EP0713002B1 - Kraftstoffhochdruckpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0713002B1
EP0713002B1 EP95115120A EP95115120A EP0713002B1 EP 0713002 B1 EP0713002 B1 EP 0713002B1 EP 95115120 A EP95115120 A EP 95115120A EP 95115120 A EP95115120 A EP 95115120A EP 0713002 B1 EP0713002 B1 EP 0713002B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
control
recess
pressure
pump plunger
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95115120A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0713002A1 (de
Inventor
Manfred Dipl.-Ing. Kraemer
Gottfried Dipl.-Phys. Kuehne
Uwe Dipl.-Ing. Kuhn (Fh)
Jürgen Dr.-Ing. Maschinenbau Kirschner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP0713002B1 publication Critical patent/EP0713002B1/de
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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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • 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
    • F02M59/26—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders
    • F02M59/265—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders characterised by the arrangement or form of spill port of spill contour on the piston
    • 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
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    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines according to the preamble of the patent claim 1 off.
  • a fuel injection device for internal combustion engines according to the preamble of the patent claim 1 off.
  • Such a known from EP 0 307 947 A2 Fuel injector promotes one High pressure fuel pump from a low pressure chamber into one High pressure plenum, of which in turn a variety of Injection lines to the individual in the combustion chamber too supplying internal combustion engine projecting injection valves dissipate (common rail).
  • the well-known High pressure pump as a piston pump with several pump pistons trained, one in each cylinder bore Pump piston guided by a common cylinder liner Cam drive are driven axially back and forth.
  • the pump pistons limit the cam drive facing away from a pump workspace, which has a Control hole in the wall of the cylinder liner from the low pressure chamber can be filled with fuel and the one Pressure line is connected to the high pressure plenum.
  • the High-pressure pumping in the pump workspace starts with the complete overrun of the control hole by the Pump piston during its delivery stroke movement, causing in the enclosed pump workspace during the further delivery stroke of the pump piston builds up a high fuel pressure that from a certain pressure, a pressure valve in the pressure line controls so that the pressurized Fuel is pumped into the high-pressure plenum.
  • the Control of the high-pressure delivery rate takes place on the known High pressure pump using a, in a bypass line used between the pressure line and the low pressure chamber Pressure control valve, which is designed as a solenoid valve and that depending on the desired delivery rate Pump work room at some point during the Delivery stroke movement of the pump piston in relation to the low pressure chamber closes and thus initiates high-pressure production, which until the top dead center of the Pump piston stroke movement continues.
  • the known high pressure pump has the disadvantage on that the control of the flow rate by means of one at each Pump piston provided solenoid valve relatively expensive and is expensive.
  • the control of the not required Fuel at the end of high pressure delivery the disadvantage that the fuel under high pressure in the Low pressure system arrives there, the individual intake process Pump piston affected and due to the sharp diverter jet Damage to the walls of the high pressure pump can cause.
  • the fuel injection device with the in contrast, features of claim 1 the advantage that a support in a structurally simple manner fuel under high pressure is possible, where only the amount actually needed is actually delivered is promoted.
  • the flow rate that is not required is added during the delivery stroke of the pump piston before the start of the High pressure delivery with the pressure of the low pressure room pushed the pump workspace into this, this in advantageously via the control bore that enables the inlet in the wall of the cylinder liner, so that no additional opening or line are provided must what the manufacturing cost compared to the known system reduced.
  • the control of the high-pressure delivery rate becomes more advantageous Way by a variable start of high pressure production at a constant end of funding, beginning of funding and end of high pressure delivery with mechanical Funds are controlled.
  • a constant with the pump work room connected control recess in the lateral surface of the pump piston, the lower one of which faces away from the pump work space Edge the start of high-pressure funding controlling control edge forms.
  • the one with the Control hole interacting control edge is oblique arranged to the pump piston axis, so that depending a variable useful stroke from the rotational position of the pump piston can be set for high-pressure delivery.
