DE3732776A1

DE3732776A1 - Schraegkantengesteuerte hochdruckeinspritzpumpe fuer eine luftverdichtende einspritzbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3732776A1
Application number: DE19873732776
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Augustin; Volker Dipl Ing Schwarz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1988-06-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schrägkantengesteuerte Hochdruckeinspritzpumpe für eine luftverdichtende Einspritz brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 24 21 668 ist eine derartige Einspritzpumpe mit einem Kolben bekannt, dessen obenliegende schräg ver laufende Steuerkante beim Verdrehen des Kolbens den Förder beginn derart lastabhängig verändert, daß der Förderbeginn ab Leerlaufdrehzahl gegenüber dem Förderbeginn bei Vollast später einsetzt, um auf diese Weise einen Einfluß auf ein besseres Abgasverhalten sowie eine Reduzierung der Brenn kraftmaschinengeräusche auszuüben.

Dennoch ergaben sich unzulässige Rauchwerte der Brennkraft maschine, da der übliche Einsatz von Gleichdruckventilen eine starke Einspritzmengenüberhöhung im unteren Drehzahl bereich bewirkte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch ein fache Maßnahmen an der mit einem Gleichdruckventil ver sehenen Hochdruckeinspritzpumpe eine Mengenüberhöhung im niederen Drehzahlbereich zu vermeiden und zugleich auf den Einsatz von über den gesamten Drehzahlbereich wirkenden Spritzverstellern zu verzichten.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die besondere Auslegung des Anschliffs bzw. der Stufe am Kolben wird erreicht, daß durch den aus Anschliff und Zylinderwandung gebildeten extrem engen Spalt als wirk samer Überströmquerschnitt nur ein Teil des vom Kolben ver drängten Kraftstoffvolumens im Pumpenarbeitsraum wieder in den Saugraum der Einspritzpumpe abfließen kann, während der andere Teil in eine Druckerhöhung umgesetzt wird. Somit ist bei niedrigen Drehzahlen das zeitlich vom Kolben verdrängte Volumen aufgrund der geringen Kolbengeschwindigkeit so klein, daß erst bei sehr kleinen freien Lochquerschnitten der Steuerbohrung der Druck ausreicht, um das Druckventil zum Öffnen zu veranlassen. Demgegenüber kommt es bei höheren Drehzahlen aufgrund des entsprechend der Kolbengeschwindigkeit vom Kolben verdrängten vergrößerten Volumens zu einem sehr raschen Druckaufbau. Die Folge ist ein früheres Öffnen des Druckventiles. Somit ergibt sich bei höheren Drehzahlen eine Verlegung des Förderbeginns in Richtung früh.

Eine förderliche Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungs beispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer Hochdruckeinspritzpumpe in Ansicht mit aufgebrochenem Pumpenelement

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab den Kolben mit Anschliff

Fig. 3 die Flächenverhältnisse des Anschliffs und der Steuerbohrung beim Verschließen der Steuerbohrung

Fig. 4 in einem Diagramm den statischen Förderbeginn sowie den dynamischen Förderbeginn bei niedrigen und bei hohen Drehzahlen.

In Fig. 1 ist ein Teil einer für luftverdichtende Einspritz brennkraftmaschinen vorgesehenen Hochdruckeinspritzpumpe 1 mit Pumpenelementen 2 gezeigt, von denen jedes im wesent lichen aus einem mit mindestens einer Steuerbohrung 3 ver sehenen Zylinder 4 und einem darin längsverschiebbar ge führten nockenwellenangetriebenen Kolben 5 besteht.

Der Kolben 5 weist gemäß Fig. 2 eine von der obenliegenden Steuerkante 6 ausgehende Längsnut 7 sowie eine schrauben förmige Ausfräsung auf, deren schräg verlaufende Kante an der zylindrischen Kolbenwand 8 als untenliegende Steuer kante 9 das Förderende in Abhängigkeit von der Last bestimmt.

Das freie Ende des Kolbens 5 weist einen Anschliff 10 auf, durch den eine von der obenliegenden, geradlinig verlaufenden Steuerkante 6 ausgehende Umfangsnut an der Kolbenwand 8 gebildet ist, deren Nutgrunddurchmesser D _i gegenüber dem Kolbendurchmesser D _a um ca. 0,2 mm kleiner ist (Fig. 3). Somit ergibt sich eine Spaltbreite zwischen dem Nutgrund 11 und dem Zylinder 4 von etwa 0,1 mm. Durch diesen äußerst kleinen Spalt ist in nahezu jeder Kolben stellung der drosselwirksame Überströmquerschnitt A ₁ auf Höhe des freien Begrenzungsbogens 3 a der Steuerbohrung 3 kleiner als der freie Lochquerschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3 (A ₁<A ₂). Bei einem Kolben ohne Stufe ist der freie Loch querschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3 bis auf einen kleinen Bereich kurz vor dem statischen Förderbeginn (FB _stat) so groß, daß nahezu das gesamte vom Kolben verdrängte Kraftstoff volumen wieder in den Rücklauf, also über die Steuerbohrung 3 in den Saugraum, abströmen kann. Der dabei entstehende Druck im Pumpenarbeitsraum 12 ist so gering, daß ein Öffnen des Gleichdruckventiles nicht erfolgt.

