DE19640678A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem der Spritzbeginnverstellung dienenden Spritzverstellkolben - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer solchen, durch die DE-A1-35 32 719 bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe ist als Verbindungsleitung zwischen Arbeitsraum und Zylinderbohrung eine von der dem Arbeitsraum zugewandten Stirnseite des Spritzverstellkolbens ausgehende achs­ parallele Sacklochbohrung vorgesehen, die an ihrem Ende von einer radial von außen zur Zylinderbohrung verlaufende Quer­ bohrung geschnitten wird. Der Querschnitt dieser Querbohrung am Eintritt in die Zylinderbohrung hat eine Kreisfläche.

Bei einer solchen Spritzverstelleinrichtung tritt das Problem auf, daß es auf Grund der Lastwechsel im Nocken­ antrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe zu Druckschwankungen im Bereich der Druckräume des Spritzverstellers bzw. zu Relativbewegungen zwischen Spritzverstellkolben und Steuerschieber kommt.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ergibt sich der Vorteil, daß sich bei Relativverschiebungen des Steuer­ schiebers zunächst nur eine kleine Querschnittsfläche aufge­ steuert wird, die bei gleichem Stellweg kleiner ist als die üblicherweise sich einstellende Querschnittsfläche bei kreisrundem Eintrittsquerschnitt der Verbindungsleitung in die Zylinderbohrung. Damit wird dann, wenn auf Grund der Relativbewegung zwischen Spritzverstellkolben und Steuerschieber der Steuerschieber kurzzeitig aus seiner an sich richtigen Position relativ zum Spritzverstellkolben verstellt wird nur ein sehr kleiner, drosselnder Querschnitt aufgesteuert, so daß sich die Fehleinstellung des Steuer­ schiebers nicht sofort in Form einer wesentlichen Druckände­ rung im Arbeitsraum des Spritzverstellkolbens auswirkt. Damit entfällt eine schnelle, heftige Reaktion des Spritz­ verstellkolbens auf die kurzzeitige Fehlstellung des Steuer­ schiebers derart, daß sich solche schwingenden Fehlstellun­ gen nicht verstärkt zu einem weiteren Schwingen des Spritz­ verstellkolbens aufschaukeln können.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Ausgestaltung des Eintrittsquerschnitts der Verbindungs­ leitung in die Zylinderbohrung angegeben. Wesentlich ist dabei, einen quasi kontinuierlichen Querschnittsverlauf bei stetiger Verstellung der diesen Querschnitt steuernden Steuerkante zu erzielen, wobei die Zunahme des Querschnitts über einen relativ langen Verstellweg allmählich erfolgt. In geöffneter Stellung steht dann der volle Überströmquer­ schnitt zur Verfügung, so daß bei gewollter Verstellung des Steuerschiebers mit der erforderlichen Schnelligkeit eine Korrektur der Spritzverstellkolbenstellung erfolgen kann.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung gemäß Patent­ anspruch 5 erfolgt die Verstellung des Steuerschiebers in an sich bekannter Weise durch ein Stellglied, das in einem gehäusefesten Teil des Spritzverstellers einen Druckraum einschließt mit einer vom Steuerdruck beaufschlagten Fläche. Durch diesen außerhalb des Spritzverstellkolbens untergebrachten Druckraum erfolgt eine Entkopplung dieses Druckraumes von den Druckschwankungen im Arbeitsraum des Spritzverstellkolbens insbesondere durch den zwischen beiden liegenden Entlastungsraum. Auch dies trägt in Ergänzung zur obigen Ausgestaltung nach Patentanspruch 1 zur Reduzierung von Druckschwingungen des Spritzverstellkolbens bei.