EP0852672B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe zur einspritzung bei brennkraftmaschinen, insbesondere einzylinder-dieselmotoren - Google Patents

Kraftstoffeinspritzpumpe zur einspritzung bei brennkraftmaschinen, insbesondere einzylinder-dieselmotoren Download PDF

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EP0852672B1
EP0852672B1 EP97937514A EP97937514A EP0852672B1 EP 0852672 B1 EP0852672 B1 EP 0852672B1 EP 97937514 A EP97937514 A EP 97937514A EP 97937514 A EP97937514 A EP 97937514A EP 0852672 B1 EP0852672 B1 EP 0852672B1
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EP
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pump
pump piston
piston
narrow
slot
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Günter Kampichler
Theodor Tovar
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Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
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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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection pump for injection in internal combustion engines, in particular for single-cylinder diesel engines with a pump piston, that in a pump cylinder with at least one suction hole for fuel axially and rotatably arranged is arranged on the pump piston Diverter groove with a parallel to the piston longitudinal axis stop groove on the pump piston Interruption of fuel delivery is connected, and with a geometric connection between the face and the outer surface of the pump piston, with the hydrodynamic influence on the regulation of the start of spraying a narrow transverse slot at a distance from the Front edge running parallel or obliquely to this and at one end in the stop groove of the pump piston at the mouth is provided .
  • DE 3424989 C2 discloses one in one Fuel injection pump for internal combustion engines used pump piston, by its constructive Design a reduction in ignition delay and hence a reduction in the combustion pressure peaks in the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied should. For this purpose, a circumferential groove is made on the pump piston, over the entire range of rotation of the Pump piston works.
  • the object of the present invention is therefore a Inexpensive fuel injection pump available to pose with by hydrodynamic-mechanical Regulation an improved control of the start of spraying adjustable for start, idle and highest speed is.
  • Another embodiment of the invention provides before that the first transverse narrow slot in the second longitudinal narrow slot flows into.
  • the pump piston can be designed by a mechanical Angle adjustment of both the piston optimal hydrodynamic control for starting operation, as well as for idle and full load operation become. Furthermore, this regulation will Delivery of the highest possible moment over the entire Speed range allows and a low Guaranteed hydrocarbon emissions. More essential Another advantage over the prior art is that that in a surprisingly simple and inexpensive way a skip-free continuing and ramping up after the Cold start is possible.
  • the regulation For example, be done in such a way that a Bimetallic control rod on the pump piston attached control handlebar and thereby the Piston angle or rotational position of the piston changes.
  • the throttle cross section can be optimized.
  • the Piston in idle, part load and full load operation one Has angular position in which the narrow transverse slot during a piston stroke with the suction bore Overlap.
  • the suction hole can be different Cross-sectional shapes such as Round hole, ellipse, rhomboid or have a triangle.
  • the pump piston in Starting operation has an angular position in which the narrow longitudinal slot during a piston stroke with the Suction hole has an overlap, the Axis of the longitudinal slot approximately through the center of the Suction hole runs.
  • a highly advantageous embodiment of the present Invention is that the pump cylinder is integrally formed with the control housing.
  • Fig. 1 shows a partial section through an inventive Fuel injection pump with a pump piston 1 in a pump cylinder 13 with a suction hole 14 is arranged longitudinally and rotatably.
  • the pump piston 1 has on its lateral surface 3 a narrow one Longitudinal slot 2, a transverse slot 7, stop groove 5 and Abêtnut 6 on.
  • the transverse slot 7 is between Stop groove 5 and longitudinal slot 2 arranged.
  • the stroke movement of the piston 1 is not one shown cam causes.
  • the mechanical angle adjustment of the pump piston 1 is carried out by a Control rack, not shown, designed as a rack, which the pump piston via a likewise not shown externally toothed control sleeve in its starting operation or in the normal operating position shown here.
