DE3318236C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer solchen durch die DE-OS 28 41 807 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist zur Steuerung einer die komplementär zur für die Verbrennung benötigten Frischluftmenge den Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, eine Luftmeßeinrichtung vorgesehen, die die momentan zugeführte Frischluftmenge mißt und im Verhältnis zur tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge setzt. Bei Abweichung dieses Verhältnisses wird entsprechend die Abgasrückführmenge geändert und je nach Führungsgröße der Kraftstoffeinspritzmenge die Abgasrückführmenge reduziert oder erhöht und entsprechend die angesaugte Frischluftmenge korrigiert. Dabei erfolgt die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge in der üblichen Weise, hier am Beispiel einer Verteilereinspritzpumpe, mit Hilfe eines Ringschiebers, der ab einem durch die Einstellung des Ringschiebers bestimmten Pumpenkolbenförderhub den Pumpenarbeitsraum entlastet und die Einspritzung beendet. Die Ansteuerung dieses Ringschiebers erfolgt durch einen bekannten Regler und in Abhängigkeit vom Drehmomentwunsch, der durch den Fahrer des zur Kraftstoffeinspritzpumpe gehörenden Kraftfahrzeuges eingegeben wird. Da durch die Luftmeßeinrichtung die tatsächlich von der Kraftstoffeinspritzpumpe eingebrachte Kraftstoffeinspritzmenge erfaßt werden soll und entsprechend die Abgasrückführmenge gesteuert werden soll, wird die vom Ringschieber abgesteuerte Kraftstoffmenge einem Speicher zugeführt, aus dem beim Saughub des Pumpenkolbens die abgesteuerte Menge wieder dem Pumpenarbeitsraum zugeführt wird zusätzlich zu der durch den vorherigen Einspritzvorgang verbrauchten Kraftstoffmenge. Dazu ist der zum Speicher führende Entlastungskanal zugleich mit der Kraftstoffversorgungsleitung verbunden, in deren Eingang die Luftmeßeinrichtung angeordnet ist, die zugleich im Vergleich mit der zugeführten Kraftstoffmenge die Abgasrückführmenge steuert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß in einfacher und exakt gesteuerter Weise beim Saughub des Pumpenkolbens der einzuspritzende Kraftstoff zugemessen wird und dabei nur ein bestimmter Bereich des Nockenantriebes für die Hochdruckeinspritzung durch den Pumpenkolben vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese Lösung hat dabei den Vorteil, daß von der Zumeßeinrichtung die tatsächlich einspritzende Kraftstoffeinspritzmenge zugemessen wird unter gleichbleibenden Druckverhältnissen an der Zumeßstelle und daß dafür die Hochdruckeinspritzung ein vorgegebenes Ende der Hochdruckeinspritzung am Ende des steilen Bereichs der Nockenerhebung eingehalten werden kann. Die am Ende dieses Bereiches weiterhin vom Pumpenkolben geförderte Menge wird für den nachfolgenden Saughub in vorteilhafter Weise im Speicher vorgelagert, wobei die Verbindung zwischen Speicher und Pumpenarbeitsraum sowohl durch die erste als auch die zweite Steuerkante und durch letztere am Ende des Saughubes erfolgt. Dadurch steht ein großer Zeitraum für den Druckausgleich zwischen Speicher und Pumpenarbeitsraum beim Füllhub des Pumpenarbeitskolben zur Verfügung, so daß aller zuvor abgesteuerter Kraftstoff dem Pumpenarbeitsraum auch wieder zugeführt wird.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn gemäß Anspruch 15 die Kraftstoffmengendosiereinrichtung nur während der Zumessung über eine Füllnut gesteuert mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden ist und während des anschließenden Förderhubs nicht vom Hochdruck belastet wird. Das erlaubt einen einfacheren Aufbau von vorteilhaft als Magnetventile oder andere elektrisch gesteuerte Ventile ausgebildeten Zumeßventilen, die dann nicht mehr hochdruckfest sein müssen.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die Ausgestaltung gemäß Ansprüchen 16 und 17, wobei dann, wenn das Ventil der Kraftstoffmengendosiereinrichtung einmal versagen sollte, und insbesondere offen hängen bleiben sollte, sichergestellt ist, daß die Brennkraftmaschine nicht wegen zu großer Einspritzmenge zerstört wird, da in diesem Fall der im Übermaß in den Pumpenarbeitsraum zugemessene Kraftstoff beim Förderhub des Pumpenkolbens wieder zurückgefördert wird, ohne daß sich der notwendige Einspritzdruck bilden kann.

Durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich. Sie werden anhand eines Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben.

