WO2005052351A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe mit förderverlaufssteurung - Google Patents

Kraftstoffeinspritzpumpe mit förderverlaufssteurung Download PDF

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WO2005052351A1
WO2005052351A1 PCT/EP2004/013044 EP2004013044W WO2005052351A1 WO 2005052351 A1 WO2005052351 A1 WO 2005052351A1 EP 2004013044 W EP2004013044 W EP 2004013044W WO 2005052351 A1 WO2005052351 A1 WO 2005052351A1
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WO
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pump
recess
control edge
injection
fuel injection
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/013044
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Kampichler
Original Assignee
Motorenfabrik Hatz Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP04803166A priority patent/EP1687522A1/de
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Classifications

    • 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
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/06—Pumps peculiar thereto
    • F02M45/066—Having specially arranged spill port and spill contour on the piston

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection pump with the possibility of regulating the course of delivery of an injection.
  • it relates to a fuel injection pump for multi-stage injection of fuel in internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injection pump with a purely mechanical control of pre-injection and main injection is described, for example, in British Patent Application GB 893,621 dated June 22, 1960.
  • the fuel injection pump shown there holds a pump piston, which is arranged in a pump cylinder so that it can move axially and rotatably.
  • the pump piston draws fuel through at least one suction hole from the suction chamber into the pump work chamber delimited by the piston piston end face.
  • the connection to the suction chamber is first interrupted and the delivery from the pump work chamber is initiated, which then ends by opening a return flow path leading to the suction bore with the aid of a sloping control edge on the pump piston with a limited circumference.
  • circumferentially arranged recesses are provided on the pump piston and on the pump cylinder, which are delimited in the axial direction by control edges for controlling the pre-injection and main injection.
  • the pre-injection is ended by an interaction of the control edge of the recess in the pump cylinder facing away from the pump work space with the control edge of the recess in the pump piston facing the pump work space by releasing an overflow path from the pump work space to the suction bore.
  • the start of the main injection is controlled by an interaction of the control edge of the recess in the pump cylinder facing the pump working space with a control edge on the pump piston.
  • a disadvantage of the fuel injection pump shown in GB 893,621 is that two different bores, namely a suction bore and a separate control bore, are formed, the control bore being used to create a low-pressure path to the pump work space. Since the start of the main injection is controlled by an interaction of the control edge of the recess in the pump cylinder facing the pump working space with the control edge of the pump piston end face, design restrictions are imposed on the pump piston.
  • the pilot injection is not in terms of quantity adjustable; post-injection is not possible. Zero delivery can only be set, as in a conventional manner, by means of a longitudinal groove that connects the pump work chamber to the suction bore in a fluid-conducting manner.
  • the object of the present invention is to provide a fuel pump with a mechanically controlled delivery flow control, by means of which the disadvantages mentioned above can be avoided.
  • This object is achieved according to the invention by a fuel injection pump according to claim 1.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the fuel injection pump for multi-stage injection of fuel in internal combustion engines comprises at least one pump piston which is arranged in a pump cylinder so as to be axially and rotatably movable.
  • the pump piston sucks fuel through at least one suction hole from the suction chamber into the pump work chamber delimited by the pump piston end face.
  • the connection to the suction chamber is interrupted by means of an upper main control edge surrounding the pump piston end face and the pumping is initiated from the pump work chamber.
  • the pumping out of the pump work space is ended by opening a first return flow path leading to the suction bore with the aid of a longitudinal groove formed on the pump piston and an inclined lower main control edge of limited circumference.
  • the invention is characterized in that recesses are formed on the pump piston and on the pump cylinder u on the catch side, which are delimited in the axial direction by control edges for controlling the multi-stage injection.
  • a first stage of injection (“pre-injection”) is ended by the interaction of the control edge of a first recess in the pump cylinder facing away from the pump work space with the control edge of a first recess in the pump piston facing the pump work space by releasing a fluid-conducting second return flow path from the pump work space to the suction bore.
  • main injection is regulated by the interaction of the control edge of the first recess in the pump piston facing away from the pump work space with the control edge of the suction bore facing the pump work space by interrupting the second return flow path.
  • the fuel injection pump of the present invention thus requires only a suction hole in a structurally simple construction, which serves to supply fuel into the pump work space and to establish a low-pressure path between the suction space and the pump work space. Furthermore, compared to the device shown in GB 893,621, a further design simplification can be achieved in that the beginning of the second stage of the main injection by interaction of the control edge of the first recess in the pump piston facing away from the pump work space with the control edge of the suction bore facing the pump work space by interrupting the second one Return flow path is controlled.
  • the suction bore can have a non-round or round cross section.
  • the suction bore is equipped with a control edge facing the pump work space and with a control edge facing away from the pump work space.
  • control edge facing the pump work space means that semicircle of the the circular control edge surrounding the suction bore, which faces the pump work space
  • control edge facing away from the pump work space means that semicircle of the circular control edge surrounding the suction bore, which faces away from the pump work space.
  • the invention is advantageously designed such that, when the pump piston is in a position in which the upper main control edge overlaps the control edge of the suction bore facing the pump working space, i. H. a position of the pump piston in which the suction bore has just been closed by the pump piston during its delivery stroke, has a distance, measured in the axial direction, between the control edge of the first recess of the pump piston facing the pump working chamber and the control edge of the first recess of the pump cylinder facing away from the pump working chamber.
  • a first useful stroke hm for the pre-injection is defined by the distance mentioned, during which a pre-injection takes place.
  • the invention is advantageously designed in such a way that, when the pump piston is in a position in which the control edge of the first recess of the pump piston facing the pump working space covers the control edge of the first recess of the pump cylinder facing away from the pump working space, it measures a distance, measured in the axial direction, between the control edge facing away from the pump working space the first recess of the pump piston and the control edge of the suction bore facing the pump working space.
  • This distance defines a first idle stroke h L ⁇ , which corresponds to the time interval between the pre-injection and the main injection.
  • the first recess of the pump piston is in the form of a first groove running essentially parallel to the pump piston end face.
  • the first groove can advantageously be formed in a rectangular shape.
  • the first recess of the pump cylinder and the suction bore are offset relative to one another in the circumferential and axial directions in such a way that the first groove creates a fluid-conducting connection to the suction bore during a delivery stroke of the pump piston, starting from the bottom dead center, which connection during a further delivery stroke of the pump piston merges into a fluid-conducting connection both to the first recess of the pump cylinder and to the suction bore, with a further conveying stroke finally remaining in a fluid-conducting connection to the first recess of the pump cylinder.
  • the first recess of the pump cylinder is always in fluid communication with the pump work space.
  • Such a functionally characterized arrangement of the first groove, first recess of the pump cylinder and suction bore can advantageously be implemented in such a way that the first recess of the pump cylinder and the suction bore are offset from one another in such a way that their circumferential projections have an overlapping area, whereby the first recess of the pump cylinder in its axial height, viewed in the direction of the delivery stroke, projects beyond the suction bore, while the suction bore in its axial height, viewed in the direction of the delivery stroke, falls below the first recess of the pump cylinder.
  • the first recess of the pump cylinder and the suction bore are offset from one another in the circumferential and axial directions in such a way that they are partially arranged at the same axial height, thereby ensuring that a fluid-conducting connection can be created between the suction bore and the first recess of the pump cylinder by means of the first groove.
  • the first recess of the pump cylinder and the suction bore are arranged with respect to their axial heights such that the first recess of the pump cylinder, viewed in the direction of the delivery stroke, is higher than the suction bore, while the suction bore, viewed in the direction of the delivery stroke, is lower than the first recess of the pump cylinder.
  • the circumferential length of the first groove essentially corresponds to the circumferential length of the projection in the axial direction of the oblique lower main control edge.
  • the first recess of the pump cylinder can be in the form of a blind hole with a round, rectangular, square, triangular, parallelogram-like, trapezoidal or arch-shaped cross section.
  • the main injection is ended by a cooperation of the control edge of the second recess in the pump piston facing the pump work space with the control edge of the suction bore facing away from the pump work space by releasing a fluid-conducting third return flow path from the pump work space to the suction bore.
  • the interaction of the control edge of the second recess in the pump piston facing away from the pump working space with the control edge of a second recess of the pump cylinder facing the pump working space is the beginning a third stage of injection ("post-injection") controlled by interrupting the third return flow path.
  • the fuel injection pump according to the invention in addition to a pre-injection and main injection, can also be used to carry out post-injection in a particularly simple manner.
  • Post-injection which has so far only been used as standard in very large internal combustion engines equipped with a turbocharger, is particularly advantageous since remaining combustible constituents are burned in the exhaust gas, which in particular leads to a proportion of CO and HC in the exhaust gas is reduced.
  • the hot exhaust gases can be used to heat a downstream catalytic converter, which usually only shows satisfactory performance at temperatures above 300-350 ° C. This is particularly important if the internal combustion engine is operated at idle or only at partial load, because then the temperature of the exhaust gases is often too low for the catalytic converter to perform satisfactorily.
  • the fuel injection pump according to the invention is advantageously designed such that when the control edge of the first recess of the pump piston facing away from the pump working space and the control edge of the suction bore facing the pump working space overlap, it is a distance in the axial direction between the control edge of the second recess of the pump piston facing the pump working space and that facing away from the pump working space Control edge of the suction hole.
  • a second useful stroke h N2 for the main injection is defined by the distance mentioned, during which the main injection takes place.
