EP0071876A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkaraftmaschinen - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
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- F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
- F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
- F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
- F02M59/26—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders
- F02M59/265—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders characterised by the arrangement or form of spill port of spill contour on the piston
Definitions
- the invention is based on a fuel injection. pump according to the genus of the main claim.
- the longitudinal groove and the oblique boundary edge of the groove extending over part of the circumference are arranged on the outer surface of the pump piston in such a way that the rotatability of the pump piston with the help of the control rod between defined stops assigns the opening in the cylinder wall in such a way results in that in one end position the opening is brought into overlap with the longitudinal groove and in the other end position is brought into overlap with the pump piston part, the z.
- the starting fuel injection quantity of the pump element is determined in a known manner.
- the fuel injection pump according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it is prevented in a simple manner that the maximum amount of fuel is supplied to the engine when the control device fails. Is z. B. despite partial load or low-load turned on failure of the control device or malfunction of the control device of the pump piston in the direction of full load, so come if the trend of adjustment continues toward full load, the discharge opening in the cylinder wall to overlap with Sto p pNUT just before the adjustment device reaches the limit stop on the full-load side. In this case, the internal combustion engine is switched off. Fuel can therefore only be delivered if an intermediate position of the pump piston between the stop and start position can be maintained by a properly functioning control device and rotating device. An increase in security against destruction of an internal combustion engine operated in this way is achieved with the least effort.
- FIG. 1 shows a partial section through the parts of a fuel injection pump to be influenced according to the invention in longitudinal section
- FIG. 2 shows the execution of design variants of a pump piston designed according to the invention
- FIG. 2a shows a further design variant of FIG. 2
- FIG. 3 shows the possible path of a control rod for the solution according to the invention.
- a pump cylinder 2 is inserted for each pump element, in the cylinder bore 3 of which a pump piston 4 is driven, reciprocally driven for each pumping and suctioning movement.
- the pump piston 4 encloses a pump working chamber 6 in the cylinder bore 3, from which the fuel is conveyed to a fuel injection valve 8 via the pressure valve 7, which is shown in part, during the delivery stroke of the pump piston 4.
- An opening 10 is provided in the wall of the pump cylinder 2 in the region of the pump work chamber 6, which connects the pump work chamber 6 to a suction chamber 11, which surrounds the pump cylinder 2, at least in the lowest position of the pump piston 4.
- the suction chamber 11 is continuously supplied with fuel by means not shown and is under the low delivery pressure of the delivery pump provided for this purpose.
- the pump piston 4 has on its outer surface 40 a longitudinal groove 14 extending from its end face 12 and also has a recess branching from the longitudinal groove 14 and leading obliquely away from the end face 12 of the pump piston 4, here designed as an inclined groove 15, which extends over part of the pump piston outer surface 4aer - stretches.
- An upper, oblique boundary edge 16 of the oblique groove 15 serves as a control edge which cooperates with the opening 10.
- the pump piston 4 At its end protruding from the pump cylinder 2, the pump piston 4 has a guide surface 17 which is in engagement with a guide sleeve 18. This serves as a rotating element of the pump piston 4 and has on its part guided in the pump housing 1 an arm 20 which engages in a recess 21 of a control rod 22. This is actuated in a manner not shown by an actuating device 23 acting as a rotating device on the pump piston 4. the actuating device 23 being controlled by an electrical control device 24 of a known type.
- the control rod 22 is, as shown in Figure 3, adjustable between two end stops 25 and 26.
- FIG. 4 A development of the pump piston 4 designed according to the invention is shown in FIG.
- a second longitudinal groove 14 ' is arranged on the lateral surface 4a of the pump piston 4, which is diametrically opposite the groove 14.
- the longitudinal groove 14, which is usually referred to as the stop groove, is designed to be substantially wider than the normal width shown in dashed lines.
- this pump piston 4 can be rotated, so that the opening 10 or a second opposite opening 10 'comes in overlap with the longitudinal groove 14 or the longitudinal groove 14' in both end positions of the pump piston 4.
