DE2032704A1

DE2032704A1 - Einspritzpumpe

Info

Publication number: DE2032704A1
Application number: DE19702032704
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing 8399 Ruhstorf Samitz Erwin 8399 Bad Fussing Hatz
Original assignee: Motorenfabrik Hatz GmbH 8399 Ruhs torf
Priority date: 1970-07-02
Filing date: 1970-07-02
Publication date: 1972-01-13
Also published as: US3729274A

Description

Motorenfabrik Hatz G.m.b.H.

Ruhstorf b/Passäu 29.6.1970

H 33

Einspritzpumpe

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpe, insbesondere Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, bei welcher der Spritzbeginn und/oder Spritzende mittels einer Regelvorrichtung verstellbar ist.

Bei Einspritzpumpen mit in einer Reihe liegenden Kolben und einer Antriebswelle bedient man sich in der Regel eines Spritzverstellers, der zwecks Veränderung des Spritzzeitpunktes eine Vorverdrehung der Nockenwelle steuert. Bei Einspritzpumpen in Ringform erfolgt die Steuerung durch Relativbewegung des Antriebsringes. Die hierbei auf die Antriebselemente einwirkenden Rückstellkräfte sind besonders während der Einspritzphase sehr hoch, sodaß der auch während dieser Phase arbeitende Spritzversteller die hohen Rückstellkräfte überwinden muß, um die Verstellbewegung wirksam steuern zu können. Aus diesem Grunde ist es notwendig, den Spritzversteller mit Hilfe eines starken Fliehkraftreglers oder einer hydraulischen Verstelleinrichtung zu betätigen. Diese Betätiger erfordern jedoch wegen ihrer robusten Bauart sehr viel Einbauraum und bringen einen verwickelten, teueren

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Aufbau mit sich. Daraus resultiert jedoch der Nachteil, daß derartige Anordnungen nicht allgemein verwendbar sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der bekannten Bauarten zu vermeiden, und eine Einrichtung zur Spritzverstellung zu schaffen, welche von Rückstellkräften weitgehend unabhängig und infolgedessen mit geringen Yerstellkräften betrieben werden kann, sodaß eine solche Einrichtung auch bei raumgedrängten Einspritzpumpen verwendbar ist, wie z.B. bei von der Motorsteuerungswelle angetriebenen und daher über nicht verstellbare Antriebsnocken betriebenen Einsteckpumpen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regelvorrichtung ein vor dem Druckventil der Pumpe liegendes, zur !Förderbewegung angetriebenes Förderglied und ein Stellglied umfaßt, welches den wirksamen Hub des Fördergliedes verändert und somit den Beginn und/oder Ende der Förderung bestimmt.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung kann das Stellglied entweder von Hand oder mittels einer von der Drehzahl abhängigen Betätigungsvorrichtung einstellbar sein.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Förderglied als ein durch eine Rückstellfe-

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der belasteter Kolben ausgebildet, der in einem vor dem Druckventil liegenden Forderraum beweglich, ist, und mindestens eine Steuerkante aufweist, die ein Rückströmen der Förderflüssigkeit steuert.

Die Anordnung der Steuerkanten am Förderglied ist im Rahmen der Erfindung in mannigfaltigsten Formen möglich. Es lassen sich senkrecht zur Bewegungsaoh.se liegende Steuerkanten zusammen mit einem Stellglied mit einer schrägen: Stellkante verwenden, welche die Rückstellbewegung des Fördergliedes begrenzt. Oder aber werden geneigte Steuerkanten verwendet und das Stellglied als Zahnstange ausgebildet, die zur Drehwinkeleinstellung des Fördergliedes dient.

Bei Einspritzpumpen mit nockengetriebenen, in einem Arbeitsraum beweglichen Pumpenkolben wird gemäß einem anderen Erfindungsmerkmal die Anordnung derart getroffen, daß das untere Ende des Fördergliedes den Arbeitsraum abschließt, sodaß der Pumpenkolben über ein Flüssigkeitspolster im Arbeitsraum¹ das Förderglied antreibt.

Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ergibt sich bei Pumpen mit einem zum Hub angetriebenen Stößel dadurch, daß das Förderglied mit dem Stößel unmittelbar zusammenwirkt und von demselben zum Förderhub getrieben wird.

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In der nachstehenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Hier zeigen :

Fig.1 eine im Längsschnitt dargestellte Einspritzpumpe

Fig.2 eine Einzelheit in Draufsicht

Fig.3 die Einsteckpumpe in einer anderen Betriebsstellung,

Fig.4 ein Förderdiagramm der Einsteckpumpe, und

Fig.5 eine andere Ausführungsform der Einsteckpumpe.

