DE2720778A1

DE2720778A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe mit vorrichtung zum verstellen des einspritzzeitpunktes

Info

Publication number: DE2720778A1
Application number: DE19772720778
Authority: DE
Inventors: Joseph Edward Swift
Original assignee: Stanadyne LLC
Current assignee: Stanadyne LLC
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1977-05-09
Publication date: 1977-12-01
Also published as: AU2521177A; CA1065706A; JPS52142124A; BR7703265A; IN147168B; FR2352165B3; IT1086268B; FR2352165A1; AU507899B2; US4037573A; AR215002A1; GB1523429A; SE7705225L

Description

PATENTAN WÄIJF MENGES & P»AHL

Erhardtatrasse 12.0-8000 München S Patentenwirte Menge· & Prahl. Erhardtstr. 12. D-BOOO München 5

Dipl -Ing RoH Menges Dipl.-Chem. Or Horst Prahl

Telefon (089) 26 3847 Telex 529581 BIPATd Telegramm BIPAT München

IhrZeichen/Yourrel. Unser Zetchen/Ourre» Datum/Date

S 177

9. Mai 1977

STANADYNE INC. Windsor, Connecticut V.St.A.

Kraftstoffeinspritzpumpe mit Vorrichtung zum Verstellen des EinspritzZeitpunktes

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PATENTANWÄLTE MENG2S t Prahl ErtMrdtttr.1? D-POOO ΜθηΦ·η β

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinpritzpumpe für Brenn- I kraftmotore und sie bezieht sich insbesondere auf eine verbesser-j te Kraftstoffpumpe mit einer Vorrichtung zur selbsttätigen Rege- ' lung des Einspritzzeitpunktes.

Solche Kraftstoffeinspritzpumpen fördern bemessene Kraftstoffla- j

düngen unter hohem Druck nacheinander zu den verschiedenen Zy- ι lindern eines zugeordneten Motors in zeitlich gesteuertem Zusammenhang mit dem Betrieb desselben. Ein Nockenring der Pumpe hat nach! innen gerichtete Nockenkurven, die einen oder mehrere Pumpenkol- | ben umgeben, welche in einem Rotor angeordnet sind und welche j die Kraftstoffladungen auf Hochdruck verdichten, durch Bewegen der Pumpenkolben inbezug auf den Nockenring, wobei die Formgebung der Nockenkurven die erwünschten Pumphübe hervorruft.

Zur Verbesserung der Betriebsweise und zum Erzielen eines ruhigen Laufes des Motors, wird öfteis bei höherer Drehzahl des Motors der Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffes in die Zylinder vorgestellt. Dies kann erfolgen durch Einstellung der Winkellage des Nockenringes, der für eine begrenzte Winkelbewegung gelagert ist und gegen Rotation durch einen Verstellkolben und einen Verbindungestift festgehalten ist.

Bei bestimmten Motoren ist es auch vorteilhaft, den Einspritzzeitpunkt beim Anlassen des Motors um ein bestimmtes Mass vorzustellen.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Vorrichtung zur Regelung des Einspritzzeitpunktes in einer Kraftstoffeinspritzpumpe ,die den Einspritzzeitpunkt der Pumpe während dem Anlassen des Motores vorstellt, um das Anlassen des der Pumpe zugeordneten Motors zu vereinfachen.

Die Erfindung schafft auch eine neue Vorrichtung zur Regelung de· Einspritzzeitpunktes, wobei der Einspritzzeitpunkt beim Anlassen vorgestellt und dann automatisch zurückgestellt wird, nachdem da* Anlassen des Motors erfolgt ist und der Motor eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat.

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EinAisführurKjsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge- j stellt und wird im folgendem ausführlicher beschrieben/ es zeigen»

j Figur 1 eine Ansicht/ teilweise im Schnitt und zum Teil schema- ι tisch, einer Kraftstoffpumpe entsprechend der Erfindung.