- the opening 10, 10 serves as a suction and discharge opening. It is used to fill the pump working chamber 6 with fuel during the suction stroke of the pump piston 4. As soon as the opening 10, 10 'is closed by that part of the lateral surface 4a of the pump piston 4 which follows the end edge 12, the delivery stroke of the pump piston 4 begins. No delivery can take place if the rotational position of the pump piston 4 is such that the longitudinal groove 14 and the beginning of the oblique boundary edge 16 or the longitudinal groove 14 'are in register with the opening 10 or 10'. Then all of the delivered fuel flows out again through the opening 10 or 10 'to the suction chamber 11.
- the opening 10 or 10 ' comes back into overlap with the longitudinal groove 14 or 14' with constant rotation in the direction of full load, shortly before or when the control rod 22 reaches its end stop .
- the solution according to the invention can be implemented either by increasing the usually provided rotation path of the control rod 22 or the pump piston 4 by means of a corresponding adjustment of the position of the end stops 25 and 26 (see also FIGS. 1 and 3); or the pump piston 4 is modified and, with a constant angle of rotation, an additional longitudinal groove 14 'according to the configuration according to FIG.
- the pump piston 4 can have the one oblique groove 15, or, as also shown in FIG. 2, at least one second oblique groove have groove or recess 15 'with an oblique upper boundary edge 16.
- the number of openings 10, 10 ' is corresponding.
- control device 24 has an I element (integral element).
- the actuating device 23 contains an electro-hydraulic or electro-pneumatic actuator, in which, for example, the solenoid valve is jammed and / or the return of the control medium is closed and the pump piston 4 thereby reaches the maximum rotational position.
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Abstract
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz- . pumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Kraftstoffeinspritzpumpen dieser Art sind die Längsnut und die schräge Begrenzungskante der sich über einen Teil des Umfangs erstreckenden Nut so an der Mantelfläche der Pumpenkolben angeordnet, daß sich durch die Verdrehbarkeit des Pumpenkolbens mit Hilfe der Regelstange zwischen definierten Anschlägen eine Zuordnung der Öffnung in der Zylinderwand derart ergibt, daß in der einen Endstellung die Öffnung in Überdeckung mit der Längsnut gebracht wird und in der anderen Endstellung in Überdeckung mit dem Pumpenkolbenteil gebracht wird, der z. B. wegen nicht vorhandener Schrägnut, einer zusätzlichen Startnut oder im Endbereich der Schrägnut, in bekannter Weise die Startkraftstoffeinspritzmenge des Pumpenelements bestimmt. Bei elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzpumpen kann es jedoch vermehrt zu Störungen der einwandfreien Funktion der Schaltung oder der Steuereinrichtung kommen. In diesen Fällen besteht die Möglichkeit, daß die Pumpenkolben in ihre für die Bedingungen der Brennkraftmaschine falschelmaximale Verdrehstellung gebracht werden. Dabei kann es zu einer zu hohen Kraftstoffzufuhr und damit zu Überdrehzahlen und zur Zerstörung der zugeordneten Brennkraftmaschine kommen.
- Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß in einfacher Weise verhindert wird, daß der Brennkraftmaschine die Kraftstoffhöchstmenge beim Versagen der Steuerungseinrichtung zugeführt wird. Wird z. B. bei Ausfall der Steuerungseinrichtung oder Fehlverhalten der Steuerungseinrichtung der Pumpenkolben trotz Teillast oder niedriger Last in Richtung Vollast gedreht, so gelangt, falls die Tendenz der Verstellung in Richtung Vollast anhält, die Entlastungsöffnung in der Zylinderwand in Überdeckung mit der Stoppnut,kurz bevor die Verstelleinrichtung an den vollastseitigen Begrenzungsanschlag gelangt. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine abgestellt. Eine Förderung von Kraftstoff kann somit nur erfolgen, wenn durch eine einwandfrei funktionierende Steuereinrichtung und Verdreheinrichtung eine Zwischenstellung des Pumpenkolbens zwischen Stopp-und Startstellung eingehalten werden kann. Es wird mit einem geringsten Aufwand eine Erhöhung der Sicherheit gegen Zerstörung einer solchermaßen betriebenen Brennkraftmaschine erzielt.
- Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemäß zu beeinflussenden Teile einer Kraftstoffeinspritzpumpe im Längsschnitt, Fig. 2 die Abwicklung von Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäß gestalteten Pumpenkolbens, Figur 2a eine weitere Ausführungsvariante zu Figur 2 und Figur 3 die Darstellung des möglichen Wegs einer Regelstange für die erfindungsgemäße Lösung.
