DE3041080A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer mehrzylinder-brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die US-PS 3 648 673 bekannt·

Bei der bekannten Bauart wird das Steuerventil durch einen hydraulischen Regler in axialer Richtung verstellt, um die eingespritzte Kraftstoffmenge zu regeln. Er wird hierzu mit dem bei der Zumessung abgeregelten ^raftstoff versorgt. Da dieser jedoch während des Einspritzvorgangs unterbrochen ist, tritt eine gleichmässige Versorgung des hydraulischen Reglers nicht ein, wodurch der von ihm gelieferte Reglerdruck Schwankungen unterliegt, durch die eine genaue 2-umessung des Kraftstoffs durch das Steuerventil nicht immer gewährleistet ist.

Der E_rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und einen gleichmässigeren Regler· druck des hydraulischen Reglers zu erreichen und damit die Kraftstoffzumessung zu den Brennkraftmaschinenzylindern genauer durchzuführen.

Diese Aufgabe wird durch im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung ist die kontinuierliche Versorgung des hydraulischen Reglers mit unter Druck stehendem Kraftstoff während des Betriebes ge-

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sichert, so dass für das Bilden des geregelten Drucke ausreichend Kraftstoff bereitgestellt ist. Die Ausbildung ist hierbei einfach im Aufbau und preisgünstig in der herstellung.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Erfindung mit einem hydraulischen Regler dargestellt« In den Zeichnungen zeigen Pig. 1 einen senkrechten Schnitt nach der Idnie

1-.1 in Fig. 2,
Pig, 2 eine Stirnansicht in Richtung der Pfeile

2-2 in Pig_e 1 gesehen,
Pig. 3 eine Stirnansicht in Richtung der Pfeile

3-3 in Pig» 1 gesehen,
PIg. 4 eine Draufsicht auf Pig. 1 in Richtung

der Pfeile 4-4 in Pig, 1 gesehen, Pigo 5 einen Schnitt nach der L^nie 5-5 in Pig.1

in vergrßsserndem Maßstäbe,

Pig. 6 eine Abwjelcklung des Nockens der Kraftstoff einspritzpumpe

Pig. 7 einen vergrösserten Ausschnitt aus Pig.1, Pigo 8 eine schematische Darstellung der Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer bevorzugten Bauform eines zugeordneten hydraulischen ""■eglers.

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Die in Pig_e 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus Gründen der leichte ren Herstellung und Montage aus mehreen Teilen besteht, nämlieh einem Pumpengehäuse 4, einem Pumpefokörper 5 und einem Deckel 6. Das Pumpengehäuse 4 ist mit dem Pumpenkörper 5 durch Schrauben 7 verbunden, während der Deckel 6 am Pumpenkörper 5 durch Schrauben 8 befestigt ist«, Am freien, in der Pig. 1 linken Ende des Pumpengehäuses 4 ist ein Anschlußflansch 10 vorgesehen, der sich radial erstreckt und Langlöcher 11 (Fig_e1 und 3) enthält, um an eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine angeschlossen zu werden, die den Antrieb der ^raftstoffeinspritzpumpe bewirkt» Die Langlöcher 11 ermöglichen hierbei den zeitlich abgestimii ten Anschluss der Kraftstoffeinspritzpumpe an die -^rennkrafi maschine.

Das Pumpengehäuse 4 enthält eine durchgehende abgesetzte Bohrung mit von links nach rechts in S¹Ig₈ 1 liegenden Bohrungsteilen 12, 14, 15 und 16, die fortschreitend grösseren Durchmesser aufweisen. Die Bohrungsteile 12 und 1 sind durch eine radiale S_chulter 17, die Bohrungsteile 14 und 15 durch eine radiale Fläche 18 vorgegebener radialer Länge und die Bohrungsteile 15 und 16 durch eine radiale Schulter 20 verbunden.

Eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Antriebswelle 21 ist drehbar in zwei axialen Abstand voneinander aufweisenden Lagern 22 im Bohrungsteil 14 abgestützte

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Die Antriebswelle 21 enthält eine T-f örmige Ringnut /zur Auf. nähme eines Twförmigen Dichtungsrings 25, der abgedichtet von einer Büchse 26 umgeben ist, Siese ist mit Preßsitz in das Bohrungsteil 12 eingesetzt und liegt gegen die Schulter 17 an„ Zur weiteren Abdichtung ist die Büchse 26 von einem 0«Ring 27 umgeben, der gegen den Plansch 10 des Pumpengehäuses anliegt, wenn dieses mit der Brennkraftmaschine verschraubt ist·

Am rechten inneren Ende ist die Antriebswelle mit zwei sich gegenüberliegenden Abflachüngen 28 versehen, mit denen sie in eine entsprechend geformte Bohrung 51 mit Abflachungen 137 greift, die zentral in einem kreisförmigen Nocken 30 gebildet ist.

Der locken 30 weist an seiner innen liegenden Stirnfläche eine ringförmige erste Pumpennockenflache 32 auf, die die Einspritzung bewirkt, sowie eine zweite Reglerno ckenf lache 33/&Beide ETo ckenf lachen 32 und 33 arbeiten über Nockenstössei auf Einspritzkolben in noch zu beschreib bender Weise, wölbe i die Pumpennoekenflächei. .die gesteuerte Einspritzung von Kraftstoff bewirken, während die Reglernockenfläche eine gesteurte Versorgung eines hydraulischen Reglers 200 mit Kraftstoff veranlasst« Die andere Stirnfläche 30b des Nockens 30 liegt gegen die radiale Fläche 18 des Pumpengehäuses 4 an und enthält mindestens eine radiale Nut 34 und eine diese schneidende Ringnut 35, über die Schmiermittel zu den !lachen 18 und 30b gelangt·

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Die Antriebswelle 21 ist in axialer Richtung zu den Lagern 22 durch eine Druckscheibe 36 festgelegt, die gegen eine radiale S_chulter 23 des P-umpengehäuses 4 durch einen Haltering 37 gedrückt ist. Dieser ligt in einer Ringnut der Antriebswelle 21„ Ferner ist in einer Ringnut der Antriebswelle ein O-Ring 38 untergebracht, der zwischen der Antriebswelle 21 und der Bohrung 31 des Nockens 30 abdichtet«

Das freie linke Ende der Antriebswelle 21 ist mii zwei sich gegenüber liegenden Abflachungen und einer Führung s« nabe 41 versehen, über die die Verbindung mit einer Zapfwelle der Brennkraftmaschine durch eine nicht dargestellte Kupplung erfolgt.

