DE3017275A1

DE3017275A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer selbstzuendende brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3017275A1
Application number: DE19803017275
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart Eheim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-05-06
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1981-11-12
Also published as: JPH0454063B2; JPH0325634B2; GB2076078B; GB2076078A; JPH03264761A; JPS572456A; US4407249A; DE3017275C2

Description

16.4.1980 Su/Kö ■ . . ■,

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzpumpe für selbst zündende Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Kraftstoffeinspritzpumpen dieser Art wird der Hub des Zumeßkolbens durch lastabhängig verstellbare Anschläge geändert, so daß die Anpassung des Einspritzcharakteristik an die Forderungen der Brennkraftmaschinenhersteller bezüglich Abgasentgiftung und sonstige motorkenngrößenabhängige Eingriffe nicht möglich sind. \ .

Vorteile der Erfindung ':

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem- " gegenüber den Vorteil, daß das Einspr'itzgesetz entsprechend den Forderungen der Motorhersteller den verschiedenen Motorkenngrößen angepaßt werden kann. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Zumeßkolben stromauf des Verteilers angeordnet ist, so daß sich die Druckverhältnisse im Hochdrucksystem nicht nachteilig auf die Zumessung auswirken.

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Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in verschiedenen Varianten in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 und 2 sowie 4 und 5 das erste Ausführungsbeispiel in vier Varianten und Figur 3 und 6 das zweite Ausführungsbeispiel in zwei Varianten.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel arbeitet in einem Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe ein Pump- und Verteil'erkolben 2, der durch nicht dargestellte Mittel in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt wird. Während seines Druckhubs, d.h. seiner nach oben gehenden Bewegung, fördert der Pumpenkolben 2 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 3 über in ihm verlaufende Bohrungen 4 eine in der Mantelfläche angeordnete Ringnut 5 und eine Verteilerlängsnut 6 den Kraftstoff in eine Druckleitung 7, in der ein Rückschlagventil 8 angeordnet ist. Die Druckleitung 7 führt zur Brennkraftmaschine und der dort angeordneten Einspritzdüse. Es sind so viel Druckleitungen 7 vorhanden, wie Zylinder an der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt werden, obwohl nur eine dieser Druckleitungen aus Platzgründen dargestellt ist. Gegen Ende des Druckhubs wird die Ringnut 5 durch eine im Gehäuse 1 verlaufende Bohrung 9 aufgesteuert, welche in einen Saugraum 10 der Einspritzpumpe führt und in welcher ein Rückschlagventil 11 angeordnet ist, so daß durch dieses Aufsteuern die Einspritzung unterbrochen wird.

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Beim Weiterdrehen des Verteilers 2 wird dann über eine Längsnut 12 eine Ringnut 13 und eine im Gehäuse verlaufende Bohrung I^ die Druckleitung 7 zum Saugraum 10 hin druckentlastet bzw. der Druck in der Druckleitung 7 bis zum Rückschlagventil 8 hin auf Saugraumdruck gebracht. Während des Saughubs des Pumpenkolbens 2, d.h. seiner nach unten, gehenden Bewegung, wird über eine der im Pumpenkolben 2 angeordneten Längsnuten 15 der Pumpenarbeitsraum 3 über eine Saugleitung 16 von einer Förderpumpe 17 her mit Kraftstoff versorgt. Die Förderpumpe 17 saugt den Kraftstoff aus einem Behälter 18 an und fördert ihn über einen Filter 19 zu einem Magnetventil 20. Von der Druckleitung dieser Förderpumpe 17 zweigt eine Leitung 22 zurück zum Behälter l8 ab", in der ein Drucksteuerventil 23 angeordnet ist. Das Ventil 20 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet, welches durch -einen Magneten 23 geschaltet wird. In der dargestellten Stellung ist die Saugleitung 1.6 zum Pumpenar- beitsraum 3 hin gesperrt und die Leitung 21 zu einem Zumeßkolben 25 hin aufgesteuert. Diese Stellung wird während des Druckhubs des Pumpenkolbens 2 eingenommen. Durch den Kraftstoffdruck der Förderpumpe 17 (gesteuert durch das Drucksteuerventil 23) wird der Zumeßkolben 25 in einem ihn aufnehmenden Zylinder 26 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 27 verschoben.' Der-zurückgelegte Weg des Kolbens 25 wird durch einen Geber 28 gemessen, der in Verbindung mit einem elektronischen Steuergerät E steht, in dem ein Einspritzprogramm gespeichert ist. In Abhängigkeit.-." von sonstigen Motorkenngrößen wird dann nach Zurücklegung des erforderlichen Hubes, d.h. nach Aufnahme der einzuspritzenden Kraftstoffmenge das Magnetventil 20, 2k umgeschaltet, so daß eine Verbindung zwischen dem Zumeßkolben 25 und der Saugleitung 16 entsteht. Die Druckleitung 21 der Förderpumpe 17 ist dann gesperrt, so ,daß

