DE2919229C2 - Kontinuierlich fördernde Kraftstoffpumpe für das Einspritzsystem einer Diesel-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich fördernde Kraftstoffpumpe mit stufenlos steuerbarem Förderhub für das Enspritzsystem einer Diesel-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
• Eine solche Kraftstoffpumpe ist bekannt (DE-PS 9 03 874).
• Bei dieser bekannten Kraftstoffpumpe ist das Steuerventil (siehe Fig. 1) als Drosselventil ausgebildet, das mit seinem Steuerschieber einen Drosselquerschnitt verändern kann, wobei die Drücke stromauf und stromab des Drosselquerschnitts als Steuerdrücke dienen. Am Steuerschieber wirkt in Axialrichtung eine Kraft, die im wesentlichen gleich dem Produkt aus der Querschnittsfläche des Steuerschiebers und dem Kraftstoffdruck stromauf der Drosselstelle ist. Zwischen dieses Steuerventil und den Stellantrieb ist bei der bekannten Kraftstoffpumpe eine weitere Ventileinheit mit einem Ablaßventil geschaltet, das mit Hilfe der Steuerdrücke vom Steuerventil gesteuert wird. Der eine Druckraum des Stellantriebs ist unmittelbar an den Förderstrom angeschlossen, und der andere Druckraum des Stellantriebs ist an den Förderstrom über eine feste Drossel angeschlossen und ferner mit dem Ablaßventil verbunden, so daß der Druck im letztgenannten Druckraum durch mehr oder weniger weites Öffnen des Ablaßventils veränderbar ist. Diese Druckänderung bewirkt eine Verlagerung des Kolbens des Stellantriebs und somit eine Änderung des Förderhubes der Kraftstoffpumpe.
• Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffpumpe ist, daß mit Ausnahme des Betriebszustandes mit maximaler Förderleistung, bei der das Ablaßventil geschlossen ist, geförderter Kraftstoff abgelassen wird und somit nicht zum Einspritzsystem gelangt. Dieses Kraftstoffablassen trägt ferner dazu bei, daß einer bestimmten Stellung des Steuerschiebers nicht immer ein genau definierter Förderstrom stromab des Steuerventils zugeordnet ist. Ferner hängt bei der bekannten Kraftstoffpumpe der Förderstrom vom Gegendruck ab, gegen den die Förderung erfolgt. Dieser Gegendruck wirkt einerseits auf den Steuerschieber und versucht, diesen zu verschieben, was eine entsprechende Änderung der Stellkraft am Steuerschieber oder die Inkaufnahme einer gewissen Verschiebung erfordert. Andererseits wirkt beispielsweise ein erhöhter Gegendruck im einen Druckraum des Stellantriebs auf dessen Kolben, ohne daß ein im gleichen Ausmaß erhöhter Druck im anderen Druckraum wirkt, was zu einer Verschiebung des Kolbens des Stellantriebs und somit zu einer Änderung der Stellung des Stellgliedes der Kraftstoffpumpe führt. Die bekannte Kraftstoffpumpe ist somit nicht geeignet für eine genaue und reproduzierbare Einstellung des Förderstromes und reagiert ferner auf Änderungen des Gegendrucks durch Änderung des Förderstromes.
• Wenn eine Kraftstoffpumpe in einem Einspritzsystem benutzt werden soll, bei dem die Dosierung der durch alle Einspritzdüsen des Einspritzsystems einzuspritzenden Kraftstoffmengen durch die Kraftstoffpumpe erfolgen soll und bei dem der Gegendruck, gegen den die Kraftstoffpumpe fördern muß, im Betrieb stark schwankt, ist die bekannte Kraftstoffpumpe mit den vorstehend erläuterten Nachteilen nicht geeignet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Kraftstoffpumpe derart auszubilden, daß ihr Förderstrom, d. h. die je Zeiteinheit geförderte Kraftstoffmenge, durch Verschieben des Steuerschiebers genau und reproduzierbar gesteuert werden kann, und zwar unabhängig von der Höhe des Gegendrucks.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst.
• Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung wirken sich Änderungen des Gegendrucks weder auf den Stellantrieb, d. h. auf die an dessen Kolben angreifende resultierende Kraft, noch auf den Steuerschieber des Steuerventils aus. Ablaß von Kraftstoff ist zur Einstellung des Förderstromes nicht erforderlich. Somit liefert die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe einen genau und reproduzierbar dosierbaren Förderstrom auch gegen sich ändernde Gegendrücke.
• Durch die GB-PS 5 38 229 ist es an sich bekannt, bei einem Kolben eines Stellantriebs einer Kraftstoffpumpe gleichgroße Stirnflächen vorzusehen. Durch die DE-OS 22 40 195 ist es an sich bekannt, bei einer Kraftstoffpumpe deren Steuerschieber verschiebbar im Stellglied anzuordnen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe; und
• Fig. 2 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch die Kraftstoffpumpe gemäß Fig. 1 entlang deren Querachse.
• Ein Zylinderstern 1, der beispielsweise mit konstantem Drehzahlverhältnis von der zugeordneten Diesel-Brennkraftmaschine angetrieben wird, trägt mehrere Pumpenkolben 2, die sich gegen den Kraftstoffdruck auf einem Hubring 3 abstützen. Der Zylinderstern 1 ist um eine pumpenfeste Pumpenachse 4 drehbar. Der Hubring 3 weist relativ zur Pumpenachse 4 eine Exzentrizität e auf, die gleich dem halben Förderhub eines jeden Pumpenkolbens ist. Der Hubring 3 ist fest verbunden mit einem Stellkolben 5, der quer zur Pumpenachse 4 verschiebbar ist. Der Hubring 3 und der Stellkolben 5 bilden gemeinsam ein Stellglied, durch dessen Stellung die Exzentrizität e und somit der Förderhub der Kraftstoffpumpe bestimmt ist. Der Stellkolben 5 stützt sich über mit Kraftstoff gefüllte Druckräume 6 an einem Kolben 8 ab, der am Gehäuse 7 der Kraftstoffpumpe fest angebracht ist. In einer Bohrung des Stellkolbens 5 ist ein Steuerschieber 9 verschiebbar angeordnet. Im Steuerschieber 9 und im Stellkolben 5 sind derart Ringnuten ausgebildet, daß insgesamt fünf Ringräume 10, 11, 12, 13 und 14 vorhanden sind, in denen unterschiedliche Kraftstoffdrücke herrschen. Der Ringraum 10 bildet dabei den Steuerventileinlaß, während die Ringräume 13 und 14 zwei Steuerventilauslässe bilden. Die fünf Ringräume sind folgendermaßen durch Drosselquerschnitte miteinander verbunden: Der von der Kraftstoffpumpe geförderte Förderstrom ≙ wird in den den Steuerventileinlaß bildenden Ringraum 10 geleitet. Dieser ist über sich gegensinnig verändernde erste Drosselquerschnitte mit den Ringräumen 11 und12 verbunden, deren Größe von der relativen Stellung zwischen dem Stellkolben 5 und dem Steuerschieber 9 abhängt. An diese beiden Ringräume 11 und 12 sind einerseits die dem Kolben 8 zugeordneten Druckräume 6 angeschlossen, in denen sich demzufolge der jeweils im zugeordneten Ringraum 11 bzw. 12 herrschende Steuerdruck einstellt. Außerdem sind die beiden Ringräume 11 und 12 mit den die Steuerventilauslässe bildenden Ringräumen 13 und 14 über zweite Drosselquerschnitte verbunden, die sich ebenfalls gegensinnig in Abhängigkeit von der Relativstellung des Steuerschiebers 9 bezüglich des Stellkolbens 5 ändern. Die Ringräume 13 und 14 sind mit einer gemeinsamen Sammeldruckleitung 15 verbunden, durch die der gesamte von der Pumpe erzeugte Förderstrom ≙ zu einem Verteilungsteil 16 des im übrigen nicht dargestellten Einspritzsystems geleitet wird. Der Förderstrom ≙ durchströmt somit das Steuerventil der Kraftstoffpumpe auf zwei parallelen Wegen: Der eine Weg führt vom Ringraum 10 über den Ringraum 11 und den Ringraum 13 zur Sammeldruckleitung 15, wogegen der andere Weg vom Ringraum 10 über den Ringraum 12 und den Ringraum 14 zur Sammeldruckleitung 15 führt.