Figur 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 nach Figur 1.

j In den Zeichnungen ist eine Kraftstoffpumpe entsprechend der vor-:

liegenden Erfindung dargestellt. Die Pumpe entspricht im wesentlir chen der Ausführung nach der U.S. Patentschrift 3,771/506.

Kraftstoff unter Druck gelangt von dem Auslass der Förderpumpe ■ 10 in eine Leitung 12 zur Zuführung zu der Dosieröffnung 14 ei- ' nes Dosierventiles 16 mit einer veränderlichen Verengung/ zur ' Regelung der Kraftstoffströmung in die Leitung 18. Die Leitung [ 18 ist über eine Rotorbohrung 20 an die Pumpenkammer 22 der
Hochdruckpumpe angeschlossen.Die Hochdruckpumpe hat zwei hin-
und her-bewegliche Pumpenkolben 24, die gleichzeitig nach innen
beweglich sind durch Nockenkurvtn 26 eines Nockenringes 28, der
für eine begrenzte Winkelbewegung in einer Bohrung 30 des Pumpengehäuses 32 gelagert ist.

In bekannter Weise kommt die Rotorbohrung 20 wiederholt in Verbindung mit der Leitung 18 während der Rotation des Rotors 34,
und zwar falls die Pumpenkolben 24 sich frei nach aussen bewegen
können zur Ladung der Pumpenkammer 22 mit- einer Kraftstoffladung,
deren Menge durch die Einstellung des Dosierventiles bestimmt ist. Bei weiterer Rotation des Rotors 34 wird die Verbindung zwischen
der Rotorbohrung 20 und der Leitung 18 unterbrochen, und zwar
falls, wie in Figur 1 dargestellt, die Nockenrollen 36 sich über
die Nockenkurven 26 bewegen und dabei über die Rollenschuhe 38
die Plunger 24 nach innen drücken, um den Kraftstoff in der
Pumpenkammer 22 auf Hochdruck zu verdichten. Der Hochdruckkraftstoff der Pumpenkammer 22 gelangt dann durch die Rotorbohrung 20
zu mehreren Bohrungen, nicht dargestellt, welche um den Verteilerrotor 34 angeordnet sind und die in bekannter Weise nacheinander
nt der Bohrung 20 in Verbindung kommen, um die Kraftstoff ladungen »ms der Pumpenkammer 22 nacheinander in die verschiedenen Zylin-

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der des zugeordneten Motors einzuspritzen.

Die maximale Radialbewegung der Schuhe 38 nach aussen ist begrenzt durch Enden einer Blattfeder 40, die einstellbar mittels einer Schraube 42 befestigt ist.

Ein federbelastetes Druckregelventil 44 ist vorgesehen, um den Auslassdruck der Förderpumpe zu regeln, so dass er In Abhängigkeit mit der Drehzahl des Motors ändert, der die Kraftstoffpumpe antreibt.

Zur Veränderung des Einspritzpunktes des Kraftstoffes in die I zugeordneten Zylinder des Motors wird der Nockenring 28 in Win- ' kelrichtung verstellt, um die Winkellage der Nockenkurven 26 ein-! zustellen. Der Nockenring 28 wird in der eingestellten Lage durch den Kolben 46 der automatischen Verstellvorrichtung und durch j einen Verbindungsstift 48 festgehalten.

Wie in Figur 2 dargestellt ist befindet sich eine geschlossene Hydraulikkammer 50 an einem Ende des Zylinders, in dem der Kolben 46 verschiebbar ist. Der Kraftstoff unter Druck gelangt in die Hydraulikkammer 50 durch die Leitung 54, die an die Auslassseite der Förderpumpe 10 angeschlossen ist, durch die Bohrung 56, den Schlitz 58 und die axiale Bohrung 60, wie noch später beschrieben wird. Ein flaches ,ringförmiges Ventil 66 liegt über der Öffnung 68 in der Wand der Kammer 50 und es ist durch zwei Schrauben 72 (nur eine dargestellt) befestigt, um ein Abströmen des Kraftstoffes aus der Kammer 50 durch die Öffnung 68 der Bohrung 60 zu vermeiden. Durch die starken Druckschwankungen, welche entstehen falls die Rollen 36 über die Nockenkurven 26 rollen wird das Ventil selbstätig verschlossen, um den Kraftstoff der Kammer 50 einzuschliessen damit keine umgekehrte Strömung durch die Bohrung 60 auftreten kann.