- Im teilweise dargestellten Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Reihenbauart ist pro Pumpenelement ein Pumpenzylinder 2 eingesetzt, in dessen Zylinderbohrung 3 ein Pumpenkolben 4 für jeweils eine Pump-und Saugbewegung hin- und hergehend angetrieben, geführt wird. Der Pumpenkolben4schließt in der Zylinderbohrung 3 einen Pumpenarbeitsraum 6 ein, von dem aus über ein teilweise dargestelltes Druckventil 7 der Kraftstoff während des Förderhubs des Pumpenkolbens4 zu einem Kraftstoffeinspritzventil 8 gefördert wird.
- In der Wand des Pumpenzylinders 2 im Bereich des Pumpenarbeitsraums 6 ist eine Öffnung 10 vorgesehen, die den Pumpenarbeitsraum 6 zumindest in der untersten Stellung des Pumpenkolbens 4 mit einem Saugraum 11 verbindet, der den Pumpenzylinder 2 umgibt. Der Saugraum 11 wird durch nicht weiter dargestellte Mittel ständig mit Kraftstoff versorgt und steht unter dem niedrigen Förderdruck der dazu vorgesehenen Förderpumpe.
- Der Pumpenkolben 4 weist an seiner Mantelfläche 40 eine von seiner Stirnseite 12 ausgehende Längsnut 14 auf und besitzt ferner eine von der Längsnut 14 abzweigende und schräg von der Stirnseite 12 des Pumpenkolbens4 wegführende, hier als Schrägnut 15 ausgebildete Ausnehmung, die sich über einen Teil der Pumpenkolbenmantelfläche4aer- streckt. Eine obere, schräge Begrenzungskante 16 der Schrägnut 15 dient als Steuerkante, die mit der Öffnung 10 zusammenarbeitet.
- An seinem aus dem Pumpenzylinder 2 herausragenden Ende des Pumpenkolbens 4 weist dieser eine Führungsfläche 17 auf, die im Eingriff mit einer Führungshülse 18 steht. Diese dient als Verdrehelement des Pumpenkolbens 4 und weist an ihrem im Pumpengehäuse 1 geführten Teil einen Arm 20 auf, der in eine Ausnehmung 21 einer Regelstange 22 eingreift. Diese wird auf nicht weiter dargestellte Weise durch eine als Verdreheinrichtung auf den Pumpenkolben 4 einwirkende Betätigungseinrichtung 23 betätigt, . wobei die Betätigungseinrichtung 23 von einer elektrischen Steuereinrichtung 24 bekannter Art gesteuert wird. Die Regelstange 22 is dabei, wie in Figur 3 gezeigt, zwischen zwei Endanschlägen 25 und 26 verstellbar.
- In Figur 2 ist eine Abwicklung des erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpenkolben 4 dargestellt. Dabei ist für eine zweite Ausführungsform auf der Mantelfläche 4a des Pumpenkolbens 4 eine zweite Längsnut 14' angeordnet, die der Nut 14 diametral gegenüberliegt. Die üblicherweise als Stoppnut bezeichnete Längsnut 14 ist gegenüber der gestrichelt eingezeichneten normalen Breite wesentlich breiter ausgeführt. Mit Hilfe der Regelstange 22 ist dieser Pumpenkoiben 4 verdrehbar, so daß die Öffnung 10 bzw. eine zweite gegenüberliegende Öffnung 10' in beiden Endstellungen des Pumpenkolbens 4 in Überdeckung mit der Längsnut 14 oder der Längsnut 14' kommt.
- Bekannterweise dient die Öffnung 10, 10' als Saug- und Absteueröffnung. Über sie wird der Pumpenarbeitsraum 6 während des Saughubs des Pumpenkolbens 4 mit Kraftstoff gefüllt. Sobald die Öffnung 10, 10' durch den der Stirnkante 12 folgenden Teil der Mantelfläche 4a des Pumpenkolbens 4 verschlossen wird, beginnt der Förderhub des Pumpenkolbens 4. Keine Förderung kann dann erfolgen, wenn die Drehstellung des Pumpenkolbens 4 so ist, daß die Längsnut 14 und der Anfang der schrägen Begrenzungskante 16 oder die Längsnut 14' in Überdeckung mit der Öffnung 10 bzw. 10' ist. Dann strömt der gesamte geförderte Kraftstoff wieder über die Öffnung 1o bzw. 10' zum Saugraum 11 ab. Bei Zwischenstellungen des Pumpenkolbens 4 legt dieser einen mehr oder weniger großen, wirksamen Förderhub zurück, bis die Öffnung 10, 10' durch die Steuerkante 16 wieder geöffnet wird. Über die Schrägnut 15 und die Längsnut 14 kann dann der nach Förderende verdrängte Kraftstoff wiederum zum Saugraum 11 abfließen.
