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EP0971122B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP0971122B1
EP0971122B1 EP99113211A EP99113211A EP0971122B1 EP 0971122 B1 EP0971122 B1 EP 0971122B1 EP 99113211 A EP99113211 A EP 99113211A EP 99113211 A EP99113211 A EP 99113211A EP 0971122 B1 EP0971122 B1 EP 0971122B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
bypass
fuel injection
control
injection pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99113211A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0971122A2 (de
EP0971122A3 (de
Inventor
Rolf Prillwitz
Hans-Joachim Koch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LOrange GmbH
Original Assignee
LOrange GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LOrange GmbH filed Critical LOrange GmbH
Publication of EP0971122A2 publication Critical patent/EP0971122A2/de
Publication of EP0971122A3 publication Critical patent/EP0971122A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0971122B1 publication Critical patent/EP0971122B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/22—Varying quantity or timing by adjusting cylinder-head space
    • 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
    • F02M59/24—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

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection pump for an internal combustion engine according to the Preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection pump comprises a one that is guided in a pump cylinder Pump piston and a pressure chamber delimited by the pump piston, from which the fuel delivered by the pump piston via a delivery channel for delivery in the combustion chamber of the internal combustion engine is released.
  • the pump piston has an upper control edge on the pressure chamber side and at least one lower one Control edge, which by sweeping at least one with a suction chamber Fuel injection pump connected, opening into the pressure chamber Determine the control bore for the start and end of fuel delivery for the injection pump.
  • a fuel injection pump is known to be known from JP abstract 59077046 A, in which an escape piston which is arranged displaceably in a bore is provided, which is connected to the pressure chamber of the fuel injection pump Alternative space limited.
  • the escape piston works with one of an adjustment rod formed stop together, the adjusting rod by means of a hydraulic actuatable piston is adjustable to the evasive stroke for the evasive piston adjust.
  • the start of injection can be controlled by the device.
  • the control piston arrangement has a first, from the injection pressure in the pressure chamber of the injection pump directly acted upon control piston and a second with this with the interposition of one Compression spring coupled control piston to form the first control piston a valve cooperates, which is designed to block a throttle bore, that connects the pressure chamber with an outlet space.
  • the object of the invention is therefore to provide a fuel injection pump Art in such a way that a relatively simple way to adjust the beginning of Fuel injection is possible.
  • This task is performed by a fuel injection pump with the characteristics of Claim 1 solved.
  • a fuel injection pump for an internal combustion engine created that a pump piston guided in a pump cylinder and one of the pump piston has limited pressure space, from which the Pump piston delivered fuel via a delivery channel for delivery into the Combustion chamber of the internal combustion engine is released.
  • the pump piston has a upper control edge on the pressure chamber side and at least one lower control edge, which by painting over at least one with a suction chamber of the Fuel injection pump connected, opening into the pressure chamber Determine the control bore for the start and end of fuel delivery for the injection pump.
  • a hole slidably arranged escape piston provided which one with the Pressure room related alternative space limited and in the sense of a Enlargement of the evasive space via an evasive stroke s between an initial position and an end position is displaceable.
  • means for adjusting the Dodge stroke s of the dodge piston provided.
  • the means of adjusting the Dodge strokes s of the dodge piston are operated by a hydraulically operated one Adjustment device formed in the form of a displaceable in a bore by one pressurized fluid pressurized control piston, the location of which is the size of the Dodge stroke of the dodge piston determined.
  • a control device is used to feed and Switching off the hydraulic pressure actuating the control piston.
  • control piston and the escape piston are in one Bore slidably mounted, the control piston a the evasive stroke s of Dodge piston limiting contact surface.
  • An advantage of the fuel injection pump according to the invention is that the start of the Fuel injection in a simple manner by means of shifting the Dodge piston required fuel volume can be delayed, the Means for adjusting the evasive stroke of the evasive piston in a simple manner can be designed so that they allow displacement of the evasive piston or not, i.e. an adjustment of the start of injection from early to late or from late to early.
  • the evasive piston is at the end on the pressure chamber side arranged to the pump housing connecting piece, one of the alternate piston delimiting the alternate space with the pressure chamber Connection channel opens at the front of the pressure chamber.
  • the escape piston by an auxiliary spring for return to its Initial position is spring-loaded. This is an easy measure to use the backup piston return to its initial position after the end of fuel injection.
  • the evasive piston to Purposes of returning to its initial position on its back over one Connection channel is coupled to the suction chamber of the fuel pump.
  • the return piston is returned to its initial position by the Suction chamber of the fuel pump pre-pressure.
  • control piston has a larger one than the one under pressure Area to which fluid can be applied than that in the pressure chamber of the fuel injection pump the pressurized fuel surface of the escape piston. This allows a lower pressure to be used to operate the Control piston than the high supplied by the fuel injection pump Fuel injection pressure.
