WO1990008892A1 - Einspritzpumpe für dieselmotoren - Google Patents

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WO1990008892A1
WO1990008892A1 PCT/AT1990/000014 AT9000014W WO9008892A1 WO 1990008892 A1 WO1990008892 A1 WO 1990008892A1 AT 9000014 W AT9000014 W AT 9000014W WO 9008892 A1 WO9008892 A1 WO 9008892A1
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WO
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control
bore
sleeve
edge
auxiliary
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Application number
PCT/AT1990/000014
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Weiss
Peter Baumgartner
Original Assignee
Voest-Alpine Automotive Gesellschaft M.B.H.
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Publication date
Application filed by Voest-Alpine Automotive Gesellschaft M.B.H. filed Critical Voest-Alpine Automotive Gesellschaft M.B.H.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
    • F02M59/243—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movement of cylinders relative to their pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection pump for diesel engines, in which at least one pump piston forms a high-pressure chamber with a pump piston sleeve and is surrounded by a control sleeve, the angular position between the pump piston and control sleeve being variable for quantity adjustment, and an axial bore in the pump piston providing the high-pressure chamber with a Control bore or with a groove forming a control edge and a control edge for ending the injection process, which cooperates with a control edge or control bore of the control sleeve.
  • DE-OS 35 90 194 describes different variants of a series pump, in one embodiment a radial bore of the piston with a control edge and a control edge of the control sleeve and in another embodiment a groove on the piston with a control bore fed by a radial bore the control sleeve interacts.
  • DE-OS 36 30 647 describes a pump nozzle, in the injection pump of which a groove on the piston fed by a radial bore cooperates with a control bore of the control sleeve.
  • a radial bore of the pump piston interacts with the control edges of the control sleeve.
  • the control sleeve can also be moved axially to adjust the start of injection.
  • the throttling effect is also noticeable as damping when it is turned off. Although damped deactivation at the end of the injection is generally desired, it is undesirable for the maximum injection quantity because the injection process takes a little too long, which leads to incomplete combustion.
  • a suction or supply bore separate from a discharge bore is provided, that the pump piston or the control sleeve has, in addition to the existing control bore, an auxiliary control bore which passes through the control bore earlier than or simultaneously with the control bore the control edge assigned to it is completely covered and which is not released by the control edge in front of the control bore, and that the control bores can be connected to the discharge bore.
  • the auxiliary control bore reduces the throttle effect, which leads to the reflection of the pressure wave, and reduces the speed of the decrease in the control cross-section during deactivation.
  • pre-delivery only occurs at a much higher speed, which is usually already above the nominal speed.
  • the speed of the decrease in cross-section is even lower because the auxiliary control bore is completely covered even somewhat earlier than the control bore. Due to the reduced throttling effect, suddenly occurring injections are avoided at zero delivery and higher speeds.
  • the auxiliary control bore is not opened before the control bore during the control, the control times remain unchanged and the useful stroke is fully preserved. The injection process is thus terminated by opening the control bore, a subsequent pressure reduction or opening of the auxiliary control bore at the earliest at the same time making it possible to achieve a faster pressure reduction and an improved closing characteristic.
  • the auxiliary control bore is disposed in a position relative to the Steuer ⁇ bore speaks a larger injection amount ent, and it will be the auxiliary control bore and the Steuer ⁇ bore of a common startup edge simultaneously 0 it the auxiliary control bore earlier than the Control bore completely covered. That means blending both control holes through the control edge is finished simultaneously or almost simultaneously. That leads to minor
  • Construction costs and particularly simple manufacture, because only a precisely machined control edge is required.
  • the diameter of the auxiliary control bore is chosen to be larger than that of the control bore. This is possible without changing the control times because the control edge is at an angle and the auxiliary control bore lies at the position of the control bore corresponding to a larger injection quantity. This further reduces the throttling effect and prevents the dynamic effects, such as pre-delivery or injection at zero delivery, even more reliably. Furthermore, it is possible to adjust the idling more finely, because the presence of two bores of different diameters at possibly substantially the same height means that only a very small quantity variation can be achieved with a relatively large angle of rotation of the control sleeve or pump piston.
  • control edge can be designed such that its slope decreases at the end corresponding to the maximum injection quantity or becomes zero or negative. As a result, in this extreme state, both control bores are released from the control edge, as a result of which the injection pressure drops more quickly and the injection duration becomes somewhat shorter, thereby preventing incomplete combustion.
  • control bores are arranged in the pump piston and the control edges in the control sleeve, which is advantageous in terms of production technology.
  • the grooves forming the control edges are arranged in the pump piston and the control bores in the control sleeve, and both grooves are each connected to the SIMMS axial bore in the pump piston via a separate radial bore.
  • This variant generally has the advantage that the control sleeve has no control edges, but only control holes, and is therefore more rigid. Due to the separate radial bores at different heights of the pump piston, the throttle length of the axial bore is reduced and the possibility is gained to additionally influence the dose effect, particularly with regard to minimal throttling when opening.
  • the auxiliary control bore is arranged in the direction of the pump axis above or below the control bore in the piston or in the control sleeve, and the control sleeve or the pump piston has two control edges at the same distance as the control bore and auxiliary control bore.
