Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

[0002] Schiebergesteuerte Pumpen werden in erster Linie für große Förderleistungen bei hohen Drükken, also für größere, weniger schnell laufende Motoren verwendet. Dementsprechend wirken sich Abweichungen von der Soll-Einspritzwerten nicht nur in verschlechtertem Lauf des Motors aus, sondern können sehr leicht zu einem entsprechend kostenträchtigen Motorschaden führen. Eine derartige Gefahr besteht immer dann, wenn durch Fehler in der Betätigungsvorrichtung des Steuerschiebers dieser in eine Extremlage gelangt, in der der Förderanfang oder das Förderende, die bei diesen Pumpen durch die Lage des Steuerschiebers bestimmt werden, zu einer zu frühen oder zu späten Einspritzung des Kraftstoffs in den Motorzylinder führt, wodurch der Motor bekanntlich thermisch oder mechanisch überlastet werden kann. Besonders die thermische Überlastung führt zu einem Leistungsrückgang. Bei diesen schiebergesteuerten Pumpen, in deren Triebwerk zum Antrieb des Pumpenkolbens eine Rolle eines an den Pumpenkolben gekoppelten Rollenstößels auf einer Nockenbahn eines Antriebsnockens abläuft, wird während der Hochdruckförderung nicht nur die im Querschnitt nahezu geradlinige Nockenbahn (Tangentenbereich) durch die Rolle abgefahren, sondern auch die sich an die geradlinige Bahn anschließende, stark gekrümmte Bahn mit dem sogenannten "kleinen Radius". Im Bereich dieser gekrümmten Bahn sind die Hertzschen Pressungen zwischen Rolle und Bahn wesentlich größer. Während nämlich im geradlinigen Bahnabschnitt dem Rollenkreis eine Gerade gegenüberliegt, liegen sich bei Abfahren der stark gekrümmten Nockenbahn zwei Kreisbahnen gegenüber, bei denen entsprechend der Elastizität des Materials die sich ergebende linienhafte Berührungsfläche wesentlich schmäler ist, als wenn sich eine ebene Bahn und eine Rolle einander gegenüberliegen. Bei hohen Drücken, wie sie bei diesen Pumpen üblich sind, kann dieses zu einer Überlastung des Materials und damit zu einer Zerstörung des Triebwerkes der Einspritzpumpe führen. Ganz abgesehen davon, bringt die Nutzung dieses gekrümmten Bereiches des Antriebsnockens für die Hochdruckförderung auch Nachteile für die Einspritzcharakteristik mit sich, da sich in diesem Bereich die Fördermenge pro Drehwinkel der Nockenwelle stark ändert und bis auf Null abnimmt. Diese Abnahme ist im normalen Drehzahlbereich, beispielsweise im Teillastbereich, nicht vorhanden, sondern die Menge wird durch eine scharfe, d. h. eine schnelle Aufsteuerung der Mündung des Mengensteuerkanals durch den Steuerschieber bestimmt. Im beschriebenen Grenzbereich ergeben sich aber nachteiligerweise gegen Hubende des Pumpenkolbens Verschlechterungen der Qualität der Kraftstoffeinspritzung mit all den damit gegebenen Nachteilen des Motorbetriebes.

[0003] Bei einer bekannten, schiebergesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Bauart (US-A-2 147 390, Figur 5), werden Förderbeginn und Förderende durch die axiale Lage des Steuerschiebers, hingegen die Fördermenge durch Verdrehen des Pumpenkolbens bestimmt, wofür in üblicher Weise eine entweder im Pumpenkolben oder im Steuerschieber (siehe dazu DE-AS-3 017 730) angeordnete schräge Steuerkante mit einer im gegenüberliegenden Teil vorgesehenen Bohrung zusammenwirkt. Bei dieser Pumpe besteht die Gefahr, daß in Extremlagen des Steuerschiebers entsprechend obigen Ausführungen ein Schaden an der Brennkraftmaschine oder dem Triebwerk der Pumpe entstehen kann oder ein mit den beschriebenen Nachteilen behafteter Motorbetrieb.

Vorteile der Erfindung

[0004] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die effektive Kraftstofförderung zum Motor hin un- . abhängig von der durch den Steuerschieber zusammen mit dem verdrehbaren Pumpenkolben vorgenommenen Kraftstoffsteuerung nach Zurücklegung eines bestimmten Pumpenkolbenhubes beendet wird. Hierdurch wird gleichzeitig die maximal mögliche Fördermenge der Einspritzpumpe begrenzt, womit insbesondere ein Durchgehen des Motors verhindert wird. Außerdem kann dadurch erreicht werden, daß durch rechtzeitiges Aufsteuern des Entlastungskanals die Hochdruckförderung beendet wird, bevor die Rolle des Rollenstößels vom geradlinigen (tangentialen) auf den stark gekrümmten Abschnitt (kleinen Radius) des Antriebsnockens der Einspritzpumpe gelangt. Ein gefährliches Verschieben des Förderendezeitpunktes in Richtung "spät" mit der Folge der eingangs beschriebenen Nachteile wird durch die Erfindung verhindert, ohne daß deshalb Nachteile für die Mengenregelung oder den Motorbetrieb entstehen. Durch die beanspruchte Zuordnung der die Mengensteuerung bestimmenden Bauteile und Kanäle kann vorteilhafterweise erreicht werden, daß bei Einnahme einer unerwünschten Extremlage oder durch gewolltes Anfahren einer entsprechenden Lage des Steuerschiebers die Kraftstofförderung auf Null reduziert wird. Dies wird z. B. erreicht, wenn der im Pumpenzylinder angeordnete zusätzliche Verbindungskanal durch den Entlastungskanal aufgesteuert wird, bevor die Mündung des Mengensteuerkanals zur Steuerung des Förderbeginns in den Steuerschieber taucht. Außerdem wird durch den Verbindungskanal auch der frühestmögliche Förderbeginn gesteuert, indem der Eingang des Verbindungskanals erst nach Zurücklegen eines Vorhubes des Pumpenkolbens gesperrt wird, so daß frühestens erst danach im Pumpenarbeitsraum ein Druck aufbaubar ist. Dadurch wird verhindert, daß der Förderbeginn zu früh eintritt, wobei bekanntlich ein zu früher Förderbeginn für den Motor meist schädlicher ist als ein zu später Förderbeginn. Der Verbindungskanal dient dabei zusätzlich als Auffüllmöglichkeit des Pumpenarbeitsraumes, und zwar solange der Pumpenkolben in der Nähe seiner unteren Totpunktlage ist.

