DE2939142A1

DE2939142A1 - FUEL INJECTION PUMP

Info

Publication number: DE2939142A1
Application number: DE19792939142
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Bonin
Original assignee: CAV ROTO DIESEL SA; CAV Rotodiesel SA
Current assignee: CAV ROTO DIESEL SA; CAV Rotodiesel SA
Priority date: 1978-09-29
Filing date: 1979-09-27
Publication date: 1980-04-17
Also published as: IT7968881A0; JPS5549569A; FR2437502B1; IT1119189B; GB2033959A; FR2437502A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe zur Versorgung von Verbrennungsmotoren, insbesondere Diesel-Kraftmaschinen.The invention relates to a fuel injection pump for supplying internal combustion engines, in particular diesel engines.

Bekannt sind Einspritzpumpen mit einem Gehäuse, einem in diesem drehbar gelagerten Laufrad, einer im Laufrad ausgebildeten Querbohrung, einem in der Querbohrung angeordneten Kolbenpaar, einem Nockenring, welcher um das Laufrad herumgelegt ist und auf seinem Innenumfang eine Vielzahl von Nockenlappen aufweist, um die Kolben während der Laufraddrehung nach innen zu verschieben, und einem axialen Kanal im Laufrad zur Verbindung des Raumes zwischen den Kolben einerseits mit den Kraftstoffzuleitungen im Gehäuse und andererseits mit einem Auslasskanal, dessen Mündung im Zuge der Laufradumdrehung hintereinanderfolgend vor Auslassöffnungen gebracht wird, die im Gehäuse ausgebildet sind und jeweils mit den Einspritzdüsen des Motors in Verbindung stehen, wobei die Nockenlappen über auf Rollenträgern montierte Rollen auf die entsprechenden Kolben einwirken und wobei entsprechende Anschläge vorgesehen sind, um die Bewegung der Kolben von der Mitte weg unter dem Einfluss des unter Druck in den Pumpenraum einströmenden Kraftstoffs zu begrenzen.Injection pumps are known with a housing, an impeller rotatably mounted in this, a transverse bore formed in the impeller, a pair of pistons arranged in the transverse bore, a cam ring which is wrapped around the impeller and has a plurality of cam lobes on its inner circumference, around the pistons during to move the impeller rotation inwards, and an axial channel in the impeller to connect the space between the pistons on the one hand with the fuel supply lines in the housing and on the other hand with an outlet channel, the opening of which in the course of the impeller rotation is brought one after the other in front of outlet openings which are formed in the housing and are each connected to the injection nozzles of the engine, the cam lobes acting on the corresponding pistons via rollers mounted on roller carriers and corresponding stops are provided to prevent the movement of the pistons from the center to limit away under the influence of the fuel flowing into the pump chamber under pressure.

In Einspritzpumpen dieser Art werden durch die Abrollbewegung der Rollen auf den Nockenlappen Druckbeanspruchungen, d.h. sogenannte Hertz sche Pressungen, erzeugt, die zu einer elastischen Verformung des Metalls führen: bei einer relativen Bewegung zwischen den einzelnen Bauteilen schlagen sich die aufeinanderfolgenden Verformungen schließlich in einem Verschleiß bzw. einer Metall-Ermüdung nieder, wobei dieser Verschleiß- oder Ermüdungsprozess umso schneller vonstatten geht, je höher die Beanspruchungen sind.In injection pumps of this type, the rolling movement of the rollers on the cam lobes generates pressure loads, i.e. so-called Hertzian pressures, which lead to elastic deformation of the metal: with a relative movement between the individual components, the successive deformations ultimately result in wear or tear metal fatigue, with this process of wear and tear taking place the faster the higher the stresses are.

Diese Beanspruchungen stehen einerseits in einem proportionalen Verhältnis zu der den Teilen beaufschlagten Belastung, d.h. im vorliegenden Falle zu derjenigen Kraft, welche durch Einwirkung des Einspritzdrucks auf den Querschnitt der Kolben erzeugt wird, und erfahren andererseits eine Erhöhung, wenn die Krümmungsradien der in Eingriff bzw. Kontakt stehenden Teile abnehmen.On the one hand, these stresses are in a proportional relationship to the load applied to the parts, i.e. in the present case to the force that is generated by the action of the injection pressure on the cross-section of the pistons, and, on the other hand, they increase when the radii of curvature of the engaged or Remove contact parts.

