EP1314873A2 - Mechanische Verteilereinspritzpumpe mit Kaltstartbeschleunigung - Google Patents
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- EP1314873A2 EP1314873A2 EP02022594A EP02022594A EP1314873A2 EP 1314873 A2 EP1314873 A2 EP 1314873A2 EP 02022594 A EP02022594 A EP 02022594A EP 02022594 A EP02022594 A EP 02022594A EP 1314873 A2 EP1314873 A2 EP 1314873A2
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- F02D2001/186—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic using a pressure-actuated piston for adjustment of a stationary cam or roller support
Definitions
- the start of injection is particularly with self-igniting internal combustion engines, to the respective operating phase adapt the internal combustion engine.
- In the cold running phase especially at Low outside temperatures make it necessary to use diesel distributor injection pumps Injection start to be adjusted earlier and therefore with regard to particle emission a low-emission and low-noise start and a subsequent zero-emission start To achieve cold running phase.
- With increasing engine speed it is necessary to advance the start of delivery of the injection pump in order to To compensate injection and ignition delay caused time shift.
- diesel fuel takes a certain amount of time to pass from liquid state to change into the gaseous state and in this state with the Combustion air to form an inflammable, self-igniting mixture at high pressure.
- the time required for this between the start of injection and the start of combustion is at Auto-ignition internal combustion engines referred to as ignition delay. This will among other factors also determined by the ignitability of the diesel fuel (expressed by the cetane number), the achievable compression ratio ⁇ of the self-igniting Internal combustion engine and the quality of fuel atomization through the injector of the fuel injector.
- the ignition delay in self-igniting internal combustion engines is usually in the order of 1 to 2 ms. During the Cold running phase at low outside temperatures extends this period, which leads to Soot formation from unburned fuel leads to the environment through the exhaust system arrives.
- Another way to adjust the start of injection early is by rotating a component designed as a roller ring during the start and the cold-running phase of the self-igniting internal combustion engine, the injection adjuster piston and thus postponing the start of injection early.
- Another on Mechanically feasible measure for cold start acceleration consists in to press on one side of the injection adjuster piston by means of an eccentric shaft and thereby displacing the injection adjuster piston in such a way that the injection begins postponed early.
- an adjustment unit for shifting the injection curve effective to reach By moving the support point of one of the injection adjuster pistons directly acting spring element from a movable component to a in the starting phase stationary component can act on the injection adjuster piston Swinging of this piston between two stop surfaces can be prevented. Thereby on the one hand, an uncontrolled axial movement of the injection adjuster piston remains, which, on the other hand, has a favorable influence on its material wear with regard to friction.
- two spring elements of different spring stiffnesses c 1 , c 2 can be arranged on a displaceably mounted spring support ring.
- the spring stiffness c 1 is always chosen to be very small, the spring stiffness being responsible for the cold start, while the spring stiffness c 2 of the remaining spring element is designed for normal operation.
- the spring element of the spring assembly acting on the injection adjuster piston is pre-tensioned, while the spring element associated with the cold start acceleration piston in untensioned situation.
- the injection adjuster piston directly acting on the spring element and for support of the spring package in series connected spring elements can be on the inside of the Cold start accelerating piston formed a stepped arrangement of several contact surfaces are, the individual contact surfaces for the spring elements preferably as Ring surfaces are designed to run.
- Figure 1 shows a high-pressure pump with advance unit, as from the prior art known.
- the high-pressure pump 1 comprises a housing 2, on the underside of which an adjustment unit 5 is flanged to delay the start of injection.
- the adjustment unit 5 for moving the time of injection comprises a two-part housing, with a housing joint 40 between the housing halves of the adjusting unit 5 and the housing 2 of the High pressure pump 1 a sealing plate is inserted.
- the adjusting unit 5 for shifting the injection time comprises a shiftable one mounted injection adjuster piston 6. Inside the injection adjuster piston 6 a pivot bearing 7 is arranged, which for receiving a not shown in Figure 1 Lever serves. By means of this lever, a roller ring, not shown here, of a high-pressure pump can 1 can be adjusted within the housing 2 such that the start of injection of fuel is moved into the combustion chambers of an internal combustion engine.
- This lever is also used as an adjustment bolt for a spray adjuster piston called the roller ring.
- the lever received in the rotary bearing 7 of the injection adjuster piston 6 passes through one Opening 9 in the injection adjuster piston, which is dimensioned such that a pivoting movement the lever of the pivot bearing 7 within the injection adjuster piston 6 is possible.
- the injection adjuster piston 6 is from a first, essentially in the vertical direction extending first inlet bore 10 and a substantially perpendicular to this second inlet bore 11 traversed.
- the second inlet bore 11 opens into a control slide bore 13 which is substantially parallel to the axis of symmetry of the injection adjuster piston 6 runs.
- In the control slide bore 13 is a piston-shaped Control slide 12 let in, on its end facing a cavity 24 with an enlarged output bore is provided.
- the control slide 12 corresponds to a control piston and is used in combination with the injection adjuster piston 6 also referred to as a follower or servo spray adjuster piston. Between one across Axis of symmetry of the control slide 12 extending first channel 14 and one in the control slide 12 executed second channel 15 there is a connection, the second Channel 15 opens into the area of the control slide 12, which has an enlarged inner diameter is trained.
- the control slide 12 is a slotted on its outer peripheral surface Washer 16 associated with the axial displacement path of the control slide 12 within the injection adjuster piston 6 defines the slotted The disk forms a stop 22 for the control slide 12.
- the slotted disc 16 lies within a recess 19 of the injection adjuster piston 6 on the second end face 18 of the injection adjuster piston 6, while the first end face 17 of the injection adjuster piston 6 in the state shown in FIG. 1 a housing boundary wall of the adjusting unit 5 for shifting the injection timing assigns.
- the regulating slide 12 On its end face facing a cavity 24, the regulating slide 12 comprises one Support disc 20, which serves as a contact surface for a control spring 31.
- the control spring 31 is supported on the inside 26 of a cold start acceleration piston 23.
- a disk 21 may be provided on the inside 26 of the cold start acceleration piston 23.
- the inside 26 of the cold start acceleration piston 23 also serves as a stop surface for a first spring element 25, which is located on the inside 26 opposite Supported on an intermediate plate 30.
- On the intermediate plate 30 On the intermediate plate 30 is a annular projection formed as a stop surface for the second end face 18th the injection adjuster piston 6 is used.
- Between the first spring element 25 and the Control spring 31 is also a trailing piston / slider retaining spring 32 embedded.
- the sleeve body 34 has a first sleeve body stop 36 and a second sleeve body stop 37 on.
- the control slide / trailing piston retaining spring 32 is supported on the one hand on the first sleeve body stop 36 and on the other hand on the slotted disc 16 in the area of second end face 18 of the injection adjuster piston 6.
- the cold-start acceleration piston 23 shown here is supported with its one End space 27 facing the pressure chamber 28 on one on the housing wall of the adjusting unit 5 trained stop 29.
- On the peripheral surface of the cold start acceleration piston 23 is an annular groove 38, which with a drain hole 39 with communicates with the cavity 24 which is from the inside 26 of the cold start acceleration piston 23, the intermediate plate 30 and the second end face 18 of the injection adjuster piston 6 is limited in the region of the recess 19.
- a disadvantage of this embodiment variant of a high pressure pump 1 for supply A fuel injection system with fuel is the fact that between the inside 26 of the cold start acceleration piston 23 and the first sleeve body stop 36 there is a gap 33.
- This gap 33 causes gradual pressure build-up in the cavity 24 via the inlet bores 10 and 11, the first channel 14 and the second channel 15 and the inside of the sleeve body 34 and the openings 35 made therein an uncontrolled movement of the injection adjuster piston 6 can occur. So that is a stable adjustment in the lower speed range of the high pressure pump 1 is difficult achievable since between the first sleeve body stop 36 and the opposite one Section of the inside 26 of the cold start acceleration piston 23 a design-related Free space remains. Since the second sleeve body stop 37 the support disc 20 of the control slide 12, the position of the first sleeve body stop lies 36 of the sleeve body 34 firmly, thereby forming the annular gap 33 comes.
