EP1314873B1 - Mechanische Verteilereinspritzpumpe mit Kaltstartbeschleunigung - Google Patents

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EP1314873B1
EP1314873B1 EP02022594A EP02022594A EP1314873B1 EP 1314873 B1 EP1314873 B1 EP 1314873B1 EP 02022594 A EP02022594 A EP 02022594A EP 02022594 A EP02022594 A EP 02022594A EP 1314873 B1 EP1314873 B1 EP 1314873B1
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EP
European Patent Office
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spring
piston
pressure pump
face
injection
Prior art date
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EP02022594A
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EP1314873A2 (de
EP1314873A3 (de
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Guenter Bofinger
David Banham
Volker Freudl
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1314873A3 publication Critical patent/EP1314873A3/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M41/00—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor
    • F02M41/08—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined
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    • F02M41/123—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor characterised by means for varying fuel delivery or injection timing
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
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    • F02M41/1411—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined rotary distributor supporting pump pistons pistons being disposed radially with respect to rotation axis characterised by means for varying fuel delivery or injection timing
    • F02M41/1416—Devices specially adapted for angular adjustment of annular cam
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    • F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
    • 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 due to constantly increasing requirements due to stricter exhaust gas regulations for gasoline engines and for self-igniting internal combustion engines, the start of injection, especially in self-igniting internal combustion engines, to adapt to the respective operating phase of the internal combustion engine.
  • the cold running phase in particular at low outside temperatures, it is necessary to adjust the start of injection to earlier on diesel distributor injection pumps and thereby achieve a lower emission and noise emission with regard to particle emission and an emission-free cold running phase that follows.
  • With increasing speeds of the internal combustion engine it is necessary to advance the start of delivery of the injection pump to compensate for the time lag caused by injection and ignition delay.
  • diesel fuel takes a certain period of time to change from the liquid state to the gaseous state and, in this state, to form a flammable, high-pressure, self-igniting mixture with the combustion air.
  • the time required between the beginning of the injection and the start of combustion is referred to as ignition delay in self-igniting internal combustion engines. This is 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 injection nozzle of the fuel injector.
  • the ignition delay in self-igniting internal combustion engines is usually of the order of 1 to 2 ms. During the cold-running phase at low outside temperatures, this period of time increases, which leads to the formation of soot by unburned fuel, which passes through the exhaust system in the environment.
  • a hydraulic measure for the start acceleration is a temporary increase in the interior pressure of the distributor injection pump during the cold start and the immediate at this subsequent cold-running phase of the self-igniting internal combustion engine.
  • the disadvantage of this measure is a late release of the injection adjusting piston due to the slowly building pressure in the interior of the distributor injection pump.
  • Another way to adjust the start of injection to early is to move by rotating a designed as a roller ring component during start and the cold running phase of the self-igniting internal combustion engine Einspritzverstellerkolben and thus the start of injection to early.
  • Another measure that can be carried out by mechanical means for cold-start acceleration is to press on one side of the injection adjusting piston by means of an eccentric shaft and thereby displace the injection adjusting piston in such a way that the start of injection shifts early (see, for example, US Pat U.S.-A-4,408,591 ).
  • two spring elements different spring stiffness 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, with the spring stiffness responsible for the cold start, while the spring stiffness c 2 of the remaining spring element is designed with respect to the normal operation.
  • the spring piston of the Fedemvers acting on the injection plunger is biased while the cold-start acceleration piston associated spring element is in an untensioned position.
  • a stepped arrangement of a plurality of contact surfaces can be formed on the inside of the Kaltstartbeuggungskolbens, wherein the individual contact surfaces are preferably designed to run as annular surfaces.
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump with Tecverstelltechnik, as known from the prior art.
  • the high-pressure pump 1 comprises a housing 2, on the underside of which an adjustment unit 5 is flanged to shift the start of injection.
  • the adjustment unit 5 for shifting the injection time comprises a two-part housing, wherein on a housing structure 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 timing comprises a displaceably mounted Einspritzverstellerkolben 6.
  • a rotary bearing 7 is arranged, which for receiving a in FIG. 1 not shown levers is used.
  • a roller ring of a high-pressure pump 1, not shown here can be adjusted within the housing 2 such that the start of injection of fuel is shifted into the combustion chambers of an internal combustion engine.
  • This lever is also referred to as adjusting a sprue piston for adjusting the roller ring.
  • the lever received in the rotary bearing 7 of the injection adjusting piston 6 passes through an opening 9 in the injection adjusting piston, which is dimensioned such that a pivoting movement of the lever of the rotary bearing 7 within the injection adjusting piston 6 is possible.