Zur Verringerung der Hertz schen Pressungen besteht somit die Möglichkeit, den Querschnitt der Kolben zu verringern, doch hätte dies eine die Motorleistung beeinträchtigende Reduzierung des Einspritzdrucks zur Folge.In order to reduce the Hertzian pressures, it is therefore possible to reduce the cross-section of the pistons, but this would result in a reduction in the injection pressure which would impair the engine performance.

Zur Verringerung dieser Beanspruchungen ohne Veränderung des Einspritzdrucks wurde bereits eine Ausführung mit zwei zusammenwirkenden Bohrungen vorgeschlagen, deren Achsen in der gleichen Ebene liegen und die jeweils zwei entgegengerichtete Kolben aufnehmen, wobei die Betätigung der beiden Kolbenpaare durch einen einzigen Nockenring von gleicher Breite wie in der vorbeschriebenen herkömmlichen Pumpe eingesetzt
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To reduce these stresses without changing the injection pressure, an embodiment with two interacting bores has already been proposed, the axes of which lie in the same plane and each accommodate two opposing pistons, the actuation of the two pairs of pistons by a single cam ring of the same width as in the previously described one conventional pump used
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Diese Ausführung ermöglicht bei einem
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This design enables one
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Einspritzdruck wirksam die Aufteilung der Hertz schen Pressungen in zwei Hälften, weil der Querschnitt eines jeden Kolbens durch zwei geteilt werden kann, dagegen die Zahl der Kolbendichte auf ein- und demselben Nockenlappen mit zwei multipliziert wird, was den Vorteil einer solchen Reduzierung der Beanspruchungen einschränkt.Injection pressure effectively divides the Hertzian pressures in half, because the cross-section of each piston can be divided by two, whereas the number of piston density on one and the same cam lobe is multiplied by two, which limits the benefit of such a reduction in stresses.

Deshalb sieht die Erfindung die Schaffung einer Einspritzpumpe vor, bei welcher die Hertz schen Pressungen ohne Verringerung des Einspritzdrucks und ohne Vergrößerung der Rollenläufe auf ein- und demselben Nockenlappen reduziert sind.The invention therefore provides for the creation of an injection pump in which the Hertzian pressures are reduced without reducing the injection pressure and without increasing the size of the roller courses on one and the same cam lobe.

Zu diesem Zweck ist in der erfindungsgemäßen Einspritzpumpe mindestens ein zweites Kolbenpaar in einer im Laufrad ausgebildeten zweiten Querbohrung vorgesehen, wobei die Achsen der beiden Bohrungen in parallelen Ebenen liegen und die zweiten Kolben über entsprechende Rollen von einem zweiten Nockenring betätigt werden, wobei die beiden Nockenringe drehfest miteinander verbunden und so ausgebildet sind, dass die Verschiebung aller Kolben synchron erfolgt, und wobei der Pumpenraum zwischen den Kolben in der zweiten Bohrung mit dem axialen Kanal verbunden ist, wodurch jedes Kolbenpaar einen Teil des dem Motor zuzuführenden Kraftstoffs unter welchen Einsatzbedingungen auch immer liefert.For this purpose, at least one second pair of pistons is provided in a second transverse bore formed in the impeller in the injection pump according to the invention, the axes of the two bores being in parallel planes and the second pistons being actuated by a second cam ring via corresponding rollers, the two cam rings being non-rotatable are connected to each other and designed so that the displacement of all pistons takes place synchronously, and wherein the pump chamber between the pistons in the second bore is connected to the axial channel, whereby each pair of pistons supplies part of the fuel to be supplied to the engine under whatever operating conditions.

