KRAFTSTOFFEINSPRITZPUMPE

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

[0002] Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe ist beispielsweise aus der DE 35 07 853 A1 oder DE 34 36 768 A1 bekannt. Bei solchen Kraftstoffeinspritzpumpen tritt bei höherer Drehzahl ein sog. Abspringen des Pumpenkolbens auf, d.h. die mit dem Pumpenkolben drehfest verbundene Nocken- oder Hubscheibe des Nockengetriebes wird mit ihrer die Nocken oder Erhebungen tragenden Stirnfläche nicht mehr ausreichend von der Anpreßfeder an die Rollen des Rollenrings des Nockengetriebes angepreßt, so daß der Pumpenkolben nicht mehr den exakten Hubverlauf in Zuordnung zur Drehlage der Antriebswelle zeigt. Die einwandfreie Funktion der Kraftstoffeinspritzpumpe ist damit nur bis nahe der sog.

[0003] Grenzdrehzahl gewährleistet, die nicht überschritten werden darf. Solche Kraftstoffeinspritzpumpen werden daher bevorzugt bei langsam laufenden Dieselmotoren eingesetzt.

Vorteile der Erfindung

[0004] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Antriebswelle mit höheren Drehzahlen, die im Bereich der Grenzdrehzahl liegen, angetrieben werden kann, ohne daß ein Abheben des Pumpenkolbens von dem Nockengetriebe zu befürchten ist. Durch den nach Förderende im Pumpenarbeitsraum aufrecht erhaltenen Restdruck, der unterhalb des Einspritzdrucks liegt und damit die Kraftstoffeinspritzung und die eingespritzte Kraftstoffmenge nicht beeinflußt, wird auf den Pumpenkolben eine Gegenkraft ausgeübt, die die Hubscheibe mit erhöhtem Anpreßdruck auf die Rollen aufpreßt und ein Abspringen des Pumpenkolbens bei den höheren Drehzahlen zuverlässig verhindert.

[0005] Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

[0006] Der unterhalb des Einspritzdruckes liegende Restdruck kann gemäß zweckmäßiger Ausführungsformen der Erfindung in verschiedener Weise aufrecht erhalten werden.

[0007] In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird das Magentventil nach seiner am Förderende erfolgten Entregung wieder mit einem Steuerstrom belegt, der so bemessen ist, daß die durch ihm erzeugte elektromagnetische Kraft das Magnetventil nicht vollständig zu schließen vermag, so daß über den nur teilweise geschlossenen Entlastungskanal Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum gedrosselt abfließen kann, der unter Einspritzdruck abgesenkte Druck im Pumpenarbeitsraum sich also verlangsamt abbaut.

[0008] In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Magnetventil nach Entregung am Förderende und dem damit schlagartigen Absinken des Drucks im Pumpenarbeitsraum bis unter den Einspritzdruck wieder mit Stromimpulsen erregt. Während der Dauer eines Stromimpulses wird das Magnetventil zum Teil oder vollständig geschlossen, in den Impulspausen zum Teil oder vollständig geöffnet, so daß der mittlere Restdruck im Pumpenarbeitsraum sich ebenfalls nur verlangsamt abbaut.

Zeichnung

[0009] Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe in schematischer Darstellung,

