DE3633912C2 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents
KraftstoffeinspritzpumpeInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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- F02M41/123—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor characterised by means for varying fuel delivery or injection timing
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraft
maschinen, insbesondere Dieselbrennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Kraftstoffeinspritzpumpe ist beispielsweise aus der DE
35 00 618 A1 oder aus der DE 31 16 552 A1 bekannt und weist ein dort mit Überströmventil bezeichnetes elek
tromagnetisches Steuerventil auf, das durch gesteuertes Schließen und Öffnen
einer Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum und einer Kraftstoffversor
gungsquelle eine willkürliche Veränderung des Einspritzbeginns und des Ein
spritzendes und damit der Einspritzmenge und der Einspritzcharakteristik
bewirkt.
Um einen günstigen Verbrennungsverlauf in den Brennräumen, insbesondere
von Dieselbrennkraftmaschinen, zu erzielen, besteht allgemein der Wunsch,
die Einspritzzeiten auf wenige Grad Kurbelwinkel, z. B. etwa 20°KW oder weni
ger, zu beschränken. Bei höheren Drehzahlen im Bereich von 5000 U/min oder
mehr ergeben sich dann effektive Einspritzzeiten von weniger als 1 ms. Solche
kurzen Einspritzzeiten bzw. entsprechende Schließzeiten können mit den
herkömmlichen Steuerventilen kaum mehr realisiert werden, da diese wegen
der jeweils aus dem Stillstand zu beschleunigenden endlich großen Massen
ihrer Ventilschließkörper bereits für den Schließ- und Öffnungsvorgang rela
tiv viel Zeit benötigen, so daß dann für den geschlossenen Zustand des Ven
tils, bei der die Haupteinspritzung erfolgt, nur noch wenig Zeit übrigbleibt.
Entsprechend verläuft der Anstieg des Einspritzdruckes und der Einspritzmenge
über der Zeit relativ flach.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Kraft
stoffeinspritzpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet und sehr kurze Ein
spritzzeiten auch bei höheren Drehzahlen, ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentan
spruchs 1. Das erfindungsgemäße elektromagnetische Steuerventil weist einen
im wesentlichen quer zu den miteinander zu verbindenden Gehäuseanschlüssen
verstellbaren Steuerkolben auf, der während seiner Verstellbewegung zwischen
den zwei Endstellungen die Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit der Kraft
stoffversorgungsquelle zum Zwecke der Einspritzdruckerzeugung für eine steuer
bare Zeit unterbricht. Der hier als Ventilschließkörper dienende Steuerkolben
ist durch entsprechende Gestaltung und Bemessung der Steuerkanäle, deren
Steuerkanten und der Gehäuseanschlüsse so ausgebildet, daß der Schließ- und
Öffnungszeitpunkt während der Verstellbewegung des Steuerkolbens erreicht
wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den Öffnungs- und Schließvorgang
des Steuerventils außerordentlich schnell zu gestalten, so daß der Verlauf
des Einspritzdruckes und der Einspritzmenge über der Zeit in seinen Endbe
reichen relativ steil ist.
Um eine weitgehende Steuerung der Einspritzmenge und des Einspritzzeitpunktes
in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine
ausführen zu können, ist es dabei zweckmäßig, wenn die Steuerkanäle zumin
dest teilweise schräg zur Achse des Steuerkolbens verlaufende Steuerkanten
aufweisen und der Steuerkolben, beispielsweise mit Hilfe eines in Abhängigkeit
von diesen Zustandsgrößen betätigbaren Antriebes, um seine Längsachse ver
drehbar ist. Darüberhinaus kann die Ansteuerung der den Steuerkolben ver
stellenden elektromagnetischen Spulen in der Weise erfolgen, daß die Zeit,
während der der Steuerkolben die mittleren Stellungen einnimmt, in Abhängig
keit von den Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine veränderlich ist.