[0005] Die Mündung des Entlastungskanals kann entweder stets innerhalb der den Pumpenkolben aufnehmenden Bohrung des Pumpenzylinders bleiben oder nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ebenfalls mit dem Vorteil der zusätzlichen Auffüllung des Pumpenarbeitsraumes in der unteren Totpunktlage aus dem Pumpenzylinder austauchen. In jedem Fall wird aber nach Zurücklegung des maximalen Arbeitshubes des Pumpenkolbens durch die Mündung des Entlastungskanals der Eingang des Verbindungskanals aufgesteuert, um die Kraftstofförderung zum Motor zu unterbrechen. Auf diese Weise wird durch die gewählte Zuordnung von Entlastungskanal und Verbindungskanal der maximale Förderhub und damit die maximale Fördermenge begrenzt. Nach zusätzlichen Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 3 bis 5 kann die Mündung des Entlastungskanals zweckentsprechend und damit in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. So kann als Mündung eine Ringnut dienen oder eine von einem Anschliff gebildete, quer zur Hubrichtung verlaufende Steuernut, die dann über die im Pumpenkolben verlaufende Querbohrung und Längsbohrung mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden sind. Da der Pumpenkolben zur Mengen- änderung verdrehbar ist, kann die obere Begrenzungskante der Steuernut gestuft und/oder schräg zur Pumpenkolbenachse verlaufen, so daß ein Verdrehen des Pumpenkolbens eine lastabhängige Änderung des Aufsteuerhubes zwischen Entlastungskanalmündung und Verbindungskanaleingang bewirkt. Hierdurch kann das späteste Förderende in Verbindung mit der Veränderung der Fördermenge ebenfalls geändert und somit angepaßt werden.

[0006] Ein durch den Pumpenkolben unabhängig vom Steuerschieber gesteuerter, einen Eingang in der vom Pumpenkolben überdeckbaren Fläche der Pumpenzylinderwand aufweisender Verbindungskanal zu einem Raum niederen Drucks, d. h. dem Saugraum, ist aus einer schiebergesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpe abweichender Bauart (FR-PS-1 521 391) an sich bekannt. Dort dient dieser Verbindungskanal jedoch ausschließlich der Steuerung eines konstanten Förderendes, während durch den Steuerschieber in Verbindung mit einer Sack- und Querbohrung im Pumpenkolben ein in Abhängigkeit von der Fördermenge zwangsweise veränderlicher Förderbeginn gesteuert wird. Der Steuerschieber steuert hier also in Verbindung mit einem nicht verdrehbaren Pumpenkolben ausschließlich die Kraftstoffeinspritzmenge durch Verändern des Förderbeginns, was bei modernen Dieselmotoren wegen des sich stark ändernden Förderbeginns absolut unzulässig wäre.

[0007] Bei einer anderen bekannten, schiebergesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpe, ebenfalls abweichender Bauart (DE-A-2 146 578), ist auch bereits ein Verbindungskanal als Bohrung in der Pumpenzylinderbüchse ausgebildet, mündet in einen diese Zylinderbüchse umgebenden, als Raum niederen Drucks dienenden Saugraum der Einspritzpumpe und wird allerdings durch den Pumpenkolben nach Zurücklegung eines Vorhubes gesperrt, wodurch hier der Beginn der Kraftstofförderung zum Motorzylinder zu einem immer gleichen Zeitpunkt gesteuert wird. Gegen Ende des Saughubes und im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens wird der Pumpenarbeitsraum über diese Bohrung mit Kraftstoff aufgefüllt, während beim Druckhub der Pumpe die Lage der Bohrung ausschließlich den konstanten Förderbeginn bestimmt. Nur das Förderende und damit die Fördermenge wird durch die jeweilige Lage des Steuerschiebers festgelegt. Die Mündung eines im Pumpenkolben verlaufenden Mengensteuerkanals taucht dazu aus der Innenbohrung des Steuerschiebers aus. Je weiter der Steuerschieber auf dem Pumpenkolben in Richtung Pumpenarbeitsraum verschoben ist, desto später wird die Einspritzung unterbrochen und desto größer ist die Fördermenge. In Extremlage des Steuerschiebers fördert somit der Pumpenkolben bis zu seinem oder nahe seinem oberen Totpunkt, so daß auch bei dieser Pumpe die vorstehend beschriebenen Nachteile auftreten können.

