DE1476221C3

DE1476221C3 - Brennstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1476221C3
Application number: DE1964K0053973
Authority: DE
Inventors: Tasuji Kariya Aichi Akashi; Tokuichi Aoyama; Gamagori Fusocho; Horotaka Hamadera Sakai Nakajima; Tadao Sakai Nakanishi; Hiroo Sikanaka; Keizo Suzuki
Original assignee: Kubota Corp; Denso Corp
Current assignee: Kubota Corp; Denso Corp
Priority date: 1963-12-28
Filing date: 1964-09-10
Publication date: 1978-04-20
Also published as: GB1084434A; DE1476221A1; DE1476221B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem durch einen Nocken betätigten und in einem Pumpenzylinder geführten Pumpenkolben, der zwecks Steuerung der Einspritzmenge verdrehbar ist und pumpenarbeitsraumseitig eine mit einer Überströmbohrung in der Wand des Pumpenzylinders zusammenwirkende, den Förderbeginri von Vollast bis Leerlauf zunehmend später legende schräge Steuerkante aufweist.

Eine Brennstoffeinspritzpumpe der vorstehend beschriebenen Art ist aus der GB-PS 3 76 229 bekannt, bei welcher der Pumpenkolben als Steuerorgan für die Bemessung der Einspritzmenge mit einer zugleich als Saugbohrung dienenden Überströmbohrung in der Wand des Pumpenzylinders zusammenwirkt und die Brennstoffmenge durch Verdrehen des Kolbens im Zylinder gesteuert wird. Der Pumpenkolben weist an seiner Stirnfläche eine Steuerkante mit schrägem Verlauf auf, wodurch beim Verdrehen des Pumpenkolbens zugleich der Förderbeginnzeitpunkt zu kleinen Einspritzmengen hin später gelegt wird. Hierdurch sollen insbesondere starke Verbrennungsgeräusche gemildert werden. Im Hinblick auf die Pumpenkolbengeschwindigkeit, die im Zeitpunkt des jeweiligen Förderbeginns vorherrscht, ist dieser Patentschrift nichts zu entnehmen.

Üblicherweise liegen, wenn z. B. eine aus E BI u m »Das Einspritzgesetz der schneilaufenden Dieselmaschine« S. 87, Bild 45, bekannte, aus dem Hubverlauf des Pumpenkolbens abgeleitete Geschwindigkeitskurve herangezogen wird, die Förderbeginnzeitpunkte in dem Kurvenbereich vor dem Höchstwert für die Pumpenkol-

S bengeschwindigkeit, d. h. in dem Bereich, in dem mit zunehmendem Drehwinkel des Nockens auch die Pumpenkolbengeschwindigkeit zunimmt. Eine schräge, an der Stirnfläche des Pumpenkolbens angeordnete, den Förderbeginn zum Leerlauf hin später legende Steuerkante würde somit die kleineren Einspritzmengen zunehmend in den Bereich höherer Pumpenkolbengeschwindigkeiten bringen, was jedoch im Hinblick auf die Verbrenriungsgeräusche unvorteilhaft ist. Andererseits ist für ein gutes Vollastverhalten der Brennkraftmaschine nach wie vor eine relativ hohe Pumpenkolbengeschwindigkeit erforderlich.

Demgemäß liegt die Erfindungsaufgabe vor, bei einer Einspritzpumpe der eingangs beschriebenen Art bei weiterhin gutem Leistungsverhalten der Brennkraftmaschine die Verbrennungsgeräusche im Teillast- und Leerlaufbereich noch weiter herabzusetzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hubverlauf des Nockens im Förderbereich des Pumpenkolbens so angelegt ist, daß der aus dem Hubverlauf abgeleiteten, in an sich bekannter Weise von Null bis zu diesem ansteigenden und anschließend wieder bis auf Null abfallenden Geschwindigkeitskurve für den Pumpenkolben bereits bei verhältnismäßig kleinen Hubwerten des Nockens liegt, und daß der Förderbeginn für den gesamten Lastbereich der Pumpe so gewählt ist, daß, bedingt durch die den Förderbeginn zum Leerlauf hin später legende Steuerkante sowie die Abnahme der Pumpenkolbengeschwindigkeit gemäß dem Anschluß an den Höchstwert derselben abfallenden Abschnitt der Geschwindigkeitskurve, die im Zeitpunkt des Förderbeginns für Teillast und Leerlauf herrschende Kolbengeschwindigkeit kleiner ist als die im Zeitpunkt des Förderbeginns für Vollast herrschende, auf dem abfallenden Abschnitt der Geschwindigkeitskurve im Bereich des Höchstwertes liegende Kolbengeschwindigkeit