  • the Einspritzverstellerkolben 6 is of a first, extending substantially in the vertical direction first inlet bore 10 and a substantially perpendicular to this second inlet bore 11 through.
  • the second inlet bore 11 opens into a control slide bore 13, which runs substantially parallel to the axis of symmetry of the injection adjusting piston 6.
  • a piston-shaped control slide 12 is inserted, which is provided at its a cavity 24 facing end face with an enlarged diameter exit hole.
  • the control slide 12 corresponds to a control piston and is referred to in combination with the Einspritzverstellerkolben 6 as a follower or Servospritzverstellerkolben. There is a connection between a first channel 14 running transversely to the axis of symmetry of the control slide 12 and a second channel 15 running in the control slide 12, the second passage 15 opening into the region of the control slide 12, which is formed in an enlarged inner diameter.
  • the control slide 12 is associated with a slotted disc 16 on its outer peripheral surface, which determines the axial displacement of the control slide 12 within the Einspritzverstellerkolbens 6, the slotted disc forms a stop 22 for the control slide 12th
  • the slotted disc 16 is located within a recess 19 of the Einspritzverstellerkolbens 6 at the second end face 18 of the Einspritzverstellerkolbens 6, while the first end face 17 of the Einspritzverstellerkolbens 6 in.
  • FIG. 1 shown state of a housing boundary wall of the adjusting unit 5 assigns to shift the injection timing.
  • the control slide 12 comprises a support disk 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 supported on an intermediate plate 30 on the side opposite the inside 26.
  • an annular projection is formed, which serves as a stop surface for the second end face 18 of the Einspritzverstellerkolbens 6.
  • a follower piston / control slide retaining spring 32 is inserted between the first spring element 25 and the control spring 31.
  • the sleeve body 34 whose lateral surface comprises individual openings 35, has a first sleeve body stop 36 and a second sleeve body stop 37.
  • the control slide / follower 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 region of the second end face 18 of the Einspritzverstellerkolbens 6.
  • the cold-start acceleration piston 23 shown here is braced, with its end face 27 facing a pressure chamber 28, against a stop 29 formed on the housing wall of the adjusting unit 5.
  • an annular groove 38 is inserted, which communicates via a drain hole 39 with the cavity 24, from the inside 26 of the cold start acceleration piston 23, the intermediate plate 30 and the second end face 18 of the injection adjusting piston 6 in the region of the recess 19th is limited.
  • a disadvantage of this embodiment of a high-pressure pump 1 for supplying a fuel injection system with fuel is the fact that there is a gap 33 between the inside 26 of the cold start acceleration piston 23 and the first sleeve body stop 36.
  • This gap 33 causes that upon 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 executed therein an uncontrolled movement of the Einspritzverstellerkolbens 6 can occur .
  • For a stable adjustment in the lower speed range of the high-pressure pump 1 is difficult to achieve, since between the first sleeve body stop 36 and the opposite portion of the inner side 26 of the cold start acceleration piston 23 remains a design-related clearance. Since the second sleeve body stop 37 engages over the support disk 20 of the control slide 12, the position of the first sleeve body stop 36 of the sleeve body 34 is fixed, resulting in the formation of the annular gap 33.
  • FIG. 2 shows an adjusting unit for shifting the start of injection in longitudinal section.
  • Analogous to the representation according to FIG. 1 is the housing 2 of a high-pressure pump 1 associated with an adjustment unit 5 for shifting the injection timing.
  • an Einspritzverstellerkolben 6 is added, which comprises a pivot bearing 7, in which a not shown here lever member 8 is received, which adjusts a roller ring within the high-pressure pump 1.
  • FIG. 2 illustrated late position 66 of the adjusting unit 5 is characterized in that the axis of the bore of the pivot bearing 7 to the axis of the roller ring of the high-pressure pump 1 by an offset 67 apart.
  • the Einspritzverstellerkolben 6 further comprises a recess 9 in which a pivotal movement of the lever member 8 received in the pivot bearing 7 is possible, further comprises a first inlet bore 10 and a second, angled thereto extending inlet bore 11. Symmetrically to the central axis of the Einspritzverstellerkolbens 6 a control spool bore 13 is added in which a control slide 12 is mounted adjustably in the axial direction.
  • the control slide 12 comprises a first channel 14 and a second channel 15 communicating therewith End face of the control slide 12 a support ring 20 added.
  • the rotational movement of the control slide 12 is ensured by means of a disk-shaped element 16 designed as a slot, which rests in the region of a recess 19 on the second end face 18 of the injection adjusting piston 6.
  • the slotted legs of the disc-shaped element 16 engage in recesses which are formed on the outer peripheral surface of the control slide 12.
  • an intermediate plate 77 on which an annular stop surface 79 is formed, a stop for the second end face 18 of the Einspritzverstellerkolbens 6 of the adjusting unit 5 is shown for shifting the injection timing.
