EP0121689A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0121689A1
EP0121689A1 EP84101517A EP84101517A EP0121689A1 EP 0121689 A1 EP0121689 A1 EP 0121689A1 EP 84101517 A EP84101517 A EP 84101517A EP 84101517 A EP84101517 A EP 84101517A EP 0121689 A1 EP0121689 A1 EP 0121689A1
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EP
European Patent Office
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pump
fuel injection
bore
fuel
injection device
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EP84101517A
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English (en)
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Walter Häfele
Helmut Dr. Dipl.-Phys. Pfeifle
Reinhard Dipl.-Ing. Schwartz
Max Dr. Dipl.-Ing. Straubel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0121689A1 publication Critical patent/EP0121689A1/de
Priority to US06/691,670 priority patent/US4621875A/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
    • F02M59/26—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection device for internal combustion engines according to the generic preamble of the main claim.
  • a fuel injection device known from DE-OS 31 18 669
  • the fuel injection quantity upstream in a pump work space is determined by the opening time of an electromechanically actuated metering valve and a shift in the start of delivery that is controlled as a function of operating parameters is achieved by changing the backflow fuel quantity.
  • This amount of backflow fuel can be adjusted by the controlled rotational position of the pump piston provided with an oblique control edge and is always filled back into the pump workspace before the start of the subsequent injection stroke, the backfilling being supported by a fuel accumulator that can be connected to the pump workspace.
  • the known fuel injection device influences the start of injection and the delivery rate, which must be compensated for by corresponding correction values in the electrical control unit.
  • the aim of the invention is now to improve the fuel injection device in such a way that the different volume of the fuel during the control and refilling does not have a disadvantageous effect on the accuracy of the controlled fuel injection quantity and the start of delivery.
  • the amount of back-flow fuel which is discharged at the end of delivery is refilled exactly into the pump work space, thereby eliminating delivery rate variations and deviations in the start of delivery, or at least reducing them to a value within the permissible tolerance range.
  • the metering pulse of the electrical control device which determines the duration of the opening of the metering valve thus results in a clear delivery rate signal which can be used in the control circuit of the control device.
  • the simplified ducting with the overflow channel which is the only and direct connection between the refill reservoir and the pump work space, contributes very significantly to this functional improvement, and the overflow opening controlled by both control points of the pump piston at the bottom dead center of the pump piston adds the remaining one in the refill reservoir the completion of the Overflow opening backfilled through the first control point fuel quantity in the pump work space.
  • the measures listed in the subclaims allow advantageous refinements and developments of the fuel injection device specified in the main claim.
  • the residual amount of the backflow fuel remaining in the refill reservoir is refilled into the pump workspace only shortly before the bottom dead center of the pump piston, so that the refill takes place under different pressure conditions and occurs at different speeds
  • the suction effect generated by the pump piston during its return stroke does not adversely affect the filling state within the overflow channel and the backfilling accumulator.
  • volume accumulator is also conceivable as a refill accumulator
  • exact and repeatable fuel injection and reverse flow fuel quantities result from the use of the piston accumulator known per se.
  • the fuel injection pump as is known from the publication mentioned at the outset, is provided with a cylinder bushing containing the pump cylinder fixed in the pump housing and an overflow bore in the wall of the cylinder bushing which forms at least a substantial part of the overflow channel, the optimal length of the overflow bore is fixed by a minimum wall thickness of the cylinder sleeve, which prevents deformation of the cylinder sleeve placed.
  • the cylinder liner In order for the relative position of the two axially offset control points on the pump piston to the overflow opening in all pump elements of a pump to be equal, especially in the case of in-line injection pumps, the cylinder liner, for example provided with a fastening flange, must be slightly rotatable and, if necessary, also adjustable in height. So that despite this adjustability of the cylinder liner the connection of the refill reservoir can be properly sealed, it is connected to the overflow bore according to the characterizing features of claim 5 by means of a connecting part which at least partially encompasses the cylinder liner.
  • This connecting part consists according to the characterizing features of claim 6 and the special embodiments according to claims 7 to 11 of a form-fitting against a cylindrical outer surface of the cylinder liner, which in a preferred embodiment according to claim 7 also receives the essential components of the refill reservoir. Further advantageous embodiments of the connecting part for the refill reservoir specified in claim 5 are contained in claims 12 to 15.
  • FIG. 6 shows a piston stroke function diagram with sub-figures 6a to 6e to show the respective piston, refill storage, and Eßventil- and pressure valve positions and the associated filling level in the pump work space and refill storage.
  • FIG. 1 shows, as a first and preferred exemplary embodiment, a fuel injection pump 10 designed as a series injection pump, which is shown in cross section through a pump element and one that is axially and rotatably guided in a pump cylinder 11 and one Pump working space 12 defining pump piston 13.
  • the pump piston 13 carries on its outer surface two control points, one of which consists of an oblique control edge 14a of a recess 14 inclined to the longitudinal axis of the pump piston 13 and the other control point of which consists of a horizontal control edge 15a formed by the end face 15 of the pump piston 13.
  • the pump cylinder 11 is designed as a cylinder bore of a cylinder sleeve 21 which is provided with a fastening flange 21a and is inserted into a pump housing 22, and the pump working space 12 delimited within the pump cylinder 11 by the pump piston 13 and pressure valve 18 is for ending the effective delivery stroke , controlled by the oblique control edge 14a, can be connected via a stop groove 23 connected to the recess 14 and an overflow channel 24 to a refill store 25 serving as a fuel store.
  • the refill reservoir 25 is connected to the cylinder liner 21 by means of a slight displacement of the cylinder liner 21 to allow its basic setting and is sealed against leakage of fuel leakage the overflow bore 17 connected.
  • This connecting part 32 is designed as a slide shoe 32 which is guided in a radial bore 33 of the pump housing 22 and bears in a form-fitting manner against a cylindrical outer surface 21b of the cylinder sleeve 21.
  • This slide shoe 32 is pressed by a compression spring 34 against the outer surface 21b of the cylinder liner 21 and is sealed in the region of this outer surface by a sealing ring 35 against leaking fuel (see FIG. 1a).
  • the supporting surface 36a of the end groove 36 which axially presses the sealing ring 35 against the lateral surface 21b, is designed to follow the curved end surface 32a of the sliding block 32 at a constant distance from the lateral surface 21b.
  • the slide shoe 32 is designed as a storage housing that accommodates the storage piston 26 and the storage space 25a of the refill storage 25, and the storage space 25a (see FIG. 1a) is connected to the overflow bore 17 via a connecting bore 37 and provides thus, the overflow bore 17 forms part of the overflow channel 24.
  • FIG. 1b shows a sliding shoe 32 'as an embodiment variant of the sliding shoe 32 according to FIG. 1a, in the end face 32a' of which the annular surface 21b is adapted to the cylinder liner, an annular groove-shaped end groove 36 'is incorporated.
  • This end groove 36 ' has one at a right angle to the longitudinal axis of the sliding block 32 'running as a plan ring surface support surface 36a', which can be easily screwed into the end face 32a '.
  • the associated sealing ring 35 ' has ring cross sections F 1 and F 2 which are of different widths and are adapted to the curved end face 32a' of the sliding block 32 'and to the outer surface 21b of the cylinder liner 21.
  • a diametrically opposed refill reservoir 25 is an electromechanically actuated metering valve 38, which is designed as a solenoid valve, and is inserted in a pressure-tight manner in a receiving bore 39 in pump housing 22.
  • This metering valve 38 supplies the pump working space 12 via the inlet opening 16 with fuel conveyed by a low pressure source 41 and, with its opening duration (b in FIG. 6), determines a fuel injection quantity upstream of the pump working space 12.
  • the low-pressure source 41 contains a feed pump 42 which draws the fuel from the fuel tank 31 and delivers it via an inlet line 43, the metering valve 38 and the inlet opening 16 into the pump work chamber 12 when the pump piston 13 is in its UT position shown in FIG. 1.
  • an orifice connection 38a of the metering valve 38 is received by a second slide shoe 44.
