DE10000977A1 - Kraftstoff-Einspritzpumpe - Google Patents

Abstract

Bei einer Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Gehäuse (10), einer Dosierpumpe (18, 20) und einem Spritzversteller (26) für die Dosierpumpe, wobei der Spritzversteller einen Kolben (28) aufweist, der von einer Rückstellfeder (48) beaufschlagt wird, soll das Startverhalten des von der Einspritzpumpe versorgten Verbrennungsmotors verbessert werden. Zu diesem Zweck ist zusätzlich eine Startfeder (50) vorgesehen, die den Kolben (28) beaufschlagt und entgegen der Rückstellfeder wirkt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Gehäuse, einer Dosierpumpe und einem Spritzversteller für die Dosierpumpe, wobei der Spritz­ versteller einen Kolben aufweist, der von einer Rückstellfeder beaufschlagt wird.

Eine solche Kraftstoff-Einspritzpumpe ist aus der DE 43 44 865 A1 bekannt. Es handelt sich bei dieser Kraftstoff-Einspritzpumpe um eine sogenannte Ver­ teilereinspritzpumpe, bei der ein einziger Pumpenkolben der Dosierpumpe dazu verwendet wird, die korrekte Kraftstoffmenge in den entsprechenden Zylinder eines Verbrennungsmotors einzuspritzen. Der Pumpenkolben macht während einer Umdrehung der Antriebswelle so viele Hübe, wie Zylinder des Motors zu versorgen sind; die Antriebswelle der Kraftstoff-Einspritzpumpe dreht sich dabei mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle des Motors.

Da der Kraftstoff in die entsprechenden Zylinder, bezogen auf den Drehwinkel der Kurbelwelle, nicht immer zu demselben Zeitpunkt eingespritzt werden muß, ist der Spritzversteller vorgesehen, mittels dem der Einspritzzeitpunkt an die herrschenden Betriebsbedingungen des Motors angepaßt werden kann. Bei einer Verteilereinspritzpumpe geschieht dies dadurch, daß ein den Pumpenkolben betätigender Nockenring, der von der Antriebswelle angetrieben wird, relativ zu dieser um etwa ± 10° verstellt wird.

Zur Verstellung des Nockenrings ist der Kolben vorgesehen, der von der Rück­ stellfeder gegen einen Endanschlag gedrückt wird. Diese Stellung in Anlage am Endanschlag entspricht einer Spritzverstellung in Richtung "spät". Um nun beim Betrieb die Spritzverstellung hervorzurufen, wird die der Rückstellfeder gegenüberliegende Seite des Kolbens mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt, das von einem Steuerschieber gesteuert und von einer Vorförderpumpe der Einspritzpumpe bereitgestellt wird. Hieraus folgt aber, daß bei Stillstand der Kraftstoff-Einspritzpumpe sich der Kolben des Spritzverstellers in der Lage "spät" befindet, da im Stillstand kein Fluidstrom bereitgestellt werden kann und somit auf den Kolben ausschließlich die Kraft einwirkt, die von der Rückstellfeder bereitgestellt wird.

Nachteilig hierbei ist, daß die von der Rückstellfeder vorgegebene Lage des Kolbens des Spritzverstellers im Stillstand nicht optimal ist für das Starten eines von der Kraftstoff-Einspritzpumpe versorgten Verbrennungsmotors.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bietet den Vorteil, daß die der Rückstellfeder entgegen­ wirkende Startfeder den Kolben des Spritzverstellers in der für einen Start des Verbrennungsmotors optimalen Stellung hält, wenn sich die Kraftstoff-Einspritz­ pumpe im Stillstand befindet und folglich kein Fluidstrom zur Verfügung steht, mit dem der Kolben beaufschlagt werden könnte. Diese optimale Stellung, die insbesondere im Hinblick auf das Startverhalten bei niedrigen Temperaturen gewählt wird, kann vorzugsweise durch Abstimmung der Vorspannung und der Federkonstanten der Rückstellfeder und der Startfeder bestimmt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Startfeder im Inneren des Kolbens angeordnet ist. Dies ergibt eine besonders kompakte Bauform.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich die Startfeder mit einem Ende am Gehäuse der Einspritzpumpe abstützt. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache, offene Konstruktion mit geringen Zusatzkosten.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Startfeder sich mit einem Ende an einem Hilfskolben abstützt, der verschiebbar in einer Aufnahmebohrung im Kolben gelagert ist und sich am Gehäuse abstützt. Bei dieser gekapselten Lösung ist nur eine vergleichsweise kurze Feder erforder­ lich, die gut ausgelegt werden kann.

