DE2448673C2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Zylinder hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden, dabei als Verteiler dienenden Pumpenkolben und mit Änderung der vom Pumpenkolben geförderten Kraftstoffmenge durch Steuern einer ersten Austrittsöffnung einer im Pumpenkolben angeordneten, vom Pumpenarbeitsraum abzweigenden Entlastungsbohrung mittels

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65 eines am Pumpenkolben durch den Einspritzpumpenregler verschiebbaren Ringschieber, durch den die Entlastungsbohrung nach einem variablen Druckhub des Pumpenkolbens sperrbar ist und durch Steuern einer zweiten, das Förderende bestimmenden Auf steuerstelle.

Bei bekannten Einspritzpumpen erfolgt die Steuerung der Kraftstoffmenge durch das Steuern des Spritzendes. Hierfür wird zur Beendigung des Einspritzvorgangs ein Entlastungskanal des Pumpenarbeitsraumes durch einen Ringschieber aufgesteuert Es gibt jedoch Brennkraftmaschinen, die mit einem besonderen Brennverfahren arbeiten und bei denen es von Vorteil ist, die einzuspritzende Kraftstoffmenge durch Steuerung des Spritzbeginnes zu regeln, wie es z. B. auch bei Reihenpumpen verwirklicht wird. Eine derartige Förderbeginnregelung hat jedoch den Nachteil, daß bei Startdrehzahlen eine zusätzliche Spritzbeginnverstellung auf noch frühere Werte entsteht, was unerwünscht ist.

Durch die US-PS 28 13 523 ist eine Einspritzpumpe der eingangs genannten Gattung bekannt Bei dieser Ausgestaltung sind auf dem Pumpenkolben zwei Schlitze vorgesehen, die beständig über die Entlastungsbohrung im Pumpenkolben mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden sind. Der eine der Schlitze verläuft in einer Mantdlinie des Pumpenkolbens, während der andere der Schlitze zu einer Mantellinie geneigt ist. Der auf dem Pumpenkolben verschieb- und verdreiibare Schieber weist Steuerbohrungen auf, die zum Entlastungsraum führen und bei der Bewegung des Pumpenkolbens nacheinander mal mit dem einen Schlitz und mal mit dem anderen Schlitz in Verbindung kommen. Je nach Hub und Drehstellung des Ringschiebers wird die Lage der Einspritzung, die im Bereich des Pumpendrehwinkels zwischen den Schlitzen liegt, nach Menge und Spritzzeitpunkt verändert.

Diese Einrichtung weist jedoch kein Merkmal für die Bereitstellung einer Startübermenge auf und benötigt in nachteiliger Weise eine aufwendige Verstelleinrichtung für die Steuerung des Ringschiebers, der mit seinen Steuerbohrungen, von denen je eine pro Zylinder der zu versorgenden Brennkraftmaschine vorgesehen ist, sehr genau gearbeitet werden muß, wie auch der Pumpenkolben mit der Anbringung der auf den Nockenantrieb abgestimmten Steuerschlitze. Weiterhin arbeitet diese bekannte Einspritzpumpe nach dem Prinzip der Dreh-Hub-Steuerung, indem über die Drehung des Pumpenkolbens der wirksame Hub als die eigentliche, die Einspritzung bewirkende Größe erfaßt wird. Dies bringt Toleranzprobleme mit sich, wie auch die Pumpe wegen der aufwendigen und platzraubenden Schlitze am Pumpenkolben nur zur Versorgung weniger Zylinder pro Umdrehung des Pumpenkolbens geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art zu entwickeln, die eine Förderbeginnregelung zur Einspritzmengensteuerung aufweist und bei der eine Startmehrmenge einstellbar ist, ohne daß eine dieser Mehrmenge entsprechende Frühverstellung des Spritzbeginns erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die: kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Damit wird eine hubgesteuerte Verteilerkraftstoffpumpe verwirklicht, die geeignet ist, ohne großen Aufwand eine hohe Zahl von Zylindern bei einer Pumpenkolben-Umdrehung nach dem Prinzip der Förderbeginnregelung zur Einspritzmengensteuerung mit Kraftstoff zu versorgen, wobei entsprechend der Aufgabe bei der Einsteuerung einer Startübermenge ein zu früher Ein -

spritzzeitpunkt vermieden wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt und

F i g. 2 einen Querschnitt in zwei Ebenen durch den Drehzahlregler und die gesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe.