  • the fuel injection pump according to the invention is advantageously designed such that when the control edge of the second recess of the pump piston facing the pump working space and the control edge of the suction bore facing away from the pump working space overlap, it has a distance in the axial direction between the control edge of the second recess of the pump piston facing away from the pump working space and the pump working space facing control edge of the second recess of the pump cylinder.
  • a second idle stroke h L2 downstream of the main injection is defined by the distance mentioned.
  • the fuel injection pump according to the invention is advantageously designed such that, when the control edge of the second recess of the pump piston facing away from the pump working space and the control edge of the second recess of the pump cylinder facing the pump working space overlap, it has a distance in the axial direction between the control edge of the suction bore facing away from the pump working space and the oblique has lower main control bore.
  • a third useful stroke h N3 for the post-injection is defined by the distance mentioned, during which the post-injection takes place.
  • the second recess of the pump piston is designed in the form of a second groove which runs essentially parallel to the oblique lower main control edge.
  • the second groove can have a rectangular shape.
  • the second recess of the pump cylinder and the suction bore are offset from one another in the circumferential and axial directions, such that the second groove successively creates a fluid-conducting connection to the second recess of the pump cylinder during a delivery stroke of the pump piston, which connection in a fluid-conducting connection during a further delivery stroke Connection to both the second recess of the pump cylinder and the suction bore passes over, with a fluid-conducting connection to the suction bore then remaining with a further delivery stroke.
  • the second recess of the pump cylinder is always in fluid communication with the pump work space.
  • This functional characterization of the relative arrangement between the second.tr recess of the pump cylinder and the suction bore can be designed such that the projection in the direction of the second groove of the second recess of the pump cylinder and the projection in the direction of the second groove of the suction bore have an overlapping area, thereby ensuring is that the second groove can create a fluid-conducting connection between the suction bore and the second recess of the pump cylinder during a delivery stroke.
  • the suction bore in its axial height is higher than the projection in the direction of the second groove of the second recess of the pump cylinder, while the axial height of the second recess of the pump cylinder, viewed in the direction of the delivery stroke, is lower than the projection in the direction of the second groove of the suction hole.
  • the circumferential length of the second groove essentially corresponds to the circumferential length of the projection in the axial direction of the oblique lower main control edge, so that regulation with regard to post-injection essentially over the entire area of the load regulation is carried out by means of a Rotation of the pump piston relative to the suction hole can take place.
  • the second recess of the pump cylinder in the form of a blind hole with a round, rectangular, square schematic, triangular, parallelogram-like, trapezoidal or arched cross-section.
  • the upper main control edge has a first bevel in the direction of the longitudinal groove, ie the upper main control edge is beveled against the direction of the conveying stroke.
  • a bevel With the aid of such a bevel, regulation of the fuel quantity delivered during a pre-injection can be achieved in a simple manner by rotating the pump piston in the pump cylinder.
  • this advantageously makes it possible that, when the pump piston is in a position in which the upper main control edge covers the control edge of the suction bore facing the pump work space, the distance measured in the axial direction between the control edge facing the pump work space and the first recess of the pump piston and that facing away from the pump work space Control edge of the first recess of the pump cylinder becomes zero.
  • the first useful stroke hm for the pre-injection becomes zero. If the subsequent idle stroke h L ⁇ is chosen such that an opening of the second return flow path takes place during the idle stroke h L ⁇ , then no main injection takes place either. If, in addition, the subsequent second idle stroke h L2 is selected such that during the second idle stroke h L2 the lower main control edge loops over the suction bore and a fluid-conducting connection between the suction bore and the pump working chamber is established, no post-injection takes place. There is thus a case of zero delivery, which can only be realized in a conventional manner by bringing the longitudinal groove into a juxtaposition with the suction bore.
  • a quantity delivery according to a selectable load control position up to zero delivery in standard control.
  • the oblique lower control edge can have a second bevel in the direction of the longitudinal groove, adjacent to the longitudinal groove, ie the oblique lower control edge is beveled in the conveying direction.
  • zero delivery can be realized in a simple manner by the lower main control edge being looped over the suction bore during the first empty stroke h L ⁇ or during the second empty stroke h L2 and a fluid-conducting connection between the suction bore and the pump working chamber being provided via the longitudinal groove being created.
  • both the first bevel and the second bevel are formed in the fuel injection pump according to the invention, a control gap or control quantity step function can be avoided in an extremely advantageous manner.
  • FIGS. 1-6 successive phases of the delivery stroke of a pump piston of an embodiment of the fuel injection pump according to the invention with a low control position;
  • FIGS. 7-12 successive phases of the delivery stroke of a pump piston of the embodiment shown in FIGS. 1-6. tion form of the fuel injection pump according to the invention at a high control position;
  • FIG. 13 shows the embodiment of the fuel injection pump according to the invention shown in FIGS. 1-12 in the control position for a small pilot injection;
  • FIG. 14 shows the embodiment of the fuel injection pump according to the invention shown in FIGS. 1-13 in the control position for zero delivery;
  • FIG. 15 shows a delivery diagram of the fuel injection pump according to the invention.
  • FIGS. 1-6 in which successive phases of the delivery stroke of a pump piston of the illustrated embodiment of the fuel injection pump according to the invention are shown at a low control position.
  • a space containing fuel under low pressure is shown in dashed lines, the lines having a wide line spacing (lines run from top left to bottom right), while a space containing fuel under high pressure is shown in dashed lines, with the lines having a small line spacing (Lines run from bottom left to top right).
  • FIG. 1 shows, in a schematic cross-sectional representation, only the main elements of a fuel injection pump according to the invention, namely the pump piston 1 and the pump cylinder 2.
  • the pump piston 1 and the pump cylinder 2 For the sake of clarity, only a part of the pump piston 1 and the inner wall, which is arranged in the pump cylinder 2 such that it can move axially and rotatably, is shown in the figures of the Pu - penzylinders 2 shown in a superimposed schematic representation.
  • the direction of the delivery stroke of the pump piston 1 is indicated by the arrow direction F, while the direction of the suction stroke of the pump piston 1 is indicated by the arrow direction S.
  • the pump piston 1 is provided with a pump piston end face 15 delimiting a pump working chamber 16 on the pump side.
  • the pump piston end face 15 is surrounded by an upper main control edge 3.
  • the pump piston 1 is provided with an oblique lower main control edge 4, a longitudinal groove 5, a first bevel 6 of the upper main control edge 3, a lower bevel 7 of the oblique lower main control edge 4 and a starting slot 8.
  • a first groove 9 and a second groove 10 are formed on the circumference of the pump piston 1.
  • the first groove 9 which is arranged essentially parallel to the upper main control edge 3 and has a rectangular shape, is provided with a control edge 11 facing the pump work space 16 and with a control edge 12 facing away from the pump work space 16.
  • the length in the circumferential direction of the first groove 9 essentially corresponds to the length in the circumferential direction of the projection in the axial direction of the oblique lower main control edge 4.
  • the second groove 10 which is arranged essentially parallel to the oblique lower main control edge 4 and is present in a rectangular shape, is provided with a control edge 13 facing the pump work space 16 and with a control edge 14 facing away from the pump work space 16.
  • the length in the circumferential direction of the second groove 10 corresponds essentially to that Length in the circumferential direction of the projection in the axial direction of the oblique lower main control edge 4.
  • a suction bore 17, a first recess 18 and a second recess 19 are formed on the start side.
  • the suction bore 17 is provided with a control edge 20 facing the pump working space 16 and with a control edge 21 facing away from the pump working space 16, the relevant control edges being formed only as parts of the control edge surrounding the suction bore.
  • the first recess 18, which is in the form of a blind hole with a rectangular cross section, is provided with a control edge 22 facing the pump working space 16 and with a control edge 23 facing away from the pump working space.
  • the second recess 19, which is in the form of a blind hole with an arch-shaped cross section, is provided with a control edge 24 facing the pump working space 16 and with a control edge 25 facing away from the pump working space.
  • the first recess 18 of the pump cylinder 2 and the suction bore 17 are offset from one another in the circumferential and axial directions. They are arranged in such a way that their projections have an overlapping area in the circumferential direction, so that they can be connected in a fluid-conducting manner through the first groove 9 in a specific position of the pump piston 1. Furthermore, the axial height of the first recess 18 of the pump cylinder 2, when viewed in the direction of the delivery stroke, is higher than the suction bore 17, while the axial height of the suction bore 17, when viewed in the direction of the delivery stroke, is lower than the first recess 18 of the pump cylinder 2 ,
  • the second recess 19 of the pump cylinder 2 and the suction bore 17 are against each other in the circumferential and axial directions added. They are arranged in such a way that the projection in the direction of the second groove 10 of the second recess 19 of the pump cylinder 2 and the projection in the direction of the second groove 10 of the suction bore 17 have an overlapping area, so that they pass through at a specific position of the pump piston 1 the second groove 10 can be fluidly connected.
  • the suction bore 17 is in its axial height, viewed in the direction of the delivery stroke, higher than the projection in the direction of the second groove 10 of the second recess 19 of the pump cylinder 2, while the second recess 19 of the pump cylinder 2 in its axial height, in the direction of the Considered delivery strokes, is lower than the projection in the direction of the second groove 10 of the suction bore 17.