Zeichnung

[0008] Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung mit verschiedenen Varianten dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

- Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe,

- Figuren 2 und 3 verschiedene Zuordnungen von Verbindungskanal und Entlastungskanal als Ausschnitt aus Figur 1 und in vergrößertem Maßstab,

- Figuren 4 bis 7 vier Varianten der Entlastungskanaimündung an einem Kolbenabschnitt dargestellt und

- Figur 8 ein Funktionsdiagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0009] Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe sind in einem Gehäuse 1 mehrere Zylinderbüchsen 2 - von denen nur eine dargestellt ist - in Reihe eingelassen, in denen Pumpenkolben 3 unter Zwischenschaltung eines Rollenstößels 4 mit Rolle 5 durch eine Nockenwelle 6 entgegen der Kraft einer Feder 7 für ihre den Arbeitshub bildende axiale Bewegung angetrieben werden. In der Zylinderbüchse 2 ist eine Aussparung 8 vorhanden, die einen auf dem Pumpenkolben 3 axial verschiebbaren Steuerschieber 9 aufnimmt. Die einzelnen, auf den jeweiligen Pumpenkolben 3 verschiebbar angeordneten Steuerschieber 9, von denen ebenfalls nur einer dargestellt ist, werden durch eine Regelstange 10 gemeinsam axial verschoben. Die Regelstange 10 ist dafür drehbar im Gehäuse 1 gelagert und weist für jeden Steuerschieber 9 ein Mitnahmeglied in Form eines mit einem Kopf 11 versehenen Spannringes 12 auf, der durch eine Spannschraube 13 an der Regelstange 10 festgeklemmt ist, wobei der Kopf 11 in eine Ringnut 14 des Steuerschiebers 9 greift.

[0010] Der Pumpenkolben 3 und ein Pumpenzylinder 33 in der Zylinderbüchse 2 begrenzen einen Pumpenarbeitsraum 16, von dem ein Druckkanal 17, in dem ein Angleichventil 18 angeordnet ist, zu einer nicht dargestellten Druckleitung führt, die an einer Einspritzdüse der Brennkraftmaschine endet.

[0011] Im Pumpenkolben 3 ist eine in den Pumpenarbeitsraum 16 mündende Sackbohrung 19 vorhanden sowie zwei Querbohrungen 21 und 22, von denen die Querbohrung 21 in Fig. 1 lediglich in der Draufsicht dargestellt ist. Die Querbohrung 21 hat eine in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 3 vorgesehene, von einer Steuernut gebildete Mündung 23, die bei dieser in Fig. 1 dargestellten Variante ein Anschliff in der Kolbenmantelfläche ist und gemeinsam mit der Querbohrung 21 sowie dem bis zum Pumpenarbeitsraum 16 führenden Abschnitt der Sackbohrung 19 einen Entlastungskanal 15 bildet. Die zweite Querbohrung 22 mündet in zwei ebenfalls auf der Mantelfläche des Pumpenkolbens 3 angeordnete Schrägnuten 24 sowie Längsnuten 25, die in Verbindung mit dem Steuerschieber 9 und seiner Innenbohrung 26 sowie einer im Steuerschieber 9 angeordneten Entlastungsbohrung 27 der Fördermengensteuerung dienen und mit der Sackbohrung 19 einen Mengensteuerkanal 20 bilden.

[0012] Der Pumpenkolben 3 weist an seinem unteren Ende eine Abflachung 28 auf, an der ein durch eine Regelstange 29 in bekannter Weise verdrehbares Mitnahmeglied 31 angreift, so daß ein axiales Verschieben der Regelstange 29 ein Verdrehen des Pumpenkolbens 3 bewirkt.

[0013] Die Zylinderbüchse 2 ist in ihrem mittlerem Abschnitt, der auch die Aussparung 8 aufweist, von einem im Gehäuse 1 vorgesehenen Saugraum 32 umgeben, der mit unter niederem Druck stehendem Kraftstoff gefüllt ist. Dieser Saugraum 32 ist somit auch mit den Nuten 24 und 25 und der Mündung 23 verbunden, solange diese nicht durch den Steuerschieber 9 bzw. den Pumpenzylinder 33 der Zylinderbüchse 2 abgedeckt sind. In der Zylinderbüchse 2 mündet ein Eingang 36 einer als ein Verbindungskanal 35 dienenden Radialbohrung, die den Pumpenarbeitsraum 16 mit dem Saugraum 32 verbindet, solange sie nicht durch den Pumpenkolben 3 gesperrt ist.

[0014] Die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet wie folgt:

[0015] Während mindestens eines Teils des Saughubes des Pumpenkolbens 3 und im Bereich des unteren Totpunktes seiner Hubbewegung strömt aus dem Saugraum 32 Kraftstoff über die der Mengensteuerung dienenden Öffnungen, nämlich die Schrägnuten 24, die Längsnuten 25 und die Bohrungen 19, 22 einerseits und den Verbindungskanal 35 sowie den Entlastungskanal 15 andererseits, Kraftstoff aus dem Saugraum 32 in den Pumpenarbeitsraum 16.

