DE3347430A1

DE3347430A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3347430A1
Application number: DE19833347430
Authority: DE
Inventors: Günter 8399 Ruhstorf Kampichler; Karl 7000 Stuttgart Rapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-12-29
Filing date: 1983-12-29
Publication date: 1985-07-11
Also published as: GB8431434D0; IT1179521B; JPS60156968A; GB2152155B; BR8406765A; US4611566A; IT8424214A0; GB2152155A

Description

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R. I M J

8.11.1983

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei der Kraftstoffeinspritzung ist es von Vorteil, daß im unteren Drehzahlbereich des Motors sowohl die Förder- oder Einspritzmenge reduziert ist als auch der Förderbeginn später einsetzt, beides im Vergleich zu den Anforderungen bei höheren Drehzahlen. Hierfür ist bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe (CH-PS 269 59 7) eine !!eckverbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum und der Zulauföffnung vorgesehen, die für den ersten Teil des sich an den Saughub des Pumpenkolbens unmittelbar anschließenden Förderhubs wirksam ist. Über diese Leckverbindung strömt während dieses Teils des Förderhubs Kraftstoff wieder in die Zulauföffnung zurück. Der eigentliche Förderhub des Pumpenkolbens, bei welchem die angesaugte Kraftstoffmenge unter Drude einer Einspritzdüse zugeführt wird,

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setzt damit erst dann ein, wenn die Leckverbindung geschlossen ist. Die Förder- und Einspritzmenge ist dann entsprechend der zurückgeflossenen Kraftstoffmenge verkleinert. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit geringer Hubgeschwindigkeit des Pumpenkolbens dieser Effekt größer ist als bei höheren Hubgeschwindigkeiten. Im oberen Drehzahlbereich ist die Leckverbindung nahezu wirkungslos.

Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe besteht die Leckverbindung aus einer am Kolbenumfang umlaufenden Ringnut, die im Abstand von und parallel zu der den Pumpenarbeitsraum begrenzenden Kolbenstirnfläche angeordnet ist. Die Ringnut steht über ein axial verlaufendes Leckloch mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung, so daß die Leckverbindung erst dann geschlossen wird, wenn sich der Pumpenkolben so weit nach oben bewegt hat, daß die Ringnut mit ihrer unteren Steuerkante oberhalb der Zulauföffnung in der Zylinderbüchse liegt.

Wegen des die Nutflanke durchstoßenden Leckloches muß die Ringnut relativ tief ausgeführt werden. Da es außerdem erforderlich ist, die Ringnut relativ nahe der Kolbenstirnfläche anzuordnen, bildet sich demzufolge am Außenrand der hochdruckbelasteten Kolbenstirnfläche ein frei auskragender Überstandsrand geringer Materialdicke, der keine langfristig ausreichende Festigkeit gegen die Druckbeanspruchung aufweist. Kurze Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzpumpe infolge schneller Materialermüdung ist die Folge.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Außennut sehr flach ausgebildet werden kann, da die Drosselbohrung im Nutgrund mündet. Da sich zudem die Nut nur über einen geringen Teil des Kolbenumfangs zu erstrecken braucht, tritt keine nennenswerte Schwächung der druckbeaufschlagten Kolbenfläche auf. Die kalibrierte Drosselbohrung kann in der gleichen vorteilhaften Weise wie die Spritzlöcher der Einspritzdüsen gebohrt werden, so daß die Exemplarstreuung in einer Serie sehr klein ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, wobei aus strömungstechnischen Gründen eine Anordnung von zwei Drosselbohrungen gemäß Anspruch 4 bevorzugt wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 2. Durch den Abstand der Nutunterkante von der Kolbenstirnfläche wird die Verschiebung des Förderbeginns bestimmt, die mit Bezug auf den Nockenantrieb des Pumpenkolbens in Grad Nockenwinkel (⁰NW) festgelegt wird". Gleichzeitig ist damit die theoretische Fördermengenreduzierung oder Fördermengenangleichung festgelegt, und zwar durch das Produkt aus dem genannten Abstand und der Größe der Kolbenstirnfläche. Dies gilt für den unteren Drehzahlbereich. Mit steigender Kolbengeschwindigkeit bei steigender Motordrehzahl steigt der Durchströmungswiderstand in der kalibrierten Drosselbohrung, wodurch die Fördermenge bei gleichzeitiger Frühverschiebung des

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Förderbeginns steigt. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Pumpenkolbens ist der Strömungswiderstand in der Drosselbohrung so hoch, daß kein Einfluß der Leckverbindung mehr spürbar ist. Fördermenge und Förderbeginn sind dann allein durch die Steuerfläche festgelegt.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Pumpenkolbens der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1, ausschnittweise,