Der Pumpenkb'rper 5 weist auf seiner in Pig, 1 lir[· ken Seite eine im Durchmesser abgesetzte Nabe 44 und auf seiner rechten Seite eine zylindrische Nabe 45 auf, zwischer den sich ein radialer Plansch 46 erstreckt· Der Flansch 46 hat am Aussenrand eine bearbeitete radiale ebene Fläche 47, die gegen die rechte Stirnfläche 4a des Pumpengehäuses 4 anliegt und über eine zylindrische Fläche 50 in eine linke ebene Stirnfläche 48 übergeht« Die zylindrische Fläche 50 passt versehieblieh in das Bohrungsteil 16 des Pumpengehäuses. In der Fläche 50 ist eine Ringnut 52 gebildet, die eine Ringdichtung 51 zwischen dem Pumpenkörper 5 und dem Pumpengehäuse 5 Äilnimmt»

Der Pumpenkörper 5 enthält eine durchgehende

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zentrale Bohrung 55, sowie mehrere diese umgebende Bohrungen 56, die sich durch den radialen Flansch 46 radial _ausserhalb der Naben 44 und 4-5 erstrecken . Ihre Zahl entspricht der Anzahl der Zylinder der zu versorgenden Brennkraftmaschine und die Verteilung erfolgt mit gleichem Abstand voneinander über den Umfang,

Im Bohrungsteil 16 des Pumpengehäuses 4 ist· ein Käfig 60 in Form einer zylindrischen Büchse angeordnet und stützt sich mit seiner linken Stirnfläche an der S_ch.ulter und mit seiner rechten Stirnfläche an der ebenen Pläche 48 des Pumpenkörpers 5 ab,Der Käfig 60 enthält ebenfalls eine zentrale Bohrung 61 und radial ausserhalb dieser mehrte Bohrungen 62, die zu den Bohrungen 56 ausgerichtet sind.

In jeder Bohrung 62 gleitet ein zylindrischer Nockenstössel 63, der an seinem linken Ende eine Achse 64 für eine Rolle 65 trägt, die mit den Nockenflachen 32 und des Nockens 30 zusammenarbeitet, wodurch Einspritzkolben 66 eine Hubbewegung erhalten^ die dem Nockenstössel zugeordnet sind und in Einspritzzylindern 67 an deren Mantelflächen 67a abgedichtet verschieblioh sind. Die Binspritzzylinder 67 sind in der zugeordneten Bohrung 56 befestigt«

Im Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch einen Ventilhalter 68 dessen linkes Ende in ein Innengewinde im rechten Teil derMantelfläche 67a eingeschraubt ist, wobei Dichtungen 69 und 69a zwischen dem Ventilhalter 68 und dem Pumpenkörper 5 und zwischen diesem und dem Einspritzzylinder

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67 abdichten.

Wie Fig. 1 zeigt ist jeder Einspritzkorben 66 durch eine Feder 70 nach links belastet, deren eines Ende sich an einem abgesetzten ^eil des Einspritzzylindere abstützt und deren anderes Ende gegen einen Federteller 71■ anliegt, der in einer Ringnut 66a des.Einspritzkolbens 66 sitzt. Die ^eder 70 hält auch die Rolle 65 des zugeordneten Nookenstössels 63 in Anlage gegen die ITookenflachen des Nockens 30.

Jeder Nockenstössel 63 ist an der äusseren Seitenwand mit einer ebenen Fläche 63a versehen, die rechtwinklig zur Achse des Zapfens 64 liegt. Sie verhindert durch Anlage gegen einen geschlitzten Ring 54 in dem Aussenmantel des Käfigs 60 ein Drehen des Hockenstössels« Der in einer Ringnut 60a sitzende Ring 54 hat eine ausreichende Weite, damit sein innerer Rand in die Bohrung 62 reicht und die drehfeste Ausrichtung des Nockenstössels bewirkt.

Jeder ^entilftalter .68 ist mit einer durchgehenden abgesetzten Bohrung versehen, die aus einem axialen Kanal 72 der in den zugeordneten Einspritzzylinder 67 mündet, und einem erweiterten zum Teil mit Gewinde versehenen Bohrungsteil 74 besteht, das einen "Ventilsitz 75 und das Aussengewinde eines Fittings 76 aufnimmt. Zwischen seinen Enden schneidet der Kanal 72 einen durchgehenden radialen Kanal 73 an. Wie Fig„8 zeigt, ist jeder Fitting 76 mit einer Einsprit leitung 100 verbunden, die zu einer Einspritzdüse 101 eines

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zugeordneten Brennkraftmaschinenzylindere führt.