In einem Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe für mehrzylir.drige Brennkraftmaschinen ist eine Antriebswelle 2 gelagert. Diese ist mit einer Stirnnockenscheibe 3 gekuppelt, die entsprechend der zu versorgenden Zahl der Zylinder einer Brennkraftmaschine mit Nocken 4 versehen 'St, die über ortsfeste Rollen 5 durch die Drehung der Antriebswelle bewegt werden. Dadurch wird ein mit der Stirnnockenscheibe 3 gekuppelter und auf diese über einen Federteller 6 durch Federn 7 (Fig.2) gepreßter Pumpenkolben 8 in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt.

Der Pumpenkolben 8 arbeitet in einer in das Gehäuse 1 eingesetzten, oben verschlossenen Zylinderbüchse 9 mit einer Zylinderbohrung 10 und schließt dort einen Arbeitsraum 11 ein. Vom Arbeitsraum 11 führt eine axiale Bohrung 12 in einen Raum 13, der über eine Leitung 14 eine Verbindung zur Bohrung 10 in der Zylinderbüchse 9 besitzt. Die Axialbohrung 12 ist durch ein in Richtung Arbeitsraum 11 von einer Feder 15 belastetes Ventilglied 16 verschließbar. Die Verbindungsleitung 14 mündet radial in die Zylinderbohrung 10 und wird von hier aus über eine Ringnut 17 am Umfang des Pumpenkolbens und einer mit dieser verbundenen Längsnut 18 entsprechend der Drehbewegung des Pumpenkolbens nacheinander bei jedem Druckhub des Pumpenkolbens mit einzelnen in die Bohrung 10 mündende Druckleitungen 20 verbunden. Die Druckleitungen 20 sind entsprechend der Zahl der zu versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine gleichmäßig um die Zylinderbohrung verteilt angeordnet und führen zu den nicht dargestellten Einspritzventilen der Brennkraftmaschine.

Bei jedem Druckhub des Pumpenkolbens 8 wird Kraftstoff über die Axialbohrung 12 unter Öffnung des Ventilgliedes 16, den Raum 13, die Verbindungsleitung 14 und die Verteilernut 18 einer der Druckleitungen 20 zugeführt. Beim Saughub gelangt der Kraftstoff aus einem Pumpensaugraum 22 über eine Versorgungsleitung 23, die in die Bohrung 10 mündet, und einer von in gleicher Anzahl und Anordnung wie die Druckleitungen 20 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens vorhandenen Längsnuten 24 in den Arbeitsraum 11. Beim Druckhub des Pumpenkolbens wird durch dessen Verdrehung die Verbindung zwischen der Versorgungsleitung 23 und den Längsnuten 24 unterbrochen, so daß die volle vom Pumpenkolben geförderte Kraftstoffmenge einer der Druckleitungen 20 zugeführt werden kann.

Die zur Einspritzung gelangende Kraftstoffmenge wird durch einen Ringschieber 25 bestimmt, der eine Entlastungsbohrung 26 des Pumpenarbeitsraums 11 steuert. Wenn der Pumpenkolben 8 aus seiner unteren Ausgangslage verschoben wird, steuert der Ringschieber nach Zurücklegen eines bestimmten Vorhubes des Pumpenkolbens die Entlastungsbohrung 26 zu. Sobald die Entlastungsbohrung 26 gesperrt ist. beginnt die Einspritzung.