  • the delivery end is constantly at the top dead center of the pump piston, where appropriate, one of the pump workspace of his Residual pressure relieved additional, with the pump work space connected recess on the pump piston is provided, which in Area of the top dead center of the pump piston the control bore covered.
  • Another advantage is the relatively simple adjustment the rotational position of the pump piston using a control rod reached. This is particularly beneficial if several pump pistons arranged in series with each other (In-line pump design) are provided, which are then by means of a single common control rod are adjustable, whereby here also by using the control sleeves on the pump pistons a simple quantity equalization of the individual Pump piston elements is possible.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the high-pressure fuel pump, Figures 2 to 6 the upper, pump work room facing Part of the pump piston with five embodiments the shape of the control recesses on the pump piston and Figures 7 to 10 the pump piston in different Conveying stroke positions for control drilling.
  • the description of the components essential to the invention limited high-pressure fuel pump 1 for internal combustion engines is a cylinder liner 3 inserted into a pump housing 5, which has a cylinder bore 7, in which a pump piston 9 is guided is.
  • the pump piston 9 is in a known manner from a cam drive 11 against the force of a return spring 13 driven axially back and forth and limited with of its end face 15 facing away from the cam drive 11
  • the pump work space 17 is via a radially arranged control bore 19 in the wall of the cylinder liner 3 with a low pressure chamber 21 connected, the one not shown Inlet line with fuel from a likewise not shown Fuel tank can be filled.
  • a pressure line containing a pressure valve 23 25 which, on the other hand, into a high-pressure collecting space 27 opens, of which several, the number of injection points the injection lines corresponding to the internal combustion engine to be supplied 29 to those in the combustion chamber of the internal combustion engine protruding injection valves 31 (Common Rail System).
  • the pump piston 9 is in a known manner via one, from one Actuator actuated control rod 33 rotatable, for what the control rod 33 on a non-rotatable on the pump piston 9 arranged control sleeve 35 attacks.
  • the pump piston is used to control the high-pressure delivery 9 at its end facing the pump workspace one constantly control recess 37 connected to the pump work space 17 on whose lower edge facing away from the pump working space 17 forms a control edge 39 which, in cooperation with the Control bore 19 the start of production of high-pressure production in Pump work space 17 controls and obliquely to Pump piston axis is arranged, with five possible design variants the shape of the control recess 37 in the Figures 2 to 6 are shown.
  • Figure 2 shows a first embodiment of the form the control recess 37 on the pump piston 9, which thereby connects directly to the end face 15 of the pump piston 9 and so unimpeded fuel flow from the pump work space 17 allows in the control recess 37.
  • the Control edge 39 runs at an angle to the pump piston axis, whose size depends on the size of the maximum to be funded Amount of fuel is dependent.
  • FIG. 3 In the second exemplary embodiment shown in FIG. 3 is between the upper, the pump working space 17 facing Edge 41 of the control recess 37 and the end face 15 of the pump piston 9, a web 43 forming a head collar provided that the guidance of the pump piston 9 in the cylinder bore 7 improved and thus a so-called "Eating" of the pump piston 9 counteracts.
  • the hydraulic Connection between the control recess 37 and the Pump work space 17 takes place in FIG Axialnut 45, which starts from the end face 15 in the Control recess 37 opens.
  • the third exemplary embodiment shown in FIG. 4 differs second in the design of the hydraulic Connection between the pump work space 17 and the control recess 37, which is there by a from the end face 15 of the pump piston 9 outgoing axial blind bore 47 is formed by one in the control recess 37 opening transverse bore 49 is cut in the pump piston 9.
  • the fourth exemplary embodiment shown in FIG. 5 corresponds to the shape of the control recess 37 on the pump piston 9 essentially that shown in FIG second embodiment and points in addition to this a second one, facing away from the pump work space 17
  • Side arranged below the control recess 37 51 which is designed as a rectangular pocket is, alternatively a transverse groove is also possible.