In der Zeichnung ist anhand eines schematischen Längsschnittes durch den
Pumpenkolben und das Steuerventil ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei ist mit 1 eine
Druckerzeugungs- und Kraftstoffverteilvorrichtung und mit 2 ein zur Steuerung
der Einspritzcharakteristik vorgesehenes elektromagnetisches Steuerventil
bezeichnet. 3 stellt einen in einer Bohrung 5 eines Pumpengehäuses 4 in
herkömmlicher Weise axial und in Umfangsrichtung bewegten Pumpenkolben dar,
der mit seiner in der Zeichnung oberen Stirnfläche einen Pumpenarbeitsraum 6
begrenzt. Dieser Pumpenarbeitsraum 6 wird während des Saughubs des Pumpen
kolbens 3 über am Umfang vorgesehene Axialnuten 8 mit einer Kraftstoffzu
führungsleitung 7 zur Zuleitung des benötigten Kraftstoffes verbunden. Nach
Beendigung des Saughubes wird die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 6 mit
der Kraftstoffzuleitung 7 durch die Drehung des Pumpenkolbens 3 unterbrochen.
Dafür wird während des Druckhubes des Pumpenkolbens 3 über eine zentrale
Bohrung 9 und eine Querbohrung 10 eine Verbindung mit einer Abspritzleitung
11 hergestellt, die über ein hier nicht gezeigtes Überdruckventil zu
einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzventil führt.
Am Umfang des Pumpenkolbens 3 sind mehrere, der Anzahl der Zylinder der
Brennkraftmaschine entsprechende Abspritzleitungen 11 vorgesehen, die während
einer Umdrehung des Pumpenkolbens 3 um seine Längsachse nacheinander über
die Querbohrung 10 und die Längsbohrung 9 mit dem Pumpenarbeitsraum 6 in
Verbindung gebracht werden. Während dieser Umdrehung des Pumpenkolbens 3
führt dieser gleichzeitig eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine ent
sprechende Anzahl von Saug- und Druckhüben aus.
Um den Beginn und das Ende des jeweiligen Einspritzvorganges genauer und
darüberhinaus in weiten Grenzen willkürlich veränderbar gestalten zu kön
nen, wird anstelle der bisher üblichen Reglermuffe das elektromagnetische
Steuerventil 2 vorgesehen, das den Einspritzbeginn und das Einspritzende
dadurch festlegt, daß es die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 6 mit einer
Kraftstoffversorgungsquelle, beispielsweise mit dem Pumpengehäuseinnenraum
steuert.
Dazu weist das elektromagnetische Steuerventil einen in einer quer zur Boh
rung 5 des Pumpenkolbens 3 verlaufenden Bohrung 15 verschiebbar gehaltenen
Steuerkolben 16 auf, der unmittelbar selbst als Weicheisenanker ausgebildet
oder mit einem solchen Weicheisenanker verbunden sein kann. Dieser Steuerkol
ben 16 wird durch zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete elektro
magnetische Ringspulen 17 und 18 zwischen zwei Endstellungen hin- und her
bewegt, wobei diese beiden Endstellungen durch die unterbrochene Linie 16′
bzw. durch die unterbrochene Doppellinie 16′′ angedeutet ist. Mit ausgezo
genen Linien ist dabei der Steuerkolben 16 in einer während der Verstel
lung nur vorübergehend eingenommenen mittleren Stellung gezeigt.
