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Dokumentenidentifikation DE3612709C2 10.03.1994
Titel Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine
Anmelder Diesel Kiki Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Tanaka, Noritoshi, Higashi-Matsuyama, Saitama, JP
Vertreter Gesthuysen, H., Dipl.-Ing.; von Rohr, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 45128 Essen
DE-Anmeldedatum 16.04.1986
DE-Aktenzeichen 3612709
Offenlegungstag 23.10.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.03.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.03.1994
IPC-Hauptklasse F02M 59/24

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzpumpe ist aus der JP-Gbm-OS 59-52.175 bekannt. Bei dieser mündet die schräge Steuernut an einem Ende in eine in Längsrichtung des Pumpenkolbens auf der Umfangsseite angeordnete Längsnut. Die Längsnut ihrerseits mündet an ihrem anderen Ende in das offene Ende der Anschlußbohrung auf der Umfangsseite des Pumpenkolbens. Die Steuerhülse ist durch eine Steuerwelle vertikal bewegbar. Wird der Pumpenkolben verdreht, so wird der Arbeitshub des Kolbens verändert. Wird die Steuerhülse vertikal verschoben, so wird der Vorhub verändert. Der Vorhub ist der Abstand vom Beginn der Bewegung des Pumpenkolbens aus seinem unteren Totpunkt heraus bis zur Abdeckung der Anschlußbohrung durch die Steuerhülse.

Wird der Pumpenkolben so um seine Längsachse gedreht, daß die Längsnut mit der Überströmbohrung in der Steuerhülse fluchtet, kommt das Ende der Längsnut mit der Überströmbohrung schon in Überdeckung, bevor die im Pumpenkolben ausgebildete Anschlußbohrung durch die Steuerhülse abgedeckt wird. Dadurch ist gewährleistet, daß der Pumpenarbeitsraum bei Nullförderung stets über die pumpenkolbenseitig angeordnete Längsbohrung, schräge Steuernut und Längsnut sowie die Überströmbohrung in der Steuerhülse mit einem Niederdruckraum in Verbindung steht und eine Druckerhöhung im Pumpenarbeitsraum nicht erfolgt, so daß eine Kraftstoffeinspritzung unterbleibt.

Aufgrund der relativ langen, sich parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens erstreckenden Längsnut bestehen relativ lange Dichtungskanten, an denen Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum beim Förderhub unter Druck ansteht, so daß größere Leckverluste auftreten können. Das führt zu einer Verminderung der an sich möglichen Förderleistung der Kraftstoffeinspritzpumpe und zu einer Verringerung des Drucks des einzuspritzenden Kraftstoffes.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe unter Beibehaltung aller sonstigen Steuerfunktionen die Leckverluste zu verringern.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Durch den Wegfall der Längsnut fallen die entsprechenden Dichtungskanten als Ursache für Leckverluste weg. Außerdem führt die zweite Anschlußbohrung dazu, daß am Ende des Förderhubes, also dann, wenn die Überströmbohrung mit der schrägen Steuernut zusammenzuwirken beginnt, für den abströmenden Kraftstoff zwei parallele, relativ kurze Strömungswege zur Verfügung stehen. Setzt man unveränderten Strömungswiderstand voraus, so bedeutet dies, daß jede der beiden Anschlußbohrungen einen geringeren Durchmesser aufweisen könnte, was der Festigkeit des Pumpenkolbens zugute käme. Auch für die Nullförderung wird durch die zweite Anschlußbohrung ein sehr kurzer Strömungsweg realisiert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2. Eine solche Maßnahme ist für sich bei einer anders konstruierten Kraftstoffeinspritzpumpe aus der AT-PS 163 537 bekannt.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie II-II den Gegenstand aus Fig. 1,

Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie III-III den Gegenstand aus Fig. 1 und

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung einen Pumpenkolben und eine Steuerhülse der Kraftstoffeinspritzpumpe aus Fig. 1.

Fig. 1 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe, die direkt auf den Block eines Dieselmotors zu montieren ist. Ein Pumpengehäuse 1 ist z. B. aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Das Pumpengehäuse 1 weist in seinem Inneren eine Längsbohrung 2 zur Montage der Pumpenteile auf. Im oberen Bereich der Längsbohrung 2 ist ein Pumpenzylinder 3 vorgesehen. Der Pumpenzylinder 3 besteht aus gehärtetem Stahl und umfaßt einen oberen Teil 3a und einen unteren Teil 3b. Die Teile 3a, 3b sind an den angrenzenden Enden miteinander verschweißt oder anderweitig verbunden. Am oberen Ende ist der Teil 3a an einer Montageplatte 4 durch Klemmung (Quetschung) befestigt. Die Montageplatte 4 ist auf der oberen Oberfläche des Pumpengehäuses 1 mittels Montagebolzen 5 befestigt. Der Pumpenzylinder 3 hängt also innerhalb der Längsbohrung 2 im Pumpengehäuse 1 nach unten.