Neun Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in schematischer Ausgestaltung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit unmittelbarer Einführung des zuzumessenden Kraftstoffes in den Pumpenarbeitsraum über ein elektrisch betätigtes Ventil,

Fig. 3 den Bewegungsplan des Pumpenkolbens und der Steuerkanten,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem statt einem mehrere Speicher verwendet sind,

Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4,

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform der Ausgestaltung von Fig. 1 als fünftes Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 eine zweite abgewandelte Ausführungsform des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 als sechstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 ein siebtes Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 ein achtes Ausführungsbeispiel als Variante zu Fig. 1 und

Fig. 10 ein neuntes Ausführungsbeispiel mit nur einem Speicher, der zur zweiten Entlastung von der Stirnkante des Pumpenkolbens gesteuert wird.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Pumpengehäuse 1 eine Bohrung oder Zylinder 2 vorgesehen, in der ein Pumpenkolben 3 einen Pumpenarbeitsraum 4 einschließt. Der Pumpenkolben wird über eine Nockenscheibe 5, die auf einem seitlich daneben versetzt gezeichneten und um 90° gedrehten Nockenring 6 läuft, durch nicht weiter dargestellte Mittel angetrieben und führt dabei bei seiner Drehbewegung eine hin- und hergehende Pumpbewegung mit einem Ansaughub und einem Förderhub aus. Die Kraftstoffversorgung des Pumpenarbeitsraums erfolgt über einen Kraftstoffversorgungskanal 8, der über eine Drossel 9 mit einem Pumpensaugraum 10 verbunden ist. Dieser wird mittels einer Kraftstofförderpumpe 11 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 12 mit Kraftstoff versorgt, wobei der Druck im Pumpensaugraum 10 mit Hilfe eines Drucksteuerventils 14 eingestellt wird, das parallel zur Kraftstofförderpumpe 11 geschaltet ist.

In dem Kraftstoffversorgungskanal ist eine elektrisch betätigbares Ventil 16, das z. B. ein Magnetventil sein kann, als Kraftstoffmengendosiereinrichtung eingesetzt. Stromaufwärts dieses Ventils und stromabwärts der Drossel 9 ist ein Drucksteuerventil 17 vorgesehen, durch das der Kraftstoffversorgungskanal stromabwärts der Drossel 9 beim Erreichen eines bestimmten Drucks, der kleiner ist als der Druck im Saugraum 10, entlastbar ist, derart, daß am elektrisch betätigbaren Ventil ein konstanter Zulauf-Kraftstoffdruck ansteht.

Vom Pumpenarbeitsraum 4 führt eine im Pumpenkolben 3 angeordnete Sackbohrung 18 ab, von deren Ende eine Radialbohrung 19 nach außen zu einer Verteilernut 21 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens führt, durch die bei der Drehung des Pumpenkolbens und dessen Förderhub nacheinander Förderleitungen 22 mit dem Pumpenarbeitsraum 4 verbunden werden. Die Förderleitungen, von denen hier nur eine gezeigt ist, sind entsprechend der Zahl der zu versorgenden Zylinder der zugehörigen Brennkraftmaschine am Umfang der Bohrung 2 verteilt angeordnet und enthalten je ein Entlastungsventil 23 und sind mit je einem Einspritzventil 24 verbunden.

In der Wand des Pumpenkolben 3 ist weiterhin eine Ringnut 26 vorgesehen, die entweder über eine hier nicht gezeigte Radialbohrung mit der Sackbohrung 18 und über diese mit dem Pumpenarbeitsraum 4 verbunden ist oder die über eine Längsnut in der Mantelfläche des Pumpenkolbens mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden ist. Die Ringnut 26, deren eine Begrenzungskante als erste Steuerkante zu bezeichnen ist, ist dabei so angeordnet, daß sie ab einem maximalen Förderhub in Verbindung mit einem Entlastungskanal 27 kommt, der von der Mantelfläche des Zylinders 2 zu einem Speicher 28 führt. Dieser weist einen gegen die Kraft einer Rückstellfeder 29 verschiebbaren Kolben 30 auf und ist geeignet, die restliche vom Pumpenkolben 2 geförderte Kraftstoffmenge ab dem Aufsteuerpunkt des Entlastungskanals 27 aufzunehmen. Die Rückseite des Kolbens 30 ist über eine Bohrung 31 mit dem Saugraum 10 verbunden, so daß der Saugraumdruck ebenfalls als Rückstellkraft auf den Kolben 30 wirkt.

Von der Ringnut 26 zweigen ferner Längsnuten 33 ab, die entsprechend der Zahl der Förderhube des Pumpenkolbens pro Umdrehung desselben am Umfang des Pumpenkolbens so verteilt angeordnet sind, daß sie mit der Einmündung des Entlastungskanals 27 dann in Verbindung stehen, wenn vorzugsweise der Pumpenkolben seinen Saughub vollzogen hat und sich in einer Raststellung im unteren Totpunkt befindet. Dieser Zusammenhang ist in der späten noch zu erläuternden Fig. 3 deutlich dargestellt.

Die Längsnuten 33 münden in Füllnuten 34, die ebenfalls als Längsnuten ausgebildet sind und von der Stirnseite des Pumpenkolbens abgehen, derart, daß sie ständig mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung stehen. Sie können aber auch über eine Verbindungsbohrung zur Sackbohrung 18 mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden sein. Auch die Füllnuten sind entsprechend der zu versorgenden Zahl von Zylindern am Umfang des Pumpenkolbens verteilt angeordnet und der Einmündung des Kraftstoffversorgungskanals 8 in den Zylinder 2 zugeordnet derart, daß sie den Kraftstoffversorgungskanal öffnen, wenn sich der Pumpenkolben in seiner Saughubphase befindet.

