DE2900507A1

DE2900507A1 - Dieseleinspritzpumpe mit schraegkantensteuerung und drehzahlregler

Info

Publication number: DE2900507A1
Application number: DE19792900507
Authority: DE
Inventors: John Dipl Ing Noraberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-17
Filing date: 1979-01-08
Publication date: 1979-07-19
Also published as: AT357377B; US4289105A; FR2414628B1; ATA33078A; GB2012352B; JPS54109520A; JPS59131538U; GB2012352A; FR2414628A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dieseleinspritzpumpe mit Schrägkantensteuerung und Drehzahlregler sowie einer mit diesem kombinierten Vorrichtung zur Mengenangleichung, wobei die drehzahlabhängige Verstellbewegung der Reglermuffe über ein Hebelsystem und die Regelstange auf die Einspritzpumpen-Plunger einwirkt, deren obere und untere Steuerkanten in ihrer Abwicklung eine gekrümmte Form aufweisen, wobei im Bereich zwischen den höheren Teillasten und der Vollast in Richtung zur Vollast die obere Steuerkante einen steigenden und die untere Steuerkante einen fallenden Verlauf aufweist.

Zur Erzielung günstiger Kraftstoff-Verbrauchs- und Abgasemissions-Werte von Dieselmotoren ist für jeden BetrJÖ)szustand ein ganz bestimmter Einspritzzeitpunkt von großer Bedeutung. Der erforderliche Einspritzzeitpunkt ist von mehreren Betriebsparametern abhängig, wobei besonders die Drehzahlabhängigkeit des Einspritzzeitpunktes entscheidend ist. Je nach Einspritzsystem sind dazu mehr oder weniger aufwendige Zusatzeinrichtungen notwendig. Bei den bekannten Einspritzsystemen von Dieselmotoren wird die drehzahlabhängige Verstellung des Einspritzzeitpunktes üblicherweise durch eine automatisch durchgeführte Relatiwerdrehung der Einspritzpumpen-Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle erreicht. Eine derartige Einrichtung zur Einspritzzeitpunkt-Verstellung ist nicht nur teuer, sie erhöht auch nicht unbeträchtlich das Gesamtgewicht des Dieselmotors sowie das Bauvolumen. Diese Tatsache gewinnt bei den Bemühungen, möglichst leichte und gleichzeitig kompakte und leistungsfähige Dieselmotoren zu bauen, zunehmend an Bedeutung.

Besonders aufwendig ist die drehzahlabhängige automatische Verstellvorrichtung für den Einspritzzeitpunkt bei der Verwendung von sogenannten Pumpendüsenelementen, wobei je Zylinder eine eigene, mit der Einspritzdüse kombinierte Einspritzpumpe verwendet wird. Bei diesem Einspritzsystem sind die Einspritznocken mit den Ein- und Auslaßventilnocken auf einer Nockenwelle gemeinsam angeordnet. Eine automatische Spritzverstellung durch eine Relativbewegung der Pumpen-Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle ist bei diesem System nicht möglich. Die Verstellung des Einspritzzeitpunktes erfolgt bei diesem System mit Hilfe einer Exzenterwelle, auf der die die Einspritzpumpenelemente betätigenden

909829/0684

Kipphebel gelagert sind. Diese Konstruktion erfordert relativ hohe Verstellkräfte, ist sehr aufwendig und bedeutet auch eine Einschränkung der konstruktiven Möglichkeiten.

Anzustreben ist eine Einrichtung» die es ermöglicht, den Einspritzzeitpunkt automatisch in Abhängigkeit von der Drehzahl zu verstellen, ohne daß weitere Zusatzeinrichtungen als die üblicherweise an Dieseleinspritzpumpen vorhandenen notwendig werden. Moderne Dieseleinspritzpumpen weisen üblicherweise eine sogenannte Mengenangleichvorrichtung auf, die in Kombination mit dem Drehzahlregler arbeitet. Die Mengenangleichvorrichtung hat die Aufgabe, den sogenannten blockierten Einspritzmengenverlauf über der Drehzahl an die Erfordernisse des Motors anzupassen« Unter blockiertem Einspritzmengenverlauf wird der Verlauf der eingespritzten Kraftstoffmenge über der Drehzahl bei blockierter Regelstange verstanden, der im allgemeinen infolge von hydraulischen Effekten vom angestrebten Einspritzmengenverlauf vor allem bei höheren Drehzahlen zum Teil erheblich abxi/eicht. Um diese Abweichung auszugleichen, wird die drehzahlabhängige Verstellbewegung der Reglermuffe dazu ausgenutzt, über ein Hebelsystem auf die Regelstange der Einspritzpumpe bzw« der Pumpendiisenelemente einzuwirken und - im Falle einer sogenannten Minus- oder legativangleichung - damit mit steigender Drehzahl eine Verdrehung der Einspritzpumpen-Plunger im Sinne einer größeren Fördermenge zu erzielen. Bei den meisten bekannten Einspritzsystemen liegt die obere Steuerkante der Einspritzpumpen-Plunger in einer senkrechten Ebene zur Plungerachse und die untere Steuerkante üblicherweise schräg zur Plungerachse» Dies hat zur Folge, daß der Förderbeginn konstant ist und daß die Mehrmenge zur Mengenangleichung durch das von der unteren Steuerkante mit zunehmender Verdrehung des Plungers hervorgerufene spätere Pörderende erzielt wird.

