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Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
Kraftstoffeinspritzpumpen für Brennkraftmaschinen, die aus einem Gehäuseteil bestehen
und einen rotierenden Verteiler in dem Gehäuseteil enthalten.
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Es ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit stufenlos regelbarer Einspritzmenge
bekanntgeworden, die mit einem Freikolben versehen ist, der seine Führungsbohrung
in zwei Zylinderräume abteilt, von denen der eine als Einspritzzylinder und der
andere als Arbeitszylinder zum Antrieb des Freikolbens durch wenigstens einen mechanisch
von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpenarbeitskolben unter Zwischenschaltung
von Kraftstoff als übertragungsflüssigkeit dient. Hierbei ist das Ende der Einspritzung
durch eine vom Freikolben selbst auf-0 a, des Arbeitszylinders begesteuerte Auslaßöffnung
stimmt, und die in den Einspritzzylinder beim Saughub des Freikolbens einströmende
Kraftstoffmenge ist durch eine im Einlaß zum Einspritzzylinder vorgesehene Drosselstelle
bestimmt. Zur stufenlosen Regelung der Einspritzmenge, ist außer der im Einlaß zum
Einspritzzylinder vorgesehenen Drosselstelle auch eine solche in einem Einlaßkanal
zum Arbeitszylinder vorgesehen. Die Stellung des Freikolbens vor Beginn seines Einspritzhubes
wird durch die beim Ausgangshub des Pumpenarbeitungskolbens und des Freikolbens
in den Arbeitszylinder und den Einspritzzylinder nach Maßgabe der beiden Drosselstellen
unterschiedlichen Kraftstoffmengen bestimmt.
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Die durch Drosselstellen geregelten Mengen können sich jedoch in Abhängigkeit
von der Viskosität der Flüssigkeit durch Verschleiß und andere Einflüsse in unerwünschter
Weise ändern.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzpumpe
zu schaffen, deren Dosiereinrichtung unter Vermeidung der genannten Drosselregelung
eine genauere Einhaltung der Einspritzmenge gestattet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
mit einem hin- und hergehenden Pumpglied, das auf seiner einen Seite den Arbeitsraum
der Einspritzpumpe und auf seiner anderen Seite die Pumpkammer einer es auf seinem
Einspritzhub hydraulisch antreibenden Druckpumpe begrenzt, wobei in dem Zeitraum
zwischen zwei Druckhüben unter dem Druck einer vorgeschalteten Förderpumpe stehender
Kraftstoff in jeweils durch eine Dosiereinrichtung abgemessener Menge sowohl in
den Arbeitsraum als auch in die Pumpkammer der Druckpumpe einströmt, in der die
äußere Totlage des Kolbens und damit die Winkelstellung, bei der der Nocken den
Kolben einwärts zu bewegen beginnt, durch die in die Pumpkammer eingeströmte Menge
bestimmt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Dosiereinrichtung außer einem
in an sich bekannter Weise die in den Arbeitsraum der Einspritzpumpe einströmende
Menge bemessenden, vom Druck der Förderpumpe angetriebenen Dosierkolben mit regelbarem
Hub ein zweiter hubgeregelter und vom Druck der Förderpumpe angetriebener Dosierkolben
vorgesehen ist, der die die Pumpkammer füllende Menge bestimmt.
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Durch die beiden Dosierkolben mit regelbarem Hub wird jeweils eine
genau abgemessene Flüssigkeitsmenge in den Arbeitsraum der Einspritzpumpe und in
die Pumpkammer der Druckpumpe eingeführt. Die Größen dieser Volumina sind von der
Viskosität des Brennstoffes praktisch unabhängig. Ein Verschleiß, wie er an den
bekannten Drosselstellen in Form von Kavitationserscheinungen möglich ist, kann
hier nicht auftreten. Die Ausgangsstellung des Freikolbenpumpgliedes ist durch die
auf seinen beiden Stimseiten eingebrachten Volumina sehr genau definiert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der
Zeichnungen erläutert. In ihnen zei 'gt F i g. 1 einen Seitenteilschnitt
nach der Linie 1-1
von F i g. 2 eines Ausführungsbeispiels einer Kraftstoffpumpe
gemäß der Erfindung, die die Bauteile der Pumpe in einer Stellung während des Betriebes
zeigt, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 1,
F i
g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 von F i g. 2,
F
i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 1,
F i 1-1.