  • This slide shoe 44 is inserted in a second radial bore 45 of the pump housing 22, approximately opposite the bore 33, and is tensioned in the region of the inlet opening 16 against the cylindrical outer surface 21b of the cylinder sleeve 21 by means of a compression spring 46.
  • the fuel injection pump 10 is equipped with an adjusting device 47, which in a known manner consists of a longitudinally displaceable control rod 48 and a link sleeve 49 which can be actuated by the latter for the pump piston 13. Both parts 48 and 49 of the adjusting device 47 serve for the rotation of the pump piston 13 when the control rod 48 is moved longitudinally by an actuator 51, as a result of which the relative position between the overflow opening 17a and the oblique control edge 14a on the pump piston 13 changes.
  • the actuator 51 actuating the control rod 48 is formed as an electromechanical actuator depending on the required actuating force by an electromagnet, an electric servomotor or an electrohydraulic actuator and receives its control pulse I FB depending on at least one operating parameter, such as the load L or the speed n from an electrical control unit 52.
  • the one with the adjusting device 47 Targetable change in the rotational position of the oblique control edge 14a and thus the end of delivery does not determine the fuel injection quantity Q E here , but rather serves in conjunction with the function of the refill reservoir 25 described in more detail below to change the start of delivery.
  • the respective position of the actuator 51 is measured by an actuator 53 and input into the control unit 52 as the actuator signal S s .
  • the metering valve 38 which is designed as a solenoid valve, determines with its duration of opening a fuel injection quantity upstream in the pump working chamber 12 which corresponds exactly to the fuel quantity Q E to be injected.
  • the solenoid valve 38 which is designed as a 2/2-way valve in a known manner, receives a metering pulse I Z which determines its opening duration from the control unit 52 containing an electronic control circuit, into which, in addition to a speed signal n emitted by a speed sensor 54, signals which are also dependent on operating parameters of the engine, such as a temperature signal T taken at a suitable point and further signals S can be entered.
  • a load signal L to be entered by an operator is generated by a setpoint input 55.
  • the fuel metering controlled by the solenoid valve 38 takes place with a constant fuel inlet pressure p Z over a constant inlet cross section, which is formed, for example, by the inlet opening 16, with a variable opening duration of the solenoid valve 38 determined by the metering pulse I Z.
  • the constant inlet cross section can also be determined by the flow cross section of the solenoid valve 38 be educated.
  • the constant inlet pressure pZ is given by maintain a pressure control valve 56 located in the low pressure source 41.
  • the metering pulse I Z which determines the opening duration thus results in an exact delivery quantity signal.
  • the only difference from the fuel injection pump 10 shown in FIG. 1 is the different mounting method of the refill reservoir 25" and metering valve 38.
  • the same parts are therefore designated the same, different parts by one double index line and new parts are given a reference number above 100.
  • the index lines are set accordingly to three or four lines).
  • a connecting bracket 101 which is plugged onto the cylindrical part 21b containing an overflow bore 17 '' and also the inlet opening 16, serves as a connecting part of the refill reservoir 25 '' with the cylinder bushing 21.
  • This connecting bracket 101 encloses the cylindrical part 21b with a transverse bore 102 which penetrates one end 101a thereof Cylinder bushing 21 with a narrow element fit that prevents leakage of fuel oil leakage, and it also has a longitudinal bore 103 that is radial to the longitudinal axis of the pump cylinder 11, opens into the transverse bore 102, and is machined from its other end 101b into the connecting bracket 101, and which defines the storage space 25a "of the remindf_üllries 25" and its storage piston 26 "receives.
  • connection bracket 101 also has in the wall of the Querboh tion 102 containing end 101a diametrically opposite the longitudinal bore 103 and connected to the inlet opening 16 in the pump cylinder 11 inlet bore 104.
  • the metering valve 38 inserted into the receiving bore 39 of the pump housing 22 is fuel-tight in the mounting position shown against a wall region containing the inlet bore 104 Connection bracket 101 pressed. Additional sealants, not specified, are intended to prevent leakage of fuel.
  • the overflow channel 17 "here alone forms the overflow channel, as a result of which a very small dead volume can be achieved in a particularly advantageous manner.
  • the connecting part for the refill reservoir 25 ′′ ′′ of the fuel injection pump 10 ′′ ′′ is designed as a fitting sleeve ′ 105 that closely encloses the cylindrical outer surface 21 b of the cylinder bushing 21 in the region of the overflow bore 17.
  • the adapter sleeve 105 has a radial through bore 106 connected to the overflow bore 17 and receives in a widening 107 a connecting piece 108 of a cylindrical housing 109 of the refill reservoir 25 '' '.
  • the adapter sleeve 105 also contains a second radial through-bore 110 which is connected to the inlet opening 16 of the cylinder liner 21 and which receives the orifice 38a of the metering valve 38 in an extension 111.
  • the through hole 110 is located lower with respect to the inlet opening 16 in order to avoid an accumulation of vapor bubbles in the region of the inlet channels.
  • the fourth exemplary embodiment shown in detail in FIG. 4, is provided with a cylinder sleeve 21 "" containing the pump cylinder 11 and inserted into the pump housing 22, which in a head part 21c widened on one side in a longitudinal bore 114 parallel to the pump cylinder 11 contains the refill accumulator 25 "which is designed as a piston accumulator. "records.
  • Both the storage space designated 25a "" and the spring space 28 which receives the compression spring 27 serving as a restoring means are formed by sections of the longitudinal bore 114.
  • the metering valve 38 inserted into the radial receiving bore 39 of the pump housing 22 is tensioned in the illustrated horizontal installation position with the orifice 38a against a sealing surface 115 through which the inlet opening 16 passes, on the outer surface of the head part 21c of the cylinder liner 21 "" and additionally by one not specified Seal secured against leaking fuel.
  • the storage space 25a "" delimited on the one hand by the storage piston 26 within the longitudinal bore 114 is sealed off from the outside by a sealing plug 116.
  • the opposite end of the longitudinal bore 114, which receives the spring chamber 28, is closed with a second sealing plug 117, which is also designed as a spring abutment for the compression spring 27.
  • An overflow bore 17 “" which is diametrically opposite the inlet opening 16 and is drilled through the opening 16 into the head part 21c of the cylinder bushing 21 "", serves as the overflow channel connecting the pump working chamber 12 with the storage chamber 25a "".
  • FIG. 5 for the fourth exemplary embodiment according to FIG. 4 shows a longitudinal section along the line V-V in FIG. 4, but for a modification in which two pump cylinders 21 '' 'are supplied with the fuel injection quantity to be stored by a metering valve 38.
  • the inlet openings 16 of two cylinder liners 21 "" are connected to a single metering valve 38 via a tension bridge-like connecting part 119.
  • This connecting part 119 is tensioned by the tensioning force of the metering valve 38 against the sealing surfaces 115 on the lateral surface of the respective head part 21c of the cylinder liners 21 "", and the orifice 38a of the metering valve 38 is thereby covered by a recess 121 in the connecting part, which is sealed to the outside by means of a sealing ring 120 119 added.
  • FIG. 6 shows a curve a plotted over the cam angle ⁇ to represent the piston stroke H and contains partial figures 6a to 6e in which the respective position of the pump piston 13, the storage piston 26 and the metering valve 38, the pressure valve 18 and the respective one Fill state in the pump work space 12 are shown in simplified form.
  • the piston stroke H is plotted on a twice-enlarged scale, the cam angle ⁇ is not drawn to scale because of the associated FIGS. 6a to 6e.
  • a horizontal bar chart b drawn in the area of the bottom dead center UT above the curve a represents the opening time of the metering valve 38.
  • the pump piston 13 assumes a position between the closing time US 1 and the opening time U0 2 , the filling state shown in the pump working space 12 and storage space 25a already being set shortly according to US 1 .
  • the total backflow fuel quantity Q RF as well as a partial quantity Q F of Q RF and a residual quantity Q R are hatched and the fuel injection quantity Q E metered by the metering valve 38 is shown with double hatching.