Eine Ablassöffnung 73, >Wwie der Leckverlust längs dem Verstellkolben 46, gestattet das allmählich Ablassen des Kraftstoffes aus der Kammer 50, damit der Kolben 46 eine neue Ruhelage bei kleinere: fotordrehzahl einnehmen kann.

Die Kammer 50 befindet sich in einer Huthülse 74 , die in das Pump-

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gehäuse 32 eingeschraubt ist, um die maximale Rückstellung des , Kolben 46, welche vorliegt falls der Kolben 76 sich gegen die : Huthülse 74 anlegt,einstellbar festzulegen. Die Hülse 74 wird durch eine Sicherungsmutter 76 in der eingestellten Stellung fest+

gehalten.

Der soweit beschriebene Aufbau der Kraftstoffpumpe ist aus der ■ U.S. Patentschrift 3,771,506 bekannt.

Zur Einstellung der axialen Lage des Verstellkolbens 4 um den | Einspritzseitpunkt zu regeln, gelangt Kraftstoff unter Druck ! vom Auslass der Förderpumpe durch die Leitung 54 , die Bohrung 56 und den Schlitz 58 des Verstellkolbens, der immer in Verbindung mit der Bohrung 56 ist, in eine Kammer 84 und beaufschlagt dort das Ende eines Servokolben 80 gegen die Kraft einer Feder 82.

Falls der Motor zum Anlassen angekurbelt wird bewegt sich der Verstellkolben 46 nach rechts und legt sich gegen die Hülse 74 an, wie in Figur 2 dargestellt ist, infolge der Reaktionskräfte zwischen den Nockenkurven 26 und den Rollen 36. Der Druck am Auslass der Förderpumpe ist gering bei der Anlassdrehzahl und reicht nicht aus, um den Stellkolben 80 nach links gegen die Kraft der Feder 62 zu bewegen. Dies verhindert eine Verbindung zwischen der Kammer 84 und der Bohrung 86 , durch welche der Kraftstoff während der normalen Betriebsweise der Vorstellvorrichtung in die Hydraulikkammer 50 strömt.

Aus der Figur 2 ist desweiteren ersichtlich, dass der Schlitz 58 auch in Verbindung mit einer Bohrung 88 ist, um Kraftstoff unter Druck von der Auslassseite der Förderpumpe in die Kammer 90 zu fördern, um einen Stellkolben 92 zum Vorstellen des Einspritzzeitpunktes beim Anlassen für eine Bewegung nach rechte gegen die Kraft einer Feder 94 zu beaufschlagen. Die Vorbelastung der Feder 94 reicht jedoch aus, um eine Bewegung des Stellkolbens ■ 92 zu verhindern bis eine vorbestimmte Motordrehzahl, z.B. 800 Umdrehungen pro Minute ,erreicht ist. Der Federsitz 96 ist einstellbar zum Voreinstellen dieser Drehzahl. Eine dritte Bohrung · 98 ist in Verbindung mit dem Schlitz 58 und öffnet beim Anlassen in eine Ringnut 100 des Stellkolbens 92 , welche Nut ihrerseits über eine diagonale Bohrung 102 an die axiale Bohrung 60 ange- ,

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schlossen ist, um Kraftstoff vom Auslass der Förderpumpe 10 bei j Anlassdrehzahl in die Hydraulikkamnier 50 zu fördern. Dadurch wird|

ι der Verstellkolben 46 nach links bewegt und der Nockenring 28 \

wird durch den Verbindungsstift 48 vorgestellt. .