  • This Recess 51 is arranged on the pump piston 9 that it in the upper dead position of the pump piston 9, i.e. at the end the conveying stroke movement overlapping with the control bore 19 arrives, the second recess 51 in FIG. 5 via an extension of the axial groove 45 hydraulically with the Control recess 37 and further with the pump work space 17th connected is.
  • FIG. 6 In the fifth exemplary embodiment shown in FIG. 6 is the third embodiment shown in Figure 4 analogous to FIG. 5 around the second recess 51 extended, which is also in the amount of coverage with the Control bore 19 at the top dead center position of the pump piston 9 was introduced in the lateral surface and by the axial extension of the blind bore 47 and a second in the second recess 51 opening transverse bore 53 with the adjoining the end face 15 of the pump piston 9 Pump work space 17 is connected.
  • the pump piston 9 is located in FIG. 7 in its lower dead position, in which an overflow cross section between along the control bore 19 and the pump work space 17 the recess 37 is released. It is there too possible to arrange the control bore 19 so that it in this Stroke position of the pump piston 9 directly above the end face 15 of the pump piston 9 in the pump work space 17th empties. In this piston position at the end of the downward Suction stroke movement is used to fill the pump work area 17 with fuel under low pressure from the Low pressure room 21.
  • the pressure valve 23 Upon reaching one certain limit pressure, the pressure valve 23 is opened and the fuel under high pressure flows over the Pressure line 25 in the high-pressure collection chamber 27 from which it Via the injection lines 29 to the injection valves 31 the opening times of the solenoid valves the injection valves 31 are controllable.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine derartige aus der EP 0 307 947 A2 bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung fördert eine Kraftstoffhochdruckpumpe aus einem Niederdruckraum in einen Hochdrucksammelraum, von dem seinerseits eine Vielzahl von Einspritzleitungen zu den einzelnen in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen abführen (Common Rail). Dabei ist die bekannte Hochdruckpumpe als Kolbenpumpe mit mehreren Pumpenkolben ausgebildet, deren in je einer Zylinderbohrung einer Zylinderbüchse geführte Pumpenkolben von einem gemeinsamen Nockenantrieb axial hin- und hergehend angetrieben werden.
Die Pumpenkolben begrenzen dabei mit ihrer dem Nockenantrieb abgewandten Stirnseite einen Pumpenarbeitsraum, der über eine Steuerbohrung in der Wand der Zylinderbüchse aus dem Niederdruckraum mit Kraftstoff befüllbar ist und der über eine Druckleitung mit dem Hochdrucksammelraum verbunden ist. Die Hochdruckförderung im Pumpenarbeitsraum beginnt dabei mit dem vollständigen Überfahren der Steuerbohrung durch den Pumpenkolben während seiner Förderhubbewegung, wodurch sich im eingeschlossenen Pumpenarbeitsraum beim weiteren Förderhub des Pumpenkolbens ein Kraftstoffhochdruck aufbaut, der ab einem bestimmten Druck ein Druckventil in der Druckleitung aufsteuert, so daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den Hochdrucksammelraum gefördert wird. Die Steuerung der Hochdruckfördermenge erfolgt dabei an der bekannten Hochdruckpumpe mittels eines, in eine Bypassleitung zwischen Druckleitung und Niederdruckraum eingesetzten Drucksteuerventils, das dort als Magnetventil ausgeführt ist und das in Abhängigkeit von der gewünschten Fördermenge den Pumpenarbeitsraum zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Förderhubbewegung des Pumpenkolbens gegenüber dem Niederdruckraum verschließt und so die Hochdruckförderung einleitet, die sich bis zum Erreichen des oberen Totpunktes der Pumpenkolbenhubbewegung fortsetzt.