Durch den besonderen Anschliff 10 bzw. Stufe am Kolben 5 kann durch die Fläche A ₁ nur ein Teil des vom Kolben verdrängten Kraftstoffvolumens wieder in den Rück lauf abfließen, während der andere Teil bereits in eine Druckerhöhung umgesetzt wird. Bezogen auf die unterschied lichen Drehzahlen ergibt sich, daß mit zunehmender Dreh zahl der drosselwirksame Überströmquerschnitt an Wirkung verliert, d.h., daß bei niedrigen Drehzahlen n ₁ das vom Kolben verdrängte Kraftstoffvolumen aufgrund der geringen Kolbengeschwindigkeit so klein ist, daß erst bei sehr kleinen Lochquerschnitten (im Winkelbereich ϕ, in dem der statische Förderbeginns FB _st annähernd dem dynamischen Förderbeginn FB _dyn n ₁ entspricht, s. Fig. 4) der Druck für das Öffnen des Druckventiles aus reicht, dagegen kommt es bei höheren Drehzahlen n ₂ sowie der höheren Kolbengeschwindigkeit infolge des vom Kolben verdrängten vergrößerten Kraftstoffvolumens zu einem be schleunigten Druckaufbau und somit zu einem früheren Öffnen des Druckventiles (FB _dyn n ₂<FB _st).

Durch den besonderen Anschliff läßt sich also eine Verstellung des Förderbeginns in Richtung "früh" bei zunehmenden Dreh zahlen erreichen.

Die Kolbenhubdifferenz Δ h gemäß Fig. 4 ist abhängig von der Drehzahl und von der Stufenhöhe "h" und beeinflußt die Größe der Spritzverstellwirkung. Ferner läßt sich aus Fig. 4 erkennen, daß der dynamische Nutzhub N _dyn bei höheren Dreh zahlen n ₂ gegenüber n ₁ um den Betrag Δ h vergrößert wird. Es ergibt sich eine Förderbeginnverstellung um den Wert Δ d.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Fläche A ₁ bzw. der drosselwirksame Überströmquerschnitt über nahezu dem gesamten Wirkbereich des Anschliffs kleiner sein muß als der freie Lochquerschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3. Die An schlifftiefe muß etwa 0,1 mm betragen, demnach D _a-D _i=0,2 mm.

Der oberhalb der Achse "x" in Fig. 4 dargestellte Kurven verlauf gibt zum einen den Druck in der Einspritzleitung stromab des Druckventiles bei hohen Drehzahlen (P _n2) und zum anderen bei niedrigen Drehzahlen (P _n1) an.

Bei bekannten ausgeführten Stufen ist der Durchlaßquer schnitt A ₁ auf Höhe des freien Begrenzungsbogens der Steuer bohrung immer größer als der freie Lochquerschnitt A ₂ der Steuerbohrung 3, wodurch die angestrebte Spritzverstell wirkung nicht erzielbar ist, da der dynamische Förderbeginn bei hohen Drehzahlen annähernd demjenigen bei niedrigen Drehzahlen entspricht.

Claims

1. Schrägkantengesteuerte Hochdruckeinspritzpumpe für eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit mindestens einem Pumpenelement, bestehend aus einem Zylinder und einem darin längsverschiebbar geführten, eine obenliegen de Steuerkante aufweisenden und gemeinsam mit einem Druck ventil einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Kolben zur Steuerung einer im Zylinder angeordneten Steuerbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) an seiner zylindrischen Wand (8) aus gehend von der obenliegenden Steuerkante (6) einen in seiner Höhe und Tiefe definierten Anschliff (10) aufweist, derart, daß nahezu in jeder Kolbenstellung der durch den Anschliff (10) gebildete drosselwirksame Überströmquerschnitt (A ₁) auf Höhe des freien Begrenzungsbogens (3 a) der Steuer bohrung (3) kleiner ist als der freie Lochquerschnitt (A ₂) der Steuerbohrung (3).

2. Hochdruckeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschliff (10) durch eine Umfangsnut gebildet ist, deren Nutgrunddurchmesser gegenüber dem Kolbendurchmesser um etwa 0,2 mm kleiner ist.