Jeder Fitting 76 enthält eine durchgehende axiale abgesetzte Bohrung mit einem Auslasskanal 77 auf der rechten Seite und Ventilkammer 78 auf der linken Seite. Der ^ventilsitz 75 hat die Form einer Büchse und wird mit seinem rechten Ende geringeren Durchmessers von dem linken Ende der Ventilkammer 78 aufgenommen, während das linke Ende grösseren Durohmessers frei innerhalb des Bohrungsteils

74 des ^ventilhalters 68 liegt. Hierdurch ist der Ventilsitz

75 und eine zugeordnete Dichtung 80 durch den Fitting -\'.·: 76 am Ventilhalter 68 festgelegt. In der Bohrung 75a des Ven~ tilsitzes 75 ist ein übliches Rüchstellventilglied 81 verschieblich angeordnet, das einen axialen Kanal 8ta und radiale Kanäle 84 aufweist. Der im Durchmesser abgesetzte Kopf 81c des Ventilglieds 81 dient als Federteller 82.

An diesem stützt sich eine Druckfeder 83 ab, deren anderes Ende gegen einen Flansch eines Ventilanschlags 84 anliegt, der lose im Fitting 76 sitzt. Diese ^eder 83 belastet das Ventilglied 81 Im S_chließsinne.

Die Ausbildung des Ventils 81 ist so gewählt, dass es sowohl als Rückschlagventil als auch als Rücistellventil arbeitete I_m Rahmen der E_rfindung sind aber auch andere Ventilbauarten einsetzbar, die sowohl als Rückschlagventil als auch als Rückstellventil arbeiten können. Als Beispiel sei auf ein Kugelventil entsprechend der US-PS 3 648 673 hingewiesen.

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Der Kraftstoffstrom wird durch das Zusammenspiel der Einspritzkolben in den Einspritzzylindern "bestimmt

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und die den Einspritzdüsen/zugeteilte Kraftstoffmenge wird den Einspritzleitungen 100 durch ein Steuerventil 110, das im Pumpenkörper 5 untergebracht ist, und durch eine zugeordnete Verstelleinrichtung zugemessen.

Eine Büchse 85 des Steuerventils, die aber auch ein ^eil des Pumpenkörpers 5 selbst sein könnte, ist im Ausführungsbeispiel mit Schrumpfsitz in die Bohrung 55 des Pumpenkörpers 5 eingesetzt und weist eine durchgehende Bohrung 86 auf.

Auf der rechten Seite in i"ig. 1 sind die Bohrungen 55 und 86 durch den Deckel 6 verschlossen. Die Büchse 85 ist aber so im Pumpenkörper 5 angeordnet, dass ihre rechte Stirnseite in einem vorgegebenen Abstand von der inneren Stirnfläche 6a des Deckels 6 liegt, so dass hier ein ringförmiger Einlasskanal 87 gebildet ist. Eine in eine Ringnut des Pumpenkörpers 5 eingelegte Ringdichtung 88 dichtet zwischen Pumpenkörper 5 und Deckel 6 ab. Der Deckel 6 enthält eine zentrale mit G-ewinde versehene Bohrung zur Aufnahme einer Einstellschraube 90, deren Lage durch zwei Spannmuttern 91 festlegbar ist, wobei die eine Mutter gegen einen Dichtungsring 92 an der Aussenfläche des Deekele 6 drückt« Die Einstellschraube 90 ragt um einen wählbaren Betrag in die Büchse 85 des Steuerventils.

Drehbar und axial verschieblich ist in der

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Bohrung 86 der Büchse 85 ein ^ventilschieber ^⁰ angeordnet, wobei eine Pumpeiieinlasskammer 111 gebildet wird, die beim Betrieb über einen Einlasskanal 112 mit Kraftstoff gefüllt wirde Der Einlasskanal 112 hat ein axial verlängertes Teil, das einen ebenfalls im Pumpenkörper 5 vorgesehenen Ringraum 114 anschneidet, der mit mehreren radialen öffnungen Ή5 in der Büchse 85 ausgerichtet ist. Die Pumpeneinlasskammer 111 steht auch mit mehreren über den Umfang gleichmässig ver>-« teilten Überströmöffnungen 117 in der Büchse 85 in Verbin« dung (Pig. 1 und 5), deren Zahl wiederum der *ahl der Zylinder der zu versorgenden Brennkraftmaschine entspricht.

Jede Überströmöffnung 117 ist zu einen zugeordneten geneigten radialen Kanal 118 ausgerichtet, der sich von der Bohrung 55 zu dem grösseren Durchmesser aufweisenden Bohrungsteil der zugeordneten Bohrung 56 erstreckt und dort ^Verbindung mit' dem radialen Kanal 73 des zugeordneten Ventilhalters 68 bekommte

Die Drehbewegung und die axiale Bewegung des Steuerventils 110 in der Büchse 85 öffnet und schliesst die Überströmöffnungen, wobei die Drehbewegung auf den Hub des zugeordneten Einspritzkolbens 66 durch die Nookenflachen 32 und 33 abgestimmt erfolgt. Das Steuerventil 110 hat eine ausreichende axiale Länge und weist radiale Steuerbunde 120, 121 und 122 auf,zwischen denen Schaftteile 123 und 124 kleineren Durchmessers liegen. Durch diese wird eine -^egiereinlasskammer 125, wie auch die bereits erwähnte Pumpeneinlass-

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kammer 111. begrenzt. Die Steuertmnde passen abdichtend in die Bohrung 86, so dass die beiden Einlasskammern gegeneinander abgedichtet sind und die Drehbewegung des Steuerventils den Kraftstoffstrom durch die Überströmöffnungen 117 steuert, Wie die Pig, 5 und 7 zeigen, hat der mittlere S euerbund 121 axial gerichtete Schenkel 1i6 und 127, die durch einen in Umfangsrichtung liegenden Schenkel 128 miteinander verbunden sind, wodurch ein Überströmschlitz 130 ge<4; bildet wird, der nacheinander mit den einzelnen Überstromöffnugen 117 Verbindung erhält. Der Überströmschlitz 130 steht ferner in Verbindung mit der Reglereinlasskammer 125. Das Steuerventil 110 ist ferner mit einem trapezförmigen Steuerbus! 131 versehen, der zwischen den Steuerbunden 120 und 1.21 liegt und mit seinen axial gerichteten Steuerkanten

132 und 132a vorgegebene Winkelabstände von den äusseren Kanten der Schenkel 126 und 127 des Steuerbunds 121 hat, wie dies Pig. 7 zeigt.