Dabei weist die bekannte Hochdruckpumpe jedoch den Nachteil auf, daß die Steuerung der Fördermenge mittels eines an jedem Pumpenkolben vorgesehenen Magnetventils relativ aufwendig und teuer ist. Zudem hat die Absteuerung des nicht benötigten Kraftstoffes am Ende der Hochdruckförderung den Nachteil, daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in das Niederdrucksystem gelangt, dort den Ansaugvorgang der einzelnen Pumpenkolben beeinflußt und infolge des scharfen Absteuerstrahls Beschädigungen an den Wänden der Hochdruckpumpe verursachen kann.
Es ist ferner durch die US-A-2 044 814 ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, bei dem ein von einem Pumpenkolben begrenzter Pumpenarbeitsraum über ein Steuerventil mit einer über einem Kraftstoffeinspritzventil führenden Leitung verbunden werden kann, wobei die beim Förderhub entstehende Druckwelle zur Einspritzung am Kraftstoffeinspritzventil führt. Dabei ist der Pumpenkolben mit einer Kontur ausgestattet und verdrehbar derart, daß unterschiedliche Hochdrückförderhübe je nach Drehstellung des Pumpenkolbens ausgeführt werden können. Der Pumpenarbeitsraum ist dabei mit einem relativ großen Volumen ausgestattet, das dazu dient, die Steuerung des Steuerventils zu unterstützen. Solche großen Pumpenarbeitsräume, wie sie der US-A 2 044 814 offenbart sind, stellen ein erhebliches Totvolumen dar, das die Verwendbarkeit des bekannten Kraftstoffeinspritzsystems nur auf sehr langsam laufende Brennkraftmaschinen beschränkt. Dabei erfolgt die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge durch direkten manuellen Eingriff des Betreibers der Brennkraftmaschine.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß in konstruktiv einfacher Weise eine Förderung von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff möglich ist, bei der nur die derzeitig benötigte Fördermenge tatsächlich gefördert wird. Die nicht benötigte Fördermenge wird dabei während des Förderhubs des Pumpenkolbens vor Beginn der Hochdruckförderung mit dem Druck des Niederdruckraums aus dem Pumpenarbeitsraum in diesen ausgeschoben, wobei dies in vorteilhafter Weise über die den Zulauf ermöglichende Steuerbohrung in der Wand der Zylinderbüchse erfolgt, so daß keine zusätzliche Öffnung, bzw. Leitung vorgesehen werden muß, was den Fertigungsaufwand gegenüber dem bekannten System verringert.
Die Steuerung der Hochdruckfördermenge wird dabei in vorteilhafter Weise durch einen variablen Beginn der Hochdruckförderung bei konstantem Förderende vorgenommen, wobei Förderbeginn und -ende der Hochdruckförderung mit mechanischen Mitteln gesteuert werden. Dazu ist eine ständig mit dem Pumpenarbeitsraum verbundene Steuerausnehmung in die Mantelfläche des Pumpenkolbens eingebracht, deren untere, pumpenarbeitsraumabgewandte Kante eine den Förderbeginn der Hochdruckförderung steuernde Steuerkante bildet. Die mit der Steuerbohrung zusammenwirkende Steuerkante ist dabei schräg zur Pumpenkolbenachse angeordnet, so daß sich in Abhängigkeit von der Drehlage des Pumpenkolbens ein variabler Nutzhub zur Hochdruckförderung einstellen läßt.
Durch das Abströmen von lediglich unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum sind zudem Rückschlagventile bzw. Saugdrosseln in der Ansaugleitung von einem Vorratstank zur Hochdruckpumpe unnötig, so daß nahezu keine Verlustleistung in diesen auftritt, was den Wirkungsgrad des gesamten Systems erhöht.