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kraft­ stoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart mit radial liegen­ den Pumpenkolben und einer Einrichtung zur Spritzbeginnver­ stellung in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung und Fig. 2 eine Darstellung des Eintrittsquerschnittes der Verbindungs­ leitung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Kraftstoffeinspritzpumpen der Verteilerbauart können entweder als Pumpen mit einem sowohl als Verteiler als auch Pumpenkolben dienenden axial angetriebenen Pumpenkolben versehen werden, oder es können Radialkolben vorgesehen werden, die radial in einen in einem Verteiler angeordneten Förderkanal fördern. Eine solche sogenannte Radialkolben­ pumpe der bekannten Bauart ist im Schnitt in Fig. 1 darge­ stellt. Dabei sind vier Pumpenkolben 1 vorgesehen, die im gleichen Winkelabstand in einer gemeinsamen Radialebene zur Achse des Verteilers 2 in Radialbohrungen 3 des Verteilers 2 dicht verschiebbar gelagert sind. Auf ihrer einen Stirnseite schließen sie einen gemeinsamen Pumpenarbeitsraum 4 ein, der in bekannter, hier nicht weiter gezeigten Weise beim Radial­ auswärtshub der Pumpenkolben 1 mit Kraftstoff gefüllt wird und beim Radialeinwärtshub der Pumpenkolben über eine hier ebenfalls nicht erkennbare Druckleitung mit einer Verteiler­ öffnung an der Mantelfläche des Verteilers 2 verbunden wird, wobei die Verteileröffnung am Umfang des Verteilers abgehende Einspritzleitungen ansteuert, von denen jeweils eine bei einwärts bewegten Pumpenkolben mit auf Einspritz­ druck gebrachten Kraftstoff versorgt wird. Der Verteiler ist dabei durch nicht weiter gezeigte Mittel von einer Antriebswelle rotierend angetrieben derart, daß einerseits die Verteileröffnung ihre Steuerfunktion ausfuhren kann und andererseits die Pumpenkolben in Umfangsrichtung bewegt werden. Dabei liegen an der dem Pumpenarbeitsraum 4 gegen­ überliegenden Seite der Pumpenkolben Rollenstößel 6 an, die einer Nockenbahn 7 folgen, die auf einem Nockenring 8 an dessen einwärts zum Verteiler weisenden Ringfläche angeord­ net ist. Der Nockenring 8 stellt den im wesentlichen still­ stehenden Teil des Nockenantriebs der Pumpenkolben dar. Während die die Pumpenkolben bewegende Einrichtung, die z. B. der die ,Rollenstößel 6 fuhrende Ring 9 sein kann, der mit der Antriebswelle gekoppelt ist, den bewegten Teil des Nockenantriebs darstellen. Je nach Stellung des Nockenrings, der mit seiner zylindrischen Außenwand in einer entsprechen­ den zylindrischen Ausnehmung 10 des Pumpengehäuses 11 der Kraftstoffeinspritzpumpe geführt ist, wird ein früheres oder späteres Auflaufen der Rollen 12 der Rollenstößel 6 auf die jeweiligen Nocken 13 bewirkt, die so angeordnet sind, daß alle Rollenstößel synchron einwärts oder auswärts um die gleichen Hübe bewegt werden. Mit der Verstellung des Nocken­ rings wird somit der Beginn des Förderhubs der Pumpenkolben und damit der Spritzbeginn im Verhältnis zum Antrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe verändert.