Nach dem Anlassen des Motors und bei weiterer Zunahme des Druckes der Förderpumpe, steigt der Druck in der Kammer 90 und überwiegt j die Kraft der Feder 94 bis der Stellkolben 92 sich gegen den : Federsitz 96 anlegt. Der Kolben 92 bleibt in Berührung mit dem j Federsitz 96 bis der Motor wieder zum Stillstand gelangt.

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zu unterbrechen falls eine Ruhelage erreicht ist. Der Stellkolben , 80 überwacht danach die Verbindung zwischen der Kanuner 84 und der' Bohrung 86 zur Regelung des Kraftstoffvolumens in der Hydraulik- ; kammer 50 in Abhängigkeit der Motordrehzahl während dem Betrieb desselben. ',

Falls erwünscht kann wie bei dem dargestellten AusführungsbeispieJ eine Vorrichtung vorgesehen sein zur Veränderung der Vorstellung des Einspritzzeitpunktes in Abhängigkeit der Motorbelastung. '

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Federsitz 112 für die Feder 82 des Stellkolbens 80 an einem axial in Abhängigkeit der Belastung b3weglichen Kolben 114 befestigt. Der Federsitz 112 ist in den Kolben 114 verstellbar eingeschraubt, damit die Vorbelastung der Feder 82 eingestellt werden kann. Dementsprechend kann der Federsitz 112 in Längsrichtung in Abhängigkeit der Kräfte, die am Kolben 114 angreifen verstellt werden.

Kraftstoff unter Druck vom Auslass des Dosierventiles 16 gelangt über die Leitung 116 in eine Kammer 118 an einem Ende des in Abhängigkeit der Belastung verstellbaren Kolbens 114 über die Ringnut 120 und die diagonale Bohrung 122. Falls das Dosierventil vollständig geöffnet ist, so entspricht der Druck in der Bohrung 116 stromabwärts des Dosierventiles 16 und in der Kammer 11b iiu wesentlichen dem Druck der Förderpumpe in der Kammer 84 am EnJi des Stellkolbens 80. Da der Durchmesser des in Abhängigkeit der Belastung verstellbaren Kolbens 114 grosser ist als derjenige des Stellkolbens 80, bleibt die Schulter 184 des Kolbens 114 in Anlage mit dem Anschlag 12<5, siehe Figur 2.

Falls die Motordrehzahl soweit zunimmt bis der Druck in der Kamme* 84 die Kraft der Feder 82 übersteigt, so bewegt sich der Stellkolben 80 nach links und legt sich gegen den in Abhängigkeit der Belastung verstellbaren Kolben 114 an. Dies verhindert die weitere Bewegung des Stellkolbens 80 und begrenzt somit die Voi stellung des Einspritzzeitpunktes bei voller Belastung.

Falls das Dosierventil verstellt wird zwecks Verkleinerung der oosieröffnung 14 , um die dem Motor zu zuführende Kraftstoffmengt herabzusetzen, so ensteht ein -"ucK-abfall in der Bohrung 116 und

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in der Kanuner 118. Dementsprechend bewegt sich der in Abhängigkeit der Belastung verstellbare Kolben 114 nach links unter der Belas-ftung durch die Feder 82, die den Druck der Förderpumpe in der Kammer 84 auf den Kolben 114 überträgt. Somit kann sich der Stellkol«- ben 80 weiter nach links bewegen , wodurch eine grössere Bewegung des Vsrstellkolbens 46 bei einer Verriigerung der Motorlast möglich ist. Damit erreicht man eine grössere Vorstellung des Einspritzzeitpunktes bei Betrieb unter Teillast al· bei Betrieb unter Vollast.

Die Hülse 128 , welche als Zylinder für den in Abhängigkeit der Belastung verstellbaren Kolben 114 dient, ist axial beweglich zur Einstellung der Vorstellung bei Vollast und eine Sicherungsmutter 130 dient zum Festhalten der Hülse in der eingestellten Stellung. Eine Feder 132 mit geringer Federkonstante ist vorgesehen zur Unterstützung des Kraftstoffdruckes in der Kammer 118, um den Kolben 114 nach rechts zu belasten. Die Vorspannung dieser Feder kann geregelt werden durch Einstellung der Schraube 134, welche durch die Sicherungsmutter 136 festgehalten wird und diese Feder bestimmt die Dosierventilstellung»bei welcher die Vorstellung des Einspritzzeitpunktes zunimmt für Betrieb bei Teillast von der vorbestimmten Vorstellung des Einspritzzeitpunktes für Betrieb unter Vollast.

