DE3943245A1

DE3943245A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE3943245A1
Application number: DE3943245A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Laufer; Anton Prof Karle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-07-04
Also published as: US5538397A; DE59006649D1; WO1991010060A1; EP0507779B1; EP0507779A1; JPH05502709A

Description

Stand der Technik

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

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

Vorteile der Erfindung

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.

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

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

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.

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

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

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritz pumpe 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

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.

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 Verteiler nut 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.

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.

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 Magnet ventils 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.

Anstelle der impulsweisen Ansteuerung des Magnetventils 30 zum auf einanderfolgenden 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.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem mit mindestens einer Druckleitung verbindbaren Pumpenarbeitsraum, mit einem den Pumpenarbeitsraum begrenzenden Pumpenkolben, der durch axiale Hubbewegung einen Kraftstoffeinspritzdruck in der mindestens einen Druckleitung erzeugt, mit einer den Pumpenkolben mittels eines Nockengetriebes zumindest zu der Hubbewegung antreibenden rotierenden Antriebswelle, mit einem mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Entlastungskanal, mit einem den Entlastungskanal steuernden Magnetventil, das mit Sperren des Entlastungskanals den Förderbeginn und mit Öffnen des Entlastungskanals das Förderende des Pumpenkolbens festlegt, und mit einem Steuergerät zum Ansteuern des Magnetventils, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (30) nach Förderende derart angesteuert wird, daß im Pumpenarbeitsraum (16) ein unterhalb des Einspritzdruckes liegender Restdruck erhalten bleibt.

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.