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die Fördermenge über das Drucksteuerventil 23 zurück zum Behälter 18 läuft. Sobald dann der Pumpenkolben 2 seinen Saughub beginnt und die Längsnut 15 die Saugleitung aufsteuert j strömt die zugemessene Kraftstoffmenge in den Pumpenarbeitsraum 3- Um nur in dieser einen Richtung eine Strömung zuzulassen, ist in der Saugleitung 16 ein Rückschlagventil 29 angeordnet.

Aufgrund dieser elektrischen Regelung der Kraftstoffzumessung ist eine sehr genaue Anpassung der Einspritzcharakteristik an die Brennkraftmaschinenerfordernisse möglich, unter Nutzung denkbarer Motorkenngrößen, deren Istwert über entsprechende Geber gemessen wird und gemäß dem Programm im elektronischen Steuergerät E für die Einspritzung gewandelt werden. Hierbei kann außer der dargestellten Einspritzmengenbestimmung auch der Spritzbeginnwandler und sonstige Wandler der Einspritzpumpe oder Anlage betätigt werden.

Bei der in .Figur 2 dargestellten Variante dieses ersten Ausführungsbeispiels wird der von der Zumeßeinrichtung 25, 26 zugeführte Kraftstoff aus der Saugleitung 16 nicht in den Pumpenarbeitsraum 3₅ sondern über eine Ringnut 30 und Verteilerlängsnut 31 einem Arbeitsraum 32 eines Zwischenkolbens 33 zugeführt, dessen auf der Rückseite gelegener Raum 3^ über die Verteilerlängsnut 6 und Bohrungen k bzw. Ringnut 5 mit dem Pumpenarbeitsraum 3 verbindbar sind. In der dargestellten Stellung ist dieser Raum 34 über die Längsnut 12 und die Ringnut 13 bzw. den Entlastungskanal I^ mit dem Saugraum 10 verbunden. Es sind so viel Zwischenkolben 33 vorhanden, wie Druckleitungen 8. Auf dem Zwischenkolben 33 sind

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Ringnuten 35 vorgesehen, die durch eine Längsbohrung 36 miteinander verbunden sind und über die in der oben gelegenen Endlage des Zwischenkolbens 33 die Druckleitung 8 zur Druckentlastung mit einem Entlastungskanal 37 verbunden wird, in dem zur Druckhaltung ein Rückschlagventil 38 angeordnet ist. Gemäß dieser Variante wird während des Saughubs des Pumpenkolbens 2 der Arbeitsraum des Zwisehenkolbens 33 von der Saugleitung 16 her mit zugemessenem Kraftstoff versorgt, der dann.nach Beendigung des Saughubes und Trennen der Längsnut 31 zum Arbeitsraum 32 beim Weiterdrehen während des darauffolgenden Druckhubs nach oben geschoben wird und die vorgelagerte zugemessene Kraftstoffmenge in die Druckleitung 8 fördert, Pur diesen Fördervorgang ist der Pumpenarbeitsraum 3 über die Bohrungen 4 und die .Ringnut 5 sowie die Verteilernut 6 mit dem Raum 3^ verbunden. Der Druck in der Saugleitung l6 ist in jedem Fall höher als der Druck im Saugraum 10,.-so daß der Zwischenkolben 33 beim Befüllen des Arbeitsraums 32 zwar verschoben wird, jedoch eine der Menge entsprechende Zwischenlage einnimmt und nicht bis an den unteren Anschlag fährt, was beispielsweise zu einem Aussaugen der Saugleitung l6 führen könnte.