  • the Fuel is generated during the downward movement of the pump piston 1 through the suction hole 14 in the pump work space 15 sucked in and after the upward movement Closing the suction bore 14 by the front edge 4 of the pump piston 1 via a pressure valve, not shown with injection line to one either shown injector promoted.
  • the funding is finished as soon as the oblique control edge 10 the suction bore 14 opens and the fuel from the pump work space 15 via the stop groove 5 and the control groove 6 can flow back through the suction bore 14.
  • the Distance between the front edge 4 of the pump piston 1 and the lower edge 17 of the narrow transverse slot 7 smaller than the diameter of the suction bore 14.
  • This hydrodynamic Effect namely the throttled backflow of the fuel, depends on the speed.
  • Speed the higher the Speed, the shorter the dwell time of the narrow Cross slot 7 in the region of the suction bore 14 and the more less fuel can flow back. That means a faster pressure build-up in front of the injection valve and thus one with increasing speed earlier beginning of the peak.
  • Fig. 2 shows a partial section of the fuel injection pump 1 in the operating position for start and startup.
  • the pump piston 1 has one Angular position within the pump cylinder 13, where the center line X of the narrow longitudinal slot 2 runs through the center Z of the suction bore 14. At cold engine, this position of the pump piston is on conventional mechanical way set what for first ignitions causes a later start of spraying.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a Pump piston according to the invention, the narrow Longitudinal slot 2 and a narrow transverse slot 7 on the Has outer surface 3.
  • the longitudinal slot 2 extends itself up to the front side 4 of the pump piston 1.
  • the distance of the lower edge 17 of the transverse slot 7 to Front edge 8 is smaller than the diameter of the suction hole.
  • the Cross slot 7 another opening 11 to narrow Slot 2 on.
  • the transverse slot 7 is thus also arranged between the stop groove and the longitudinal slot, like this already in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 the case is.
  • it is Slot width b 4% of the pump piston diameter d and the slot depth t 8% of the pump piston diameter.
  • the control groove 6 is on the pump piston 1 with control edge 10 and the start quantity limit edge 16 arranged.
  • the pump plunger shown in FIG. 3 is in can be easily machined. He is after its installation in the pump cylinder on the front 4 opposite end by a cam driven. The lifting speed is proportional to engine speed.
  • the piston is standing still edges known in the art (control edge 10, Starting quantity limiting edge 16) for controlling start and normal operation between idle and full load.
  • control edge 10 Control edge 10
  • Starting quantity limiting edge 16 Starting quantity limiting edge 16
  • the added narrow slots allow high ones Manufacturing tolerances or wear-related tolerances.
  • Fig. 4 shows a diagram in which curves for the start of spraying ⁇ S are shown over the engine speed n.
  • Curve A shows the start of injection of a conventional pump piston without the narrow slots according to the invention. The piston is optimally set for the highest speeds 3.
  • Curve B also shows a conventional pump piston, which is optimally set for low speeds 2.
  • Curve C finally shows the course of the start of injection with a conventional pump piston, which is set for starting speed 1.
  • Curve D shows the course of the start of injection when using a piston according to the invention with a hydrodynamic start of spray displacement, which is matched to the needs of the engine in normal operation, ie between the lowest speed 2 and the highest speed 3 when the engine is warm.
  • Curves A, B and C which represent the prior art, show a falling on average Course, while the curves D and E of the invention Fuel injection pump on average one have increasing course.
  • Fig. 5 shows curves for the start of injection ⁇ S over the engine speed n when changing the throttle cross section. This is determined by changing the cross-section of the narrow slots.
  • Curve a shows the start of injection with a small throttle cross-section, which is characterized by a steep early adjustment at low speed and subsequent constant start of injection in the rest of the speed range, while curve c shows the start of injection with a large throttle cross-section.
  • Curve b corresponds approximately to the start of injection of curves E and D from FIG. 4 and likewise has an S-shaped profile. This means a late start of spraying in the low speed range and an early adjustment with increasing engine speed.