Fig. 2

ein Diagramm des Hubs h des Pumpenkolbens der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1 in Abhängigkeit vom Drehwinkel α der Antriebswelle (Fig. 2a) und ein zugeordnetes Diagramm der Ansteuerung des Magnetventils (Fig. 2b.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0010] Bei der in Fig. 1 im Längsschnitt und schematisch dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ist in einem Pumpengehäuse 11 eine Buchse 12 angeordnet, in der ein gleichzeitig als Verteiler dienender Pumpenkolben 13 eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung ausführt. Der Pumpenkolben 13 ist durch ein Nockengetriebe 14 von einer Antriebswelle 15 angetrieben, welche synchron zu der Drehzahl der von der Einspritzpumpe mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine rotiert. Durch die Stirnfläche des Pumpenkolbens 13 und die Buchse 12 wird ein Pumpenarbeitsraum 16 begrenzt, welcher über eine Versorgungskanal 17 mit einem Pumpeninnenraum 18 im Pumpengehäuse 11 verbunden ist. Der Pumpeninnenraum 18 wird über eine Förderpumpe 19 mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 versorgt. Aus dem Pumpenarbeitsraum 16 wird über eine Verteilernut 21 im Pumpenkolben 13 der Kraftstoff bei entsprechender Drehstellung des Pumpenkolbens 13 zu Druckleitungen 22 hin verteilt, die über die Buchse 12 und das Pumpengehäuse 11 zu Einspritzdüsen 13 an der Brennkraftmaschine führen. In dem dem Pumpenarbeitsraum 16 zugewandten Endbereich des Pumpenkolbens 13 sind zur Stirnfläche und damit zum Pumpenarbeitsraum 16 hin offene Längsnuten 24 am Pumpenkolben 13 vorgesehen, über die während des Saughubs des Pumpenkolbens 13 eine Verbindung zwischen dem Versorgungskanal 17 und dem Pumpenarbeitsraum 16 hergestellt wird. Vom Pumpenarbeitsraum 16 zweigt an einer durch den Pumpenkolben 13 nicht beeinflußbaren Stelle ein Entlastungskanal 26 ab, der auf die Saugseite des Pumpenkolbens 13 geführt ist und in dem Versorgungskanal 17 mündet. In dem Entlastungskanal 26 befindet sich ein Ventilsitz 27 mit dem ein Ventilschließglied 28 zusammenarbeitet, das von einem Elektromagneten 29 betätigt wird. Ventilsitz 27, Ventilschließglied 28 und Elektromagneten 29 sind Teil eines Magnetventils 30, das den Querschnitt des Entlastungskanals 26 je nach Erregung des Elektromagneten 29 öffnet oder schließt. Zur Ansteuerung des Magnetventils 30 dient ein elektronisches Steuergerät 31, das einen Steuerstrom in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, wie Last L, Drehzahl n, Temperatur ϑ und anderen, generiert.

[0011] Das Magnetventil 30 und das Steuergerät 31 bestimmen in bekannter Weise während des Förderhubs des Pumpenkolbens 13 Spritzbeginn und Spritzende der Kraftstoffeinspritzpumpe. Im nicht erregten Zustand des Magnetventils 30 ist das Ventilschließglied 28 vom Ventilsitz 27 abgehoben und damit der Entlastungskanal 26 geöffnet, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 16 kein zum Öffnen der Einspritzdüsen 23 ausreichender Einspritzdruck aufbauen kann. Durch Erregung des Magnetventils 30 wird das Ventilschließglied 28 auf den Ventilsitz 27 aufgepreßt, wodurch der Förderbeginn FB gekennzeichnet ist, und es erfolgt im Pumpenarbeitsraum 16 ein Druckaufbau. Statt der Füllung des Pumpenarbeitsraumes über die Längsnuten 24 ist es hier auch möglich und vorteilhaft, die Füllung über den Entlastungskanal 26 vorzunehmen bei im Saughub geöffnetem Magnetventil 30. Kraftstoff wird über die Verteilernut 21 zu den Einspritzdüsen 23 gefördert und dort in die jeweilige Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Entregung des Magnetventils 30 ist gleichbedeutend mit dem Förderende FE, da hierdurch der Ventilsitz 27 ganz geöffent wird und ein Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 16 erfolgt. In dem Zeitraum zwischen dem Förderbeginn FB, also dem Erregen des Magnetventils 30, und dem Förderende FE, also dem Entregen des Magnetventils 30, wird über die Einspritzdüsen 13 eine Kraftstoffmenge in die Brennkammern der Brennkraftmaschine eingespritzt. Diese eingespritzte Kraftstoffmenge stellt eine Teilmenge, der während eines Förderhubs des Pumpenkolbens 13 maximal möglichen geförderten Kraftstoffmenge dar. In Fig. 2a ist die Hubkurve h des Pumpenkolbens 13 als Funktion des Drehwinkels α der Antriebswelle 15 dargestellt. Förderbeginn FB und Förderende FE sind eingetragen. In Fig. 2b ist der am Magnetventil 30 anliegende Steuerstrom dargestellt. Förderbeginn FB und Förderende FE fallen jeweils mit den Impulsflanken des Steuerstroms zusammen.

[0012] Das an sich bekannte Nockengetriebe 14 ist in Fig. 1 nur schematisch angedeutet. Es weist einerseits eine Klauenkupplung zur drehschlüssigen Verbindung von Antriebswelle 15 und Pumpenkolben 13, die zugleich eine Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 zuläßt, und andererseits eine mit dem Pumpenkolben 13 fest verbundene Stirnnocken- oder Hubscheibe 32 auf, die von einer hier nicht zu sehenden Druckfeder auf Rollen 33 eines im Pumpengehäuse 11 konzentrisch zur Antriebsachse 15 gehaltenen Rollenrings aufgepreßt wird. Der Verlauf der Erhebungen oder Stirnnocken auf der Stirnfläche der Hubscheibe 32 bestimmt den axialen Hub des Pumpenkolbens 13.

