DE2919574A1 - Zeitsteuereinrichtung fuer eine kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Kraftstoffeinspritzpumpe, wie sie benutzt wird, um sequentiell abgeteilte Mengen Kraftstoffes unter hohem Druck zu den Zylipdern von Dieselmotoren zu fördern, und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung in solchen Kraftstoffpumpen, bei denen die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder des Motors bei einem im wesentlichen konstanten Kurbelwinkel beginnt, ungeachtet Änderungen in der Belastung und der Drehzahl des Motors in einem vorgeschriebenen Drehzahlbereich,.

Im Betrieb von Verbrennungsmotoren, bei denen mit Kraftstoffeinspritzung gearbeitet wird_r wird eine dosierte Menge flüssigen Kraftstoffes unter hohem Druck jedem Motorzylinder

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in Synchronismus mit dem Motorarbeitsspiel zugeführt. In Einspritzpumpen mit Einlaßdosierung, bei denen die Kontur eines Nockens in Pumphübe von durch den Nocken betätigten Tauchkolben umgesetzt wird, gibt es eine festgelegte Beendigung des Pumpereignisses für eine festgelegte Einstellung des Pumpnockens. Zur Erzielung der besten Leistung und zur Kontrolle der Abgasemissionen ist es bei solchen Pumpen erwünscht, die zeitliche Einstellung oder Lage des Pumpereignisses in bezug auf das Motorarbeitsspiel vorzuverlegen, wenn die Motordrehzahl erhöht wird, so daß die Kraftstoffeinspritzung bei demselben Motorkurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bei unterschiedlichen Drehzahlen beginnt. Darüber hinaus ist es erwünscht, daß die Kraftstoffeinspritzung bei im wesentlichen demselben Motorkurbelwinkel während des Betriebes mit unterschiedlichen Belastungswerten beginnt.

Die Erfindung schafft demgemäß insbesondere eine neue und verbesserte Kraftstoffeinspritzpumpe der vorstehend beschriebenen Art, welche eine Pumpenzeitsteuereinrichtung aufweist, die die zeitliche Lage des Pumpereignisses in für einen wirksamen Betrieb und für eine Abgasemissionskontrolle erforderlicher Weise so eingestellt, daß die Kraftstoffeinspritzung bei im wesentlichen demselben Motorkurbelwinkel unter sich ändernden Motorbetriebsbedingungen beginnt. Die Einspritzpumpenzeitsteuereinrichtung nach der Erfindung liefert leichter reproduzierbare Ergebnisse von Pumpe zu Pumpe.

Weiter schafft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer mechanisch verstellbaren Zeitsteuereinrichtung für das Pumpereignis, die im Aufbau einfach ist, in der Leistung vorhersagbar ist und leicht an jede gewünschte Menge und jedes gewünschte Programm der Zeitsteuerungsänderung mit Änderungen in der Belastung und der Drehzahl angepaßt werden kann.

Ferner schafft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzpumpe,

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die ein mechanisch verstellbares Servoventil zum Verstellen der zeitlichen Lage des Pumpereignisses gemäß der zu dem Motor geförderten Kraftstoffmenge hat. Der Aufbau ist dabei so getroffen, daß die mechanische Steuereinrichtung für das Servoventil nicht auf die Bewegung des Gaspedals zum Verringern der Menge an zu dem Motor geförderten Kraftstoff einwirken kann.

Gemäß der Erfindung wird ein verbessertes programmiertes, lastbezogenes Vorverstellsignal erzeugt, das eine reproduzierbare Vorverstellung der zeitlichen Lage des Pumpereignisses in einem vorgeschriebenen Belastungsbereich ungeachtet Änderungen in der Kraftstoffviskosität und in Herstellungsänderungen bei der Pumpe und dem Motor ergibt.

Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt und teilweise

weggebrochen eine Längsseitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 teilweise im Schnitt und teilweise

weggebrochen eine vergrößerte Endansicht der Kraftstoffeinspritzpumpe von Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilseitenansicht derselben

. und

Fig. 4 eine Teilansicht auf der Linie 4-4

von Fig. 2.

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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Kraftstoffpumpe, an deren Beispiel die Erfindung beschrieben wird, handelt es sich um eine Bauart, die sequentielle, abgemessene Stöße oder abgeteilte Mengen Kraftstoffes unter hohem Druck den verschiedenen Kraftstoffeinspritzdüsen eines Verbrennungsmotors zuführt. Die Pumpe hat ein Gehäuse 12, das mit einem Deckel versehen ist, der an ihr durch Schrauben 16 befestigt ist. Ein Kraftstoffverteilrotor 18 mit einer durch den Motor angetriebenen Antriebswelle 20 ist in dem Gehäuse drehbar gelagert.