In Fig.1 ist eine Einsteckpumpe dargestellt, deren Gehäuse 10 in bekannter Weise in das nicht dargestellte Motorgehäuse derart eingesteckt wird, daß der Pumpenkolben 12 an seinem unteren Ende von einer Nooke an der Steuerungswelle des Motors angetrieben wird (unmittelbar oder über Laufrolle). Das Pümpengehäuse 10 wird hierbei in der Regel am Motorgehäuse angeflanscht. Der Pumpenkolben 12 arbeitet in einem Arbeitsraum 14, der über eine Saugöffnung 16 mit einem ringförmigen Saugraum 18 in Verbindung steht. Dieser Saugraum steht wiederum über nicht dargestellte Leitung mit einer Kraftstoffquelle (Brennstofftank) in Verbindung. Der Pumpenkolben 12 ist mit einer Steuernute 12a ausgerüstet, die über Bohrungen 12h„ 12c mit dem Arbeitsraum 14 vor der Stirnseite des Pumpenkolbens 12 in Verbindung steht«,

Das Druckventil 20 der Pumpe sitzt in einem Druck-109883/082 7

ventilkörper 22 und wird mit seiner Rückstellfeder 24 durch eine Schraubhülse 26 im Gehäuse 10 gehalten. An der Schrauljhiilse 26 ist die Druckleitung 28 mittels einer Überwurfmutter 30 angesetzt.

Die bisher erläuterte Anordnung und Ausgestaltung der Pumpe entspricht derjenigen einer an sich "bekannten Einsteckpumpe. Nun ist aber dieser "bekanntem Bauart in erfindungsgemäßer Weise ein Förderglied in Gestalt eines Kolbens 32 derart zugeordnet, daß es den zylindrischen Arbeitsraum 14 oberhalb des Pumpenkolbens 12 abschließt und vor dem Druckventil 20 einen zylindrischen Förderraum 34 bildet, in dem eine Rückstellfeder 36 für das Förderglied 32 angeordnet ist. Ein stangenförmiges Stellglied 38 ist quer zur Achse der zylindrischen Räume 14 und 34 ini Pumpengehäuse 10 verstellbar und weist ein gabelförmig gestaltetes Ende 38a auf (Pig.2), dessen obere, dem Druckventil 26 zugewandte Fläche 38b zur Achse leicht geneigt ist. Die Gabel 38a umgreift einen dünnen Hals 32a in der Mitte des Förderkolbens 32 in der Weise, daß die obere Kante 32b der den Hals 32a bildenden Eindrehung im förderglied 32 an der geneigten Fläche 38b des Stellgliedes 38 aufsitzt und das Förderglied dadurch in einer bestimmten, von der lage des Stellgliedes abhängigen Höhenstellung hält. In Fig.1 ist die ober· und im Fig.2 die untere Grenzstellung des Fördergliedes 32

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dargestellt.

Der Förderraum 34 ist über eine achsparallele Bohrung 32e und eine Querbohrung 32d mit einer Steuerrille 32s am Umfang des Fördergliedes 32 verbunrden, in welche wiederum eine Steuerbohrung 40 aus dem Saugraum 18 mündet.

In Fig.1 sind die Elemente in der unteren Totpunktlage eingezeichnet. Wenn nun der Pumpenkolben während des Hubes mit seiner Stirnseite die Rückströmbohrung 16 abschließt, wird im Arbeitsraum 14 ein Flüssigkeitspolster eingeschlossen, welches während der weiteren Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 auf das Förderglied 32 einwirkt und ®s ebenfalls zu einer Hubbewegung entgegen seiner Rückstellfeder 34 zwingt. Zu Beginn dieser Hubbewegung des Fördergliedes 32 strömt zunächst eine bestimmte Flüssigkeitsmenge aus dem Förderraum 34 in den Saugraum 18 über, weil die Steuerrille 32s noch über die Bohrung 40 zum Saugraum 18 geöffnet ist. Sobald jedoch die untere Kante der Steuerrille 32s die Bohrung 40 tiberschleift und abdeckt und dadurch die Rückströmverbindung zum Saugraum unterbricht, dann beginnt die eigentliche Förderung der Flüssigkeit bzw. des Kraftstoffee aus dem Förderraum 34 durch das Druckventil 20 in die Druckleitung 28. Diese Förderung wird erst beendet, wenn die untere Stirnkante 32k mit der Über-

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strömbohrung 40 in Verbindung tritt und dann ein Überströmen aus dem Arbeitsraum 14 gestattet. Das Förderglied. 32 bleibt nach Beendigung seines Förderhubes in der obersten Stellung stehen, während der Pumpenkolben 12 noch einen restlichen Hub ausführt, wobei während dieses Resthubes die Steuerkante 12a mit der Überströmbohrung 16 in Verbindung tritt und aus dem Arbeitsraum 14 nun auch über diese Bohrung 16 ein Rückströmen erfolgt. Hiernach beginnt die Rückbewegung des Fördergliedes 32 unter Einwirkung der Feder