Bei dem in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel dient als Zumeßkolben ein Zwischenkolben Ho. Die· Druckleitung kl der Förderpumpe 17 mündet hier unmittelbar in die Ringnut 30 und verteilt den Kraftstoff über die Verteilerlängsnut 31 bzw. eine zweite Verteilernut hl abwechselnd zu beiden Stirnseiten des Zwisehenkolbens kO hin. Während des Saughubs des Pumpenkolbens 2 strömt der Kraftstoff über die Längsnut ¹Il zur Stirnseite k2 des Zwisehenkolbens 40 und schiebt diesen nach

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oben., wobei dieser den vor seiner Stirnseite 43 gelegenen Kraftstoff über eine Längsnut 44 im Verteilerkolben 2 in den Pumpenarbeitsraum 3 fördert. Die Fördermenge und damit die Einspritzmenge ist durch einen Anschlag 45 begrenzt, der durch eine Feder 46 an die Achse 47 eines Stellmotors 48 geschoben wird. Die Achse 47 des Stellmotors weist ein Gewinde 4 9 auf, das im Pumpengehäuse läuft, so daß eine Verdrehung des Stellmotors eine entsprechende axiale Verschiebung der Achse 47 und damit des Anschlags 45 zur Folge hat. Diese axiale Verschiebung wird über einen Geber 50 gemessen, in dem ein Zapfen 51 der Achse 47 als Anker ragt, dessen Lage durch zwei Magnetspulen 52 meßbar ist. Während dieses Saughubs wird die Druckleitung 7 der Einspritzpumpe über die Längsnut 12 und Bohrung 14 zu Saugraum 10 hin druckentlastet. Während des darauffolgenden Druckhubs des Purapenkolbens 2 wird die Längsnut 44 zumeßkolbenseitig getrennt und der Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 3 über die Längsbohrung 4 und die Verteilernut 6 in die Druckleitung 7 gefördert. Gegen Ende, des Druckhubes wird durch die Ringnut 5 der Entlastungskanal 9 aufgesteuert und dadurch die Einspritzung beendet. Während des Druckhubes ist außerdem über eine Längsnut 53 im Pumpenkolben und eine Ringnut 54 der Raum vor der Stirnseite 42 des Zumeßkolbens 40 mit der Entlastungsbohrung 14 verbunden, so daß der über die Nuten 30, 31 zugeführte Kraftstoff von der Druckleitung 21 der Förderpumpe her den Zumeßkolben 40 in seine untere Ausgangslage schieben kann.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbexspiel wird hier beim zweiten Ausführungsbeispiel der Zumeßkolben in beiden Richtungen durch die Förderpumpe betätigt.

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Bei den in Figur 4 bis 6 dargestellten Pumpen handelt es sich um Varianten der in Figur 1 bis 3 dargestellten zwei Beispielen, indem statt einem Pump- und Verteilerkolben als Einheit nun mindestens zwei Radialkolben die Pumpaufgabe unabhängig von der Verteilung übernehme^ so daß der Verteiler lediglich eine Drehbewegung ausführt. . -