[0016] Bei dem sich anschließenden Druckhub des Pumpenkolbens 3 baut sich im Pumpenarbeitsraum 16 erst dann der für die Einspritzung erforderliche Druck auf, wenn die Zuströmkanäle zwischen Saugraum 32 und Pumpenarbeitsraum 16 gesperrt sind. Solange wird aus dem Pumpenarbeitsraum 16 über diese Kanäle der Kraftstoff wieder zurück zum Pumpensaugraum 32 gefördert. Das Schließen der Mengensteuerkanäle während des Druckhubes hängt von der axialen Lage des Steuerschiebers 9 und der Drehlage des Pumpenkolbens 3 ab. Die Sperrung des Entlastungskanals 15 oder des Verbindungskanals 35 hängt hingegen allein von der Hublage des Pumpenkolbens 3 ab, so daß diese Steuerung unabhängig von der durch den Steuerschieber 9 zu betrachten ist.

[0017] Durch den Steuerschieber 9 wird in üblicher Weise die zum Motor geförderte Kraftstoffmenge gesteuert, indem je nach Drehlage des Pumpenkolbens 3 und damit je nach Abstand der oberen Steuerkante der Schrägnuten 24 bis zur Entlastungsbohrung 27 ein unterschiedlich langer Hub des Pumpenkolbens 3 zurückgelegt werden muß, bevor durch Aufsteuern dieses durch Sackbohrung 19, Querbohrung 22 und Nuten 24, 25 gebildeten Mengensteuerkanals 20 die Hochdruckförderung und damit die Einspritzung beendet wird. Ein für die Einspritzung ausreichender Druck kann sich im Pumpenarbeitsraum 16 dabei erst dann aufbauen, wenn die Längsnuten 25 in die Bohrung 26 des Steuerschiebers 9 eingetaucht sind. Zur Einspritzmengenänderung wird die Regelstange 29 durch einen nicht dargestellten Drehzahlregler, der mit mechanischen oder elektrischen Mitteln arbeiten kann, axial verschoben, was eine Verdrehung des Mitnahmegliedes 31 und des Pumpenkolbens 3 zur Folge hat.

[0018] Dieser effektive, der Einspritzung dienende Förderhub kann durch axiales Verschieben des Steuerschiebers 9 zeitlich verschoben werden. Je weiter der Steuerschieber 9 nach oben geschoben wird, desto mehr wird der effektive Förderhub auf später geschoben, je weiter der Steuerschieber 9 nach unten geschoben ist, desto früher beginnt der effektive Förderhub in Bezug auf die jeweilige Drehlage der Nockenwelle 6, die dreh- z;ahlsynchron mit der Kurbelwelle des von der Pumpe versorgten Motors angetrieben wird.

[0019] Diese beschriebene zeitliche Verschiebung des effektiven Förderhubes durch Verschieben des Steuerschiebers 9 wird im normalen Motorbetrieb vorgenommen und arbeitet nur dann einwadfrei, wenn der Steuerschieber 9 nicht in seine Extremlagen nach oben oder unten innerhalb der Aussparung 8 verschoben wird, was beispielsweise durch sein Eigengewicht bei Ausfall des Antriebs der den Spritzbeginn steuernden Regelstange 10 erfolgen kann oder wenn beispielsweise bei Verwendung eines elektrischen Steuergerätes durch Fehler desselben der Steuerschieber 9 über den Normalarbeitsbereich hinaus nach oben geschoben wird. Das Verschieben des Steuerschiebers 9 in die untere Extremlage führt zu einem verfrühten Förderbeginn, was bei den üblicherweise von derartigen Einspritzpumpen versorgten Motoren zu deren Zerstörung führen kann, wenn nicht entgegenwirkende Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Das Verschieben des Steuerschiebers 9 in die obere Extremlage und dem damit verbundenen verspäteten Förderbeginn kann, sofern keine Sicherheitsmaßnahmen getroffen sind, zu einer Überhitzung und ebenfalls zur Zerstörung des Motors führen. Die Motoren sind hierbei besonders im Volllastbereich, also bei Förderung der maximal möglichen Einspritzmenge, gefährdet.

[0020] Erfindungsgemäß wird diese Gefahr durch die Verwendung des Verbindungskanals 35 im Zusammenwirken mit dem Entlastungskanal 15 vermieden. Frühester Förderbeginn und spätestes Förderende und damit gleichzeitig der maximal mögliche effektive Förderhub des Pumpenkolbens 3 wird durch die Lage des Eingangs 36 des Verbindungskanals 35 im Pumpenzylinder 33 und die Lage der Mündung 23 (Steuernut) des Entlastungskanals 15 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 3 bestimmt. In den Fig. 2 und 3 sind zwei verschiedene Varianten dieser möglichen Zuordnung von Eingang 36 und Mündung 23 in vergrößertem Maßstab dargestellt.

[0021] Die in Fig. 2 dargestellte Zuordnung der Kanäle entspricht der Darstellung in Fig. 1. Nach Zurücklegung des Hubes e des Pumpenkolbens 3 wird die Mündung 23 durch den Pumpenzylinder 33 gesperrt und erst nach weiterem Hub des Pumpenkolbens 3 und Zurücklegung des etwas längeren Hubes a wird der Eingang 36 des Verbindungskanals 35 gesperrt. Erst wenn beide Kanäle gesperrt sind, kann sich im Pumpenarbeitsraum 16 ein für die Einspritzung erforderlicher Druck aufbauen. Dies hängt letztlich davon ab, ob auch der durch den Steuerschieber 9 gesteuerte Mengensteuerkanal 20 bereits gesperrt ist. So ist es beispielsweise möglich, daß nach diesem Hub a die Längsnuten 25 noch nicht voll in den Steuerschieber 9 eingetaucht sind (beispielsweise in Fig. 1 dargestellte Steuerschieberstellung). Wenn jedoch der Steuerschieber 9 eine der Extremlagen einnehmen würde, wäre ein verfrühter Spritzbeginn nicht möglich, da der früheste Spritzbeginn (effektiver Förderbeginn) durch Sperren des Verbindungskanals 35 bestimmt wird und dieser frühestmögliche Spritzbeginn so gewählt wird, daß eine Schädigung des Motors nicht eintreten kann.