  • This embodiment has the further advantage over the first embodiment that the radial bores (control bores or feed lines to the grooves) leading away from the axial SIMMS bore of the piston lie at different heights and the cross-section of the piston is thereby less weakened and the Pressure waves in the SIMMS bore at different times at the
  • control bores are arranged in the pump piston and the control edges in the control sleeve. If in one variant control bore and auxiliary control bore in the control sleeve and
  • Control edges are arranged in the piston, the control sleeve is structurally less weakened.
  • a second control edge is preferably arranged in such a way that it is only reached by the auxiliary bore with a maximum injection quantity, as a result of which a shortened injection duration at full load can also be achieved in this embodiment.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an injection nozzle according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a section along the line AA in FIG. 1 in an enlarged view
  • FIG. 3 shows detail B of FIG. 1, developed and enlarged
  • FIG. 4 shows a variant the first embodiment in 0 longitudinal section
  • FIG. 5 shows a section along the line DD in FIG. 4 in an enlarged view
  • FIG. 6 shows the detail C of FIG. 4, developed and enlarged
  • FIG. 7 shows a second embodiment of the injection pump according to the invention in longitudinal section
  • FIG. 8 shows detail E of FIG. 8, developed and enlarged
  • FIG. 9 shows a variant of the second embodiment
  • FIG. 10 shows a section along line FF in FIG. 9.
  • 1 denotes a pump piston bushing with a recess 2, 3 a control sleeve inserted into this recess, which is rotated, for example, to the quantity position and raised and lowered for injection adjustment, 4 a separating sleeve surrounding the pump piston bushing 1, 5 a driven by a camshaft, not shown
  • Pump piston 6 a high-pressure chamber, 7 a schematically indicated inlet bore or feed bore, 8 a high-pressure bore, which is connected to a nozzle needle chamber (not shown), and 9 a discharge bore for the fuel produced when the valve is turned off.
  • Open-up means the closing of the control openings, with which the pressure build-up in the high-pressure chamber 6 and consequently the injection begins; under control, the opening of the control openings, whereby the injection is stopped.
  • the pump piston 5 has an axial bore 11 extending from its end face 10, which is connected to a radial control bore 12 and a likewise radial auxiliary control bore 13.
  • the control sleeve 3 has an upper control edge 15 which extends horizontally all round and forms the control edge, and an inclined control edge 17 which forms a window 16.
  • the control sleeve 3 is shown in a position 14 which corresponds to an early start of injection.
  • the position 14 ', 17' indicated by dashed lines corresponds to a late start of spraying.
  • Fig. 2 it can be seen that the control bore 12 and the auxiliary control bore 13 form an angle with each other and that the bores are designed as through bores. This corresponds to a doubling of the control elements, even if the control sleeve 3 contains two windows 16 rotated by 180 ° with respect to one another.
  • Fig. 3 shows schematically the associated arrangement of the control elements in a settlement.
  • the control sleeve 3 is only symbolized by the control edge 15 and the control edge 17 forming the window 16.
  • a rotation of the control sleeve corresponds to a shift to the left or right in the illustration.
  • the pump piston 5 is ⁇ which indicated only by the control hole 12 and the auxiliary control bore 13 in different layers.
  • the position 20 of the control bore 12 corresponds to the top dead center of the pump piston 5 at zero delivery, the position 23 the bottom dead center. In position 21, the control bore just grinds over the control edge 15 and the control edge 17. However, because of their small distance, it is never completely covered, so that there is no funding (zero funding).
  • the auxiliary control bore 13 occupies the position 22 at this time. Since this is also never completely covered, its free cross-section contributes to the fact that even at high speed there is no promotion by dynamic effects.
  • the open cross-section is still very large shortly before the shutdown due to the presence of two bores, in other words that the control bore 12 and the auxiliary control bore 13 lie in such a way that they are completely or simultaneously covered are, that is, at this moment the control edge 15 touches both control holes or the auxiliary control hole slightly earlier.
  • the diameter of the auxiliary control bore 13 is selected so that it is not released from the control edge 17 in front of the control bore 12.
  • the auxiliary control bore 13 is thus “in the shadow” of the control bore 12 with respect to the control edge 17. As a result, it does not come into effect during the control and the entire working area is thus preserved.
  • the movement conditions are reversed according to FIG. 4.
  • the control sleeve 3 now has a control bore 40 and an auxiliary control bore 41, but instead the pump piston 5 has a control groove 42 and a control groove 44 on its jacket, which form a control edge 43 and a control edge 45.
  • the grooves 42, 44 are connected via a radial bore 46 and possibly also a further radial bore 47 to the axial bore 11 in the interior of the piston 5.
  • FIG. 5 shows the control bores 40, 41 in cross section, the piston 5 being in the position in which the control groove 42 is at the same height as the control bores 40, 41.
  • FIG. 6 again shows schematically a development of the piston jacket in a somewhat modified form, in which the grooves 42, 44 are not connected to one another, but are each connected to the axial bore 11 through the radial bores 46, 47.
  • the control bore 40 and the auxiliary control bore 41 are shown in dash-dotted lines.
  • the control edge 45 merges into a horizontal part 48 for zero delivery on the left and into a horizontal part 49 for maximum injection quantity on the right. Everything else is analogous to FIG. 3.