[0013] Die maximale Drehzahl der Antriebswelle 15 ist durch die sog. Grenzdrehzahl festgelegt. Bei Überschreiten dieser Grenzdrehzahl oder bei ungünstiger Toleranzlage bereits nahe dieser erfolgt ein Abspringen des Pumpenkolbens 13 vom Nockengetriebe 14, d.h. die Hubscheibe 32 wird nicht mehr ausreichend fest an die Rollen 33 angepreßt, und die feste Zuordnung zwischen Drehlage der Antriebswelle 15 und axialem Hub des Pumpenkolbens 13 (vergl. Fig. 2a) ist nicht mehr gewährleistet. Um ein solches Abspringen des Pumpenkolbens 13 zu verhindern, wird das Magnetventil 30 nach Förderende FE von dem Steuergerät 31 derart angesteuert, daß im Pumpenarbeitsraum 16 bis nahe dem oberen Totpunkt OT des Pumpenkolbens 13 ein unterhalb des Einspritzdruckes liegender Restdruck erhalten bleibt. Dieser Restdruck wirkt in axialer Richtung auf den Pumpenkolben 13 und erhöht die Anpreßkraft der mit dem Pumpenkolben 13 fest verbundenen Hubscheibe 32 an die Rollen 33. Diese erhöhte Anpreßkraft verhindert zuverlässig das Abspringen des Pumpenkolbens 13 und verschiebt die Grenzdrehzahl zu höheren Drehzahlen. Dieser unterhalb des Einspritzdruckes liegender Restdruck wird dadurch erzeugt, daß nach Förderende das Magnetventil 30 von dem Steuergerät 31 mit mehreren Steuerimpulsen angesteuert wird, wie diese in Fig. 2b dargestellt sind. Jeder Steuerimpuls bewirkt für die Dauer seines Auftretens eine teilweise oder auch vollständige Schließung des Magnetventils 30, so daß sich im Bereich geringer Kolbengeschwindigkeit des Pumpenkolbens 13 nahe dem oberen Totpunkt OT ein mittlerer Druck aufbaut, der unterhalb des Einspritzdruckes liegt.

[0014] Anstelle der impulsweisen Ansteuerung des Magnetventils 30 zum aufeinanderfolgenden auch nur teilweisen Öffnen und Schließen kann der an das Magnetventil 30 gelegte Steuerstrom kontinuierlich sein und so bemessen, daß die von ihm hervorgerufene Kraft zum Verschieben des Ventilschließgliedes 28 in Richtung Ventilsitz 27 nur zum teilweisen Schließen des Magnetventils 30 ausreichend ist. Dadurch kann während des nach Förderende verbleibenden Kolbenhubs Kraftstoff nur gedrosselt über den Entlastungskanal 26 in den Versorgungskanal 17 abfließen, so daß durch den restlichen Kolbenhub des Pumpenkolbens 13 ein unter dem Einspritzdruck liegender Restdruck erzeugt wird. Der an dem Magnetventil 30 hierbei anliegende Steuerstrom ist in Fig. 2b strichliniert angedeutet.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Pumpenarbeitsraum (16), der von einem von einem Nockengetriebe (14) hin- und hergehend bewegten Pumpenkolben (13) begrenzt wird und aus dem beim Förderhub des Pumpenkolbens (13) über eine Druckleitung (22) eine Kraftstoffeinspritzdüse (23) mit unter Kraftstoffeinspritzdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird und der beim Saughub des Pumpenkolbens (13) über einen Versorgungskanal (17) mit einem unter Versorgungsdruck stehenden, kraftstoffgefüllten Pumpeninnenraum (18) verbunden ist und über ein von einem Magnetventil gesteuerten Entlastungskanal entlastbar ist, wobei mit dem Sperren des Entlastungskanals durch das Magnetventil der Hochdruckförderbeginn und mit dem Öffnen des Entlastungskanals durch das Magnetventil das Hochdruckförderende des Pumpenkolbens bestimmt wird und mit einem das Magnetventil ansteuernden Steuergerät (31), dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (30) nach Förderende so angesteuert wird, daß der Restdruck im Arbeitsraum (16) kleiner als der Kraftstoffeinspritzdruck aber größer als der Druck im Pumpeninnenraum (18) ist und der Pumpenkolben (13) zur Erhöhung der Anpreßkraft des Pumpenkolbens auf das Nockengetriebe (14) durch den Restdruck beaufschlagt ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Förderende das Magnetventil (30) wieder mit einem Steuerstrom belegt wird, der so bemessen ist, daß die durch ihn erzeugte elektromagnetische Kraft nur zum teilweisen Schließen des Magnetventils (30) ausreichend ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Förderende das Magnetventil (30) mit mehreren Steuerimpulsen angesteuert wird, deren jeder einzelner für die Dauer seines Auftretens eine teilweise oder vollständige Schließung des Magnetventils (30) bewirkt.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Magnetventils (30) nach Förderende bis nahe dem oberen Totpunkt (OT) des Pumpenkolbenhubs (13) erfolgt.

