DE3138410C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer solchen durch die DE-AS 21 58 689 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe wird der Innenraum der Kraftstoffeinspritzpumpe speziell durch den von der Regelmuffe gesteuerten Abflußkanal entlastet, so daß sich der Druck im Innenraum entsprechend einer lastabhängigen Verstellung der Reglermuffe auch lastabhängig ändert. Diese Änderung des Druckes im Innenraum bezweckt eine lastabhängige Verstellung eines Spritzverstellers, der zudem auch noch drehzahlabhängig verstellt wird, um beide Parameter für den Kraftstoffspritzbeginn zu berücksichtigen. Die bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe wird rein mechanisch geregelt.

Es ist ferner durch die DE-OS 28 47 248 eine Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt, bei der innerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe verschiedene induktive Weggeber angeordnet sind, die verschiedene Stellungen des Gestänges eines mechanischen Drehzahlreglers einer Kraftstoffeinspritzpumpe erfassen. Dies bedingt jedoch einen erheblichen Eingriff in die Konstruktion der Kraftstoffeinspritzpumpe, und es ist die Bereitstellung eines entsprechenden Bauraums zur Aufnahme der Weggeber notwendig.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der eingangs genannten gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß in einfacher Weise ohne umfangreiche Änderungen der Kraftstoffeinspritzpumpe oder Anordnung eines Gebers innerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe ein Lastsignal gewonnen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß dem Hauptanspruch möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Im Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine ist eine Pumpen-Antriebswelle 2 gelagert. Diese ist mit einer Stirnnockenscheibe 3 gekuppelt, die so viele Nocken 4 trägt, wie die Brennkraftmaschine Zylinder hat. Die Laufbahn der Nockenscheibe liegt auf nicht dargestellten Rollen auf, die in einem Ring 6 gelagert sind, der in das Pumpengehäuse eingesetzt ist und durch einen in den Ring eingreifenden Bolzen 7 um die Achse der Welle 2 drehbar ist. Ein Pump- und Verteilerglied 8 hat an seinem antriebsseitigen Ende einen Bund 9, der durch einen Stift 10 mit der Stirnnockenscheibe gekuppelt ist.

Auf dem Bund 9 liegen übereinander zwei Gleitscheiben 11 und darauf eine oben sphärisch geformte Scheibe 12, gegen die eine entsprechend geformte Gegenfläche an einem Joch 13 durch zwei achsparallele, um 180° versetzt angeordnete Schraubenfedern 14 gedrückt wird, von denen nur die eine, hinter dem Pump- und Verteilerglied liegende Feder dargestellt ist. Diese Federn stützen sich an einem das Pumpengehäuse abschließenden Pumpenkörper 15 ab. Unter der Wirkung der Federn 14 wird die Stirnnockenscheibe 3 gegen die erwähnten Rollen des Rings 6 gedrückt.

Das Pump- und Verteilerglied 8 gleitet in einer Zylinderbüchse 17, die fest im Pumpenkörper 15 sitzt. Dieser ist oben durch eine Schraubkappe 19 abgeschlossen, die einen Ventilsitzkörper 20 gegen die Stirnfläche der Zylinderbüchse 17 drückt. In dem Ventilsitzkörper 20 gleitet ein Ventilglied 21, das in seiner Schließstellung durch eine Feder 22 gegen den Ventilsitzkörper 20 gedrückt wird.

Auf der Antriebswelle 2 ist eine rotierende Verdrängerpumpe angeordnet, die als Kraftstoffzufuhrpumpe 24 dient und unmittelbar in den Innenraum 26 des Gehäuses 1 fördert. Von dem Innenraum 26 zweigt ein Kanal 27 ab, der zu einem Einlaßkanal 28 in der Zylinderbüchse 17 führt. Dieser Einlaßkanal 28 arbeitet mit Längsnuten 29 im Endabschnitt des Pump- und Verteilergliedes 8 zusammen. Diese Nuten münden in den Pumpenarbeitsraum 30, an den auch das Druckventil 20, 21 angeschlossen ist. Aus dem in Strömungsrichtung hinter dem Ventil 20, 21 liegenden Raum der Schraubkappe 19 zweigt ein im Ventilsitzkörper 20 und in der Wand der Zylinderbüchse 17 liegender Kanal 31 ab, der in einen radialen Kanal 32 mündet. Dieser arbeitet mit einem Ringkanal 33 im Pump- und Verteilerglied zusammen. Von dem Ringkanal 33 zweigt eine Verteilernut 34 im Pump- und Verteilerglied ab, die mit Auslaßkanälen 35 zusammenarbeitet, von denen nur einer gezeichnet ist. Diese Auslaßkanäle liegen radial in der Zylinderbüchse 17 und geneigt im Pumpenkörper 15 und münden in Auslaßanschlußöffnungen 36, die zum Anschluß der nicht dargestellten Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine dienen. Ebenso wie die Nocken 4 der Stirnnockenscheibe 3 sind auch die Längsnuten 29 und die Auslaßkanäle 35 mit den Anschlußöffnungen 36 in gleicher Anzahl vorhanden wie die Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine.

