DE4100093A1

DE4100093A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen mit last- und/oder drehzahlabhaengigem einspritzverlauf

Info

Publication number: DE4100093A1
Application number: DE4100093A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Kraemer; Johann Ing Grad Warga
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-01-04
Filing date: 1991-01-04
Publication date: 1992-07-09
Also published as: JPH04295174A; GB2251464A; GB2251464B; US5191868A; GB9127569D0; GB9126951D0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz pumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei derartigen, z. B. aus der EP 02 61 156 A1 bekannten Hubschieberpumpen erfolgt die Mengensteuerung bzw. Spritzbeginnsteuerung durch die Steuerung von Kanälen, über die der Pumpenarbeitsraum mit dem Saugraum der Pumpe verbindbar ist, nämlich durch die Zuordnung von am Pumpenkolben gelegenen Steuerkanten zu den im Steuerschieber gelegenen Steuerkanten.

Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe, die vornehmlich bei sogenannten Reihenkolbenpumpen an Mehrzylinder motoren eingesetzt werden, ist an sich bekannt.

Es ist weiterhin bekannt, daß einen wesentlichen Einfluß auf Wirtschaftlichkeit, Gemisch- und Abgasverhalten von direkt einspritzenden Nutzfahrzeug-Dieselmotoren, der exakt einzuhaltende Kraftstoffeinspritzbeginn und die Einspritzdauer haben. Die für kurze Spritzdauer bei guter Kraftstoffzerstäubung notwendigen gesteigerten Einspritzdrücke stellen aufgrund des erforderlichen hohen, vom Spritzversteller zu übertragenden Momentes immer größere Anforderungen an diesen Antriebselement. Gleichzeitig besteht auch der Wunsch nach größerem Ver stellbereich und kompakter Bauweise. Herkömmliche mechanische Spritzversteller können diese Anforderungen häufig nicht mehr in vollem Umfang erfüllen, was besonders im Instationärbetrieb ein unbefriedigendes Ansprechverhalten und Instabilerbetriebszustände hervorruft.

In der ATZ (Automobiltechnische Zeitschrift) 91, 1989, S. 628 ff. wird diese Aufgabe bei konventionellen Pumpen dadurch gelöst, daß der Pumpenkolben an seiner dem Druckraum zugewandten Seite mit einem definierten Anschliff versehen ist, wodurch erreicht wird, daß die drehzahlabhängige Phase der Vorförderung verstärkt und zur Förderbeginnverstellung und Mengenverlaufskorrektur ausgenutzt wird.

Die temperaturabhängige Ansteuerung eines Hubschiebers der gattungsgemäßen Art erfolgt durch eine schwarz/weiß-Ansteuerung des Hubschiebers entsprechend der Kaltstart- und Warmlaufphase. Über diese Regelung hinaus ist es aber entsprechend oben aufgeführter Gründe wünschenswert, außerdem eine last- und drehzahlabhängige Spritzbeginnverstellung mit möglichst einfachen Mitteln zu gewährleisten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat gegen über bekannten Hubschieberpumpen den Vorteil, daß durch eine erfindungsgemäße Gestaltung der Übergänge der Steuerschlitze im Pumpenkolben in bezug auf den Übergang derselben in dem Hubschieber und dessen besonderer Ge staltung an seiner Unterkante, beim sogenannten Förder hub derartige hydraulische Verhältnisse geschaffen werden, daß eine drehzahl- und lastabhängige Förderbeginnverstellung erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich die vorgeschlagenen Ausnehmungen am Hubschieber und/oder die entsprechende Gestaltung der mit der Unter kante des Hubschiebers korrespondierenden Steuerschlitze des Pumpenkolbens sehr kostengünstig herstellbar sind und auf diese Weise mit einfachen Mitteln eine Lösung für Hubschieberpumpen gefunden wurde, die ohne zusätz liche aufwendige Steuer- und Regelsysteme eine last- und drehzahlabhängige Förderbeginnverstellung unter gleichzeitiger Beibehaltung, beispielsweise der be kannten temperaturabhängigen Steuerung in der Kalt start- und Warmlaufphase des Motors, ermöglicht.