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Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzpumpe zur Einspritzung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Einzylinder-Dieselmotoren, mit einem Pumpenkolben (1), der in einem Pumpenzylinder (13) mit mindestens einer Saugbohrung (14) für Kraftstoff axial und verdrehbeweglich angeordnet ist, einer am Pumpenkolben (1) angebrachten Absteuernut (6), die mit einer parallel zur Kolbenlängsachse am Pumpenkolben (1) angebrachten Stopnut (5) zur Unterbrechung der Kraftstofförderung verbunden ist, und mit einer geometrischen Verbindung zwischen der Stirnseite (4) und der Mantelfläche des Pumpenkolbens (1), weist zur hydrodynamischen Regelung des optimalen Spritzbeginns für Start, Leerlauf und höchste Drehzahl einen schmalen Schlitz (2, 7) als geometrische Verbindung auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe zur Einspritzung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Einzylinder-Dieselmotoren mit einem Pumpenkolben, der in einem Pumpenzylinder mit mindestens einer Saugbohrung für Kraftstoff axial und verdrehbeweglich angeordnet ist, einer am Pumpenkolben angeordneten Absteuernut, die mit einer parallel zur Kolbenlängsachse am Pumpenkolben angebrachten Stopnut zur Unterbrechung der Kraftstofförderung verbunden ist, und mit einer geometrischen Verbindung zwischen der Stirnseite und der Mantelfläche des Pumpenkolbens, wobei zur hydrodynamischen Beeinflussung der Regelung des Spritzbeginns ein schmaler Querschlitz mit Abstand von der Stirnkante parallel oder schräg zu dieser verlaufend und an einem Ende in die Stopnut des Pumpenkolbens einmündend vorgesehen ist..
Derartige Kraftstoffeinspritzpumpen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt (vergleiche DE 2 906 688 A). Bei Dieselbrennkraftmaschinen, insbesondere bei solchen mit Direkteinspritzung, werden in der Regel sog. Mono- oder Blockeinsteckpumpen eingesetzt, bei denen wegen der kompakten Bauweise neben dem mechanischen Regelwegeingriff (Regellenker oder Regelstange) und der Hubmechanik über Nockentrieb keinerlei elektrische oder elektronische Steuerungssignale für Spritzbeginnkorrekturen eingebracht werden können. Keine der bekannten Spritzbeginnkorrekturen ist ohne kostenträchtige, dem Antrieb vor- oder aufschaltbare mechanische Spritzversteller realisierbar.
Für optimale Betriebwerte bezüglich Leistung, Kraftstoffverbrauch, Abgas- und Geräuschemission ist bei Dieselmotoren eine Frühverschiebung des Spritzbeginns bei höheren Drehzahlen erforderlich. Diese Frühverstellung wird bei größeren Dieselmotoren durch elektronische Regelung oder aufwendige mechanische Regelglieder angestrebt, die z.B. in der Bosch Firmenschrift "Technische Unterrichtung, Dieseleinspritztechnik im Überblick" von 1989 beschrieben sind. Diese Frühverstellung und die damit verbundenen positiven Effekte sind selbstverständlich auch bei kleineren Motoren wünschenswert bzw. erforderlich. Dies gilt insbesondere für den Start, speziell bei niedrigen Außentemperaturen, wo für die ersten Zündungen ein später Spritzbeginn und für das anschließende aussetzerfreie Weiter- bzw. Hochlaufen bei möglichst geringen Kohlenwasserstoffemissionen bei steigender Drehzahl ein früher Spritzbeginn nötig ist. Ein Zurückgreifen auf die aufwendige und teuere konventionelle elektronische Regelung ist im Falle von Einzylinder-Dieselmotoren aus Platz- und Kostengründen nicht möglich.