  • the pump piston 1 is driven in the delivery stroke from its bottom dead center position by an eccentric cam (not shown) of a drive shaft in direction "F", while a return spring (not shown) moves the pump piston 1 in the suction stroke from the top dead center position in the direction "S" ,
  • FIG. 1 shows a phase during the delivery stroke of the pump piston 1, in which the connection to the suction chamber is interrupted by means of the upper main control edge 3 surrounding the pump piston end face 15 and the delivery from the pump work chamber 16 is initiated.
  • the upper main control edge 3 and the control edge 20 of the suction bore 17 facing the pump working space 16 are in a position overlapping one another.
  • First groove 9 and suction bore 17 are connected to one another in a fluid-conducting manner.
  • FIGS. 7 to 12 show the successive phases of the delivery stroke of a pump piston in accordance with the embodiment of the fuel injection pump according to the invention shown in FIGS. 1-6 at a high control position.
  • the states of the fuel pump shown in FIGS. 7 to 12 each correspond to the states of the fuel injection pump shown in FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 7 Corresponding to a higher control position, the pump piston 1 in the pump cylinder 2 is rotated in such a way that the suction bore 17 is looped over by a section of the oblique lower main control edge 4 which is further down in the conveying direction compared to the control position shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 shows a phase during the delivery stroke of the pump piston 1, in which the connection to the suction chamber is interrupted with the aid of the upper main control edge 3 surrounding the pump piston end face 15 and the delivery from the pump work chamber 16 is initiated.
  • delivery of fuel from the pump work space is initiated, starting from the pump piston position shown in FIG. 7, since the suction bore 17 is closed by the pump piston 1.
  • Fuel is delivered during the useful stroke hm. The state of the fuel injection pump after passing through the useful stroke h is shown in FIG. 8.
  • a low-pressure path between the pump work chamber 16 and the suction bore 17 is opened by the second return flow path and the delivery from the pump work chamber 16 is ended.
  • the pre-injection is now complete.
  • delivery of fuel is initiated from the pump work space (main injection), since the second return flow path is interrupted.
  • a delivery of fuel is maintained during the second useful stroke h N2 .
  • a low-pressure path between the pump work chamber 16 and the suction bore 17 is opened by the third return flow path and the delivery from the pump work chamber 16 is ended.
  • the main injection is now complete (Fig. 10).
  • FIG. 13 shows the embodiment of the fuel injection pump according to the invention shown in FIGS. 1-12 at one Control position shown for a small pilot injection.
  • the pump piston 1 which is rotatable within the pump cylinder 2, is brought into a position in which the first bevel 6 of the upper main control edge 3 is in a position opposite the suction bore 17.
  • the first useful stroke h N ⁇ of the pre-injection is reduced, and consequently the amount of fuel delivered during the first useful stroke h.
  • a later closing of the suction bore 17 by the pump piston 1 can be achieved compared to the upper control edge 3 outside the first bevel 6. In this way, the quantity of fuel delivered during the pre-injection can be regulated in terms of quantity by rotating the pump piston 1.
  • FIG. 14 shows the embodiment of the fuel injection pump according to the invention shown in FIGS. 1-13 in a control position for zero delivery.
  • the pump piston 1 which is rotatable within the pump cylinder 2, is brought into a position in which the first bevel 6 of the upper main control edge 3 is in a juxtaposition to the suction bore 17, the first groove 9 already being covered when the upper one is covered Main control edge 3 with the control edge 20 of the suction bore 17 facing the pump working space 16 by means of the second return flow path in one fluid-conducting connection with the first recess 18 of the pump cylinder.
  • the useful stroke h Ni consequently becomes zero. There is no delivery of fuel for a pre-injection.
  • a fluid-conducting connection is opened by means of the third return flow path during the first empty stroke h L ⁇ , so that a main injection likewise does not take place.
  • the lower oblique main control edge 4 already overlaps the suction bore 17 during the second empty stroke h L2 , so that post-injection does not take place. In this way, zero fuel delivery can be regulated by standard control.
  • FIG. 15 shows a delivery diagram of the fuel injection pump according to the invention.
  • the delivery diagram shows six individual diagrams A-F, which correspond to different controls of the fuel injection pump.
  • the differential injection quantity dQe / d ⁇ versus degree (° KW) of the crankshaft angle ⁇ is plotted in each individual diagram.
  • OT denotes the top dead center of the pump piston.
  • Individual diagram B corresponds to the case of control with a small pilot injection quantity, which was shown in connection with FIG. 13.
  • the beginning of the pre-injection is marked with a, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the suction bore is just closed by the pump piston during the delivery stroke (FIG. 13).
  • the end of the pre-injection is marked, which one State of the fuel injection pump corresponds to the second return flow path being opened with a further delivery stroke.
  • Individual diagram C corresponds to the case of regulation with a large pre-injection quantity, which was shown in connection with FIGS. 1 to 12.
  • the beginning of the pre-injection is identified by a, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the suction bore is just closed by the pump piston during the delivery stroke (FIG. 1, FIG. 7).
  • the end of the pre-injection is identified by b, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the second return flow path is opened with a further delivery stroke (FIG. 2, FIG. 8).
  • Individual diagram D corresponds to the case of control with a large pre-injection quantity and main injection.
  • Letters a and b correspond to the beginning and end of the pre-injection.
  • Letters c and d correspond to the beginning and end of the main injection.
  • Individual diagram E corresponds to the case of control with a large pre-injection quantity and main injection at part load, which was shown in connection with FIGS. 1 to 6.
  • Individual diagram F corresponds to the case of control with a large pre-injection quantity and main injection at full load, which was shown in connection with FIGS. 6 to 12.
  • the beginning of the pre-injection is marked with a, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the suction bore has just been closed by the pump piston during the delivery stroke (FIG. 1, FIG. 6).
  • the end of the pre-injection is identified by b, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the second return flow path is opened on a further delivery stroke (FIG. 2, FIG. 7).
  • the beginning of the main injection is marked with c, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the second return flow path has just been closed (FIGS. 3, 8).
  • the end of the main injection is identified by d, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the third return flow path is shortly before the opening (FIG. 4, FIG. 10).
  • the start of post-injection is identified by e, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which. the third return flow path is just still closed (FIG. 5, FIG. 11).
  • the end of the post-injection is identified by f, which corresponds to a state of the fuel injection pump in which the oblique lower main control edge has just not yet grinded over the suction bore (FIG. 6, FIG. 12).

Abstract

Kraftstoffeinspritzpumpe zur mehrstufigen Einspritzung von Kraftstoff bei Brennkraftmaschinen sind am Pumpenkolben (1) und am Pumpenzylinder (2) umfangsseitig jeweils Ausnehmungen ausgebildet, die in Axialrichtung von Steuerkanten zur Steuerung der mehrstufigen Einspritzung begrenzt sind, wobei eine erste Stufe der Einspritzung ("Voreinspritzung") durch ein Zu­sammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante (23) einer ersten Ausnehmung (18) im Pumpenzylinder (2) mit der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante (11) einer ersten Ausnehmung (9) im Pumpenkolben (1) durch Freigabe eines fluidleitenden zweiten Rückströmwegs vom Pumpenarbeitsraum zur Saugbohrung (17) beendet wird, und wobei durch Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante (12) der ersten Ausnehmung (9) im Pumpenkolben (1) mit der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (20) der Saugbohrung (17) der Beginn einer zweiten Stufe der Einspritzung ("Haupt­einspritzung") durch Unterbrechen des zweiten Rückströmwegs gesteuert wird.

Description

Kraftstoffeinspritzpumpe mit FörderverlaufsSteuerung
Die vorliegende Erfindung betrifft nach ihrer Gattung eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit der Möglichkeit den Förderverlauf einer Einspritzung zu regeln. Sie betrifft insbesondere eine Kraftstoffeinspritzpumpe zur mehrstufigen Einspritzung von Kraftstoff bei Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei herkömmlichen, in der Serienfertigung verwendeten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen werden die verschiedenen Stufen einer Einspritzung, welche in Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung unterteilt werden können, mittels einer elektronischen Regelung gesteuert. So kann bei der weit verbreiteten Common- Rail-Technik mit Hilfe von elektronisch gesteuerten Magneten bzw. Piezoelementen eine mit Kraftstoff unter einem Druck von ca. 1000 bar befüllte Druckleitung zum Zwecke einer Einspritzung mit den Einspritzdüsen fluidleitend verbunden werden. Als nachteilig bei den elektronischen Systemen haben sich vor allem hohe Anschaffungskosten, komplizierte Fertigung, Störanfälligkeit im Betrieb und aufwändige Wartungsarbeiten erwiesen.
Demzufolge wäre es wünschenswert, über eine rein mechanische Regelung einer mehrstufigen Einspritzung zu verfügen, welche in einfacher Weise gefertigt werden kann, kostengünstig, robust und wartungsarm ist.
Eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer rein mechanischen Regelung von Vor- und Haupteinspritzung ist beispielsweise in der britischen Patentanmeldung GB 893,621 vom 22. Juni 1960 beschrieben. Die dort gezeigte Kraftstoffeinspritzpumpe um- fasst einen Pumpenkolben, der in einem Pumpenzylinder axial- und verdrehbeweglich angeordnet ist. Der Pumpenkolben saugt bei seinem Saughub Kraftstoff über wenigstens eine Saugbohrung aus dem Saugraum in den von der Pu penkolbenstirnseite begrenzten Pumpenarbeitsraum an. Beim Förderhub des Pumpenkolbens wird zunächst die Verbindung zum Saugraum hin unterbrochen und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum eingeleitet, die dann durch Öffnung eines zur Saugbohrung führenden Rückströmwegs mit Hilfe einer umfangsmäßig begrenzt ausgebildeten schrägen Steuerkante am Pumpenkolben endet. Zusätzlich sind jeweils am Pumpenkolben und am Pumpenzylinder umfangsseitig angeordnete Ausnehmungen vorgesehen, die in Axialrichtung von Steuerkanten zur Steuerung der Vor- und Haupteinspritzung begrenzt sind. Bei dieser Vorrichtung wird die Voreinspritzung durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsräum abgewandten Steuerkante der Ausnehmung im Pumpenzylinder mit der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der Ausnehmung im Pumpenkolben durch Freigabe eines Überströmwegs vom Pumpenarbeitsraum zur Saugbohrung hin beendet. Der Beginn der Haupteinspritzung wird durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der Äusnehmung im Pumpenzylinder mit einer Steuerkante am Pumpenkolben gesteuert.
Nachteilig bei der in GB 893,621 gezeigten Kraftstoffein- spritzpumpe ist, dass zwei verschiedene Bohrungen, nämlich eine Saugbohrung und eine gesonderte Absteuerbohrung ausgebildet sind, wobei die Absteuerbohrung zur Erstellung eines Niederdruckpfads zum Pumpenarbeitsraum eingesetzt wird. Da der Beginn der Haupteinspritzung durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der Ausnehmung im Pumpenzylinder mit der Steuerkante der Pumpenkolbenstirnflache gesteuert wird, sind dem Pumpenkolben konstruktive Einschränkungen auferlegt. Die Voreinspritzung ist mengenmäßig nicht regulierbar; eine Nacheinspritzung ist nicht zu realisieren. Eine Nullförderung kann lediglich, wie in herkömmlicher Weise, mittels einer den Pumpenarbeitsraum mit der Saugbohrung fluidleitend verbindenden Längsnut eingestellt werden.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kraftstoffpumpe mit mechanisch geregelter Förder- verlaufssteuerung zur Verfügung zu stellen, durch welche die oben genannten Nachteile vermieden werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach dem Erfindungsvorschlag umfasst die Kraftstoffeinspritzpumpe zur mehrstufigen Einspritzung von Kraftstoff bei Brenn- kraftma.sch.inen wenigstens einen Pumpenkolben, der in einem Pumpenzylinder axial- und verdrehbeweglich angeordnet ist. Der Pumpenkolben saugt bei seinem Saughub Kraftstoff über wenigstens eine Saugbohrung aus dem Saugraum in den von der Pumpenkolbenstirnflache begrenzten Pumpenarbeitsraum an. Bei dem Fördertαub des Pumpenkolbens wird die Verbindung zum Saugraum mit Hilfe einer die Pumpenkolbenstirnflache umgebenden oberen Hauptsteuerkante unterbrochen und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum eingeleitet. Die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum wird durch Öffnung eines zur Saugbohrung führenden ersten Rückströmwegs mit Hilfe einer am Pumpenkolben ausgebildeten Längsnut und einer umfangsmäßig begrenzt ausgebildeten schrägen unteren Hauptsteuerkante beendet.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass am Pumpenkolben und am Pumpenzylinder u fangsseitig jeweils Ausnehmungen ausgebildet sind, die in Axialrichtung von Steuerkanten zur Steuerung der mehrstufigen Einspritzung begrenzt sind. Hierbei wird eine erste Stufe der Einspritzung ("Voreinspritzung") durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante einer ersten Ausnehmung im Pumpenzylinder mit der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante einer ersten Ausnehmung im Pumpenkolben durch Freigabe eines fluidleitenden zweiten Rückströmwegs vom Pumpenarbeitsraum zur Saugbohrung beendet. Weiterhin wird der Beginn einer zweiten Stufe der Einspritzung ("Haupteinspritzung") durch Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung im Pumpenkolben mit der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der Saugbohrung durch Unterbrechen des zweiten Rückströmwegs geregelt.
Die Kraftstoffeinspritzpumpe der vorliegenden Erfindung benötigt somit in konstruktiv einfacher Bauweise lediglich eine Saugbohrung, welche zur Zufuhr von Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum und zur Erstellung eines Niederdruckpfads zwischen Saugraum und Pumpenarbeitsraum dient. Ferner kann gegenüber der in GB 893,621 gezeigten Vorrichtung eine weitere konstruktive Vereinfachung erreicht werden, indem der Beginn der zweiten Stufe der Haupteinspritzung durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung im Pumpenkolben mit der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der Saugbohrung durch ein Unterbrechen des zweiten Rückströmwegs gesteuert wird.
In der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe kann die Saugbohrung einen nichtrunden oder runden Querschnitt aufweisen. Jedenfalls ist die Saugbohrung mit einer dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante und mit einer dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante ausgestattet. Im Falle einer Saugbohrung mit rundem Querschnitt meint der Ausdruck "dem Pumpenarbeitsraum zugewandte Steuerkante" jenen Halbkreis der die Saugbohrung umrandenden kreisförmigen Steuerkante, welcher dem Pumpenarbeitsraum zugewandt ist, während der Ausdruck "dem Pumpenarbeitsraum abgewandte Steuerkante" jenen Halbkreis der die Saugbohrung umrandenden kreisförmigen Steuerkante meint, welcher dem Pumpenarbeitsraum abgewandt ist.
Die Erfindung ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass sie bei einer Stellung des Pumpenkolbens, in welcher die obere Hauptsteue kante die dem Pumpenarbeitsraum zugewandte Steuerkante der Saugbohrung überdeckt, d. h. eine Stellung des Pumpenkolbens in welcher die Saugbohrung durch den Pumpenkolben bei dessen Förderhub gerade verschlossen worden ist, einen in Axialrichtung gemessenen Abstand zwischen der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenzylinders aufweist. Durch den genannten Abstand ist ein erster Nutzhub hm für die Voreinspritzung definiert, währenddessen eine Voreinspritzung stattfinde .
Weiterhin ist die Erfindung vorteilhaft derart ausgestaltet, dass sie bei einer Stellung des Pumpenkolbens, in welcher die dem Pumpenarbeitsraum zugewandte Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenkolbens die dem Pumpenarbeitsraum abgewandte Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenzylinders überdeckt einen in Axialrichtung gemessenen Abstand zwischen der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der Saugbohrung aufweist. Dieser Abstand definiert einen ersten Leerhub hLι, welcher dem zeitlichen Abstand zwischen Vor- und Haupteinspritzung entspricht. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die erste Ausnehmung des Pumpenkolbens in Form einer im wesentlichen parallel zur Pumpenkolbenstirnfläche verlaufenden ersten Nut vor. Die erste Nut kann hierbei vorteilhaft in einer rechtwinkligen Form ausgebildet werden. Zusätzlich sind die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders und die Saugbohrung in Umfangs- und Axialrichtung derart gegeneinander versetzt, dass die erste Nut bei einem Förderhub des Pumpenkolbens, beginnend von dem unteren Totpunkt, zunächst eine fluidleitende Verbindung zur Saugbohrung erstellt, welche bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens in eine fluidleitende Verbindung sowohl zur ersten Ausnehmung des Pumpenzylinders als auch zur Saugbohrung übergeht, wobei bei weiterem Förderhub schließlich in eine fluidleitende Verbindung zur ersten Ausnehmung des Pumpenzylinders verbleibt. Die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders ist hierbei stets in fluidleitender Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum.
Eine derartige, funktioneil charakterisierte Anordnung von erster Nut, erster Ausnehmung des Pumpenzylinders und Saugbohrung kann vorteilhaft dergestalt realisiert werden, dass die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders und die Saugbohrung in der Weise gegeneinander versetzt sind, dass deren umfangsmäßi- gen Projektionen einen überlappenden Bereich aufweisen, wobei die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, die Saugbohrung überragt, während die Saugbohrung in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders unterschreitet. Mit anderen Worten, die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders und die Saugbohrung sind in Umfangs- und Axialrichtung so gegeneinander versetzt, dass sie teilweise in der gleichen axialen Höhe angeordnet sind, wodurch sichergestellt wird, dass eine fluidleitende Verbindung zwischen der Saugbohrung und der ersten Ausnehmung des Pumpenzylinders mittels der ersten Nut erstellt werden kann. Zudem sind die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders und die Saugbohrung hins chtlich deren axialen Höhen so angeordnet, dass die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders, in Richtung des Förderhubs betrachtet, höher liegt als die Saugbohrung, während die Saugbohrung, in Richtung des Förderhubs betrachtet, tiefer liegt als die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die umfang-smäßige Länge der ersten Nut im wesentlichen der um- fangsmäßigen Länge der Projektion in Axialrichtung der schrägen unteren Hauptsteuerkante. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Variierung der Kraftstoffmenge bei der Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung entsprechend der gewünschten Regellage mittels einer Verdrehung des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder .
Erfindungsgemäß kann die erste Ausnehmung des Pumpenzylinders in Form eines Sacklochs mit rundem, rechteckigem, quadratischem, dreieckigem, parallelogrammartigen, trapezförmigen oder torbogenf rmigen Querschnitt vorliegen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Haupteinspritzung durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante einer zweiten Ausnehmung im Pumpenkolben mit der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der Saugbohrung durch Freigabe eines fluidleitenden dritten Rückströmwegs vom Pumpenarbeitsraum zur Saugbohrung beendet. Zudem wird durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der zweiten Ausnehmung im Pumpenkolben mit der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante einer zweiten Ausnehmung des Pumpenzylinders der Beginn einer dritten Stufe der Einspritzung ("Nacheinspritzung") durch Unterbrechen des dritten Rückströmwegs gesteuert. Mit anderen Worten, durch die erfindungsgemäße Kraftstoffein- spritzpumpe kann neben einer Vor- und Haupteinspritzung in besonders einfacher Weise auch eine Nacheinspritzung realisiert werden.