  • the auxiliary control bore 51 is located under the control bore 50. Both are in this embodiment, for example, in the piston and open into the axial bore 11.
  • the control sleeve 3 has a control edge 52, an auxiliary control edge 53, which cooperates with the auxiliary control bore 51, and a control edge 54.
  • the edges 53, 54 form a window 55, which is also offset by 180 ° can be duplicated if it is also the control bores 50, 51.
  • the auxiliary control bore 51 can also be larger than the control bore 50, although the overall height increases somewhat.
  • the associated sequence of movements is shown schematically in FIG.
  • the positions 50, 51 of the control bores correspond to the top dead center of the piston at medium load, the opening is just completed in positions 50 ', 51', the positions 57, 58 shown in dotted lines proving immediately beforehand that here too the Pre-promotion preventing effect occurs.
  • the positions 50 ′′, 51 ′′ correspond to the bottom dead center of the piston movement.
  • the positions 70, 71 occur at zero delivery, the throttling effect also being reduced here by the addition of the second bore 71.
  • the positions 80, 81 correspond to the control at full load, with accelerated deactivation taking place here also due to the interaction of the auxiliary control bore 81 with the auxiliary control edge 56, which shortens the injection duration.
  • FIGS. 9 and 10 show a variant of the second embodiment, in which the movement conditions are reversed again.
  • the control sleeve 3 has a control bore 60 and an auxiliary control bore 61
  • the pump piston 5 on its outer surface has a control groove 62, an auxiliary control groove 63, an expanded control groove 64 and radial bores 65, which control grooves 62, 63, 64 connect with the axial bore.

Abstract

Bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Dieselmotoren, bei der mindestens ein Pumpenkolben (5) mit einer Pumpenkolbenbüchse (1) einen Hochdruckraum (6) bildet und von einer Steuerhülse (3) umgeben ist, wobei die Winkellage zwischen Pumpenkolben (5) und Steuerhülse (3) zur Mengeneinstellung variabel ist und wobei eine axiale Bohrung (11) im Pumpenkolben (5) den Hochdruckraum (6) mit einer Steuerbohrung (12) oder mit einer eine Absteuerkante und eine Aufsteuerkante bildenden Nut zur Beendigung des Einspritzvorganges verbindet, welche mit einer Steuerkante (15, 17) oder Steuerbohrung der Steuerhülse (3) zusammenwirkt, ist eine von einer Abführungsbohrung (9) getrennte Saug- bzw. Zuführungsbohrung (7) vorgesehen. Dabei verfügt der Pumpenkolben (5) oder die Steuerhülse (3) zusätzlich zur vorhandenen Steuerbohrung (12) über eine Hilfssteuerbohrung (13), die früher als oder gleichzeitig mit der Steuerbohrung (12) durch die ihr zugeordnete Aufsteuerkante (15) ganz abgedeckt wird und die von der Absteuerkante (17) nicht vor der Steuerbohrung (12) freigegeben wird, und es sind die Steuerbohrungen (12, 13) mit der Abführungsbohrung (9) verbindbar.

Description

Einspritzpumpe für Dieselmotoren
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Dieselmotoren, bei der mindestens ein Pumpenkolben mit einer Pumpenkolbenbüchse einen Hochdruckraum bildet und von einer Steuerhülse umgeben ist, wobei die Winkellage zwischen Pumpenkolben und Steuerhülse zur Mengeneinstellung variabel ist und wobei eine axiale Bohrung im Pumpenkolben den Hoch¬ druckraum mit einer Steuerbohrung oder mit einer eine Ab- steuerkante und eine Aufsteuerkante bildenden Nut zur Be¬ endigung des Einspritzvorganges verbindet, welche mit einer Steuerkante oder Steuerbohrung der Steuerhülse zusammen¬ wirkt.
in der DE-OS 35 90 194 sind verschiedene Varianten einer Reihenpumpe beschrieben, wobei bei einer Ausführungsform eine Radialbohrung des Kolbens mit einer Aufsteuerkante und einer Absteuerkante der Steuerhülse und bei einer anderen Aus¬ führungsform eine von einer radialen Bohrung gespeiste Nut am Kolben mit einer Steuerbohrung der Steuerhülse zusammenwirkt.
In der DE-OS 36 30 647 ist eine Pumpedüse beschrieben, bei deren Einspritzpumpe eine von einer radialen Bohrung ge¬ speiste Nut am Kolben mit einer Steuerbohrung der Steuerhülse zusammenwirkt. Bei anderen Pumpedüsen (z.B. DE-OS 31 43 073) wirkt eine Radialbohrung des Pumpenkolbens mit Steuerkanten der Steuerhülse zusammen. Bei allen ist die Steuerhülse zur Verstellung des Spritzbeginnes auch axial verschiebbar.
Alle diese Einspritzpumpen mit einer Axialbohrung im Kolben, die vom Hochdruckraum zu den Steueröffnungen führt, gehören der Bauart nach SIMMS an, die sich durch einen symmetrischen und dadurch leicht und genau zu fertigenden Kolben aus¬ zeichnet. Bei sehr hohen Einspritzdrücken und hohen Pumpen- kolbengeschwindigkeiten, bei neuzeitlichen Dieselmotoren mit Drehzahlen bis 5000 Upm und Hochdruckeinspritzung, hat diese Bauart aber Nachteile.