In der erfindungsgemäßen Ausführung mit einem Nockenring für jedes Kolbenpaar hat die Mantellinie des betreffenden Nockenprofils in seiner Gesamtheit gegenüber der herkömmlichen Pumpe die doppelte Länge. Die wirksame Nockenfläche ist somit vergrößert und es werden die an anderer Stelle beschriebenen Zielsetzungen erreicht.In the embodiment according to the invention with a cam ring for each pair of pistons, the surface line of the relevant cam profile in its entirety is twice as long as that of the conventional pump. The effective cam surface is thus increased and the objectives described elsewhere are achieved.

Für die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung ist es andererseits wichtig, dass jedem der Kolben eine Rolle zugeordnet wird, da sich nämlich eine einzige Rolle für zwei Kolben nicht ordnungsgemäß dem Nockenprofil anpassen würde, weil die Mantellinien des Nockenprofils gegenüber der herkömmlichen Pumpe die doppelte Länge aufweisen.For the proper functioning of the device, on the other hand, it is important that each of the pistons is assigned a role, since a single role for two pistons would not adapt properly to the cam profile because the surface lines of the cam profile are twice as long as those of the conventional pump.

Aus der FR-PS 2 349 038 ist eine Einspritzpumpe bekannt, die außer der Hauptbohrung noch eine zweite Bohrung mit einem zweiten Paar Kolben aufweist, jedoch in einer Ausführung, dass die Verschiebung der zweiten Kolben nach innen früher als die Verschiebung der ersten Kolben erfolgt, so dass eine Hilfseinspritzung bewirkt wird.From FR-PS 2 349 038 an injection pump is known which, in addition to the main bore, also has a second bore with a second pair of pistons, but in an embodiment that the displacement of the second piston inward takes place earlier than the displacement of the first piston, so that an auxiliary injection is effected.

Die FR-PS 2 328 117 beschreibt eine Einspritzpumpe mit zwei synchron betätigten Kolbenpaaren, doch wird die von einem der Kolbenpaare verdrängte Kraftstoffladung dem Motor erst beim Anlassen und bei normalem Betrieb zugeführt und die gesamte Kraftstoffmenge vom anderen Kolbenpaar geliefert.FR-PS 2 328 117 describes an injection pump with two synchronously actuated pairs of pistons, but the fuel charge displaced by one of the pairs of pistons is only supplied to the engine when it is started and during normal operation and the entire amount of fuel is supplied by the other pair of pistons.

Aus der US-PS 2 765 741 und der FR-PS 2 166 746 ist eine Einspritzpumpe mit zwei diametralen und axial voneinander abgesetzten Bohrungen bekannt, in welcher die entsprechenden Nockenringe relativ zueinander winkelverstellbar sind, um auf diese Weise eine Regulierung von Einspritzmenge und dauer zu ermöglichen.From US-PS 2 765 741 and FR-PS 2 166 746 an injection pump with two diametrically and axially offset bores is known in which the corresponding cam rings are angularly adjustable relative to one another in order to enable regulation of the injection quantity and duration in this way.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei nunmehr ein Ausführungsbeispiel beschrieben mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung, in welcher bedeutet:For a better understanding of the invention, an exemplary embodiment will now be described with reference to the accompanying drawing, in which:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe, und Fig. 2 eine Querschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform.1 shows a schematic longitudinal sectional view of a pump according to the invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of a modified embodiment.

Die Einspritzpumpe gemäß Fig. 1 umfasst ein in einem Gehäuse 2 angeordnetes und synchron mit dem zu versorgenden Motor angetriebenes Laufrad 1, das an einem Ende mit dem Drehteil einer Kraftstoffpumpe 3 verbunden ist, deren Druckseite 4 über ein nicht dargestelltes Dosierelement mit einer auf den Umfang des Laufrads mündenden Einlassleitung 5 in Verbindung steht. In bekannter Art und Weise wird der Austrittsdruck der Kraftstoffpumpe 3 mit Hilfe nicht dargestellter Einrichtungen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl geregelt.The injection pump according to FIG. 1 comprises an impeller 1 arranged in a housing 2 and driven synchronously with the motor to be supplied, which is connected at one end to the rotating part of a fuel pump 3, the pressure side 4 of which via a metering element (not shown) with one on the circumference of the impeller opening inlet line 5 is in communication. In a known manner, the outlet pressure of the fuel pump 3 is regulated with the aid of devices not shown as a function of the engine speed.