- Insbesondere im Falle eines Versagens der Betätigungseinrichtung 23 und der elektrischen Steuereinrichtung 24 kommt die Öffnung 10 bzw. 10' bei ständiger Verdrehung in Richtung Vollast wieder in Überdeckung mit der Längsnut 14 bzw. 14', kurz bevor bzw. wenn die Regelstange 22 ihren Endanschlag erreicht. Damit kann bei dem auftretenden Fehler die Kraftstofförderung auf Null gestellt und die Brennkraftmaschine abgestellt werden. Die erfindungsgemäße Lösung kann entweder durch Vergrößerung des überlicherweise vorgesehenen Verdrehwegs der Regelstange 22 bzw. des Pumpenkolbens 4 mittels entsprechender Anpassung der Lage der Endanschläge 25 und 26 verwirklicht werden (siehe dazu Figuren 1 und 3); oder es wird der Pumpenkolben 4 modifiziert und bei gleichbleibendem Verdrehwinkel eine zusätzliche Längsnut 14' gemäß Ausgestaltung nach Figur 2 am Pumpenkolben 4 angebracht, die bei Verwendung einer mit dem Lenkerarm 20 versehenen sogenannten Lenkerregulierung wegen der begrenzten Verdrehbarkeit des Pumpenkolbens 4 obligatorisch ist. Der Pumpenkolben 4 kann dabei die eine Schrägnut 15, oder wie ebenfalls in Figur 2 eingezeichnet, mindestens noch ein zweite Schrägnut oder Ausnehmung 15' mit schräger oberer Begrenzungskante 16 haben. Entsprechend ist die Zahl der Öffnungen 10, 10'.
- Es genügt aber auch, um ein Absteuern der geförderten Kraftstoffmenge bei einem Fehlverhalten der Steuereinrichtung 24 zu erzielen, nur eine der Längsnuten 14 oder 14' breiter auszuführen, oder,wie in Figur 2a zu einer weiteren Ausführungsvariante des Pumpenkolbens 4'' gezeigt, mindestens eine Stoppnut 14'' mit einem verbreiterten Abschnitt 14a'' zu versehen. Dieser Abschnitt 14a'' ist in seiner Länge l so ausgelegt, daß in der maximalen Verdrehstellung des Pumpenkolbens 4'' und in seinem gesamten Hubbereich die Öffnung 10 den Pumpenarbeitsraum 6 mit dem Saugraum 11 verbindet. Die dabei von der Öffnung 10 in der oberen Totpunktlage des Pumpenkolben 4'' eingenommene Lage ist strichpunktiert als 10'' in die hier mit 4a'' bezeichnete Mantelfläche eingezeichnet.
- Damit wird bei allen beschriebenen Ausführungsvarianten in der maximalen Verdrehstellung des Pumpenkolbens 4 bzw. 4" kein Kraftstoff gefördert und so die geforderte Sicherung gegen Überlastung des Motors erreicht. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn die Steuereinrichtung 24 mit einem I-Glied (Integralglied) ausgestattet ist und die Betätigungseinrichtung 23 ein elektro-hydraulisches oder elektro-pneumatisches Stellglied enthält, bei dem z. B. das Magnetventil klemmt und/oder der Rücklauf des Steuermediums verschlossen wird und dadurch der Pumpenkolben 4 in die maximale Verdrehstellung gelangt.
Claims (5)
aufeinander abgestimmt sind, daß die Öffnung (10, 10') in beiden Endpunkten der durch Anschläge (25, 26) begrenzten Verdrehstellung des Pumpenkolbens (4, 4'') in dauernder Überdeckung mit der wenigstens einen Längsnut (14, 14; 14'') ist.
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