Um zu verhindern, daß sich der Hilfskolben von dem Kolben des Spritzverstel­ lers löst, kann in der Aufnahmebohrung ein Sicherungsring angeordnet sein, der die Verschiebbarkeit des Hilfskolbens begrenzt.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf zwei bevorzugte Aus­ führungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:

Fig. 1 in einer Schnittansicht eine Kraftstoff-Einspritzpumpe;

Fig. 2 in einer Schnittansicht schematisch einen Spritzversteller einer erfin­ dungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzpumpe;

Fig. 3 in einer Schnittansicht ein Detail des Kolbens des Spritzverstellers gemäß einer ersten Ausführungsform; und

Fig. 4 in einer Schnittansicht ein Detail des Kolbens des Spritzverstellers gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 teilweise im axialen Längsschnitt dargestellte Kraftstoff-Einspritz­ pumpe weist ein Gehäuse 10 auf, in welchem eine Antriebswelle 11 mit Gleit­ lagern 12 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 10 umgibt einen Pumpeninnen­ raum 13, der mit unter Druck stehendem Kraftstoff gefüllt ist. Die Füllung des Pumpeninnenraums 13 wird mit Hilfe einer Vorförderpumpe 14 erzielt, die im Pumpeninnenraum 13 angeordnet ist und von der Antriebswelle 11 angetrieben wird.

Am Ende der Antriebswelle 11 befindet sich stirnseitig ein Klauenpaar 15, das über ein Mitnahmestück 16 und entsprechende, nicht dargestellte Klauen eine Stirnnockenscheibe 17 drehend antreibt. Mit der Stirnnockenscheibe 17 ist ein Pumpenkolben 18 drehfest gekoppelt, der durch eine Feder 19 an die Stirn­ nockenscheibe 17 gedrückt wird und eine auf der Stirnnockenscheibe 17 ange­ ordnete Nockenbahn 20 gegen Rollen 21 drückt, die in radialer Ausrichtung in einem Rollenring 22 gelagert sind. Dieser ist mit seiner kreisförmigen Außen­ kontur in einer entsprechenden kreiszylindrischen Ausnehmung 23 im Pum­ peninnenraum 13 drehbar gelagert, wobei er sich axial über eine Schürze 24 an einer die Vorförderpumpe 14 abdeckenden Scheibe 25 abstützt. Die von dem Klauenpaar 15 und dem Mitnahmestück 16 gebildete Kupplung zwischen Antriebswelle 11 und Pumpenkolben 18 ragt durch den Rollenring 22 hindurch.

Der Rollenring 22 ist in Umfangsrichtung begrenzt drehbar gelagert und wird durch einen Spritzversteller 26 in bekannter Weise betätigt. Dazu ist der Rollenring 22 über einen radial zur Antriebswelle 11 verlaufenden Bolzen 27 mit einem Kolben 28 des Spritzverstellers gekoppelt. Die Kopplung erfolgt dabei über einen Gleitstein 29.

In Fig. 2 ist der Spritzversteller mit dem Kolben 28 zu sehen. Der Kolben 28 ist in einer Bohrung 30 verschiebbar, so daß zwei durch den Kolben 28 voneinan­ der getrennte Arbeitsräume 32, 34 gebildet sind, die jeweils von einer Versor­ gungsbohrung 36, 38 mit Fluid versorgt werden können. Zur Steuerung des entsprechenden Fluidstromes sind ein Steuerschieber 40 sowie ein Proportionalmagnet 42 vorgesehen.