  • An advantageously simple embodiment of this consists in that on the Dodge piston with a connecting channel leading to the pressure chamber surrounding sealing surface cooperating flat seat is formed, the at the sealing surface of the flat seat adjacent to that in the pressure chamber under pressure standing fuel area of the evasive piston smaller than that of the is the pressurized fluid pressurized surface of the control piston.
  • the lubricating oil of the internal combustion engine advantageously becomes hydraulic Actuation of the control piston used.
  • the control piston is preferably between an initial position and one through one Stop limited end position movable.
  • the means for Adjustment of the stop by means of a threaded spindle that can be rotated by means of a servomotor are formed.
  • reference numeral 1a denotes a connector on a Pump housing 1c of the fuel injection pump, being in the pump housing 1c Pump cylinder 1b is formed.
  • a pump piston 2 in is in the pump cylinder 1b Axially displaceably mounted, which one at the top of the pump cylinder 1b designed pressure chamber 3 limits the end face of the pressure chamber 3 Pump piston 2 forms a piston head 5.
  • the pump piston 2 has at its in the figures no longer shown lower end via a piston foot through which he by means of a cam driven by the internal combustion engine in an oscillating manner is driven. Furthermore, one is also in at the lower end of the pump piston 2 arranged in the figures not shown piston flag, by means of which Pump piston 2 for controlling the injection duration and quantity via a predetermined one Angular range is rotatable about its axis.
  • the pump piston 2 On the piston head 5, the pump piston 2 has an upper pressure chamber side Control edge 6. Furthermore, there are two lower, sloping ends on the pump piston 2 Control edges 7 formed. The upper control edge 6 and the lower control edge 7 limit together with a connection of the pressure chamber 3 with the bottom of the oblique control edges 7 producing piston groove 8 each a control triangle, which by painting each one with a suction space 20 outside the Pump cylinder 1b connected, opening into the pressure chamber 3 Control bore 4a, 4b start and end of fuel delivery of the injection pump certainly.
  • Piston flag By rotating the pump piston 2 by means of the aforementioned Piston flag is created by changing the mutual position of the lower control edge 7 and control bore 4a, 4b the end of fuel delivery and thus the injection duration set.
  • the fuel injection pump described corresponds to the known.
  • the fuel displaced from the pressure chamber 3 by the pump piston 2 is transferred via a a delivery valve 9 containing a pressure valve 21 and via a pressure connection 22 for Delivery to a fuel injector for injection into the combustion chamber Internal combustion engine delivered.
  • connection piece 1 a the pump piston 2 is upstream of the pressure chamber Dodge piston 12 slidably disposed in a bore 10.
  • the escape piston 12 delimits an escape space 18 on its underside, compare FIG a connecting channel 19 with the pressure chamber 3 of the fuel injection pump in Connection is established
  • the escape piston 12 is in the sense of an enlargement of the Alternative room 18 between an initial position and an end position over one Dodge stroke s displaceable, see Figure 1a).
  • Control piston 11 slidably mounted. Between the escape piston 12 and the control piston 11, an auxiliary spring 13 is provided which the evasive piston 12 Forces towards its starting position closer to the pressure chamber 3. Furthermore is a Volume enclosed between the escape piston 12 and the control piston 11 coupled to the suction space 20 via a connecting channel 14.
  • the room above the Control piston 11 is via a hydraulic channel 17 with a hydraulic connection 16th connected, which with a control hydraulics not shown in the figure in Connection is established.
  • a stop 15 is formed at the upper end of the bore 10, which serves to limit the displacement path of the control piston 12 upwards.
  • the control piston 11 slidably mounted in the bore 10 forms a hydraulic one actuated adjusting device for adjusting the evasive stroke s of the evasive piston 12th
  • the control piston 11 is thus by means of the pressure supplied via the hydraulic channel 17 between an initial position, which is given when the evasive piston 12 with its flat seat 12a abuts the sealing surface 12b and the control piston 12 in turn abuts on the evasive piston 12, and an end position that can be moved by the The control piston 11 bears against the stop 15.
  • Figure 1a shows the fuel injection pump in a state in which the pump piston 2 is at its bottom dead center.
  • the control piston 11 is not pressurized via the hydraulic channel 17, so that due to the spring force of the auxiliary spring 13 and the pressure of the suction chamber 20 applied via the connecting channel 14, the control piston 11 is located at the upper stop 15 and the escape piston 12 with its flat seat 12a on it Sealing surface 12b is present.
  • the suction chamber pressure P s typically assumes a value of up to 15 bar before the start of each injection.
  • the evasive piston 12 is prepared for an evasive movement by the evasive stroke s in the direction of the control piston 11.