Zur Verstellung weist der Nockenring 8 eine Nase 14 auf, die in eine Ausnehmung 15 in einem Spritzverstellkolben 16 an dessen zylindrischer Mantelfläche eingreift. Der Spritzver­ stellkolben ist in einem Zylinder 17 dicht verschiebbar und schließt mit seiner einen Stirnseite 18 mit dem geschlosse­ nen Ende des Zylinders 17 einen Arbeitsraum 20 ein und mit seiner gegenüberliegenden, anderen Stirnfläche im dort eben­ falls verschlossenen Zylinder einen Federraum 22 ein. In diesem ist eine Rückstellfeder 23 angeordnet, die sich ei­ nerseits an einem den Zylinder 17 verschließenden Verschluß­ teil 24 und andererseits an der Stirnseite 21 des Verstell­ kolbens 16 abstutzt und so eingespannt bestrebt ist, den Spritzverstellkolben 16 mit seiner einen Stirnseite 18 in Anlage an die den Zylinder 17 gegenüberliegend verschließen­ den Wand 25 zu bringen.

Im Spritzverstellkolben 16 ist ferner eine axiale Sack­ bohrung 27 als eine einen Steuerschieber 28 führende Zylinderbohrung vorgesehen, die sich zum Federraum 22 hin öffnet. Der dort eingesetzte Steuerschieber 28 schließt mit seiner einen Stirnseite 29 mit dem geschlossenen Ende der Zylinderbohrung einen Raum 30 ein, in dem eine Druckfeder 36 den Steuerschieber axial belastet und ragt mit seinem anderen Ende in den Federraum 22, wo er von einer Steuer­ feder 31 beaufschlagt ist, die sich andererseits ebenfalls am Verschlußteil 24 abstützt. Parallel zur Zylinderbohrung 27 verläuft im Stellkolben eine von der einen Stirnseite 18 ausgehende Verbindungsleitung 32, die radial im Bereich der Überdeckung durch den Steuerschieber in die Zylinderbohrung einmündet. Diese Einmündung kann durch einen Ringbund 33 des Steuerschiebers verschlossen werden, wobei dieser Ringbund eine arbeitsraumseitig liegende Ringnut 34 von einem Ringraum 35 trennt, wobei in die Ringnut 34 ein Druckmittel­ zulauf einmündet und der Ringraum 35 in den Federraum 22 mündet, der über eine nicht gezeigte Entlastungsleitung ent­ lastet ist. Die den Ringbund begrenzenden Ringkanten sind Steuerkanten, durch die bei einer Relativverschiebung des Steuerschiebers die Verbindungsleitung 32 entweder über die Ringnut 34 mit dem Druckmittelzulauf 39 verbunden oder über den Ringraum 35 zum Federraum 22 entlastet wird. Dabei ist die Ringnut 34 ständig in Verbindung mit dem Druckmittel­ zulauf 39, der von einem Druckspeicherraum 40 mit Druck­ mittel versorgt wird. Zur Versorgung des Speicherraums dient eine Kraftstoffpumpe 41 mit parallel geschaltetem Druck­ steuerventil 42, durch die zusammen der Druckspeicherraum in bekannter Weise mit einem Druck versorgt wird, der im wesentlichen drehzahlabhängig mit zunehmender Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe bzw. der zugehörigen Brennkraft­ maschine steigt.

Die Verstellung des Steuerschiebers erfolgt mit Hilfe eines Stößels 49, mit dem der Steuerschieber unter Einwirkung der Druckfeder 36 gekoppelt ist so daß er am in den Federraum 22 ragenden Ende des Steuerschiebers am Stößel 49 zur Anlage kommt. Dieser erstreckt sich koaxial zur Achse des Verstell­ kolben 16 bzw. des Steuerschieber 28 und tritt auf der der Stirnseite 21 des Steuerschieber gegenüberliegend Seite in eine im Verschlußteil 24 vorgesehene axiale Bohrung 52 ein. In dem Verschlußteil 24 ist ein geschlossener Arbeits­ zylinder 53 angeordnet, der sich koaxial an die axiale Bohrung 52 anschließt und anderen Endes durch einen Deckel 54 verschlossen ist. In dem Arbeitszylinder ist ein am Ende des Stößels 49 ausgebildeter Kolben 55 verschiebbar angeord­ net, der auf seiner einen, zum Federraum 22 weisenden Seite einen Druckraum 56 und auf seiner anderen Seite zwischen dem Kolben 55 und dem Deckel 54 einen entlasteten Raum 57 ein­ schließt, der über einen Axialbohrung 44, die in eine Quer­ bohrung 45 übergeht und mit dem Federraum ständig verbunden ist. Mit dem Stößel 49 ist im Bereich des Federraumes ferner ein Federteller 58 verbunden, zwischen dem und dem Verschlußteil 24 sich eine Steuerfeder 31 abstützt, gegen die der Stößel 49 unter Einwirkung eines in den Druckraum 56 eingebrachten Steuerdruckes verschoben wird. Als Steuerdruck dient der obengenannte drehzahlabhängige Druck.

Bei einer bei steigendem Steuerdruck auftretenden Rechtsver­ schiebung des Steuerschiebers durch den Stößel 49 führt der Ringbund 33 eine steuernde Funktionen derart aus, daß der Arbeitsraum 20 mit Druckmittel versorgt wird so lange, bis durch eine nachfolgende Bewegung des Verstellkolbens 16 gegen die Kraft der Feder 23 die Verbindungsleitung 32, die zuvor geöffnet wurde, wieder verschlossen wird. Umgekehrt wird bei einem Sinken des Druckes im Druckraum 56 der Arbeitsraum 20 so lange entlastet, bis die Verbindungs­ leitung wieder verschlossen ist. Der Druck im Druckraum 56 kann dabei noch durch eine Entlastungsleitung 43, in der ein elektrisch gesteuertes Ventil 44 sitzt, entlastet bzw. modi­ fiziert werden.