5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 von Fig. 1,
F i
6 einen Teilschnitt nach der Linie 6-6 von Fig. 1,
F i
g. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 in F i g. 1,
F i
g. 8 eine Teilseitenschnittansicht nach der Linie 8-8 von F i
g. 9, die die Bauteile der Kraftstoffpumpe in einer anderen Stellung zeigt,
F i a. 9 einen Teilschnitt nach der Linie 9-9 von Fig. 8,
F
i g. 10 einen Teilschnitt nach der Linie 10-10
von F i g. 9,
Fig.
11 einen Teilschnittnach derLinie 11-11 von F i 8,
F i
g. 12 einen Teilschnitt nach der Linie 12-12 von Fig. 8,
F i
g. 13 einen Teilschnitt nach der Linie 13-13 von F i a.
8 und F i Z-D. 14 einen Teilschnitt nach der Linie 14-14 von Fig.
8.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein Gehäuseteil 20 vorgesehen,
das an einem Ende eine Förderpumpe 21 enthält. Diese Pumpe hat einen Einlaß 22 und
einen Auslaß, der im Gehäuseteil eingearbeitet ist, wobei der Einlaß und der Auslaß
durch ein federbelastetes überströmventil (nicht gezeigt) miteinander verbunden
sind, das den Druck, der von der Pumpe erzeugt wird, auf einen Druck regelt, der
sich mit der Geschwindigkeit der Pumpe ändert.
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Am anderen Ende des Gehäuseteils ist eine Druckpumpe angeordnet, die
einen Kopf 23 aufweist, in dem eine als Pumpkammer dienende diametral angeordnete
Bohrung 24 vorhanden ist. In der Bohrung sind ein Paar hin- und hergehender Tauchkolben
25
vorgesehen, die bei der Drehung des Kopfes unter Zwischenschaltung von
Rollen 26 an ihren äußeren Enden durch einen umgebenden ringfönnigen Nocken
27 nach innen bewegt werden.
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Die rotierenden Teile der Förder- und Einspritzpumpe sind durch einen
zylindrischen Verteiler 28
miteinander verbunden und werden als eine Einheit
durch den Motor, zu dem die Pumpe gehört, angetrieben. In dem Verteiler
28 ist ein axialer Durchgang 29 eingearbeitet, der an einem Ende in
Verbindung , mit der Bohrung C 24 des Kopfes 23 steht und der an seinem entgegengesetzten
Ende, den eigentlichen Pumpenarbeitsraum der Einspritzpumpe bildend, mit einem sich
radial erstreckenden Auslaßdurchgang 30 in Verbindung steht, der in dem Verteiler
eingearbeitet ist und der bei der Drehung des Verteilers mit einer Mehrzahl von
Auslaßdurchgän--en 31 im Gehäuseteil 20 der Reihe nach in Verbindung, gebracht
wird; es sind so viele Auslaßdurchgänge vorgesehen, als der Motor, dem die Pumpe
zugehört, Zylinder hat. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffpumpe
für einen Motor mit vier Zylindern vorgesehen, und es sind daher vier Auslaßdurchgänge
31 angeordnet, die an Einspritzdüsen, die in den vier Zylindern des Motors
angeordnet sind, angeschlossen werden.
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In dem axialen Durchgang 29 im Verteiler 28 ist ein
als Pumpglied dienender axial hin und her be-
weglicher Körper 32 angeordnet,
dessen Bewegungen mittels eines Paares von Stößeln 33, 34 begrenzt sind,
die sich von den entgegengesetzten Enden in den Durchgang 29 erstrecken.