Das Förderende liegt konstant im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens, wobei ggf. eine den Pumpenarbeitsraum von seinem Restdruck entlastene zusätzliche, mit dem Pumpenarbeitsraum verbundene Ausnehmung am Pumpenkolben vorsehbar ist, die im Bereich des oberen Totpunktes des Pumpenkolbens die Steuerbohrung überdeckt.
Dabei ist es für eine symmetrische Druckverteilung am Pumpenkolben alternativ auch möglich mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Steuerausnehmungen vorzusehen, die jeweils mit einer zugeordneten Steuerbohrung zusammenwirken.
Ein weiterer Vorteil wird durch die relativ einfache Verstellung der Verdrehlage des Pumpenkolbens mittels einer Regelstange erreicht. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn mehrere in Reihe zueinander angeordnete Pumpenkolben (Reihenpumpenbauweise) vorgesehen sind, die dann mittels einer einzigen gemeinsamen Regelstange verstellbar sind, wobei hier zudem durch die Verwendung der Regelhülsen an den Pumpenkolben eine einfache Mengengleichstellung der einzelnen Pumpenkolbenelemente möglich ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Fünf Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Es zeigen die Figur 1 einen Längsschnitt durch die Kraftstoffhochdruckpumpe, die Figuren 2 bis 6 den oberen, pumpenarbeitsraumzugewandten Teil des Pumpenkolbens mit fünf Ausführungsbeispielen der Form der Steuerausnehmungen am Pumpenkolben und die Figuren 7 bis 10 den Pumpenkolben in verschiedenen Förderhubstellungen zur Steuerbohrung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bei der in der Figur 1 dargestellten, auf die Beschreibung der erfindungswesentlichen Bauteile beschränkten Kraftstoffhochdruckpumpe 1 für Brennkraftmaschinen ist eine Zylinderbüchse 3 in ein Pumpengehäuse 5 eingesetzt, die eine Zylinderbohrung 7 aufweist, in der ein Pumpenkolben 9 geführt ist. Der Pumpenkolben 9 wird dabei in bekannter Weise von einem Nockenantrieb 11 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 13 axial hin- und hergehend angetrieben und begrenzt mit seiner dem Nockenantrieb 11 abgewandten Stirnfläche 15 einen Pumpenarbeitsraum 17 in der Zylinderbüchse 3. Der Pumpenarbeitsraum 17 ist über eine radial angeordnete Steuerbohrung 19 in der Wand der Zylinderbüchse 3 mit einem Niederdruckraum 21 verbunden, der über eine nicht näher dargestellte Zulaufleitung mit Kraftstoff aus einem ebenfalls nicht gezeigten Kraftstoffvorratstank befüllbar ist. Zudem führt vom oberen, dem Pumpenkolben 9 abgewandten Ende des Pumpenarbeitsraumes 17 eine, ein Druckventil 23 enthaltene Druckleitung 25 ab, die andererseits in einen Hochdrucksammelraum 27 mündet, von dem mehrere, der Anzahl der Einspritzstellen an der zu versorgenden Brennkraftmaschine entsprechende Einspritzleitungen 29 zu den in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen 31 abführen(Common Rail System).
Der Pumpenkolben 9 ist in bekannter Weise über eine, von einem Stellglied beaufschlagte Regelstange 33 verdrehbar, wozu die Regelstange 33 an einer verdrehfest auf dem Pumpenkolben 9 angeordneten Regelhülse 35 angreift.
Zur Steuerung der Hochdruckförderung weist der Pumpenkolben 9 an seinem pumpenarbeitsraumzugewandten Ende eine ständig mit dem Pumpenarbeitsraum 17 verbundene Steuerausnehmung 37 auf, deren untere, dem Pumpenarbeitsraum 17 abgewandte Kante eine Steuerkante 39 bildet, die im Zusammenwirken mit der Steuerbohrung 19 den Förderbeginn der Hochdruckförderung im Pumpenarbeitsraum 17 steuert und die schräg zur Pumpenkolbenachse angeordnet ist, wobei fünf mögliche Ausführungsvarianten der Form der Steuerausnehmung 37 in den Figuren 2 bis 6 dargestellt sind.