  • FIGS. 1 and 6 The mode of operation of the object of the application is described below with reference to FIGS. 1 and 6 for the first exemplary embodiment.
  • the exemplary embodiments shown in FIGS. 2 to 5 work in the same way, they differ only in structural details.
  • the pump piston 13 is shown in its bottom dead center position UT corresponding to the partial FIG. 6d in FIG. 6, and the total backflow fuel quantity Q RF and the fuel upstream from the metering valve 38 are in the partially evacuated pump work chamber 12 injection quantity Q E included.
  • the horizontal control edge 15a has closed the inlet opening 16 and, in the case of US 2 , the overflow channel 24, the start of delivery is initiated during the further upward stroke of the pump piston 13 at FB.
  • the injection takes place up to the point FE, the pressure valve 18 releasing the fuel flow to the injection nozzle (see sub-figure 6e).
  • the delivery end FE is controlled by the inclined control edge 14a opening the overflow channel 24 (see FIG.
  • This residual quantity Q R is filled back into the pump work chamber 12 after the opening time U0 2 of the overflow channel 24 to the bottom dead center UT of the pump piston 13, so that the total backflow fuel quantity U RF is again present in the pump work chamber 12 in UT.
  • the fuel injection quantity Q E is stored in the pump work chamber 12 during the opening period of the metering valve 38, which is determined by the metering pulse I Z of the control unit 52 and is identified by b in FIG.
  • a partial vacuum remaining in the pump work chamber 12 is compressed between US 2 and FB and the subsequent fuel injection then begins at FB (see FIG. 6 e).
  • the control of the delivery end FE by the corresponding rotational position of the oblique control edge 14a or by the change in the rotational position of the pump piston 13 by means of the actuating movement of the control rod 48 caused by the electromechanical actuator 51 determines the start of delivery FB FB by the controlled and refilled backflow fuel quantity Q RF . If the opening duration of the metering valve 38 controlled by the metering pulse of the control device 52 is changed to control a different fuel injection quantity Q E , the actuator 51 is also tracked by a corresponding correction pulse of the control device 52 with a correspondingly adjusted actuating speed and the return fuel quantity is corrected so that the start of delivery FB remains constant remains.
  • the actuator 51 is provided with the displacement transmitter 52 which emits a displacement signal S S to the electrical control unit 52, which is only indicated in FIG. 1 and is attached at any point, for example also to the control rod 48, and is provided by a capacitive is formed inductive or other known way encoder.
  • the fuel injection device provided with a series injection pump and described in the four exemplary embodiments may also contain a pump nozzle combined with the injection nozzle to form a structural unit instead of the fuel injection pump 10, 10 ", 10" 'or 10 "". Adjusted accordingly, the principle of operation of the fuel injection device according to the invention can also be used in distributor injection pumps.

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Abstract

Die Kraftstoffeinspritzmenge der mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe (10) versehenen Kräftstoffeinspritzeinrichtung wird durch die Öffnungsdauer eines Zumeßventils (38) elektrisch geregelt. Zusätzlich wird eine in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen gesteuerte Verschiebung des Förderbeginnzeitpunkts durch eine Änderung der Rückströmkraftstoffmenge erreicht, die in einen Rückfüllspeicher (25) abgesteuert und bis zum Beginn des nachfolgenden Einspritzhubes wieder vollständig in den Pumpenarbeitsraum (12) rückgefüllt wird. Als einzige Verbindung zwischen dem Rückfüllspeicher (25) und dem Pumpenarbeitsraum (12) dient ein Überströmkanal (24), dessen an der Mündungsstelle in den Pumpenarbeitsraum (12) befindliche Überströmöffnung (17a) von zwei Steuerstellen (14a, 15a) am Pumpenkolben (13) bei Förderende und noch einmal kurz vor dem unteren Totpunkt aufgesteuert wird. Die beiden Steuerstellen werden von einer schrägen, das Förderende bestimmenden Steuerkante (14a) am Pumpenkolben (13) und von einer waagrechten, stirnseitigen Steuerkante (15a) gebildet, wobei die waagrechte Steuerkante (15a) kurz vor dem unteren Totpunkt ein Rückfüllen einer noch im Rückfüllspeicher verbliebenen Restmenge des Rückströmkraftstoffes sicherstellt.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß dem gattungsbildenden Oberbegriffs des Hauptanspruchs. Bei einer solchen, aus der DE-OS 31 18 669 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird die in einen Pumpenarbeitsraum vorgelagerte Kraftstoffeinspritzmenge durch die Öffnungsdauer eines elektromechanisch betätigbaren Zumeßventils bestimmt und eine in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen gesteuerte Verschiebung des Förderbeginnzeitpunkts wird durch eine Änderung der Rückströmkraftstoffmenge erreicht. Diese Rückströmkraftstoffmenge ist durch die gesteuerte Drehlage des mit einer schrägen Steuerkante versehenen Pumpenkolbens einstellbar und wird jeweils vor dem Beginn des nachfolgenden Einspritzhubes in den Pumpenarbeitsraum zurückgefüllt, wobei das Rückfüllen durch einen mit dem Pumpenarbeitsraum verbindbaren Kraftstoffspeicher unterstützt wird. Durch das unterschiedliche Volumen des Kraftstoffes während der Absteuerung und beim Rückfüllen, die jeweils auf einem völlig anderen Druckniveau stattfinden, ergeben sich bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung Beeinflussungen des Einspritzbeginns und der Fördermenge, die durch entsprechende Korrekturwerte im elektrischen Steuergerät ausgeglichen werden müssen. Ziel der Erfindung ist es nun, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung dahingehend zu verbessern, daß das beim Absteuern und Rückfüllen unterschiedliche Volumen des Kraftstoffes sich nicht nachteilig auf die Genauigkeit der gesteuerten Kraftstoffeinspritzmenge und des Förderbeginnzeitpunktes auswirkt.
    • Vorteile der Erfindung
  • Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs wird die bei Förderende abgesteuerte Rückströmkraftstoffmenge exakt wieder in den Pumpenarbeitsraum zurückgefüllt, wodurch Fördermengenstreuungen und Abweichungen des Förderbeginnzeitpunktes ausgeschlossen oder zumindest auf einen innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches liegenden Wert reduziert werden. Der die Öffnungsdauer des Zumeßventils bestimmende Zumeßimpuls des elektrischen Steuergeräts ergibt somit ein eindeutiges und in der Regelschaltung des Steuergeräts verwertbares Fördermengensignal. Zu dieser Funktionsverbesserung trägt sehr wesentlich die vereinfachte Kanalführung mit dem die einzige und direkte Verbindung zwischen dem Rückfüllspeicher und dem Pumpenarbeitsraum darstellenden Überströmkanal bei, und durch die von beiden Steuerstellen des Pumpenkolbens aufgesteuerte Überströmöffnung wird im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens jeweils noch die restliche, im Rückfüllspeicher nach dem Abschluß der Überströmöffnung durch die erste Steuerstelle verbliebene Kraftstoffmenge in den Pumpenarbeitsraum rückgefüllt.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung möglich. So wird bei einer gemäß dem erweiterten Oberbegriff des Anspruchs 2 ausgestalteten Kraftstoffeinspritzeinrichtung erst kurz vor dem unteren Totpunkt des Pumpenkolbens die im Rückfüllspeicher verbliebene Restmenge des Rückströmkraftstoffes in den Pumpenarbeitsraum rückgefüllt, so daß auch bei verschiedenen Drehzahlen das Rückfüllen im wesentlichen unter gleichen Druckbedingungen stattfindet und sich eine vom Pumpenkolben bei dessen Rückhub erzeugte Sogwirkung nicht nachteilig auf den Füllungszustand innerhalb des Überströmkanals und Rückfüllspeichers auswirkt.
  • Obwohl als Rückfüllspeicher auch ein Volumenspeicher denkbar ist, ergeben sich exakte und wiederholbare Kraftstoffeinspritz- und Rückströmkraftstoffmengen durch die Verwendung des in Anspruch 3 angegebenen, an sich bekannten Kolbenspeichers.
  • Bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4, bei der die Kraftstoffeinspritzpumpe, wie aus der eingangs genannten Druckschrift bekannt, mit einer den Pumpenzylinder enthaltenden im Pumpengehäuse befestigten Zylinderbuchse und einer mindestens einen wesentlichen Teil des Überströmkanals bildenden Überströmbohrung in der Wand der Zylinderbuchse versehen ist, wird die optimale Länge der Überströmbohrung durch eine eine Verformung der Zylinderbuchse ausschließende Mindestwandstärke der Zylinderbuchse festgelegt. Damit vor allem bei Reiheneinspritzpumpen die relative Lage der beiden axial zueinander versetzten Steuerstellen am Pumpenkolben zur Überströmöffnung bei allen Pumpenelementen einer Pumpe gleichgestellt werden kann, muß die z.B. mit einem Befestigungsflansch versehene Zylinderbuchse geringfügig verdrehbar und gegebenenfalls auch in ihrer Höhenlage einstellbar sein. Damit trotz dieser Verstellbarkeit der Zylinderbuchse der Anschluß des Rückfüllspeichers einwandfrei abgedichtet werden kann, wird dieser gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 mittels eines die Zylinderbuchse mindestens teilweise umfassenden Verbindungsteiles an die Überströmbohrung angeschlossen. Dieses Verbindungsteil besteht gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 und den speziellen Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 7 bis 11 aus einem formschlüssig an einer zylindrischen Mantelfläche der Zylinderbuchse anliegenden Gleitschuh, der in einer bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 7 zugleich die wesentlichen Bauteile des Rücksfüllspeichers aufnimmt. Weitere vorteilhafte Ausbildungen des in Anspruch 5 angegebenen Verbindungsteiles für den Rückfüllspeicher sind in den Ansprüchen 12 bis 15 enthalten.
  • Bei einer nach Anspruch 16 ausgebildeten Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind alle Dicht- und Verspannungsprobleme durch den integrierten Einbau des Rückfüllspeichers behoben worden, und bei entsprechender Abstimmung des Nockenantriebes kann gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 jeweils nur ein Zumeßventil für je zwei Pumpenelemente eingesetzt werden.
    • Zeichnung
  • Vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine vereinfachte Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels mit einer im Querschnitt dargestellten, als Reiheneinspritzpumpe ausgebildeten Kraftstoffeinspritzpumpe, Figuren 1a und 1b je eine teilweise geschnittene Draufsicht auf zwei Ausführungsvarianten eines in Figur 1 verwendeten Gleitschuhes für den Rückfüllspeicher mit zugehörigem Dichtring, Figur 2 einen Teilquerschnitt durch die erfindungswesentlichen Bauteile einer Kraftstoffeinspritzpumpe für das zweite Ausführungsbeispiel, Figur 3 einen Teilquerschnitt ähnlich Figur 2, jedoch für das dritte Ausführungsbeispiel, Figur 4 einen nur teilweise dargestellten Querschnitt durch das vierte Ausführungsbeispiel, Figur 5 einen Schnitt in Höhe der Linie V-V in Figur 4, jedoch durch eine Ausführungsvariante zum vierten Ausführungsbeispiel mit nur einem Magnetventil für zwei Pumpenelemente und Figur 6 ein Kolbenhub-Funktionsdiagramm mit Teilfiguren 6a bis 6e zur Darstellung der jeweiligen Kolben-, Rückfüllspeicher-, Zumeßventil- und Druckventilstellungen und des zugehörigen Füllungszustandes im Pumpenarbeitsraum und Rückfüllspeicher.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Figur 1 zeigt als erstes und bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine als Reiheneinspritzpumpe ausgebildete Kraftstoffeinspritzpumpe 10, die im Querschnitt durch ein Pumpenelement dargestellt ist und einen in einem Pumpenzylinder 11 axial- und drehbeweglich geführten und einen Pumpenarbeitsraum 12 begrenzenden Pumpenkolben 13 aufweist. Der Pumpenkclben 13 trägt auf seiner Mantelfläche zwei Steuerstellen, von denen eine aus einer zur Längsachse des Pumpenkolbens 13 geneigten schrägen Steuerkante 14a einer Ausnehmung 14 und die andere Steuerstelle aus einer von der Stirnfläche 15 des Pumpenkolbens 13 gebildeten waagrechten Steuerkante 15a besteht.
  • In der in Figur 1 gezeigten unteren Totpunktstellung (UT-Stellung) des Pumpenkolbens 13 mündet eine von der Mantelfläche des Pumpenkolbens 13 während der Pumpenförderung abgedeckte Zulauföffnung 16 und eine diametral gegenüberliegende Überströmöffnung 17a einer Überströmbohrung 17 in den Pumpenarbeitsraum 12, der in Förderrichtung von einem Druckventil 18 verschließbar ist und über eine nur angedeutete Druckleitung 19 mit einer nicht gezeichneten Einspritzdüse verbindbar ist.
  • Der Pumpenzylinder 11 ist bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Zylinderbohrung einer mit einem Befestigungsflansch 21a versehenen und in ein Pumpengehäuse 22 eingesetzten Zylinderbuchse 21 ausgebildet, und der innerhalb des Pumpenzylinders 11 vom Pumpenkolben 13 und Druckventil 18 begrenzte Pumpenarbeitsraum 12 ist zur Beendigung des wirksamen Förderhubes, durch die schräge Steuerkante 14a gesteuert, über eine mit der Ausnehmung 14 verbundene Stoppnut 23 und einen Überströmkanal 24 mit einem als Kraftstoffspeicher dienenden Rückfüllspeicher 25 verbindbar. Obwohl auch ein Volumenspeicher für die Aufnahme der Rückströmkraftstoffmenge denkbar ist, ist hier zur Erzielung einer hohen Genauigkeit bei der Mengenzumessung ein Kolbenspeicher verwendet, der einen Speicherraum 25a und einen als bewegliche Wand dienenden Speicherkolben 26 aufweist, der entgegen der Kraft einer als Rückstellmittel dienenden Druckfeder 27 verschiebbar ist. Ein die Feder 27 enthaltender Federraum 28 an dem dem Speicherraum 25a abgewandten Ende des Speicherkolbens 26 ist über eine Entlastungsleitung 29 in nicht näher dargestellten Weise mit einem Kraftstofftank 31 verbunden.
  • Damit die Zylinderbuchse 21 zu deren Grundeinstellung sowohl in Richtung ihrer Längsachse als auch bezüglich ihrer Drehlage verstellt werden kann, ist der Rückfüllspeicher 25 mittels eines geringe Verschiebungen der Zylinderbuchse 21 zu deren Grundeinstellung erlaubenden und gegen Leckkraftstoffaustritt abgedichtet,die Zylinderbuchse 21 mindestens teilweise umfassenden Verbindungsteiles 32 an die Überströmbohrung 17 angeschlossen. Dieses Verbindungsteil 32 ist als ein in einer radialen Bohrung 33 des Pumpengehäuses 22 geführter und formschlüsig an einer zylindrischen Mantelfläche 21b der Zylinderbuchse 21 anliegender Gleitschuh 32 ausgebildet. Dieser Gleitschuh 32 wird durch eine Druckfeder 34 gegen die Mantelfläche 21b der Zylinderbuchse 21 gedrückt und ist im Bereich dieser Mantelfläche durch einen Dichtring 35 gegen austretenden Leckkraftstoff abgedichtet (siehe dazu Figur 1a).