Bisher sind bei Kleindieselmotoren Kraftstoffeinspritzpumpen verwendet worden, die durch einen Anschliff am Kopf des Pumpenkolbens mit einer umlaufenden radialen Tiefe von ca. 0,5 % des Kolbendurchmessers eine Spritzbeginnverschiebung verursachen. Hierdurch ist jedoch keine Differenzierung zwischen Normalbetrieb und Start/Hochlauf möglich. Eine weitere Ausführungsform weist einen örtlich begrenzter Sehnenanschliff mit einer Tiefe von ca. 1,3 % des Kolbendurchmessers auf.
Die DE 3424989 C2 offenbart einen bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen verwendeten Pumpenkolben, durch dessen konstruktive Gestaltung eine Verringerung des Zündverzugs und damit eine Senkung der Verbrennungsdruckspitzen im Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine erreicht werden soll. Hierzu ist am Pumpenkolben eine Umfangsnut angebracht, die über den gesamten Verdrehbereich des Pumpenkolbens wirkt.
Alle beschriebenen Ausführungen haben den Nachteil, daß die Spritzbeginnverschiebung in hohem Maß vom Laufspiel zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder abhängig ist und nicht zwischen den verschiedenen Drehzahlbereichen differenziert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kostengünstige Kraftstoffeinspritzpumpe zur Verfügung zu stellen, mit der durch hydrodynamisch-mechanische Regelung eine verbesserte Steuerung des Spritzbeginns für Start, Leerlauf und höchste Drehzahl einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird auf überraschend einfache Weise eine kompakte, kostengünstige hydrodynamische Regelung für Start, Leerlauf und höchste Drehzahl ermöglicht. Diese zeichnet sich durch geringe Empfindlichkeit auch bei großen Maßtoleranzen bzw. Einbautoleranzen sowie Verschleißraten aus, die erheblich über dem aus dem Stand der Technik bekannten Toleranzspiel liegen und dadurch wesentlich zur Verringerung der Kosten beitragen. Des weiteren zeichnet sich die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe durch eine verbesserte Steuerung des Spritzbeginns aus. Dies wird vor allem durch die drehzahlabhängige Wirkung des Schlitzquerschnittes hervorgerufen, der bei niedrigen Drehzahlen mehr Kraftstoff zurückfließen läßt als bei höheren Drehzahlen, da hier weniger Zeit zum Abströmen zur Verfügung steht. Durch Nutzung dieses Effekts kann ein nahezu optimaler Spritzbeginn für jede Drehzahl erreicht werden. Durch die geometrische Anordnung des Querschlitzes wird die gewünschte Einspritzmengenoptimierung im Verdrehbereich des Pumpenkolbens gesteuert.
Durch die einfache und kostengünstige konstruktive Ausbildung des Längsschlitzes läßt sich in einfacher Weise der Spritzbeginn in der Start- und Hochlaufphase bei kaltem Motor hydrodynamisch regeln.
Die einfach und kostengünstig herstellbare konstruktive Anordnung des schmalen Querschlitzes ermöglicht die hydrodynamische Regelung im Leerlauf-, Teillast- und Vollastbetrieb. Des weiteren ermöglicht diese Ausbildung einen großen Toleranzbereich bei Fertigung und Betrieb ohne nennenswerte Beeinflussung der Spritzbeginncharakteristik.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, daß der erste querverlaufende schmale Schlitz in den zweiten längsverlaufenden schmalen Schlitz einmündet.
Durch diese einfache und kostengünstige konstruktive Ausführung des Pumpenkolbens kann durch eine mechanische Winkelverstellung des Kolbens sowohl die optimale hydrodynamische Regelung für den Startbetrieb, als auch für den Leerlauf und Vollastbetrieb erreicht werden. Des weiteren wird durch diese Regelung die Abgabe eines möglichst hohen Momentes über den gesamten Drehzahlbereich ermöglicht und eine geringe Kohlenwasserstoffemission gewährleistet. Wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist weiterhin, daß auf überraschend einfache und kostengünstige Weise ein aussetzerfreies Weiter- und Hochlaufen nach dem Kaltstarten möglich ist. Dabei kann die Regelung beispielsweise derart erfolgen, daß eine über ein Bimetall angesteuerte Regelstange einen am Pumpenkolben angebrachten Regellenker verstellt und dadurch den Kolbenwinkel bzw. Drehstellung des Kolbens ändert.