Die Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Form der Steuerausnehmung 37 am Pumpenkolben 9, die sich dabei direkt an die Stirnfläche 15 des Pumpenkolbens 9 anschließt und so einen ungehinderten Kraftstoffdurchfluß vom Pumpenarbeitsraum 17 in die Steuerausnehmung 37 ermöglicht. Die Steuerkante 39 verläuft in einem Winkel zur Pumpenkolbenachse, dessen Größe von der Größe der maximal zu fördernden Kraftstoffmenge abhängig ist.
Bei dem in der Figur 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist zwischen der oberen, dem Pumpenarbeitsraum 17 zugewandten Kante 41 der Steuerausnehmung 37 und der Stirnfläche 15 des Pumpenkolbens 9 ein, einen Kopfbund bildender Steg 43 vorgesehen, der die Führung des Pumpenkolbens 9 in der Zylinderbohrung 7 verbessert und somit einem sogenannten "Fressen" des Pumpenkolbens 9 entgegenwirkt. Die hydraulische Verbindung zwischen der Steuerausnehmung 37 und dem Pumpenarbeitsraum 17 erfolgt dabei in der Figur 3 über eine Axialnut 45, die von der Stirnfläche 15 ausgehend in die Steuerausnehmung 37 mündet.
Das in der Figur 4 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zum zweiten in der Ausgestaltung der hydraulischen Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 17 und der Steuerausnehmung 37, die dort durch eine von der Stirnfläche 15 des Pumpenkolbens 9 ausgehende axiale Sackbohrung 47 gebildet wird, die von einer, in die Steuerausnehmung 37 mündenden Querbohrung 49 im Pumpenkolben 9 geschnitten wird.
Das in der Figur 5 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Form der Steuerausnehmung 37 am Pumpenkolben 9 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel und weist zusätzlich zu diesem eine zweite, auf der dem Pumpenarbeitsraum 17 abgewandten Seite unterhalb der Steuerausnehmung 37 angeordnete Ausnehmung 51 auf, die dort als rechteckige Tasche ausgebildet ist, wobei alternativ auch eine Quernut möglich ist. Diese Ausnehmung 51 ist dabei so am Pumpenkolben 9 angeordnet, daß sie in der oberen Totlage des Pumpenkolbens 9, d.h. am Ende der Förderhubbewegung in Überdeckung mit der Steuerbohrung 19 gelangt, wobei die zweite Ausnehmung 51 in der Figur 5 über eine Verlängerung der Axialnut 45 hydraulisch mit der Steuerausnehmung 37 und weiter mit dem Pumpenarbeitsraum 17 verbunden ist.
Bei dem in der Figur 6 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel ist das in der Figur 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel analog zur Figur 5 um die zweite Ausnehmung 51 erweitert, die ebenfalls in Höhe der Überdeckung mit der Steuerbohrung 19 bei oberer Totpunktlage des Pumpenkolbens 9 in dessen Mantelfläche eingebracht wurde und die durch die axiale Verlängerung der Sackbohrung 47 und eine zweite in die zweite Ausnehmung 51 mündende Querbohrung 53 mit dem sich an die Stirnfläche 15 des Pumpenkolbens 9 anschließenden Pumpenarbeitsraum 17 verbunden ist.
Dabei können die in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Ausnehmungen 37, 53 paarweise vorgesehen werden, wobei sich die Ausnehmungen 37, 53 dann jeweils diametral gegenüberliegen und mit je einer zugeordneten Steuerbohrung 19 zusammenwirken.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe 1 soll im Folgenden anhand der Figuren 7 bis 10 erläutert werden, die die Stellung des Pumpenkolbens 9 mit der Steuerausnehmung 37 gemäß Figur 2 in verschiedenen Lagen zur Steuerbohrung 19 in der Wand der Zylinderbüchse 3 darstellt.