In der PR-PS 1 093 £60 sind Stempel von Einspritzpumpen beschrieben, bei denen die obere und die untere Steuerkante in ihrer Abwicklung eine gekrümmte Pom aufweisen. Die Krümmungsmittelpunkte der Steuerkanten liegen dabei unterhalb der Steuerkanten, sodaß eine Wölbung derselben zum oberen Ende des Stempels der Einspritzpumpe entsteht. Der Anstieg der oberen Steuerfcante ist in Richtung zur Vollast zunehmend schwächer und der Abfall der

909829/0684

⁴ 2300507

unteren Steuerkante in Richtung zur Vollast zunehmend .stärker. Das bedeutet, daß eine Angleichung der eingespritzten Kraftstoffmenge im Bereich der Vollast zum überwiegenden Teil über ein späteres Förderende bewerkstelligt wird, eine drehzahlabhängige Vorverlegung des Förderbeginns ist daher mit dieser Anordnung nicht erreichbar.

In der DD-PS 124.932 ist ein Einspritzpumpenstempel beschrieben, dessen obere und untere Steuerkante gerade ausgebildet sind. Eine gekrümmte Ausbildung der Steuerkanten ist prinzipiell möglich, jedoch liegen auch bei dieser Ausführung die Krümmungsmittelpunkte der Steuerkanten unterhalb derselben. Weiters weist die obere Steuerkante gemäß der DD-PS 124.932 im Bereich der oberen Teillast und der Vollast einen zur Vollast hin abfallenden Verlauf auf, um in diesen Bereich zwecks Erniedrigung der Spitzendrücke eine Verlegung des Einspritzbeginns nach spät zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehzahlabhängige Verstellung des Einspritzzeitpunktes ohne zusätzliche Einrichtungen· zu' ermöglichen. Dazu ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Krümmungsmittelpunkt bzw« die Krümmungsmittelpunkte der beiden. Steuerkanten oberhalb der Steuerkanten liegt bzw. . liegen" und daß gegenüber dem übrigen Verlauf die untere Steuerkänte in Richtung zur Vollast zunehmend schwächer fällt und die obere Steuerkante zunehmend stärker ansteigt, so daß die drehzahlabhängige Mengenangleichung vorwiegend über die obere Steuerkante erfolgt und eine drehsahlabhängige Vorverlegung des Förderbeginns erzielt wird. Die zur Mengenkorrektur nötige Korrekturbewegung der Angleichvorrichtung wird also vorteilhafterweise dazu benutzt, um mit Hilfe von entsprechend ausgebildeten Steuerkanten eine drehzahlabhängige Verstellung des Einspritzzeitpunktes zu ermöglichen. Als besonderer Vorteil dieser Lösung ist hervorzuheben, daß keinerlei zusätzliche Einrichtung an der Einspritzpumpe bzw. an den Pumpendüsenelementen erforderlich ist, außer entsprechend ausgebildeten Einspritaputapen-Plungern» Durch die Formgebung und dureii die relative Lage der oberen und der unteren Steuerkante zueinander ist die Möglichkeit gegeben, den Einspritsss-itpunkt auch lastabhängig an beeinflussen, wobei die drefazahlabiiänglge Verstellung des Fösderbegiaas erhalten bleibt. Schließlich ist von forteil, daß bei eines entsprechenden Nocken-»