Da ist die radiale Tiefe des schmalen Schlitzes 5 - 10 %, vorzugsweise 8 % des Pumpenkolbendurchmessers beträgt, läßt dies eine bei niedrigen Stückzahlen kostengünstige spanende Bearbeitung zu.
Weil die Breite des schmalen Schlitzes ca. 2 - 6 %, vorzugsweise 4 % des Pumpenkolbendurchmessers beträgt, kann der Drosselquerschnitt optimiert werden.
Nach Anspruch 1 ist es weiterhin vorteilhaft, daß der Kolben im Leerlauf-, Teillast- und Vollastbetrieb eine Winkelstellung aufweist, in der der schmale Querschlitz während eines Kolbenhubes mit der Saugbohrung eine Überschneidung aufweist.
Im genannten Betriebsbereich wird durch diese Einstellung gewährleistet, daß sich der Drosselquerschnitt in vorberechneter Weise mit der Drehzahl ändert und sich somit die gewünschte optimale Spritzbeginnverschiebung einstellt. Dabei kann die Saugbohrung verschiedene Querschnittsformen wie z.B. Rundloch, Ellipse, Rhomboid oder Dreieck aufweisen.
Nach Anspruch 1 ist es vorteilhaft, daß der Pumpenkolben im Startbetrieb eine Winkelstellung aufweist, in der der schmale Längsschlitz während eines Kolbenhubes mit der Saugbohrung eine Überschneidung aufweist, wobei die Achse des Längsschlitzes etwa durch das Zentrum der Saugbohrung verläuft.
Dies gewährleistet, daß der Drosselquerschnitt auch im Startbetrieb und beim Hochlaufen bei kaltem Motor optimal ist, um die gewünschte Spritzbeginnverschiebung zu erzielen.
Eine höchst vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Pumpenzylinder einstückig mit dem Steuergehäuse ausgebildet ist.
Auf diese Weise müssen lediglich die hochwertigen Passungsteile wie Pumpenelemente und Druckventile in dem Steuergehäuse konfektioniert werden, was Kosten für die Herstellung eines zusätzlichen Pumpenzylinders sowie Platz für die Montage spart.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1
einen Teilschnitt durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe der erfindungsgemäßen Art mit einem Pumpenkolben gemäß einer Ausführungsform in der Stellung für den Normalbetrieb;
Fig. 2
den Pumpenkolben gemäß Fig. 1 in der Stellung für den Startbetrieb;
Fig. 3
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Pumpenkolbens der erfindungsgemäßen Art in perspektivischer Darstellung;
Fig. 4
ein Diagramm, das den Spritzbeginn αS über der Motordrehzahl n darstellt; und
Fig. 5
ein Diagramm, das den Spritzbeginn αS über der Motordrehzahl n in Abhängigkeit von dem Drosselquerschnitt darstellt.
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Pumpenkolben 1, der in einem Pumpenzylinder 13 mit einer Saugbohrung 14 längs- und drehbeweglich angeordnet ist. Durch den Zylinder 13 und die Pumpenkolbenstirnseite 4 wird der Pumpenarbeitsraum 15 begrenzt. Der Pumpenkolben 1 weist auf seiner Mantelfläche 3 des weiteren einen schmalen Längsschlitz 2, einen Querschlitz 7, Stopnut 5 und Absteuernut 6 auf. Der Querschlitz 7 ist zwischen Stopnut 5 und Längsschlitz 2 angeordnet.