Ab einer bestimmten Motordrehzahl und bei spätem Spritzbeginn kommt es zum Austritt einer Kraftstoffmenge aus der Ein¬ spritzdüse vor dem Beginn der Einspritzung bzw. der Vor¬ einspritzung bei Düsen mit unterteilter Einspritzung, der sogenannten Vorfδrderung. Diese ist unerwünscht, weil sie die exakte Regelung des Spritzbeginneε zunichte macht, die Form des Einspritzgesetzes durch eine verlängerte Spritzdauer und einen Einbruch des Druckanstieges verzerrt und den Spritz¬ verstellbereich verringert.
Verursacht wird diese nachteilige Vorförderung dadurch, daß ab der Pumpenkolbenposition, in der die Zulaufbohrungen bereits geschlossen sind, die axiale und die daran an¬ schließenden radialen Bohrungen im Kolben und/oder in der Steuerhülse noch von Kraftstoff durchströmt werden, bis die radialen Bohrungen vollständig geschlossen sind. Bei be- stimmten Pumpenkolbengeschwindigkeiten entsteht dadurch eine in die axiale Bohrung laufende Druckwelle, die bei zu gerin¬ gem Querschnitt der radialen Bohrungen in den Hochdruckraum reflektiert wird. Diese Druckspitzen können den Öffnungsdruck der Einspritzdüse überschreiten, wodurch etwas Kraftstoff in den Brennraum des Motors austritt.
Eine weitere Ursache der Vorförderung ist die Drosselwirkung der diversen Bohrungen. Beim sukzessiven Abdecken der Steuer¬ bohrung, somit bei schneller Querschnittsabnahme steigt nach dem Drosselgesetz der Druck im Hochdruckraum so stark an, daß der Öffnungsdruck der Ventilnadel vorzeitig erreicht wird.
Moderne Fahrzeug-Dieselmotoren verfügen über eine Schubab¬ schaltung, die bei Bremsbereitschaft und beim Befahren von Gefällestrecken die Treibstoffzufuhr ganz abschaltet. Bei dieser sogenannten Nullfδrderung kommt es bei den bekannten Einspritzpumpen bei höheren Drehzahlen durch ähnliche dyna¬ mische Effekte plötzlich zu Einspritzungen. Das stellt ein schwerwiegendes Sicherheitsrisiko dar und erhöht außerdem den Kraftstoffverbrauch. Bei Nullfδrderung darf ja der Strömungs- weg zwischen SIMMS-Bohrung und Steuerhülsenraum nie ganz geschlossen sein. Der freie Querschnitt muß sogar so groß bleiben, daß trotz dynamischer Effekte und Drosselgesetz der Öffnungsdruck der Venilnadel nicht erreicht wird.
Schließlich ist eine möglichst genaue Feineinstellung der Leerlaufeinspritzpumpe vor allem bei modernen Dieselmotoren mit Einzelzylinderregelung erwünscht, um einen ruhigen Leerlauf zu gewährleisten. Das ist bei den bekannten Ein¬ spritzpumpen nur unvollkommen möglich, weil die Steigung der Abεteuerkante die Beziehung zwischen Drehwinkel und Ver¬ änderung der Einspritzmenge herstellt, wobei diese Steigung für.die Leerlaufregelung aber zu steil ist.
Schließlich macht sich die Drosselwirkung auch beim Absteuern als Dämpfung bemerkbar. Obwohl ein gedämpftes Absteuern am Ende der Einspritzung im allgemeinen erwünscht ist, so ist es bei der maximalen Einspritzmenge unerwünscht, weil dadurch der Einspritzvorgang etwas zu lange dauert, was zu unvoll¬ ständiger Verbrennung führt.
Versuche, die Vorfδrderung und ähnliche dynamische Er¬ scheinungen durch konstruktive Maßnahmen, beispielsweise eine Erweiterung der axialen SIMMS-Bohrung, die aber den Nutzhub verringert, oder größere Abströmquerschnitte aus dem Steuer- hülsenraum zu verhindern, haben . bis jetzt wenig Erfolg gehabt.
Es ist daher Ziel der Erfindung, bei gattungsgemäßen Ein¬ spritzpumpen die beschriebenen dynamischen Effekte hintan- zuhalten oder ganz zu verhindern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß eine von einer Abführungsbohrung getrennte Saug- bzw. Zuführungs¬ bohrung vorgesehen ist, daß der Pumpenkolben oder die Steuer¬ hülse zusätzlich zur vorhandenen Steuerbohrung über eine Hilfssteuerbohrung verfügt, die früher als oder gleichzeitig mit der Steuerbohrung durch die ihr zugeordnete Aufsteuer- kante ganz abgedeckt wird und die von der Absteuerkante nicht vor der Steuerbohrung freigegeben wird, und daß die Steuer¬ bohrungen mit der Abführungsbohrung verbindbar sind.