  • the intermediate plate 77 forms a stop surface for the first spring element 25, which forms a first annularly configured stop surface 52 on the inner side 26 of the cold start acceleration piston 23.
  • the first spring element 25 which is preferably designed as a helical spring, the intermediate plate 77 is held in contact with the housing 2 of the high-pressure pump 1 and in contact with the adjusting unit 5 for shifting the injection time.
  • a further spring element 62 which extends from the second end face 18 of the Einspritzverstellerkolbens 6 to the second bearing surface 53 runs extends on the inside 26 of the cold start acceleration piston 23 and the injection adjusting piston 6 is applied directly.
  • a first end face 56 of a carrier element 55 abuts.
  • the support member 55 includes an extending from the first end face 56 parallel to the axis of symmetry of the Einspritzver actuator piston 6 axis 59.
  • a stop is formed, which determines the maximum axial displacement of a spring support ring 57.
  • the spring support ring 57 formed substantially as a cylindrical member, comprises a first end face 57.1 and a second end face 58. Between a first end face 56 associated disk-shaped element 21 and the first end face 57.1 of the spring support ring 57, a first spring element 60 of a spring assembly 60 extends, 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 and the second spring element 61 received within the installation space A (see. FIG. 1 ), are connected in series with each other, wherein the position of the spring support ring 57 depends on the resultant 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, via which flows when the spring support ring 57 on the end face of the support plate 20 of the control slide 12 into the interior of the spring support ring 57 inflowing fuel from the second channel 15 into the cavity 24 and gradually filled, ie to a Pressure build-up in this leads.
  • FIG. 3 is the adjustment according to FIG. 2 reproduced with an adjusting unit for shifting the injection timing, the Einspritzverstellerkolben is put into spring.
  • the Einspritzverstellerkolben 6 is compared to the representation according to FIG. 2 in a salaried to the stop ring 79 of the intermediate plate 77 state.
  • the first end face 17 of the Einspritzverstellerkolbens 6 is spaced from the housing-side wall, whereas the control slide 12 is extended from its control spool bore 13 in the interior of the Einspritzverstellerkolbens 6.
  • the second inlet bore 11 and the first channel 14 which passes through the control slide 12 perpendicular to the first axis of symmetry, prevented.
  • the in FIG. 2 shown offset 67 between the center of the pivot bearing 7, the Einspritzverstellerkolbens 6 and the pivot point of the unspecified component of the high-pressure pump 1 has dropped, ie these fulcrums are on a vertical.
  • the control slide 12 is designed as a control slide and is brought by the Saugraumtik, which is present through the opening 9, in equilibrium with the follower piston springs and thus controls the position of the Einspritzverstellerkolbens. 6
  • FIG. 3 shows that in this operating state of the adjusting unit 5 to move the injection start of the support ring 57 and the support plate 20 of the control slide 12 in abutment with each other.
  • the between the second end face 58 of the spring support ring 57 and the corresponding contact surface of the support plate 20 of the Control slide 12 recessed second spring element with spring stiffness c 1 is compressed accordingly.
  • the first spring element 60 with spring stiffness c 2 of the spring assembly 60 or 61 remains essentially in its already in FIG. 2 shown location.
  • 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 the axis 59 of the carrier 55 is omitted.
  • FIG. 4 shows the adjusting unit for shifting the injection timing in the stationary state of the high-pressure pump with injection valve set in late position.
  • the first spring element 25 is compressed.
  • the contact surface 53 during axial movement of the cold-start acceleration piston 23 in the direction of the second end face 18 of the Einspritzverstellerkolbens 6 is moved.
  • the biasing force generated by the further spring element 62 increases, that is, the Einspritzverstellerkolben of his in FIG. 3 shown spring day 65 in his in FIG. 4 shown late position 66.
  • the first inlet bore 10 and the second inlet bore 11 are in connection with the first channel 14 and thus the second channel 15 of the control slide 12 when starting the internal combustion engine.
  • fuel flows into the cavity 24 via the bores or channels and the opening 63 in the spring support ring 57.
  • the solenoid valve 41 the inlet 51 from the housing 2 of the high-pressure pump 1 and thus the pressure chamber bore 50 is depressurized, driven by the pressure build-up in the cavity 24, the cold start acceleration piston 23 in abutment against the stop 29 on the wall of the adjustment unit 5.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a side view of the high-pressure pump.
  • a housing 2 of a high-pressure pump 1 for supplying an internal combustion engine with fuel under high pressure is reproduced.
  • Reference numeral 3 denotes the drive side of the high-pressure pump, on which a pulley 4 is formed in a schematic representation, which introduces the drive into the high-pressure pump via a belt drive (not shown here).