[0022] Der effektive Förderhub des Pumpenkolbens 3 kann höchstens so lang sein, bis die Mündung 23 des Entlastungskanals 15 mit dem Eingang 36 des Verbindungskanals 35 in Überdeckung gelangt. Hierdurch ist die maximal mögliche Fördermenge pro Einspritzhub begrenzt und außerdem das spätestmögliche Förderende. Einerseits wird dadurch vermieden, daß auch in den Extremlagen des Steuerschiebers 9 eine unzulässig große Kraftstoffmenge eingespritzt wird und andererseits wird dadurch erreicht, daß durch das von der Lage des Steuerschiebers 9 unabhängige Förderende bei zu spätem durch den Steuerschieber 9 bestimmtem Förderbeginn die Fördermenge reduziert wird. Wenn also der Steuerschieber 9 seine obere Extremlage einnimmt, für die er einen späten Förderbeginn bewirkt, so ist bei diesem Förderbeginn der Eingang 36 zum Verbindungskanal 35 bereits gesperrt, mit der Folge der entsprechend eine Einspritzmengenreduzierung bewirkenden frühen Aufsteuerung durch den Entlastungskanal 15 Die Zuordnung dieser Steuerungen kann dabei so gewählt werden, daß mindestens in einer Extremlage des Steuerschiebers 9 von der Pumpe kein Kraftstoff mehr eingespritzt wird.

[0023] Wie bei der zu Fig. 2 beschriebenen Ausführung ist auch bei der in Fig. 3 dargestellten Variante der Pumpenkolben entsprechend Fig. 1 in seiner unteren Totpunktlage UT gezeigt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante taucht die Mündung 123 der Querbohrung 121 des Entlastungskanals 115 auch nicht in UT aus der Zylinderbohrung 33 aus, so daß dieser Entlastungskanal 115 auch keine Auffüllfunktion des Pumpenarbeitsraumes 16 übernehmen kann. Die Funktion bleibt im übrigen die gleiche wie oben beschrieben, da der frühestmögliche Förderbeginn erst mit Abdecken des Eingangs 36 des Verbindungskanals 35 durch den Pumpenkolben bestimmt wird und das späteste Förderende durch Aufsteuern dieses Kanals durch die Mündung 123 der Querbohrung 121. Bei dieser Variante kann gegenüber dem in Fig. 1 und 2. beschriebenen Ausführungsbeispiel entweder der effektive Förderhub verkürzt oder der Pumpenzylinder beispielsweise zur Erzielung einer längeren Überdeckung zum Pumpenkolben 3 hin verlängert werden.

[0024] In den Fig. 4 bis 7 sind vier verschiedene Ausführungen der Mündungen der Querbohrung 21 lediglich an einem Abschnitt des Pumpenkolbens 3 dargestellt. In Fig. 4 ist die Ausführung nach Fig. 1 vergrößert und im Teilschnitt gezeigt, und zwar um 90° um die Pumpenkolbenachse gedreht. Die von einer Steuernut gebildete Mündung 23 des Entlastungskanals 15, die in Fig. 1 in der Draufsicht dargestellt ist, erscheint hier im Schnitt. Die Begrenzungskanten 37, 38 dieser Mündung 23 sind geradlinig ausgebildet, wobei die obere Steuerkante 37 durch Aufsteuern des Eingangs 36 des Verbindungskanals 35 das Förderende steuert.

[0025] In der Variante nach Fig. 5 ist die Mündung 223 des Entlastungskanals 215 wieder als in Draufsicht dargestellter Anschliff ausgebildet, in den die Querbohrung 21 mündet und deren obere und untere Begrenzungskante 137 und 138 im Unterschied zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht parallel zueinander verlaufen, sondern einen bestimmten Winkel einschließen. Hierdurch kann das späteste Förderende und damit der maximal mögliche effektive Förderhub beim Verdrehen des Pumpenkolbens geändert werden.

[0026] Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante ist die Mündung 323 des Entlastungskanals 315 als in die Mantelfläche des Pumpenkolbens 3 eingearbeitete Ringnut mit parallelen Begrenzungskanten ausgebildet. Bei der in Fig. 7 dargestellten Variante der Mündung 423 des Entlastungskanals 415 ist die obere Begrenzungskante 237 dieser Ringnut gestuft ausgeführt, so daß auch hierdurch je nach Drehlage des Pumpenkolbens 3 das Förderende lastabhängig änderbar ist. Natürlich kann statt einer gestuften Steuerkante auch eine entsprechende schräg verlaufende Steuerkante vorgesehen sein.