- Figure 2 shows an adjustment unit for shifting the start of injection in longitudinal section.
- the housing 2 of a high-pressure pump 1 is one Adjustment unit 5 assigned to shift the injection timing.
- a Injection adjuster piston 6 is included, which comprises a rotary bearing 7, in which a Lever element 8, not shown here, is included, which has a roller ring inside the high pressure pump 1 is adjusted.
- the late position 66 of the adjusting unit shown in FIG. 2 5 is characterized in that the axis of the bore of the rotary bearing 7 for Axis of the roller ring of the high pressure pump 1 are spaced apart by an offset 67.
- the Injection adjuster piston 6 further comprises a recess 9 in which a pivoting movement of the lever element 8 accommodated in the pivot bearing 7 is also possible first inlet bore 10 and a second inlet bore angled to this 11.
- a control slide bore is symmetrical to the central axis of the injection adjuster piston 6 13 added, in which a control slide 12 adjustable in the axial direction is stored.
- the control slide 12 comprises a first channel 14 and one with this in Connected second channel 15. Furthermore, the one facing the cavity 24 A support ring 20 is added to the end face of the control slide 12.
- the rotation of the Control slide 12 is by means of a disc-shaped element designed as a slot 16 ensures, which in the region of a recess 19 on the second end face 18th of the injection adjuster piston 6.
- the slotted legs of the disc-shaped Element 16 engage in recesses on the outer peripheral surface of the control slide 12 are formed.
- an intermediate plate 77 on which an annular stop surface 79 is formed becomes a stop for the second end face 18 of the injection adjuster piston 6 of the adjustment unit 5 shown for shifting the injection timing.
- the intermediate plate 77 forms a stop surface for the first spring element 25, which has a first annular shape configured stop surface 52 on the inside 26 of the cold start acceleration piston 23 forms.
- the first spring element 25, which is preferably designed as a coil spring is the intermediate plate 77 in contact with the housing 2 of the high pressure pump 1 and in System held on the adjusting unit 5 for shifting the injection timing.
- the Cavity 24 which is essentially from the inside 26 of the cold start acceleration piston 23, the intermediate plate 77 and the second end face 18 of the injection adjuster piston 6 formed, also runs a further spring element 62, which is different from the second end face 18 of the injection adjuster piston 6 to the second contact face 53 on the Extends inside 26 of the cold start acceleration piston 23 and the injection adjuster piston 6 acted upon directly.
- the slit-shaped, the axial movement of the control slide 12 limiting element 16 always in contact held on the second end face 18 of the injection adjuster piston 6.
- a first end face 56 of a carrier element 55 bears against a third contact surface 54 on the inside 26 of the cold start acceleration piston 23.
- the carrier element 55 comprises an axis 59 extending from the first end face 56 parallel to the axis of symmetry of the injection piston 6.
- a stop is formed on this axis 59, which defines the maximum axial displacement of a spring support ring 57.
- the spring support ring 57 essentially designed as a cylindrical component, comprises a first end face 57.1 and a second end face 58.
- a first spring element 60 of a spring assembly 60 extends between a disk-shaped element 21 assigned to the first end face 56 and the first end face 57.1 of the spring support ring 57. 61.
- the second spring element of the spring assembly 60, 61 extends between the second end face 58 of the spring support ring 57 and the support ring 20 of the control slide 12.
- the first spring element 60 or the second spring element 61 accommodated within the installation space A (see FIG. 1), are connected in series to one another, the position of the spring support ring 57 depending on the resulting force exerted by the first spring element 60 of the spring stiffness c 2 and the second spring element 61 with spring stiffness c 1 on the spring support ring 57.
- the spring support ring 57 is also provided with openings 63, through which, when the spring support ring 57 is in contact with the end face of the support disk 20 of the control slide 12, fuel flowing into the interior of the spring support ring 57 flows from the second channel 15 into the cavity 24 and fills it gradually, ie leads to a build-up of pressure in this.
- the injection adjuster piston 6 is in the direction of an early start of injection Comparison to the illustration according to FIG. 2 in a stop ring 79 of the intermediate plate 77 employed state.
- the first end face 17 of the injection adjuster piston is in this state 6 spaced from the housing side wall, whereas the control slide 12 from its control slide bore 13 in the interior of the injection adjuster piston 6 is extended.
- the offset 67 shown in Figure 2 between the center of the Rotary bearing 7, the injection adjuster piston 6 and the pivot point of the unspecified Component of high-pressure pump 1 has dropped out, i.e. these pivot points lie on a vertical.
- the control slide 12 is designed as a control slide and is determined by the suction chamber pressure, which is present through the opening 9, in equilibrium with the trailing piston springs brought and thus controls the position of the injection adjuster piston 6.
- the spring support ring 57 is displaced on the axis 59 of the carrier 55 by the support disk 20 provided on its end face until an equilibrium of forces has been established within the spring assembly 60 or 61 and a further displacement of the spring support ring 57 begins the axis 59 of the carrier 55 is omitted.
- the early position 65 of the injection adjuster piston 6 is that of the end face 27 of the cold start acceleration piston 23 assigned pressure chamber 28 relieved of pressure.
- Via one of the adjustment units 5 for moving the start of injection assigned actuator in the form of a Electromagnet 41 can establish a fluid connection between an inlet 51 to actuator 41 and a pressure chamber bore 50 opening into its valve chamber is interrupted or be released.
- the pressure chamber 28 is analogous to the representation according to FIG without pressure; i.e. the actuator 41 in the form of a solenoid valve closes the inlet 51 from the high pressure pump 1.
- Figure 4 shows the actuator for shifting the injection timing in the steady state the high pressure pump with the injection adjuster piston in the late position.
- the inlet 51 to the actuator is in shape of a solenoid valve 41 is released by the actuator and by the solenoid valve 41 associated valve chamber fuel via the pressure chamber bore 50 in the Pressure chamber 28 shoots. Due to the gradual increase in pressure in the pressure chamber 28 the end face 27 of the cold-start acceleration piston 23 is acted on such that it moves with its inside 26 towards the intermediate plate 77, one of which is annular extending stop surface 79 is formed.
- the carrier 55 receiving the spring support ring 57 is displaced. Its first end face 56 bears against the third contact surface 54 on the bottom on the inside 26 of the cold start acceleration piston 23.
- the carrier 55 with the spring support ring 57 which is displaceably received thereon and is acted upon by the first spring element with spring stiffness c 2 , moves in the direction of the support disk 20 of the control slide 12.
- the inlet 51 from the housing 2 High pressure pump 1 is closed and the pressure chamber bore 50 is depressurized, due to the pressure build-up in the cavity 24, the cold start acceleration piston 23 in System to stop 29 on the wall of the adjustment unit 5.
- Figure 5 shows a schematic representation of a side view of the high pressure pump.
- the drive side of the high pressure pump is marked, on which in schematic representation of a pulley 4 is formed, which does not have a here Belt drive shown initiates the drive in the high pressure pump.
- An adjustment unit 5 is flanged to the side of the housing 2 of the high-pressure pump 1, which serves to shift the start of injection.
- reference numeral 74 are the flange screws characterized, with which the adjusting unit 5 on the housing 2 of the high pressure pump 1 is flanged.
- the adjustment unit 5 stands with the housing 2 of the high-pressure pump via a first connecting pipe 72 connected.
- the first connecting pipe 72 is connected to a hollow screw 70 Sealing elements 71 attached to the housing 2 of the high pressure pump 1 and with a Another hollow screw 70 in the region of the cold start acceleration piston 23 of the adjustment unit 5 connected to postpone the start of injection.
- the further banjo bolt 70 are also analogous to the first banjo bolt 70 flat sealing rings 71 assigned.
- a second connection pipe 73 extends from the adjustment unit 5 for shifting the injection timing to the housing 2 of the high-pressure pump 1, which is connected pressure-tight at the same time by means of banjo bolts 70.
- Figure 5.1 shows a partial longitudinal section through the adjustment unit for shifting the start of injection with cold start acceleration pistons.
- a connecting thread 75 for a hollow screw 70 is provided in the housing of the adjusting unit 5.