Zur Änderung des Spritzzeitpunktes ist weiterhin ein Spritzverstellkolben 36 vorgesehen, der mit dem Nockenring 6 gekoppelt ist und entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 37 verstellbar ist. Der Spritzverstellerkolben schließt dabei einen Druckraum 38 ein, der über eine Drossel 39 mit dem Pumpensaugraum 10 verbunden ist und somit vom Druck im Pumpensaugraum beaufschlagt wird. Zur Beeinflussung des Spritzbeginns ist der Druckraum 38 ferner über ein Magnetventil 40 mit der Saugseite der Förderpumpe 11 verbindbar, und kann mit Hilfe dieses Ventils entlastet werden. Das Magnetventil 40 wird von einem Steuergerät 42 gesteuert, das weiterhin auch der Steuerung des elektrisch betätigbaren Ventils 16 im Kraftstoffversorgungskanal 8 dient.

Das Steuergerät 42 arbeitet in Abhängigkeit von Parametern, die für die Bemessung und für die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzmenge zu berücksichtigen sind. Das Steuergerät kann dabei z. B. wenigstens ein Kennfeld enthalten. in dem Sollwerte für die einzuspritzende Kraftstoffmenge in mittelbarer oder unmittelbarer Form enthalten sind. In an sich bekannter Weise können hierbei als Parameter die Drehzahl, die Temperatur, der Luftdruck und die Last bzw. der Drehmomentwunsch, der über das Gaspedal eingegeben wird, berücksichtigt werden. Als Mengensignal wird ein Öffnungsdauersignal erzeugt, aus dem sich in Verbindung mit einem Zuflußquerschnitt konstanter festgelegter Größe A, der im Kraftstoffversorgungskanal 8 irgendwo stromabwärts des Drucksteuerventils 17 definiert ist, und mit dem an diesem Querschnitt herrschenden Druckgefälle aus der Differenz aus dem durch das Drucksteuerventil 17 eingehaltenen Druck und dem Dampfdruck im Pumpenarbeitsraum 4 die Kraftstoffzumeßmenge ergibt. Speziell für die Ansteuerung des Magnetventils 16 können als weitere Parameter Signale eines im Einspritzventil 24 integrierten Nadelhubgebers 43 für die Ermittlung des tatsächlichen Spritzbeginns erfaßt werden. Insbesondere können diese Signale dann auch zur Steuerung des Spritzverstellers und durch die dadurch möglich werdende Messung der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzdauer ein Mengensignal für die Steuerung der Kraftstoffzumessung gewonnen werden. Alternativ hierzu kann auch über einen Druckgeber, der in geeigneter Weise auf der Hochdruckseite der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist, ein Steuersignal zur Ermittlung des Förderbeginns bzw. der Förderdauer verwendet werden. Zur Ermittlung der Hubstellung des Pumpenkolbens und damit zur exakten Steuerung der Lage der Öffnungsphase des elektrisch betätigbaren Ventils in bezug auf die Nockenerhebungen bzw. auf die Pumpenkolbenhubbewegungen kann ein Hub- oder Winkelgeber 44, 44′ dem Pumpenkolben oder der Nockenscheibe zugeordnet sein. Ein solcher Geber gibt dann z. B. ein Nockenanstiegssignal an die Steuereinrichtung 42, wenn der Pumpenkolben aus seiner Raststellung aus seiner Raststellung im unteren Totpunkt seinen Förderhub beginnt. Solche Geber sind bekannt und brauchen demzufolge hier nicht näher beschrieben werden.

Anhand der Fig. 3 soll nur die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzpumpe erläutert werden. Fig. 3 zeigt dabei die Erhebungskurve des Pumpenkolbens über den Drehwinkel α. Durch entsprechende Ausgestaltung der Nockenscheibe 5 ist hierbei zwischen den einzelnen Pumpenkolbenhüben mit anschließenden Saughüben über jeweils die Strecke A eine Rast B vorgesehen, über deren Drehwinkel der Pumpenkolben in seiner untersten Saughubstellung im unteren Totpunkt UT verharrt.

Aufgrund dieser Nockenausgestaltung beginnt beispielsweise der Pumpenkolben nach einem Vorhub hv im Punkt FB seine Förderung, die im Punkt FE nach einem Hub h_N dadurch beendet wird, daß die Ringnut 26 von Fig. 1 die Entlastungsleitung 27 geöffnet hat. Ab diesem Punkt FE wird die restliche vom Pumpenkolben bis zu seiner Bewegungsumkehr am oberen Totpunkt OT geförderte Kraftstoffmenge in den Speicher 28 übergeschoben. Beim daran anschließenden Saughub wird der zuvor in den Speicher 28 geschobene Kraftstoff wieder in den Pumpenarbeitsraum 4 zurückgefördert, bis beim Saughubbeginn SB der Entlastungskanal 27 von der Ringnut 26 getrennt wird. Zu diesem Vorgang ist jedoch zu bemerken, daß in Punkt SB noch nicht die gesamte ab FE abgesteuerte Kraftstoffmenge wieder in den Pumpenarbeitsraum gelangt ist, da der Speicher im Bereich von FE bis OT mit Hochdruck beaufschlagt wird, der sich dann aber im Speicher entgegen der Kraft der Feder 29 ausgleicht und nur noch unwesentlich höher ist als der Saugraumdruck im Pumpensaugraum 10. Von diesem Druckniveau aus wird nunmehr der Pumpenarbeitsraum 4 wieder gefüllt, wobei entsprechend des nunmehr geringeren Druckgefälles vom Speicher 28 zum Pumpenarbeitsraum bei gleichem Überströmquerschnitt in der Drehwinkeleinheit weniger Kraftstoff einströmen kann.