Claims

1. Fuel injection pump for internal combustion engines, having a pump working space (16) which is bounded by a pump piston (13) reciprocated by a cam drive (14) and from which a fuel injection nozzle (23) is supplied with fuel at fuel injection pressure via a pressure conduit (22) during the delivery stroke of the pump piston (13) and which is connected via a supply passage (17) to a pump internal space (18) filled with fuel at supply pressure during the suction stroke of the pump piston (13) and can be relieved via a relief passage controlled by a magnetic valve, the beginning of high pressure supply from the pump piston being determined by the relief passage being shut off by the magnetic valve and the end of the high pressure supply by the pump piston being determined by the opening of the relief passage by the magnetic valve and having a control unit (31) controlling the magnetic valve, characterized in that the magnetic valve (30) is controlled after the end of delivery in such a way that the residual pressure in the working space (16) is smaller than the fuel injection pressure but larger than the pressure in the pump internal space (18) and, in order to increase the pressure force of the pump piston on the cam drive (14), the pump piston (13) is subjected to the residual pressure.

2. Fuel injection pump according to Claim 1, characterized in that after the end of delivery, the magnetic valve (30) has a control current applied to it again, which control current is dimensioned in such a way that the electromagnetic force generated by it is only sufficient for the partial closing of the magnetic valve (30).

3. Fuel injection pump according to Claim 1, characterized in that after the end of delivery, the magnetic valve (30) is activated by a plurality of control pulses of which each individual pulse effects a partial or complete closing of the magnetic valve (30) for the duration of its appearance.

4. Fuel injection pump according to one of Claims 1-3, characterized in that the activation of the magnetic valve (30) after the end of delivery takes place until close to the top dead centre (OT) of the pump piston stroke (13).

Revendications

1. Pompe d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne comprenant une chambre de travail (16) délimitée par un piston de pompe (13) effectuant un mouvement alternatif commandé par une transmission à cames (14), chambre à partir de laquelle, pour chaque course de transfert du piston (13), un injecteur (23) reçoit du carburant à la pression d'injection par l'intermédiaire d'une conduite de pression (22), et est relié pour la course d'aspiration du piston de pompe (13), par un canal d'alimentation (17) à une chambre intérieure de pompe (18) remplie de carburant et qui se trouve à la pression d'alimentation, cette chambre pouvant être déchargée par un canal de décharge commandé par l'électrovanne, la fermeture du canal de décharge par l'électrovanne définissant le début du transfert à haute pression et l'ouverture du canal de décharge par l'électrovanne définissant la fin du transfert à haute pression du piston de pompe, ainsi qu'un dispositif de commande (31) commandant l'électrovanne, pompe caractérisée en ce que l'électrovanne (30) est commandée, après la fin du transfert, pour que la pression résiduelle dans la chambre de travail (16) soit inférieure à la pression d'injection de carburant mais supérieure à la pression régnant dans la chambre intérieure (18) de la pompe et que le piston de pompe 13) soit sollicité par la pression résiduelle pour augmenter la pression appliquant le piston de pompe contre la transmission à cames (14).

2. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'après la fin du transfert, l'électrovanne (30) est de nouveau alimentée par un courant de commande dimensionné pour que la force électromagnétique créée par ce courant ne suffise qu'à la fermeture partielle de l'électrovanne (30).

3. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'après la fin du transfert, l'électrovanne (30) est commandée par plusieurs impulsions de commande qui chacune provoque, pendant la durée de sa présence, une fermeture partielle ou totale de l'électrovanne (30).

4. Pompe d'injection de carburant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la commande de l'électrovanne (30) se fait après la fin du transfert, jusque vers le point mort haut (OT) du piston de pompe (13).

Zeichnung