) bzw. die Bohrungsöffnung (46') mit einem zu einem Kraftstoffversorgungsraum (17) führenden Saugkanal (16) verbunden sind.
Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem einen Pumpenarbeitsraum (15) begrenzenden Pumpenkolben (12), der über ein Nockengetriebe (14) in einer hin- und hergehenden und zugleich rotierenden Bewegung antreibbar ist und dabei während eines Saughubs über einen von ihm drehwinkelabhängig gesteuerten Einlaß (60) den Pumpenarbeitsraum (15) mit Kraftstoff füllt, wobei der Einlaß (60) unmittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum (15) verbunden ist und in einem Druck- oder Förderhub den unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum (15) in eine von mehreren, jeweils mit einem Einspritzventil (41) verbundenen Druckleitungen (39) fördert, und mit einem Spritzversteller (30), der abhängig von der Drehzahl des Pumpenkolbens (12) die Lage der vom Pumpenkolben (12) ausgeführten Hubkurve bezüglich der Drehstellung des Pumpenkolbens verschiebt, und zwar mit zunehmender Drehzahl nach "früh" und mit sinkender Drehzahl nach "spät", dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Einlasses (60) durch den Pumpenkolben (12) konstruktiv so ausgeführt ist, daß der Pumpenkolben (12) den Einlaß (60) zumindest bei Spätlage seiner Hubkurve innerhalb der Abfallflanke der Hubkurve schließt, daß ein vom Pumpenkolben (12) hubabhängig gesteuerter zweiter Einlaß (66) zur Füllung des Pumpenarbeitsraums (15) vorgesehen ist, der über ein Rückschlagventil (43) mit vom Pumpenarbeitsraum (15) zum zweiten Einlaß (66) weisender Sperrichtung mit dem Pumpenarbeitsraum (15) verbunden ist, und daß die Steuerung des zweiten Einlasses (66) durch den Pumpenkolben (12) konstruktiv so ausgeführt ist, daß der Pumpenkolben (12) den zweiten Einlaß (66) im Hubbereich (h_V) zwischen seiner unteren Totpunktlage und der Hubposition, in welcher bei Spätlage der Hubkurve der erste Einlaß (60) schließt, geöffnet hält.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Einlaß (66) von einer Ringnut (67) in der Mantelfläche des Pumpenkolbens (12), die mit der Mündungsöffnung (70) einer über das Rückschlagventil (43) zum Pumpenarbeitsraum (15) führenden Verbindungsbohrung (50) korrespondiert, und von einer mit der Ringnut (67) korrespondierenden Bohrungsöffnung (68), die mit einem zu einem Kraftstoffversorgungsraum (17) führenden Saugkanal (16) verbunden ist, gebildet ist und daß die Ringnut (67) im Pumpenkolben (12) relativ zu den am Pumpenkolbenumfang liegenden beiden Öffnungen (68,70) so angeordnet ist, daß sie bei dem durch den Schließzeitpunkt des ersten Einlasses (60) bei Spätlage der Hubkurve festgelegten Hubweg (h_V) des Pumpenkolbens (12) gerechnet von dessen unterer Totpunktlage an, aus mindestens einer der beiden Öffnungen (68,69) austritt.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (12) in einer im Pumpengehäuse (10) gehaltenen Zylinderbuchse (11) geführt ist und daß das Rückschlagventil (43) in einem die Zylinderbuchse (11) stirnseitig abschließenden Ventilkörper (51) angeordnet ist, der am Pumpengehäuse (10) befestigt ist.