Eine Nacheinspritzung, welche bislang nur in sehr großen Verbrennungsmotoren, die mit einem Turbolader ausgerüstet sind, serienmäßig eingesetzt wird, ist besonders vorteilhaft, da noch verbliebene brennbare Bestandteile im Abgas verbrannt werden, was insbesondere dazu führt, dass ein die Umwelt schädigender Anteil von CO und HC im Abgas verringert wird. Zudem kann durch die heißen Abgase ein nachgeschalteter Katalysator geheizt werden, welcher gewöhnlich erst bei Temperaturen oberhalb von 300-350°C eine befriedigende Leistung zeigt. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf oder lediglich in Teillast betrieben wird, weil dann die Temperatur der Abgase für eine befriedigende Leistung des Katalysators oft zu niedrig ist.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe ist vorteilhaft so ausgestaltet, dass sie bei Überdeckung der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der Saugbohrung einen Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der zweiten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der Saugbohrung aufweist. Durch den genannten Abstand ist ein zweiter Nutzhub hN2 für die Haupteinspritzung definiert, währenddessen die Haupteinspritzung stattfindet. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe vorteilhaft so ausgestaltet, dass sie bei Überdeckung der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der zweiten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der Saugbohrung einen Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der zweiten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der zweiten Ausnehmung des Pumpenzylinders aufweist. Durch den genannten Abstand ist ein der Haupteinspritzung nachgeschalteter zweiter Leerhub hL2 definiert .
Des weiteren ist die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe vorteilhaft so ausgestaltet, dass sie bei Überdeckung der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der zweiten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der zweiten Ausnehmung des Pumpenzylinders einen Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der Saugbohrung und der schrägen unteren Hauptsteuerbohrung aufweist. Durch den genannten Abstand ist ein dritter Nutzhub hN3 für die Nacheinspritzung definiert, währenddessen die Nachspritzung stattfindet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Ausnehmung des Pumpenkolbens in Form einer im wesentlichen parallel zur schrägen unteren Hauptsteuerkante verlaufenden zweiten Nut ausgebildet. Die zweite Nut kann hierbei eine Rechteckform aufweisen. Zusätzlich sind die zweite Ausnehmung des Pumpenzylinders und die Saugbohrung in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt, derart dass die zweite Nut bei einem Förderhub des Pumpenkolbens sukzessiv eine fluidleitende Verbindung zur zweiten Ausnehmung des Pumpenzylinders erstellt, welche bei weiterem Förderhub in eine fluidleitende Verbindung zur sowohl zweiten Ausnehmung des Pumpenzylinders und zur Saugbohrung übergeht, wobei anschließend bei weiterem Förderhub eine fluidleitende Verbindung zur Saugbohrung verbleibt. Die zweite Ausnehmung des Pumpenzylinders ist hierbei stets in fluidleitender Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum.
Diese funktioneile Charakterisierung der relativen Anordnung zwischen zweite.tr Ausnehmung des Pumpenzylinders und Saugbohrung kann dergestalt ausgebildet werden, dass die Projektion in Richtung der zweiten Nut der zweiten Ausnehmung des Pumpenzylinders und die Projektion in Richtung der zweiten Nut der Saugbohrung einen überlappenden Bereich aufweisen, wodurch sichergestellt ist, dass während eines Förderhubs die zweite Nut eine fluidleitende Verbindung zwischen Saugbohrung und zweiter Ausnehmung des Pumpenzylinders erstellen kann. Zudem liegt die Saugbohrung in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, höher als die Projektion in Richtung der zweiten Nut der zweiten Ausnehmung des Pumpenzylinders, während die zweite Ausnehmung des Pumpenzylinders in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, tiefer liegt als die Projektion in Richtung der zweiten Nut der Saugbohrung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinsp itzpumpe entspricht die umfangsmäßige Länge der zweiten Nut im wesentlichen der umfangsmäßigen Länge der Projektion in A-xialrichtung der schrägen unteren Hauptsteuerkante, so dass eine Regelung bezüglich der Nacheinspritzung im wesentlichen über den gesamten Bereich der Lastregelung mit- hilfe einer Verdrehung des Pumpenkolbens relativ zur Saugbohrung erfolgen kann.
Erfindungsgemäß kann die zweite Ausnehmung des Pumpenzylinders in Form eines Sacklochs mit rundem, rechteckigem, quadrati- schem, dreieckigem, parallelogrammartigen, trapezförmigen oder torbogenförmigen Querschnitt vorliegen.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die obere Hauptsteuerkante in Richtung zur Längsnut hin eine erste Abschrägung aufweist, d. h. die obere Hauptsteuerkante ist entgegen der Richtung des Förderhubs abgeschrägt. Mit Hilfe einer derartigen Abschrägung kann in einfacher Weise mittels Verdrehen des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder eine Regelung der bei einer Voreinspritzung geförderten Kraftstoffmenge erreicht werden. Insbesondere ist hierdurch in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass bei einer Stellung des Pumpenkolbens, in welcher die obere Hauptsteuerkante die dem Pumpenarbeitsraum zugewandte Steuerkante der Saugbohrung überdeckt, der in Axialrichtung gemessene Abstand zwischen der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenkolbens und der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante der ersten Ausnehmung des Pumpenzylinders zu Null wird. Mit anderen Worten, durch den zu Null werdenden Abstand wird der erste Nutzhub hm für die Voreinspritzung zu Null. Wird der darauffolgende Leerhub hLι dergestalt gewählt, dass während des Leerhubs hLι eine Öffnung des zweiten Rückströmwegs erfolgt, so findet auch keine Haupteinspritzung statt. Wenn zudem der darauffolgende zweite Leerhub hL2 dergestalt gewählt ist, dass während des zweiten Leerhubs hL2 die untere Hauptsteuerkante die Saugbohrung überschleift und eine über die Längsnut vermittelte fluidleitende Verbindung zwischen Saugbohrung und Pumpenarbeitsraum erstellt wird, so findet keine Nacheinspritzung statt. Somit liegt der Fall einer Nullförderung vor, welcher in herkömmlicher Weise lediglich dadurch realisiert werden kann, dass die Längsnut in eine Gegenüberstellung zur Saugbohrung gebracht wird. Mittels der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe kann auf diese Weise eine Mengenförderung gemäß einer wählbaren Lastregellage bis hin zur Nullförderung in Standardregelung realisiert werden.
In vorteilhafter Weise kann die schräge untere Steuerkante in Richtung zur Längsnut hin, der Längsnut angrenzend, eine zweite Abschrägung aufweisen, d. h. die schräge untere Steuerkante ist in Förderrichtung abgeschrägt. Hierdurch kann eine Nullförderung in einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass während des ersten Leerhubs hLι oder während des zweiten Leerhubs hL2 die untere Hauptsteuerkante die Saugbohrung überschleift und eine über die Längsnut vermittelte fluidleitende Verbindung zwischen Saugbohrung und Pumpenarbeitsraum erstellt wird.
Sind in der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe sowohl die erste Abschrägung als auch die zweite Abschrägung ausgebildet, so kann in äußerst vorteilhafter Weise eine Regelungslücke bzw. Regelmengensprungfunktion vermieden werden.
Die Erfindung soll nunmehr anhand eines bei verschiedenen Regellagen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, in denen gleiche Elemente gleiche Bezugszahlen tragen.
Es zeigen:
Figuren 1-6 sukzessive Phasen des Förderhubs eines Pumpenkolbens einer Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei niedriger Regellage;
Figuren 7-12 sukzessive Phasen des Förderhubs eines Pumpenkolbens der in den Figuren 1-6 gezeigten Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei hoher Regellage;
Figur 13 die in den Figuren 1-12 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei Regelungsstellung für eine kleine Voreinspritzung;
Figur 14 die in den Figuren 1-13 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei Regelungsstellung für Null-Förderung;
Figur 15 ein Förderdiagramm der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe .
Es sei Bezug auf die Figuren 1-6 genommen, worin sukzessive Phasen des Förderhubs eines Pumpenkolbens der gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei niedriger Regellage dargestellt sind. In den Figuren ist ein Kraftstoff unter Niederdruck enthaltender Raum gestrichelt dargestellt, wobei die Striche einen weiten Strichabstand aufweisen (Striche verlaufen von links oben nach rechts unten) , während ein Kraftstoff unter Hochdruck enthaltender Raum mit gestrichelt dargestellt ist, wobei die Striche einen geringen Strichabstand aufweisen (Striche verlaufen von links unten nach rechts oben) .
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung nur die Hauptelemente einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe, nämlich den Pumpenkolben 1 und den Pumpenzylinder 2. Der Übersichtlichkeit wegen, ist in den Figuren lediglich ein Teil des in dem Pumpenzylinder 2 axial- und verdrehbeweglich angeordneten Pumpenkolbens 1 und der Innenwand des Pu - penzylinders 2 in einer überlagerten schematischen Darstellung gezeigt. Die Richtung des Förderhubs des Pumpenkolbens 1 ist mit der Pfeilrichtung F angegeben, während die Richtung des Saughubs des Pumpenkolbens 1 mit der Pfeilrichtung S angegeben ist.