909 8 29/0 68.4

form die mittlere Fördergeschwindigkeit mit sinkender Motordrehzahl erhöht wird und an einen großen Drehzahlbereich besser angepaßt werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann im Bereich zwischen den höheren Teillasten und der Vollast die untere Steuerkante schwächer als die obere Steuerkante geneigt sein. Dadurch kann eine optimale drehzahlabhängige Einspritzzeitpunktverstellung verwirklicht werden. Eine weitere Anpassungsmöglichkeit der Einspritzzeitpunktverstellung kann erreicht werden, wenn im Bereich zwischen den höheren Teillasten und der Vollast die Steigungsrichtung der untenliegenden Steuerkante sich umkehrt, sodaß im Bereich der Vollaststellung die untenliegende Steuerkante mit der obenliegenden Steuerkante wieder gleichsinnig verläuft. Es ist damit möglich, die erforderliche Angleichmenge teilweise oder zur Gänze über den entsprechend der oberen Steuerkante vorverlegten Förderbeginn zu fördern oder auch die gesamte Einspritzung vorzuverlegen.

Die erzielbare drehzahlabhängige Förderbeginnverstellung ist abhängig von der maximalen Korrektur der Einspritzmenge durch die Mengenangleicheinrichtung. Eine Beeinflussung der notwendigen Korrekturmenge ist durch die Abstimmung von Auslegungsdaten des Einspritzsystems, wie Schadraum im Hochdruckteil, Düsenlochquerschnitt, Entlastungssystem, Nockenform etc. im allgemeinen ohne Nachteil auf wichtige Motorkennwerte wie Kraftstoffverbrauch und Abgasemission in einem Ausmaß möglich, das geeignet ist, in Verbindung mit den geschilderten Anordnungen der Steuerkanten und der Angleicheinrichtung des Reglers eine ausreichende drehzahlabhängige Spritzverstellung zu verwirklichen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Einspritzpumpe mit Drehzahlregler und M^ngenangleichvorrichtung in schematischer Darstellung,

Figo 2 eine Abwicklung der Steuerkanten eines Einspritzpumpen-Plungers gemäß der Erfindung und

Fig. 3 ein Beispiel einer Nockenform, charakterisiert durch den Hub- und Geschwindigkeitsverlauf.

In Fig. 1 ist die Einspritzpumpennockenwelle mit 1 bezeichnet. Der Drehzahlregler 2 ist mit der Nockenwelle verbunden, seine

909829/0684

Muffe 3 wirkt auf einen federbelasteten, verstellbaren Anschlag 4, der im Hebel 5 gelagert ist, ein. An der Muffe 3 des Drehzahlreglers 2 ist gelenkig ein Hebel 6 befestigt, an dem ein federbelasteter Hebel 7 gelenkig gelagert ist, der über ein Gelenk 8 und den Reglerhebel 9 mit der Regelstange 10 in Verbindung steht. Die Regelstange 10 greift mit ihrem gezahnten Teil in die Regulierhülse 11 des Einspritzpumpen-Plungers 12 ein. Der Einspritzpumpen-Plunger 12 wird von der Nooke 1^f über die schematisch angedeutete Laufrolle 13 gegen die Kraft der Feder 14 betätigt.

Die Vorrichtung zeigt eine sogenannte Negativ- oder Minusangleiohung. In der gezeichneten Lage des Reglers ist die Muffenkraft bei der niedrigsten Vollastdrehzahl mit der Kraft der Angleichfeder 4·' im G-leichgewicht. Die Steuerbohrung 15 liegt in der abgewickelten Darstellung der Steuerkanten nach Fig. 2 bei a, dabei ist gemäß Fig. 3 der Vorhub h_Q1 und der Förderbeginn liegt bei oC_o1· MitoC ist die Stellung der Nockenwelle in Winkelgrad bezogen auf die Nockenwelle angegeben. Bei steigender Motordrehzahl wird die Angleichfeder 4¹ mehr und mehr zusammengedrückt, bis bei Erreichung der höchsten Vollastdrehzahl der Anschlag 4 an den Anschlag 5' des Hebels 5 zur Anlage gebracht wird. Dabei hat sich der Anlenkpunkt 6' des Hebels 6 um den Betrag Δs nach rechts bewegt. Der Umlenkhebel 7 wurde durch die Bewegung des Hebels 6 ebenfalls nach rechts bewegt und über den Anschlag der Stellschraube 16 im Uhrzeigersinn verdreht, wobei diese Drehbewegung über das Gelenk 8 und die Lasche 17 auf den Reglerhebel 12 und in weiterer Folge auf die Regelstange 10 übertragen wurde. Entsprechend den Hebelübersetzungen hat sich dabei die Regelstange 10 um den Betrages nach links bewegt. Über die Regulierhülse 11 wird diese Bewegung auf den Plunger 12 übertragen, dessen Steuerkanten 18 und 19 um den Betrag As am Umfang relativ zur Steuerbohrung 15 in Fig. 2 in die Lage b gebracht wurde. Dadurch vergrößert sich der Förderhub von h.. auf hg» der die richtige Vollasteinspritzmenge bei der maximalen Drehzahl ergibt, wobei gleichzeitig entsprechend der Form und der Lage der oben liegenden Steuerkante 18 sich der Vorhub um den Betragt h_Q verkleinert, was entsprechend der Nockenform in Fig. 3 einer Vorverstellung des Förderbeginns um den Betrag Ao^ entspricht. Gleichzeitig sinkt die winkelbezogene Geschwindigkeit