Eine Drehschieber-Zubringerpumpe oder die ND-Förderpumpe 22 wird durch den Rotor 18 angetrieben und empfängt Kraftstoff aus einem Vorratstank (nicht dargestellt) über einen Pumpeneinlaß 24. Der von der Pumpe 22 abgegebene Kraftstoff wird unter Druck über einen axialen Kanal 28, einen Ring 31 und einen Kanal 30 zu einem Dosierventil 32 gefördert. Ein Zubringerpumpendruckeinstellventil, das insgesamt mit der Bezugszahl 34 bezeichnet ist, stellt den Ausgangsdruck der Zubringerpumpe ein und leitet überschüssigen Kraftstoff zu dem Pumpeneinlaß 24 zurück. Das Einstellventil 34 ist so ausgelegt, daß es den Zubringerpumpenausgangsdruck liefert, der mit der Motordrehzahl ansteigt, um den erhöhten Kraftstoffbedarf des Motors bei höheren Drehzahlen zu decken und um einen Kraftstoffdruck zu schaffen, der zum Betätigen von Hilfsvorrichtungen der Kraftstoffpumpe geeignet ist.

Eine HD-Füllpumpe 36, welche zwei einander gegenüberliegende Kolben 38 aufweist, die in einer diametralen Bohrung 39 des Motors hin- und herbewegbar angeordnet sind, empfängt dosierten Einlaßkraftstoff aus dem Dosierventil 32 über mehrere winkelversetzte radiale öffnungen 40 (von denen nur zwei gezeigt sind), welche sequentiell mit einem diagonalen Einlaßkanal 42 des Rotors 18 bei dessen Drehung in Deckung kommen.

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Eine abgeteilte Kraftstoffmenge wird durch die Füllpumpe auf hohen Druck gebracht und über eine axiale Bohrung 46 des Rotors einem Förderkanal 48 zugeführt, welcher sequentiell mit mehreren winkelversetzten Auslaßkanälen 50 (von denen nur einer gezeigt ist) in Deckung kommt, die mit den einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors über Auslaßanschlüsse 51, welche auf dem Umfang des Gehäuses 12 angeordnet sind, in Verbindung stehen. Ein Förderventil 52 in der axialen Bohrung 46 sorgt für ein rasches Absperren der Kraftstoffzufuhr zu den Düsen am Ende des Pumphubes der Füllpumpe 36, damit Kraftstoff nicht in die Motorbrennkammern nachtropfen kann.

Die winkelversetzten Kanäle 40 der Füllpumpe 36 sind auf dem Umfang der Rotorbohrung angeordnet und kommen mit dem diagonalen Einlaßkanal 42 des Rotors 18 während des Ansaughubes der Kolben 38 sequentiell in Deckung, während die winkelversetzten Auslaßkanäle 50 in gleicher Weise angeordnet sind und mit dem Verteilkanal 48 während des Verdichtungshubes der Kolben sequentiell in Deckung zu kommen.

Ein ringförmiger Nocken 54, der mehrere Paare von einander diametral gegenüberlxegenden Nockenbuckeln hat, dient zum gleichzeitigen Nachinnenbewegen der Füllpumpenkolben 38, um die Kraftstofffüllung oder -menge zwischen denselben periodisch unter Druck zu setzen und dadurch periodisch sequentielle abgeteilte Mengen oder Füllungen von unter Druck stehendem Kraftstoff zu dem Motor zu fördern. Zwei Rollen 56, die durch Rollenschuhe 58 gehaltert sind, werden durch den Rotor in einer radialen Linie mit den Kolben 38 gehalten, um die Kolben nach innen zu bewegen.

Zur Zeitsteuerung der Verteilung des unter Druck gesetzten Kraftstoffes auf die Kraftstoffdüsen in richtigem Synchronismus mit dem Motorbetrieb kann der ringförmige Nocken 54 durch einen Zeitsteuerkolben 55, der mit dem Nocken 54 durch.

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einen Verbindungsstift 57 verbunden ist, winkelverstellt werden.