  • the pressure in the pressure chamber 3 rises and this is transferred via the connecting channel 19 to the area on the underside of the evasive piston 12 that is released by the flat seat 12a If the force caused thereby exceeds the force resulting from the spring force of the auxiliary spring 13 and the pressure force transmitted from the suction chamber 20 via the connecting channel 14, the evasive piston 12 begins to evade the stroke s and thus takes the pump pressure chamber 3 through the cross section of the bore 10 and the evasive stroke s defined volume. As a result, the further increase in the pressure chamber 3 of the fuel injection pump is delayed until the evasive piston 12 stops evading when it contacts the control piston 11.
  • Figure 1c shows the state in which the control piston 11 and the evasive piston 12 are in their lower position for an earlier start of injection. Because of the over the hydraulic channel 17 on the control piston 11 applied hydraulic pressure, which is, for example, 300 bar, the evasive piston 12 because of the Size ratio between the area of the hydraulic pressure Control piston 11 and located within the flat seat 12a, via the Connection channel 19 of the fuel pressure prevailing in the pressure chamber 3 acted upon surface of the evasive piston 12 with its flat seat 12a reliably held on the sealing surface 12b and thus an evasive movement the same made impossible, although the fuel pressure in the pressure chamber 3 one reached much higher value.
  • hydraulic pressure which is, for example, 300 bar
  • Fuel injection pump according to the invention takes place by means of the control piston 11 Switching between two states, namely one in which the evasive piston 12 is released and thus a delay of the evasive movement Injection is started at a later time, and a state in which prevents an evasive movement of the evasive piston 12 and thus a Injection takes place at an earlier point in time without delay.
  • Such means for creating the stop 15 of the control piston 11 or for direct Adjustment of the evasive stroke s of the evasive piston 12 can be achieved by means of a Servomotor rotatable threaded spindle can be formed, which then a variable Federal start adjustment is possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe umfaßt einen in einem Pumpenzylinder geführten Pumpenkolben und einen von dem Pumpenkolben begrenzten Druckraum, aus welchem der von dem Pumpenkolben geförderte Kraftstoff über einen Förderkanal zur Zuführung in den Brennraum der Brennkraftmaschine abgegeben wird. Der Pumpenkolben verfügt über eine obere, druckraumseitig gelegene Steuerkante und mindestens eine untere Steuerkante, welche durch Überstreichen von mindestens einer mit einem Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung stehenden, in den Druckraum mündenden Steuerbohrung Beginn und Ende der Kraftstofförderung der Einspritzpumpe bestimmen.
Während bei einer derartigen Kraftstoffeinspritzpumpe das Ende und damit die Zeitdauer der Kraftstoffeinspritzung durch die untere Steuerkante des Pumpenkolbens verstellbar ist, welche bezüglich der Achse des Pumpenkolbens schräg verläuft und durch Drehung desselben in eine unterschiedliche Lage zu der oder den Steuerbohrungen gebracht werden kann, ist der Beginn der Einspritzung bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art zunächst nicht verstellbar.
Eine Möglichkeit zur Verstellung des Beginns der Kraftstoffeinspritzung ist unter dem Gesichtspunkt einer Verminderung der Verbrauchs- und Emissionswerte der Brennkraftmaschine, insbesondere bei Dieselmotoren jedoch wünschenswert.
Es sind bereits Systeme zur Verstellung des Beginns der Einspritzung bei Kraftstoffeinspritzpumpen der vorausgesetzten Art bekannt geworden, welche ein elektronisch gesteuertes Magnetventil umfassen, mit dessen Hilfe der von dem Pumpenkolben beaufschlagte Druckraum der Kraftstoffeinspritzpumpe zum Zwecke einer Verzögerung des Einspritzbeginns gegenüber dem Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe druckentlastbar ist. Ein Nachteil hiervon ist jedoch der große damit verbundene Aufwand.
Aus dem JP-Abstract 59077046 A geht eine Kraftstoffeinspritzpumpe als bekannt hervor, bei der ein in einer Bohrung verschieblich angeordneter Ausweichkolben vorgesehen ist, welcher einen mit dem Druckraum der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung stehenden Ausweichraum begrenzt. Der Ausweichkolben wirkt mit einem von einer Verstellstange gebildeten Anschlag zusammen, wobei die Verstellstange mittels eines hydraulisch betätigbaren Kolbens verstellbar ist, um den Ausweichhub für den Ausweichkolben einzustellen. Durch die Einrichtung kann der Einspritzbeginn gesteuert werden.
Um einen in Abhängigkeit von der Drehzahl veränderlichen Anstieg des Einspritzdrucks und auch einen veränderlichen Einspritzbeginn zu erreichen, soll gemäß der DE 38 01 929 A1 eine von dem Einspritzdruck entgegen der Wirkung von Federn verstellbare Steuerkolbenanordnung vorgesehen sein. Die Steuerkolbenanordnung weist einen ersten, von dem Einspritzdruck im Druckraum der Einspritzpumpe direkt beaufschlagten Steuerkolben und einen zweiten mit diesem unter Zwischenschaltung einer Druckfeder gekoppelten Steuerkolben auf, der mit dem ersten Steuerkolben zur Bildung eines Ventils zusammenwirkt, das zur Versperrung einer Drosselbohrung ausgebildet ist, die den Druckraum mit einem Auslassraum verbindet.
Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der vorausgesetzten Art so weiterzubilden, dass auf relativ einfache Weise eine Verstellung des Beginns der Kraftstoffeinspritzung möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine geschaffen, die einen in einem Pumpenzylinder geführten Pumpenkolben und einen von dem Pumpenkolben begrenzten Druckraum aufweist, aus welchem der von dem Pumpenkolben geförderte Kraftstoff über einen Förderkanal zur Zuführung in den Brennraum der Brennkraftmaschine abgegeben wird. Der Pumpenkolben verfügt über eine obere, druckraumseitig gelegene Steuerkante und mindestens eine untere Steuerkante, welche durch Überstreichen von mindestens einer mit einem Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung stehenden, in den Druckraum mündenden Steuerbohrung Beginn und Ende der Kraftstoffförderung der Einspritzpumpe bestimmen. Zur Verstellung des Beginns der Kraftstoffeinspritzung ist ein in einer Bohrung verschieblich angeordneter Ausweichkolben vorgesehen, welcher einen mit dem Druckraum in Verbindung stehenden Ausweichraum begrenzt und im Sinne einer Vergrößerung des Ausweichraums über einen Ausweichhub s zwischen einer Anfangslage und einer Endlage verschiebbar ist. Weiterhin sind Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens vorgesehen. Die Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens sind durch eine hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung gebildet in Form eines in einer Bohrung verschiebbaren, von einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbaren Steuerkolbens, dessen Lage die Größe des Ausweichhubs des Ausweichkolbens bestimmt. Eine Steuereinrichtung dient zum Zu- und Abschalten des den Steuerkolben betätigenden hydraulischen Drucks.
Erfindungsgemäß sind der Steuerkolben und der Ausweichkolben in einer gemeinsamen Bohrung verschieblich gelagert, wobei der Steuerkolben eine den Ausweichhub s des Ausweichkolbens begrenzende Anlagefläche aufweist.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe ist es, dass der Beginn der Kraftstoffeinspritzung auf einfache Weise mittels des zur Verschiebung des Ausweichkolbens erforderlichen Kraftstoffvolumens verzögert werden kann, wobei die Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs des Ausweichkolbens auf einfache Weise so ausgebildet sein können, dass sie eine Verschiebung des Ausweichkolbens zulassen oder nicht, also eine Verstellung des Einspritzbeginns von früh nach spät oder von spät nach früh.
Gemäß einer Weiterbildung hiervon ist der Ausweichkolben am druckraumseitigen Ende im an das Pumpengehäuse anschließenden Anschlussstück angeordnet, wobei ein den von dem Ausweichkolben begrenzten Ausweichraum mit dem Druckraum verbindender Verbindungskanal an der Stirnseite des Druckraums mündet. Dies bedeutet eine platzsparende Ausbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe, wodurch diese auch bei beengten Raumverhältnissen einsetzbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe ist es vorgesehen, dass der Ausweichkolben durch eine Hilfsfeder zur Rückführung in seine Anfangslage federbelastet ist. Dies ist eine einfache Maßnahme, um den Ausweichkolben nach dem Ende der Kraftstoffeinspritzung wieder in seine Anfangslage zurückzuführen.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann es vorgesehen sein, dass der Ausweichkolben zum Zwecke der Rückführung in seine Anfangslage an seiner Rückseite über einen Verbindungskanal mit dem Saugraum der Kraftstoffpumpe gekoppelt ist. In diesem Falle erfolgt die Rückführung des Ausweichkolbens in seine Anfangslage durch den im Saugraum der Kraftstoffpumpe anliegenden Vordruck.
Vorteilhafterweise hat der Steuerkolben eine größere von dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbare Fläche als die von dem im Druckraum der Kraftstoffeinspritzpumpe befindlichen unter Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagte Fläche des Ausweichkolbens. Dies ermöglicht die Verwendung eines geringeren Drucks zur Betätigung des Steuerkolbens als der von der Kraftstoffeinspritzpumpe gelieferte hohe Kraftstoffeinspritzdruck.
Eine vorteilhaft einfache Ausführungsform hiervon besteht darin, dass an dem Ausweichkolben ein mit einer den zum Druckraum führenden Verbindungskanal umgebenden Dichtfläche zusammenwirkender Flachsitz ausgebildet ist, wobei die bei an der Dichtfläche anliegendem Flachsitz von dem im Druckraum befindlichen unter Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagte Fläche des Ausweichkolbens kleiner als die von dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens ist.