909829/0684

am Beginn des Förderhubes von Vq. auf Vq„ in Fig. 3«. Dies bedeutet eine vorteilhafte Anpassung der Fördergeschwindigkeit an die Motordrehzahl. Bei weiterer Drehzahlerhöhung wird die Vorspannung der Reglerfeder 20 überwunden und die Bewegungsrichtung der Regelstange 10 kehrt sich um. Es erfolgt die übliche Abregelung aus dem Vollastanschlag 21 bis zum oberen Leerlauf, Lage c in Fig. 2. Durch die gemeinsame Bewegung des Anlenkpunktes 6' auf der Reglermuffe 3 und des am Hebel 5 nun anliegenden Anschlages 4 bewegen sich die Hebel 5» 6 und 7 wie ein einziger Hebel um den Drehpunkt 22.

In der in Fig. 2 dargestellten Abwicklung der Steuerkanten des Einspritzpumpen-Plungers 12 weist die obere Steuerkante 18 ab etwa der der niedrigsten Vollastdrehzahl entsprechenden Stellung a einen gegen das obere Plungerende 23 ansteigenden Verlauf auf. Die untere Steuerkante, die das Förderende bestimmt, weist im Bereich zwischen der der niedrigsten Vollastdrehsahl entsprechenden Stellung a und der der maximalen Vollastdrehzahl entsprechenden Stellung b einen wesentlich schwächer geneigten Verlauf aufο Der Bereich zwischen den höheren Teillasten und der Vollast ist In Fig. 2 mit 19' bezeichnet. Durch diese Ausbildung der Steuerkanten wird erreicht, daß entlang der Vollast mit steigender Drehzahl das Förderende annähernd konstant bleibt und daß die benötigte Angleichmenge vorwiegend über den entsprechend der oberen Steuerkante 18 vorverlegten Förderbeginn verwirklicht wird.

78 12 07
Mo/Fr

909829

eerse

it

Claims

Patentansprüche;

Dieseleinspritzpumpe mit Schrägkantensteuerung und Drehzahlregler sowie einer mit diesem kombinierten Vorrichtung zur Mengenangleichung, wobei die drehzahlabhängige Verstellbewegung der Reglermuffe über ein Hebelsystem und die Regelstange auf die Einspritzpumpen-Plunger einwirkt, deren obere und untere Steuerkanten in ihrer Abwicklung eine gekrümmte Form aufweisen, wobei im Bereich zwischen den höheren Teillasten und der Vollast in Richtung zur Vollast die obere Steuerkante einen steigenden und die untere Steuerkante einen fallenden Verlauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsmittelpunkt bzw. die Krümmungsmittelpunkte der beiden Steuerkanten (18, 19) oberhalb der Steuerkanten (18, 19) liegt bzw. liegen und daß gegenüber dem übrigen Verlauf die untere Steuerkante (19) in Richtung zur Vollast zunehmend schwächer fällt und die obere Steuerkante (18)zunehmend stärker ansteigt, so daß die drehzahlabhängige Mengenangleichung vorwiegend über die obere Steuerkante (18) erfolgt und eine drehzahlabhängige Vorverlegung des Förderbeginns erzielt wird.
2. Dieseleinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich (19') zwischen den höheren Teillasten und der Vollast die untere Steuerkante (19) schwächer als die obere Steuerkante (18) geneigt ist.
3. Dieseleinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich (19*) zwischen den höheren Teillasten und der Vollast die Steigungsrichtung der untenliegenden Steuerkante (19) sich umkehrt, sodaß im Bereich der Vollaststellung (b) die untenliegende Steuerkante (19) mit der obenliegenden Steuerkante (18) wieder gleichsinnig verläuft.

909829/0684