Beim anschließenden Saughub ab SB steuert die Füllnut 34 den Kraftstoffversorgungskanal 8 auf, und zwar über eine Winkelstrecke, die in Fig. 3 mit FN bezeichnet wird. Innerhalb dieser Öffnungsdauer kann nun mit Hilfe einer Zeitsteuerung des Magnetventils 16 die einzuspritzende Kraftstoffmenge dem Pumpenarbeitsraum 4 zugeführt werden. Die maximale Öffnungsdauer MV des Magnetventils ist dabei so bemessen, daß unter Berücksichtigung einer maximalen Spritzverstellung SV die Öffnungszeit des Magnetventils innerhalb der Öffnungsdauer des Kraftstoffversorgungskanals, gesteuert durch die Füllnut 34, bleibt. FN erstreckt sich dabei in den Bereich B, wo der Pumpenkolben seine Stellung in UT einnimmt.

Vorzugsweise innerhalb dieses Bereichs B erfolgt dann auch eine nochmalige Öffnung des Entlastungskanals 27 dadurch, daß eine der Längsnuten 33, deren eine Begrenzungskante als zweite Steuernut zu bezeichnen ist, mit der Einmündung dieses Kanals in die Bohrung 2 in Überdeckung gebracht wird. Hierbei wird dem Speicher 28 die Möglichkeit geboten, sich voll wieder zu entspannen. Dies geschieht unter Einwirkung der Rückstellfeder 29 und des Kraftstoffdrucks im Saugraum 10, der, wie erwähnt, höher ist, als der Zulaufdruck der Kraftstoffversorgungsleitung 8. Dieser Vorgang wird weiterhin dadurch unterstützt, daß der Arbeitsraum 4 je nach Größe der Kraftstoffmengenzumessung nicht völlig mit Kraftstoff gefüllt ist. Bei dem darauf folgenden Förderhub stellt sich der Förderbeginn FB derart ein, daß ein mehr oder weniger großer Vorhub h_V durchlaufen wird, bis sich im Pumpenarbeitsraum 4 der zur Einspritzung notwendige Hochdruck aufbaut.

Mit dieser Ausgestaltung erhält man ein konstantes Spritzende und einen Spritzbeginn, der von der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs abhängt. Eine Kompensation dieses Einflusses und eine zusätzliche Steuerung des Spritzbeginns in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern ist nun durch die Spritzverstelleinrichtung 36-40 möglich. Der tatsächliche Spritzbeginn kann durch den Geber 43 erfaßt werden oder auch durch einen Hubgeber 44, entsprechend deren Signalen und anderen Parametern die Steuereinrichtung 42 ein Korrektursignal erzeugt, mit dem das Magnetventil 40 beispielsweise getaktet mit variabler Impulsbreite angesteuert wird. Auf diese Weise wird die zunächst drehzahlabhängige Spritzbeginnverstellung durch den drehzahlabhängigen Druck des Augraums 10 korrigiert.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erfolgt die Versorgung des Pumpenarbeitsraumes 4 unmittelbar ohne Zwischenschaltung einer Füllnut. Dazu ist an der Stirnseite des Pumpenarbeitsraumes 4 ein elektrisch betätigtes Ventil 46 vorgesehen mit einem kegelförmig sich in den Pumpenarbeitsraum 4 erweiternden Ventilsitz 47 und einem Ventilschließglied 48, das an seinem Ende entsprechend kegelförmig ausgebildet ist und in dem Pumpenarbeitsraum 4 hineinragt und dort mit dem Ventilsitz 47 zusammenarbeitet. Der Schaft 49 des Ventilschließglieds 48 führt durch die Zulaufbohrung 50 zum Pumpenarbeitsraum nach außen und wird in Schließrichtung durch eine Rückstellfeder 51 beaufschlagt. Die Zulaufbohrung 50 ist Teil des Kraftstoffversorgungskanals 8′ und mündet in einen Raum 52, der mit der Kraftstoffversorgungsleitung 8′ verbunden ist. In diesen Raum ragt koaxial zum Ventilschließglied ein Betätigungsbolzen 53 herein, der Teil des Ankers eines Magneten 54 ist und bei Erregung des Magneten das Ventilschließglied 48 gegen die Kraft der Rückstellfeder 51 vom Ventilsitz 47 abhebt.

Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß im Falle eines Versagens der Kraftstoffmengendosiereinrichtung 46, derart, daß z. B. das Ventilschließglied 48 oder der Anker 53 hängenbleiben, der Pumpenarbeitsraum 4 zwar ständig komplett mit Kraftstoff gefüllt wird, daß diese Kraftstoffmenge jedoch, die sonst schnell eine erhebliche Beschädigung an der mit der Kraftstoffeinspritzpumpe versorgten Brennkraftmaschine erzeugen würde, beim Förderhub des Pumpenkolbens nicht zur Einspritzung gelangt. In diesem Fall wird der Kraftstoff vom Pumpenkolben wieder durch das undichte Ventil 46 in den Kraftstoffversorgungskanal 8′ zurückgefördert. Es erfolgt somit keine Kraftstoffeinspritzung, der Motor bleibt stehen.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 2 lassen sich ferner auch die Kraftstoffzumeßzeiten und die Steuerung des Speichers anders legen. Vorzugsweise mit den noch näher zu beschreibenden Ausführungsformen gemäß Fig. 6-10 kann der Pumpenarbeitsraum 4 durch Hubsteuerung mit einer horizontalen, ringförmigen zweiten Steuerkante kurz vor Erreichen von UT mit dem Speicher 28 verbunden werden. Innerhalb der Verweilzeit in UT bis zur Wiederanhebung des Pumpenkolbens kann auch die Zumessung durch das Magnetventil erfolgen, wobei das Schließen des Magnetventils vorzugsweise an das Ende der Raststrecke B (siehe Fig. 3) gelegt wird bzw. ans Ende der Aufsteuerzeit Hs′ des Speichers kurz bevor der Pumpenkolben zu fördern beginnt. In diesem Fall liegt am Beginn der Kraftstoffzumessung durch das Magnetventil 46, Öffnungszeit MV′, immer dasselbe Druckgefälle vor. Auch die sich daran anschließende Funktion der Zumessung pro Zeiteinheit ist identisch. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen läßt sich hier eine sehr genaue Zumessung der Kraftstoffmenge ermitteln. Unter Berücksichtigung der notwendigen Spritzbeginnverstellung ist ferner die Steuerung des Endes der Zumeßphase MV′ des Magnetventils 46 mit Hilfe des Hubgebers 44 möglich, der die Bewegungsumkehr des Pumpenkolbens im unteren Totpunkt bzw. den tatsächlichen Beginn des Pumpenkolbenhubs erfaßt.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung, bei der statt einem einzigen Speicher mehrere Speicher vorgesehen sind, von denen jeder einzelne jeweils einem Auslaß des Pumpenkolbens zugeordnet ist. Das heißt, es sind genau so viel Einzelspeicher am Umfang des Pumpenkolbens verteilt angeordnet, wie der Pumpenkolben Einspritzleitungen zu versorgen hat. In Fig. 4 wird der Pumpenarbeitsraum 4 schematisch dargestellt in gleicher Weise mit Kraftstoff versorgt wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Dazu ist das Magnetventil 46′ in dem in den Pumpenarbeitsraum 4 mündenden Kraftstoffversorgungskanal 8′ angeordnet. Der Pumpenkolben weist auch hier die Sackbohrung 18 auf, von der die Radialbohrung 19 zur Verteilernut 21′ führt. Diese steuert wie auch in Fig. 1 die Förderleitungen 22. Abweichend weist die Verteilernut 21′ in Fig. 4 zum Pumpenarbeitsraum 4 hin eine horizontale Begrenzungskante 55 auf, die aus erste Steuerkante zur Steuerung eines von Entlastungskanälen 56, 56′ dient. Die Steuerkante 55 entspricht dabei der pumpenarbeitsraumseitigen Begrenzungskante der Ringnut 26 in Fig. 1 und die Entlastungskanäle 56, 56′ entsprechen dem Entlastungskanal 27 von Fig. 1. Jeder der Entlastungskanäle 56 führt zu je einem Speicher 57, 57′, die jeder wie auch der Speicher 28 von Fig. 1 in der Lage sind, die ab FE (in Fig. 3) abgesteuerte Kraftstoffmenge aufzunehmen. Weiterhin ist an der Mantelfläche des Pumpenkolbens eine Längsnut 59 vorgesehen, die in den Pumpenarbeitsraum 4 mündet und bei entsprechender Dreh- und Hubstellung des Pumpenkolbens ebenfalls in Verbindung mit den Entlastungskanälen 56, 56′ bringbar ist. Die Entlastungskanäle 56, 56′, die Steuerkante 55 und die Längsnut 59 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Steuerkante 55 bei jedem der Förderhübe des Pumpenkolbens je einen der Entlastungskanäle 56 im Zeitpunkt FE aufsteuert und wieder schließt, wenn der Pumpenkolben bei seinem Saughub die Steuerkante 55 wieder nach unten bewegt. Während der weiteren Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 3′ kommt dann die Längsnut 59, deren Begrenzungskante als zweite Steuerkante zu bezeichnen ist, in Überdeckung mit der Eintrittsöffnung des Entlastungskanals 56′. Hat nun der zugehörige Speicher 57′ bis zu seiner Trennung vom Pumpenarbeitsraum 4 durch die am Entlastungskanal 56′ vorbeibewegte erste Steuerkante 55 einen Großteil des dort gespeicherten Kraftstoffs abgegeben, so kann jetzt sich der Speicher 57′ über die Längsnut 59 voll entspannen.