Vorteilhafterweise wird das Schmieröl der Brennkraftmaschine zur hydraulischen Betätigung des Steuerkolbens verwendet.
Vorzugsweise ist der Steuerkolben zwischen einer Anfangslage und einer durch einen Anschlag begrenzten Endlage verschiebbar.
Eine vorteilhafte Weiterbildung hiervon besteht darin, daß der die Endlage des Steuerkolbens begrenzende Anschlag verstellbar ist, und daß Mittel zur Verstellung des Anschlags vorgesehen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Mittel zur Verstellung des Anschlags durch eine mittels eines Stellmotors drehbare Gewindespindel gebildet sind.
Eine alternative Möglichkeit zur hydraulischen Verstellung des Ausweichhubs besteht darin, daß die Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs des Ausweichkolbens durch eine mittels eines Stellmotors drehbare Gewindespindel gebildet sind, welche eine Verschiebung eines die Anfangs- oder Endlage des Ausweichkolbens begrenzenden Anschlags bewirken.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • Figuren 1a) bis 1c) jeweils eine teilweise Schnittdarstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs des Ausweichkolbens durch eine hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung gebildet sind, wobei die Figuren 1a) und 1b) die im Sinne eines späteren Einspritzbeginns betätigte Verstelleinrichtung und Figur 1c) die im Sinne eines früheren Einspritzbeginns betätigte Verstelleinrichtung zeigen.
    • In den Figuren 1a) bis 1c) bedeutet Bezugszeichen 1a ein Anschlußstück auf einem Pumpengehäuse 1c der Kraftstoffeinspritzpumpe, wobei im Pumpengehäuse 1c ein Pumpenzylinder 1b ausgebildet ist. In dem Pumpenzylinder 1b ist ein Pumpenkolben 2 in Axialrichtung verschieblich gelagert, welcher einen an der Oberseite des Pumpenzylinders 1b ausgebildeten Druckraum 3 begrenzt Die dem Druckraum 3 zugewandte Stirnseite des Pumpenkolbens 2 bildet einen Kolbenkopf 5. Der Pumpenkolben 2 verfügt an seinem in den Figuren nicht mehr dargestellten unteren Ende über einen Kolbenfuß, durch den er mittels eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nockens in oszillierender Weise angetrieben wird. Weiterhin ist am unteren Ende des Pumpenkolbens 2 eine ebenfalls in den Figuren nicht mehr dargestellte Kolbenfahne angeordnet, mittels welcher der Pumpenkolben 2 zur Steuerung von Einspritzdauer und -menge über einen vorgegebenen Winkelbereich um seine Achse verdrehbar ist.
    Am Kolbenkopf 5 verfügt der Pumpenkolben 2 über eine obere, druckraumseitig gelegene Steuerkante 6. Weiterhin sind an dem Pumpenkolben 2 zwei untere, schrägverlaufende Steuerkanten 7 ausgebildet. Die obere Steuerkante 6 und die unteren Steuerkanten 7 begrenzen zusammen mit einer eine Verbindung des Druckraums 3 mit der Unterseite der schrägen Steuerkanten 7 herstellenden Kolbennut 8 jeweils ein Steuerdreieck, welches durch Überstreichen von jeweils einer mit einem Saugraum 20 außerhalb des Pumpenzylinders 1b in Verbindung stehenden, in den Druckraum 3 mündenden Steuerbohrung 4a, 4b Beginn und Ende der Kraftstofförderung der Einspritzpumpe bestimmt. Durch das Verdrehen des Pumpenkolbens 2 mittels der vorher genannten Kolbenfahne wird durch Veränderung der gegenseitigen Lage von unterer Steuerkante 7 und Steuerbohrung 4a, 4b das Ende der Kraftstofförderung und damit die Einspritzdauer eingestellt. Demgegenüber ist der Beginn der Kraftstofförderung durch die gegenseitige Lage von oberer Steuerkante 6 und den Steuerbohrungen 4a,4b unveränderlich festgelegt. Insoweit entspricht die beschriebene Kraftstoffeinspritzpumpe dem Bekannten.
    Der von dem Pumpenkolben 2 aus dem Druckraum 3 verdrängte Kraftstoff wird über einen ein Druckventil 21 enthaltenden Förderkanal 9 und über einen Druckanschluß 22 zur Abgabe an ein Kraftstoffeinspritzventil zur Einspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine geliefert.
    Im Anschlußstück 1a ist dem Pumpenkolben 2 druckraumseitig vorgelagert ein Ausweichkolben 12 in einer Bohrung 10 verschieblich angeordnet. Der Ausweichkolben 12 begrenzt an seiner Unterseite einen Ausweichraum 18, vergleiche Figur 1b), der über einen Verbindungskanal 19 mit dem Druckraum 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung steht Der Ausweichkolben 12 ist im Sinne einer Vergrößerung des Ausweichraums 18 zwischen einer Anfangslage und einer Endlage über einen Ausweichhub s verschiebbar, vergleiche Figur 1a).