Das Laufrad 1 umfasst eine achsiale Leitung 6, die mit einer Vielzahl von im Laufrad ausgebildeten und regelmäßig verteilten Einlassleitungen 7 in Verbindung steht, die ihrerseits im Zuge der Laufradumdrehung immer wieder vor die Einlassleitung 5 gebracht werden. Andererseits ist die achsiale Leitung 6 mit einer Auslassleitung 8 verbunden, deren Mündung auf dem Umfang des Laufrads bei dessen Umdrehung aufeinanderfolgend vor eine Vielzahl von im Gehäuse ausgebildeten Auslassöffnungen 9 gebracht wird, wobei jede der Öffnungen mit einer auf dem jeweiligen Motor montierten Einspritzdüse in Verbindung steht.The impeller 1 comprises an axial line 6 which is connected to a multiplicity of inlet lines 7 formed in the impeller and regularly distributed, which in turn are brought in front of the inlet line 5 again and again in the course of the impeller rotation. On the other hand, the axial line 6 is connected to an outlet line 8, the mouth of which is brought on the circumference of the impeller as it rotates in front of a plurality of outlet openings 9 formed in the housing, each of the openings communicating with an injection nozzle mounted on the respective engine .

An ihrem anderen Ende ist die achsiale Leitung 6 mit zwei im Laufrad ausgebildeten Querbohrungen 10, 10 verbunden, deren Achsen in zwei parallelen Ebenen liegen. Jede dieser Bohrungen dient der Aufnahme eines Paars gegenläufiger Kolben 11 (bzw. 11 ), die zwischen sich einen Pumpenraum bilden. Die Kolben 11 und 11 sind baugleich.At its other end, the axial line 6 is connected to two transverse bores 10, 10 formed in the impeller, the axes of which lie in two parallel planes. Each of these bores is used to receive a pair of opposing pistons 11 (or 11), which form a pump chamber between them. The pistons 11 and 11 are identical.

Die Kolben 11 (bzw. 11 ) stehen mit ihrem äußeren Ende mit entsprechenden Kolben 13 (bzw. 13 ) auf Rollenträgern 12 (bzw. 12 ) in Kontakt. Ein am Gehäuse 2 befestigter Nockenring 14 weist auf seinem Umfanginneren Nockenlappen auf, mit denen bei Drehung des Laufrads die Rollen 13, 13 in Kontakt gelangen, was eine Verschiebung der Kolben 11, 11 nach innen und somit eine Verdrängung des in den Pumpenräumen anstehenden Kraftstoffs in Richtung auf die Auslassleitung 8 bewirkt.The pistons 11 (or 11) are in contact with their outer ends with corresponding pistons 13 (or 13) on roller supports 12 (or 12). A cam ring 14 attached to the housing 2 has on its inner circumference cam lobes with which the rollers 13, 13 come into contact when the impeller rotates, which causes the pistons 11, 11 to be displaced inwards and thus the fuel in the pump chambers to be displaced into Direction towards the outlet line 8 causes.

Statt eines einzigen Nockenrings für die beiden Kolbenpaare wie in Fig. 1 dargestellt besteht auch die Möglichkeit der Anordnung nebeneinanderliegender, d.h. von zwei drehfest miteinander verbundenen Nockenringen. In beiden Fällen jedoch muss die Länge der Mantellinien des Nockenprofils doppelt so groß sein wie bei einer herkömmlichen Pumpe mit einem einzigen Kolbenpaar, damit die Kontaktfläche wirksam vergrößert wird.Instead of a single cam ring for the two pairs of pistons, as shown in Fig. 1, there is also the possibility of arranging cam rings lying next to one another, i.e. two cam rings that are non-rotatably connected to one another. In both cases, however, the length of the surface lines of the cam profile must be twice as great as in a conventional pump with a single pair of pistons, so that the contact area is effectively increased.