- an annular groove 38 is provided on the lateral surface of the cold start acceleration piston 23, which is connected to the cavity 24 delimited by the cold start acceleration piston 23 and the injection adjuster piston 6 via a drain hole 39.
- the end face 27 of the cold start acceleration piston 23 bears against the stop 29 on the housing side.
- the inside 26 of the cold start acceleration piston 23 is designed such that a plurality of stop faces 52 and 53 are formed on the inside of the cold start acceleration piston 23, against which the first spring element 25 and the first end face 56 of a carrier 55 rest.
- the first end face 56 of the carrier as shown in FIG. 5.2 serves to support the further spring element 62, which acts directly on the first end face 18 of the injection adjuster piston 6.
- a spring support ring 57 is mounted on the axis 59 of the carrier 55, the first side 57.1 of which serves as a stop surface for the first spring element 60, designed with spring stiffness c 2 .
- the second stop surface 53 of the spring support ring 57 supports the second spring element 61 of the spring assembly 60 or 61, wherein the second spring element is designed with a spring stiffness c 1 and acts on the support disk 20 of a control slide 12, not shown here.
- FIG. 5.2 is a longitudinal section through the adjustment unit for displacement the start of injection with a coupling spring package between the cold start acceleration pistons and injection adjuster pistons.
- the first spring element 25 bears on the first bearing surface 52, while the second bearing surface 53 and the third bearing surface 54 are combined in a stop surface for the first end face 56 of the spring carrier 55 as shown in FIGS. 2, 3 and 4.
- a spring support ring 57 is slidably received on the axis 59 with a stop extending from the first end face 56 of the carrier 55.
- the first side 57.1 of the spring support ring 57 is acted upon by the first spring element 60, designed in spring stiffness c 1 , while a second spring element 61, designed in spring stiffness c 1 , extends from the second side 58 of the spring support ring 57 to the support disk 20 of the control slide 12.
- the control slide 12 is displaceably guided in a control slide bore 13 within the injection adjuster piston 6.
- the injection adjuster piston 6 comprises, analogously to the representations according to FIGS. 2, 3 and 4, a rotary bearing 7, in which a lever shoulder 8 indicated here for adjusting an actuating element projects on a high-pressure pump 1 not shown in FIG. 5.3. In order to enable a pivoting movement of the lever shoulder 8 when the injection adjuster piston 6 is axially displaced, there is an elongate recess 9 above the pivot bearing 7.
- the injection adjuster piston 6 is traversed by a first inlet bore 10, which opens into an inlet bore 11 running at an angle to this. Via the second inlet bore 11, the first channel 14 in the control slide 12 can be pressurized, which is connected to a second channel 15.
- the second channel 15 of the control slide 12 opens in the region of the end face of a support disk 20, on which the second spring element 61, designed with spring stiffness c 1 , is supported.
- the stop surface 79 forms the system for the second end face 17 of the injection adjuster piston 6, reference numeral 78 denotes a sealing plate.
- the cold start acceleration piston 23 is analogous to the design variants according to FIGS Representations in Figures 2, 3 and 4 acted upon by a first spring element 25.
- the the second end face of the injection adjuster piston 6 directly acting further spring 62 (the further spring element 62) is supported on the first end face 56 of the in FIG. 5.3 in modified embodiment shown carrier 55 from.
- annular groove 38 is a hollow screw connection 70 or 75 assigned, via which by means of the first connecting pipe 72 (see illustration according to FIG. 5), an outflow of unnecessary fuel into the Housing 2 of the high pressure pump 1 can take place.
- the position of the injection adjuster piston is shown in FIG. 5.2 when the internal combustion engine stands, but the solenoid valve 41 is energized. In this state the internal combustion engine when the engine is about to start warm.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckpumpe zur Versorgung von
Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff, an deren Gehäuse (2) eine
Verstelleinheit (5) zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes aufgenommen
ist. Die Verstelleinheit (5) umfasst einen Einspritzverstellerkolben (6)
mit Zulaufbohrungen (10,11), wobei im Einspritzverstellerkolben (6) ein
Regelschieber (12) bewegbar aufgenommen ist, welcher an seiner einem
Kaltstartbeschleunigungskolben (23) zuweisenden Seite (18) mit einer
Vorspannkraft beaufschlagt ist. Zwischen dem
Kaltstartbeschleunigungskolben (23) und der zweiten Stirnseite (18) des
Einspritzverstellerkolbens (6) ist ein diesen direkt beaufschlagendes
Federelement (62) sowie ein von diesem Federelement (62) unabhängiges,
auf den Regelschieber (12,20) einwirkendes, an einem Träger (55)
aufgenommenes Federpaket (60,61) angeordnet.
Description
Aufgrund ständig steigender Anforderungen durch verschärfte Abgasvorschriften für OttoMotoren
und für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen ist der Einspritzbeginn, insbesondere
bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen, an die jeweilige Betriebsphase
der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. In der Kaltlaufphase, insbesondere bei
niedrigen Außentemperaturen ist es erforderlich, an Diesel-Verteilereinspritzpumpen den
Einspritzbeginn nach früher hin zu verstellen und dadurch hinsichtlich der Partikelemission
einen emissions- und geräuschärmeren Start und eine sich daran anschließende emissionsfreie
Kaltlaufphase zu erreichen. Bei steigenden Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine
ist es erforderlich, den Förderbeginn der Einspritzpumpe vorzuverlegen, um die durch
Einspritz- und Zündverzug verursachte Zeitverschiebung zu kompensieren.
Nach dem Einspritzvorgang benötigt Dieselkraftstoff eine bestimmte Zeitspanne, um vom
flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand überzugehen und in diesem Zustand mit der
Verbrennungsluft ein entzündbares, bei hohem Druck selbstzündendes Gemisch zu bilden.
Der dafür benötigte Zeitraum zwischen Einspritzbeginn und Verbrennungsbeginn wird bei
selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen als Zündverzug bezeichnet. Dieser wird
neben anderen Faktoren auch von der Zündwilligkeit des Dieselkraftstoffes bestimmt (ausgedrückt
durch die Cetanzahl), dem erreichbaren Verdichtungsverhältnis ε der selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine und der Güte der Kraftstoffzerstäubung durch die Einspritzdüse
des Kraftstoffinjektors. Der Zündverzug bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen
liegt in der Regel in der Größenordnung von 1 bis 2 ms. Während der
Kaltlaufphase bei niedrigen Außentemperaturen verlängert sich diese Zeitspanne, was zur
Rußildung durch unverbrannten Kraftstoff führt, der durch das Abgassystem in die Umwelt
gelangt.
Bei Verteilereinspritzpumpen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen können verschiedene
Kaltstartbeschleunigungsmaßnahmen eingesetzt werden. Eine hydraulische
Maßnahme zur Startbeschleunigung liegt in einer temporär erfolgenden Anhebung des Innenraumdruckes
der Verteilereinspritzpumpe während des Kaltstarts und der sich unmittelbar
an diesen anschließenden Kaltlaufphase der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine.
Durch die Anhebung des Innendruckniveaus wird die Verschiebung eines Einspritzbeginn-Verstellkolbens
erreicht, was zu einer Verschiebung des Einspritzbeginns
nach früh führt. Der Nachteil dieser Maßnahme liegt in einem späten Loslauf des Einspritzverstellerkolbens
durch den langsam sich aufbauenden Druck im Innenraum der Verteilereinspritzpumpe.
Eine weitere Möglichkeit, den Einspritzbeginn nach früh hin zu verstellen liegt darin,
durch Verdrehen eines als Rollenring ausgebildeten Bauelementes während des Starts und
der Kaltlaufphase der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine den Einspritzverstellerkolben
und damit den Einspritzbeginn nach früh hin zu verschieben. Eine weitere auf
mechanischem Wege durchführbare Maßnahme zur Kaltstartbeschleunigung besteht darin,
auf eine Seite des Einspritzverstellerkolbens mittels einer Exzenterwelle zu drücken und
dadurch den Einspritzverstellerkolben derart zu verschieben, dass sich der Einspritzbeginn
nach früh hin verschiebt.