Die Erfindung weist neben der Hauptausführung, eine stufenförmige Ausnehmung in der Unterseite des Hub schiebers einzubringen, weitere vorteilhafte Ausge staltungen auf.

Eine dieser Ausgestaltungen sieht derart aus, daß der stufenförmigen Ausnehmung entlang ihres Umfanges eine unterschiedliche Tiefe gegeben ist, die gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung derart festgelegt ist, daß sie einen kontinuierlichen Anstieg, der ins besondere als konstanter Anstieg ausgeführt sein kann, aufweist. Der dabei einzuhaltende Anstiegswinkel α ist durch experimentelle Anpassung an den jeweiligen Pumpen typ und die gewünschte Förderbeginnverstellung ebenso festlegbar, wie die Tiefe der Ausnehmung an sich.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Unterkante der Steuerschlitze im Pumpenkolben, die beim Förderhub zuletzt mit der Hubschieberkante korrespondieren bezüglich der Winkellage dieser Kante der Steigung und Geometrie der Hubschieberkante ange paßt. Ebenso fällt es in den Rahmen dieser Erfindung, genannte Steuerschlitzkanten des Pumpenkolbens in be liebiger, insbesondere verrunderter Geometrie auszu führen. Dies kann erfindungsgemäß insbesondere durch eine Erodierung mit gleichmäßigem Materialabtrag des Pumpenkolbens geschehen.

In all den genannten Ausführungsformen wird eine Formung des Einspritzungsverlaufes und des Förderbeginns er reicht, wodurch kostengünstige Variationen der bekannten Hubschieberpumpe mit mechanischem Regler angegeben worden sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Er findung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt, durch die die Erfindung betreffenden Teile der Einspritzpumpe, nämlich den Hubschieber und den Pumpenkolben, Fig. 2 eine Abwicklung des Pumpenkolbens und der Hubschieberausnehmung mit kronenförmiger Unterkante des Hubschiebers, Fig. 3 eine Gestaltung der Unterkante eines Steuerschlitzes im Pumpenkolben mit einem der Ausnehmung des Hubschiebers angepaßten Winkel α, Fig. 4 und 4a eine Gestaltung der Unterkante eines Steuerschlitzes im Pumpenkolben in verrunderter Ausführung mit darunter liegender Draufsicht und Fig. 5 und 5b eine Ausführungsvariante zu den Fig. 4 und 4a mit rechtwinkliger Unterkante am Steuerschlitz.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in Fig. 1 dargestellten Variante des Aus führungsbeispiels ist jeweils das aus einem Teilstück des Pumpenkolbens 1 und dem Hubschieber 2 gebildete Baueinheit eines Pumpenelements dargestellt. Diese Baueinheit wird bekannterweise in eine Zylinderbüchse und diese in einem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse eingesetzt, worin über eine Nockenwelle und entgegen der Kraft einer ebenfalls nicht dargestellten Feder der Pumpenkolben 1 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. In der Fig. 1 werden des weiteren die erfindungsgemäße Ausnehmung 7 (hier in Form einer Stufenbohrung), die Steuerschlitze 3 im Pumpenkolben und die sie verbindende Querbohrung 4, die durch eine mit einem Pumpenarbeitsraum 9 in Verbindung stehende Sackbohrung 5 durchkreuzt wird und der Absteuerbohrung 6 im Hubschieber 2, bezeichnet.

In der dargestellten Position der Ausnehmung 7 im Hub schieber und der Unterkanten der Steuerschlitze im Pumpenkolben, erfolgt gerade der Verschluß zwischen Pumpenhochdruckraum und Pumpensaugraum beim Förderhub des Pumpenkolbens 1. Das heißt, bei kleiner Drehzahl setzt in dieser Stellung der Förderbeginn gerade erst ein, während die Förderung bei hoher Drehzahl bereits in vollem Gange ist. Durch die in den weiteren Figuren dargestellten Varianten des Ausführungsbeispiels lassen sich die hydrodynamischen Verhältnisse an genannten Kanten variieren. So zeigt Fig. 2 neben der Abwicklung der Steuerkanten des Pumpenkolbens 1 dazu eine kronen förmig gestaltete Unterkante 71 des Hubschiebers 2. Wohingegen in Fig. 3 und Fig. 4 mögliche Gestaltungen der Unterkanten der Steuerschlitze im Pumpenkolben, insbesondere charakterisiert durch die Unterkantenbe randungen 81, die in einem dem Winkel α in Fig. 2 ent sprechenden Winkel ausgeführt ist, und 82, die in ver runderter Form ausgeführt ist, angegeben sind.