Der obere Teil 3a und der untere Teil 3b des Pumpenzylinders 3 weisen jeweils koaxial ausgebildete Bohrungen 7a, 7b zur Einführung eines Pumpenkolbens 8 auf. Zwischen der Bohrung 7a und der Bohrung 7b ist im oberen Teil 3a eine Ausnehmung 6 vorgesehen. Der Pumpenkolben 8 ist axial verschiebbar sowie verdrehbar in den Bohrungen 7a, 7b geführt. Oberhalb des Pumpenkolbens 8 ist ein Pumpenarbeitsraum 9 ausgebildet. Der Pumpenarbeitsraum 9 ist innerhalb der Bohrung 7a einerseits vom Pumpenkolben 8 und andererseits von einem Ventilgehäuse 10 mit einem Druckventil 11 begrenzt. Das Ventilgehäuse 10 ist im oberen Teil 3a von einem in das obere Teil 3a eingeschraubten Druckstützen 12, der außerdem in nicht dargestellter Weise dem Anschluß einer zu einer Einspritzdüse führenden Einspritzleitung dient, eingespannt und dient als Aufnahme für das Druckventil 11. Das Druckventil 11 ist durch eine sich an diesem und dem Druckstutzen 12 abstützende Ventilfelder 13 gegen einen Ventilsitz im Ventilgehäuse 10 gepreßt. Ein Anstieg des im Pumpenarbeitsraum 9 über dem Pumpenkolben 8 herrschenden Kraftstoffdrucks verursacht ein Abheben des Druckventils 11 von seinem Ventilsitz entgegen der Kraft der Ventilfelder 13. Dadurch wird eine bestimmte Menge Kraftstoff durch eine im oberen Ende des Druckstutzens 12 ausgebildete Auslaßöffnung 14 in die Einspritzleistung und somit zur Einspritzdüse gedrückt.

Der Pumpenkolben 8 steht an seinem unteren Ende mit einem unteren Federsitz 15 im Eingriff und stößt über ein Abstandsstück 16 gegen einen Stößel 17. Zum Antrieb des Pumpenkolbens durch die Brennkraftmaschine ist der Stößel 17 mit einer Stößelrolle 18 versehen, die an einem der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellten Nocken anliegt.

Zwischen dem unteren Federsitz 15 und einem oberen, sich am Pumpengehäuse 1 abstützenden Federsitz 20 ist eine Rückstellfeder 19 federnd eingebaut. Die Rückstellfeder 19 wirkt mit ihrer Rückstellkraft auf den Pumpenkolben 8.

Auf dem unteren Ende des unteren Teils 3b ist verdrehbar eine mit Längsschlitzen versehene Verstellhülse 21 montiert, in die am Pumpenkolben 8 ausgebildet Seitenflächen 8a zu lediglich axialer Bewegung eingreifen. Die Verstellhülse 21 ist über einen ersten kugelähnlichen Vorsprung 22 mit einer ersten Steuerstange 23 verbunden. Der Pumpenkolben 8 läßt sich hierüber zum Zweck der Einstellung der Einspritzkraftstoffmenge verdrehen.

Fig. 1, wie auch Fig. 2, 3 und 4 zeigen eine mit einer auf den Pumpenkolben 8 aufgepaßten Steuerhülse 24 versehene Kraftstoffspeicherkammer 25. Die Kraftstoffspeicherkammer 25 ist bis auf eine Seite von der im oberen Teil 3a ausgebildeten Ausnehmung 6 umgeben und mit einem im Pumpengehäuse 1 ausgebildeten, in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoffeinlaß und einer ebenfalls im Pumpengehäuse 1 ausgebildeten, in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoffrückflußöffnung verbunden. Die Steuerhülse 24 ist auf ihrem äußeren Umfang mit einer umlaufenden seitlichen Nut 26 versehen. Mit der Nut 26 steht ein an einem Verbindungsteil 27 außermittig angeordneter Stift 28 im Eingriff. Das Verbindungsteil 27 ist verdrehbar in das Pumpengehäuse 1 eingesetzt, an einem Ende mit dem außermittig angeordneten Stift 28 und am anderen, flanschähnlichen Ende mit einem zweiten, kugelähnlichen Vorsprung 29 versehen. Eine zweite Steuerstange 30 steht mit dem zweiten kugelähnlichen Vorsprung 29 im Eingriff. Die Bewegung der zweiten Steuerstange 30 verursacht über das Verbindungsteil 27 eine vertikale Bewegung der Steuerhülse 24, zumal hierbei ein in das Pumpenzylinderteil 3a eingesetzter Stift 37, der in eine Längsnut 38 in der Steuerhülse 24 eingreift, letztere an einer Verdrehung hindert.