Die Hubbewegung des Kolbens 1 wird durch einen nicht gezeigten Nocken bewirkt. Die mechanische Winkelverstellung des Pumpenkolbens 1 erfolgt durch eine nicht gezeigte als Zahnstange ausgebildete Regelstange, die den Pumpenkolben über eine ebenfalls nicht gezeigte außenverzahnte Regelhülse in seine Startbetriebs- oder in die hier gezeigte Normalbetriebsstellung bringt. Der Kraftstoff wird bei der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 1 durch die Saugbohrung 14 in den Pumpenarbeitsraum 15 angesaugt und bei der Aufwärtsbewegung nach Verschließen der Saugbohrung 14 durch die Stirnkante 4 des Pumpenkolbens 1 über ein nicht gezeigtes Druckventil mit Einspritzleitung zu einem gleichfalls nicht gezeigten Einspritzventil gefördert. Die Förderung ist beendet, sobald die schräge Absteuerkante 10 die Saugbohrung 14 öffnet und der Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 15 über die Stopnut 5 und die Absteuernut 6 durch die Saugbohrung 14 zurückströmen kann. Der Abstand zwischen der Stirnkante 4 des Pumpenkolbens 1 und der Unterkante 17 des schmalen Querschlitzes 7 ist dabei kleiner als der Durchmesser der Saugbohrung 14. Dadurch kann nach Verschließen der Saugbohrung 14 durch die Stirnkante 4 des Pumpenkolbens 1 der Kraftstoff über die Stopnut 5 und den schmalen Querschlitz 7 in die Saugbohrung 14 zurückströmen. Durch den kleinen Querschnitt des schmalen Schlitzes 7 wird der Rückfluß jedoch gedrosselt. Wenn die Unterkante des schmalen Schlitzes 7 durch den Kolbenhub die Oberkante der Saugbohrung 14 erreicht hat, wird das gedrosselte Zurückströmen des Kraftstoffs beendet und die Förderung auf herkömmliche Weise fortgesetzt. Dieser hydrodynamische Effekt, nämlich das gedrosselte Rückströmen des Kraftstoffs, ist von der Drehzahl abhängig. Je höher die Drehzahl, desto kürzer ist die Verweilzeit des schmalen Querschlitzes 7 im Bereich der Saugbohrung 14 und desto weniger Kraftstoff kann zurückströmen. Das bedeutet einen schnelleren Druckaufbau vor dem Einspritzventil und damit einen mit steigender Drehzahl früher werdenden Spitzbeginn.
Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt der Kraftstoffeinspritzpumpe nach Fig. 1 in der Betriebsstellung für Start- und Hochlauf. Dabei weist der Pumpenkolben 1 eine Winkelstellung innerhalb des Pumpenzylinders 13 auf, bei der die Mittellinie X des schmalen Längsschlitzes 2 durch das Zentrum Z der Saugbohrung 14 verläuft. Bei kaltem Motor wird diese Stellung des Pumpenkolbens auf herkömmliche mechanische Weise eingestellt, was für die ersten Zündungen einen späteren Spritzbeginn bewirkt.