Eine hohe Vorspannung der Feder 132 verzögert den Beginnn der Vorstellung des Einspritzzeitpunktes für Teillast über den Beginn der Vorstellung bei Vollastbetrieb hinaus.

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Claims

PATENTANWÄLTE

ges & Prahl

r. 12 D-8000 M0o*en 5 2 7 ? Γ) 7 7 8

"~\ PATENTANSPRÜCHE

/ 1 ./Kraftstoffe inspr ι tzpumpe für e i n/^Verbrennungsmotor, mit einem in einem Zylinder beweglichen Verstellkolben zum Vorstellen und Zurückstellen des Einspritzzeitpunktes, und mit einer Hydraulikkammer auf einer Seite des Kolbens, die an ein/von der Motordrehzahl abhängigen. Fluiddruck anzuschliessen ist, um den Verstellkolben zum Vorstellen des Einspritzzeitpunktes zu verstellen falls die Motordrehzahl zugenommen hat, gekennzeichnet durch eine erste Vorrichtung zur Steuerung der Druckfluidzuführung in die Hyrdau- ! likkammer, wobei diese erste Vorrichtung mit Mitteln versehen ist, um die Zuführung des Druckfluides in die Hydraulikkammer zu verhindern, bis eine vorbestimmte Drehzahl erreicht ist, und durch ι eine zweite Vorrichtung zur Steuerung der Druckfluidzuführung in die Hydraulikkammer, wobei die zweite Vorrichtung parallel zu der ersten Vorrichtung angeordnet ist, um Druckfluid in die Hydraulikkammer während dem Anlassen des Motors einzuleiten, zwecks Vorstellen des Einspritzzeitpunktes.
2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Übersteuerung der zweiten Vorrichtung , um Druckfluid in die Hydraul ιkkammer einzuleiten bei einer zweiten Motordrehzahl, die kleiner ist als die vorbestimmte Motordrehzahl.
3. Einspritzpumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Ableiten des Druckfluides aus der Hydraulikkammer, nachdem die zweite Motordrehzahl erreicht ist.
4. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die zweite Vorrichtung ein Kolben ist, der als Ventil dient und beim Anlassen in Richtung zum öffnen des Ventiles belastet ist, bis die zweite Motordrehzahl erreicht ist.
5. Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Druckfluid das Ventil beaufschlagt, um dasselbe beim Erreichen der zweiten Motordrehzahl zu schliessen.
6. Einspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Ventil ein in einer Bohrung des Verstellkolbens angeordneter Kolben ist.

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ORIGINAL INSPECTED

cn
7. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in

Abhängigkeit der Motoi Last verstellbaren» Kolben und eine Hydrau- ^: likkanuner an einem Ende des in Abhängigkeit der Last verstellbaren. Kolben⁵, welche Hydraulikkammer an einen von der Motorlast abhängigen Fluiddruck anzuschliessen ist, wobei der in Abhängigkeit der * Motorlast verstellbare Kolben mit dem Vorstellkolben zusammenwirkt, um den Vorstellkolben in Richtung zur Zurückstellung des '. Einspritzzeitpunktes bei steigender Motorlast zu bewegen.
8. Einspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet»dass ein Anschlag vorgesehen ist zur Begrenzung der Bewegung des in Abhängigkeit der Motorlast verstellbaren Kolbens in Richtung zur Zurückstellung des Einspritzzeitpunktes, damit der in Abhängigkeit der
Motorlast bewegliche Kolben keine Verstellung des Einspritzzeitpunktes zulässt,/ale Motorbelastung einen vorbestimmten Wert übersteigt.

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