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß infolge der im Augenblick des Förderbeginns herrschenden, gegenüber Vollast geringeren Pumpenkolben- und damit auch Einspritzgeschwindigkeit im Teillast- und Leerlaufbereich die Verbrennungsgeräusche weiter gemildert werden können. Die für eine gute Verbrennung im Vollastbereich benötigten hohen Pumpenkolbengeschwindigkeiten bleiben weiterhin erhalten. Dadurch,

jo daß außerdem der Höchstwert der Pumpenkolbengeschwindigkeit in den Bereich verhältnismäßig kleiner Hubwerte des Nockens vorverlegt ist, ergibt sich im übrigen noch der Vorteil, daß der wirksame Kolbenhub nicht eingeengt wird, was z. B. der Fall wäre, wenn bei der üblichen Lage des Geschwindigkeitshöchstwertes der Förderbeginn für den gesamten Lastbereich ebenfalls in den auf den Höchstwert folgenden abfallenden Bereich der Geschwindigkeitskurve verlegt würde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt

Fig. la und Ib eine bekannte Pumpenkolben- und Nockenausführung,

Fig.2a und 2b die Ausbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Pumpenkolben- und Nockenausführung,
Fig.3 den Hub- und Geschwindigkeitsverlauf des

Pumpenkolben nach F i g. 1 abhängig vom Nockendrehwinkel,

Fig.4 den Hub- und Geschwindigkeitsverlauf des Pumpenkolbens nach F i g. 2 abhängig vom Nockendrehwinkel.

Bei Brennstoffeinspritzpumpen werden meistens Nocken sowie Pumpenkolben, wie in Fig. la und Ib gezeigt, verwendet. Der Pumpenkolben ist hier mit einer das Förderende bestimmenden schrägen Steuerkante 1 versehen. Der Verlauf des Nockenhubes entspricht dabei dem in F i g. 3 gezeigten, wobei auf der Abszisse der Nockendrehwinkel und auf der Ordinate der Hub des Nockens aufgetragen ist (ausgezogene Linie). Die davon abgeleitete Pumpenkolbengeschwindigkeit ist durch die gestrichelte Linie angegeben, und der Pfeil gibt die Bewegungsrichtung an. Nach F i g. 3 beginnt die Brennstoffzuführung unter dem Druck des Kolbens beim Hub 5b (Nockenwinkel θο), die zugehörige Kolbengeschwindigkeit ist Vo. Da die in der Zeiteinheit eingespritzte Brennstoffmenge durch die Kolbenfläche und die Kolbengeschwindigkeit ausgedrückt ist, ist sie durch die Stellung θο für den Einspritzbeginn festgelegt, die im ansteigenden Bereich

* der Geschwindigkeitskurve liegt.

Nach F i g. 2b und F i g. 4 ist nun der Nocken derart gestaltet, daß der Höchstwert der Kolbengeschwindigkeit im Gegensatz zum bekannten Nocken nach F i g. Ib und 3 bereits bei einem verhältnismäßig kleinen Pumpenkolbenhub erreicht wird. Danach nimmt die Kolbengeschwindigkeit in flacherer Kurve ab. Die Lage des Zeitpunktes für den Förderbeginn für die Einspritzmengen von Leerlauf bis Vollast wird nun in den abfallenden Kui venbereich gelegt, in welchem die Kolbengeschwindigkeit kontinuierlich abnimmt (rechter Ast der Kurve der Kolbengeschwindigkeit in F i g. 4). Der Pumpenkolben weist dabei die an sich bekannten Merkmale einer oberen den Förderbeginn von Vollast bis Leerlauf später legenden schrägen Steuerkante 2 zusätzlich zu einer das Förderende bestimmenden schrägen Steuerkante 1 auf.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Nockens nach F i g. 2b und 4 zusammen mit dem Pumpenkolben nach Fig.2a beschrieben. Die Stellung Ai, bei der die Einspritzmenge der Vollastmenge entspricht, ist so

> gewählt, daß der Förderbeginn in der Nähe des Höchstwertes der Geschwindigkeit des Pumpenkolbens liegt, z. B. beim Nockendrehwinkel Θλι und beim Kolbenhub Si in F i g. 4, so daß die Kolbengeschwindigkeit Vi im Bereich der abnehmenden Kolbengeschwindigkeit liegt.