Darüber hinaus sind in dem Verteiler zwei Reihen von vier in gleiche Winkelstellungen
unterteilter radialer Durchgänge vorgesehen, die sich von dem axialen Durchgang
aus erstrecken. Die erste Reihe von Durchgängen 35 mündet in den axialen
Durchgang 29 an einer derartigen Stelle, daß sie teilweise durch den Körper
32 unbedeckt sind, wenn sich der letztere in seiner extremen rechten Grenzstellung
nach dem Auslaßdurch-Glang 30 hin befindet, während die zweite Reihe von
Durchgängen 36 in den axialen Durchgang an einer Stelle mündet, derart, daß
sie teilweise durch den Körper 32 unbedeckt sind, wenn dieser sich in seiner
extremen linken Grenzstellung nach der Bohrung 24 hin befindet. Zwischen diesen
beiden Reihen von Durchgängen 35, 36 ist in dem Umfang des Verteilers
28 eine sich um den Umfang erstreckende Nut 37 vorgesehen, die in
Verbindung mit dem Auslaß der Förderpumpe über eine Förderleitung 38 im Gehäuseteil
20 steht. Von dieser Nut 37 erstreckt sich mindestens ein radialer überströmdurchgang
39 in den axialen Durch-ang und ist so angeordnet, daß er durch den Körper
32 geöffnet ist, wenn dieser sich in seiner Grenzstellung nach dem Auslaßdurchonng
30 hin befindet. Außerdem erstrecken sich von der Nut37 vier in gleiche Winkelabstände
unterteilte Längsnuten40, wobei diese Nuten gegenüber den Durchgängen
35, 36 um 45c> versetzt sind.
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In einer Winkelstellung von 45' zu den Nuten 40 ist eine weitere,
Reihe von Längsnuten 41 in dem Umfang des Verteilers vorgesehen. Die Nuten 41 sind
axial zwischen den Reihen der Durchgänge 35 und dem Auslaßdurchgang
30 in dem Verteiler angeordnet und sind so axial angeordnet, daß sie die
Längsnuten 40 um einen geringen Betrag überlappen. Ferner stehen die Längsnuten
41 in Verbindung mit einem ringförmiggen Einschnitt 42 in dem Verteiler, der in
Verbindung mit einem Durchgang 43 im Gehäuseteil steht und zu der Einlaßseite der
Förderpumpe 21 führt.
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In dem Gehäuseteil 20 sind ein Paar Zylinder 44, 45
eingearbeitet, deren Achsen parallel zueinander und in bezu- auf den Verteiler radial
angeordnet sind. In diesem Paar Zylinder sind ein Paar axial beweglicher Kolben
46, 47 vorgesehen. An dem inneren Ende des Zylinders 44 ist eine Öffnung 48 vorgesehen,
a die bei der Drehung des Verteilers mit dem Durchgang 36 und den Längsnuten
40 nacheinander in Verbindung gebracht wird, während das innere Ende des Zylinders
45 eine Öffnung 49 aufweist, die mit dem Durchgang 35 und den Längsnuten
40 nacheinander in Verbindung gebracht wird, Darüber hinaus steht mit den äußeren
Enden beider Zylinder ein Durch-,an-, 50 in dem Gehäuseteil 20 in Verbindung.
Dieser Durchgang ist vorgesehen, um bei der Drehung des Verteilers nacheinander
mit den überlappenden Teilen der Längsnuten 40 und 41 in Verbindung gebracht zu
werden.