Den erwähnten Maßnahmen haftet allesamt der Nachteil an, dass nur geringe Verstellmöglichkeiten
erreichbar sind, die ihre Grenze in der mechanischen Überbeanspruchung der
beteiligten Bauteile finden und somit nur eine begrenzte Verschiebung des Einspritzbeginns
nach früh hin erzielt werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich eine stetige Druckbeaufschlagung eines Einspritzverstellerkolbens
einer Verstelleinheit zur Verschiebung des Einspritzverlaufes wirksam
erreichen. Durch Verlegung der Abstützstelle eines den Einspritzverstellerkolben direkt
beaufschlagenden Federelementes von einem bewegbaren Bauteil an ein in der Startphase
stationäres Bauteil kann durch Beaufschlagung des Einspritzverstellerkolbens ein
Schwingen dieses Kolbens zwischen zwei Anschlagflächen verhindert werden. Dadurch
hinterbleibt einerseits eine unkontrollierte Axialbewegung des Einspritzverstellerkolbens,
was andererseits dessen Materialverschleiß hinsichtlich auftretender Reibung günstig beeinflusst.
Durch Integration eines Federpaketes in den Hohlraum der Verstelleinheit zur Verschiebung
des Einspritzzeitpunktes, der vom Kaltstartbeschleunigungskolben und dem Einspritzverstellerkolben
begrenzt wird, lassen sich zwei Federelemente unterschiedlicher Federsteifigkeiten
c1, c2 an einem verschiebbar gelagerten Federstützring anordnen. Die Federsteifigkeit
c1 wird immer sehr klein gewählt, wobei die Federsteifigkeit verantwortlich
für den Kaltstart ist, während die Federsteifigkeit c2 des verbleibenden Federelementes
hinsichtlich des Normalbetriebes ausgelegt ist.
In Ruhelage der Hochdruckpumpe, d.h. noch nicht gestarteter Verbrennungskraftmaschine,
ist das den Einspritzverstellerkolben beaufschlagende Federelement des Fedempakets vorgespannt,
während das dem Kaltstartbeschleunigungskolben zugeordnete Federelement in
ungespannter Lage ist.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eines Federnpaketes in Gestalt zweier in
Serie geschalteter Federelemente zwischen dem Kaltstartbeschleunigungskolben und dem
Einspritzverstellerkolben, können alle Einspritzverstellerkolben-Steuerfedern gemäß eines
Baukastensystems zum Einsatz gelangen. Durch Auswahl der Steifigkeit der Federelemente
kann die gewünschte Federcharakteristik und damit der Verlauf der Vorspannkraft je
nach Anwendungsfall der Hochdruckpumpe eingestellt werden. Das den Einspritzverstellerkolben
direkt beaufschlagende Federelement ist derart ausgelegt, dass bei Anordnung
dieses Federelementes direkt am Kaltstartbeschleunigungskolben sämtliche gängigen Federelemente
eingebaut werden können. Zur Abstützung eines ersten Federelementes, des
den Einspritzverstellerkolben direkt beaufschlagenden Federelementes sowie zur Abstützung
des Federnpakets in Serie geschalteter Federelemente, kann an der Innenseite des
Kaltstartbeschleunigungskolbens eine gestufte Anordnung mehrerer Anlageflächen ausgebildet
werden, wobei die einzelnen Anlageflächen für die Federelemente vorzugsweise als
Ringflächen verlaufend ausgebildet sind.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.
Es zeigt:
- Figur 1
- eine Hochdruckpumpe mit Frühverstelleinheit, wie aus dem Stand der Technik bekannt,
- Figur 2
- eine Verstelleinheit zur Verschiebung des Einspritzbeginns im Längsschnitt,
- Figur 3
- die Verstelleinheit gemäß der Darstellung in Figur 2 mit Einspritzverstellerkolben in Frühlage,
- Figur 4
- die Verstelleinheit im stationären Zustand der Hochdruckpumpe mit Einspritzverstellerkolben in Spätlage,
- Figur 5
- die Seitenansicht der Hochdruckpumpe,
- Figur 5.1
- einen Teillängsschnitt durch die Verstelleinheit mit Kaltstartbeschleunigungskolben und
- Figur 5.2
- einen Längsschnitt durch die Verstelleinheit mit einem Koppelfederpaket zwischen Kaltstartbeschleunigungskolben und Einspritzverstellerkolben unterhalb des Hochdruckpumpengehäuses.
Figur 1 zeigt eine Hochdruckpumpe mit Frühverstelleinheit, wie aus dem Stand der Technik
bekannt.
Die Hochdruckpumpe 1 umfasst ein Gehäuse 2, an dessen Unterseite eine Verstelleinheit 5
zur Verschiebung des Einspritzbeginns angeflanscht ist. Die Verstelleinheit 5 zum Verschieben
des Einspritzzeitpunktes umfasst ein zweiteiliges Gehäuse, wobei an einer Gehäusefüge
40 zwischen den Gehäusehälften der Verstelleinheit 5 und dem Gehäuse 2 der
Hochdruckpumpe 1 ein Dichtblech eingelegt ist.
Die Verstelleinheit 5 zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes umfasst einen verschiebbar
gelagerten Einspritzverstellerkolben 6. Innerhalb des Einspritzverstellerkolbens 6 ist
ein Drehlager 7 angeordnet, welches zur Aufnahme eines in Figur 1 nicht dargestellten
Hebels dient. Mittels dieses Hebels kann ein hier nicht dargestellter Rollenring einer Hochdruckpumpe
1 innerhalb des Gehäuses 2 derart verstellt werden, dass der Einspritzbeginn
von Kraftstoff in die Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine verschoben wird.
Dieser Hebel wird auch als Verstellbolzen eines Spritzverstellerkolbens zur Verstellung
des Rollenrings bezeichnet.
Der im Drehlager 7 des Einspritzverstellerkolbens 6 aufgenommene Hebel durchsetzt eine
Öffnung 9 im Einspritzverstellerkolben, die derart bemessen ist, dass eine Schwenkbewegung
des Hebels des Drehlagers 7 innerhalb des Einspritzverstellerkolbens 6 möglich ist.
Der Einspritzverstellerkolben 6 ist von einer ersten, im wesentlichen in vertikaler Richtung
verlaufenden ersten Zulaufbohrung 10 und einer im wesentlichen senkrecht zu dieser verlaufenden
zweiten Zulaufbohrung 11 durchzogen. Die zweite Zulaufbohrung 11 mündet in
eine Regelschieberbohrung 13, die im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse des Einspritzverstellerkolbens
6 verläuft. In der Regelschieberbohrung 13 ist ein kolbenförmiger
Regelschieber 12 eingelassen, der an seiner einem Hohlraum 24 zuweisenden Stirnseite mit
einer im Durchmesser vergrößerten Ausgangsbohrung versehen ist. Der Regelschieber 12
entspricht einem Steuerkolben und wird in Kombination mit dem Einspritzverstellerkolben
6 auch als Nachlauf- oder Servospritzverstellerkolben bezeichnet. Zwischen einem quer zur
Symmetrieachse des Regelschiebers 12 verlaufendem ersten Kanal 14 und einem im Regelschieber
12 ausgeführten zweiten Kanal 15 besteht eine Verbindung, wobei der zweite
Kanal 15 in den Bereich des Regelschiebers 12 mündet, der in vergrößertem Innendurchmesser
ausgebildet ist. Dem Regelschieber 12 ist an seiner Außenumfangsfläche eine geschlitzte
Scheibe 16 zugeordnet, die den in axiale Richtung verlaufenden Verschiebeweg
des Regelschiebers 12 innerhalb des Einspritzverstellerkolbens 6 festlegt, die geschlitzte
Scheibe bildet einen Anschlag 22 für den Regelschieber 12.
Die geschlitzte Scheibe 16 liegt innerhalb einer Ausnehmung 19 des Einspritzverstellerkolbens
6 an der zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 an, während die
erste Stirnfläche 17 des Einspritzverstellerkolbens 6 im in Figur 1 dargestellten Zustand
einer Gehäusebegrenzungswand der Verstelleinheit 5 zur Verschiebung des Einspritzzeitpunktes
zuweist.