Besonders vorteilhafterweise erfolgt das Überschieben der jeweils in den einzelnen Speichern gespeicherten Kraftstoffmenge in den Pumpenarbeitsraum gesteuert durch die Lage der Nuten 21′ und 59 bzw. der Entlastungskanäle 56, 56′ am Umfang des Pumpenkolbens jeweils vor dem Pumpenkolbenhub durch den der Zylinder, bei dessen vorhergehenden Kraftstoffversorgung durch den Fördertakt des Pumpenkolbens die restliche vom Pumpenkolben geförderte Menge in eben diesen Speicher abgeführt wurde, wieder mit Kraftstoff versorgt wird. Ist dies nicht der Fall, wie z. B. bei der Ausgestaltung nach Fig. 1, so kann folgender Fehler auftreten: Wenn sich an einem Auslaß des Pumpenarbeitsraumes eine Zustandsänderung derart ergibt, daß z. B. durch Verkoken von Austrittsquerschnitten an der Kraftstoffeinspritzdüse sich ein höherer Einspritzventilöffnungsdruck ergibt, dann verändert sich auch die an diesem Auslaß austretende Kraftstoffeinspritzmenge. Eine entsprechende größere Menge, gespeichert durch einen höheren Druck im Pumpenarbeitsraum, bleibt in diesem in Punkt FE (von Fig. 3) zurück, so daß auch in den Speicher 28 eine entsprechend größerer Kraftstoffmenge abgesteuert wird, während des anschließenden Saughubes wird dann auch eine entsprechende größere Menge wieder dem Pumpenarbeitsraum zugeführt. Aber diese Menge wird nun als Mehrmenge bei gleichbleibender Kraftstoffzumeßmenge in den nächstfolgenden Zylinder eingespritzt. Das ergibt somit bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 einen Fehler in der Mengenverstellung. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 jedoch mit den Einzelspielern wird die dort gespeicherte Menge exakt wieder dem Zylinder zugeführt, bei dessen Kraftstoffversorgung die restliche geförderte Kraftstoffmenge ab FE in den einzelnen Speicher übergeschoben wurde. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich somit kein Mitschleppen von Mehr- oder Minderkraftstoffeinspritzmengen von einem zum nächsten Einspritzhub.

Fig. 5 zeigt eine konstruktive Variante zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4. Dort sind ebenfalls die Einzelspeicher 57, 57′ am Umfang der den Pumpenkolben führenden Bohrung 2 angeordnet. Die einzelnen Speicher sind jeweils mit den in einer Radialebene zur Pumpenkolbenachse liegenden Entlastungskanäle 56, 56′ verbunden. Auch werden die Entlastungskanäle 56, 56′ wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 durch die Verteilernut 21′ gesteuert. Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist hier nun die Längsnut 59′ unterhalb von Füllnuten 34 derart, wie sie zu Fig. 1 beschrieben sind, angeordnet. Die Längsnut 59′ hat die Form einer Ausnehmung in der Mantelfläche des Pumpenkolbens und ist über eine Radialbohrung 60 mit der Sackbohrung 18 verbunden. Die Verbindung mit der Radialbohrung 60 ersetzt hier die unmittelbare Einmündung der Längsnut 59 in den Pumpenarbeitsraum 4 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4. Diese Ausgestaltung ermöglicht ferner eine Steuerung des Kraftstoffversorgungskanals 8 mit Hilfe der Füllnuten 34 wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Auch bei Fig. 5 ersetzt die Verteilernut 21′ die Funktion der Verteilernut 21 und der Ringnut 26 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, was dadurch ermöglicht wird, daß statt nur einem Speicher eine Vielzahl von Speichern vorgesehen ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zeigte eine konstruktive Variante zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, wobei die Drehsteuerung über die Längsnuten 33 durch eine Hubsteuerung ersetzt ist. Anstelle der Längsnuten ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 eine zweite Ringnut 62 am Pumpenkolben vorgesehen, die wie auch die erste Ringnut 26′ über Radialbohrungen 63 bzw. 64 mit der Sackbohrung 18 verbunden sind. Die erste Ringnut 26′ ist dabei in ständiger Verbindung mit der Verteilernut 21, die somit über die Radialbohrung 63 mit Kraftstoff versorgt wird. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist auch hier nur ein einziger Speicher 28 vorgesehen, der nun am Förderende FE über die erste Ringnut 26′ mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden wird und zur Nachentspannung im Bereich des unteren Totpunktes über die zweite Ringnut 62 eine Verbindung zum Arbeitsraum 4 erhält. Der zum Speicher 28 führende Entlastungskanal 27 wird dabei kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes geöffnet, so daß er über die gesamte Rast B bzw. über den Bereich HS′ (in Fig. 3) geöffnet bleibt. In diesem Bereich kann dann auch, wie bereits beschrieben, die Zumessung der Kraftstoffmenge durch das Magnetventil erfolgen. Wenn der Kraftstoff unmittelbar, das heißt ohne Füllnutsteuerung in den Pumpenarbeitsraum zugemessen wird, kann die zweite Ringnut 62 auch durch die Stirnkante des Pumpenkolbens ersetzt werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Variante zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Hier ist abweichend der Entlastungskanal 27 in einen Teilkanal 27a und einen Teilkanal 27b verzweigt. Auf dem Pumpenkolben sind wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 die erste Ringnut 26″ und die zweite Ringnut 62′ zur Steuerung des Entlastungskanals 27 vorgesehen. Die Zweige 27a und 27b münden nun jedoch so in den Zylinder 2 ein, daß während der pumpenden Bewegung des Pumpenkolbens die beiden Ringnuten 26″ und 62′ im wesentlichen zwischen den beiden Einmündungen liegen. Bei Erreichen von UT wird somit der Zweigkanal 27b durch die Ringnut 26″, hier in der Funktion als zweite Steuerkante, aufgesteuert und bei Erreichen des Absteuerpunktes FE wird der Zweigkanal 27a durch die zweite Ringnut 62′, hier in der Funktion als erste Steuerkante, aufgesteuert.