In dieser Kolbenstellung ergibt sich während eines Kolbenhubes eine Überschneidung zwischen der Saugbohrung 14 und dem schmalen Schlitz 2. Hat der Pumpenkolben 1 bei seiner Aufwärtsbewegung mit der Stirnkante 4 die Saugbohrung 14 verschlossen, kann der Kraftstoff teilweise aus dem Pumpenarbeitsraum 15 über den schmalen Schlitz 2 gedrosselt durch die Saugbohrung 14 zurückfließen. Die Rückströmmenge ist dabei wieder abhängig von der Drehzahl, d.h. mit steigender Drehzahl findet ein entsprechend früherer Spritzbeginn statt. Hat die Unterkante des schmalen Längsschlitzes 2 den oberen Rand der Saugbohrung 14 erreicht, wird das Rückströmen des Kraftstoffs beendet und die Förderung wieder auf herkömmliche Weise fortgesetzt. Die Charakteristik der Spritzbeginnverstellung läßt sich durch entsprechende Auslegung des Querschnitts des Schlitzes 2 beeinflussen.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pumpenkolbens, der einen schmalen Längsschlitz 2 und einen schmalen Querschlitz 7 auf der Mantelfläche 3 aufweist. Der Längsschlitz 2 erstreckt sich dabei bis zur Stirnseite 4 des Pumpenkolbens 1. Der Abstand der Unterkante 17 des Querschlitzes 7 zur Stirnkante 8 ist kleiner als der Durchmesser der Saugbohrung. Neben der Öffnung 9 zur Stopnut 5 weist der Querschlitz 7 eine weitere Öffnung 11 zum schmalen Schlitz 2 auf. Der Querschlitz 7 ist somit ebenfalls zwischen Stopnut und Längsschlitz angeordnet, wie dies bereits beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 der Fall ist. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Schlitzbreite b 4 % des Pumpenkolbendurchmessers d und die Schlitztiefe t 8 % des Pumpenkolbendurchmessers. Außerdem ist auf dem Pumpenkolben 1 die Absteuernut 6 mit Absteuerkante 10 und die Startmengen-Begrenzungskante 16 angeordnet.
Der in der Fig. 3 dargestellte Pumpenstempel ist in einfacher Weise spanend herstellbar. Er wird nach seinem Einbau in den Pumpenzylinder an dem der Stirnseite 4 entgegengesetzten Ende durch einen Nocken angetrieben. Die Hubgeschwindigkeit ist proportional zur Motordrehzahl. Der Kolben weist die aus dem Stand der Technik bekannten Kanten (Absteuerkante 10, Startmengen-Begrenzungskante 16) zur Regelung von Start und Normalbetrieb zwischen Leerlauf und Vollast auf. Die hinzugefügten schmalen Schlitze erlauben hohe Fertigungstoleranzen oder verschleißbedingte Toleranzen.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem Kurvenverläufe für den Spritzbeginn αS über der Motordrehzahl n dargestellt werden. Dabei zeigen die Kurve A den Spritzbeginnverlauf eines herkömmlichen Pumpenkolbens ohne die erfindungsgemäßen schmalen Schlitze. Der Kolben ist dabei optimal für die höchsten Drehzahlen 3 eingestellt. Kurve B zeigt ebenfalls einen herkömmlichen Pumpenkolben, der für niedrige Drehzahlen 2 optimal eingestellt ist. Kurve C zeigt schließlich den Spritzbeginnverlauf bei einem herkömmlichen Pumpenkolben, der für Startdrehzahl 1 eingestellt ist. Kurve D zeigt den Spritzbeginnverlauf bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Kolbens mit hydrodynamischer Spritzbeginnverschiebung, der auf die Bedürfnisse des Motors bei Normalbetrieb, d.h. zwischen niedrigster Drehzahl 2 und höchster Drehzahl 3 bei warmem Motor abgestimmt ist. Deutlich ist bei dem Spritzbeginnverlauf D zu erkennen, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Pumpenkolbens die Kurve durch das Optimum für die niedrigste Drehzahl II und durch das Optimum für die höchste Drehzahl bei warmem Motor I verläuft. Des weiteren ist bei Kurve E der Spritzbeginnverlauf für den Betrieb von Start bis Hochlaufen (1 bis 3 bei kaltem Motor) gezeigt. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, daß der Spritzbeginn bei Verwendung des erfindungsgemäßen Pumpenkolbens in diesem Betriebszustand durch das Optimum für Start III und durch das Optimum für die höchste Drehzahl bei kaltem Motor IV verläuft.
Kurven A, B und C, die den Stand der Technik darstellen, zeigen im Durchschnitt einen fallenden Verlauf, während die Kurven D und E der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe im Durchschnitt einen steigenden Verlauf aufweisen.