    An der Rückseite des Ausweichkolbens 12 ist ebenfalls in der Bohrung 10 ein Steuerkolben 11 verschieblich gelagert angeordnet. Zwischen dem Ausweichkolben 12 und dem Steuerkolben 11 ist eine Hilfsfeder 13 vorgesehen, welche den Ausweichkolben 12 In Richtung auf seine dem Druckraum 3 nähere Anfangslage zwingt. Weiterhin ist ein zwischen dem Ausweichkolben 12 und dem Steuerkolben 11 eingeschlossenes Volumen über einen Verbindungskanal 14 mit dem Saugraum 20 gekoppelt. Der Raum oberhalb des Steuerkolbens 11 ist über einen Hydraulikkanal 17 mit einem Hydraulikanschluß 16 verbunden, welcher mit einer in der Figur nicht dargestellten Steuerhydraulik in Verbindung steht. Am oberen Ende der Bohrung 10 ist ein Anschlag 15 ausgebildet, welcher der Begrenzung des Verschiebungswegs des Steuerkolbens 12 nach oben dient. Der in der Bohrung 10 verschieblich gelagerte Steuerkolben 11 bildet eine hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung zur Verstellung des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens 12.
    Wie in Figur 1b) im einzelnen erkennbar ist, ist an der Unterseite des Ausweichkolbens 12 ein Flachsitz 12a ausgebildet, welcher mit einer den zum Druckraum 3 führenden Verbindungskanal 19 umgebenden Dichtfläche 12b zusammenwirkt. Wenn der Flachsitz 12a an der Dichtfläche 12b anliegt, ist die von dem im Druckraum 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe befindlichen unter Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagte Fläche des Ausweichkolbens 12 kleiner als die Fläche des Steuerkolbens 11, welche über den Hydraulikkanal 17 von der Steuerhydraulik mit Druck beaufschlagt wird. Das heißt, es ist ein kleinerer über den Hydraulikkanal 17 zugeführter Druck ausreichend, um den Ausweichkolben 12 mit dem Flachsitz 12a an der Dichtfläche 12b zu halten, als der Druck des Kraftstoffs in dem Druckraum 3. Dies gestattet beispielsweise die Verwendung eines Schmieröldrucks von 300 bar für die hydraulische Betätigung des Steuerkolbens 11.
    Mittels des über den Hydraulikkanal 17 zugeführten Drucks ist somit der Steuerkolben 11 zwischen einer Anfangslage, welche dann gegeben ist, wenn der Ausweichkolben 12 mit seinem Flachsitz 12a an der Dichtfläche 12b anliegt und der Steuerkolben 12 seinerseits an dem Ausweichkolben 12 anliegt, und einer Endlage verschiebbar, die durch das Anliegen des Steuerkolbens 11 an dem Anschlag 15 gegeben ist.
    Nun soll anhand der Figuren 1a) bis 1c) die Funktion des Ausweichkolbens 12 und deren Auswirkung auf die zeitliche Lage des Beginns der Kraftstoffeinspritzung im einzelnen beschrieben werden.
    Figur 1a) zeigt die Kraftstoffeinspritzpumpe in einem Zustand, in welchem sich der Pumpenkolben 2 in seinem unteren Totpunkt befindet. Der Steuerkolben 11 ist nicht über den Hydralikkanal 17 druckbeaufschlagt, so daß aufgrund der Federkraft der Hilfsfeder 13 und des über den Verbindungskanal 14 anliegenden Drucks des Saugraums 20 sich der Steuerkolben 11 an dem oberen Anschlag 15 befindet und der Ausweichkolben 12 mit seinem Flachsitz 12a an der Dichtfläche 12b anliegt. Der Saugraumdruck Ps nimmt vor Beginn jeder Einspritzung typischerweise einen Wert von bis zu 15 bar an. In diesem Zustand ist der Ausweichkolben 12 vorbereitet für eine Ausweichbewegung um den Ausweichhub s in Richtung auf den Steuerkolben 11.
    Bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 12 steigt, nachdem die obere Steuerkante 6 an den Steuerbohrungen 4a, 4b vorbeigestrichen ist, der Druck im Druckraum 3 an und dies überträgt sich über den Verbindungskanal 19 auf die von dem Flachsitz 12a freigegebene Fläche an der Unterseite des Ausweichkolbens 12. Wenn die dadurch bewirkte Kraft die aus der Federkraft der Hilfsfeder 13 und die aus dem Saugraum 20 über den Verbindungskanal 14 übertragene Druckkraft resultierende Kraft überschreitet, beginnt der Ausweichkolben 12 um den Hub s auszuweichen und entnimmt damit dem Pumpendruckraum 3 das durch den Querschnitt der Bohrung 10 und den Ausweichhub s definierte Volumen. Hierdurch verzögert sich der weitere Anstieg in dem Druckraum 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe bis zur Beendigung des Ausweichens des Ausweichkolbens 12, wenn dieser an dem Steuerkolben 11 anliegt. Aufgrund des dann weiter ansteigenden Drucks im Druckraum 3 wird der Öffnungsdruck des Druckventils 21 überschritten und damit die Abgabe des Kraftstoffs aus dem Pumpendruckraum 3 zum
    Kraftstoffeinspritzventil der Brennkraftmaschine freigegeben. Dieser Zustand, bei dem der Ausweichkolben 12 am Ende seiner Ausweichbewegung an dem Steuerkolben 11 anliegt, ist in Figur 1b) dargestellt.
    Wenn der Pumpvorgang dann beendet wird, indem die untere Steuerkante 7 die Steuerbohrungen 4a, 4b freigibt, fällt der Druck im Pumpendruckraum 3 schlagartig ab, wodurch der Ausweichkolben 12 aufgrund der Federkraft der Hilfsfeder 13 und der Wirkung des über den Verbindungskanal 14 zur Rückseite des Ausweichkolbens 12 übertragenen Saugraumdrucks In die in Figur 1a) gezeigte Ausgangslage zurückbewegt wird. Nach Umkehrung der Bewegung des Pumpenkolbens 2 und Rückkehr zum unteren Totpunkt ist wieder die in Figur 1a) gezeigte Ausgangsposition für einen neuen Pumpvorgang erreicht.
    Figur 1c) zeigt den Zustand, in welchem sich der Steuerkolben 11 und der Ausweichkolben 12 in ihrer unteren Position für einen früheren Einspritzbeginn befinden. Aufgrund des über den Hydraulikkanal 17 an dem Steuerkolben 11 anliegenden Hydraulikdrucks, welcher beispielsweise 300 bar beträgt, wird der Ausweichkolben 12 wegen des Größenverhältnisses zwischen der von dem Hydraulikdruck beaufschlagten Fläche des Steuerkolbens 11 und der innerhalb des Flachsitzes 12a befindlichen, über den Verbindungskanal 19 von dem im Druckraum 3 herrschenden Kraftstoffdruck beaufschlagten Fläche des Ausweichkolbens 12 dieser mit seinem Flachsitz 12a zuverlässig auf der Dichtfläche 12b gehalten und damit eine Ausweichbewegung desselben unmöglich gemacht, obwohl der Kraftstoffdruck im Druckraum 3 einen wesentlich höheren Wert erreicht. Um beispielsweise bei einem maximalen Kraftstoffdruck im Pumpendruckraum 3 von 2250 bar und einem Hydraulikdruck von 250 bar noch ein Halten des Ausweichkolbens 12 in seiner unteren Position zu gewährleisten, genügt ein Größenverhältnis von 9:1 der genannten druckbeaufschlagten Flächen des Steuerkolbens 11 bzw. des Ausweichkolbens 12.
    Damit setzt beim Versperren der Steuerbohrungen 4a, 4b durch die obere Steuerkante 6 ein sofortiger Druckanstieg ein, welcher ohne Verzögerung beim Überschreiten des Öffnungsdrucks des Druckventils 21 zum Beginn des Einspritzvorgangs führt.
    Bei dem in den Figuren 1a) bis 1c) dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe erfolgt mittels des Steuerkolbens 11 eine Umschaltung zwischen zwei Zuständen, nämlich einem, in welchem der Ausweichkolben 12 freigegeben ist und damit durch dessen Ausweichbewegung eine Verzögerung des Einspritzbeginns auf einen späteren Zeitpunkt bewirkt wird, und einem Zustand, in welchem eine Ausweichbewegung des Ausweichkolbens 12 verhindert wird und damit eine Einspritzung ohne Verzögerung zu einem früheren Zeitpunkt erfolgt.
    Wenn zusätzlich zu der Möglichkeit, zwischen diesen beiden Zuständen zu wählen, noch die Größe der Zeitverzögerung aufgrund der Ausweichbewegung des Ausweichkolbens 12 einstellbar sein soll, kann dies durch Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens 12 geschehen. Diese können entweder so beschaffen sein, daß sie unter Beibehaltung der Steuerungsmöglichkeit des Steuerkolbens 11 durch einen zu- und abschaltbaren Hydraulikdruck eine Verstellung des Anschlages 15 des Steuerkolbens 11 bewirken, oder sie können anstelle des Steuerkolbens 11 direkt auf den Ausweichkolben 12 wirken und damit die Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs s bilden.
    Solche Mittel zur Erstellung des Anschlags 15 des Steuerkolbens 11 oder zur direkten Verstellung des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens 12 können durch eine mittels eines Stellmotors drehbare Gewindespindel gebildet sein, wodurch dann eine veränderliche Föderbeginnverstellung möglich ist.