An seiner einem Hohlraum 24 zuweisenden Stirnseite umfasst der Regelschieber 12 eine
Stützscheibe 20, die als Anlagefläche für eine Steuerfeder 31 dient. Die Steuerfeder 31
stützt sich an der Innenseite 26 eines Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 ab. Dazu kann an
der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 eine Scheibe 21 vorgesehen sein.
Die Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 dient darüber hinaus als Anschlagfläche
für ein erstes Federelement 25, welches sich an der der Innenseite 26 gegenüberliegenden
Seite an einer Zwischenplatte 30 abstützt. An der Zwischenplatte 30 ist ein
ringförmiger Vorsprung ausgebildet, der als Anschlagfläche für die zweite Stirnfläche 18
des Einspritzverstellerkolbens 6 dient. Zwischen dem ersten Federelement 25 und der
Steuerfeder 31 ist darüber hinaus eine Nachlaufkolben/Regelschieber-Haltefeder 32 eingelassen.
Diese stützt sich einerseits an der Umfangsfläche der geschlitzten Scheibe 16 an der
zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 und andererseits an einem Hülsenkörper
34 ab. Der Hülsenkörper 34, dessen Mantelfläche einzelne Öffnungen 35 umfasst,
weist einen ersten Hülsenkörperanschlag 36 sowie einen zweiten Hülsenkörperanschlag 37
auf. Die Regelschieber/Nachlaufkolben-Haltefeder 32 stützt sich einerseits am ersten Hülsenkörperanschlag
36 und andererseits an der geschlitzten Scheibe 16 im Bereich der
zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 ab.
Der hier dargestellte Kaltstartbeschleunigungskolben 23 stützt sich mit seiner einem
Dmckraum 28 zuweisenden Stirnseite 27 an einem an der Gehäusewandung der Verstelleinheit
5 ausgebildeten Anschlag 29 ab. An der Umfangsfläche des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 ist eine Ringnut 38 eingelassen, welche über eine Ablaufbohrung 39 mit
dem Hohlraum 24 in Verbindung steht, der von der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23, der Zwischenplatte 30 sowie der zweiten Stirnseite 18 des Einspritzverstellerkolbens
6 im Bereich der Ausnehmung 19 begrenzt wird.
Von Nachteil bei dieser Ausführungsvariante einer Hochdruckpumpe 1 zum Versorgen
eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Kraftstoff ist der Umstand, dass zwischen der Innenseite
26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 und dem ersten Hülsenkörperanschlag 36
ein Spalt 33 besteht. Dieser Spalt 33 bewirkt, dass bei allmählichem Druckaufbau im Hohlraum
24 über die Zulaufbohrungen 10 bzw. 11, den ersten Kanal 14 bzw. den zweiten Kanal
15 und die Innenseite des Hülsenkörpers 34 sowie die darin ausgeführten Öffnungen 35
eine unkontrollierte Bewegung des Einspritzverstellerkolbens 6 auftreten kann. Damit ist
eine stabile Verstellung im unteren Drehzahlbereich der Hochdruckpumpe 1 nur schwer
erzielbar, da zwischen dem ersten Hülsenkörperanschlag 36 sowie dem diesem gegenüberliegenden
Abschnitt der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 ein konstruktionsbedingter
Freiraum verbleibt. Da der zweite Hülsenkörperanschlag 37 die Stützscheibe
20 des Regelschiebers 12 übergreift, liegt die Position des ersten Hülsenkörperanschlags
36 des Hülsenkörpers 34 fest, wodurch es zur Ausbildung des Ringspaltes 33
kommt.
Figur 2 zeigt eine Verstelleinheit zur Verschiebung des Einspritzbeginns im Längsschnitt.
Analog zur Darstellung gemäß Figur 1 ist dem Gehäuse 2 einer Hochdruckpumpe 1 eine
Verstelleinheit 5 zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes zugeordnet. In dieser ist ein
Einspritzverstellerkolben 6 aufgenommen, der ein Drehlager 7 umfasst, in welchem ein
hier nicht dargestelltes Hebelelement 8 aufgenommen ist, welches einen Rollenring innerhalb
der Hochdruckpumpe 1 verstellt. Die in Figur 2 dargestellte Spätlage 66 der Verstelleinheit
5 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Bohrung des Drehlagers 7 zur
Achse des Rollenrings der Hochdruckpumpe 1 um einen Versatz 67 auseinanderliegen. Der
Einspritzverstellerkolben 6 umfasst ferner eine Ausnehmung 9, in welcher eine Schwenkbewegung
des im Drehlager 7 aufgenommenen Hebelelementes 8 möglich ist, ferner eine
erste Zulaufbohrung 10 sowie eine zweite, gewinkelt zu dieser verlaufenden Zulaufbohrung
11. Symmetrisch zur Mittelachse des Einspritzverstellerkolbens 6 ist eine Regelschieberbohrung
13 aufgenommen, in der ein Regelschieber 12 in axiale Richtung verstellbar
gelagert ist. Der Regelschieber 12 umfasst einen ersten Kanal 14 und einen mit diesem in
Verbindung stehenden zweiten Kanal 15. Ferner ist an der dem Hohlraum 24 zuweisenden
Stirnseite des Regelschiebers 12 ein Stützring 20 aufgenommen. Die Drehbewegung des
Regelschiebers 12 wird mittels eines als Schlitz ausgeführten scheibenförmigen Elementes
16 gewährleistet, welches im Bereich einer Ausnehmung 19 an der zweiten Stirnfläche 18
des Einspritzverstellerkolbens 6 anliegt. Die geschlitzten Schenkel des scheibenförmigen
Elementes 16 greifen in Ausnehmungen ein, die an der Außenumfangsfläche des Regelschiebers
12 ausgebildet sind.
Durch eine Zwischenplatte 77, an der eine ringförmige Anschlagfläche 79 ausgebildet ist,
wird ein Anschlag für die zweite Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 der Verstelleinheit
5 zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes dargestellt. Die Zwischenplatte 77
bildet eine Anschlagfläche für das erste Federelement 25, welches eine erste ringförmig
konfigurierte Anschlagfläche 52 an der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 bildet. Durch das erste Federelement 25, welches bevorzugt als Schraubenfeder gestaltet
ist, wird die Zwischenplatte 77 in Anlage am Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1 sowie in
Anlage an der Verstelleinheit 5 zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes gehalten. Im
Hohlraum 24, der im wesentlichen von der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23, der Zwischenplatte 77 sowie der zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens
6 gebildet, läuft darüber hinaus ein weiteres Federelement 62, welches sich von der
zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 zur zweiten Anlagefläche 53 an der
Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 erstreckt und den Einspritzverstellerkolben
6 direkt beaufschlagt. Durch dieses weitere Federelement 62 ist das schlitzförmige,
die Axialbewegung des Regelschiebers 12 begrenzende Element 16 stets in Anlage
an der zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 gehalten.
An einer dritten Anlagefläche 54 an der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 liegt eine erste Stirnseite 56 eines Trägerelementes 55 an. Das Trägerelement 55 umfasst
eine sich von der ersten Stirnseite 56 parallel zur Symmetrieachse des Einspritzver
stellerkolbens 6 verlaufende Achse 59. An dieser Achse 59 ist ein Anschlag ausgebildet,
der die maximale axiale Verschiebung eines Federstützrings 57 festlegt. Der Federstützring
57, im wesentlichen als zylindrisches Bauteil ausgebildet, umfasst eine erste Stirnseite 57.1
sowie eine zweite Stirnseite 58. Zwischen einem der ersten Stirnseite 56 zugeordneten
scheibenförmigen Element 21 und der ersten Stirnseite 57.1 des Federstützrings 57 erstreckt
sich ein erstes Federelement 60 eines Federpaketes 60, 61. Das zweite Federelement
des Federpakets 60, 61 erstreckt sich zwischen der zweiten Stirnseite 58 des Federstützrings
57 und dem Stützring 20 des Regelschiebers 12. Das erste Federelement 60 bzw. das
zweite Federelement 61 aufgenommen innerhalb des Einbauraums A (vgl. Figur 1), sind in
Reihe zueinander geschaltet, wobei die Position des Federstützrings 57 von der resultierenden
Kraft abhängt, die das erste Federelement 60 der Federsteifigkeit c2 sowie das zweite
Federelement 61 mit Federsteifigkeit c1 auf den Federstützring 57 ausüben. Der Federstützring
57 ist darüber hinaus mit Öffnungen 63 versehen, über welche bei Anlage des Federstützrings
57 an der Stirnseite der Stützscheibe 20 des Regelschiebers 12 in das Innere des
Federstützrings 57 einströmender Kraftstoff vom zweiten Kanal 15 in den Hohlraum 24
einströmt und diesen allmählich befüllt, d.h. zu einem Druckaufbau in diesem führt.