Mehrere Fliehgewichte 62, die um die Pumpenwelle 20 herum zur gemeinsamen Drehung mit derselben angeordnet sind, üben eine veränderliche Axialkraft auf eine Hülse 64 aus, die auf der Welle 20 verschiebbar gelagert ist. Die Hülse berührt einen schwenkbar gelagerten Fliehkraftreglerarm 66 und drückt ihn - gemäß der Darstellung in Fig. 1 - im Uhrzeigersinn um einen tragenden Drehzapfen 68.

Der Fliehkraftreglerarm 66 wird durch eine Reglerfederanordnung 70, deren axiale Lage durch einen Nocken 72 verstellbar ist, welcher durch die Gaspedalwelle 74 betätigt wird, die mit dem Gaspedalarm 75 verbunden ist, in die entgegengesetzte Drehrichtung gedrückt. Der Gaspedalarm ist seinerseits mit dem steuernden Fußpedal in dem Führerhaus des Kraftfahrzeuges verbunden.

Der Reglerarm 66 ist so angeschlossen, daß er die Winkelstellung des Dosierventils 32 über einen Steuerarm 76 steuert, welcher an dem Dosierventil in einer in der DE-OS 27 57 404 vorgeschlagenen Weise befestigt ist.

Bekanntlich kann die Menge oder die Größe der abgeteilten Menge Kraftstoffes, die durch die Füllpumpe in einem einzigen Pumphub gefördert wird, leicht gesteuert werden, indem das Ausmaß der Drosselung des Kraftstoffdurchflusses durch das Dosierventil 32 verändert wird.

Der Fliehkraftregler regelt, wie es in dem vorgenannten älteren Vorschlag angegeben ist, automatisch die Motordrehzahl in dem Lehrlaufdrehzahlbereich und bei maximaler Drehzahl, während die Dosierung des Kraftstoffes bei Zwischendrehzahlen allein durch die mechanische Betätigung des Gaspedals gesteuert wird.

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Gemäß Fig. 2 ist der Zeitsteuerkolben 55 in einer Querbohrung 80, die zu der Gaspedalwelle 74 parallel ist, verschiebbar gelagert. Ein Kanal 82 sorgt für eine Verbindung mit der Bohrung 80 und mit dem axialen Auslaßkanal 28 der Zubringerpumpe 22, um ihr eingestellten Zubringerauslaßdruck zuzuführen.

Der Kolben 55 hat eine axiale Bohrung 84, in welcher ein Servoventil 86 verschiebbar gelagert ist. Eine Servovorspannfeder 87 liegt an einem Ende des Servoventils 86 an und drückt dasselbe entsprechend der Darstellung in Fig. 2 nach rechts. Im Betrieb ist eingestellter Zubringerpumpenauslaßdruck ständig in einer Ventilkammer 88 an einem Ende des Servoventils 86 vorhanden und übt eine Kraft auf das Servoventil entgegengesetzt zu der Vorspannkraft der Feder 87 aus. Da der Auslaßdruck der Zubringerpumpe eine Funktion der Motordrehzahl ist, ist die Stellung des Servoventils 86 von der Motordrehzahl abhängig.

Wenn der Druck in der Ventilkammer 88 mit zunehmender Motordrehzahl ansteigt, wird die Feder zusammengedrückt, so daß ein Bund 90 des Servoventils eine öffnung 91 eines Kanals 92 freigibt und Kraftstoff aus der Kammer 88 in eine Kolbenkammer 94 am Ende des Zeitsteuerkolbens 55 gehen kann. Wenn die Menge an Kraftstoff in der Kammer 94 zunimmt, bewegt sie den Zeitsteuerkolben 55 nach links, bis der Bund 90 die öffnung 91 des Kanals 92 bedeckt und den Kraftstofffluß zwischen der Ventilkammer 88 und der Kolbenkammer 94 in der Gleichgewichtsposition des Zeitsteuerkolbens 55 beendet, welche die linke Position des Nockens 54 und die zeitliche Lage der Einspritzung festlegt.

Wenn die Motordrehzahl abnimmt, nimmt der Druck in der Ventilkammer 88 ab und die Vorspannkraft der Servofeder 87 bewegt den Servokolben nach rechts, wodurch eine Verbindung zwischen dem Kanal 92 und einem Ring 96 hergestellt wird und Kraftstoff aus der Kolbenkammer 94 über eine Bohrung 98, die mit dem Inneren des Pumpengehäuses 12 in Verbindung steht, abge-

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lassen wird, bis die Gleichgewichtsposition des Zeitsteuerkolbens 55 wieder erreicht ist.