Bei der Verdrehstellung A₂ des Pumpenkolbens, bei der die Einspritzmenge dem Leerlauf entspricht, liegt der Förderbeginn bei dem Nockendrehwinkel Θα2· Der im Verlauf der Nockendrehwinkel Θαι bis Θα2 zurückgelegte Hub des Pumpenkolbens entspricht der die Späterlegung des Förderbeginns bestimmenden Tiefe Δ 5 der Ausnehmung 3, so daß die Tiefe Δ S auch als die den Nockenwinkeln Θ_Α2 und Θαι entsprechende Hubdifferenz ausgedrückt werden kann. Nach Fig.4 ergibt sich die Kolbengeschwindigkeit V2 für die Stellung A₂ des Pumpenkolbens somit kleiner als die Kolbengeschwindigkeit Vi für die Kolbenstellung Ai. So ist es möglich, die Einspritzmenge je Einheit des Drehwinkels bei Leerlauf oder Teillast herabzusetzen, wodurch der Zweck, den Verbrennungslärm bei Teillast oder Leerlauf zu vermindern, erreicht wird.

Anhand eines Beispiels wird dies weiter erläutert Bei einer bei einem Dieselmotor verwendeten Ausführungsform einer Brennstoffeinspritzpumpe mit einer oberen Ausnehmung 3 an einem Pumpenkolben von 7 mm Durchmesser beträgt die Einspritzmenge 60 mnvVHub bei der Kolbenstellung Ai und 15mm³/Hub bei der Kolbenstellung A₂. Infolge der Tiefe der Ausnehmung 3 von Δ S = 0,8 mm ergibt sich eine Späterlegung des Förderbeginns von 28° auf 18° vor dem oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine. Zusätzlich zur Späterlegung des Förderbeginns ergibt sich außerdem auch eine Verringerung der Pumpenkolben- und damit der Einspritzgeschwindigkeit, was zu der gewünschten Verminderung des Verbrennungsgeräusches von 3 bis 5 Phon führt.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß man, auch ohne einen speziellen Nocken zu verwenden, einen ähnlichen Effekt mit einem üblichen Nocken nach F i g. Ib dadurch erreichen könnte, daß man Nockenhub 5b für den frühesten Förderbeginn so weit vergrößert (z.B. auf SO) daß man ebenfalls in dem rechten Geschwindigkeitsbereich arbeitet (Kolbengeschwindigkeit V'o) und gleichfalls einen mit einer oberen

Ausnehmung 3 versehenen Kolben benutzt Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß die wirksamen Hübe bei der Einspritzung abnehmen und für den Motor notwendige Einspritzmenge_ verlorengeht, da SO, bezogen auf den Gesamthub S des Nockens, zu groß ist.

So würde z._B. bei einer Einspritzpumpe mit einem Gesamthub S = 7 mm, für So 2,0 mm, für SO jedoch 4,5 mm erforderlich sein, wenn im rechten Geschwindigkeitsbereich gearbeitet und die Nockenform nicht verändert werden soll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Brennstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem durch einen Nocken betätigten und in einem Pumpenzylinder geführten Pumpenkolben, der zwecks Steuerung der Einspritzmenge verdrehbar ist und pumpenarbeitsraumseitig eine mit einer Überströmbohrung in der Wand des Pumpenzylinders zusammenwirkende, den Förderbeginn von Vollast bis Leerlauf zunehmend später legende schräge Steuerkante aufweist,: da du r c h g e k"e η η ζ e i c h η e t, daß der Hubverlauf des Nockens (F i g. 2b) im Förderbereich des Pumpenkolbens (Fig;2a) so angelegt ist, daß der Höchstwert der aus dem Hubverlauf abgeleiteten, in an sich bekannter Weise von Null bis zu diesem ansteigenden und anschließend wieder bis auf Null abfallenden Geschwindigkeitskurve für den Pumpenkolben (F i g. 2a) bereits bei verhältnismäßig kleinen Hubwerten des Nockens (F i g. 2b) liegt (F i g. 4), und daß der Förderbeginn für den gesamten Lastbereich der Pumpe so gewählt ist, daß, bedingt durch die den Förderbeginn zum Leerlauf hin später legende Steuerkante (2) sowie die Abnahme der Pumpenkolbengeschwindigkeit gemäß dem im Anschluß an den Höchstwert derselben abfallenden Abschnitt der Geschwindigkeitskurve, die im Zeitpunkt des Förderbeginns für Teillast und Leerlauf herrschende Kolbengeschwindigkeit kleiner ist, als die im Zeitpunkt des Förderbeginns für Vollast herrschende, auf dem abfallenden Abschnitt der Geschwindigkeitskurve im Bereich des Höchstwertes liegende Kolbengeschwindigkeit.