[0027] Die Belastbarkeit von Nockentrieben wird durch die dort auftretenden maximal zulässigen Hertzschen Pressungen zwischen Antriebsteil (Nocken) und Abtriebsteil (Rolle) bestimmt. Je größer die Berührungsfläche für die Kraftübertragung zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil, desto geringer sind die Hertzschen Pressungen bei gleicher Belastung und desto größer ist bei gleichem Material die maximale Kraft, die übertragen werden kann. Solange demnach die Rolle 5 des Rollenstößels 4 auf einer gekrümmten Bahn des Nockens 39 (Fig. 1) der Nockenwelle 6 abläuft, sind die höchstens übertragbaren Kräfte geringer, als wenn die Rolle 5 auf dem geraden Abschnitt 41 des Nockens 39, dem sogenannten Tangentenbereich,abläuft. Erfindungsgemäß wird erreicht, daß für den effektiven Nutzhub die Rolle 5 des Rollenstößels 4 lediglich auf dem geraden Abschnitt 41 des Nockens 39 abläuft. In Fig. 1 zeigt der Nocken 39 gerade nach unten (UT des Pumpenkolbens 3), so daß die Rolle 5 des Rollenstößels 4 auf dem Grundkreis 42 aufliegt. Wenn sich die Nockenwelle 6 in Pfeilrichtung dreht, bleibt bei diesem speziellen Beispiel für den Verdrehwinkel a bis ca. 115°NW der Pumpenkolben in der dargestellten UT-Lage. In dieser Zeit wird der Pumpenarbeitsraum 16 mit Kraftstoff aufgefülft. Für den sich anschließenden Drehwinkel, hier bis ca. 160°NW, rollt die Rolle 5 auf dem geraden Abschnitt 41 des Nockens 39 ab. Danach schließt sich wieder ein gekrümmter Abschnitt 43 des Nockens 39 an, kurz bevor der Pumpenkolben dann nach 180°NW seinen oberen Totpunkt OT einnimmt.

[0028] Danach schließt sich dann der Saughub des Pumpenkolbens an mit ebenfalls 180°NW.

[0029] In dem in Fig. 8 dargestellten Diagramm ist über dem Drehwinkel a in °NW (Abszisse) der Hub h des Pumpenkolbens 3 (Ordinate) aufgetragen. Mit Q ist die Förderkurve der Pumpe bezeichnet, der entnehmbar ist, daß die Kraftstoffverdrängung durch den Pumpenkolben 3 bei a = 115°NW beginnt und erst allmählich ansteigt, so daß eine gleichmäßige Förderung pro Drehwinkel erst bei a = 145°NW erreicht ist. Diese gleichmäßige Förderung hört bei a = 160°NW auf, wonach dann die Förderung bis OT hin abnimmt. Der für die Einspritzung erforderliche gleichmäßig hohe Druck kann demnach nur in dem Drehwinkelabschnitt zwischen a = 145° und 160°NW erreicht werden.

[0030] Dieser Bahnabschnitt ist in Fig. 8 durch die Punkte A und B begrenzt, was einem Kolbenhub zwischen h - a und h - b (auf der Ordinate h) entspricht. Wenn der Pumpenkolben den Hub a zurückgelegt hat, wird deshalb erfindungsgemäß gerade der Eingang 36 des Verbindungskanals 35 gesperrt, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 16 erst dann ein Einspritzdruck aufbauen kann, sofern zu diesem Zeitpunkt auch, wie weiter oben beschrieben, der Mengensteuerkanal bereits gesperrt ist. Wenn dann der Pumpenkolben den Gesamthub b zurückgelegt hat, wird der im Pumpenarbeitsraum 16 herrschende Hochdruck und entsprechend die hohe Kraft der Rolle 5 auf den Nocken 39 abgebaut, indem die Mündung 23 des Entlastungskanals 15 den Verbindungskanal 35 wieder aufsteuert.

[0031] Der Steuerschieber 9 kann somit den Förderanfang und das Förderende nur so lange und innerhalb dieses Bereiches zwischen den Punkten a und b bestimmen, solange frühester Förderanfang oder spätestes Förderende nicht bereits durch die Steuerung zwischen Entlastungskanal 15 und Verbindungskanal 35 festgelegt sind. Das heißt auf Fig. 8 übertragen, daß bei den Kolbenhubabschnitten ≤ a und & b Förderanfang und Förderende nicht durch den Steuerschieber 9 beeinflußt werden können.

[0032] Wenn also der Steuerschieber 9 in eine Extremlage nach unten in Richtung früher Einspritzung verschoben ist, so kann der Förderanfang, auch wenn die Längsnut 25 bereits gesperrt ist, erst beginnen, wenn der Hub a durch den Pumpenkolben zurückgelegt ist. Je nach Drehlage des Kolbens, d.h. je nach eingestellter maximaler Fördermenge, kann ab diesem Hub a erst eingespritzt werden, bis nach Zurücklegung beispielsweise des Hubes c die Entlastungsbohrung 27 im Steuerschieber 9 durch die Schrägnut 24 aufgesteuert wird, was zu einem entsprechenden Druckabbau im Pumpenarbeitsraum 16 führt. Für die effektive Kraftstofförderung wird somit der Tangentenbereich der Kurve Q zwischen den Punkten A und C benutzt. Je nachdem, wieviel früher die Längsnut 25 des Mengensteuerkanals 20 als der Eingang 36 des Verbindungskanals 35 gesperrt ist, desto mehr ist der effektive Förderhub gekürzt und umso kleiner ist die eingespritzte Kraftstoffmenge, was im Extremfall dazu führen kann, daß der Hub a gleich dem Hub c entspricht, so daß keine Hochdruckförderung der Pumpe und damit keine Einspritzung erfolgt.