Fig. 3 ausschnittweise einen Querschnitt des Pumpenkolbens gemäß Linie III-III in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in Fig. 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ist in einem Gehäuse 10 eine Zylinderbüchse 11 eingesetzt. In der Zylinderbüchse 11 ist ein Pumpenkolben 12 geführt, der durch das Zusammenwirken eines nicht dargestellten Nockens und einer Druckfeder 13 axial hin- und herbewegt wird. Die Antriebsgeschwindigkeit des Pumpenkolbens 12 ist mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. des Motors

synchronisiert. Die Kolbenstirnfläche 14 des Pumpenkolbens 12 schließt mit der Zylinderbüchse 11 einen Pumpenarbeitsraum 15 ein, dessen nicht dargestellter Ausgang üblicherweise mit einer Einspritzdüse für einen Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Zum Füllen des Pumpenarbeitsraums 15 mit Kraftstoff ist in der Zylinderbüchse 11 eine Zulauföffnung 16 vorgesehen, die sowohl als Einlaß- wie als Rückströmöffnung dient und den Pumpenarbeitsraum 15 mit einem kraftstoffgefüllten Ringraum 17 verbindet. Zum Einstellen der Fördermenge der Kraftstoffeinspritzpumpe ist einerseits ein Fördermengenverstellglied 18 zur Drehverstellung des Pumpenkolbens 12 vorgesehen und andererseits der Pumpenkolben 12 an seinem dem Pumpenarbeitsraum 15 zugewandten Abschnitt mit einer Umfangsnut 19 versehen, die durch eine Längsnut 20 in ständiger Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 15 steht. Die Längsnut 20 wird von einer schräg über den Umfang des Pumpenkolbens 12 verlaufenden Steuerkante 21 einer Steuerfläche 22 begrenzt. Die Steuerfläche 22 verschließt die Zulauföffnung 16 während des sog. Förderhubs des Pumpenkolbens 12, in welchem der in dem Pumpenarbeitsraum 15 vorhandene Kraftstoff der Einspritzdüse zugeführt wird. Der wirksame Förderhub des Pumpenkolbens 12 ist beendet, sobald die schräge Steuerkante 21 die Zulauföffnung 16 erreicht und damit im weiteren Verlauf des Kolbenhubs die Umfangsnut 19 mit der Zulauföffnung 16 in Verbindung ist. Der in diesem Abschnitt des Kolbenhubs aus dem Pumpenarbeitsraum 15 verdrängte Kraftstoff fließt über die Längsnut 20, die Umfangsnut 19 und die Zulauföffnung 16 in den Ringraum 17 der Einspritzpumpe zurück. Zur Änderung der Fördermenge der Einspritzpumpe wird der Pumpenkolben 12 mittels des Fördermengenverstellgliedes 18 in Umfangsrichtung ver-

dreht, so daß die axiale Ausdehnung der Steuerfläche je nach Drehrichtung größer oder kleiner ist und entsprechend die Fördermenge vergrößert oder verkleinert wird.

Zur Erzielung einer drehzahlabhängigen Angleichung der Fördermenge und des Förderbeginngs ist zwischen dem Pumpenarbeitsraum 15 und der Zulauföffnung 16 eine Leckverbindung 23 vorgesehen, die nur zu Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens 12 wirksam ist und über die eine Teilmenge des in dem Pumpenarbeitsraum 15 vorhandenen Kraftstoffes über die Zulauföffnung 16 zurückströmen kann (Fig.2). Die Leckverbindung 23 weist eine in der zylindrischen Oberfläche des Pumpenkolbens 12", also in der Steuerfläche 22, parallel zur Kolbenstirnfläche 14 verlaufende Nut 24, eine in der Kolbenstirnfläche 14 mündende Sackbohrung 25 und zwei die Sackbohrung 25 mit dem Nutgrund 26 der Nut verbindende kalibrierte Drosselbohrungen 27, 28 auf. Die Nut 24 erstreckt sich im Abstand von der Längsnut über mindestens einen Teil des Verstellwegs des Pumpenkolbens 12. Der Abstand a der Nutunterkante 29 von der Kolbenstirnfläche 14 ist sehr klein toleriert. Er ergibt einerseits die Spätverstellung des Förderbeginns und andererseits multipliziert mit der Kolbenstirnfläche 14 die Größe der Fördermengenreduzierung. Der Abstand a ist daher entsprechend der gewünschten zeitlichen Verschiebung des Förderbeginns gegenüber dem Abschluß der Zulauföffnung 16 durch die Steuerfläche 22 des Pumpenkolbens 12 bei der unteren Kolbengeschwindigkeit zu bemessen.

Die beiden Drosselbohrungen 27,28 sind in einem vorgegebenen Winkelabstand ta zueinander und symmetrisch zur Longserstreckung der Nut und mit dieser in einer gemeinsamen Querschnittsebene des Pumpenkolbens 12 angeordnet ( Fig. 2 und 3 ). Ihr

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Durchmesser beträgt im Ausführungsbeispiel 0,22 mm. Die Drosselbohrungen 27, 28 werden in der gleichen Weise gebohrt, wie die bekannten Spritzlöcher der Einspritzdüsen, so daß die Exemplarstreuung in einer Fertigungsserie sehr klein gehalten werden kann.