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Die Wirkungsweise der Pumpe ist folgende: Angenommen, daß die Tauchkolben
25 der Einspritzpumpe voneinander bewegt sind und daß der Körper
32 an dem Anschlag 33 anliegt, dann werden die Tauchk-olben nach innen
bewegt, und die Verdr*ängung des Kraftstoffes aus der Bohrung 24 bewirkt, daß der
Körper 32 gegen den Anschlag 34 bewegt wird, wobei der Kraftstoff aus dem
axialen Durchgang 29, und zwar von der entgegengesetzten Seite des Körpers
über den Auslaßdurchgang 30 in die je-
weilige Auslaßöffnung
31 geführt wird. Ein überschuß von Kraftstoff, der in der Bohrung, nachdem
der
Körper 32 auf seinen vollen Hub sich bewegt hat, sich befindet, wird durch
den überströmdurchgang 39 ausgestoßen. Während der Auslaßdurchgang
30
in Verbindung mit der Auslaßöffnung 31 steht, wird Kraftstoff auch
durch die Förderpumpe in die inneren Enden der Zylinder 44, 45 durch die Eindrehung
37
und eine der Nuten 40 zugeführt. In der Zwischenzeit kann Kraftstoff aus
den äußeren Enden der Zy-
linder 44, 45 über eine der Nuten 41 durch den Durchgang
50 ausströmen. Dreht sich der Verteiler nachfolgend um 45' weiter, so wird
eine der Längsnuten 40 über den Durchgang 50 mit den äußeren Enden der Zylinder
44 und 45 in Verbindung gebracht, während deren innere Enden in Verbindung mit einem
der radialen Durchgänge 36 stehen. Als Folge hiervon bewirkt der Kraftstoff,
der durch die Förderpumpe zu den äußeren Enden der Zylinder 44, 45 geführt wurde,
daß die Kolben 46, 47 sich nach innen bewegen. Der Kraftstoff aus dem Zylinder 45
wird in den axialen Durchgang 29 des Verteilers geführt und bewegt den Körper
32 gegen die Bohrung 24 um einen Betrag, der von der Menge des Kraftstoffes,
der aus dem Zylinder 45 ausströmt, abhängig ist. Dieser Betrag bestimmt die Menge
von Kraftstoff, die dem Motor beim nächsten Einspritzhub zugeführt wird. Der Kraftstoff,
der auf die *Seite des Körpers 32 aus dem Zylinder 44 zugeführt wird, bewirkt,
daß sich die Tauchkolben 25 der Einspritzpumpe nach außen bewegen um einen
Betrag, der von der geförderten Kraftstoffmenge abhängig ist. Diese Menge wiederum
bestimmt den Zeitpunkt der Einspritzung, da die Rollen 26 des Nockens
29 sich um so früher nach außen zu bewegen beginnen, je
weiter die
Tauchkolben nach außen bewegt werden. Die Auswärtsbewegungen der Kolben 46 und 47
innerhalb ihrer Zylinder werden durch einstellbare Anschläge 51 und
52 in Gestalt von zylinderförmigen Tauchkolben, die in zylindrischen Bohrungen
koaxial angeordnet sind, bestimmt. Der Anschlag 52 für den Kolben 47 stößt
an seinem äußeren Ende direkt gegen einen Stimnocken 53 an, der mit Hilfe
eines Steuerhebels 54 verdreht werden kann. Der Hebel 54 erstreckt sich aus dem
Gehäuseteil heraus und kann durch den Fahrer betätigt werden. Der Anschlag
51
für den Kolben 46 schlägt an den Stirnnocken 53
unter Zwischenschaltung
eines Keiles 55 an, der quer zur Achse des Anschlags bewegbar ist. Der Keil
ist schwenkbar mit einem federbelasteten Kolben 56 verbunden, der in einem
Zylinder 57 angeordnet ist, der sich im rechten Winkel zur Achse des Anschlags
erstreckt. Das vom Keil entfernt liegende Ende des Zylinders ist dem Ausgangsdruck
der Förderpumpe über einen Durchgang 58 im Gehäuseteil 20 unterworfen. Die
Anordnung ist derart gewählt, daß der Ausgangsdruck der Förderpumpe 21, der sich
mit der Geschwindigkeit verändert, gegen die Federkraft wirkt, die auf den Kolben
56 wirkt und hierbei die Stellung des Keiles bestimmt. Durch diese Anordnung
bestimmt die Stellung des Steuerhebels, der direkt durch den Fahrer oder durch eine
Steuerung eines von dem Fahrer einstellbaren Reglers betätigt werden kann, die Menge
des Kraftstoffes, die dem Motor bei jedem Einspritzhub zugeführt wird, und stellt
auch die Zeitsteuerung der Einspritzung entsprechend dieser Einstellung ein. Indessen
kann eine weitere Einstellung des Zeitpunktes der Einspritzung automatisch in Abhängigkeit
mit der Motorgeschwindigkeit durch den Keil 55 bewirkt werden. Ein von Hand
einstellbarer Anschlag 60, der mit dem Steuerhebel zusammenwirkt, kann vorgesehen
werden, um die maximale Menge des Kraftstoffes, der dem Motor zu,geführt werden
kann, festzulegen, und ferner kann durch eine von Hand einstellbare Schraube
59 die axiale Stellung der Nockenplatte 53 fest,- ,elegt werden, um die Pumpe
der Charakteristik eines bestimmten Motors anzupassen.