Alle angegebenen Varianten der Erfindung lassen sich je nach Anforderungen in Abhängigkeit vom konkreten Pumpentyp und nach der gewünschten Förderbeginnver stellung miteinander kombinieren und sind so einzeln oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich. In jedem Fall bewirken sie die gewünschte drehzahlabhängige Förderbeginnverstellung bedingt durch komplizierte hydrodynamische Effekte an den angesprochenen Kanten.

Bezugszeichenliste

1 Pumpenkolben
2 Hubschieber
3 Steuerschlitze im Pumpenkolben
4 Querbohrung
5 Sackbohrung
6 Absteuerbohrungen im Hubschieber
7 Unterkante des Hubschiebers
70 Ausnehmung im Hubschieber
71 kronenförmig ausgebildete Ausnehmung in der    Unterkante des Hubschiebers
8 Unterkante des Steuerschlitzes im Pumpenkolben
81 Unterkantenberandung der Steuerschlitze    unter einem Winkel α
82 Unterkantenberandung der Steuerschlitze in    verrundeter Ausführung
9 Pumpenarbeitsraum

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit last- und/oder drehzahlabhängigem Einspritz verlauf und mindestens einem Pumpenelement, dessen als Zylinderbüchse ausgebildeter Pumpenzylinder in einer entsprechenden Bohrung des Pumpengehäuses festgelegt ist und dessen Pumpenkolben (1) für eine hin- und hergehenden Antriebshub angetrieben und zur Kraftstoffsteuerung gegebenenfalls verdrehbar ist und mit mindestens einem innerhalb einer Ausnehmung der Zylinderbüchse auf dem Pumpenkolben (1) vorhandenen Hubschieber (2), der zur Kraftstoffsteuerung auf dem Pumpenkolben (1) axial verschiebbar ist, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubschieber (2) an seiner Unterkante (7), die dem Pumpenkolben (1) mit seinen Steuerschlitzen (3) zugewandt ist, eine stufenförmige Ausnehmung (70, 71) und/oder der Pumpenkolben (1) an den Unterkanten (81, 82) der Steuerschlitze (3) eine drosselnde Steuerstelle aufweist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenförmige Aus nehmung (71) symmetrisch zum Pumpenkolben (1) und dessen Steueröffnungen (4) derart ausgebildet ist, daß ihr in Hubrichtung des Pumpenkolbens (1) eine unterschiedliche Tiefe über ihren Umfang gegeben ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Ab wicklung des Pumpenkolbens (1) die Einbringung der stufenförmigen Ausnehmung (71) mit Tiefenvariation zweifach symmetrisch erfolgt, wobei die maximale unterschiedliche Tiefe der Ausnehmung (71), durch eine konstante Steigung mit vorgegebenem Winkel (α) festgelegt ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Förderhub zuletzt mit der Unterkante (7) des Hub schiebers (2) korrespondierenden Steuerschlitz unterkante (81), die in den Pumpenkolben (1) ein geschliffen ist, ebenfalls mit einem Winkel einge bracht ist, der dem Winkel α der Ausnehmung (70) im Hubschieber (2) entspricht.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Ab wicklung des Pumpenkolbens (1) die Einbringung der stufenförmigen Ausnehmung (71) mit Tiefenvariation am Steuerschieber (2) in Hubrichtung zweifach symmetrisch gegenüberliegend erfolgt, wobei die maximale Eindringtiefe, bezogen auf eine horizontale ebene stufenförmige Ausnehmung, durch eine ansteigende Bahn erreicht ist, deren Tangente einen vorgegebenen Winkel α einschließt.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den in den Pumpenkolben (1) beim Förderhub zuletzt mit dem Hubschieber (2) korrespondierenden Steuerschlitzunterkanten (82) eine vorzugsweise verrundete Form gegeben ist, die insbesondere durch Erodieren mit gleichmäßiger Tiefe hergestellt ist.