Der Ringschieber 25 ist über einen Kugelkopf 31, der in eine Ausnehmung 32 des Ringschiebers 25 eingreift mit einem Hebelsysicni 29 gekoppelt. Das Hebelsystem 29 besteht aus einem Reglerhebel 33. einem Starthebel 34 und einem Zwischenhebel 35. Am einen Ende des Reglerhebels 33 ist über einen den Reg'.erhebel durchdringenden, mit einem Kopf versehenen Bolzen 36 einc-Regelfeder 37 befestigt, deren anderes Ende an einem einstellbaren Bolzen 38 befestigt ist. Zwischen dem Bolzen 36 und dem Reglerhebel 33 ist zusätzlich eine Leerlauffeder 39 angeordnet. Der Reglerhebel ist mit seinem anderen Ende auf einer Achse 40 gelagert, auf der auch der mit dem Fleglerhebel 33 zusammenwirkende Starthebel 34 gelagert ist und die vom Zwischenhebe! 35 getragen wird. Der Zwischenhebel 35 ist auf Achsstummeln 41 derart gelagert, daß die Schwenkbewegungen von Zwischenhebel und Regler bzw. Starthebel zueinander um 90° verdreht sind. Der Kugelkopf 31 ist unmittelbar mit dem Starthebel 34 verbunden, so daß dessen Bewegung maßgebend ist für die Stellung des Ringschiebers 25. Zwischen Starthebel 34 und Reglerhebel 33 ist eine Startfeder 42 angeordnet sowie ein Anschlag 43. Sobald der Starthebel 34 um die Achse 40 entsprechend verdreht wird, wird zuerst die Feder 42 zusammengepreßt bevor der Anschlag 43 die Drehbewegung direkt auf den Reglerhebel 33 überträgt.

Zwischen dem die Reglerfeder haltenden Bolzen 36 und der Achse 40 des Reglerhebels 33 befindet sich der Angriffspunkt am Starthebel 34 eines Fliehkraftverstellers 44. Der Fliehkraftversteller 44 besteht aus einer Welle 45, auf deren oberen Teil 46 mit geringerem Durchmesser eine Reglermuffe 47 verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebung der Reglermuffe erfolgt über Fliehgewichte 48, die mit Nasen 49 an der Reglermuffe 47 angreifen. Die Fliehgewichte sitzen in Blechtaschen 51, die fest mit einem Zahnrad 52, das auf der Welle 45 sitzt verbunden sind. Das Zahnrad 52 wird durch ein fest mit der Antriebswelle 2 verbundenes Antriebsstirnrad 54 angetrieben, wobei die vom Zahnrad 52 über die Blechtaschen 51 mitgenommenen Fliehgewichte 48 entsprechend der Drehzahl radial nach außen bewegt werden, so daß sie die Reglermuffe 47 anheben. Die Reglermuffe 47 überträgt somit auf das Hebelsystern 29 die drehzahlabhängige Fliehkraft entgegen der Kraft der Regelfedern 37 bzw. 42. Sobald die Fliehkräfte die Federkräfte übersteigen, wird also der Regelschieber 25 nach oben in Richtung verspäteter Spritzbeginn, also weniger Fördermenge verschoben. Hierdurch geht die Motordrehzahl zurück, die Fliehkraft nimmt wieder ab bis ein entsprechendes Gleichgewicht erreicht ist. Die Grundeinstellung des Ringschiebers 25 erfolgt durch Kippen des Zwischenhebels 35 um dessen Achse 41 mittels einer Stellschraube 56 entgegen der Kraft einer Feder 57. Der willkürliche lastabhängige Eingriff in den Regler erfolgt wie in Fig. 2 gezeigt über einen Stellhebel 58, der am Starthebel auf dessen dem Reglerhebel abgewandten Seite angreift. Der Stellhebel 58 ist durch eine gehäusegelagerte Achse 59 mit einem außerhalb des Pumpengehäuses befindlichen Hebel 80 verbunden. Am Hebel 80 greift eine Feder 81 an, die in Richtung abnehmender Fördermenge wirkt, so daß durch das am Hebel 80 angreifende nicht dargestellte Gaspedal jeweils die untere Fördermenge der Einspritzpumpe bestimmt wird.