• Unabhängig von der Stellung des Steuerschiebers 9 relativ zum Stellkolben 5 ist die Gesamtdrosselwirkung zwischen dem den Steuerventileinlaß bildenden Ringraum 10 und der Sammeldruckleitung 15 konstant. In einer Mittellage des Steuerventils, in der die ersten Drosselquerschnitte zwischen den Ringräumen 10 und 11 sowie zwischen den Ringräumen 10 und 12 einander gleich sind und außerdem die zweiten Drosselquerschnitte zwischen den Ringräumen 11 und 13 sowie zwischen den Ringräumen 12 und 14 einander gleich sind, sind die Steuerdrücke in den Druckräumen 6 gleich, so daß keine Änderung der Exzentrizität e bzw. Verstellung des Hubringes 3 erfolgt. Wenn von dieser Mittellage ausgehend die Relativstellung zwischen dem Steuerschieber 9 und dem Stellkolben 5 geändert wird, treten in den beiden Druckräumen 6 zunächst verschiedene Drücke auf, die zu einer Verlagerung des Stellkolbens 5 und damit zu einer Änderung des Förderhubes führen, bis die Symmetrie der Stellung zwischen dem Steuerschieber 9 und dem Stellkolben 5 wieder hergestellt ist. Das aus dem Stellkolben 5 und dem Hubring 3 bestehende Stellglied folgt somit der Stellung des Steuerschiebers 9, der ohne Reaktionskräfte aus den auf ihn wirkenden Kraftstoffrücken bewegt werden kann.

Claims (1)

1. Kontinuierlich fördernde Kraftstoffpumpe mit stufenlos steuerbarem Föderhub für das Einspritzsystem einer Diesel-Brennkraftmaschine, mit einem mechanischen, unmittelbar an den Pumpenkolben (2) anliegenden Stellglied (3, 5), dessen Stellung den Förderhub der Kraftstoffpumpe bestimmt, einem mit dem Stellglied gekuppelten Stellantrieb, der einen Kolben (8) aufweist, der an ihm entgegengesetzt angreifenden Steuerdrücken in zwei Druckräumen (6) ausgesetzt ist, und einem im Förderstrom der Kraftstoffpumpe angeordneten Steuerventil mit einem willkürlich betätigbaren Steuerschieber (9), wobei das Steuerventil durch gesteuerte Drosselung des Druckes des Förderstroms der Kraftstoffpumpe die Steuerdrücke zur Steuerung des Stellantriebs erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (9) verschiebbar im Stellglied (3, 5) angeordnet ist und mit diesem stromab des Steuerventileinlasses (Ringraum 10) zwei zueinander parallel geschaltete, veränderbare erste Drosselquerschnitte, die bei einer Verschiebung des Steuerschiebers (9) gegensinnig verändert werden, sowie stromab eines jeden der ersten Drosselquerschnitte je einen veränderbaren zweiten Drosselquerschnitt bildet, wobei bei einer Verschiebung des Steuerschiebers (9) die zweiten Drosselquerschnitte gegensinnig zueinander und gegensinnig zum betreffenden stromauf liegenden ersten Drosselquerschnitt verändert werden, wobei der Steuerschieber (9) in Verbindung mit den von ihm begrenzten Drosselquerschnitten eine solche Form hat, daß sich an ihm die Kräfte aus den Kraftstoffdrücken aufheben, daß die zwei Druckräume (6) am Kolben (8) des Stellantriebs mit dem Druck stromab des einen bzw. dem Druck stromab des anderen ersten Drosselquerschnitts als Steuerdrücke gespeist werden, daß dieser Kolben (8) mit gleichgroßen Stirnflächen innerhalb des Stellglieds (3, 5) pumpengehäusefest angeordnet ist und daß die zweiten Drosselquerschnitte mit den Steuerventilauslässen (Ringräume 13, 14) für die stromab von diesen zusammengeführten Kraftstoffteilströme verbunden sind.