Der Kolben 28 ist auf seinen beiden Stirnseiten jeweils mit einer Aufnahme­ bohrung 44 bzw. 46 versehen, die zur Aufnahme einer Feder dient. In der Aufnahmebohrung 44 ist eine Rückstellfeder 48 angeordnet, die den Kolben 28 bezüglich Fig. 2 nach unten in eine Stellung zu beaufschlagen sucht, in welcher der Arbeitsraum 34 ein minimales Volumen aufweist. In der Aufnahme­ bohrung 46 ist eine (in Fig. 2 nicht gezeigte) Startfeder 50 angeordnet, die der Rückstellfeder 48 entgegenwirkt und somit den Kolben in Richtung einer Ver­ kleinerung des Arbeitsraumes 32 beaufschlagt.

In Fig. 3 ist das mit der Startfeder 50 versehene Ende des Kolbens 28 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. In der Aufnahmebohrung 46 im Kolben 28 des Spritzverstellers ist ein Hilfskolben 52 verschiebbar angeordnet, wobei die Startfeder 50 als Druckfeder ausgebildet ist und sich zwischen dem Boden der Aufnahmebohrung 46 und dem Kopf des Hilfskolbens 52 abstützt. Somit wird der Hilfskolben 52 in Anlage an das Gehäuse 10 beaufschlagt, wobei in der Aufnahmebohrung 46 ein Sicherungsring 54 angeordnet ist, der verhindert, daß der Hilfskolben 52 von der Startfeder 50 aus der Aufnahmebohrung 46 herausgedrückt wird. Der Hilfskolben 52 ist mit einer Belüftungsöffnung 56 versehen, so daß der Raum, in welchem die Startfeder 50 angeordnet ist, sich auf demselben Druck befindet wie der Arbeitsraum 34.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform des Kolbens 28 des Spritzverstellers gezeigt. Im Unterschied zur in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform stützt sich die in der Aufnahmebohrung 46 angeordnete Startfeder 50 mit ihrem dem Boden der Aufnahmebohrung gegenüberliegenden Ende unmittelbar am Gehäuse 10 ab, wobei ein Federteller 58 vorgesehen ist, der auf einer Zentriernase 60 am Gehäuse angeordnet ist.

Die Funktionsweise des mit Rückstellfeder 48 und Startfeder 50 versehenen Kolbens 28 des Spritzverstellers ist die folgende: Im Stillstand der Kraftstoff- Einspritzpumpe, wenn also über die Versorgungsbohrungen 36, 38 kein Fluid von der Vorförderpumpe 14 zur Druckbeaufschlagung der Arbeitsräume 32, 34 bereitgestellt wird, befindet sich der Kolben 28 etwa in der in Fig. 2 gezeigten Stellung, in welcher die Startfeder 50 gewährleistet, daß der Kolben 28 nicht am Boden des Arbeitsraumes 34 anliegt, wie dies bei einer Einspritzpumpe aus dem Stand der Technik der Fall wäre. In dieser Stellung des Kolbens 28 ergibt sich die optimale Startfrühlage der Kraftstoff-Einspritzpumpe für optimale Motorstartbedingungen. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors ergibt sich zunächst eine Drehzahl, die der unteren Leerlaufdrehzahl entspricht. Dabei wird zunächst der Arbeitsraum 32 von dem Steuerschieber 40 mit Fluid beauf­ schlagt, so daß sich der Kolben 28 des Spritzverstellers bezüglich Fig. 2 nach unten in die Lage "spät" verstellt, in der er an den Boden des Arbeitsraumes 34 in die Endstellung gedrückt wird, die er ohne das Vorhandensein der Startfeder 50 hätte (0° NW). Wenn die Drehzahl weiter gesteigert wird, wird der Druckraum 34 vom Steuerschieber 40 mit Fluid versorgt, so daß der Kolben 28 zurück Richtung "früh" bewegt wird. Bei maximaler Drehzahl befindet er sich dann am Endanschlag für die Stellung "früh", was etwa 20° NW entspricht.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist die Startfeder 50 aufgrund des Vorhandenseins des Hilfskolbens 52 und des Sicherungsringes 54 nur über einen Verstellbereich von ca. 5° NW wirksam; bei einer größeren Verstellung des Kolbens 28 hebt der Hilfskolben 52 vom Gehäuse 10 ab. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der guten Auslegbarkeit der Feder; nachteilig ist allerdings, daß die Resultierende der auf den Kolben 28 einwirkenden Federkräfte einen Knick erfährt in dem Bereich, in welchem der Hilfskolben 52 vom Gehäuse 10 abhebt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform bleibt die Startfeder 50 über den gesamten Verstellbereich des Kolbens 28 wirksam. Kritisch bei dieser Aus­ führungsform ist jedoch die Federstabilität und die Dauerfestigkeit der Feder.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ergibt sich die Lage des Kolbens 28 in der Bohrung 30 durch die Anordnung des Sicherungsringes 54 in der Auf­ nahmebohrung 46; unter der Annahme einer ausreichend starken Dimensionie­ rung der Startfeder 50 wird der Kolben 28 von der Hilfsfeder 50 so weit Rich­ tung "früh" gedrückt, bis der Hilfskolben 52 am Sicherungsring 54 anliegt. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ergibt sich die entsprechende Lage des Kolbens 28 als Gleichgewichtsstellung zwischen den Kräften der Rück­ stellfeder 48 und der Startfeder 50. Zur genauen Justierung dieser Stellung können Einstellscheiben 62 verwendet werden, die zwischen dem Boden der Aufnahmebohrung 46 und der Startfeder 50 angeordnet werden.