[0033] Wenn nun der Steuerschieber 9 weitgehend nach oben in Richtung spät verschoben wird, taucht auch die Längsnut 25 des Mengensteuerkanals 20 verhältnismäßig spät, beispielsweise nach Zurücklegung des Hubes d, in den Steuerschieber 9, wonach sich erst im Pumpenarbeitsraum 16 der Hochdruck aufbauen kann. Der effektive Förderhub ist hierbei also auf den Hubabschnitt zwischen d und b begrenzt, da bereits bei b über den Entlastungskanal 15 und den Verbindungskanal 35 der Druck im Pumpenarbeitsraum 16 abgebaut und damit die Einspritzung unterbrochen wird. Für den effektiven Förderhub wird somit der Tangentenbereich der Kurve Q zwischen den Punkten D und B benutzt. Je nachdem, wie weit der Steuerschieber 9 in Richtung spät verschoben ist, und je nachdem, welche Drehlage der Pumpenkolben einnimmt, wird die durch die Drehlage eingestellte maximale Fördermenge durch Aufsteuern des Pumpenarbeitsraumes 16 im Punkt B gekürzt, was im Extremfall zu einer Nullförderung führen kann, wenn beispielsweise der Förderbeginnzeitpunkt D mit dem Förderendezeitpunkt B zusammenfällt, wenn nämlich der Verbindungskanal 35 den Entlastungskanal 15 aufsteuert, bevor die Längsnut 25 des Mengensteuerkanals 20 in den Steuerschieber 9 eintaucht.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einer durch einen Pumpenzylinder (33) und einen Pumpenkolben (3) einen Pumpenarbeitsraum (16) begrenzenden Pumpeinheit und mit einem auf dem Pumpenkolben (3) axial verschiebbaren, einen im Pumpenkolben (3) vorhandenen und mit dem Pumpenarbeitsraum (16) verbundenen, mindestens eine in Hubrichtung verlaufende zentrale Sackbohrung (19) und eine quer zu dieser verlaufende Querbohrung (22) aufweisenden Mengensteuerkanal (20) steuernden Steuerschieber (9), wobei bei normalem Motorbetrieb durch Verdrehen des Pumpenkolbens (3) die Einspritzmenge und durch Verschieben des Steuerschiebers (9) der Förderbeginn und das Förderende bestimmbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß vom Pumpenarbeitsraum (16) des Pumpenzylinders (33) ein durch den Pumpenkolben (3) unabhängig vom Steuerschieber (9) gesteuerter, einen Eingang (36) in der vom Pumpenkolben (3) überdeckbaren Fläche der Pumpenzylinderwand aufweisender zusätzlicher Verbindungskanal (35) zu einem Raum niederen Drucks (Saugraum 32) führt und im Pumpenkolben (3) ein mit dem Pumpenarbeitsraum (16) über die zentrale Sackbohrung (19) und eine quer zu dieser verlaufende Querbohrung (21) verbundener und auf der Mantelfläche des im Pumpenzylinder (33) arbeitenden Abschnitts des Pumpenkolbens (3) eine Mündung (23) aufweisender Entlastungskanal (15) vorhanden ist, so daß nach Zurücklegung eines bestimmten Druckhubes des Pumpenkolbens (3) die Mündung (23) des Entlastungskanals (15) den Eingang (36) des Verbindungskanals (35) aufsteuert, und daß der Eingang (36) des Verbindungskanals (35) zu Beginn des Druckhubes erst nach Zurücklegung eines bestimmten Vorhubes durch die Stirnfläche des Pumpenkolbens (3) sperrbar ist, wobei durch die Lage der Mündung (23) des Entlastungskanals (15) und des Eingangs (36) des Verbindungskanals (35) der längste effektive Förderhub des Pumpenkolbens (3) bestimmt ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (23) des Entlastungskanals (15) mindestens im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens (3) aus dem Pumpenzylinder (33) taucht.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mündung (23; 223; 323; 423) des Entlastungskanals (15; 215; 315; 415) und der zugehörigen Querbohrung (21) mindestens eine in der Mantelfläche des Pumpenkolbens (3) vorhandene und im wesentlichen quer zur Hubrichtung verlaufende Steuernut dient.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Mündung (323; 423) dienende Steuernut eine Ringnut ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Mündung (23; 223) dienende Steuernut ein Anschliff in der Kolbenmantelfläche ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungskante (137; 237) der Mündung (223; 423) gestuft und/oder schräg zur Pumpenkolbenachse verläuft, so daß ein Verdrehen des Pumpenkolbens (3) eine Änderung des Aufsteuerhubes zwischen der Mündung des Entlastungskanals und dem Eingang (36) des Verbindungskanals (35) bewirkt.