Die Wirkungsweise dieser Leckverbindung 23 ist wie folgt:

Im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens 12 liegt die Kolbenstirnfläche 14 des Pumpenkolbens 12 unterhalb der Zulauföffnung 16 in der Zylinderbüchse 11. Der Pumpenarbeitsraum 15 einschließlich der Umfangsnut 19 und der Längsnut 20 sind mit Kraftstoff gefüllt. Sobald bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 12 die Zulauföffnung 16 von der Steuerfläche verschlossen wird, setzt der Förderhub des Pumpenkolbens 12 ein. Anfänglich strömt dabei bei der Kolbenbewegung Kraftstoff über die in der Kolbenstirnfläche 14 mündende Sackbohrung 24, die beiden Drosselbohrungen 27, 28 und die Nut 24 zur ZulaufÖffnung 16 zurück. Dies solange, bis nach Weiterbewegung des Pumpenkolbens 12 die Nutunterkante 29 der Nut 24 oberhalb der ZulaufÖffnung 16 liegt. Dann wird die ZulaufÖffnung 16 wiederum von der Steuerfläche 22 unterbrechungsfrei verschlossen und der eigentliche Förderhub des Pumpenkolbens 12 setzt ein. Der Förderbeginn hängt damit von der zeit ab," . die der Pumpenkolben 12 benötigt, um nach Schließen der Zulauföffnung 16 durch die Steuerfläche 22 den Abstand a in Hubrichtung zu durchlaufen. Es ist einzusehen, daß mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit der Förderbeginn vorgerückt wird. Die Reduzierung der Fördermenge entspricht bei sehr niedriger Kolbengeschwindigkeit dem aus der Kolbenstirnfläche

und dan Abstand a sich ergebenden Volumen. Dieses Volumen ist zudem abhängig von dem Strömungswiderstand in den Drosselbohrungen 27, 28, der bei der geringsten Kolbengeschwindigkeit vernachlässigbar klein ist. Mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit erhöht sich der Strömungswiderstand in den Drosselbohrungen 27, 28, so daß die Reduzierung der Fördermenge durch die Leckverbindung 23 abnimmt, mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine also eine größere Fördermenge der Einspritzdüse bzw. dem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Bei hohen Drehzahlen ist der Strömungswiderstand in den Drosselbohrungen 27, 28 so hoch, daß die Leckverbindung 23 wirkungslos ist.

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Claims

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8.11.19ΓΒ3

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Zylinderbüchse geführten Pumpenkolben zum Fördern von Kraftstoff aus einem vom Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum, mit einer Kraftstoff-Zulauföffnung in der Zylinderbüchse und einer Steuerfläche mit Steuerkante am Pumpenkolben, deren relative Lage zu der Zulauföffnung das Öffnen und Schließen der Zulauföffnung bestimmt, und mit einer zu Beginn eines nach Schließen der Zulauföffnung einsetzenden Förderhubs des Pumpenkolbens wirksame Leckverbindung zwischen Pumpenarbeitsraum und Zulauföffnung, die eine in der Steuerfläche des Pumpenkolbens parallel zu und im Abstand von der den Pumpenarbeitsraum begrenzenden Kolbenstirnfläche verlaufende Nut aufweist, dadurch g e kennzei chnet, daß die Leckverbindung (23) eine in der Kolbenstirnfläche (14) mündende Sackbohrung (25) und mindestens eine die Sackbohrung (25) mit dem Nutgrund (26) der Nut (24)

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verbindende Drosselbohrung (27,28) aufweist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) der von der Kolbenstirnfläche (14) abgekehrten Nutunterkante (29) von der Kolbenstirnfläche (14) entsprechend der gewünschten zeitlichen Verschiebung des Förderbeginns gegenüber dem Schließen der ZulaufÖffnung (16) bei Niedrigdrehzahl bemessen ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (24) und die Drosselbohrung (27,28) in der gleichen Querschnittsebene des Pumpenkolbens (12) verlaufen.

4. Kraftstoff einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn, zeichnet, daß zwei in einem Winkelabstand ( Δ<&) zueinander, vorzugsweise symmetrisch zur Längserstreckung der Nut (24)_fangeordnete Drosselbohrungen (27,28) vorgesehen sind.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerfläche (22) begrenzende Steuerkante (21) schräg am Umfang des Pumpenkolbens (12) verläuft und eine in Hubrichtung unterhalb der Steuerfläche (22) liegende Umfangsnut (19) im Pumpenkolben (12) begrenzt, die über eine Längsnut (20) mit dem Pumpenarbeitsraum (15) verbunden ist, daß ein Fördermengenverstellglied (18) zur Drehverstellung des Pumpenkolbens (12) bezüglich

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der Zulauföffnung (16) vorgesehen ist. und daß die Nut (24) sich im Abstand von der Längsnut (20) über, mindestens einen Teil des Drehverstellwegs des Pumpenkolbens (12) erstreckt..