Der Umfangsabstand der beiden Schenkel 126 und 127 voneinander muss etwas grosser sein als die Weite der Überströmöffnungen, damit ein Überstrom zwischen der Pumpeneinlasskammer 111 und der Regiereinlasskammer 125 verhindert ist.

Die rechte Stirnfläche des Steuerventils 110 begrenzt mit der Bohrung 86 der Büchse 85 eine Druckkammer

133 veränderlichen Volumens.

Das Steuerventil 110 wird von der Antriebswel-

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le 21 über eine Antriebsstange 134 angetrieben, wobei eine hydraulische Verstelleinrichtung vorgesehen ist, um das Steuerventil 110 in Umfangsriehtung zur Antriebswelle 21 einzujustieren und damit den EinspritzVorgang festzulegen«

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Antriebsatange 134 auf ihrer rechten Seite in S¹Ig₀ 1 gesehen zu einem zylindrischen Kolben 134a ausgestaltet, der in ein axiales abgesetztes Sackloch 135 greift, das links von der Büchse 85 im'_ Steuerventil 110 vorgesehen ist.

Die Verbindung der Antriebswelle 21 mit der Antriebsstange 134 bewirkt eine Antriebsscheibe 138 mit zwei einander gegenüberliegenden Abflaehungen, die in der Bohrung 31 des Nockens 30 sitzt, also von der Antriebswelle 21 über den Nocken 30 den Antrieb erhält.

Zusätzlich ist die AntriebsM&äM)· 138 mit

einem Durchbruch versehen, in dem mindestens zwei sioh gegen überliegende Abflaehungen gebildet sind, die mit Abflaehungen 141 an der Antriebsstange 134 zusammenarbeitend deren Antrieb bewirken. Die Abflaehungen erstrecken sich an der Antriebsstange 134 über eine vorgegebene axiale Länge für einen noch zu erwähnenden Zweck. Antriebsscheibe 138 und Antriebsstange 134 sind so bemessen, dass die letztere zur ersten verschieblich aufgenommen ist.

Die Antriebsstange 134 treibt das Steuerventil 110 über einen Antriebsstift 142 an, der sich durch ein radiales Loch der Antriebsstange 134 diese an beiden Seiten

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überragend erstreckt und dort in je eine von zwei schraubenlinienförmigen Nuten 143 eingreifen, die in der Mantelfläche des Steuerventils 110 gebildet sind.

Das Steuerventil 110 ist normalerweise in axi£.~ ler.Richtung nach rechts in Fig. 1 belastet und trachtet das Volumen der Druckkammer 133 zu verringern, wobei die Bewegung in dieser Richtung durch die Einstellschraube 90 begrenzt is1;„ Diese belastung wird durch eine -^eder 144 ausgeübt, die das angetriebene Ende des Steuerventils 110 lose umgibt, die siel· an einem Federteller 145 an der Antriebsscheibe abstützt und auf einen ederteller 146 drückt, der in axialer Richtung durch einen Sprengring 147 festgelegt ist, der in einer Ring»· nut in der Mantelfläche des Steuerventils 110 ruht. Hierbei ist eine Scheibe 148 zwischengeschaltet, um einen S_cix_Wenkpunlct zu bilden.

Innerhalb der ^eder 144 ist das Steuerventil 110 von einer weiteren ^eder 150 umschlossen (Fig.1), deren eines Ende gegen einen ^ederteller 151 abgestützt, der in axialer Richtung duroh einen Sprengring 147* festgelegt ist, der in einer Ringnut des Steuerventils nahe dessen linken Ende sitzt. Das andere Ende der Feder 150 drückt auf einen zwej ten Federteller 151', der sich an einer Druckscheibe 152 abstützt, die gegen den Antriebsstift 142 anliegt» Die freien Enden des Antriebsstifts 142 weisen zweckmässig Abflachungen auf, gegen die die Druckscheibe anfahren kann.

Wie Fig.1 zeigt, begrenzt das kolbenförmige

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Ende 134a der Antriebsstange 134 in dem Sackloeh 135 des Steuerventils 110 eine D_ruckkammer 153_f die unter Druck stehenden Kraftstoff aus der Reglereinlasskammer 125 über mindestens einen radialen Kanal 154 Im Steuerventil 110 erhält.

Bei von der Brennkraftmaschine angetriebener Kraftstoffeinspritzpumpe steigt mit wachsender Brennkraftmaschinendrehzahl der Druck in der Reglereinlasskammer 125 entsprechend und wirkt daher auch in der Druckkammer 153 auf die Stirnseite der Antriebsstange 134. Überwindet dieser Druek die vorgegebene Vorspannung der Feder 150, so wird die Antriebsstange 134 nach links in Fig. 1 bewegt,wodurch infolge der Bewegung des AntriebsstidCtis 142 längs der Nuten 143 das Steuerventil 110 relativ zur Antriebswelle 21 gedreht wird, wobei diese Bewegung durch den Schrau— benwinkel' der schraubemlinienförmigen Nuten 143 begrenzt ist. Im Ausführungsbeispiel sind diese Nuten um einen bestimmten Winkel geneigt, um der zugeordneten Brennkraftmaschine angepasst zu sein und es wird eine Relativdrehung dee Steuerventils 110 zur Antriebswelle 21 entgegen dem Uhr·· zeigersinn bewirkt· Die Antriebswelle 21 wird im Ausführung! beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben. Sinkt dann die Brennkraftmaaehinendrehzahl, so fällt der Druck in der Reglereinlasskammer 125, so dass die Vorspannung der Feder 150 wieder wirksam wird.und eine Relativdrehung im Uhrzeige] sinn in Figo 3 eintritt.