Die Hilfssteuerbohrung verringert die Drosselwirkung, die zur Reflexion der Druckwelle führt und verringert die Geschwin¬ digkeit der Abnahme des SteuerquerSchnittes beim Absteuern. Dadurch tritt eine Vorförderung erst bei sehr viel höherer Drehzahl auf, die meist schon über der Nenndrehzahl liegt. Die Geschwindigkeit der Querschnittsabnahme wird dadurch noch geringer, daß die Hilfssteuerbohrung sogar etwas früher als die Steuerbohrung ganz abgedeckt ist. Durch die verminderte Drosselwirkung unterbleiben bei Nullfδrderung und höheren Drehzahlen plötzlich einsetzende Einspritzungen. Dadurch, daß die Hilfssteuerbohrung beim Absteuern nicht vor der Steuer¬ bohrung geöffnet wird, bleiben die Steuerzeiten aber unver¬ ändert und der Nutzhub voll erhalten. Es erfolgt somit die Beendigung des Einspritzvorganges durch das öffnen der steuerbohrung, wobei durch ein daran anschließendes bzw. frühestens gleichzeitig erfolgendes, zusätzliches öffnen der Hilfssteuerbohrung ein rascherer Druckabbau und eine ver¬ besserte SchließCharakteristik erzielbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hilfssteuerbohrung in einer Position relativ zur Steuer¬ bohrung angeordnet, die einer größeren Einspritzmenge ent¬ spricht, und es werden die Hilfssteuerbohrung und die Steuer¬ bohrung von einer gemeinsamen Aufsteuerkante gleichzeitig 0 er die Hilfssteuerbohrung etwas früher als die Steuer¬ bohrung ganz abgedeckt. Das bedeutet, daß das Überschleifen beider Steuerbohrungen durch die Aufsteuerkante gleichzeitig oder fast gleichzeitig beendet ist. Das führt zu geringen
Baukosten und besonders einfacher Fertigung, weil nur eine genau zu bearbeitende Steuerkante erforderlich ist.
In einer besonderes vorteilhaften Ausgestaltung wird der Durchmesser der Hilfssteuerbohrung größer als der der Steuer¬ bohrung gewählt. Das ist möglich, ohne die Steuerzeiten zu verändern, weil die Absteuerkante schräg und die Hilfs- steuerbohrung an der einer größeren Einspritzmenge ent¬ sprechenden Position der Steuerbohrung liegt. Dadurch wird die Drosselwirkung weiter verringert und es werden die dynamischen Effekte, wie eine Vorförderung oder eine Ein¬ spritzung bei Nullförderung, noch sicherer verhindert. Weiters ist es dadurch möglich, den Leerlauf feiner einzu¬ stellen, weil durch das Vorhandensein von zwei Bohrungen verschiedenen Durchmessers auf gegebenenfalls im wesentlichen gleicher Höhe mit einem relativ großen Drehwinkel von Steuer¬ hülse oder Pumpenkolben eine nur sehr geringe Mengenvariation erreichbar ist.
In weiterer Ausgestaltung kann die Absteuerkante so ausge¬ bildet sein, daß ihre Steigung an dem maximaler Einspritz¬ menge entsprechenden Ende abnimmt oder null oder negativ wird. Dadurch werden in diesem Extremzustand beide Steuer¬ bohrungen von der Absteuerkante freigegeben, wodurch der Einspritzdruck schneller abfällt und die Einspritzdauer etwas kürzer wird, wodurch eine unvollständige Verbrennung ver¬ hindert wird.
In einer Variante sind die Steuerbohrungen im Pumpenkolben und die Steuerkanten in der Steuerhülse angeordnet, was fertigungstechnisch vorteilhaft ist. In einer anderen Variante sind die die Steuerkanten bildenden Nuten im Pumpen- kolben und die Steuerbohrungen in der Steuerhülse angeordnet und es sind beide Nuten jeweils über eine eigene Radial¬ bohrung mit der SIMMS-Axialbohrung im Pumpenkolben verbunden. Diese Variante hat allgemein den Vorteil, daß die Steuerhülse keine Steuerkanten, sondern nur Steuerbohrungen hat, und dadurch formsteifer ist. Durch die getrennten Radialbohrungen in verschiedener Höhe des Pumpenkolbens wird die Drossellänge der Axialbohrung geringer und man gewinnt die Möglichkeit, die Dosseiwirkung, insbesondere im Hinblick auf minimale Drosselung beim Aufsteuern, zusätzlich zu beeinflussen.
In einer weiteren, abgewandelten Ausführungsform ist die Hilfssteuerbohrung in Richtung der Pumpenachse über oder unter der Steuerbohrung im Kolben oder in der Steuerhülse angeordnet und es verfügen die Steuerhülse oder der Pumpen¬ kolben über zwei Aufsteuerkanten im gleichen Abstand wie Steuerbohrung und Hilfssteuerbohrung. Diese Ausführung hat gegenüber der ersten Ausführung den weiteren Vorteil, daß die von der axialen SIMMS-Bohrung des Kolbens wegführenden radialen Bohrungen (Steuerbohrungen bzw. Zuleitungen zu den Nuten) auf verschiedener Höhe liegen und dadurch der Quer¬ schnitt des Kolbens weniger geschwächt wird und die Druck- wellen in der SIMMS-Bohrung zu verschiedenen Zeiten bei den
Steuerδffnungen ankommen. Außerdem vermindert sich auch die
Drossellänge. In einer fertigungstechnisch günstigen Variante sind die Steuerbohrungen im Pumpenkolben und die Steuerkanten in der Steuerhülse angeordnet. Wenn in einer Variante Steuer- bohrung und Hilfssteuerbohrung in der Steuerhülse und die
Steuerkanten im Kolben angeordnet sind, ist die Steuerhülse strukturell weniger geschwächt.