Die Nockenlappen sind in üblicher Weise paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet, wobei ihre Anzahl von der Zahl der Zylinder des jeweiligen Motors abhängig ist.The cam lobes are usually arranged in pairs diametrically opposite one another, their number depending on the number of cylinders of the respective engine.

Andererseits wird die Verschiebung der Kolben 11, 11 von der Mitte weg unter dem Einfluss des in den Pumpenräumen unter Druck anstehenden Kraftstoffs durch entsprechende Anschläge begrenzt, die mit den Rollenträgern in Kontakt gelangen. Wie in der FR-PS 2 165 220 beschrieben, besteht jeder Anschlag zweckmäßigerweise aus einer mit dem Laufrad verschraubten Blattfeder. Das Biegungsverhalten der Federn ist mit Hilfe der Schrauben einstellbar, so dass sich der Kolbenhub und damit die von der Pumpe maximal erzielbare Fördermenge regulieren lassen.On the other hand, the displacement of the pistons 11, 11 away from the center under the influence of the pressurized fuel in the pump chambers is limited by corresponding stops which come into contact with the roller carriers. As described in FR-PS 2 165 220, each stop expediently consists of a leaf spring screwed to the impeller. The bending behavior of the springs can be adjusted with the help of the screws, so that the piston stroke and thus the maximum delivery rate that can be achieved by the pump can be regulated.

Diesbezüglich wäre festzustellen, dass in der erfindungsgemäßen Pumpe der Einsatz der in der FR-PS 2 165 220 wie vorerwähnt beschriebene Rollenträger möglich ist, so dass die maximale Kraftstoffmenge dank der Achsialbeweglichkeit dieses Rollenträgers in Abhängigkeit von den Motor-Leistungsparametern geregelt werden kann.In this regard, it should be noted that the use of the roller carrier described in FR-PS 2 165 220 as mentioned above is possible in the pump according to the invention, so that the maximum amount of fuel can be regulated depending on the engine performance parameters thanks to the axial mobility of this roller carrier.

Die Winkelstellung des Nockenrings 14 ist auf herkömmliche Weise über einen Kolben 15 steuerbar, der einem im allgemeinen von der Motordrehzahl abhängigen Steuerdruck ausgesetzt wird und sich in einer am Nockenring 14 befestigten Spitze 16 fortsetzt. Hierdurch kann der Einspritzzeitpunkt je nach Motordrehzahl variiert werden.The angular position of the cam ring 14 can be controlled in a conventional manner via a piston 15 which is subjected to a control pressure generally dependent on the engine speed and which continues in a tip 16 attached to the cam ring 14. This allows the injection time to be varied depending on the engine speed.

Es sei besonders betont, dass die auf die Rollen 13 bzw. 13 wirkenden Nockenlappen so ausgebildet sind, dass sich die Kolben 11 und 11 nach innen vollkommen synchron bewegen. Die Kolben 11 und 11 spielen also die genau gleiche Rolle, was das Pumpen anbetrifft.It should be particularly emphasized that the cam lobes acting on the rollers 13 and 13 are designed in such a way that the pistons 11 and 11 move inwards completely synchronously. The pistons 11 and 11 thus play exactly the same role as far as pumping is concerned.

Der Vorteil einer solchen Ausführung gegenüber einer herkömmlichen Einspritzpumpe mit einer einzigen Bohrung zur Aufnahme eines Kolbenpaars besteht darin, dass bei gleichem Einspritzdruck der Querschnitt der Kolben zweigeteilt wird, wenn ihre Zahl durch zwei teilbar ist. In Anbetracht der Tatsache, dass die wirksame Nockenfläche gegenüber der herkömmlichen Pumpe verdoppelt wird, lässt sich eine entsprechende Reduzierung der Hertz schen Pressungen und eine deutliche Verbesserung der Betriebssicherheit der Pumpe erreichen.The advantage of such a design compared to a conventional injection pump with a single bore for receiving a pair of pistons is that, with the same injection pressure, the cross section of the pistons is divided into two if their number is divisible by two. In view of the fact that the effective cam surface is doubled compared to the conventional pump, a corresponding reduction in Hertzian pressures and a significant improvement in the operational reliability of the pump can be achieved.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsform, bei welcher die Bohrung 10 durch ein Paar Bohrungen 10a, 10b ersetzt ist, deren Achsen sich in der gleichen Ebene senkrecht zur Laufradachse befinden. Die Bohrung 10 ist auf gleiche Weise durch ein Paar Bohrungen ersetzt, deren Achsen in einer parallelen Ebene liegen.Fig. 2 shows a modification of the embodiment described above, in which the bore 10 is replaced by a pair of bores 10a, 10b, the axes of which are in the same plane perpendicular to the impeller axis. The bore 10 is replaced in the same way by a pair of bores, the axes of which lie in a parallel plane.