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Während des Betriebes wird jeder Einspritz— kolben 66 während einer Umdrehung der Antriebswelle 21 zwei· mal betätigt. Ausser der üblichen Bewegung zum Einspritzen des Kraftstoffs, die durch die Nockenfläche 32 bewirkt ist, erfolgt eine weitere nachfolgende Bewegung durch den zusätzlichen Einfluss der Reglernockenfläche 33, bei der Kraftstoff dem hydraulischen Regler 200 zugeteilt wird, wobei der Kraftstoffstrom der Brennkraftmaschinendrehzahl proportional ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine Strömungsgeschwindigkeit zum Regler zu erhalten, die der Pumpen- bzw.Maschinendrehzahl genau proportional ist« Eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr, wie sie bei der bekannten Bauart nach der US-PS 3 648 673 eintritt, ist hier vermieden.

• Zur E_rläuterung der Arbeitsweise wird auf die schematische Darstellung der Pig. 8 verwiesen« Es ist dort die Kraftstoffeinspritzpumpe 1 mit den beiden Nockenflächen 32 und 33 gezeichnet. Obwohl ein beliebiger hydraulischer Regler 200 verwendet werden kann,, ist eine zu bevorzugende Bauart im Beispiel gewählt. Er ist gemäss Pig_o8 mit der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 und einer Kraftstoffquelle verbunden.

WiAe die Pig. 1 bis 4 zeigen, ist ein ^ehäuse 201 des hydraulischen Reglere an einer ebenen Pläche 42 des Pumpengehäuses 4 mittels Schrauben 155 befestigt»

Wie Pig. 8 zeigt, wird die Kraftstoffein-

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spritzpumpe 1 von einer von der Brennkraftmaschine angetrie-« benen Förderpumpe 160 niedrigen Drucks aus einem Kraftstoff-» "behälter 161 über eine Saugleitung 162 und tine Förderleitung 163 versorgt. Über einen Fitting 202 verzweigt sich die Förderleitung zu einer Einlassleitung 202a, die mit der Verlängerung 112a des Einlasskanals 112 im Pumpenkörper 5 verbunden ist, und zu einer Schmierleitung 164, die in das Pumpengehäuse 4 mündet, um Schmiermittel zu den Lagern 22 und den Nuten 34 "und 35 zu leiten. Ferner ist eine Rücklauf« leitung 203 für Schmieröl vorgesehen, die von der Öffnung 16J5 im Pumpengehäuse 4 zu einer Rücklaufleitung 204 führt, die in den Kraftstoffbehälter 161 entleerte

In Fig, 8 ist einer der -Einspritztolben 66

in der Lage, in der er durch dia Purapennoekenf lache 32 Kraftstoff zur zugeordneten Einspritzdüse 101 pumpt, während die zugeordnete Überströmöffnung 117 durch den Steuerbund 131 des Steuerventils abgesperrt ist. Vor und nach dem Einspritzt Vorgang, erfolgt ein öffnen der Überströmöffnung während dieses Hubes, so dass abgeregelter Kraftstoff zur Pumpeneinlasskammer 111 zurückkehrt. Bei der bekannten Bauart nach der US« PS 3 648 673 wurde dieser Kraftstoff gesammelt und dem hydeei lischem Regler zugeleitete Während des Einspritzvorgangs wurde diese Kraftstoffzufuhr zum Regler jedoch unterbrochen.

Bei der Erfindung befindet sich ein anderer Einspritzkolben 66 zu dieser ²eit im ^ereich der ^eglernockemflache 33 und führt seinen Hub aus, bei dem Kraftstoff

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Über die zugeordnete überströraöffnung 117» den S_chlitz 130 und die Reglereinlasskammer 125 zum hydraulischen Regler 2OC geleitet wird. Dieser liefert einen Reglerdruck zur Druckkammer 133 des Steuerventils 110, der auf dessen rechte Sei-· te wirkt und die axiale Lage des Steuerventils 110 innerhalb der Büchse 85 bestimmt,und zwar in Funktion der Maschinendrehzahl und der Drosselklappenstellung. Dieser Bewegung steht, wie bereits erwähnt, die Kraft der •^üedKr144 entgegen

Durch die Anordnung dee eigenen Reglernocken-· fläche 33 wird ein kontinuierlicher Kraftstoffstrom zum Regler 200 bewirkt* Um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit zu erhalten, erhält die Nockenfläche 33 eine besondere länge und Gestalt«, Die Länge der Reglernockelflache 33 sollte eine Länge aufweisen, die zweimal so gross ist wie der U_mfangsabstand benachbarter Überströmöffnungen 117 bzw_o Einspritzkolben 66. Bei einer Anlage für eine Achtzylinder-Diaschine wäre also eine Länge der Nookenflache Kfon 2 χ (360° ß 8) » 90° erforderlich; bei einer Anlage für eine SechszylindermaschiB» dagegen 2 χ (360° : 6)= 120° ₀ Die Nookemflache 33 ist zweckmässig nach einer Zykloide geformt, um eine sinusähnliche Beschleunigung bei der Kolbenbewegung zu erhalten. Der Kolbenhub und die Kolbengrösse bestimmen die zum hydraulischen ^egler 200 geleitete Kraftstoff menge« Der umfangsabstand zwischen den beiden Noekenflächen 32 und 33 wurde als nicht kritisch erkannt,

3?ig. 6 zeigt eine Abwicklung der Nockenflä-

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chenprofile 32 und 33.