Bei diesen Varianten ist der Verteiler 55 in seinem unteren Abschnitt 56 verstärkt zur Aufnahme von Radialpumpenkolben 57 ausgebildet. Zwischen den Kolben 57 ist der Pumpenarbeitsraum 58 vorgesehen. Angetrieben wird der Verteiler 55 über Klauen 59, an denen eine nicht dargestellte* Antriebswelle angreift. Angetrieben werden die Kolben 57 über Rollen 60, die auf einem Nockenring 6l ablaufen, welcher über einen tangential angreifenden Verstellkolben 62 zur Spritzbeginnverstellung leicht verdrehbar ist. Die Kraftstoffzumessung erfolgtwie in Figur 1 dargestellt über das .Magnetventil 2O₃ 24 und den Zumeßkolben 25, 26. Während des Saughubs der Pumpenkolben 57 strömt der. Kraftstoff von der Zumeßeinheit durch die Saugleitung 16 und eine Verteilernut 6j> im Verteiler, sowie eine Querbohrung 64, sowie eine Längsbohrurig 65 zum Pumpenarbeitsraum 58. in der Längsbohrung 65 ist ein Rückschlagventil 66 angeordnet. Bei dem'Druckhub der Pumpenkolben 57 wird dieser zugemessene Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 58 über die Längsbohrung 65 und eine Verteilerbohrung 67 zur Druckleitung 7 gefördert. Das Rückschlagventil 66 verhindert dabei ein Zurückströmen in die Querbohrung 64 bzw. Längsnut 63. Um zu erreichen, daß die Druckleitung 7 unter vorgespanntem und gleichmäßigem.Druck steht, wird die Druckleitung 21 der Förderpumpe mit einer Zweig-

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leitung 21' zu einer Ringnut 68 im Verteiler geführt, von der eine Längsnut 69 abzweigt, die während des Saughubs der Pumpenkolben mit der Druckleitung 7 verbunden ist. Im Prinzip arbeitet diese Anlage so wie die in Figur 1 dargestellte. Um zu erreichen, daß auch bei schneilaufenden Dieselmotoren die Auffüll- bzw. Umschaltzeit der Zumeßeinheit ausreicht, kann - wie gestrichelt dargestellt - eine weitere, oder sogar mehrere, derartige Zumeßanlagen mit einem Verteiler gekoppelt sein. Dieses gilt natürlich auch für die anderen Ausführungsbeispiele und Varianten. Diese alternative Möglichkeit ist hier nur durch eine Längsnut 63' und einen zweiten Saugkanal l6' dargestellt. Natürlich ist auch denkbar, daß diese zusätzlichen Saugkanäle 16.' in der gleichen Ebene wie der Kanal 16 angeordnet sind, so daß zur Aufsteuerung nur eine Nut 63 dient.

In Figur 5 ist eine Variante dieses ersten Ausführungsbeispiels entsprechend der in Figur 2 dargestellten Variante mit einem Zwischenkolben 33 auf der Hochdruckseite hier jedoch in Anwendung einer Radialkolben-Verteilerpumpe. Die Beschreibung zu Figur 2.läßt sich somit unmittelbar auch auf Figur 5 lesen, mit dem Unterschied, daß statt dem Druck- oder Saughub des Kolbens 2 in Figur zwei Radialkolben 57 wirken.

In Figur 6 ist eine Variante des in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt. Im Unterschied zu der Variante nach Figur 3 ist statt dem Hubkolbenverteiler ein lediglich rotierender Verteiler 55 sowie Radialkolben 57 als Pumpenkolben vorgesehen. Für die Kraftstoffzumessung gilt grundsätzlich das zu Figur 3 gesagte. Im Unterschied

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dazu jedoch wird der Pumpenarbeitsraum 58 nicht nur bei der Nach-Oben-Bewegung des .Zwischenkolbens 4O₃ sondern auch bei dessen Nach-Unten-Bewegung mit zugemessenem Kraftstoff aufgefüllt. Der Zwischenkolben 40 beginnt seinen Förderhub zur Befüllung des Pumpenarbeitsraums nicht nur unten, sondern auch in seiner oberen Ausgangslage am Anschlag 45. Für die Befüllung der Räume vor den Stirnseiten 43 und 42 des Zwischenkolbens 40 dienen die Längsnuten 31 und 4l, die von der Ringnut 30 abzweigen, welche mit der Druckleitung 21 der Förderpumpe'stets verbunden ist, so daß bei jedem Hub des Zwischenkolbens -¹JO der vorgelagerte Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 58 gelangt. So wird während eines Saughubs des Pumpenkolbens 57 der Raum vor der Stirnseite 42 des Zümeßkolbens 40 über eine Längsnut 70 mit einer Ringnut 71 verbunden, von welcher die Querbohrung 64 bzw. Längsbohrung 65 zum Pumpenarbeitsraum 58 führen unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 66. Während des nächsten Saughubs der Einspritzpumpe wird der Zumeß- oder Zwischenkolben 40 nach oben geschoben und verdrängt damit den vor seiner Stirnseite 43 gelagerten.Kraftstoff über eine Längsnut 72 und eine Ringnut 73 in eine Axialbohrung 74, die mit der Axialbohrung 65 stromauf des Rückschlagventils 66 verbunden ist. Der Zwischenkolben 40 ist somit doppeltwirkend. Auch hier bewirkt die Ringnut 68, welche während, des Saughubs über die Leitung 21 wiederum in Ver- · bindung mit der Förderpumpendruckleitung 21 steht, einen gleichmäßigen niederen Druck in der Druckleitung 7.