Am Umfang des Steuerkolbens 16 sind gemäß dem hier gezeigten Ausführungs
beispiel zwei umlaufende, nutartige Steuerkanäle 19 und 20 vorgesehen, deren
mit 21 und 22 bezeichnete Steuerkanten so ausgebildet sind, daß in jeder
Endstellung des Steuerkolbens 16 eine Verbindung zwischen einem über eine
Leitung 12 an den Pumpenarbeitsraum 6 angeschlossenen Gehäuseanschluß 13
und einem der beiden Gehäuseanschlüsse 14a bzw. 14b hergestellt wird, der
seinerseits über die Leitung 14 mit der Kraftstoffversorgungsquelle in Ver
bindung steht. Solange der Steuerkolben in einer dieser Endstellungen steht,
kann sich daher kein Druck in dem Pumpenarbeitsraum, auch nicht während
des Druckhubes des Pumpenkolbens 3, aufbauen. Während des Saughubes des
Pumpenkolbens 3 kann über diese Verbindung zusätzlich oder - bei Verzicht
auf die Axialnuten 8 - gegebenenfalls auch allein Kraftstoff in den Pumpen
arbeitsraum 6 gefördert werden.
Erst wenn der Steuerkolben 16 aus einer der Endstellungen heraus in Richtung
auf die andere Endstellung bewegt wird, ergibt sich nach dem Überlaufen
des Gehäuseanschlusses 13 durch eine der Steuerkanten 21 oder 22 eine Posi
tion, bei der die Verbindung zwischen der Leitung 12 und der Leitung 14
unterbrochen ist, so daß sich dann während des Druckhubes des Pumpenkol
bens 3 ein Druck im Pumpenarbeitsraum 6 aufbauen kann. Nach Weiterbewegung
des Steuerkolbens 16 über die in der Zeichnung angedeutete Mittelstellung
hinaus in Richtung auf die andere Endstellung ergibt sich dann in Abhängig
keit von der Anordnung der Steuerkanten 21, 22 früher oder später wieder
eine Verbindung zwischen den Gehäuseanschlüssen 13 und 14a bzw. 14b und
somit zwischen dem Pumpenarbeitsraum 6 und der Kraftstoffversorgungsquelle,
wodurch der in dem Pumpenarbeitsraum erzeugte Abspritzdruck schlagartig
zusammenbricht und damit das Einspritzende festgelegt wird.
Da das Überlaufen der Gehäuseanschlüsse 13, 14a und 14b durch die Steuer
kanten 21, 22 mitten in der Verstellbewegung des Steuerkolbens 16, also
mit einem bei der Ansteuerung der Ringspulen zu berücksichtigenden Zeit
abstand vom Beginn und Ende der Verstellbewegung, geschieht, kann der Schließ- und
Öffnungsvorgang des Steuerventils auf sehr kurze Zeiten beschränkt wer
den. Damit lassen sich sehr kurze Einspritzzeiten realisieren.
Die Dauer der Einspritzung hängt dann wesentlich ab von der Geschwindigkeit,
mit der der Steuerkolben 16 von einer in die andere Endstellung bewegt wird.
Diese Geschwindigkeit kann nun aber durch entsprechende Ansteuerung der
beiden elektromagnetischen Spulen 17 und 18 in weiten Grenzen verändert
werden. Darüberhinaus kann auch durch entsprechende Ausbildung der Steuer
kanten 21 und 22, nämlich indem diese nicht in einer senkrecht zur Steuer
kolbenachse verlaufenden Ebene mit konstantem Abstand voneinander, sondern
mit über den Umfang veränderlichem Abstand voneinander, also im wesentlichen
schräg zur Pumpenkolbenachse, verlaufen, sowie durch Verdrehen des Steuerkol
bens die Zeit zwischen Schließen und Wiederöffnen der Verbindung zwischen
den Gehäuseanschlüssen 13 und 14a bzw. 14b und damit auch die Einspritzzeit
und Einspritzmenge weitgehend frei variiert werden. Um den Steuerkolben
16 um seine Längsachse verdrehen zu können, ist ein Drehantrieb vorgesehen,
der z. B. aus einem Antriebsmotor 26, einem von diesem angetriebenen Zahn
rad 25, sowie einem auf einer Verlängerung 23 des Steuerkolbens 16 angeord
neten Zahnrad 24 besteht, wobei die Zahnräder 24 und 25 über eine Gerad
verzahnung in Kämmeingriff stehen. Die Verdrehung des Steuerkolbens 16 er
folgt dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von charakteristischen Zustands
größen der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel in Abhängigkeit von der
Belastung und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine, so daß für jeden
Betriebszustand ein passender Abstand der Steuerkanten 21 und 22 eingestellt
werden kann.