Bei der beschriebenen Ausbildung der

nockenflache 33, ißt klar, dass bei einem Kolbenhub- oder rückhub mehr als ein Kolben von der Noekenflache 33 betätigt wird, so dass bei einer bestimmten Pumpendrehzahl stets eine konstante Flüssigkeitsmenge zum ^egler gefördert wird.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe 1 ist so auf Phase abgestimmt, dass jeder Kolben 66 beim Antrieb durch die Nockenflache 33 seine Überströmöffnung 11.7 im bereich des Schlitzes 130 des Steuerventils 110 hat, so dass der Kraftstoff in die Reglereinlasskammer 125 gepumpt wird und aus dieser zum hydraulischen ^egler 200 gelangt, wozu er über Überlauföffnungen 170 in der Büchse 85 zu einem Ringraum 171 gelangt, der die Büchse 85 umgibt und über eine Leitung 172 im Pumpengehäuse 4- zum Regler 200 weitergeleitet wird,, Infolge des hohen volumetrischen Wirkungsgrades der Pumpenelemente ist die Strömungsgeschwindigkeit hierbei der Pumpendrehzahl direkt proportional, und damit auch der Maschinendrehzahl, Die Strömungsgeschwindigkeit kann somit als Greschwindigkeitssignal im Steuerkreis verwendet werden.

Wie Big,8 zeigt, wird dieser Kraftstoffstrom über eine leitung 205, die ein Filterelement 206 enthält, einer ersten Steuerkammer 210 zugeleitet, tritt durch^: eine

Drosselstelle 211 vorgegebener ö-rösse in eine zweite Steuerkammer 212 und aus dieser über eine Leitung 213 in ein durch eine ^eder 214a belastetes Zumessventil 214 mit einer

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Leerlaufdrosselstelle 215 vorgegebener &rösse_e Er gelangt
dann in eine dritte Kammer 216, aus der er über ein durch
eine ^xeder 217a belastetes Druckregelventil 217 zu einer
Rücklaufleitung 219 abgeleitet wird, die über die Rücklauf— leitung 204 in den Kraftstoffbehälter 161 entleert. Hierdurch ist die dritte Kammer im wesentlichen auf Aussenluftdruck
entlastet.

Vom Druckregelventil 217 wird der Kraftstoff über -Leitungen 218, 220 und 221 im ^Aeglergehäuse 201 zu Zumess element en 222, 225 bzw.224 von drei Servosteuerventilen 225, 226 bzw.227, sowie au einer Drosselstelle 228 in einer Leitung 230, die zur Druckkammer 133 des Steuerventils 110 ^ führt. Das ^üervosteuerventil 225 spricht auf Überdrehzahlen an, Servosteuerventil 226 steuert die maximale Durchflussmeng und Servosteuerventil 227 steuert den Regler.

Der Reglerdruck wirkt in der Druckkammer 133 des Steuerventils 110 gegen die Kraft der ^eder 144 und bestimmt die axiale Lage des Steuerbunds 131. Von den Servo— Steuerventilen 225, 226 und 227 wird der Kraftstoff über
Leitungen 231, 232 und 233 und über die Zweigleitung 202a
zum Einlasskanal 112 der Kraftstoffeinspritzpumpe geleitet
und kehrt dann zum Kraftstoffbehälter zurück, soweit er nichi verbraucht ist.

Ein willkürlich betätigbarer Stellhebel 234
sitzt an einer Welle 235, die im ^eglergehäuse 201 gelagert ist und am Ende einen Nocken 236 trägt. Dieser arbeitet mit

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einem ÜTockenstössel 237 zusammen, der verschieblich im Reglergehäuse 201 angeordnet ist und gegen den Nocken durch eine ^eder 238 belastet ist, deren anderes Ende am Servosteuerventil 227 abgestützt ist. Wird der Stellhebel 234 gedreht, so wird duroh die ^verstellung des Nockenstössels 237 die Vorspannung der Feder 238 auf das S_ervosteuerventil 227 geändert.

Arbeitsweisen:

1. Allgemeines

Bie Ausbildung der leitungen ist so, dass · während des Betriebes die Drücke an den Servosteuerventil-Sumesselementen 222, 223 und 224 und in der Druckkammer des Steuerventils 110 gleich gross sind. Die Gestalt der schraubenlinienförmigen Steuerkante des Steuerbunds 131 des Steuerventils 110 is so gewählt, dass bei Steigen dieses Druckes die Schließzeit der Überströmöffnung 117 und damit die Pumpenfördermenge grosser wird, während bei einem Sin« ken dieses Druckes diese Werte ebenfalls kleiner werden. Dieser Druck steuert somit unmittelbar die Fördermenge der Krafstoffeinspritzpumpe 1 und wird mit Reglerdruck bezeichnet.
2,'Betrieb bei Leerlauf

Bei Leerlauf wird der Stellhebel 234 so eingestellt,dass die ^eder 238 die geringste Vorspannung auf dan Servosteuerventil 227 ausübt. Der Kraftstoff strömt durch den Regler zum Zumeßventil 214 und durch die Lerrlaufdrossel-·

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stelle 215» durch die eine Druckdiffernz zwischen den Kammern 212 und 216 entwickelt wird, die dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit proportional ist und damit der Brennkraftmaschinendrehzahl. Die Vorspannung der ^eder 214a auf das Zumeßventil 214 ist so, dass dieses nicht öffnet. Der Druck in der Kammer 216 wird auf einen festen Pegel infolge der Wirkung des Druckregelventils 217 gehalten, so dass der Druckpegel in der Kammer 212 mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit und zunehmender Drehzahl ansteigt "bzwo bei abnehmender Strömungsgeschwindigkeit und abnehmender Drehzahl sinkt« Der Druck aus der Kammer 212 beaufschalgt das Servosteuerventil 227 entgegen der Vorspannung durch die Feder 238. Dieses ^entil ist ein summierendes Differentialventil, bei dem der zuvor erwähnte Reglerdruok auf eine .zusätzliohe Fläche des Zumeßelements 224 entgegen der Vorspannung der Feder 238 einwirkt. Die Summe der durch die Drücke in den Kammern 212 und 224a erzeugten Kräfte kommt der zuvor eingestellten Vorspannungskraft der ^eder 238 infolge der Zumesswirkung des Servosteuerventils 227 gleich Sollte daher der Druck in der Kammer 212 steigen, so fällt der Druck in der Kammer 224a, um das Kräftegleichgewicht am Servosteuerventil 227 aufrechtzuerhalten«