Die dargestellte Anordnung des Starthebels 34 bewirkt mit zunehmender Kraftstoffeinspritzmenge eine Frühverstellung des Spritzbeginns, da der Ringschieber zur Vergrößerung der Kraftstoffeinspritzmenge zum unleren Totpunkt des Pumpcnkolbens hin verschoben wird, so daß entsprechend dem Verlauf der Nockenerhebungcii der Spritzbeginn zu einem immer früheren Drehwinkcl des Nockentriebs erfolgt. Dieses Vorverle-

gen des Spritzbeginns kann bei der Einsteuerung der Startkraftstoffüberrnenge unerwünscht sein und wird bei der vorliegenden Ausführung deshalb ausgeglichen. Wie bereits vorstehend erwähnt, verläuft im Pumpenkolben eine Entlastungsbohrung 26, die vom Pumpenarbeitsraum ausgeht, und deren erste Austrittsöffnung 73 am Pumpenkolben im Bereich des in den Saugraum 22 ragenden Teils des Pumpenkolbens durch die als Steuerkante ausgebildete untere Stirnfläche des Ringschiebers 25 gesteuert wird. Die Entlastungsbohrung 26 weist ferner eine zweite Austrittsöffnung 74 auf, die unabhängig von der Stellung des Pumpenkolbens in ständiger Verbindung mit einer Ringnut in der Mantelfläche der Zylinderbohrung 10 steht und die Entlastungsbohrung 26 in einen ersten, pumpenarbeiisraumseitig liegenden Entlastungsleitungsteil 26a und einem anderen Entlastungsleitungsteil 266, der zur ersten Austrittsöffnung 73 führt, aufteilt.

In dem Pumpenkolben ist weiter ein zweiter Entlastungsleitungsteil 61 vorgesehen, der an seinem einen Ende einen ersten Austritt 62 aufweist, der wie die erste Austrittsöffnung 73 vom Ringschieber 25 gesteuert wird und am anderen Ende einen zweiten Austritt 75 aufweist, der mit der Ringnut 60 in Verbindung bringbar ist.

Bei Normalbetrieb, d. h. wenn keine Startübermenge eingesteuert wird, wird die erste Austrittsöffnung nach einem Pumpenkolbenhub Λ ν durch den Ringschieber 25 verschlossen. Dieser Hub Av ist kleiner als der Pumpenkolbenhub fiFE, der zurückgelegt werden muß, bis der zweite Austritt 75 in Verbindung mit der Ringnut 60 kommt. Dieser Hub ist jedoch in allen Fällen des Normalbetriebs kleiner als der Hub fisr, der benötigt wird, damit der erste Austritt 62 durch den Ringschieber 25 verschlossen wird. Diese Ausgestaltung bedeutet für den Normalbetrieb, daß der Förderbeginn und damit die einzuspritzende Kraftstoffmenge durch die Stellung des Ringschiebers 25 verändert wird. Je tiefer zum unteren Totpunkt hin der Ringschieber verstellt wird, desto früher beginnt die Einspritzung und desto länger ist der wirksame Förderhub, bis durch Überdeckung an der zweiten Aufsteuerstelle mit dem zweiten Austritt 75 und der Ringnut 60 das Förderende erreicht wird. In diesem Falle strömt die weiterhin vom Pumpenkolben geförderte Kraftstoffmenge über den zweiten Entlastungsleitungsteil 61 und dessen ersten Austritt 62 zum Pumpensaugraum hin ab. Man erhält auf diese Weise ein konstantes Förderende und einen variablen Förderbeginn.

Wird jedoch für den Start eine Kraftstoffmehrmenge mit entsprechender Tiefstellung des Ringschiebers 25 eingesteuert, so tritt der Fall auf, daß der erste Austritt bereits geschlossen ist, wenn der zweite Austritt 75 in Überdeckung mit der Ringnut kommt In diesem Fall wird die gesamte vom Pumpenkolben während des Resthubes ab h_FE verdrängte Kraftstoffmenge eingespritzt Um also hier eine Kraftstoffübermenge zu erzielen, braucht der Ringschieber gegenüber der Vollasteinspritzmenge nur noch geringfügig zum unteren Totpunkt hin verstellt werden, derart, daß der erste Austritt geschlossen wird, bevor der zweite Austritt 75 in Verbindung mit der Ringnut 60 kommt Das bedeutet, daß keine Spritzbeginnfrühverstellung entsprechend dem Mehranteil der Startübermenge gegenüber der Vollastmenge eingestellt wird.