Bevorzugt wird eine zweite Absteuerkante so angeordnet, daß sie von der Hilfsbohrung nur bei maximaler Einspritzmenge erreicht wird, wodurch auch bei dieser Ausführungsform eine verkürzte Einspritzdauer bei Vollast erzielbar ist.
Schließlich ist es bei allen Ausführungsformen und deren Varianten vorteilhaft, alle Steuerbohrungen und Steuerkanten um 180° versetzt doppelt anzuordnen. Im folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und deren Varianten anhand von Abbildungen be¬ schrieben. Dabei zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Einspritzdüse in einer ersten Ausführungsform, Figur 2 einen Schnitt nach der Linie AA in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Figur 3 das Detail B der Fig. 1, abgewickelt und vergrößert, Figur 4 eine Variante der ersten Ausführungsform im 0 Längsschnitt,
Figur 5 einen Schnitt nach der Linie DD in Fig. 4 in vergrößerter Darstellung, Figur 6 das Detail C der Fig. 4, abgewickelt und vergrößert, Figur 7 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen 5 Einspritzpumpe im Längssschnitt,
Figur 8 das Detail E der Fig. 8, abgewickelt und vergrößert, Figur 9 eine Variante der zweiten Ausführungsform, und Figur 10 einen Schnitt nach der Linie FF in Fig. 9.
° Die wesentlichen Teile einer Einspritzpumpe von den Typen, auf die sich die Erfindung bezieht, haben in allen Abbildun¬ gen dieselben Bezugszeichen. 1 bezeichnet eine Pumpenkolben¬ büchse mit einer Ausnehmung 2, 3 eine in diese Ausnehmung eingesetzte Steuerhülse, die beispielsweise zur Mengen- Stellung verdreht und zur Spritzverεtellung gehoben und gesenkt wird, 4 eine die Pumpenkolbenbüchse 1 umgebende Trennhülse, 5 einen von einer nicht dargestellten Nockenwelle angetriebenen Pumpenkolben, 6 einen Hochdruckraum, 7 eine schematisch angedeutete Einlaßbohrung bzw. Zuführungsbohrung, 8 eine Hochdruckbohrung, die mit einem nicht dargestellten Düsennadelraum in Verbindung steht, und 9 eine Abfuhrbohrung für den beim Absteuern anfallenden Kraftstoff. Unter Auf- steuern wird das Schließen der Steuerδffnungen verstanden, womit der Druckaufbau im Hochdruckraum 6 und in der Folge die Einspritzung beginnt; unter Absteuern das öffnen der Steuer¬ δffnungen, wodurch die Einspritzung abgebrochen wird. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Pumpenkolben 5 eine von seiner Stirnfläche 10 ausgehende Axialbohrung 11, die mit einer radialen Steuerbohrung 12 und einer ebenfalls radialen Hilfssteuerbohrung 13 in Verbindung steht. Die Steuerhülse 3 besitzt eine obere Steuerkante 15, die horizontal rundum verläuft und die Aufsteuerkante bildet, und eine geneigte Absteuerkante 17, die ein Fenster 16 bildet. Die Steuerhülse 3 ist in einer Stellung 14 einge¬ zeichnet, die einem frühen Spritzbeginn entspricht. Die ° strichliert angedeutete Stellung 14' , 17' entspricht einem späten Spritzbeginn. Durch Verdrehen der Steuerhülse 3 oder des Pumpenkolbenε 5 werden verschiedene Teile der Steuer¬ kante 17 den Steuerbohrungen 12, 13 zugeordnet, wie dies weiter unten näher erläutert werden wird. 5
In Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Steuerbohrung 12 und die Hilfssteuerbohrung 13 miteinander einen Winkel einschließen und daß die Bohrungen als Durchgangsbohrungen ausgeführt sind. Das entspricht einer Verdoppelung der Steuerelemente, ° wenn auch die Steuerhülse 3 zwei um 180° gegeneinander verdrehte Fenster 16 enthält.
Fig. 3 zeigt in einer Abwicklung schematisch die zugehörige Anordnung der Steuerorgane. Die Steuerhülse 3 ist nur durch die AufSteuerkante 15 und die das Fenster 16 bildende Ab¬ steuerkante 17 versinnbildlicht. Einer Drehung der Steuer¬ hülse entspricht in der Darstellung eine Verschiebung nach links oder rechts. Der Pumpenkolben 5 ist nur durch die Steuerbohrung 12 und die Hilfssteuerbohrung 13 in verschie- υ denen Lagen angedeutet.