Wie bereits zu Fig. 6 erwähnt, kann die zweite Ringnut 62 auch durch die Stirnkante 68 des Pumpenkolbens ersetzt werden, wie das in Fig. 8 dargestellt ist. Auch hier weist der Entlastungskanal 27 Zweigkanäle 27a und 27b auf.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Ringnuten 26″ und 62′ von Fig. 7 nicht auf dem Kolben sondern als Ringnuten 26″ und 62″ in der Mantelfläche des Zylinders 2 angeordnet sind und mit den Radialbohrungen 63 und 64 zusammenwirken, um hier eine technisch äquivalente Ausgestaltung beispielhaft zu zeigen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 nur ein einziger Speicher 65 vorgesehen, der hier jedoch ein Volumenspeicher ist, also nicht wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungen ein Speicher ist, der eine verstellbare Wand aufweist. Der Pumpenarbeitsraum 4 wird bei diesem Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durch ein in den Pumpenarbeitsraum 4 hinein öffnendes Ventil 46 mit Kraftstoff versorgt. Der Volumenspeicher 65 ist mit dem Zylinder 2 über die Entlastungsleitung 27 verbunden, die hier in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 oder 8 durch die erste Ringnut 26′ steuerbar ist. Die erste Ringnut 26′ ist mit der Verteilernut 21 einerseits und andererseits über die Radialbohrung 63 mit der Sackbohrung 18 im Pumpenkolben verbunden. Weiterhin mündet in den Zylinder 2 vom Volumenspeicher 65 kommend ein zweiter Entlastungskanal 66 ein, in dem ein zum Zylinder 2 hin öffnendes Rückschlagventil 67 angeordnet ist. Dieser zweite Entlastungskanal 66 wird durch die als zweite Steuerkante dienende Stirnkante 68 des Pumpenkolbens gesteuert und dann aufgesteuert, wenn der Pumpenkolben sich nahe dem unteren Totpunkt befindet. Diese Ausgestaltung berücksichtigt die Tatsache, daß ein Kolbenspeicher mit einer Rückstellfeder 29, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, sehr starken Belastungen dann ausgesetzt ist, wenn mit der Kraftstoffeinspritzpumpe Brennkraftmaschinen versorgt werden sollen, die mit Direkteinspritzung arbeiten. Bei hohen Drehzahlen, bei hohen Zylinderzahlen und insbesondere bei hohen Einspritzdrücken und relativ kurzer Einspritzdauer, wie es beim Betrieb von Direkteinspritzerbrennkraftmaschinen erforderlich ist, kann unter Umständen der Kolbenspeicher der hohen Frequenz nicht mehr folgen. Die Speicherfeder ist hohen Stoßbelastungen im Absteuerpunkt ausgesetzt. Bei der Verwendung eines Volumenspeichers entfällt die Betriebsgefährdung durch Versagen der Rückstellfeder. Allerdings müssen hier Speicherzufluß und Speicherabfluß getrennt sein, weil im Speicherabfluß Mittel erforderlich sind, wie z. B. das vorgesehene Rückschlagventil oder eine Drossel oder beides, die die Hohlraumbildung im Speicher beim Abfluß des Speicherinhalts vermeiden. Die Steuerung eines solchen Volumenspeichers kann natürlich ähnlich wie in den vorbeschriebenen Beispielen auch durch Hub- oder Drehsteuerung erfolgen.

Claims (19)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Zylinder (2) des Pumpengehäuses (1) geführten von einem Nockenantrieb hin- und hergehend und zugleich rotierend angetriebenen und dabei als Verteiler dienendem Pumpenkolben (3), der im Zylinder (2) einen Pumpenarbeitsraum (4) einschließt, der beim Füllhub des Pumpenkolbens mit einem Kraftstoffversorgungskanal (8) verbunden ist, in dem eine Kraftstoffmengendosiereinrichtung (16, 46, 54) vorgesehen ist und der mit einer am Pumpenkolbenumfang mündenden Verteileröffnung (21, 21′) verbunden ist, durch die bei der Drehung des Pumpenkolbens nacheinander eine von einer Vielzahl von vom Zylinder abführenden Förderleitungen (22) mit dem Pumpenarbeitsraum während des Druckhubs des Pumpenkolbens verbindbar sind und mit einem vom Pumpenarbeitsraum (4) zu einem Speicher (28, 57, 65) führenden Entlastungskanal (27, 56), dessen Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum (4) durch eine auf der Mantelfläche des Pumpenkolben angeordnete erste Steuerkante (26, 26′, 21′, 55, 62′, 64) bei der Hubbewegung des Pumpenkolbens aufsteuerbar ist, sowie mit einer zweiten Steuerkante (33, 59, 59′, 26″, 62, 63, 68) am Pumpenkolben, durch die der Pumpenarbeitsraum (4) mit dem Speicher (28, 57, 65) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal (27, 56) ausschließlich im Pumpengehäuse (1) verläuft und ausschließlich den Speicher (28, 57, 65) mit dem Zylinder (2) verbindet und daß dem Pumpenarbeitsraum (4) über den Kraftstoffversorgungskanal (8) ausschließlich mittels einem als Kraftstoffmengendosiereinrichtung dienenden, von einer elektrischen Steuereinrichtung (42) gesteuerten Ventil (16) beim Saughub des Pumpenkolbens (3), der beim anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens einzuspritzende Kraftstoff zugemessen wird, wobei wenigstens eine der Steuerkanten (26) zur Achse des Pumpenkolbens senkrecht verläuft (Hubsteuerung) und wenigstens eine der Steuerkanten als Begrenzungskante einer Längsnut (33, 59, 59′) auf dem Pumpenkolben (3) ausgebildet ist, mit einer in einer Schnittebene senkrecht zur Pumpenkolbenachse liegenden ringförmigen Begrenzungskante (26, 68).