  • Aus der in vergrößertem Maßstab erfolgten Darstellung des Gleitschuhes 32 mit Dichtring 35 in Figur 1a, die eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Gleitschuh 32 darstellt, kann deutlich entnommen werden, daß eine an der strichpunktiert angedeuteten Mantelfläche 21b der Zylinderbuchse 21 anliegende Stirnfläche 32a des Gleitschuhes 32 entsprechend dieser Mantelfläche 21b gekrümmt ist und somit bereits durch ihre Formgebung eine Dichtfläche darstellt. Der von einem 0-Ring gebildete Dichtring 35 ist von einer Stirnnut 36 am Gleitschuh 32 aufgenommen und wird von einer Abstützfläche 36a der Stirnnut 36 gegen die Mantelfläche 21b angedrückt und dient somit der zusätzlichen Abdichtung gegen austretenden Leckkraftstoff. Die den Dichtring 35 axial gegen die Mantelfläche 21b andrückende Abstützfläche 36a der Stirnnut 36 ist der gekrümmten Stirnfläche 32a des Gleitschuhes 32 folgend mit gleichbleibendem Abstand zur Mantelfläche 21b ausgebildet. Wie aus Figur 1 zu ersehen, ist der Gleitschuh 32 als ein den Speicherkolben 26 und den Speicherraum 25a des Rückfüllspeichers 25 aufnehmendes Speichergehäuse ausgebildet, und der Speicherraum 25a (siehe dazu Figur 1a) steht über eine Verbindungsbohrung 37 mit der Überströmbohrung 17 in Verbindung und stellt somit wie die Überströmbohrung 17 einen Teil des Überströmkanals 24 dar. Die einen wesentlichen Teil des Überströmkanals 24 bildende Überströmbohrung 17 ist so kurz als möglich ausgelegt, und ihre optimale Länge ist durch eine eine Verformung der Zylinderbuchse 21 ausschließende Mindestwandstärke dieser Zylinderbuchse 21 festgelegt. Die der Mantelfläche 21b folgende Kontur der Stirnnut 36 am Gleitschuh 32 wird vorteilhaft spanlos z. B. durch FliÖßpressen-.des gesamten Gleitschuhes 32 oder durch Herstellung des Gleitschuhes 32 als Sinterstahlteil erzeugt.
  • In Figur 1b ist als eine Ausführungsvariante zum Gleitschuh 32 nach Figur 1a ein Gleitschuh 32' dargestellt, in dessen der Mantelfläche 21b der Zylinderbüchse angepaßter Stirnfläche 32a' eine ringnutförmige Stirnnut 36' eingearbeitet ist. Diese Stirnnut 36' weist eine rechtwinklig zur Längsachse des Gleitschuhes 32' verlaufende als Planringfläche ausgebildete Abstützfläche 36a' auf, die auf einfache Weise in die Stirnfläche 32a' eingedreht werden kann. Der zugehörige Dichtring 35' weist unterschiedlich breite, an die gekrümmte Stirnfläche 32a' des Gleitschuhes 32' und an die Mantelfläche 21b der Zylinderbuchse 21 angepaßte Ringquerschnitte F1 bzw. F2 auf. Damit dieser Dichtring 35' in der eingezeichneten Stellung liegenbleibt, ist er mit einem gestrichelt angedeuteten, nach außen weisenden Vorsprung 35a' in eine entsprechende, in die Stirnfläche 32a' des Gleitschuhes 32' eingearbeitete Ausnehmung 36b' eingelegt und so gegen Verdrehen gesichert.
  • Dem Rückfüllspeicher 25 diametral gegenüberliegend ist ein als Magnetventil ausgebildetes elektromechanisch betätigbares Zumeßventil 38 in eine Aufnahmebohrung 39 des Pumpengehäuses 22 druckdicht eingesetzt. Dieses Zumeßventil 38 versorgt den Pumpenarbeitsraum 12 über die Zulauföffnung 16 mit von einer Niederdruckquelle 41 gefördertem Kraftstoff und bestimmt mit seiner Öffnungsdauer (b in Figur 6) eine in den Pumpenarbeitsraum 12 vorgelagerte Kraftstoffeinspritzmenge.
  • Die Niederdruckquelle 41 enthält eine Förderpumpe 42, die den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 31 ansaugt und über eine Zulaufleitung 43, das Zumeßventil 38 und die Zulauföffnung 16 in den Pumpenarbeitsraum 12 fördert, wenn der Pumpenkolben 13 in seiner in Figur 1 dargestellten UT-Stellung steht.
  • Um eine gegen Austritt von Leckkraftstoff abgedichtete Verbindung zwischen dem Zumeßventil 38 und der Zulauföffnung 16 herzustellen, ist ein Mündungsstutzen 38a des Zumeßventils 38 von einem zweiten Gleitschuh 44 aufgenommen. Dieser Gleitschuh 44 ist in einer zweiten, etwa der Bohrung 33 gegenüberliegenden radialen Bohrung 45 des Pumpengehäuses 22 eingesetzt und wird im Bereich der Zulauföffnung 16 gegen die zylindrische Mantelfläche 21b der Zylinderbuchse 21 mittels einer Druckfeder 46 gespannt.
  • Zur Korrektur oder Verstellung des Endes des wirksamen Förderhubes des Pumpenkolbens 13 ist die Kraftstoffeinspritzpumpe 10 mit einer Verstelleinrichtung 47 ausgestattet, die in bekannter Weise aus einer längsverschiebbaren Regelstange 48 und einer von dieser betätigbaren Lenkerhülse 49 für den Pumpenkolben 13 besteht. Beide Teile 48 und 49 der Verstelleinrichtung 47 dienen bei einer durch ein Stellglied 51 bewirkten Längsbewegung der Regelstange 48 der Verdrehung des Pumpenkolbens 13, wodurch sich die relative Lage zwischen der Überströmöffnung 17a und der schrägen Steuerkante 14a am Pumpenkolben 13 ändert.
  • Das die Regelstange 48 betätigende Stellglied 51 ist als elektromechanisches Stellglied je nach der erforderlichen Stellkraft von einem Elektromagneten, einem elektrischen Stellmotor oder einem elektrohydraulischen Stellglied gebildet und erhält seinen von mindestens einer Betriebskenngröße, wie der Last L oder der Drehzahl n,.abhängigen Steuerimpuls IFB von einem elektrischen Steuergerät 52. Die mit der Verstelleinrichtung 47 erzielbare Änderung der Drehlage der schrägen Steuerkante 14a und damit des Förderendes bestimmt hier jedoch nicht die Kraftstoffeinspritzmenge QE, sondern dient in Verbindung mit der weiter hinten näher beschriebenen Funktion des Rückfüllspeichers 25 der Änderung des Förderbeginnzeitpunktes. Die jeweilige Stellung des Stellgliedes 51 wird von einem Stellweggeber 53 gemessen und als Stellwegsignal Ss in das Steuergerät 52 eingegeben.
  • Das als Magnetventil ausgebildete Zumeßventil 38 bestimmt mit seiner Öffnungsdauer eine in den Pumpenarbeitsraum 12 vorgelagerte Kraftstoffeinspritzmenge, die exakt der einzuspritzenden Kraftstoffmenge QE entspricht. Das in bekannter Weise als 2/2-Wegeventil ausgebildete Magnetventil 38 erhält einen seine Öffnungsdauer bestimmenden Zumeßimpuls IZ von dem eine elektronische Regelschaltung enthaltenden Steuergerät 52, in das außer einem von einem Drehzahlgeber 54 abgegebenen Drehzahlsignal n zusätzlich noch von Betriebskenngrößen des Motors abhängige Signale, wie z.B. ein an geeigneter Stelle entnommenes Temperatursignal T und weitere Signale S eingegeben werden. Ein von einer Bedienungsperson einzugebendes Lastsignal L wird von einer Sollwerteingabe 55 erzeugt.
  • Die vom Magnetventil 38 gesteuerte Kraftstoffzumessung erfolgt mit konstantem Kraftstoffzulaufdruck pZ über einen konstanten Zulaufquerschnitt, der z.B. durch die Zulauföffnung 16 gebildet wird, bei einer durch den Zumeßimpuls IZ bestimmten veränderlichen Öffnungsdauer des Magnetventils 38. Der konstante Zulaufquerschnitt kann auch vom Durchströmquerschnitt des Magnetventils 38 gebildet sein. Der konstante Zulaufdruck pZ wird durch ein in der Niederdruckquelle 41 befindliches Druckregelventil 56 aufrechterhalten. Der die Öffnungsdauer bestimmende Zumeßimpuls IZ ergibt somit ein genaues Fördermengensignal.