Die Lage 20 der Steuerbohrung 12 entspricht dem oberen Totpunkt des Pumpenkolbens 5 bei Nullförderung, die Lage 23 dem unteren Totpunkt. In der Lage 21 überschleift die Steuer- bohrung gerade die Aufsteuerkante 15 und die Absteuer¬ kante 17. Wegen deren geringem Abstand ist sie dabei aber nie ganz abgedeckt, sodaß keine Förderung erfolgt (Nullför¬ derung) . Die Hilfssteuerbohrung 13 nimmt zu diesem Zeitpunkt die Lage 22 ein. Da auch diese nie ganz abgedeckt ist, trägt deren freibleibender Querschnitt dazu bei, daß auch bei hoher Drehzahl keine Förderung durch dynamische Effekte erfolgt.
Bei Leerlauf, also bei sehr geringer Fördermenge, befindet sich die Steuerbohrung 12 in der Lage 24 und die Hilfssteuer¬ bohrung 13 in der zugeordneten Lage 25. Es ist zu erkennen, daß sich durch die geringe Steigung des Absteuerkurven- teiles 26 an dieser Stelle die Leerlaufdrehzahl sehr fein einstellen läßt. Vor allem aber ist unter Zuhilfenahme der punktiert eingezeichneten Stellungen 31, 32 der Steuer¬ bohrung 12 und der Hilfssteuerbohrung 13 kurz vorher die hauptsächliche Wirkung der Erfindung zu erkennen, durch die die Vorförderung verhindert wird. Wesentlich für diese Wirkung ist, daß der offene Querschnitt kurz vor dem Ab¬ steuern durch das Vorhandensein von zwei Bohrungen noch sehr groß ist, mit anderen Worten, daß die Steuerbohrung 12 und die Hilfssteuerbohrung 13 so liegen, daß sie gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig ganz abgedeckt sind, d.h., daß in diesem Moment die Aufsteuerkante 15 beide Steuerbohrungen bzw. die Hilfssteuerbohrung geringfügig früher berührt. Der Durchmesser der Hilfssteuerbohrung 13 ist so gewählt, daß er von der Absteuerkante 17 nicht vor der Steuerbohrung 12 freigegeben wird. Die Hilfssteuerbohrung 13 liegt somit bezüglich der Absteuerkante 17 "im Schatten" der Steuer¬ bohrung 12. Dadurch kommt sie beim Absteuern nicht zur Wirkung und es bleibt somit der gesamte Arbeitsbereich erhalten.
Bei gewissen Motoren besteht das Problem, daß die Ein¬ spritzung bei maximaler Einspritzmenge zu lange dauert. Abhilfe ist möglich, indem man die Absteuerkante 17 durch das strichliert eingezeichnete Stück 30 verlängert, das hier horizontal ist, aber eine geringere oder sogar eine negative Steigung aufweisen kann. Dadurch erfolgt bei maximaler Einspritzmenge das Absteuern über die Steuerbohrung und die Hilfssteuerbohrung, wodurch es schneller verläuft und die Einspritzdauer etwas kürzer wird.
In einer Variante der ersten Ausführungsform werden gemäß Fig. 4 die BewegungsVerhältnisse umgekehrt. Jetzt besitzt die Steuerhülse 3 eine Steuerbohrung 40 und eine Hilfssteuer¬ bohrung 41, dafür aber hat der Pumpenkolben 5 an seinem Mantel eine Aufsteuernut 42 und eine Absteuernut 44, die eine Aufsteuerkante 43 und eine Absteuerkante 45 bilden. Die Nuten 42, 44 sind über eine Radialbohrung 46 und eventuell auch eine weitere Radialbohrung 47 mit der Axialbohrung 11 im Inneren des Kolbens 5 verbunden. Fig. 5 zeigt die Steuer- bohrungen 40, 41 im Querschnitt, wobei sich der Kolben 5 in der Stellung befindet, in der die Aufsteuernut 42 mit den Steuerbohrungen 40, 41 auf gleicher Höhe ist.
Fig. 6 zeigt wieder schematisch eine Abwicklung des Kolben- mantels in einer etwas abgeänderten Form, in der die Nuten 42, 44 nicht miteinander, aber jeweils durch die Radial¬ bohrungen 46, 47 mit der Axialbohrung 11 verbunden sind. Die Steuerbohrung 40 und die Hilfssteuerbohrung 41 sind strich¬ punktiert eingezeichnet. Die Absteuerkante 45 geht links in einen horizontalen Teil 48 für Nullfδrderung und rechts in einen horizonalen Teil 49 für maximale Einspritzmenge über. Alles andere ist analog Fig. 3.
In der anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 7 befindet sich die Hilfssteuerbohrung 51 unter der Steuer¬ bohrung 50. Beide sind in dieser Ausführungsform beispiels¬ weise im Kolben und münden in die Axialbohrung 11. Die Steuerhülse 3 besitzt eine Aufsteuerkante 52, eine Hilfs¬ aufsteuerkante 53, welche mit der Hilfssteuerbohrung 51 zusammenarbeitet, und eine Absteuerkante 54. Die Kanten 53, 54 bilden ein Fenster 55, das auch wieder um 180° versetzt doppelt vorhanden sein kann, wenn es auch die Steuerbohrun¬ gen 50, 51 sind. Mit demselben Effekt wie bei der ersten Ausführungsform kann auch hier die Hilfssteuerbohrung 51 größer als die Steuerbohrung 50 sein, wobei allerdings die Bauhöhe etwas zunimmt.