Darüberhinaus können auch die die Verstellgeschwindigkeit des Steuerkolbens
16 bestimmenden Ringspulen 17 und 18 in Abhängigkeit von diesen charakteristi
schen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine angesteuert werden, so daß sich
insgesamt eine in weiten Grenzen frei wählbare Verstellbarkeit der Zeitpunkte
für den Einspritzbeginn und das Einspritzende und damit für die Einspritz
menge und die Einspritzcharakteristik ergibt.
Claims (4)
1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbeson
dere Dieselbrennkraftmaschinen, mit einem von wenigstens
einem Pumpenkolben in einem Zylinder eingeschlossenen
Pumpenarbeitsraum, der während des Förderhubs des Pumpen
kolbens durch eine Verteilvorrichtung mit zu Einspritz
ventilen führenden Förderleitungen verbindbar ist, und einem
elektromagnetischen Steuerventil zur Steuerung der Ein
spritzparameter durch Öffnen bzw. Schließen einer Verbindung
zwischen dem Pumpenarbeitsraum und einer Kraftstoffversor
gungsquelle, wobei das elektromagnetische Steuerventil einen
in einer Bohrung eines Gehäuses verschiebbar gehaltenen,
einen Weicheisenanker enthaltenden Steuerkolben aufweist,
der zwischen zwei Endstellungen axial verstellbar ist und
Steuerkanäle zur steuerbaren Verbindung zwischen dem Pumpen
arbeitsraum und der Kraftstoffversorgungsquelle aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffversorgungsquelle
zwei Gehäuseanschlüsse (14a, 14b) zur steuerbaren Verbindung
mit dem Pumpenarbeitsraum (6) derart aufweist, daß die Ver
bindung in den beiden Endstellungen des Steuerkolbens (16)
geöffnet und in den während der Verstellung des Steuer
kolbens (16) während einer steuerbaren Zeit eingenommenen
mittleren Stellungen verschlossen ist,
wobei der Schließ- und Öffnungszeitpunkt
während der Verstellbewegung des
Steuerkolbens (16) erreicht wird,
und daß die axiale
Verstellung des Steuerkolbens zwischen seinen beiden End
stellungen (16′, 16′′) über zwei in dem Gehäuse (4) mit
axialem Abstand voneinander angeordneten, elektromagne
tischen Spulen (17, 18) erfolgt.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerkanäle (19, 20) zumindest teilweise schräg zur Achse des Steuer
kolbens (16) verlaufende Steuerkanten (21, 22) aufweisen, und daß der
Steuerkolben um seine Längsachse verdrehbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraft
maschine betätigbarer Antrieb (24-26) zur Drehung des Steuerkolbens
(16) um seine Längsachse vorgesehen ist.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet
durch eine derartige Ansteuerung der den Steuerkolben (16) verstellenden
elektromagnetischen Spulen (17, 18), daß die Zeit, während der der Steuer
kolben die mittleren Stellungen einnimmt, in Abhängigkeit von cha
rakteristischen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine veränderlich
ist.
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DE3633912A1 DE3633912A1 (de) | 1987-04-16 |
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DE3633912A Expired - Fee Related DE3633912C2 (de) | 1985-10-15 | 1986-10-04 | Kraftstoffeinspritzpumpe |
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IT1150843B (it) * | 1982-04-19 | 1986-12-17 | Spica Spa | Regolatore di mandata per pompa di iniezione del combustibile |
-
1986
- 1986-10-04 DE DE3633912A patent/DE3633912C2/de not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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