Der Pumpenkolben 1 ist mit einer einen Pumpenarbeitsraum 16 pumpenseitig abgrenzenden Pumpenkolbenstirnflache 15 versehen. Die Pumpenkolbenstirnfläche 15 ist von einer oberen Hauptsteuerkante 3 umrandet. Der Pumpenkolben 1 ist mit einer schrägen unteren Hauptsteuerkante 4, einer Längsnut 5, einer ersten Abschrägung 6 der oberen Hauptsteuerkante 3, einer unteren Abschrägung 7 der schrägen unteren Hauptsteuerkante 4, sowie mit einem Startschlitz 8 versehen. Zudem sind am Pumpenkolben 1 umfangsseitig eine erste Nut 9, sowie eine zweite Nut 10 ausgebildet .
Die erste Nut 9, welche im wesentlichen parallel zur oberen Hauptsteuerkante 3 angeordnet ist und in Rechteckform vorliegt, ist mit einer dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 11, sowie mit einer dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 12 versehen. Die Länge in Umfangsrichtung der ersten Nut 9 entspricht hierbei im wesentlichen der Länge in Umfangsrichtung der Projektion in Axialrichtung der schrägen unteren Hauptsteuerkante 4.
Die zweite Nut 10, welche im wesentlichen parallel zur schrägen unteren Hauptsteuerkante 4 angeordnet ist und in Rechteckform vorliegt, ist mit einer dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 13, sowie mit einer dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 14 versehen. Die Länge in Umfangsrichtung der zweiten Nut 10 entspricht im wesentlichen der Länge in Umfangsrichtung der Projektion in Axialrichtung der schrägen unteren Hauptsteuerkante 4.
In der Innenwand des Pumpenzylinders 2 sind u fangsseitig eine Saugbohrung 17, eine erste Ausnehmung 18, sowie eine zweite Ausnehmung 19 ausgebildet . Die Saugbohrung 17 ist mit einer dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 20, sowie mit einem dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 21 versehen, wobei die betreffenden Steuerkanten lediglich als Teile der die Saugbohrung umrandenden Steuerkante ausgebildet sind. Die erste Ausnehmung 18, welche in Form eines Sacklochs mit rechteckigem Querschnitt vorliegt, ist mit einer dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 22, sowie mit einer dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante 23 versehen. Die zweite Ausnehmung 19, welche in Form eines Sacklochs mit torbogenförmigen Querschnitt vorliegt, ist mit einer dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 24, sowie mit einer dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante 25 versehen.
Die erste Ausnehmung 18 des Pumpenzylinders 2 und die Saugbohrung 17 sind in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt. Sie sind hierbei so angeordnet, dass deren Projektionen in Umfangsrichtung einen überlappenden Bereich aufweisen, so dass sie bei einer bestimmten Stellung des Pumpenkolbens 1 durch die erste Nut 9 flnidleitend verbunden werden können. Ferner liegt die erste Ausnehmung 18 des Pumpenzylinders 2 in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, höher als die Saugbohrung 17, während die Saugbohrung 17 in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, tiefer liegt als die erste Ausnehmung 18 des Pumpenzylinders2.
Die zweite Ausnehmung 19 des Pumpenzylinders 2 und die Saugbohrung 17 sind in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt. Sie sind hierbei so angeordnet, dass die Projektion in Richtung der zweiten Nut 10 der zweiten Ausnehmung 19 des Pumpenzylinders 2 und die Projektion in Richtung der zweiten Nut 10 der Saugbohrung 17 einen überlappenden Bereich aufweisen, so dass sie bei einer bestimmten Stellung des Pumpenkolbens 1 durch die zweite Nut 10 fluidleitend verbunden werden können. Ferner liegt die Saugbohrung 17 in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, höher als die Projektion in Richtung der zweiten Nut 10 der zweiten Ausnehmung 19 des Pumpenzylinders 2, während die zweite Ausnehmung 19 des Pumpenzylinders 2 in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, tiefer liegt als die Projektion in Richtung der zweiten Nut 10 der Saugbohrung 17.
Im Betrieb wird der Pumpenkolben 1 beim Förderhub aus seiner unteren Totpunktlage durch einen (nicht gezeigten) Exzenternocken einer Antriebswelle in Richtung "F" angetrieben, während eine (nicht gezeigte) Rückstellfeder den Pumpenkolben 1 im Saughub aus der oberen Totpunktlage in Richtung "S" bewegt.
Während des Saughubs wird Kraftstoff über die von der oberen Hauptsteuerkante 3 begrenzten Saugbohrung 17 aus dem Saugraum in den von der Pumpenkolbenstirnflache 15 begrenzten Pumpenarbeitsraum 16 angesaugt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird die Verbindung zum Saugraum mit Hilfe der die Pumpenkol- benstirnflache 15 umrandenden oberen Hauptsteuerkante 3 unterbrochen und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 eingeleitet, welche durch Öffnung eines zur Saugbohrung 17 führenden ersten Rückströmwegs mit Hilfe einer am Pumpenkolben 1 ausgebildeten Längsnut 5 und einer umfangsmäßig begrenzt ausgebildeten schrägen unteren Hauptsteuerkante 4 endet. In Fig. 1 ist eine Phase während des Förderhubs des Pumpenkolbens 1 dargestellt, in welcher die Verbindung zum Saugraum mit Hilfe der die Pumpenkolbenstirnflache 15 umrandenden oberen Hauptsteuerkante 3 unterbrochen ist und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 eingeleitet wird. In dieser Phase sind die obere Hauptsteuerkante 3 und die dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandte Steuerkante 20 der Saugbohrung 17 in einer einander überdeckenden Position. In den mit Kraftstoff gefüllten Räumen befindet sich Kraftstof mit Niederdruck. Erste Nut 9 und Saugbohrung 17 sind fluidleitend miteinander verbunden.
Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird, ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Pumpenkolbenstellung, eine Förderung von Kraftsto f aus dem Pumpenarbeitsraum heraus eingeleitet, da die Saugbohrung 17 von dem Pumpenkolben 1 verschlossen ist. Eine Förderung wird hierbei solange aufrechterhalten, bis die dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandte Steuerkante 11 der ersten Nut 9 in Überdeckung mit der dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 23 der ersten Ausnehmung 18 des Pumpenzylinders 2 gelangt, wobei daran anschließend bei weiterem Förderhub ein zweiter Rückströmweg zwischen Pumpenarbeitsraum 16, erster Ausnehmung 18, erster Nut 9 und Saugbohrung 17 öffnet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist hierzu ein Förderhub des Pumpenkolbens 1 in Größe des ersten Nutzhubs h erforderlich.
Der Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe, in welchem, nach Durchlaufen des ersten Nutzhubs h durch den Pumpenkolben 1, die dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandte Steuerkante 11 der ersten Nut 9 in Überdeckung mit der dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 23 der ersten Ausnehmung 18 des Pumpenzylinders 2 ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Da der zweite Rück- strömweg noch verschlossen ist, ist der Pumpenarbeitsraum 16 mit Kraftstoff unter Hochdruck gefüllt.
Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird durch den zweiten Rückströmweg ein Niederdruckpfad zwischen Pumpenarbeitsraum 16 und Saugbohrung 17 geöffnet und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 beendet. Die Voreinspritzung ist damit abgeschlossen. Der zweite Rückströmweg ist solange geöffnet, bis mit einem weiteren Förderhub der einen ersten Leerhub hLι definierende Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 12 der ersten Nut 9 des Pumpenkolbens 1 und die dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandte Steuerkante 20 der Saugbohrung 17 in Überdeckung gelangt. Dieser Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe, in welchem die mit Kraftstoff gefüllten Räume einen Niederdruck aufweisen, ist in Fig. 3 dargestellt.
Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird, ausgehend von der in Fig. 3 gezeigten Pumpenkolbenstellung, eine Förderung von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum heraus eingeleitet, da der zweite Rückströmweg unterbrochen ist. Eine Förderung wird hierbei solange aufrechterhalten, bis ein einen zweiten Nutzhub hN2 für die Haupteinspritzung definierender Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 13 der zweiten Nut 10 des Pumpenkolbens 1 und der dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 21 der Saugbohrung 17 durchlaufen ist und die betreffenden Steuerkanten in Überdeckung gelangen. Bei einem weiterem Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird ein dritter Rückströmweg zwischen Pumpenarbeitsraum 16, zweiter Ausnehmung 19, zweiter Nut 10 und Saugbohrung 17 geöffnet. Der Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe, in welchem, nach Durchlaufen des zweiten Nutzhubs hN2 durch den Pumpenkolben 1, die dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandte Steuerkante 13 der zweiten Nut 10 des Pumpenkolbens 1 und die dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandte Steuerkante 21 der Saugbohrung 17 in Überdeckung ist, ist in Fig. 4 gezeigt. Da der dritte Rückströmweg noch verschlossen ist, ist der Pumpenarbeitsraum 16 mit Kraftstoff unter Hochdruck gefüllt.
Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird durch den dritten Rückströmweg ein Niederdruckpfad zwischen Pumpenarbeitsraum 16 und Saugbohrung 17 geöffnet und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 beendet. Die Haupteinspritzung ist damit abgeschlossen. Der dritte Rückströmweg ist solange geöffnet, bis mit einem weiteren Förderhub der einen zweiten Leerhub hL2 definierende Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 14 der zweiten Nut 10 des Pumpenkolbens 1 und der dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 24 der zweiten Ausnehmung 19 des Pumpenzylinders 2 durchlaufen ist. Dieser Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe, in welchem die mit Kraftstoff gefüllten Räume einen Niederdruck aufweisen, ist in Fig. 5 dargestellt.
Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird, ausgehend von der in Fig. 5 gezeigten Pumpenkolbenstellung, eine Förderung von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 16 heraus eingeleitet, da der dritte Rückströmweg unterbrochen ist. Eine Förderung wird hierbei solange aufrechterhalten, bis ein einen dritten Nutzhub hN3 für die Nacheinspritzung definierender Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante 21 der Saugbohrung 17 und der schrägen unteren Hauptsteuerbohrung 4 durchlaufen ist und die betreffenden Steuerkanten in Überdeckung gelangen. Bei einem weite- re Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird schließlich mit Hilfe der Längsnut 5 ein Niederdruckpfad zwischen Pumpenarbeitsraum 16 und Saugbohrung 17 geöffnet, so dass die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 aufhört und die Nacheinspritzung beendet ist.
In den Figuren 7 bis 12 sind die sukzessiven Phasen des Förderhubs eines Pumpenkolbens entsprechend der in den Figuren 1- 6 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei hoher Regellage dargestellt. Die in den Figuren 7 bis 12 gezeigten Zustände der Kraftstoffpumpe entsprechen jeweils den in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Zuständen der Kraftstoffeinspritzpumpe .
Zunächst sei Bezug auf Fig. 7 genommen. Einer höheren Regellage entsprechend, ist der Pumpenkiolben 1 im Pumpenzylinder 2 derart verdreht, dass die Saugbohrung 17 von einem in Förderrichtung, gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Regellage, weiter unten liegenden Abschnitt der schrägen unteren Hauptsteuerkante 4 überschleift wird.
Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird hinsichtlich der Funktion der Kraftstoffeinspritzpumpe bei höherer Regellage Bezug auf die zu den Figuren 1 bis 6 gemachten Ausführungen genommen und hier die Funktionsweise lediglich in knapper Form dargestellt. In Fig. 7 ist eine Phase während des Förderhubs des Pumpenkolbens 1 dargestellt , in welcher die Verbindung zum Saugraum mit Hilfe der die Pumpenkolbenstirnflache 15 umrandenden oberen Hauptsteuerkante 3 unterbrochen ist und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 eingeleitet wird. Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird, ausgehend von der in Fig. 7 gezeigten Pumpenkolbenstellung, eine Förderung von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum hieraus eingeleitet, da die Saugbohrung 17 von dem Pumpenkolben 1 verschlossen ist. Eine Förderung von Kraftstoff findet während des Nutzhubs hm statt. Der Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe nach Durchlaufen des Nutzhubs h ist in Fig. 8 gezeigt. Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird durch den zweiten Rückströmweg ein Niederdruckpfad zwischen Pumpenarbeitsraum 16 und Saugbohrung 17 geöffnet und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 beendet. Die Voreinspritzung ist damit abgeschlossen. Nach Durchlaufen des ersten Leerhubs hLι wird, ausgehend von der in Fig. 9 gezeigten Pumpenkolbenstellung, eine Förderung von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum heraus eingeleitet (Haupteinspritzung) , da der zweite Rückströmweg unterbrochen ist. Eine Förderung von Kraftstoff wird während des zweiten Nutzhubs hN2 aufrechterhalten. Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird durch den dritten Rückströmweg ein Niederdruckpfad zwischen Pumpenarbeitsraum 16 und Saugbohrung 17 geöffnet und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 beendet. Die Haupteinspritzung ist damit abgeschlossen (Fig. 10) . Während des zweiten Leerhubs hL2 findet keine Förderung statt (Fig. 11) . Bei einem weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird, ausgehend von der in Fig. 11 gezeigten Pumpenkolbenstellung, eine Förderung von Kraftstoff (Nacheinspritzung) aus dem Pumpenarbeitsraum 16 heraus eingeleitet, da der dritte Rückströmweg unterbrochen ist. Eine Förderung wird währende des dritten Nutzhubs hN3 für die Nacheinspritzung aufrechterhalten. Nach Durchlaufen des dritten Nutzhubs hN3 wird schließlich mit Hilfe der Längsnut 5 ein Niederdruckpfad zwischen Pumpenarbeitsraum 16 und Saugbohrung 17 geöffnet, so dass die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum 16 aufhört und die Nacheinspritzung beendet ist (Fig. 12) .
In Figur 13 ist die in den Figuren 1-12 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer Regelungsstellung für eine kleine Voreinspritzung dargestellt. Wie Figur 13 zu entnehmen ist, ist der innerhalb des Pumpenzylinders 2 verdrehbare Pumpenkolben 1 in eine Position gebracht, in welcher sich die erste Abschrägung 6 der oberen Hauptsteuerkante 3 in einer Gegenüberstellung zur Saugbohrung 17 befindet. Da sich hierdurch, bei gegebener Überdeckung der oberen Hauptsteuerkante 3 mit der dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 20 der Saugbohrung 17, ein geringerer Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 11 ersten Nut 9 des Pumpenkolbens 1 und der dem Pumpenarbeitsraum 16 abgewandten Steuerkante 23 der ersten Ausnehmung 18 des Pumpenzylinders 2 ergibt, verringert sich der erste Nutzhub hNχ der Voreinspritzung, und demzufolge die während des ersten Nutzhubs h geförderte Kraftstoffmenge. Mit anderen Worten, kann durch die erste Abschrägung 6 der oberen Hauptsteuerkante 3 bei einem Förderhub des Pumpenkolbens 1 ein, im Vergleich zur oberen Steuerkante 3 außerhalb der ersten Abschrä.gung 6, späteres Verschließen der Saugbohrung 17 durch den Pumpenkolben 1 erreicht werden. Auf diese Weise ist die während der Voreinspritzung geförderte Kraftstoffmenge durch Verdrehen des Pumpenkolbens 1 mengenmäßig regelbar.
Figur 14 zeigt die in den Figuren 1-13 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer Regelungsstellung für Null —Förderung. Wie Figur 14 zu entnehmen ist, ist der innerhalb des Pumpenzylinders 2 verdrehbare Pumpenkolben 1 in eine Position gebracht, in welcher sich die erste Abschrägung 6 der oberen Hauptsteuerkante 3 in einer Gegenüberstellung zur Saugbohrung 17 befindet, wobei die erste Nut 9 bereits bei Überdeckung der oberen Hauptsteuerkante 3 mit der dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Steuerkante 20 der Saugbohrung 17 mittels des zweiten Rückströmwegs in einer fluidleitenden Verbindung mit der ersten Ausnehmung 18 des Pumpenzylinders befindet. Der Nutzhub hNi wird demzufolge zu Null. Eine Förderung von Kraftstoff für eine Voreinspritzung findet nicht statt. Zusätzlich wird bei einem weiteren "Förderhub" des Pumpenkolbens 1 bereits während des ersten Leerhubs hLι eine fluidleitende Verbindung mittels des dritten Rückströmwegs geöffnet, so dass eine ebenfalls Haupteinspritzung nicht stattfindet. Des weiteren überschleift bei einem weiteren "Förderhub" des Pumpenkolbens 1 die untere schräge Hauptsteuerkante 4 bereits während des zweiten Leerhubs hL2 die Saugbohrung 17, so dass eine Nacheinspritzung nicht stattfindet. Auf diese Weise ist eine Nullförderung von Kraftstoff durch Standardregelung regelbar.
Figur 15 zeigt ein Förderdiagramm der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe . Im Förderdiagramm sind sechs Einzeldiagramme A-F dargestellt, welche verschiedenen Regelungen der Kraftstoffeinspritzpumpe entsprechen. In jedem Einzeldiagramm ist jeweils die differentielle Einspritzmenge dQe/dα gegen Grad (°KW) des Kurbelwellenwinkels α aufgetragen. OT bezeichnet den oberen Totpunkt des Pumpenkolbens .
Einzeldiagramm A entspricht hierbei dem Fall der Nullförderung, welcher im Zusammenhang mit Fig. 14 dargestellt wurde.
Einzeldiagramm B entspricht dem Fall einer Regelung mit kleiner Voreinspritzmenge, welcher im Zusammenhang mit Fig. 13 dargestellt wurde. Mit a ist der Beginn der Voreinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem während des Förderhubs die Saugbohrung durch den Pumpenkolben gerade verschlossen wird (Fig. 13) . Mit b ist das Ende der Voreinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem bei weiterem Förderhub der zweite Rückströmweg geöffnet wird.
Einzeldiagramm C entspricht dem Fall einer Regelung mit großer Voreinspritzmenge, welcher im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 12 dargestellt wurde. Mit a ist der Beginn der Voreinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem während des Förderhubs die Saugbohrung durch den Pumpenkolben gerade verschlossen wird (Fig. 1, Fig. 7) . Mit b ist das Ende der Voreinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem bei weiterem Förderhub der zweite Rückströmweg geöffnet wird (Fig. 2, Fig. 8).
Einzeldiagramm D entspricht dem Fall einer Regelung mit großer Voreinspritzmenge und Haupteinspritzung. Buchstaben a und b entsprechen Anfang und Ende der Voreinspritzung. Buchstaben c und d entsprechen Anfang und Ende der Haupteinspritzung.