Bei dieser bekannten Einrichtung zur Spritzbeginnverstellung tritt das Problem auf, daß über die Rollen 12 beim Antrieb der Pumpenkolben rückwirkende Kräfte auf den Nockenring 8 übertragen werden, die wiederum auf den Spritzverstellkolben 16 weitergeleitet werden so daß der Druck im Arbeitsraum 20 stoßweise erhöht wird. Dieser Druck steht dann auch am Ringbund 33 an, über den bei schwingenden Bewegungen des Steuerschiebers relativ zum Spritzverstellkolben Kraftstoff auch in den Raum 20 gelangen kann und dort zu Druckerhöhungen führt, die wieder Rückwirkungen auf die Stellung des Steuerschiebers haben. Das führt zu einem instabilen Verhalten des Spritzverstellkolbens bzw. der gesamten Einrichtung zur Spritzbeginnverstellung.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist der Eintritt 60 der Verbindungsleitung 39 in die Zylinderbohrung 27 mit einem langgestreckten, vorzugsweise elliptischen Querschnitt mit in der Verschieberichtung des Steuerschiebers liegender Haupterstreckung versehen, so daß bei einer Verschiebung des Steuerschiebers relativ zum Spritzverstellkolben durch die Steuerkante des Ringbundes zunächst nur ein kleiner, dros­ selnder Querschnitt zum Arbeitsraum 20 hin aufgesteuert wird. So kann bei auftretenden Schwingungen dem Arbeitsraum 20 nur geringfügig Druckmittel zugeführt oder von diesem abgeführt werden. Die Schwingungsneigung bei auftretenden Störkräften, wie Triebwerksstößen, ist damit wesentlich verringert. Statt einem elliptischen Querschnitt können auch andere, diese Wirkung unterstützende Querschnittsverläufe an der Öffnung des Eintrittsquerschnitt des Druckmittelzulaufes verwirklicht werden. Dazu sind zu nennen zusammengesetzte Parabeläste oder Hyperbeläste oder auch andere Begrenzungen der Querschnittsfläche als Kegelschnittkurven.

Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung in Verbindung mit dem oben beschriebenen außerhalb des Spritzverstell­ kolbens angeordneten gehäusefesten Druckraum 56. Mit dieser Anordnung wird zusätzlich das Auftreten von Schwingungen aufgrund von vom Nockenantrieb übertragenen Stößen vermieden, da dieser Druckraum über den entlasteten Feder­ raum von der stoßbelasteten Druckseite und den resultieren­ den Bewegungen des Spritzverstellkolben entkoppelt ist.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem der Spritzbeginnver­ stellung dienenden Spritzverstellkolben (16), der in einem Zylinder (17) einen Arbeitsraum (20) begrenzt, der von einem steuerbaren Druckmittel beaufschlagt ist, das den Spritzver­ stellkolben entgegen einer Rückstellkraft verstellt und mit einem in einer einseitig geschlossenen Zylinderbohrung (27) des Spritzverstellkolbens (16) in Achsrichtung des Spritz­ verstellkolbens (16) verschiebbar angeordneten Steuer­ schieber (28), der von einem Steuerdruck entgegen der Kraft einer Steuerfeder (31), verstellbar ist, und in der Zylinder­ bohrung (27) mit Steuerkanten eine Verbindung einer Verbin­ dungsleitung (32) von der Zylinderbohrung (27) zum Arbeits­ raum (20) mit einem Druckmittelzulauf (39) in die Zylinder­ bohrung (27) oder einen Druckmittelablauf (35) aus der Zylinderbohrung und steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuerkante des Steuerschiebers (28) gesteuerte Ein­ trittsquerschnitt (60) der Verbindungsleitung (32) in die Zylinderbohrung (27) als ein sich in Verschieberichtung des Steuerschiebers erstreckender langgestreckter Querschnitt ausgebildet ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt parabolisch ausgebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt hyperbolisch ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Verstellung des Steuerschiebers (28) bewirkendes Stellglied (49, 55), eine vom Steuerdruck beaufschlagte Fläche aufweist und das Stellglied (49, 55) mit dieser Fläche in einen in einem ge­ häusefesten Teil (24) angeordneten, vom Arbeitsraum (20) getrennten Druckraum (56) ragt und zwischen dem Druckraum (56) und dem Arbeitsraum (20) des Spritzverstellkolbens (16) ein Entlastungsraum (22) angeordnet ist, der von der Stirn­ seite (21) des Spritzverstellkolbens (16) begrenzt wird und der Arbeitsraum (20) auf der dem Entlastungsraum (22) gegen­ überliegenden Seite des Spritzverstellkolbens (16) angeordnet ist.