Claims

1. Fuel injection pump for internal combustion engines comprising at least one pump unit, delimiting a pump operating space (16) by means of a pump cylinder (33) and a pump piston (3), and with a control slide valve (9) which is axially displaceable on the pump piston (3) and controls a volume control duct (20) which exists in the pump piston (3) and is connected to the pump operating space (16) and exhibits at least one central blind hole (19) extending in the direction of the stroke and a transverse hole (22) extending transversely to the latter, in which arrangement the injection volume can be determined by rotating the pump piston (3) and the beginning of delivery and the end of detivery can be determined by displacement of the control slide valve (9) in normal engine operation, characterized in that from the pump operating space (16) of the pump cylinder (33), an additional connecting duct (35), which is controlled by the pump piston (3) independently of the control slide valve (9) and which exhibits an entry (36) in the area of the pump cylinder wall which can be covered by the pump piston (3), leads to a low-pressure space (intake space 32) and in the pump piston (3) a relief duct (15) exhibiting an orifice (23) on the surface of the section of the pump piston (3) operating in the pump cylinder (33) exists which is connected to the pump operating space (16) via the central blind hole (19) and a transverse hole (21) extending transversely to the latter, so that, after the pump piston (3) has travelled a certain pressure stroke, the orifice (23) of the relief duct (15) opens the entry (36) of the connecting duct (35), and that the entry (36) of the connecting duct (35) can only be blocked at the beginning of the pressure stroke after the front face of the pump piston (3) has travelled a particular preliminary stroke, in which arrangement the longest effective delivery stroke of the pump piston (3) is determined by the position of the orifice (23) of the relief duct (15) and of the entry (36) of the connecting duct (35).

2. Fuel injection pump according to claim 1, characterized in that the orifice (23) of the relief duct (15) emerges from the pump cylinder (33) at least at the lower dead centre of the pump piston (3).

3. Fuel injection pump according to claim 1 or 2, characterized in that at least one control groove existing in the surface of the pump piston (3) and essentially extending transversely to the direction of the stroke is used as orifice (23; 223; 323; 423) of the relief duct (15; 215; 315; 415) and of the associated transverse hole (21).

4. Fuel injection pump according to claim 3, characterized in that the control groove used as orifice (323; 423) is an annular groove.

5. Fuel injection pump according to claim 3, characterized in that the control groove used as orifice (23; 223) is a ground section in the piston surface.

6. Fuel injection pump according to claim 4 or 5, characterized in that the upper limiting edge (137; 237) of the orifice (223; 423) extends stepped and/or obliquely to the pump piston axis so that a rotation of the pump piston (3) causes a change in the opening stroke between the orifice of the relief duct and the entry (36) of the connecting duct (35).

Revendications

1. Pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comprenant au moins un ensemble de pompe délimitant une enceinte de travail de pompe (16) à l'aide d'_Ln cylindre de pompe (33) et d'un piston de pompe (3), et comprenant un tiroir de commande (9) susceptible de se déplacer axialement sur le piston de pompe (3), tiroir commandant un canal de commande de débit (20) pratiqué dans le piston de pompe (3) et relié à l'enceinte de travail de la pompe (16), canal présentant au moins un alésage borgne (19) central s'étendant en direction de la course et un alésage transversal (22) s'étendant transversalement à cette direction, le débit d'injection étant susceptible d'être déterminé en fonctionnement normal par rotation du piston de pompe (3) et le début et la fin du refoulement étant susceptibles d'être déterminés par déplacement du piston de commande (9), caractérisée en ce qu'un canal de liaison supplémentaire (35) qui est commandé par le piston de pompe (3), indépendamment du tiroir de commande (9), canal présentant une entrée (36) dans la surface de la paroi de cylindre de pompe susceptible d'être recouverte par le piston de pompe (3), mène de l'enceinte de travail de pompe (16) du cylindre de pompe (33) jusqu'à une enceinte à pression plus faible (enceinte d'aspiration 32) et qu'il est pratiqué dans le piston de pompe (3) un canal de décharge (15) relié à l'enceinte de travail de pompe (16) par un alésage borgne central (19) et un alésage transversal (21) s'étendant transversalement à ce dernier et présentant une embouchure (23) située sur la surface d'enveloppe de la partie du piston de pompe (3) travaillant dans le cylindre de pompe (33), de sorte qu'après que le piston de pompe (3) a parcouru une course de refoulement déterminée, l'embouchure (23) du canal de décharge (15) commande l'entrée (36) du canal de liaison (35) et que l'entrée (36) du canal de liaison (35) est susceptible d'être obturée par la face frontale du piston de pompe (3) au début de la course de refoulement, après avoir parcouru une précourse déterminée, la plus longue course de refoulement efficace du piston de pompe (3) étant déterminée par la position de l'embouchure (23) du canal de décharge (15) et de l'entrée (36) du canal de liaison (35).

2. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embouchure (23) du canal de décharge (15) ressort du cylindre de pompe (33), au moins au point mort bas du piston de pompe (3).

3. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins une gorge de commande, pratiquée dans la surface d'enveloppe du piston de pompe (3) et s'étendant sensiblement transversalement à la direction de la course, sert d'embouchure (23; 223; 323; 423) du canal de décharge (15; 215; 315; 415) et de l'alésage transversal respectif (21 ).

4. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisée en ce que la gorge de commande servant d'embouchure (323; 423) est une gorge annulaire.

5. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisée en ce que la gorge de commande servant d'embouchure (323; 423) est un meulage pratiqué dans la surface d'enveloppe de piston.

6. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l'arête de délimitation supérieure (137; 237) de l'embouchure (223; 423) est étagée et/ou inclinée par rapport à l'axe du piston de pompe, de sorte qu'une rotation du piston de pompe (3) provoque une modification de la course de commande entre l'embouchure du canal de décharge et l'entrée (36) du canal de liaison (35).

Zeichnung