Jeder Bohrung 10a bzw. 10b ist ein Paar Kolben 11a bzw. 11b zugeordnet, die jeweils mit einer Rolle 13a (bzw. 13b) und einem Rollenträger 12a (bzw. 12b) versehen sind. Es sind also anstelle der zwei in einer herkömmlichen Pumpe vorhandenen Kolben insgesamt acht Kolben vorgesehen, so dass sich eine noch stärkere Reduzierung der Hertz schen Pressungen erzielen lässt.Each bore 10a and 10b is assigned a pair of pistons 11a and 11b, each of which is provided with a roller 13a (or 13b) and a roller carrier 12a (or 12b). Instead of the two pistons present in a conventional pump, a total of eight pistons are provided, so that an even greater reduction in Hertz 'pressures can be achieved.

Fig. 2 zeigt außerdem die in Form von Blattfedern 20 ausgebildeten Anschläge für die Rollenträger und die Regulierschrauben 21, wobei die Federn in ihrer Form der dargestellten Abwandlung angepasst sind.FIG. 2 also shows the stops, designed in the form of leaf springs 20, for the roller supports and the regulating screws 21, the shape of the springs being adapted to the modification shown.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. So lassen sich mehr als nur zwei Bohrungen in der gleichen Ebene ausbilden, beispielsweise drei zusammenwirkende Bohrungen. Auch ist die Anordnung von mehr als zwei diametral gegenüberliegenden Bohrungen mit in verschiedenen Ebenen liegenden Achsen möglich, beispielsweise von drei Bohrungen.It goes without saying that the invention is not restricted to the embodiments described. In this way, more than just two bores can be formed in the same plane, for example three interacting bores. The arrangement of more than two diametrically opposite bores with axes lying in different planes is also possible, for example three bores.

Claims

1. Injection pump for an internal combustion engine, with a housing, an impeller rotatably mounted in this, a transverse bore formed in the impeller, a pair of pistons arranged in the transverse bore, a cam ring which is wrapped around the impeller and has a plurality of cam lobes on its inner circumference, to move the pistons inward during the impeller rotation, and an axial channel in the impeller to connect the pump chamber between the pistons on the one hand with the fuel supply lines formed in the housing and on the other hand with an outlet channel, the mouth of which is successively brought in front of outlet openings as the impeller rotates are formed in the housing and are each connected to the injection nozzles of the associated motor, the cam lobes acting on the corresponding pistons via rollers mounted on roller carriers and corresponding stops are provided to prevent the piston from moving away from the center and the like nter the influence of the fuel flowing into the pump chamber under pressure, characterized in that at least one second pair of pistons (11) is provided in a second transverse bore (10) formed in the impeller (1), the axes of the two bores (10, 10) lie in parallel planes and the second pistons (11) are actuated by a second cam ring via corresponding rollers (13), the two cam rings (14) being non-rotatably connected to one another and designed so that the displacement of all pistons (11, 11 ) takes place synchronously, and wherein the pump chamber between the pistons (11) in the second bore (10) is connected to the axial channel (6), whereby each pair of pistons (11, 11) part of the fuel supplying the engine under whatever operating conditions always delivers.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the corresponding cam rings are provided in the form of a single cam ring (14).

3. Pump according to claims 1 and 2, characterized in that at least two bores (10a, 10b) are provided, the axes of which lie in the same plane