Der Pumpenkolben 8 ist mit einer an einem Ende in den Pumpenarbeitsraum 9 über dem Pumpenkolben 8 geöffneten Längsbohrung 31 versehen. Des weiteren weist der Pumpenkolben 8 zwei Anschlußbohrungen 32, 33 auf. Die Anschlußbohrungen 32, 33 sind mit der Längsbohrung 31 verbunden und zur Mantelfläche des Pumpenkolbens 8 hin offen. Der Pumpenkolben 8 weist ferner zwei schräge Steuernuten 34, 35 auf. Die schrägen Steuernuten 34, 35 dienen der Verbindung der Enden der Anschlußbohrungen 32, 33. Die Längsbohrung 31 weist einen solchen Durchmesser auf, daß die erforderliche Mindestdurchflußrate zur Einspritzung des Kraftstoffes sichergestellt ist. Die untenliegende erste Anschlußbohrung 32 dient der Einstellung des Einspritzbeginns. Der Einspritzbeginn wird beim Druckhub des Pumpenkolbens 8 durch den Verschluß der ersten Anschlußbohrung 32 mit Hilfe der Steuerhülse 24 definiert. Die zweite Anschlußbohrung 33 ist zur Rückführung nicht eingespritzten Kraftstoffs vorgesehen. Wird der Pumpenkolben 8 so gedreht, daß die zweite Anschlußbohrung 33 und eine Überströmbohrung 36 in der Steuerhülse 24 in einer Ebene liegen und bewegt sich dann der Pumpenkolben 8 nach oben bis die erste Anschlußbohrung 32 durch die Steuerhülse 24 verschlossen ist, so kommt zur gleichen Zeit die zweite Anschlußbohrung 33 in Überdeckung mit der Überströmbohrung 36. Dadurch wird kein Kraftstoff eingespritzt, sondern gleich abgeleitet.

Die erste und die zweite Anschlußbohrung 32, 33 sind rechtwinklig zueinander angeordnet und jeweils an beiden Enden zur Mantelfläche des Pumpenkolbens 8 hin offen.

Die erste Steuernut 34 dient der Beendigung der Brennstoffeinspritzung und ist auf der Seite des Pumpenkolbens 8 vorgesehen, auf der in der Steuerhülse 24 die Überströmbohrung 36 ausgebildet ist. Sobald sich der Pumpenkolben 8 bis zur Überdeckung der ersten Steuernut 34 mit der in der Steuerhülse 24 angeordneten Überströmbohrung 36 nach oben bewegt hat, besteht zwischen dem Pumpenarbeitsraum 9 und der Kraftstoffspeicherkammer 25 über die Längsbohrung 31, die erste und zweite Anschlußbohrung 32, 33, die erste Steuernut 34 und die Überströmbohrung 36 eine Verbindung, so daß der Einspritzvorgang beendet wird.

Die zweite Steuernut 35 ist auf der anderen Seite des Pumpenkolbens 8 vorgesehen, auf der in der Steuerhülse 24 keine Überströmbohrung 36 ausgebildet ist und spielt keine Rolle bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung. Die zweite Steuernut 35 verhindert jedoch ein Kippen des Pumpenkolbens 8. Wenn der Kraftstoff durch die erste und zweite Anschlußbohrung 32, 33 hindurchfließt, trifft er auf die innere Oberfläche der Steuerhülse 24. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem an der Oberfläche des Pumpenkolbens 8 jeweils nur ein Ende der ersten und zweiten Anschlußbohrung 32, 33 offen ist, tritt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff nur an einer Seite aus, so daß die daraus resultierende Gegenkraft ein Kippen des Pumpenkolbens 8 verursachen würde. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind deshalb beide Enden der ersten und zweiten Anschlußbohrung 32, 33 zur Kompensation der zuvor genannten Gegenkraft offen. Die zweite Steuernut 35 ist auf der der ersten Steuernut 34 gegenüberliegenden Seite des Pumpenkolbens 8 vorgesehen, um die zuvor genannten Gegenkräfte auszugleichen.