Steigt bei geschlossenem Schleifenbetrieb

die Maschinendrehzahl, so erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit und damit der Druck in der Kammer 212. Dann verringert sich der Druekpegel in der Kammer 224a. Da der Druck

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in der Druckkammer 133, der auf das Steuerventil 110 wirkt, dem Druck In der Kammer 224a gleich ist, nimmt das Steuerventil 110 eine andere axiale Stellung zur Büchse 85 ein, wodurch die Einspritzdauer verringert wird und die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine sinkt. Dies führt zu einem Abfall der Masehinendrehzahl. Da die B-egelvorgänge umkehrbar ablaufen können, ist eine von der Maschinendrehzahl· abhängige Kraftstoffregelung erreicht, 3. Teildrosselbetrieb

Der Betrieb verläuft in gleicher Weise wie bei leerlaufbetrieb. Duch Verstellen des Stellhebels 234 ist die Vorspannung der leder 238 am Servosteuerventil 227 erhöht. Dies führt zu einer Erhöhung des Drucks in der Kam« mer 224a, so dass das Steuerventil 110 in eine axiale Stellung zur Büchse 85 bewegt wird, in der eine erhöhte Kraft« stoffzufuhr zur Maschine erfolgt. Die sich einstellende Beschleunigung der Maschine führt zu einer Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den Kammern 212 und 216, bis die resultierende Kraft am Zumeßventil 214 dessen Vorspannungsfeder 2(i4a ■arreicht.Dann .öffnet das Zumeßventil 214 und übernimmt die Steuerung des Druckpegels in der Kammer 212 unter Ausschalten der Reglersteuerung durch die Leerlaufdrosseisteile 215. Palis erwünscht, kann das Zumeßventil 214 so ausgelegt werden, dass in der Kammer 212 unabhängig von der Drehzahl ein konstanter Druck oder ein schwach ansteigender Druckpegel eintritt, wodurch die Teildrosselbetriebskurve einer

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■bestimmten Maschine angepasst werden kann. 4£etrieb mit voller Drosselklappenöffnung

I¹Ur diesen Betrieb ist ein "besonderes Servo— steuerventil 226 für maximale leistung vorgesehen. Das Servo steuerventil 226 wirkt in gleicher Weise wie das S_ervosteuer ventil 227. Der Druck aus der Kammer 212 wird dem Sefvosteuerventil 226 über eine Zweigleitung 213 und """eglerdruck über die Leitung 220, die beide auf das Z_umeßelement 223 einwirken. Die das Ventil belastende Feder 240 ist auf einen festen Wert eingestellt, der eine einwandfrei· Steuerung bei Höchstleistung gewährleistet. Wird der Stellhebel 234 in eine Stellung bewegt, in der eine die Höchstleistung übersteigende leistung angefordert wird, so wird von der Kammer 224a auf die Kammer 223a unter Umgehung des Zumeßelements 223 umgeschaltet. Das Servosteuerventil 226 ermöglich damit eine Steuerung oberhalb der Höchstleistung ohne die GeJGaEr, dass sich Toleranzen der Drosselklappenanlage summieren.
5. -Betrieb bei Überdrehzahl

Zum Schutz gegen Überdrehzahlen ist das Servosteuerventil 225 mit der Drosselstelle 211 vorgesehen» Die Drosselstelle 211 bewirkt eine Druckdifferenz zwischen den Kaminern 210 und 212, die dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit und damit der Maschinendrehzahl proportional ist. Der Druck aus der Kammer 210 beaufschlagt das Zumeßelement 222 des Servosteuerventils 225 in der gleichen Weise

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wie zuvor das Zumesselement des Servosteuerventils 227» Erreicht der Druck in der Kammer 210 einen Wert, dass die Summe der Kräfte ,die dureh die Drüeke in den Kammern 210 und 222a entstehen, der dureh die eingestellte leder 241 gegebenen Vorspannung am Servosteuerventil 225 gleich wird, so übernimmt letzteres die Steuerung. Steigt die Drehzahl über diesen Schwellenwert, so steigt der Druck in der Kammer 210, wodurch der ^-eglerdruek durch die Zumesswirkung in der Kamme: 222a verringert wird. Dies bedingt eine herstellung des Steuerventils 110 im Sinne einer Verringerung der Kraftstoff' zufuhr zur Maschine, deren Drehzahl somit sinkt. 6, Abstellen der Brennkraftmaschine

In dem hydraulischen B-egler 200 ist ein normalerweise offenes Magnetventil 242 enthalten,- durch das die Brennkraftmaschine abgeschaltet werden kann. Während des Betriebes ist das Magnetventil 242 erregt, indem ein Zündschalter SW—1 geschlossen ist, der die Spule 243 mit einer Stromquelle 244 verbindet. Der Einlass des Magnetventils 242 ist mit einer Zweigleitung 230a verbunden, die von der leitung 230 zur Druckkammer 133 des Steuerventils 110 stromab der Drosselstelle 228 abgeht. Der Auslass des Magnetventils 242 ist über eine Leitung 2$5 mit der leitung 2-33 verbunden. Der Durchstrom dureh das Magnetventil 242 wird durch sein ^entilglied 246 gesteuert. Zum Absperren der Maschine wird das Magnetventil stromlos durch öffnen des Zündschalter! SW1 gemacht, worauf das Magnetventil öffnet und die D_ruckkammer 133 des Steuerventils 1f$ entlastet. Diese_s _wird_