Durch eine gewisse Änderung dieser in Figur 6 dargestellten Variante kann der Zwischenkolben auch einfachwirkend ausgebildet werden, indem wie in Figur 6 gestrichelt angedeutet, eine die Ringnuten 73 und 68 verbundene Lei-

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tung 75 vorgesehen und gleichzeitig auf die Axialbohrung 74 verzichtet wird. Der Druck in der Ringnut 68 muß dann jedoch in jedem Fall niedriger sein als der Druck der Förderpumpe.

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Claims

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Ansprüche

TlJ Kraftstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen mit mindestens einem im Takt der Brennkraftmaschine arbeitenden, die Einspritzmenge bestimmenden Zumeßkolben und mit einem synchron ,-mit dem oder den Pumpenkolben angetriebenen Verteiler, durch den der zugemessene Kraftstoff während des Pumpensaughubs zu einem Arbeitsraum und während des Druckhubs zu zur Brennkraftmaschine führenden Einspritzleitungen zugeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des vorzugsweise stromauf des Verteilers (2, 55) angeordnete Zumeßkolbens (25, 40) zur Bestimmung der Einspritzmenge durch von einem Steuergerät (E) angesteuerte elektrische Mittel (20, 24, 28, 45 bis 50) bestimmbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Mittel zur Hubbestimmung ein Weggeber (28) des Zumeßkolbens (25) und ein Magnetventil (20, 24), insbesondere 2/3-Ventil dienen

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und daß Magnetventil (20_s 24) während des Einspritzhubes in einer ersten Stellung (dargestellt) Kraftstoff einer Förderpumpe (17) dem durch eine Rückstellkraft (27) belasteten Zumeßkolben (25) zuführt und während des Pumpensaughubes in einer zweiten Stellung diesen zugemessenen Kraftstoff durch die Rückstellkraft (27) angetrieben zum Arbeitsraum (3, 32, 58) fördert.
3- Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (32) der einen Stirnseite eines Zwischenkolbens (33) stromab des Verteilers (2) vorgelagert ist und die andere Stirnseite des Zwischenkolbens (33) durch den Verteiler gesteuert abwechselnd entweder mit einem Entlastungskanal· (I¹I) oder dem Pumpendruckraum (.3) verbindbar ist (Figur 2 und 5).
4.. Kraftstoff einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Druckhubende der Zwischenkolben (33)3 insbesondere durch in seiner Mantelfläche angeordnete Nuten (35) die jeweilige Druckleitung (7) mit einem unter konstantem Kraftstoffdruck stehenden Raum (10) verbindet.
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zumeßkolben ein durch den Kraft--

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stoff einer Förderpumpe (15) angetriebener Zwischenkolben (¹JO) dient, dessen Ausgangs- oder Endlage zur Hubbestimmung durch einen elektrisch verstellbaren Anschlag (45) änderbar ist.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Anschlags (45) durch einen Hubgeber (50) meßbar ist.
7- Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Verstellung ein Stellmotor (48) dient.
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (2) gleichzeitig als Verteiler dient.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Pumpenkolben (57) radial gegeneinander angeordnet und angetrieben in einem erweiterten Abschnitt (56) des Verteilers (.55) arbeiten (Radialkolben-Verteilerpumpe) .

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