Einzeldiagramm E entspricht dem Fall einer Regelung mit großer Voreinspritzmenge und Haupteinspritzung bei Teillast, welcher im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 6 dargestellt wurde. Einzeldiagramm F entspricht dem Fall einer Regelung mit großer Voreinspritzmenge und Haupteinspritzung bei Volllast, welcher im Zusammenhang mit den Figuren 6 bis 12 dargestellt wurde. Mit a ist der Beginn der Voreinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem während des Förderhubs die Saugbohrung durch den Pumpenkolben gerade verschlossen worden ist (Fig. 1, Fig. 6) . Mit b ist das Ende der Voreinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem bei einem weiteren Förderhub der zweite Rückströmweg geöffnet wird (Fig. 2, Fig. 7) . Mit c ist der Anfang der Haupteinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem der zweite Rückströmweg gerade geschlossen worden ist (Fig. 3, Fig. 8). Mit d ist das Ende der Haupteinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem der dritte Rückströmweg kurz vor der Öffnung ist (Fig. 4, Fig. 10) . Mit e ist der Anfang der Nacheinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem. der dritte Rückströmweg gerade noch geschlossen ist (Fig. 5, Fig. 11) . Mit f ist das Ende der Nacheinspritzung gekennzeichnet, was einem Zustand der Kraftstoffeinspritzpumpe entspricht, in dem die schräge untere Hauptsteuerkante die Saugbohrung gerade noch nicht überschliffen hat (Fig. 6, Fig. 12) .

Claims

Ansprüche
Kraftstoffeinspritzpumpe zur mehrstufigen Einspritzung von Kraftstoff bei Brennkraftmaschinen, welche wenigstens einen Pumpenkolben (1) aufweist, der in einem Pumpenzylinder (2) axial- und verdrehbeweglich angeordnet ist und bei seinem Saughub Kraftstoff über wenigstens eine von einer Steuerkante begrenzten Saugbohrung (17) aus dem Saugraum in den von der Pumpenkolbenstirnflache (15) begrenzten Pumpenarbeitsraum (16) ansaugt und der bei seinem Förderhub die Verbindung zum Saugraum mit Hilfe einer die Pumpenkolbenstirnflache (15) umgebenden oberen Hauptsteuerkante (3) unterbricht und die Förderung aus dem Pumpenarbeitsraum (16) einleitet, welche durch Öffnung eines zur Saugbohrung (17) führenden ersten Rückströmwegs mit Hilfe einer am Pumpenkolben (1) ausgebildeten Längsnut (5) und einer umfangsmäßig begrenzt ausgebildeten schrägen unteren HauptSteuerkante (4) endet, dadurch gekennzeichnet, dass am Pumpenkolben (1) und am Pumpenzylinder (2) um- fangsseitig jeweils Ausnehmungen ausgebildet sind, die in Axialrichtung von Steuerkanten zur Steuerung der mehrstufigen Einspritzung begrenzt sind, wobei eine erste Stufe der Einspritzung ("Voreinspritzung") durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Steuerkante (23) einer ersten Ausnehmung (18) im Pumpenzylinder (2) mit der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (11) einer ersten Ausnehmung (9) im Pumpenkolben (1) durch Freigabe eines fluidleitenden zweiten Rückströmwegs vom Pumpenarbeitsraum (16) zur Saugbohrung (17) beendet wird, und wobei durch Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (12) der ersten Ausnehmung (9) im Pumpenkolben (1) mit der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (20) der Saugbohrung (17) der Beginn einer zweiten Stufe der Einspritzung ("Haupteinspritzung") durch Unterbrechen des zweiten Rückströmwegs gesteuert wird.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Überdeckung der oberen HauptSteuerkante (3) mit der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (20) der Saugbohrung (17) einen einen ersten Nutzhub (hm) für die Voreinspritzung definierenden Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (11) der ersten Ausnehmung (9) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (23) der ersten Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) aufweist.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Überdeckung der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (11) der ersten Ausnehmung (9) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (23) der ersten Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) einen einen ersten Leerhub (hLι) definierenden Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (12) der ersten Ausnehmung (9) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (20) der Saugbohrung (17) aufweist.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (9) des Pumpenkolbens in Form einer im wesentlichen parallel zur Pumpenkolbenstirnflä- che (15) verlaufenden ersten Nut (9) ausgebildet ist und dass die erste Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) und die Saugbohrung (17) in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt sind, derart dass die erste Nut (9) bei einem Förderhub des Pumpenkolbens sukzessiv eine fluidleitende Verbindung zur Saugbohrung (17), zur Saugbohrung (17) und zur in fluidleitender Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum (16) stehenden ersten Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) , und zur in fluidleitender Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum (16) stehenden ersten Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) erstellt.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) und die Saugbohrung (17) in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt sind, derart dass deren umfangsmä- ßige Projektionen einen überlappenden Bereich aufweisen, wobei die erste Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, höher liegt als die Saugbohrung (17), während die Saugbohrung (17) in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, tiefer liegt als die erste Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) .
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsmäßige Länge der ersten Nut (9) im wesentlichen der umfangsmäßigen Länge der Projektion in Axialrichtung der schrägen unteren Hauptsteuerkante (4) entspricht .
7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nut (9) im wesentlichen eine Rechteckform aufweist.
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Hauptsteuerkante (3) in Richtung zur Längsnut (5) hin, der Längsnut angrenzend, eine erste Abschrägung (6) aufweist.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der einen ersten Nutzhub (hNi) für die Voreinspritzung definierende Abstand Null ist.
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (18) des Pumpenzylinders (2) in Form eines Sacklochs mit rundem, rechteckigem, quadra- tschem, dreieckigem, parallelogrammartigen, trapezförmigen oder torbogenförmigen Querschnitt vorliegt.
11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schräge untere Steuerkante (4) in Richtung zur Längsnut (5) hin, der Längsnut angrenzend, eine zweite Abschrägung (7) aufweist.
12., Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupteinspritzung durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (13) einer zweiten Ausnehmung (10) im Pumpenkolben (1) mit der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (21) der Saugbohrung (17) durch Freigabe eines fluidleitenden dritten Rückströmwegs vom Pumpenarbeitsraum (16) zur Saugbohrung (17) beendet wird, und wobei durch ein Zusammenwirken der dem Pumpenarbei sräum (16) abgewandten Steuerkante (14) der zweiten Ausnehmung (10) im Pumpenkolben (1) mit der dem Pumpena.rbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (24) einer zweiten Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) der Beginn einer dritten Stufe der Einspritzung ("Nacheinspritzung") durch Unterbrechen des dritten Rückströmwegs gesteuert wird.
13. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Überdeckung der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (12) der ersten Ausnehmung (9) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Kante (20) der Saubohrung (17) einen einen zweiten Nutzhub (hN2) für die Haupteinspritzung definierenden Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (13) der zweiten Ausnehmung (10) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (21) der Saugbohrung (17) aufweist.
14. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Überdeckung der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (13) der zweiten Ausnehmung (10) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (21) der Saugbohrung (17) einen einen zweiten Leerhub (hL2) definierenden Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsräum (16) abgewandten Steuerkante (14) der zweiten Ausnehmung (10) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (24) der zweiten Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) aufweist.
15. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Überdeckung der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (14) der zweiten Ausnehmung (10) des Pumpenkolbens (1) und der dem Pumpenarbeitsraum (16) zugewandten Steuerkante (24) der zweiten Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) einen einen dritten Nutzhub (hN3) definierenden Abstand in Axialrichtung zwischen der dem Pumpenarbeitsraum (16) abgewandten Steuerkante (21) der Saugbohrung (17) und der schrägen unteren Hauptsteuerkante (4) aufweist.
16. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausnehmung (19) des Pumpenkolbens (1) in Form einer im wesentlichen parallel zur schrägen unteren Hauptsteuerkante (4) verlaufenden zweiten Nut (10) ausgebildet ist und dass die zweite Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) und die Saugbohrung (17) in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt sind, derart dass die zweite Nut (10) bei einem Förderhub des Pumpenkolbens (1) sukzessiv eine fluidleitende Verbindung zur in fluidleitender Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum (16) stehenden zweiten Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) , zur in fluidleitender Verbindung mit dem Pumpenarbeits- raum (16) stehenden zweiten Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) und zur Saugbohrung (17), und zur Saugbohrung (17) erstellt.
17. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion in Richtung der zweiten Nut (10) des Pumpenzylinders (2) und die Projektion in Richtung der zweiten Nut (10) der Saugbohrung (17) einen überlappenden Bereich aufweisen, wobei die Saugbohrung (17) in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, höher liegt als die Projektion in Richtung der zweiten Nut (10) der zweiten Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) , während die zweite Ausnehmung (19) des Pumpenzylinders (2) in ihrer axialen Höhe, in Richtung des Förderhubs betrachtet, tiefer liegt als die Projektion in Richtung der zweiten Nut (10) der Saugbohrung (17).
18. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsmäßige Länge der zweiten Nut (10) im wesentlichen der umfangsmäßigen Länge der Projektion in Axialrichtung der schrägen unteren Hauptsteuerkante (4) entspricht.
19. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nut (10) im wesentlichen eine Rechteckform aufweist.
20. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Ausnehmung (19 ) des Pumpenzylinders (2 ) in Form eines Sacklochs mit rundem, rechteckigem, quadratischem, dreieckigem, parallelogrammartigen, trapezförmigen oder torbogenförmigen Querschnitt vorliegt .
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