Dabei befindet sich der Pumpenkolben 9 in der Figur 7 in seiner unteren Totlage, in der ein Überströmquerschnitt zwischen der Steuerbohrung 19 und dem Pumpenarbeitsraum 17 entlang der Ausnehmung 37 freigegeben ist. Es ist dabei auch möglich, die Steuerbohrung 19 so anzuordnen, daß sie in dieser Hublage des Pumpenkolbens 9 direkt oberhalb der Stirnfläche 15 des Pumpenkolbens 9 in den Pumpenarbeitsraum 17 mündet. In dieser Kolbenlage am Ende der abwärts gerichteten Saughubbewegung erfolgt das Befüllen des Pumpenarbeitsraumes 17 mit unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Niederdruckraum 21.
Nach Durchfahren der unteren Totpunktlage wird der Pumpenkolben 9 vom Nockenantrieb 11 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 13 in Richtung oberer Totpunkt bewegt, wobei bei dieser Förderhubbewegung des Pumpenkolbens 9 das Volumen im Pumpenarbeitsraum 17 stetig verringert wird. Dabei wird die nicht zur Hochdruckförderung benötigte Kraftstoffmenge zunächst mit dem niedrigen Druck aus dem Pumpenarbeitsraum 17 über die Steuerbohrung 19 in den Niederdruckraum 21 ausgeschoben. Diese Leerhubbewegung erfolgt dabei bis zum in der Figur 8 dargestellten vollständigen Überfahren der Steuerkante 39 über die Steuerbohrung 19. Ab diesem Zeitpunkt, der über die Verdrehlage des Pumpenkolbens 9 einstellbar ist, beginnt die Hochdruckförderung im nunmehr eingeschlossenen Pumpenarbeitsraum, dessen Volumen sich während der Förderhubbewegung des Pumpenkolbens, Figur 9, weiter verringert, was in bekannter Weise einen Druckanstieg des Kraftstoffes im Pumpenarbeitsraum 17 zur Folge hat. Mit Erreichen eines bestimmten Grenzdruckes wird das Druckventil 23 geöffnet und der unter hohem Druck stehende Kraftstoff strömt über die Druckleitung 25 in den Hochdrucksammelraum 27, aus dem er über die Einspritzleitungen 29 den Einspritzventilen 31 zugeführt wird, deren Öffnungszeitpunkte über Magnetventile an den Einspritzventilen 31 steuerbar sind.
Der Nutzhub des Pumpenkolbens 9 zur Hochdruckförderung setzt sich dabei bis zum in der Figur 10 dargestellten oberen Totpunkt fort, wobei dann der Kraftstoffhochdruck vollständig in den Hochdrucksammelraum abgeströmt ist und das Druckventil 23 ab einem bestimmten Abfall des Druckes im Pumpenarbeitsraum 17 schließt, so daß das Förderende der Hochdruckförderung in jeder Verdrehlage des Pumpenkolbens gleich ist.
Dabei kann im oberen Totpunkt zum Abbau eines möglichen Restdruckes im Pumpenarbeitsraum 17 die Ausnehmung 51 aufgesteuert werden, was eine Druckentlastung des Pumpenarbeitsraumes 17 zur Folge hat, die sich auch günstig auf eine erneute Befüllung des Pumpenarbeitsraumes 17 auswirkt.
An den oberen Totpunkt der Hubbewegung des Pumpenkolbens 9 schließt sich in bekannter Weise der Saughub an, in dessen Verlauf die Steuerausnehmung 37 die Steuerbohrung 19 erneut aufsteuert und so wieder Kraftstoff aus dem Niederdruckraum 21 in den Pumpenarbeitsraum 17 strömen kann.
Es ist dabei vorteilhaft mehrer Pumpenkolben 9 vorzusehen, die dann wie bei Kraftstoffeinspritzpumpen der Reihenpumpenbauart in Reihe zueinander angeordnet sind.