  • an adjusting unit 5 is flanged, which serves to shift the start of injection.
  • the flange screws are marked, with which the adjusting unit 5 is flanged to the housing 2 of the high-pressure pump 1.
  • the adjusting unit 5 communicates with the housing 2 of the high pressure pump via a first connecting pipe 72 in connection.
  • the first connecting pipe 72 is fastened to a hollow screw 70 with sealing elements 71 on the housing 2 of the high-pressure pump 1 and connected to a further hollow screw 70 in the region of the cold-start acceleration piston 23 of the adjusting unit 5 for shifting the start of injection.
  • the further hollow screw 70 are also analogous to the first-mentioned hollow screw 70 flat sealing rings 71 assigned.
  • a second connecting pipe 73 extends from the adjusting unit 5 for shifting the injection time to the housing 2 of the high-pressure pump 1, which is simultaneously pressure-tightly connected by means of hollow screws 70.
  • Figure 5.1 shows a partial longitudinal section through the adjusting unit for shifting the start of injection with cold start acceleration piston.
  • the first end face 56 of the carrier as shown in FIG Figure 5.2 serves in addition to the support of the first spring element 60 for supporting the further spring element 62, which the first end face 18 of the Einspritzverstellerkolbens 6 applied directly.
  • a spring support ring 57 is mounted, the first side 57.1 serves as a stop surface for the first spring element 60, executed in 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 and 61, wherein the second spring element is formed in a spring stiffness c 1 and the support plate 20 of a control slide 12, not shown here applied.
  • the representation according to Figure 5.2 is a longitudinal section through the adjustment to move the start of injection with a coupling spring package between the cold start acceleration piston and Einspritzverstellerkolben refer.
  • the first side 57.1 of the spring support ring 57 is acted upon by the first spring element 60, executed in spring stiffness c 1 , while extending from the second side 58 of the spring support ring 57, a second spring element 61, executed in spring stiffness c 1 , the support plate 20 of the control slide 12.
  • the control slide 12 is slidably guided within the Einspritzverstellerkolbens 6 in a control slide bore 13.
  • the Einspritzverstellerkolben 6 includes analogous to the illustrations according to the Figures 2 .
  • a pivot bearing 7 in which a lever attachment 8 indicated here for the purpose of adjusting an actuating element protrudes on a high-pressure pump 1 (not shown in FIG. 5.3).
  • a lever attachment 8 indicated here for the purpose of adjusting an actuating element protrudes on a high-pressure pump 1 (not shown in FIG. 5.3).
  • an elongated recess 9 is located above the pivot bearing 7.
  • the Einspritzverstellerkolben 6 is traversed by a first inlet bore 10, which opens in an angularly extending to this inlet bore 11. Via the second inlet bore 11, the first channel 14 in the control slide 12 can be pressurized, which is in communication with a second channel 15.
  • the second channel 15 of the control slide 12 opens in the region of the end face of a support plate 20, on which the second spring element 61, executed in spring stiffness c 1 , is supported.
  • an intermediate plate 77 Between the housing 5 of the adjusting unit and a housing 2 of the high-pressure pump 1, which is only indicated here, there is an intermediate plate 77, on which an annular stop surface 79 extends is trained.
  • the abutment surface 79 forms the abutment for the second end face 17 of the Einspritzverstellerkolbens 6, reference numeral 78 denotes a sealing plate.
  • the cold-start acceleration piston 23 is analogous to the variants according to the illustrations in FIG. 2 . 3 and 4 acted upon by a first spring element 25.
  • the further spring 62 (the further spring element 62) acting directly on the second end face of the injection adjusting piston 6 is supported on the first end face 56 of the carrier 55 shown in modified form in FIG. 5.3.

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Description

    Technisches Gebiet
  • 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.
    • Stand der Technik
  • 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 (siehe z.B. US-A-4 408 591 ).
  • 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.
    • Darstellung der Erfindung
  • 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.
    • Zeichnung
  • 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.
    Ausführungsvarianten
  • 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.
    • Bezugszeichenliste
    • 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)

  1. 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.
  2. Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente des Federpakets (60, 61) in Reihe geschaltet sind.
  3. Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (60) und das zweite Federelement (61) des Fedempaketes (60, 61) sich an einem, am Träger (55) bewegbar aufgenommenen Federstützring (57) abstützen.
  4. Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federstützring (57) eine erste Stirnseite (57.1) sowie eine zweite Seite (58) umfasst.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das den Einspritzverstellerkolben (6) direkt beaufschlagende Federelement (62) an der zweiten Anlagefläche (53) des Kaltstartbeschleunigungskolbens (23) anliegt.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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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