Während der Rückbewegung des Kolbens 12 aus der oberen in die untere Totpunktlage füllt sich der Arbeitsraum 14 wieder aus dem Saugraum 18 auf, der Förde rkolben 32 ist bis in die Eingriffsstellung mit dem Stellglied 38,38a zurückgegangen und der Förderraum füllt sich aus dem Saugraum 18 schließlich auch auf.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß der Pumpenkolben 12 mit seiner Steuerkante 12a im vorliegenden Falle auf die über das Glied 32 erfolgende Förderung keinen direkten Einfluß nimmt. Der Pumpenkolben 12 wird nur zur Bildung eines Druckpolsters im Arbeitsraum 14 benutzt, welches das Förderglied 32 zur Hubbzw. Förderbewegung zwingt. Man hat nun darauf zu achten, daß die Kolben-Steuerkante 12a zur unteren Kante der Bohrung 16 derart gestellt ist, daß ein Druokpol-

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ster im Arbeitsraum 14 über einen Hub des Pumpenkolbens 12 aufrechterhalten bleibt, der gleich oder größer ist als der maximale Hub des Fördergliedes 32 ist. Dies läßt sich durch geeignete Bemessung der Drehwinkeleinstellung des Pumpenkolbens 12 erreichen (Vollasteinstellung). " ■

Pur die nachstehenden Betrachtungen sei angenojar™ men, daß die mittels des Stellgliedes 38 erfolgende Höheneinstellung des Fördergliedes 32 zwischen den: beiden in Fig.1 und 2 gezeigten Grenzstellungen einen Gesamt-Verstellhub V = 2 mm ergibt» Das Überströmen soll bei der Regelstellung nach Fig„1 über einen Weg υ, s 2 m möglich sein, während die wirksame Hubhöhe des Fördergliedes 32 G == 8 mm sei. Ferner wird aus Einfachheitsgründen die förderwirksame Fläche des

Fördergliedes 32 mit F= 100 mm angenommen. Bs ergibt sich hierbei, daß - wie im Diagramm nach Fig.4 gezeigt - die vor Beginn der Förderung durch das Förderglied 32 aus dem Förderraum 34 rüek-bzw. überströmende Menge 200 mm beträgt und der Förderbeginn bei A1 im Zeitpunkt ti einsetzt. Die bis zum Förderende bei A3 zum Zeitpunkt t3 geförderte maximale Menge ist dann

M₁ - F . 1I₁ wobei 1I₁ s G - (U₁ +T₁) M₁ = 100 . 4 = 400 mm⁵ h₁e8-(2+2)=4

Die bei A1 beginnende'und bei A3 endende Einspritzung ergibt also im Regelfalle nach Fig®1 eine

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maximale Einspritzmenge von 400 mnr.

Im Regelfalle nach Fig. 2 ist jedoch wegen der tieferen Regelstellung des Fördergliedes 32 der Verstellhub V₂ β 0 während U₂ = 4 mm. Es ergibt sich also im zweiten Regelfalle von A2 bis A4 eine Maximalmenge

M₂ β F . h₂ h₂ a G -

M₂ = 100 . 4 = 400 mm⁵ h₂ = 8 - (2² + 0) = 4 mm

Die maximalen Fördermengen sind somit in beiden Regelfällen gleich, jedoch erfolgt im Regelfall nach Jig. 2 der Einspritzbeginn (A2 bei t2) und das Einspritz>ende (A4 bei t4) viel später als im ersten PaIIe nach Pig.1. Es ergibt sich also bei gleichen maximalen Einspritzmengen nach Pig.1 ein früherer und nach PIg.2 ein späterer EinspiEitzaeitpunkt. Mit dem Anheben bzw. Senken des Pördergliedes 32 im Verstellbereioh Y mittels des Stellgliedes 38 kann somit eine beliebige Regelung bzw, Verschiebung des Einspritzzeitpunktes erfolgen* Die Drücke im Pörderraum 34 und im Arbeitsraum 14 sind sowohl während der Saugperiode als auch beim Druckhub gleich oder annähernd gleich. Das Förderglied 32 kanit also jederzeit mit Hilfe des Stellgliedes 38 leicht eingestellt werden, weil hierbei höchstens gegen den Druck der Rückstellfeder 36 gearbeitet werden muß. Man kann daher das Stellglied entweder von Hand oder aber auch mittels einer von der Drehzahl abhängigen, nur geringe

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Stellkraft erfordernden Vorrichtung betätigen lassen. Es kann zu diesem Zweck z.B. ein kleiner, einfacher und "billiger Drehzahlregler verwendet werden, der bereits am Motor vorhanden oder zusätzliich einzubauen ist. Aber auch der von der Drehzahl abhängige Druck im Kühlgebläse der Verbrennungskraftmasöhine oder der von der Drehzahl abhängige Unterdruck im Saugrohr dieser Maschine kann über einen Druckregler (Kolben oder Ψ Membrane) zum Einwirken auf das Stellglied 38 benutzt werden. Die Auswahl der Betätigungsvorrichtung für das Stellglied 38 kann also den gegebenen Betriebsbedingungen und Erfordernissen angepaßt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach I?ig»1 bis 4 erfolgt die Regelung des Beginns und des Endes der Einspritzung durch Überströmenlassen einer bestimmten Flüssigkeitsmenge vor und nach der Einspritzung. Dies hat den Vorteil, daß die maximale Einspritzmenge (Volllastmenge) gleich bleibt.