Gemäß Fig. 2 berührt ein Ende der Servofeder 87 einen axial verschiebbaren Federsitz 100, dessen axiale Position durch eine einstellbare Anschlagschraube 102 eines Hebels 104, der auf einem Drehzapfen 106 schwenkbar gelagert ist, festgelegt wird. Der Drehzapfen 106 wird durch zwei ösen gehalten, die von der Seite des Pumpengehäuses 12 vorstehen.

Das entgegengesetzte Ende des Hebels 104 ist mit einem sich axial erstreckenden zylindrischen Ansatz 114 versehen, auf welchem eine Rolle 116 drehbar gelagert ist.

Gemäß Fig. 2 ist eine Plankurvenscheibe 118 an der Gashebelwelle 74 einstellbar festgeklemmt, die mit einer Ringnut 120 versehen ist, welche einen Teil einer Klemmschraube 122 aufnimmt, mittels welcher die axiale Lage der Plankurvenscheibe 118 in bezug auf die Gashebelwelle 74 festgelegt wird.

Die Plankurvenscheibe 118 ist mit einem radial vorstehenden Flansch 124 versehen, der eine Kurvenfläche aufweist, die einen ebenen Teil 128 an ihrem einen Ende, einen geneigten Zwischenteil 130 und einen ebenen Teil 132 am anderen Ende hat.

Die Rolle 116 des Hebels 104 ist mit den Kurvenflächen der Plankurvenscheibe 118 in Berührung bringbar, um den Hebel 104 zu schwenken und dadurch den Servofedersitz 100 entsprechend der Drehstellung der Gaspedalwelle 74 mechanisch zu verschieben. Wenn der Gaspedalarm 75 in eine Stellung niedriger Belastung gedreht wird, berührt die Rolle 116 die ebene Kurvenfläche 128, wie es mit ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt ist, und der Anschlag 100 wird um die größte Strecke in Fig. 2 nach links verschoben, wodurch be-

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wirkt wird, daß sich der Zeitsteüerkolben 55 in eine Position bewegt, die die maximale Vorverstellung der Einspritzzeitsteuerung für eine bestimmte Motordrehzahl ergibt. Wenn der Gaspedalarm 75 aus der in Fig. 3 dargestellten Position in seine Position voller Belastung gedreht wird, berührt die Rolle 116 den nach oben geneigten Rampenteil 130 der Plankurvenscheibe 118 (was in Fig. 4 durch gestrichelte Linien dargestellt ist) und der Hebelarm 104 wird in einer Richtung verschwenkt, um den Servofedersitz 100 nach rechts zu bewegen und etwas Kraftstoff aus der Kammer 94 abzulassen und die zeitliche Einstellung der Einspritzung zu verzögern.

Wenn der Gasarm 75 weiter zu seiner Stellung voller Belastung bewegt wird, wird die Plankurvenscheibe 118 gedreht, so daß die Rolle 116 die höchste ebene Fläche 132 der Plankurvenscheibe berührt und in maximalem Ausmaß gegen den Servofedersitz 100 gedrückt wird, wodurch bewirkt wird, daß sich der Zeitsteuerkolben 55 in einer Richtung bewegt, in der die zeitliche Einstellung der Einspritzung für eine bestimmte Motorbetriebsdrehzahl maximal verzögert wird.

Da das Dosierventil 32 direkt durch die Stellung des Gashebelarms 75 oberhalb des Leerlaufdrehzahlbereiches gesteuert wird, ist die Verschiebung der Winkelposition der Gashebelwelle 74 im wesentlichen proportional zu der Belastung des Motors. Darüber hinaus können das Profil und die Länge des geneigten Kurvenflächenteils 130 geändert werden, um den Teil des Belastungsbereiches und das Ausmaß der Änderung der Exnspritzzeitsteuerung zu ändern, die aus einer bestimmten Belastungsänderung resultiert. Weiter kann durch Steuern des axialen Abstandes zwischen den Kurvenflächenteilen 128 und 132 das maximale Ausmaß der Änderung der Einspritzzeitsteuerung, die durch Änderungen des Motorbelastungswertes- erzielt werden, leicht verändert werden.