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durch die ^eder 144 in eine Stellung gebracht, in der für den Einppritzvorgang die Kraftstoff menge Null eingestellt ist. Die Drosselstelle 228 liegt stromaufwärts des Magnetventils 242, um den Strom aus der Leitung 218 ausreichend zu drosseln, damit eine schnelle Entlastung der Druckkammer 133 über die ^eitung 23Oa erfolgen kann. Es sind damit nur kleine Magnetventile 242 mit geringem Stromverbrauch not« . wendig»

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Claims (3)

1. Patentanwalt - ν. .:.-..· 3041 08Q

   Dipl.-lng. K. Walther

   10Γφ D2 ΛΙΝ19

   30.Oktober 1980

   W-w-3452

   General Motors Corporation, Detroit. Michigan, V_eSt_eA_e

   Kraftstoffeinspritzpumpe für Mehrzylinder-Brennkraftmaschine:!

   Patentansprüche :.

   M.J Kraftstoff einspritzpumpe für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit folgenden Merkmalen: a) Die Einspritzpumpe ist von der Brennkraftmaschine angetrieben;

   t>) ein Kranz von mehreren Einspritzzylindern (67) umgibt eine zentrale Bohrung;

   c) in der zentralen Bohrung ist axial verschieblich ein in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl angetriebenes Steuerventil (110) angeordnet;

   d) mit dem Steuerventil läuft ein Nocken (30) um, der in den Einspritzzylindern verschiebliche Einspritzkolben (66 antreibt;

   gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:

   e) Der Nocken (30) weist eine Pumpennockenflache (32) und eine Reglernockenfläche (33) auf, durch die aufeinanderfolgend jedem Einspritzkolben (66) ein Pumpenhub und nach·-

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   folgend ein Reglerhub zum Versorgen eines hydraulischen Reglers (200) erteilt wird;

   f) das Steuerventil (110) enthält Steuerbunde (121, 127, 128, 126), die Leitungen (72, 81c, 78, 77) von den einzelnen Einspritzzylindern (67) heim Pumpenhub mit Leitungen zu den zugeordneten Brennkraftmaschinenaylindern und beim Reglerhub mit dem hydraulischen Regler verbinden;

   g) der hydraulische Regler (200) enthält Einrichtungen (205-228), 133), die einen geregelten Druck liefern, der dem Steuerventil (110) zugeleitet, dessen axiale Lage ändert, wodurch die jedem Brennkraftmaschinenzylinder zugeteilte Kraftstoffmenge bestimmt ist;

   h) der hydraulische Regler (200) ändert den ihm zugeführten Druck in Abhängigkeit von der ihm zugeführten Kraftstoff-· menge derart, dass die vom Steuerventil (110) den Brennkraftmaschinenzylindern zugeteilte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl gesteuert wird β
2. 2) Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale: 1) Ein Pumpengehäuse (4) enthält eire am einen Ende geschlos·· sene im Durchmesser abgesetzte Bohrung, an die eine K.raf·; stoffeinlassleitung (202a) von einer ^aftstoffquelle (161,160) kommend■ angeschlossen ist;

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   k) jeder der im gleichen Abstand über den Umfang verteilten Einspritzzylinder (67) ist über eine Einspritzleitung (72) 81o,78,77) mit der Einspritzdüse (ΙΟΙ) des zugeordneten BrennkraftmascMnenzylinders und mit einer Überströmleitung (117»118) zur abgesetzten Bohrung verbunden

   l) der im ^uehäuse drehbar gelagerte Nocken (30) weist die Pumpennocken-flache (32) in Umfangsriehtung versetzt zum Reglernockenfläche (33) auf;

   m) der hydraulische Regler (200) ist willkürlich (234-236) einstellbar ausgebildet;

   n) das Steuerventil (110) ist axial durch eine Feder (I50) in Richtung auf sein angetriebenes Ende (21,30) belastet

   0) die Steuerbunde (121, 127,128,126) des Steuerventils begrenzen eine PumpeBjeinlasskammer (111), die Verbindung mit der Kraftstoffeinlassleitung (202a) hat, und eine Reglereinlasskammer (125), die mit dem hydraulischen Regler (200) verbunden ist (Leitung 205);

   p) das andere Ende des Steuerventils (HO) und die B_ohrung begrenzt eine Druckkammer (133), die über eine leitung (230) vom hydraulischen Regler (200) versorgt wird;

   q.) die rumpeneinlasskammer (Hl) und die Reglereinlasskammer (12S)T stehen miteinander und mit Überströmleitungen über Steuereinrichtungen in Verbindung, die aus den Steu erbunden (121, 127, 128, 126) und einer schraubenlinienförmigen Steuerkante (131) bestehen, so dass der Kraftstoff beim Pumpenhub zum zugeordneten Brennkraftmaschin

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   nenzylinder zugemessen und "beim Reglerhub über die zugeordnete Überströmleitung zur Reglereinlasskammer geleitet wird und somit der hydraulische Regler (200) während des Betriebes kontinuierlich mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird.
3. 3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslänge der Reglernockeijl· fläche (33) des Nockens (30) mindestens doppelt so gross is wie der Umfangsabstand zweier benachbarter Einspritzzylinder (67). -

   4ο Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinrichtung eine feder-· belastete Verstelleinrichtung enthält, die mit dem axial verschieblichen und drehbaren Steuerventil (110) verbunden eine begrenzte Drehung des Steuerventils zu ihrem Antriebsglied gestattet.

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