Die Überströmbohrung ist zur inneren Oberfläche der Ausnehmung 6 in dem aus gehärtetem Stahl hergestellten oberen Teil 3a hin geöffnet. Eine bestimmte Menge des von der Überströmbohrung 36 in die Kraftstoffspeicherkammer 25 zurückfließenden Kraftstoffs trifft auf das obere Teil 3a, so daß es möglich ist, das Auftreffen des Kraftstoffs direkt auf das aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Pumpengehäuse 1 zu verhindern. Dies bewirkt eine Verlängerung der Standzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe.

Wenn die Stößelrolle 18 in dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel, ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Stellung, über einen nicht dargestellten Nocken eine nach oben wirkende Kraft erfährt, bewegt sich der Pumpenkolben 8 zusammen mit dem unteren Federsitz 15, dem Abstandsstück 16, dem Stößel 17 und der Stößelrolle 18 gegen die Wirkung der Rückstellfelder 19 nach oben. Da die im Pumpenkolben 8 ausgebildete erste Anschlußbohrung 32 in der Kraftstoffspeicherkammer 25 geöffnet bleibt, so daß zwischen dem Pumpenarbeitsraum 9 und der Kraftstoffspeicherkammer 25 über die Längsbohrung 31 und die erste Anschlußbohrung 32 eine Verbindung besteht, ist in diesem Falle kein Anstieg des Drucks im Pumpenarbeitsraum 9 zu verzeichnen, so daß das Druckventil 11 geschlossen bleibt.

Eine weitere Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 8 bewirkt, daß die erste Anschlußbohrung 32 durch die Steuerhülse 24 verschlossen wird. Damit ist der Vorhub des Pumpenkolbens 8 beendet. Die dann unterbrochene Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 9 und der Kraftstoffspeicherkammer 25 führt zu einer Erhöhung des Kraftstoffdrucks im Pumpenarbeitsraum 9. Im Ergebnis wird das Druckventil 11 gegen die Wirkung der Ventilfelder 13 geöffnet, so daß über die Auslaßöffnung 14 und die Einspritzleitung ein Teil des im Pumpenarbeitsraum 9 enthaltenen Kraftstoffs der Einspritzdüse zugeführt und eingespritzt werden kann. Es handelt sich hierbei um den Beginn des Einspritzvorgangs.

Eine weitere Bewegung des Pumpenkolbens 8 nach oben bewirkt, daß die am Pumpenkolben 8 ausgebildete erste Steuernut 34 mit der in der Steuerhülse 24 ausgebildeten Überströmbohrung 36 in Überdeckung kommt, so daß der Pumpenarbeitsraum 9 mit der Kraftstoffspeicherkammer 25 über die im Pumpenkolben 8 ausgebildete Längsbohrung 31, die erste und zweite Anschlußbohrung 32, 33, die erste Steuernut 34 und die in der Steuerhülse 24 ausgebildete Überströmbohrung 36 verbunden ist. Der im Pumpenarbeitsraum 9 befindliche Kraftstoff entweicht dann, bedingt durch die Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 8, in die Kraftstoffspeicherkammer 25. Im Ergebnis fällt der Druck im Pumpenarbeitsraum 9 und folglich schließt das Druckventil 11. Dieser Zeitpunkt definiert das Ende des Einspritzvorgangs und das Ende des Arbeitshubs.

Wenn der Pumpenkolben 8 in seiner Bewegung vom Aufwärtshub zum Abwärtshub überwechselt, dann entsteht ein weiterer Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 9 und kurz darauf öffnet sich die im Pumpenkolben 8 ausgebildete erste Anschlußbohrung 32 in die Kraftstoffspeicherkammer 25. Dadurch wird Kraftstoff aus der Kraftstoffspeicherkammer 25 in den Pumpenarbeitsraum 9 gesaugt.