Im in Figur 2 dargestellten, d.h. der Spätlage des Einspritzverstellerkolbens 6 entsprechenden
Betriebszustand 66 steht der erste Kanal 14 mit der zweiten Zulaufbohrung 11 im Einspritzverstellerkolben
6 in Fluidverbindung, so dass über die zweite Zulaufbohrung 11
Kraftstoff über den ersten Kanal 14 und den zweiten Kanal 15 in den Bereich der Ausnehmung
19 und damit in den Hohlraum 24 einströmen kann. Durch Öffnen/Schließen eines
Magnetventils 41 über den Kanal 50 wird Druck auf- bzw. abgebaut, wodurch eine Verschiebung
des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 entgegen der Wirkung des ersten Federelementes
25 erfolgt.
In Figur 3 ist die Verstelleinheit gemäß Figur 2 mit einer Verstelleinheit zum Verschieben
des Einspritzzeitpunkts wiedergegeben, deren Einspritzverstellerkolben in Frühlage gestellt
ist.
In dieser mit Bezugszeichen 65 bezeichneten Lage des Einspritzverstellerkolbens 6 in
Richtung auf einen frühen Einspritzbeginn befindet sich der Einspritzverstellerkolben 6 im
Vergleich zur Darstellung gemäß Figur 2 in einem an den Anschlagring 79 der Zwischenplatte
77 angestellten Zustand. In diesem Zustand ist die erste Stirnfläche 17 des Einspritzverstellerkolbens
6 von der gehäuseseitigen Wandung beabstandet, wohingegen der Regelschieber
12 aus seiner Regelschieberbohrung 13 im Inneren des Einspritzverstellerkolbens
6 ausgefahren ist. Dadurch ist eine Verbindung zwischen der zweiten Zulaufbohrung 11
und dem ersten Kanal 14, der den Regelschieber 12 senkrecht zur ersten Symmetrieachse
durchzieht, unterbunden. Der in Figur 2 dargestellte Versatz 67 zwischen dem Zentrum des
Drehlagers 7, des Einspritzverstellerkolbens 6 und dem Drehpunkt der nicht näher spezifizierten
Komponente der Hochdruckpumpe 1 ist fortgefallen, d.h. diese Drehpunkte liegen
auf einer Senkrechten.
Der Regelschieber 12 ist als Steuerschieber ausgebildet und wird durch den Saugraumdruck,
der über die Öffnung 9 ansteht, im Gleichgewicht zu den Nachlaufkolbenfedern
gebracht und steuert somit die Lage des Einspritzverstellerkolbens 6.
Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass in diesem Betriebszustand der Verstelleinheit
5 zur Verschiebung des Einspritzbeginns der Stützring 57 und die Stützscheibe
20 des Regelschiebers 12 in Anlage aneinanderstehen. Das zwischen der zweiten Stirnseite
58 des Federstützringes 57 und der entsprechenden Anlagefläche der Stützscheibe 20 des
Regelschiebers 12 eingelassene zweite Federelement mit Federsteifigkeit c1 ist entsprechend
zusammengedrückt. Das erste Federelement 60 mit Federsteifigkeit c2 des Federnpakets
60 bzw. 61 verbleibt demgegenüber im wesentlichen in seiner bereits in Figur 2
dargestellten Lage. Abhängig vom axialen Verschieberweg des Regelschiebers 12 wird
durch die an dessen Stirnseite vorgesehene Stützscheibe 20 der Federstützring 57 auf der
Achse 59 des Trägers 55 so verschoben, bis sich ein Kräftegleichgewicht innerhalb des
Federnpaketes 60 bzw. 61 eingestellt hat und eine weitere Verschiebung des Federstützrings
57 an der Achse 59 des Trägers 55 unterbleibt.
In Frühlage 65 des Einspritzverstellerkolbens 6 ist der der Stirnseite 27 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 zugeordnete Druckraum 28 druckentlastet. Über einen der Verstelleinheit
5 zum Verschieben des Einspritzbeginns zugeordneten Steller in Gestalt eines
Elektromagneten 41 kann eine Fluidverbindung zwischen einem Zulauf 51 zum Steller 41
und einem in dessen Ventilraum mündenden Druckraumbohrung 50 unterbrochen bzw.
freigegeben werden. Im dargestellten, der Frühlage 65 des Einspritzverstellerkolbens 6
entsprechenden Zustand ist der Druckraum 28 analog zur Darstellung gemäß Figur 2
drucklos; d.h. der Steller 41 in Gestalt eines Magnetventils verschließt den Zulauf 51 von
der Hochdruckpumpe 1.
Figur 4 zeigt die Stelleinheit zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes im stationären Zustand
der Hochdruckpumpe mit in Spätlage gestelltem Einspritzverstellerkolben.
Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass der Zulauf 51 zum Steller in Gestalt
eines Magnetventils 41 durch den Steller freigegeben ist und sich durch den dem Magnetventil
41 zugeordneten Ventilraum Kraftstoff über die Druckraumbohrung 50 in den
Druckraum 28 einschießt. Durch die allmähliche Druckzunahme im Druckraum 28 wird
die Stirnseite 27 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 derart beaufschlagt, dass dieser
sich mit seiner Innenseite 26 auf die Zwischenplatte 77 zubewegt, an der eine ringförmig
verlaufende Anschlagfläche 79 ausgebildet ist. Mit ansteigendem Druck im Druckraum 28
wird gleichzeitig der Hohlraum 24, der von der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23, der Zwischenplatte 77 und der zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens
6 begrenzt ist, durch die Ablaufbohrung 39 in Zusammenspiel mit einer an
der Mantelfläche des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 ausgebildeten Ringnut 38 drukkentlastet
(vgl. Detail gemäß Figur 5.1 bzw. 5.2).
Bei der Anstellbewegung des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 an die Zwischenplatte
77 wird das erste Federelement 25 komprimiert. Gleiches gilt für das den Regelschieber 12
bzw. Nachlaufkolben direkt beaufschlagende weitere Federelement 62, dessen Anlagefläche
53 bei Axialbewegung des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 in Richtung auf die
zweite Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 zubewegt wird. Dadurch steigt die
durch das weitere Federelement 62 erzeugte Vorspannkraft an, d.h. der Einspritzverstellerkolben
wird von seiner in Figur 3 dargestellten Frühlage 65 in seine in Figur 4 dargestellte
Spätlage 66 gestellt.
Gleichzeitig mit der Axialbewegung des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 auf die Zwischenplatte
77 erfolgt eine Verschiebung des den Federstützring 57 aufnehmenden Träger
55. Dessen erste Stirnseite 56 liegt an der dritten Anlagefläche 54 am Boden an der Innenseite
26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 an. Bei einer Axialbewegung fährt der
Träger 55 mit daran verschiebbar aufgenommenem Federstützring 57, der durch das erste
Federelement mit Federsteifigkeit c2 beaufschlagt ist, in Richtung auf die Stützscheibe 20
des Regelschiebers 12 zu. Bei Anlage der der Stützscheibe 20 gegenüberliegenden Seite
des Federstützrings 57 am Regelschieber 12 wird dieser bis zum Anschlag gegen das geschlitzte
Scheibenelement 16 gedrückt. Im in den Einspritzverstellerkolben 6 eingeschobenen
Zustand des Regelschiebers 12, stehen dessen erster Kanal 14 und der mit diesem in
Verbindung stehende zweite Kanal 15 des Regelschiebers 12 in Verbindung mit der zweiten
Zulaufbohrung 11 des Einspritzverstellerkolbens 6. Bei der Axialverschiebung aufgrund
der Zunahme des Druckes im Druckraum 28 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23
wird das Federpaket 60, 61 an die Stützscheibe 20 des Regelschiebers 12 angedrückt, bis
der Regelschieber 12 wieder komplett in seine Regelschieberbohrung 13 eingefahren ist.