Es ist somit mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe in konstruktiv einfacher Weise möglich einen variablen Förderbeginn und ein festes Förderende darzustellen und so die Hochdruckförderung auf die benötigte Kraftstoffmenge zu begrenzen.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen bestehend aus einer Kraftstoffhochdruckpumpe (1) und einem Kraftstoffhochdrucksammelraum (27), wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (1) ein in einer Zylinderbohrung (7) einer Zylinderbüchse (3) axial hin- und hergehend angetriebenen Pumpenkolben (9) aufweist, der mit seiner einen Stirnfläche (15) einen Pumpenarbeitsraum (17) begrenzt, der über eine in der Zylinderbüchse (3) vorgesehene Steuerbohrung (19) mit einem kraftstoffgefüllten Niederdruckraum (21) und über eine ein Druckventil (23) enthaltene Druckleitung (25) mit dem Kraftstoffhochdrucksammelraum (27) verbunden ist, von dem mehrere, der Anzahl der Einspritzstellen an der zu versorgenden Brennkraftmaschine entsprechende Einspritzleitungen (29) zu den einzelnen Einspritzventilen (31) an der Brennkraftmaschine abführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (9) in seiner Mantelfläche eine ständig mit dem Pumpenarbeitsraum (17) verbundene, mit der Steuerbohrung (19) zusammenwirkende Steuerausnehmung (37) aufweist, deren untere, dem Pumpenarbeitsraum (17) abgewandte Kante eine den Förderbeginn der Hochdruckförderung steuernde Steuerkante (39) bildet, wobei die Steuerkante (39) dabei schräg zur Pumpenkolbenachse angeordnet und der Pumpenkolben (9) zur Verstellung des Förderbeginns der Hochdruckförderung verdrehbar geführt ist.
  2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen, dem Pumpenarbeitsraum (17) zugewandten Ende der Steuerausnehmung (37) und der, den Pumpenarbeitsraum (17) begrenzenden Stirnfläche (15) des Pumpenkolbens (9) ein Ringsteg (43) an der Mantelfläche des Pumpenkolbens (9) vorgesehen ist.
  3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des dem Pumpenarbeitsraum (17) abgewandten Endes der Steuerausnehmung (37) eine weitere ständig mit dem Pumpenarbeitsraum (17) verbundene Ausnehmung (51) in der Mantelfläche des Pumpenkolbens (9) vorgesehen ist, die im Bereich des oberen Totpunktes des Pumpenkolbens (9) während dessen Förderhubbewegung in Überdeckung mit der Steuerbohrung (19) in der Zylinderbüchse 3 gelangt.
  4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerausnehmung (37) oder die Steuerausnehmung (37) und die weitere Ausnehmung (51) im Pumpenkolben (9) mittels einer Axialnut (45) im Pumpenkolben (9) mit dem Pumpenarbeitsraum (17) verbunden sind.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerausnehmung (37) oder die Steuerausnehmung (37) und die weitere Ausnehmung (51) im Pumpenkolben (9) mittels einer von der Stirnfläche (15) ausgehenden axialen Sackbohrung (47) und jeweils einer in die Steuerausnehmung (37) oder die weitere Ausnehmung (51) mündenden, die Sackbohrung (47) schneidenden Querbohrung (49;53) im Pumpenkolben (9) mit dem Pumpenarbeitsraum (17) verbunden ist.
  6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander diametral gegenüberliegende Steuerausnehmungen (37) am Pumpenkolben (9) vorgesehen sind, die mit zwei einander gegenüberliegenden Steuerbohrungen (19) in der Zylinderbüchse (3) zusammenwirken.
  7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Drehlage des Pumpenkolbens (9) über eine, an einer am Pumpenkolben (9) befestigte Regelhülse (35) angreifende Regelstange (33) erfolgt.
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