In Fig. 8 ist der zugehörige Bewegungsablauf schematisch dargestellt. Dem oberen Totpunkt des Kolbens entsprechen bei mittlerer Last die Lagen 50, 51 der Steuerbohrungen, das Aufsteuern ist in den Positionen 50' , 51' eben vollendet, wobei die punktiert eingezeichneten Stellungen 57, 58 un¬ mittelbar vorher belegen, daß auch hier der die Vorförderung verhindernde Effekt auftritt. Die Stellungen 50" , 51' ' entsprechen dem unteren Totpunkt der Kolbenbewegung. Die Stellungen 70, 71 treten bei Nullförderung auf, wobei auch hier durch das Hinzutreten der zweiten Bohrung 71 die Drosselwirkung verringert wird. Die Stellungen 80, 81 ent¬ sprechen dem Absteuern bei Vollast, wobei auch hier durch das Zusammenwirken der Hilfεteuerbohrung 81 mit der Hilfssteuer- kante 56 beschleunigtes Absteuern stattfindet, was die Einspritzdauer verkürzt.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen eine Variante der zweiten Aus¬ führungsform, bei der die Bewegungsverhältnisse wieder umgekehrt sind. Hier verfügt die Steuerhülse 3 über eine Steuerbohrung 60 und eine Hilfssteuerbohrung 61 und der Pumpenkolben 5 an seiner Mantelfläche über eine Aufsteuer¬ nut 62, eine Hilfsaufεteuernut 63, eine erweiterte Aufsteuer- nut 64 und über Radialbohrungen 65, die die Steuernuten 62, 63, 64 mit der Axialbohrung verbinden.

Claims

Patentansprüche:
1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Dieselmotoren, bei der mindeεtenε ein Pumpenkolben (5) mit einer Pumpenkolbenbüchεe (1) einen Hochdruckraum (6) bildet und von einer Steuerhülεe (3) umgeben ist, wobei die Winkellage zwischen Pumpenkolben (5) und Steuerhülse (3) zur Mengeneinstellung variabel ist und wobei eine axiale Bohrung (11) im Pumpenkolben (5) den Hochdruckraum (6) mit einer Steuerbohrung (12,50) oder mit einer eine Absteuerkante und eine Aufεteuerkante bildenden Nut (42,44,62,64) zur Beendigung deε Einεpritzvorganges verbindet, welche mit einer Steuerkante (15,17,52,54) oder Steuerbohrung (40,60) der Steuerhülse (3) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einer Abführungsbohrung (9) getrennte Saug- bzw. Zuführungsbohrung (7) vorgesehen ist, daß der Pumpenkolben (5) oder die Steuerhülse (3) zusätzlich zur vorhandenen Steuerbohrung (12,40,50,60) über eine Hilfssteuerbohrung (13,41,51,61) verfügt, di früher als oder gleichzeitig mit der Steuerbohrung (12,40,50,60) durch die ihr zugeordnete Aufsteuerkante (15,43,53,63) ganz abge¬ deckt wird und die von der Absteuerkante (17,45,54,64) nicht vor der Steuerbohrung (12,40,50,60) freigegeben wird, und daß die Steuerbohrungen (12,13,40,41,50,51,60,61) mit der Ab¬ führungsbohrung (9) verbindbar sind.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Hilfssteuerbohrung (13,41,51,61) in einer Position relativ zur Steuerbohrung (12,40) liegt, die einer größeren Einspritzmenge entspricht, und daß die Hilfssteuer- bohrung (13,41,51,61) früher als oder gleichzeitig mit der Steuerbohrung (12,40,50,60) von einer gemeinsamen Aufsteuer¬ kante (15,43,53,63) ganz abgedeckt wird.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfεεteuerbohrung (13,41) größer als die Steuerbohrung (12,40) ist.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Absteuerkante (17,45) am maixmaler Einεpritzmenge entsprechenden Ende (30,49) abnimmt, null oder negativ wird.
5
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Absteuerkanten und Aufsteuerkanten bildenden Nuten (42,44) im Pumpenkolben (5) angeordnet sind und daß beide Nuten (42,44) jeweils über eine
10 eigene Radialbohrung (46,47) mit der Axialbohrung (11) im Pumpenkolben (5) verbunden sind.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfssteuerbohrung (51,61) in
15 Richtung der Pumpenachse über oder unter der Steuerbohrung (50,60) im Pumpenkolben (5) oder in der Steuerhülse (3) angeordnet ist und daß die Steuerhülse (3) oder der Pumpen¬ kolben (5) über zwei Aufsteuerkanten (52,53,62,63) verfügt, deren Abstand gleich dem Abstand zwischen der Hilfssteuer-
20 bohrung (51,61) und der Steuerbohrung (50,60) ist.
7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbohrung (12,50) und die Hilfssteuerbohrung (13,51) im Pumpenkolben (5) und die
25 steuerkanten (15,17,52,53) in der Steuerhülse (3) ausgebildet sind.
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 biε 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Absteuerkante (56)
30 vorgesehen ist, die von der Hilfsbohrung nur bei maximaler Einspritzmenge erreicht wird.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Steuerbohrungen (12,13,40,
35 41,50,51,60,61) und Steuerkanten (15,17,43,45,53,54,63,64) um 180° versetzt doppelt angeordnet sind.
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