  • Beim zweiten, ausschnittweise in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe 10" der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe 10 lediglich durch die abweichende Anbauweise des Rückfüllspeichers 25" und Zumeßventiles 38. Gleiche Teile sind deshalb gleich bezeichnet, abweichende Teile mit einem doppelten Indexstrich versehen und neue Teile erhalten eine über 100 liegende Bezugszahl. (Bei den weiteren Ausführungsbeispielen werden die Indexstriehe entsprechend auf drei oder vier Striche festgelegt).
  • Als ein Verbindungsteil des Rückfüllspeichers 25" mit der Zylinderbuchse 21 dient ein auf den eine Überströmbohrung 17" und auch die Zulauföffnung 16 enthaltenden zylindrischen Teil 21b aufgesteckter Anschlußbügel 101. Dieser Anschlußbügel 101 umschließt mit einer sein eines Ende 101a durchdringenden Querbohrung 102 den zylindrischen Teil 21b der Zylinderbuchse 21 mit einer engen, den Austritt von Leckölkraftstoff verhindernden Elementenpassung, und er weist außerdem eine zur Längsachse des Pumpenzylinders 11 radiale, in die Querbohrung 102 mündende und von seinem anderen Ende 101b her in den Anschlußbügel 101 eingearbeitete Längsbohrung 103 auf, die den Speicherraum 25a" des Rückf_üllspeichers 25" enthält und dessen Speicherkolben 26" aufnimmt. Der Anschlußbügel 101 hat außerdem in der Wand seines die Querbohrung 102 enthaltenden Endes 101a eine diametral der Längsbohrung 103 gegenüberliegende und mit der Zulauföffnung 16 im Pumpenzylinder 11 in Verbindung stehende Zulaufbohrung 104. Das in die Aufnahmebohrung 39 des Pumpengehäuses 22 eingesetzte Zumeßventil 38 wird in der gezeigten Anbaulage kraftstoffdicht gegen einen die Zulaufbohrung 104 enthaltenden Wandbereich des Anschlußbügels 101 angepreßt. Zusätzliche, nicht näher bezeichnete Dichtmittel sollen ein Austreten von Leckkraftstoff verhindern. Der Überströmkanal 17" bildet hier alleine den Überströmkanal, wodurch in besonders vorteilhafter Weise ein sehr kleines Totvolumen erreichbar ist.
  • Beim dritten, in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsteil für den Rückfüllspeicher 25''' der Kraftstoffeinspritzpumpe 10''' als eine im Bereich der Überströmbohrung 17 die zylindrische Mantelfläche 21b der Zylinderbuchse 21 eng umschließende Paßhülse'105 ausgebildet. Die Paßhülse 105 weist eine mit der Überströmbohrung 17 verbundene radiale Durchgangsbohrung 106 auf und nimmt in einer Erweiterung 107 einen Anschlußstutzen 108 eines zylindrischen Gehäuses 109 des Rückfüllspeichers 25''' auf. In die Paßhülse 105 ist außerdem eine mit der Zulauföffnung 16 der Zylinderbuchse 21 verbundene zweite radiale Durchgangsbohrung 110 enthalten, die in einer Erweiterung 111 den Mündungsstutzen 38a des Zumeßventils 38 aufnimmt. Die Durchgangsbohrung 110 ist in bezug auf die Zulauföffnung 16 tiefer gelegt, um eine Ansammlung von Dampfblasen im Bereich der Zulaufkanäle zu vermeiden.
  • Das vierte, in Figur 4 ausschnittweise dargestellte Ausführungsbeispiel ist mit einer den Pumpenzylinder 11 enthaltenden und in das Pumpengehäuse 22 eingesetzten Zylinderbuchse 21"" versehen, die in einem einseitig verbreiterten Kopfteil 21c in einer zum Pumpenzylinder 11 parallelen Längsbohrung 114 den als Kolbenspeicher ausgebildeten Rückfüllspeicher 25"" aufnimmt. Sowohl der mit 25a"" bezeichnete Speicherraum als auch der die als Rückstellmittel dienende Druckfeder 27 aufnehmende Federraum 28 sind von Abschnitten der Längsbohrung 114 gebildet. Das in die radiale Aufnahmebohrung 39 des Pumpengehäuses 22 eingesetzte Zumeßventil 38 ist in der dargestellten waagrechten Einbaulage mit dem Mündungsstutzen 38a gegen eine von der Zulauföffnung 16 durchsetzte Dichtfläche 115 an der Mantelfläche des Kopfteiles 21c der Zylinderbuchse 21"" gespannt und zusätzlich durch eine nicht näher bezeichnete Dichtung gegen austretenden Leckkraftstoff gesichert. Der einerseits vom Speicherkolben 26 begrenzte Speicherraum 25a"" innerhalb der Längsbohrung 114 ist nach außen hin durch einen Dichtstopfen 116 abgedichtet. Das entgegengesetzte, den Federraum 28 aufnehmende Ende der Längsbohrung 114 ist mit einem zweiten Dichtstopfen 117 verschlossen, der zugleich als Federwiderlager für die Druckfeder 27 ausgebildet ist. Eine zugleich mit der Zylinderbuchse 21"" am Pumpengehäuse 22 befestigte Druckplatte 118 hält den mit Gleitpassung eingesetzten Dichtstopfen 117-in seiner gezeichneten Einbaulage. Als der den Pumpenarbeitsraum 12 mit dem Speicherraum 25a"" verbindende Überstromkanal dient hier eine der Zulauföffnung 16 diametral gegenüberliegende, und durch die Öffnung 16 hindurch in den Kopfteil 21c der Zylinderbuchse 21"" gebohrte Überstrombohrung 17"".
  • Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsvariante zum vierten Ausführungsbeispiel nach Figur 4 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie V-V in Figur 4, jedoch für eine Abwandlung, bei der jeweils zwei Pumpenzylinder 21''' von einem Zumeßventil 38 mit der vorzulagernden Kraftstoffeinspritzmenge versorgt werden. Wie aus Figur 5 deutlich zu ersehen, sind die Zulauföffnungen 16 jeweils zweier Zylinderbuchsen 21"" über ein spannbrückenartiges Verbindungsteil 119 an ein einziges Zumeßventil 38 angeschlossen. Dieses Verbindungsteil 119 wird durch die Spannkraft des Zumeßventils 38 gegen die Dichtflächen 115 an der Mantelfläche des jeweiligen Kopfteiles 21c der Zylinderbuchsen 21"" gespannt, und der Mündungsstutzen 38a des Zumeßventils 38 wird dabei von einer mittels eines Dichtringes 120 nach außen abgedichteten Ausnehmung 121 im Verbindungsteil 119 aufgenommen.
  • Das in Figur 6 dargestellte Diagramm zeigt eine über dem Nockenwinkel α aufgetragene Kurve a zur Darstellung des Kolbenhubes H und enthält Teilfiguren 6a bis 6e, in denen die jeweilige Stellung des Pumpenkolbens 13, des Speicherkolbens 26 und des Zumeßventiles 38, des Druckventils 18 und der jeweilige Füllungszustand im Pumpenarbeitsraum 12 vereinfacht dargestellt sind. Der Kolbenhub H ist in zweifach vergrößertem Maßstab, der Nockenwinkelα unmaßstäblich wegen der zugehörigen Figuren 6a bis 6e aufgetragen. Ein im Bereich des unteren Totpunktes UT oberhalb der Kurve a eingezeichnetes waagrechtes Balkendiagramm b stellt die Öffnungsdauer des Zumeßventiles 38 dar. In die Kurve a sind die Punkte für den Förderbeginn FB und das Förderende FE sowie die Punkte US1 und U02 für den Schließzeitpunkt des Überströmkanals 24 durch die schräge Steuerkante 14a bzw. für den Öffnungszeitpunkt dieses Überströmkanals 24 durch die waagrechte Steuerkante 15a eingetragen. Der nach UT liegende Schließzeitpunkt des Überströmkanals 24 durch die waagrechte Steuerkante 15a ist mit US2 bezeichnet, der Öffnungszeitpunkt dieses Kanals 24 durch die schräge Steuerkante 14a findet zugleich mit dem Förderende im Punkt FE statt. Die zugehörigen Stellungen des Pumpenkolbens 13 sind zu den Figuren 6a, b, d und e unterhalb des Kolbens 13 nochmals angegeben. Figur 6c nimmt der Pumpenkolben 13 eine Stellung zwischen dem Schließzeitpunkt US1 und dem Öffnungszeitpunkt U02 ein, wobei der eingezeichnete Füllungszustand im Pumpenarbeitsraum 12 und Speicherraum 25a sich bereits kurz nach US1 einstellt. Die gesamte Rückströmkraftstoffmenge QRF sowie eine Teilmenge QF von QRF und eine Restmenge QR sind schräg schraffiert und die vom Zumeßventil 38 zugemessene Kraftstoffeinspritzmenge QE ist doppelt schraffiert gezeichnet.
  • Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Anmeldungsgegenstandes anhand der Figuren 1 und 6 für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben. Die in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele arbeiten in gleicher Weise, sie unterscheiden sich lediglich in kon- struktiven Details.
  • In Figur 1 ist der Pumpenkolben 13 in seiner der Teilfigur 6d in Figur 6 entsprechenden unteren Totpunktlage UT eingezeichnet und in dem teilevakuierten Pumpenarbeitsraum 12 sind die gesamte Rückströmkraftstoffmenge QRF und die vom Zumeßventil 38 vorgelagerte Kraftstoffeinspritzmenge QE enthalten. Nachdem die waagrechte Steuerkante 15a die Zulauföffnung 16 und bei US2 auch den Überströmkanal 24 geschlossen hat, wird beim weiteren Aufwärtshub des Pumpenkolbens 13 bei FB der Förderbeginn eingeleitet. Die Einspritzung findet bis zum Punkt FE statt, wobei das Druckventil 18 den Kraftstofffluß zur Einspritzdüse freigibt (siehe Teilfigur 6e). Das Förderende FE wird gesteuert, indem die schräge Steuerkante 14a den Überströmkanal 24 öffnet (siehe 6a), und bis OT verdrängt der Pumpenkolben 13 die gesamte Rückströmkraftstoffmenge QRF bei geschlossenem Druckventil 18 in den Speicherraum 25a des Rückfüllspeichers 25 (siehe 6b). Beim Rück- bzw. Saughub des Pumpenkolbens 13 wird bis zum Abschluß des Überströmkanals 24 durch die schräge Steuerkante 14a eine Teilmenge QF der Rückströmkraftstoffmenge QRF in den Pumpenarbeitsraum 12 rückgefüllt bzw. zurückgesaugt. Wegen des unterschiedlichen Kompressionsvolumens bei Förderende und während des Saughubes verbleibt eine Restmenge QR im Speicherraum 25a (siehe 6c). Diese Restmenge QR wird nach dem Öffnungszeitpunkt U02 des Überströmkanals 24 bis zum unteren Totpunkt UT des Pumpenkolbens 13 in dem Pumpenarbeitsraum 12 rückgefüllt, so daß in UT die gesamte Rückströmkraftstoffmenge URF wieder im Pumpenarbeitsraum 12 vorhanden ist. Im Bereich zwischen U02 und US2, möglichst in UT, wird während der durch den Zumeßimpuls IZ des Steuergeräts 52 festgelegten und mit b in Figur 6 gekennzeichneten Öffnungsdauer des Zumeßventiles 38 die Kraftstoffeinspritzmenge QE in den Pumpenarbeitsraum 12 vorgelagert. Zwischen US2 und FB wird ein im Pumpenarbeitsraum 12 verbliebenes Teilvakuum zusammengedrückt und bei FB beginnt dann die nachfolgende Kraftstoffeinspritzung (siehe 6e).
  • Die Steuerung des Förderendes FE durch die entsprechende Drehlage der schrägen Steuerkante 14a bzw. durch die Drehlagenänderung des Pumpenkolbens 13 mittels der vom elektromechanischen Stellglied 51 bewirkten Stellbewegung der Regelstange 48 bestimmt durch die abgesteuerte und wieder rückgefüllte Rückströmkraftstoffmenge QRF den Förderbeginnzeitpunkt FB. Wird die durch den Zumeßimpuls des Steuergeräts 52 gesteuerte Öffnungsdauer des Zumeßventils 38 zur Steuerung einer anderen Kraftstoffeinspritzmenge QE verändert, wird auch das Stellglied 51 durch einen entsprechenden Korrekturimpuls des Steuergeräts 52 mit entsprechend angepaßter Stellgeschwindigkeit nachgeführt und die Rückströmkraftstoffmenge korrigiert, so daß der Förderbeginnzeitpunkt FB konstant bleibt. Soll jedoch in Abhängigkeit von der Drehzahl n oder der Last L, bzw. von anderen Betriebskenngrößen, der Förderbeginnzeitpunkt FB bei gleichbleibender Einspritzmenge QE verändert werden, dann wird lediglich durch die Verstelleinrichtung 47 eine andere Drehlage des Pumpenkolbens 13 eingestellt. Zur genauen Regelung dieser Drehlage ist das Stellglied 51 mit dem ein Stellwegsignal SS an das elektrische Steuergerät 52 abgebenden Stellweggeber 52 versehen, der in Figur 1 nur angedeutet ist und an beliebiger Stelle, z.B. auch an der Regelstange 48, angebracht und von einem kapazitiven, induktiven oder anders wirkenden bekannten Weggeber gebildet ist.
  • Die in den vier Ausführungsbeispielen beschriebene, mit einer Reiheneinspritzpumpe versehene Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann anstelle der Kraftstoffeinspritzpumpe 10, 10", 10"' oder 10"" auch eine mit der Einspritzdüse zu einer Baueinheit zusammengefaßte Pumpedüse enthalten. Entsprechend angepaßt kann das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung auch bei Verteilereinspritzpumpen Verwendung finden.