Zum Einstellen der Einspritzzeitsteuerung wird zuerst der

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Ausgangsdruck der Zubringerpumpe eingestellt. Der Gaspedalarm 75 wird dann bewegt, um das Dosierventil bei einer vorgeschriebenen Pumpgeschwindigkeit in seine vollständig geöffnete Stellung zu bewegen, und die Einstellschraube 100 wird so eingestellt, daß sich das gewünschte Ausmaß an Einspritzzeitsteuerungsvorverstellung ergibt, wobei die Plankurvenscheibe 118 derart winkelverstellt wird, daß die Rolle 116 den voller Belastung entsprechenden ebenen Teil 132 der Plankurvenscheibe 118 berührt. Nachdem diese Einstellung vorgenommen und eine Verriegelungsmutter 103 festgezogen worden ist, wird das Dosierventil auf einen Teillastzustand eingestellt, in welchem die Rolle den geneigten Teil 130 der Plankurvenscheibe 118 berührt, und die Plankurvenscheibe wird in bezug auf die Gashebelwelle winkelverstellt, bis die gewünschte Einspritzzeitsteuerung erzielt ist. Die Einstellschraube 122 wird festgezogen, um die Plankurvenscheibe 118 an der Gaspedalwelle 74 festzuklemmen.

Die zeitliche Lage des Pumpereignisses ist somit direkt mit der Position der Gaspedalwelle und mit der Motordrehzahl verknüpft und, da die Plankurvenscheibe in bezug auf die Position der Gaspedalwelle leicht einstellbar ist, ist die Zeitsteuerung der Einspritzung unter gegebenen Drehzahl- und Belastungsumständen leicht von Pumpe zu Pumpe reproduzierbar und trotz Herstellungsänderungen von Pumpe zu Pumpe vorhersagbar. Da die Rolle 116 die ebene Fläche 132 der Plankurvenscheibe 118 in der Vollgasstellung berührt, ist die Konstruktion darüber hinaus störungssicher, denn die Gaspedalwelle 74 kann zum Schließen des Dosierventils selbst dann gedreht werden, wenn der Hebel 104 klemmt oder aus irgendeinem Grund nicht gedreht werden kann.

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Claims (5)

Patentansprüche ι

1. Zeitsteuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit Pumpkolben, die sequentielle Pumphübe liefern, mit einem beweglichen Nockenring zum Betätigen der Pumpkolben und zum Verändern der zeitlichen Lage der Pumphübe in be- . zug auf den Betrieb eines zugeordneten Motors, mit einer eine Druckkammer bildenden Einrichtung, mit einem verschiebbaren Zeitsteuerkolben in der Druckkammer, der mit dem Nocken verbunden ist und denselben bei einer Zunahme der Fluidmenge in der Druckkammer in eine Pumphubvorverstellrichtung bewegt, mit einem mit der Druckkammer in Verbindung stehenden Kanal, mit einer Bohrung in dem Zeitsteuerkolben, mit einem Servoventil, das in der Bohrung verschiebbar gelagert ist und eine Vorspannfeder zum Steuern des Eintritts von Fluid in den Kanal und des Ablassens von Fluid aus dem Kanal hat, mit einer Quelle für Fluid, das unter einem Druck steht, der mit der Motordrehzahl korreliert ist und auf das Servoventil gegen die Vorspannkraft der Vorspannfeder einwirkt, um die Menge an Fluid in der Druckkammer zu vergrö-

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Bern, mit einem beweglichen Federsitz zum Vorspannen der Feder und mit einer drehbaren Gaswelle zum mechanischen Verstellen der Kraftstoffmenge, die durch einen einzigen Pumphub gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hebel (104), der an dem Pumpengehäuse (12) schwenkbar gelagert ist, mit einem Ende den Federsitz (100) und mit seinem anderen Ende einen an der Gaswelle (74) befestigten Nocken (118) berührt, so daß durch Drehen der Gaswelle zum Vergrößern der Menge an durch einen Pumphub geförderten Kraftstoff der Federsitz mechanisch verschoben und die Vorspannkraft der Feder (87) während wenigstens einem Teil des Belastungsbereiches des Motors vergrößert und dadurch die zeitliche Einstellung des Pumphubes verzögert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (118) auf der Gaswelle (74) winkelverstellbar und axial fest angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Hebels (104) gegenüber dem Federsitz (100) einstellbar ist, um die Vorspannkraft der Vorspannfeder (87) bei einer ausgewählten Motorbelastung und -drehzahl zu verstellen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswellennocken (118) eine Plankurvenscheibe ist, die axial ebene Endteile (128, 132) hat, welche durch einen axial geneigten Zwischenteil (130) miteinander verbunden sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gaswelle (74) und der Zeitsteuerkolben (55) in para- lellen Bohrungen in dem Pumpengehäuse (12) angeordnet sind.

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