Wird die Verbrennungskraftmaschine in diesem Zustand abgestellt und kühlt ab, stehen
beim Anlassen der Verbrennungskraftmaschine die erste Zulaufbohrung 10 bzw. die zweite
Zulaufbohrung 11 mit dem ersten Kanal 14 und damit dem zweiten Kanal 15 des Regelschiebers
12 in Verbindung. In der gezeigten Darstellung strömt über die genannten Bohrungen
bzw. Kanäle sowie die Öffnung 63 im Federstützring 57 Kraftstoff in den Hohlraum
24 ein. Da gleichzeitig durch das Magnetventil 41 der Zulauf 51 vom Gehäuse 2 der
Hochdruckpumpe 1 verschlossen und damit der Druckraumbohrung 50 drucklos ist, fährt,
bedingt durch den Druckaufbau im Hohlraum 24, der Kaltstartbeschleunigungskolben 23 in
Anlage zum Anschlag 29 an der Wandung der Verstelleinheit 5. Bedingt durch die Bewegung
der Stirnseite 27 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 auf die Anschlagfläche 29
hin fährt der Einspritzverstellerkolben 6 aufgrund des abnehmenden Druckes im Hohlraum
24 in diesen ein, bis dessen ringförmig beschaffene zweite Stirnfläche 18 in Anlage am
Anschlagring 79 der Zwischenplatte 77 liegt. Der in Figur 4 dargestellte, einem Spätlageversatz
entsprechende Versatz 67 wird zu Null, d.h. die Hochdruckpumpe 1 ist derart verstellt,
dass der Einspritzbeginn während des Starts und der sich unmittelbar an diesen anschließenden
Kaltlaufphase der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine auf früh hin
verschoben ist.
Figur 5 zeigt eine schematische Wiedergabe einer Seitenansicht der Hochdruckpumpe.
In Seitenansicht ist ein Gehäuse 2 einer Hochdruckpumpe 1 zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine
mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff wiedergegeben. Mit Bezugszeichen
3 ist die Antriebsseite der Hochdruckpumpe gekennzeichnet, an welcher in
schematischer Wiedergabe eine Riemenscheibe 4 ausgebildet ist, die über einen hier nicht
dargestellten Riementrieb den Antrieb in die Hochdruckpumpe einleitet.
Seitlich an das Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1 ist eine Verstelleinheit 5 angeflanscht,
die der Verschiebung des Einspritzbeginns dient. Mit Bezugszeichen 74 sind die Flanschschrauben
gekennzeichnet, mit welchen die Verstelleinheit 5 am Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe
1 angeflanscht ist.
Die Verstelleinheit 5 steht mit dem Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe über ein erstes Anschlussrohr
72 in Verbindung. Das erste Anschlussrohr 72 ist an einer Hohlschraube 70 mit
Dichtungselementen 71 am Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1 befestigt und mit einer
weiteren Hohlschraube 70 im Bereich des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 der Verstelleinheit
5 zum Verschieben des Einspritzbeginns angeschlossen. Der weiteren Hohlschraube
70 sind darüber hinaus analog zur erstgenannten Hohlschraube 70 Flachdichtringe
71 zugeordnet. Des weiteren erstreckt sich ein zweites Anschlussrohr 73 von der Verstelleinheit
5 zum Verschieben des Einspritzzeitpunkts zum Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1,
welches gleichzeitig mittels Hohlschrauben 70 druckdicht angeschlossen ist.
Figur 5.1 zeigt einen Teillängsschnitt durch die Verstelleinheit zum Verschieben des Einspritzbeginns
mit Kaltstartbeschleunigungskolben.
Aus der Darstellung gemäß Figur 5.1, welche dem in Figur 5 dargestellten Schnittverlauf
B-B entspricht, geht hervor, dass im Gehäuse der Verstelleinheit 5 ein Anschlussgewinde
75 für eine Hohlschraube 70 vorgesehen ist. Unterhalb des Anschlusses 75 für die Hohlschraube
70 ist an der Mantelfläche des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 eine Ringnut
38 vorgesehen, die mit dem vom Kaltstartbeschleunigungskolben 23 und dem Einspritzverstellerkolben
6 begrenzten Hohlraum 24 über eine Ablaufbohrung 39 in Verbindung
steht. In der Darstellung gemäß Figur 5.2 liegt die Stirnseite 27 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 am gehäuseseitigen Anschlag 29 an. Die Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 ist derart beschaffen, dass mehrere Anschlagflächen 52 bzw. 53
an der Innenseite des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23 ausgebildet werden, an denen
das erste Federelement 25 sowie die erste Stirnseite 56 eines Trägers 55 anliegen. Die erste
Stirnseite 56 des Trägers gemäß der Darstellung in Figur 5.2 dient neben der Abstützung
des ersten Federelementes 60 zur Abstützung des weiteren Federelements 62, welches die
erste Stirnseite 18 des Einspritzverstellerkolbens 6 unmittelbar beaufschlagt. An der Achse
59 des Trägers 55 ist ein Federstützring 57 gelagert, dessen erste Seite 57.1 als Anschlagfläche
für das erste Federelement 60, ausgeführt in Federsteifigkeit c2, dient. Die zweite
Anschlagfläche 53 des Federstützrings 57 unterstützt das zweite Federelement 61 des Federnpaketes
60 bzw. 61, wobei das zweite Federelement in einer Federsteifigkeit c1 ausgebildet
ist und die Stützscheibe 20 eines hier nicht dargestellten Regelschiebers 12 beaufschlagt.
Der Darstellung gemäß Figur 5.2 ist ein Längsschnitt durch die Verstelleinheit zum Verschieben
des Einspritzbeginns mit einem Koppelfederpaket zwischen Kaltstartbeschleunigungskolben
und Einspritzverstellerkolben zu entnehmen.
Im Vergleich zur Darstellung gemäß Figuren 2, 3 und 4 sind an der Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 lediglich zwei Anschlagflächen für Federelemente ausgebildet.
An der ersten Anlagefläche 52 liegt das erste Federelement 25 an, während die
zweite Anlagefläche 53 und die dritte Anlagefläche 54 gemäß der Darstellung in den Figuren
2, 3 und 4 in eine Anschlagfläche für die erste Stirnseite 56 des Federträgers 55 zusammengefasst
sind. An der sich von der ersten Stirnseite 56 des Trägers 55 erstreckenden
Achse 59 mit Anschlag ist ein Federstützring 57 verschiebbar aufgenommen. Die erste
Seite 57.1 des Federstützringes 57 wird vom ersten Federelement 60, ausgeführt in Federsteifigkeit
c1, beaufschlagt, während sich von der zweiten Seite 58 des Federstützrings 57
ein zweites Federelement 61, ausgeführt in Federsteifigkeit c1, zur Stützscheibe 20 des Regelschiebers
12 erstreckt. Analog zu den Darstellungen gemäß der Figuren 2, 3 und 4 ist
der Regelschieber 12 innerhalb des Einspritzverstellerkolbens 6 in einer Regelschieberbohrung
13 verschiebbar geführt. Der Einspritzverstellerkolben 6 umfasst analog zu den Darstellungen
gemäß der Figuren 2, 3 und 4 ein Drehlager 7, in welchem ein hier angedeuteter
Hebelansatz 8 zur Verstellung eines Stellelementes an einer in Figur 5.3 nicht dargestellten
Hochdruckpumpe 1 hineinragt. Um eine Schwenkbewegung des Hebelansatzes 8 bei
Axialverschiebung des Einspritzverstellerkolbens 6 zu ermöglichen, befindet sich oberhalb
des Drehlagers 7 eine längliche Ausnehmung 9.