Fig. 5 zeigt Kurvenverläufe für den Spritzbeginn αS über der Motordrehzahl n bei Änderung des Drosselquerschnitts. Dieser wird durch die Änderung des Querschnitts der schmalen Schlitze bestimmt. Kurve a zeigt den Spritzbeginnverlauf bei kleinem Drosselquerschnitt, der durch eine steile Frühverstellung bei niedriger Drehzahl und anschließenden konstanten Spritzbegin im übrigen Drehzahlberich gekennzeichnet ist, während Kurve c den Spritzbeginnverlauf bei großem Drosselquerschnitt darstellt. Kurve b entspricht in etwa dem Spritzbeginnverlauf der Kurven E und D aus Fig. 4 und weist ebenfalls einen S-förmigen Verlauf auf. Dies bedeutet einen späten Spritzbeginn im niedrigen Drehzahlbereich und eine Frühverstellung mit zunehmender Motordrehzahl.

Claims (3)

  1. Kraftstoffeinspritzpumpe zur Einspritzung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Einzylinder-Dieselmotoren, mit einem Pumpenkolben (1), der in einem Pumpenzylinder (13) mit mindestens einer Saugbohrung (14) für Kraftstoff axial- und verdrehbeweglich angeordnet ist und eine Absteuernut (16) aufweist, die mit einer parallel zur Kolbenlängsachse am Pumpenkolben (1) angebrachten Stopnut (5) zur Unterbrechung der Kraftstofförderung verbunden ist, und mit einer geometrischen Verbindung im Bereich der Umlaufkante zwischen der oberen Stirnseite und der Mantelfläche (3) des Pumpenkolbens (1), wobei zur hydrodynamischen Beeinflussung der Regelung des Spritzbeginns ein schmaler Querschlitz (7) mit Abstand von der Stirnkante (8) parallel oder schräg zu dieser verlaufend und an einem Ende in die Stopnut (5) des Pumpenkolbens (1) einmündend vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein parallel zur Pumpenkolbenachse verlaufender, in die Umlaufkante einschneidender schmaler Längsschlitz (2) vorgesehen ist,
    daß der schmale Querschlitz (8) zwischen der Stopnut (5) und dem schmalen Längsschlitz (2) angeordnet ist,
    daß der Pumpenkolben (1) in Leerlauf-, Teillast- und Vollastbetrieb jeweils eine Winkelstellung aufweist, in der der schmale Längsschlitz (2) während eines Kolbenhubes mit der Saugbohrung (14) eine Überschneidung aufweist,
    daß der Pumpenkolben (1) im Startbetrieb eine Winkelstellung aufweist, in der der schmale Längsschlitz (2) während eines Kolbenhubes mit der Saugbohrung (14) eine Überschneidung aufweist, wobei die Achse des Längsschlitzes (2) etwa durch das Zentrum der Saugbohrung (14) verläuft,
    daß die radiale Tiefe (t) des schmalen Schlitzes jeweils 5 - 10%, vorzugsweise 8 % des Pumpenkolbendurchmessers (d) beträgt, und
    daß die Breite (b) des schmalen Schlitzes jeweils 2 - 6 %, vorzugsweise 4 % des Pumpenkolbendurchmessers (d) beträgt.
  2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Querschlitz (7) in den Längsschlitz (2) einmündet.
  3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder einstückig mit dem Steuergehäuse ausgebildet ist.
EP97937514A 1996-07-26 1997-07-23 Kraftstoffeinspritzpumpe zur einspritzung bei brennkraftmaschinen, insbesondere einzylinder-dieselmotoren Expired - Lifetime EP0852672B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19630337A DE19630337C2 (de) 1996-07-26 1996-07-26 Kraftstoffeinspritzpumpe zur Einspritzung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Einzylinder-Dieselmotoren
DE19630337 1996-07-26
PCT/EP1997/003985 WO1998004827A1 (de) 1996-07-26 1997-07-23 Kraftstoffeinspritzpumpe zur einspritzung bei brennkraftmaschinen, insbesondere einzylinder-dieselmotoren

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