Die Einstellung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird durch die Bewegung der ersten Steuerstange 23 bewirkt. Da der an der Steuerstange 23 ausgebildete erste kugelförmige Vorsprung 22 mit der Verstellerhülse 21 in Eingriff steht, wird diese durch die Bewegung der Steuerstange 23 verdreht. Da die Seitenflächen 8a des Pumpenkolbens 8 mit der Verstellhülse 21 im Eingriff stehen, wird der Pumpenkolben 8 ebenfalls verdreht, so daß die relative Winkelstellung des Pumpenkolbens 8 gegenüber der Steuerhülse 24 verändert wird. Dadurch ändert sich die Lage, in der die am Pumpenkolben 8 ausgebildete erste Steuernut 34 mit der in der Steuerhülse 24 ausgebildeten Überströmbohrung 36 in Überdeckung kommt, so daß der Arbeitshub und damit die einzuspritzende Kraftstoffmenge verändert wird.

Die zeitliche Abstimmung des Einspritzvorganges wird durch die Bewegung der zweiten Steuerstange 30 bewirkt. Da die zweite Steuerstange 30 an dem zweiten kugelförmigen Vorsprung 29 des Verbindungsteils 27 angreift, wird durch die Bewegung der zweiten Steuerstange 30 das Verbindungsteil 27 verdreht. Da der am Verbindungsteil 27 außermittig vorgesehene Stift 28 mit der in der Steuerhülse 24 ausgebildeten, seitlich um die Steuerhülse 24 verlaufenden Nut 26 im Eingriff steht, wird durch vertikale Verschiebung der Steuerhülse 24 eine Veränderung des Vorhubs bewirkt.


Anspruch[de]
  1. 1. Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem axial- und verdrehbeweglich in einem Pumpenzylinder (3; 3a, 3b) geführten, in diesem einen Pumpenarbeitsraum (9) begrenzenden Pumpenkolben (8), der mit einer pumpenarbeitsraumseitig ausmündenden Längsbohrung (31) versehen ist, die an anderen Ende über eine quer zur Pumpenkolbenlängsachse verlaufende Anschlußbohrung (32) an der Umfangsseite des Pumpenkolbens (8) ausmündet, über welche die Längsbohrung (31) außerdem ständig mit einer umfangsseitig am Pumpenkolben (8) ausgebildeten schrägen Steuernut (34) in Verbindung steht, und einer mit Dichtsitz auf dem Pumpenkolben (8) aufgeschobenen, der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung dienenden, axial verschiebbaren Steuerhülse (24), welche mit einer die Steuerhülsenwand radial durchsetzenden Überströmbohrung (36) versehen ist, wobei die Steuerung der Einspritzung derart erfolgt, daß beim Forderhub des Pumpenkolbens (8) zur Steuerung des Einspritzbeginns die umfangsseitige Öffnung der Anschlußbohrung (32) mit der pumpenkolbenantriebsseitig am Pumpenkolben (8) gleitenden Stirnflächenkante der Steuerhülse (24) und zur Steuerung des Einspritzendes die Überströmbohrung (36) in der Wand der Steuerhülse (24) mit der schrägen Steuernut (34) am Pumpenkolben (8) zusammenwirkt und daß eine Nullförderung dann eintritt, wenn die dem Pumpenarbeitsraum (9) nächstgelegende Stelle der schrägen Steuernut (34) schon mit der Überströmbohrung (36) in Verbindung tritt, wenn die Anschlußbohrung (32) von der pumpenantriebsseitigen Stirnflächenkante der Steuerhülse (24) gerade abgesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpenkolben (8), zum Pumpenarbeitsraum (9) hin mit axialem Abstand und in Umfangsrichtung winkelmäßig zur ersten Anschlußbohrung (32) versetzt, eine zweite, quer zur Pumpenkolbenlängsachse verlaufende, an der Umfangsseite des Pumpenkolbens (8) ausmündende sowie an der Längsbohrung (31) angeschlossene Anschlußbohrung (33) angeordnet ist, daß die schräge Steuernut (34) mit ihren beiden Enden in die umfangsseitigen Öffnungen der beiden Anschlußbohrungen (32, 33) mundet und daß bei Nullförderung die Überströmbohrung (36) in der Wand der Steuerhülse (24) mit der umfangsseitigen Öffnung der zweiten Anschlußbohrung (33) unmittelbar zusammenwirkt.
  2. 2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußbohrungen (32, 33), den Pumpenkolben (8) quer durchsetzend, jeweils an beiden Enden an der Umfangsseite des Pumpenkolbens (8) ausmünden und der Pumpenkolben (8) diametral zur ersten schrägen Steuernut (34) umfangsseitig mit einer zweiten schrägen Steuernut (35) versehen ist, die mit ihrer beiden Enden in die beiden zusätzlichen umfangsseitigen Öffnungen der beiden Anschlußbohrungen (32, 33) mündet.






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