Der Einspritzverstellerkolben 6 ist von einer ersten Zulaufbohrung 10 durchzogen, die in
einer winklig zu dieser verlaufende Zulaufbohrung 11 mündet. Über die zweite Zulaufbohrung
11 kann der erste Kanal 14 im Regelschieber 12 mit Druck beaufschlagt werden, der
mit einem zweiten Kanal 15 in Verbindung steht. Der zweite Kanal 15 des Regelschiebers
12 mündet im Bereich der Stirnseite einer Stützscheibe 20, an der sich das zweite Federelement
61, ausgeführt in Federsteifigkeit c1, abstützt. Zwischen dem Gehäuse 5 der
Verstelleinheit und einem hier nur angedeuteten Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1 befindet
sich eine Zwischenplatte 77, an der eine ringförmig verlaufende Anschlagfläche 79
ausgebildet ist. Die Anschlagfläche 79 bildet die Anlage für die zweite Stirnseite 17 des
Einspritzverstellerkolbens 6, Bezugszeichen 78 bezeichnet ein Dichtblech.
Der Kaltstartbeschleunigungskolben 23 ist analog zu den Ausführungsvarianten gemäß den
Darstellungen in Figur 2, 3 und 4 durch ein erstes Federelement 25 beaufschlagt. Die die
zweite Stirnfläche des Einspritzverstellerkolbens 6 direkt beaufschlagende weitere Feder
62 (das weitere Federelement 62) stützt sich an der ersten Stirnseite 56 des in Figur 5.3 in
modifizierter Ausführung dargestellten Trägers 55 ab.
Die Druckentlastung des Hohlraums 24 zwischen Innenseite 26 des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23, der Zwischenplatte 77 sowie der zweiten Stirnfläche 18 des Einspritzverstellerkolbens
6 erfolgt durch die die Wandung des Kaltstartbeschleunigungskolbens 23
durchsetzende Ablaufbohrung 39, die in eine Ringnut 38 an der Mantelfläche des Kaltstartbeschleunigungskolbens
23 mündet. Gemäß Figur 5.2 ist der Ringnut 38 ein Hohlschraubenanschluss
70 bzw. 75 zugeordnet, über welchen mittels des ersten Anschlussrohres
72 (vgl. Darstellung gemäß Figur 5) ein Ablauf von überflüssigem Kraftstoff in das
Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1 erfolgen kann.
In Figur 5.2 ist die Lage des Einspritzverstellerkolbens dargestellt, wenn die Verbrennungskraftmaschine
steht, aber das Magnetventil 41 bestromt ist. In diesem Zustand befindet
sich die Verbrennungskraftmaschine dann, wenn der Motor vor einem Warmstart steht.
- 1
- Hochdruckpumpe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Antriebsseite
- 4
- Antriebsscheibe
- 5
- Verstelleinheit
- 6
- Einspritzverstellerkolben
- 7
- Drehlager
- 8
- Hebelrollenring Hochdruckpumpe
- 9
- Öffnung Spritzversteller/Kolben
- 10
- erste Zulaufbohrung
- 11
- zweite Zulaufbohrung
- 12
- Regelschieber
- 13
- Regelschieberbohrung
- 14
- erster Kanal
- 15
- zweiter Kanal
- 16
- Schlitzscheibe
- 17
- erste Stirnfläche Einspritzverstellerkolben
- 18
- zweite Stirnfläche Einspritzverstellerkolben
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Stützscheibe Regelschieber
- 21
- Scheibe
- 22
- Anschlag
- 23
- Kaltstartbeschleunigungskolben
- 24
- Hohlraum
- 25
- erstes Federelement
- 26
- Innenseite Kaltstartbeschleunigungskolben
- 27
- Stirnseite
- 28
- Druckraum
- 29
- Anschlag
- 30
- Zwischenplatte
- 31
- Steuerfeder
- 32
- Nachlaufkolben/Haltefeder
- 33
- Ringspalt
- 34
- Hülsenkörper
- 35
- Überströmöffnungen
- 36
- erster Hülsenkörper-Anschlag
- 37
- zweiter Hülsenkörper-Anschlag
- 38
- Ringnut
- 39
- Ablaufbohrung
- 40
- Gehäusefuge
- 41
- Steller (Elektromagnet)
- 50
- Druckraumbohrung
- 51
- Zulauf zum Magnetventil
- 52
- erste Anschlagfläche
- 53
- zweite Anschlagfläche
- 54
- dritte Anschlagfläche
- 55
- Träger
- 56
- erste Stirnseite
- 57
- Federstützring
- 57.1
- erste Seite
- 58
- zweite Seite
- 59
- Trägerachse
- 60
- erstes Federelement c2
- 61
- zweites Federelement c1
- 62
- weiteres Federelement
- 63
- Öffnung im Federstützring 57
- 64
- Anlagefläche
- 65
- Stelleinheit Einspritzverstellerkolben 6 in Frühlage
- 66
- Einspritzverstellerkolben 6 in Spätlage
- 67
- Spätlage-Versatz
- 70
- Hohlschraube
- 71
- Dichtungselement
- 72
- erstes Anschlussrohr
- 73
- zweites Anschlussrohr
- 74
- Flanschschraube
- 75
- Anschluss Hohlschraube (ablaufseitig)
- 76
- Anschlagträger
- 77
- Zwischenplatte
- 78
- Dichtblech
- 79
- Anschlagring Einspritzverstellerkolben 6
- A
- Einbauraum
Claims (12)
- Hochdruckpumpe zur Versorgung von Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff, an deren Gehäuse (2) eine Verstelleinheit (5) zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes aufgenommen ist, die einen Einspritzverstellerkolben (6) mit Zulaufbohrungen (10, 11) umfasst und im Einspritzverstellerkolben (6) ein Regelschieber (12) bewegbar aufgenommen ist, der an seiner einem Kaltstartbeschleunigungskolben (23) zuweisenden Stirnseite (18) mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kaltstartbeschleunigungskolben (23) und einer Stirnseite (18) des Einspritzverstellerkolbens (6) ein einen Anschlag (22) des Einspritzverstellerkolbens (6) direkt beaufschlagendes Federelement (62) sowie eine von diesem unabhängiges, auf den Regelschieber (12) einwirkendes, an einem Träger (55) angeordnetes Federpaket (60, 61) angeordnet ist.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente des Federpakets (60, 61) in Reihe geschaltet sind.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (60) und das zweite Federelement (61) des Federnpaketes (60, 61) sich an einem, am Träger (55) bewegbar aufgenommenen Federstützring (57) abstützen.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federstützring (57) eine erste Stirnseite (57.1) sowie eine zweite Seite (58) umfasst.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (60) des Federpaketes (60, 61) zwischen Kaltstartbeschleunigungskolben (23) und dem Federstützring (57) aufgenommen ist und eine erste Federsteifigkeit c1 aufweist.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (61) des Federpaketes (60, 61) zwischen Einspritzverstellerkolben (6) und dem Federstützring (57) aufgenommen ist und eine zweite Federsteifigkeit c1 aufweist.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltstartbeschleunigungskolben (23) an seiner, einem Hohlraum (24) zuweisenden Innenfläche (26) mehrere gestufte Anlageflächen (52, 53, 54) aufweist.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Federelement (25) zwischen einer ersten Anlagefläche (52) des Kaltstartbeschleunigungskolbens (23) und einer einen Anschlagring (79) für den Einspritzverstellerkolben (6) bildenden Zwischenplatte (30, 77) aufgenommen ist.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das den Einspritzverstellerkolben (6) direkt beaufschlagende Federelement (62) an der zweiten Anlagefläche (53) des Kaltstartbeschleunigungskolbens (23) anliegt.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Stirnseite (18) des Einspritzverstellerkolbens (6) beaufschlagende Federelement (62) eine Schlitzscheibe (16) an diese anstellt, deren geschlitzte Schenkel in zur Begrenzung des Axialverschiebeweges des Regelschiebers (12) vorgesehene Ausnehmungen eingreifen.
- Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (61) des Federnpaketes (60, 61) zwischen dem Federstützring (57) des Trägers (55) und einem Stützring (20) des Regelschiebers (12) aufgenommen ist.
- Hochdruckpumpe gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelschieber (12) einen die Stützscheibe (20) durchsetzenden zweiten Kanal (15) umfasst, der bei Anstellung des Regelschiebers (12) an den Federstützring (57) über an diesem vorgesehene Öffnungen (63) den Hohlraum (24) zwischen Kaltstartbeschleunigungskolben (23) und dem Einspritzverstellerkolben (6) innerhalb der Verstelleinheit (5) befüllt.
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