    Bezugszeichenliste
    1a
    Anschlußstück
    1b
    Pumpenzylinder
    1c
    Pumpengehäuse
    2
    Pumpenkolben
    3
    Druckraum
    4a,b
    Steuerbohrungen
    5
    Kolbenkopf
    6
    obere Steuerkante
    7
    untere Steuerkante
    8
    Kolbennut
    9
    Förderkanal
    10
    Bohrung
    11
    Steuerkolben
    12
    Ausweichkolben
    12a
    Flachsitz
    12b
    Dichtfläche
    13
    Hilfsfeder
    14
    Verbindungskanal
    15
    Anschlag
    16
    Hydraulikanschluß
    17
    Hydraulikkanal
    18
    Ausweichraum
    19
    Verbindungskanal
    20
    Saugraum
    21
    Druckventil
    22
    Druckanschluß

    Claims (10)

    1. Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Pumpenzylinder (1b) geführten Pumpenkolben (2) und einem von dem Pumpenkolben (2) begrenzten Druckraum (3), aus welchem der von dem Pumpenkolben (2) geförderte Kraftstoff über einen Förderkanal (9) zur Zuführung in den Brennraum der Brennkraftmaschine abgegeben wird, wobei der Pumpenkolben (2) eine obere, druckraumseitig gelegene Steuerkante (6) und mindestens eine untere Steuerkante (7) aufweist, welche durch Überstreichen von mindestens einer mit einem Saugraum (20) der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung stehenden, in den Druckraum (3) mündenden Steuerbohrung (4a, 4b) Beginn und Ende der Kraftstoffförderung der Einspritzpumpe bestimmen, wobei zur Verstellung des Beginns der Kraftstoffeinspritzung ein in einer Bohrung (10) verschieblich angeordneter Ausweichkolben (12) vorgesehen ist, welcher einen mit dem Druckraum (3) in Verbindung stehenden Ausweichraum (18) begrenzt und im Sinne einer Vergrößerung des Ausweichraums (18) über einen Ausweichhub s zwischen einer Anfangslage und einer Endlage verschiebbar ist, wobei Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens (12) vorgesehen sind, wobei die Mittel zur Verstellung des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens (12) durch eine hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung gebildet sind, wobei die hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung durch einen von einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbaren Steuerkolben (11) gebildet ist, dessen Lage die Größe des Ausweichhubs s des Ausweichkolbens (12) bestimmt, und wobei eine Steuereinrichtung zum Zu- und Abschalten des den Steuerkolben (11) betätigenden hydraulischen Drucks vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (11) und der Ausweichkolben (12) in einer gemeinsamen Bohrung (10) verschieblich gelagert sind, wobei der Steuerkolben (11) eine den Ausweichhub s des Ausweichkolbens (12) begrenzende Anlagefläche aufweist.
    2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichkolben (12) am druckraumseitigen Ende in einem den Pumpenkopf bildenden Anschlussstück (1a) angeordnet ist, und dass ein den von dem Ausweichkolben (12) begrenzten Ausweichraum (18) mit dem Druckraum (3) verbindender Verbindungskanal (19) an der Stirnseite des Druckraums (3) mündet.
    3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichkolben (12) durch eine Hilfsfeder (13) zur Rückführung in seine Anfangslage federbelastet ist.
    4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichkolben (12) zum Zwecke der Rückführung in seine Anfangslage an seiner Rückseite über einen Verbindungskanal (14) mit dem Saugraum (20) der Kraftstoffpumpe gekoppelt ist.
    5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (11) eine größere von dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbare Fläche als die von dem in dem Druckraum (3) der Kraftstoffeinspritzpumpe befindlichen, unter Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagte Fläche des Ausweichkolbens (12) aufweist.
    6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ausweichkolben (12) ein mit einer den zum Druckraum (3) führenden Verbindungskanal (19) umgebenden Dichtfläche (12b) zusammenwirkender Flachsitz (12a) ausgebildet ist, wobei die bei an der Dichtfläche (12b) anliegendem Flachsitz (12a) von dem im Druckraum (3) befindlichen unter Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagte Fläche des Ausweichkolbens (12) kleiner als die von dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens (11) ist.
    7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (11) zur hydraulischen Betätigung durch den Schmieröldruck der Brennkraftmaschine beaufschlagbar ist.
    8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (11) zwischen einer Anfangslage und einer durch einen Anschlag (15) begrenzten Endlage verschiebbar ist.
    9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der in Endlage des Steuerkolbens (11) begrenzende Anschlag (15) verstellbar ist, und daß Mittel zur Verstellung des Anschlags (15) vorgesehen sind.
    10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verstellung des Anschlags (15) durch eine mittels eines Stellmotors drehbare Gewindespindel gebildet sind.
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