Die an sich ortsfesten Rollen 5, die die Hubbewegung des Pumpenkolbens 8 bewirken, sind in einem Rollenträger 65 gelagert, der in bekannter Weise durch einen Stellkolben 66 drehzahlabhängig verdrehbar ist Dieses Verdrehen bewirkt eine drehzahlabhängige Spritzbeginnverstellung, da sich der Eingriffszeitpunkt der Nokken 4 auf den Rollen 5 bei Verdrehen des Rollenträgers ändert. Der Stellkolben 66 wird durch einen hydraulischen Druck entgegen einer Rückstellfeder 67 verschoben. Der sich im Raum 68 aufbauende den Kolben 66 beaufschlagende Druck wird durch eine Förderpumpe 69 erzeugt, die unmittelbar von der Pumpenwelle 2 angetrieben wird. Zur Übertragung der Stellbewegung des Kolbens 66 dient ein Bolzen 70. Um die bei Startdrehzahlen entstehende ungewünschte Frühverstellung des Spritzbeginns auszugleichen, ist der Rückstellfeder 67 des Spritzverstellers eine Feder 71 zugeschaltet, die über einen Federteller 72 auf die Feder 67 wirkt. Diese sehr weiche Feder wird bei Startdrehzahlen schon bei sehr geringen Drücken im Raum 68 zusammengeschoben und erst nach Überschreiten der Startdrehzahlen kommt die Feder 67 zum Eingriff, die dann eine stärkere Spätverstellung des Einspritzbeginns bewirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Zylinder hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden, dabei als Verteiler dienenden Pumpenkolben und mit Änderung der vom Pumpenkolben geförderten Kraftstoffmenge durch Steuern einer ersten Austrittsöffnung einer im Pumpenkolben angeordneten, vom Pumpenarbeitsraum abzweigenden Entlastungsbohrung mittels eines am Pumpenkolben durch den Einspritzpumpenregler verschiebbaren Ringschieber, durch den die Entlastungsbohrung nach einem variablen Druckhub des Pumpenkolbens sperrbar ist und durch Steuern einer zweiten, das Förderende bestimmenden Aufsteuerstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die erste «uistrittsöffnung (73) durch eine in einer Radialebene des Pumpenkolbens verlaufenden Steuerkante des Ringschiebers (25) steuerbar ist, daß der Pumpenarbeitsraum (11) mit einem ersten Entlastungsleitungsteil (26a) ständig verbunden ist, der über eine Ringnut (60) mit einem zweiten im Pumpenkolben (8) verlaufenden Entlastungsleitungsteil (61) verbindbar ist, dessen Austritt (62) zur Entlastungsseite am Pumpenkolben duich die Steuerkante am Ringschieber (25) steuerbar ist, wobei die Ringnut (60) mit einem der Entlastungsleitungsteile (26a oder 61) in ständiger Verbindung bleibt und ihre die Verbindung mit dem anderen der Entlastungsleitungsteile (61 oder 26a^ durch die Hubbewegung des Pumpenkolbens an der zweiten Aufsteuerstelle (75, 60) herstellbar ist und daß der Hub, ab dem der andere Entlastungsleitungsteil mit der Ringnut (60) in Verbindung kommt und die Zu-Ordnung des Austritts (62) des zweiten Entlastungsleitungsteil (61) so bemessen ist, daß in einer der Startstellung entsprechenden Stellung des Ringschiebers (25) der Austritt (62) des zweiten Entlastungsleitungsteil verschlossen ist, bevor die Verbindung der Ringnut mit einem der Entlastungsleitungsteile hergestellt ist.

2. Kraftstoff einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (60) eine ortsfeste Ringnut ist, daß der erste Entlastungsleitungsteil (26a,) Teil der vom Pumpenarbeitsraum abzweigenden, im Pumpenkolben angeordneten Entlastungsbohrung (26) ist, die am Pumpenkolben die erste vom Ringschieber (25) gesteuerte Austrittsöffnung (73) und eine zweite Austrittsöffnung (74) aufweist, die in ständiger Verbindung mit der Ringnut

(60) ist und daß der zweite Entlastungsleitungsteil

(61) außer dem Austritt (62) einen zweiten Austritt (75) aufweist, der ab einer bestimmten Hubstellung des Pumpenkolbens an der zweiten Aufsteuerstelle mit der Ringnut (60) in Verbindung steht.