Die vorstehend beschriebene Spritzverstelleranordnung kann auch für Radial- Kolbenpumpen verwendet werden. Der Rollenring 22 wird dann durch einen Nockenring ersetzt, der einen Anlenkbolzen mit Anlenkkugel aufweist. Die Kopplung erfolgt durch Eingriff der Anlenkkugel des Anlenkbolzens mit einer Mitnehmerbuchse, die wiederum fest in eine Querbohrung des Spritzversteller­ kolbens eingepreßt ist.

Bezugszeichenliste

10

Gehäuse

11

Antriebswelle

12

Gleitlager

13

Pumpeninnenraum

14

Vorförderpumpe

15

Klauenpaar

16

Mitnahmestück

17

Stirnnockenscheibe

18

Pumpenkolben

19

Feder

20

Nockenbahn

21

Rolle

22

Rollenring

23

Ausnehmung

24

Schürze

25

Scheibe

26

Spritzversteller

27

Bolzen

28

Kolben

30

Bohrung

32

Arbeitsraum

34

Arbeitsraum

36

Versorgungsbohrung

38

Versorgungsbohrung

40

Steuerschieber

42

Proportionalmagnet

44

Aufnahmebohrung

46

Aufnahmebohrung

48

Rückstellfeder

50

Startfeder

52

Hilfskolben

54

Sicherungsring

56

Belüftungsöffnung

58

Federteller

60

Zentriernase

62

Einstellscheibe

Claims (5)

1. Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Gehäuse (10), einer Dosierpumpe (18, 20) und einem Spritzversteller (26) für die Dosierpumpe, wobei der Spritz­ versteller einen Kolben (28) aufweist, der von einer Rückstellfeder (48) be­ aufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Startfeder (50) vorgesehen ist, die den Kolben (28) beaufschlagt und entgegen der Rückstellfeder wirkt.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Start­ feder (50) im Inneren des Kolbens angeordnet ist.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Startfeder (50) sich mit einem Ende am Gehäuse (10) der Einspritzpumpe abstützt.

4. Einspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Start­ feder (50) sich mit einem Ende an einem Hilfskolben (52) abstützt, der ver­ schiebbar in einer Aufnahmebohrung (46) im Kolben (28) gelagert ist und sich am Gehäuse (10) abstützt.

5. Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auf­ nahmebohrung (46) ein Sicherungsring (54) angeordnet ist, der die Ver­ schiebbarkeit des Hilfskolbens begrenzt.