Claims (17)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen,
- mit mindestens einem in einem Pumpenzylinder (11) einer Kraftstoffeinspritzpumpe (10) axial- und drehbeweglich geführten und einen Pumpenarbeitsraum (12) begrenzenden Pumpenkolben (13), der mit zwei axial zueinander versetzten Steuerstellen (14a, 15a) versehen ist, von denen eine von einer schrägen Steuerkante (14a) gebildet ist und eine von einer Zulauföffnung (16) getrennt im Pumpenzylinder (11) angeordnete Überströmöffnung (17a) zur Beendigung des wirksamen Förderhubes aufsteuert und ein Rückfüllen der nach Förderende abgesteuerten Rückströmkraftstoffmenge beim Rückhub des Pumpenkolbens (13) ermöglicht,
- mit einem über die Überströmöffnung (17a) und einen Überströmkanal (24) mit dem Pumpenarbeitsraum (12) verbindbaren Kraftstoffspeicher (25),
- mit einer der Verschiebung des Förderbeginnzeitpunktes durch Verdrehen des Pumpenkolbens (13) dienenden und mit einem elektromechanischen Stellglied (51) versehenen Verstelleinrichtung (47),
― mit einem elektromechanisch betätigbaren, den Pumpenarbeitsraum (12) über die Zulauföffnung (16) mit von einer Niederdruckquelle (41) gefördertem Kraftstoff versorgenden Zumeßventil (38), das mit seiner Öffnungsdauer eine in den Pumpenarbeitsraum (12-) vorgelagerte Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt,
und mit einem elektrischen Steuergerät (52), das von Betriebskenngrößen (n, T, SS, S) abhängige Steuerimpulse (IFB, IZ) sowohl an das Stellglied (51) als auch an das Zumeßventil (38) abgibt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffspeicher als ein die gesamte nach Förderende abgesteuerte Rückströmkraftstoffmenge aufnehmender und vor dem nachfolgenden Förderhub wieder in den Pumpenarbeitsraum (12) abgebender Rückfüllspeicher (25; 25"; 25"'; 25"") ausgebildet ist, daß der Überströmkanal (24; 17"; 17"") die einzige und direkte Verbindung zwischen dem Rückfüllspeicher (25; 25"; 25"'; 25"") und dem Pumpenarbeitsraum (12) darstellt, und daß die an der Mündungsstelle des Überströmkanals (24; 17"; 17"") in den Pumpenarbeitsraum (12) befindliche Überströmöffnung (17a) von beiden Steuerstellen (14a, 15a) des Pumpenkolbens (13) aufsteuerbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Überströmöffnung (17a) von der einen, von der schrägen Steuerkante (14a) gebildeten Steuerstelle des Pumpenkolbens (13) am Ende des wirksamen Förderhubes aufsteuerbar ist und ein Abströmen des Rückströmkraftstoffes bis zur Bewegungsumkehr des Pumpenkolbens (13) ermöglicht und beim Rückhub ein Rückfüllen bis zum Abschluß der Überströmöffnung (17a) erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmöffnung (17a) kurz vor dem Ende des Saug-oder Rückhubes des Pumpenkolbens (13) von der anderen Steuerstelle (15a) wiederholt aufsteuerbar ist und ein Rückfüllen einer noch im Rückfüllspeicher (25; 25"; 25"'; 25"") verbliebenen Restmenge des Rückströmkraftstoffes sicherstellt.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückfüllspeicher (25; 25"; 25"'; 25"") einen Speicherraum (25a; 25a"; 25a"") und eine in diesem entgegen der Kraft eines Rückstellmittels (27) verschiebbare, vorzugsweise von einem Speicherkolben (26; 26") gebildete bewegliche Wand aufweist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, mit einer den Pumpenzylinder (11) enthaltenden, im Pumpengehäuse (22) befestigten Zylinderbuchse (21) und einer mindestens einen wesentlichen Teil des Überströmkanals (24) bildenden Überströmbohrung (17; 17") in der Wand der Zylinderbuchse (21), dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Länge der Überströmbohrung (17; 17") durch eine eine Verformung der Zylinderbuchse (21) ausschließende Mindestwandstärke der Zylinderbuchse (21) festgelegt ist.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückfüllspeicher (25; 25''; 25"') mittels eines geringe Verschiebungen der Zylinderbuchse (21) zu deren Grundeinstellung erlaubenden und gegen Leckkraftstoffaustritt abgedichtet die Zylinderbuchse (21) mindestens teilweise umfassenden Verbindungsteiles (32; 32'; 101; 105) an die Überströmbohrung (17; 17") angeschlossen ist.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil als ein in einer radialen Bohrung (33) des Pumpengehäuses (22) geführter und formschlüssig an einer zylindrischen Mantelfläche (21b) der Zylinderbuchse (21) anliegender Gleitschuh (32; 32') ausgebildet ist.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (32; 32') zugleich als ein den Speicherkolben (26) und den Speicherraum (25a) des Rückfüllspeichers (25) aufnehmendes Speichergehäuse ausgebildet ist.
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, einen Mündungsstutzen (38a) des Zumeßventils (38) aufnehmender Gleitschuh (44) in einer zweiten radialen Bohrung (45) des Pumpengehäuses (22) angeordnet ist und im Bereich der Zulauföffnung (16) gegen die zylindrische Mantelfläche (21b) der Zylinderbuchse (21) gespannt ist (Figur 1).
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine an der Mantelfläche (21b) der Zylinderbuchse (21) anliegende Stirnfläche (32a; 32a') des Gleitschuhes (32; 32') entsprechend dieser Mantelfläche (21b) gekrümmt ist und mittels eines von einer Stirnnut (36; 36') am Gleitschuh (32; 32' ) aufgenommenen und an die Mantelfläche (21b) angedrückten Dichtringes (35; 35') gegen Leckkraftstoffaustritt abgedichtet ist.
10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Dichtring (35) axial gegen die Mantelfläche (21b) andrückende Abstützfläche (36a) der Stirnnut (36) der gekrümmten Stirnfläche (32a) des Gleitschuhes (32) folgend mit gleichbleibendem Abstand zur Mantelfläche (21b) ausgebildet ist (Figur 1a).
11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Dichtring (35') axial abstützende Abstützfläche (36a') der Stirnnut (36') als Planringfläche ausgebildet ist und der Dichtring (35') in axialer Richtung unterschiedlich breite, an die gekrümmte Stirnfläche (32a') des Gleitschuhes (32') und an die Mantelfläche (21b) der Zylinderbüchse (21) angepaßte Ringquerschnitte (F1, F ) aufweist (Figur 1b).
12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil als eine im Bereich der Überströmbohrung (17) eine zylindrische Mantelfläche (21b) der Zylinderbuchse (21) eng umschließende Paßhülse (105) ausgebildet ist, die mindestens eine mit der Überströmbohrung (17) verbundene radiale Durchgangsbohrung (106) aufweist, welche in einer Erweiterung (107) einen Anschlußstutzen (108) eines zylindrischen Gehäuses (10)) des Rückfüllspeichers (25"') aufnimmt (Figur 3).
13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßhülse (105) eine mit der Zulauföffnung (16) der Zylinderbüchse (21) verbundene zweite radiale Durchgangsbohrung (110) enthält, welche in einer Erweiterung (111) einen Mündungsstutzen (38a) des Zumeßventils (38) aufnimmt.
14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil als ein eine im Bereich der Überströmbohrung (17) befindliche zylindrische Mantelfläche (21b) der Zylinderbuchse (21) umfassender Anschlußbügel (101) ausgebildet ist, der mit einer sein eines Ende (101a) durchdringenden Querbohrung (102) die Zylinderbuchse (21) eng umschließt und eine zur Längsachse des Pumpenzylinders (11) radiale, in die Querbohrung (102) mündende und von seinem anderen Ende (101b) her in den Anschlußbügel (101) eingearbeitete Längsbohrung (103) aufweist, die den Speicherraum (25a") des Rückfüllspeichers (25") enthält und dessen Speicherkolben (26") aufnimmt (Figur 2).
15. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbügel (101) eine diametral der Längsbohrung (103) gegenüberliegende und mit der Zulauföffnung (16) im Pumpenzylinder (11) in Verbindung stehende Zulaufbohrung (104) in der Wand seines die Querbohrung (102) enthaltenden Endes (101a) aufweist, und daß das Zumeßventil (38) mit einem Mündungsstutzen (38a) kraftstoffdruckdicht gegen einen die Zulaufbohrung (104) enthaltenden Wandbereich des Anschlußbügels (101) angepreßt, in das Pumpengehäuse (22) eingesetzt ist.
16. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, mit einer den Pumpenzylinder (11) enthaltenden und in das Pumpengehäuse (22) eingesetzten Zylinderbuchse (21"") und einer den Überströmkanal bildenden Überströmbohrung (17"") in der Wand der Zylinderbuchse (21""), dadurch gekennzeichnet, daß der als Kolbenspeicher ausgebildete Rückfüllspeicher (25"') innerhalb eines einseitig verbreiterten Kopfteiles (21c) der Zylinderbuchse (21"") in einer zum Pumpenzylinder (11) parallelen Längsbohrung (114) angeordnet ist, wobei sowohl der Speicherraum (25a"") als auch ein eine als das Rückstellmittel dienende Druckfeder (27) aufnehmender Federraum (28) von Abschnitten dieser Längsbohrung (114) gebildet wird, und daß das Zumeßventil (38) in eine radiale Aufnahmebohrung (39) des Pumpengehäuses (22) eingesetzt und mit einem Mündungsstutzen (38a) direkt oder mittelbar gegen eine von der Zulauföffnung (16) durchsetzte Dichtfläche (115) an der Mantelfläche des Kopfteiles (21c) der Zylinderbuchse (21"") gespannt ist (Figuren 4 und 5).
17. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulauföffnungen (16) jeweils zweier Zylinderbuchsen (21"") über ein Verbindungsteil (119) an ein einziges Zumeßventil (38) angeschlossen sind (Figur 5).
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