Im Teillastbereich wird man entsprechend der jeweiligen Winkelstellung des Pumpenkolbens das Überströmen nach dem Einspritzvorgang eliminieren und die Einspritzpertode durch Beendigung des wirksamen Pumpenkolbenhubts beenden. Die Winkelverstellung des Pumpenkolbens im Teillastbereich erfolgt in jeder Brenn-* kraftmaschine meist mit Hilfe eines Reglers, der den Pumpenkolben derart verdreht, daß die Rückströmbohrung

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früher mit der Steuerkante 12a des Kolbens 12 in Verbindung gelangt, als die Kante 32k mit der Rückströmbohrung 40. Im leillastbereich findet also ein Überströmen bei 40 nach dem Fördervorgang des Fördergliedes 32 nicht statt.

Es sei noch erwähnt, daß man anstelle des dargestellten, über das Stellglied 38 erfolgenden Hebens und Senkens des Fördergliedes 32 bei Steuerkanten, die senkrecht zur Bewegungsachse stehen, auch eine in .!Fig.5 angedeutete Ausführungsform des Fördergliedes 132 mit geneigten Steuerkanten 132k und 132s wählen könnte, wobei mittels einer Zahnstange 138, die in Verzahnung 132b am Umfang des Fördergliedes 132 eingreift, eine Winkelverdrehung des Fördergliedes 132 und dessen Steuerkanten 132s, 132k gegenüber der Rückströmöffnung 40 ausführbar ist. Der förderwirksame Hub des Fördergliedes 132 läßt sich dann durch Winkeldrehung desselben regulieren und dabei gleiche Wirkungen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.1 - 4 erreichen.

Schließlich soll noch angemerkt werden, daß anstelle einer Bewegung des Fördergliedes über ein Druckpolster oberhalb des Pumpenkolbens auch ein mechanischer Antrieb des Fördergliedes beispielsweise über einen nockengetriebenen Stößel möglich wäre, dessen Hub verstellbar ist (z.B. durch den Regler).

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Claims

Patentansprüche

( 1.)Einspritzpumpe, insbesondere Kraftstoffeinspritz- ^— pumpe für Brennkraftmaschinen, "bei welcher der Spritzbeginn und/oder Spritzende mittels einer Regelvorrichtung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung ein vor dem . Druckventil (20) der Pumpe liegendes, zur Förderbewegung angetriebenes Förderglied (32 bzw,132) und ein Stellglied (38 bzw.138) umfaßt, welches den wirksamen Hub des Fördergliedes verändert und somit den Beginn und/oder Ende der Förderung bestimmt.
2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied von Hand einstellbar ist.
3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied mittels einer drehzahlabhängigen Betätigungsvorrichtung einstellbar ist.
4. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn-. zeichnet, daß das Förderglied (32 bzw»132) als ein durch eine Rückstellfeder (36) belasteter Kolben ausgebildet int, der in einem vor dem Druck-

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ventil (20) liegenden Förderraum (34) beweglich ist und mindestens eine Steuerkante (32s,32kj 132s,132k) aufweist, die ein Rückströmen der Förderflüssigkeit steuert.
5. Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (32s,32k) des Fördergliedes (32) senkrecht zur Bewegungsachse verläuft und das Stellglied (38) eine schräge Stellkante (38b) aufweist, welche die Rückstellhewe-· gung des Fördergliedes "begrenzt.
6. Einspritzpumpe nach Anspruch 4i dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (132s, 132k) des Fördergliedes (132) zur Bewegungsachse geneigt und das Stellglied (138) als Zahnstange zur Drehwinkeleinstellung des Fördergliedes ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem nockengetriebenen in einem Arbeitsraum beweglichen Pumpenkolben, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Fördergliedes (32,132) den Arbeitsraum (14) abschließt, sodaß der Pumpenkolben (12.) über ein Flüssigkeitspolster im Arbeitsraum das Förderglied (32,132) antreibt.

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8. Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem zum Hut angetriebenen Stößel, dadurch gekennzeichnet, daß das förderglied mit dem Stößel unmitteTbar zusammenarbeitet und von demselben im Förderhub angetrieben wird.

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