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten jeweils aus einer Paarung von Begrenzungskanten, insbesondere von Mündungsquerschnitten auf dem Pumpenkolben (3) einerseits und am diesen führenden Zylinder (2) andererseits bestehen, wobei auf der Seite des Pumpenkolbens die dortige Begrenzungskante eine Verbindung zum Pumpenarbeitsraum (4) steuert.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerkante von der Stirnkante (68) des Pumpenkolbens gebildet wird (Fig. 10).

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung des Entlastungskanals (56, 56′, 27) in einer Radialebene liegt, die sich zwischen der ersten und der zweiten Steuerkante befindet (Fig. 5 und Fig. 6).

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Steuerkanten als Begrenzungskante (55) der Verteilernut (21′) ausgebildet ist (Fig. 4 und 5).

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einmündungen des Entlastungskanals (27a, 27b) vorgesehen sind, und die erste Steuerkante (62′) und die zweite Steuerkante (26″) (Fig. 7) während des wirksamen Förderhubs des Pumpenkolbens zwischen diesen Einmündungen liegen.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Steuerkanten (26′) als Begrenzungskante der Verteilernut (21) ausgebildet ist (Fig. 6).

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Zylinders (2) in einer radialen Ebene verteilt angeordnet mehrere Entlastungsleitungen (56, 56′) entsprechend der Zahl und Verteilung der Förderkanäle (22) in den Zylinder einmünden (Fig. 4 und Fig. 5).

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der in den Zylinder (2) einmündenden Entlastungsleitungen (56, 56′) zu einem nur diesem zugeordneten Speicher (57, 57′) führt und die die Entlastungsleitungen (56, 56′) steuernden Steuerkanten Begrenzungskanten von in Drehrichtung begrenzten Ausnehmungen (21′, 59, 59′) auf dem Pumpenkolben (3) sind, die mit dem Pumpenarbeitsraum (4) verbunden sind.

10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Speicher (28, 57) eine gegen eine Rückstellkraft bewegliche Wand (30) aufweist.

11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger, insbesondere als Volumenspeicher (65) ausgebildeter Speicher vorgesehen ist, der mit einer ersten Entlastungsleitung (27), die von der ersten Steuerkante (26′) gesteuert wird und mit einer zweiten, von der zweiten Steuerkante (68) gesteuerten Entlastungsleitung (66) verbunden ist (Fig. 10).

12. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Entlastungsleitung (66) ein in Strömungsrichtung zum Pumpenarbeitsraum (4) hin wirksames Drosselelement (67) vorgesehen ist.

13. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement ein zum Pumpenarbeitsraum hin öffnendes Rückschlagventil (67) ist.

14. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmengendosiereinrichtung ein mit elektromechanischen Mitteln arbeitendes Ventil (16, 46, 54) ist, das von einer elektrischen Steuereinrichtung (42) gesteuert wird und daß der Kraftstoffversorgungskanal (8) von einer Konstantdruckkraftstoffquelle (17) abführt.

15. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffversorgungskanal (8) über wenigstens eine Füllnut (34) am Pumpenkolben (3) mit dem Pumpenarbeitsraum (4) verbindbar ist, wobei die Öffnungszeit des von der Füllnut gesteuerten Kraftstoffversorgungskanals größer ist als die maximale Öffnungszeit des Ventils.

16. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Ventils (46, 54) unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum (4) mündet (Fig. 2).

17. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (54) ein in Richtung Pumpenarbeitsraum (4) öffnendes Ventilschließglied (48) aufweist.

18. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumeßmenge durch die Öffnungszeit des Ventils bestimmbar ist und ein Endpunkt der Öffnungszeit von einem Hubpositionsgeber (44) oder Winkelpositionsgeber (44′) des Pumpenkolbens (3) über die Steuereinrichtung (42) steuerbar ist.

19. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Kraftstoffquelle der Kraftstoffversorgungskanal (8) mit dem Pumpensaugraum (10) der Einspritzpumpe über eine Abkoppeldrossel (9) verbunden ist, stromabwärts von der ein Konstantdruckventil (17) angeordnet ist, durch das der Kraftstoffversorgungskanal (8) zur Einhaltung des konstanten Drucks entlastbar ist.