Von dem Pumpenarbeitsraum 30 führt im Pump- und Verteilerglied 8 ein axialer Kanal 38 zu einem Querkanal 39. Die Mündungen dieses Querkanals 39 in der Mantelfläche des Pump- und Verteilergliedes 8 arbeiten mit einem Steuerschieber 41 zusammen, der auf dem Pump- und Verteilerglied axial verschiebbar ist. Zu diesem Zweck greift in eine Ausnehmung des Steuerschiebers 41 der eine, kugelförmig ausgebildete Arm 42 eines zweiarmigen Hebels 42, 43 ein, der auf einem Zapfen 44 gelagert ist. Dieser Zapfen sitzt exzentrisch auf der Stirnseite einer im Pumpengehäuse gelagerten Welle 45, die zum Einstellen der Vollastkraftstoffmenge und zum Abstellen der Kraftstoffmenge dient.

An dem anderen Arm 43 des zweiarmigen Hebels 42, 43 greift das kugelig geformte Ende einer Reglermuffe 47 an, die als Stellglied eines Drehzahlreglers dient und auf einer im Gehäuse 1 fest angeordneten Reglerachse 48 verschiebbar ist. Auf der Reglerachse ist ein Zahnrad 49 drehbar, das mit einem auf der Pumpenantriebswelle 2 fest angeordneten Zahnrad 50 kämmt. Mit dem Zahnrad 49 sind aus Blech geformte Taschen 51 fest verbunden, in denen Fliehgewichte 52 gelagert sind. Diese greifen mit Armen 53 an der Reglermuffe 47 an.

An dem Arm 43 des zweiarmigen Hebels 42, 43 sind als Reglerfedern eine Druckfeder 54 und eine Zugfeder 55 wirksam. Die Druckfeder 54 greift unmittelbar an dem Hebelarm 43 an und stützt sich dabei an einem Bolzen 56 ab. An diesem Bolzen ist das eine Ende der Zugfeder 55 eingehängt, deren anderes Ende an einem Zapfen 57 angreift. Dieser sitzt an einem Einstellhebel 58, der zum Einstellen der zu regelnden Drehzahl von außerhalb des Gehäuses 1 verstellbar ist. Die Reglermuffe hat radial einen Steuerschlitz 60, der mit einer Ringnut 61 in der Mantelfläche der Reglerachse 48 zusammenwirkt. Die Ringnut 61 steht in ständiger Verbindung mit einer Längsbohrung 62, die in einer Querbohrung 63 en­ det.

Der Bolzen 7 steckt mit seinem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Endabschnitt in einem Zylindergelenkstück 66, das in einem Kolben 67 eines Hydraulikstellgeräts drehbar angeordnet ist (Fig. 2), dessen Gehäuse 68 an das Gehäuse 1 der Einspritzpumpe angeschlossen ist (Fig. 1). Der Kolben 67 wird auf der einen Seite über einen Kanal 69 durch den Druck im Innenraum 26 des Gehäuses 1 beaufschlagt. Gegen die andere Kolbenseite drückt eine Feder 70. Diese Kolbenseite steht mit der Ansaugseite der Zufuhrpumpe 24 über einen Kanal 71 in Verbindung.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet wie folgt: Bei laufender Brennkraftmaschine dreht sich die Antriebswelle 2 der Einspritzpumpe und damit auch die Stirnnockenscheibe 3, die im Zusammenwirken mit den Rollen des Rings 6 eine axial hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung des Pump- und Verteilergliedes 8 erzeugt. Dabei wird die Stirnnockenscheibe 3 durch die Kraft der Rückführfedern 14 in ständiger Berührung mit den genannten Rollen gehalten. Das Pump- und Verteilerglied 8 ist in seiner unteren Totpunktlage gezeichnet. Der Pumpenarbeitsraum 30 ist mit durch den Einlaßkanal 28 einge­ strömten Kraftstoff gefüllt. Beim Drehen der Stirnnockenscheibe 3 wird zunächst der Einlaßkanal 28 geschlossen. Bei dem nun folgenden wirksamen Druckhub des Pump- und Verteilerglieds 8 wird Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 30 über das geöffnete Ventil 20, 21 durch die Kanäle 31 und 32 in den Ringkanal 33 und von dort über die Ver­ teilernut 34 zu einem der Auslaßkanäle 35 und zu der zugehörigen Auslaßöffnung 36 gefördert. Von dort gelangt er zu einer der Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine.

Die Kraftstoffzufuhrpumpe 24 fördert in den Innenraum 26 der Einspritzpumpe Kraftstoff unter drehzahlabhängigem Druck, der auf den Kolben 67 des Hydraulikgeräts wirksam ist und dabei den Ring 6, dessen Drehlage den Förderbeginn der Einspritzpumpe bestimmt, drehzahlabhängig ver­ stellt.

Mit steigender Drehzahl gehen die Fliehgewichte 52 des Drehzahlreglers nach außen und verschieben die Reglermuffe 47 entgegen der Kraft der Reglerfeder 54, 55 nach oben. Dabei wird zunächst die zur Regelung der Leerlaufdrehzahl dienende Feder 54 zusammengedrückt und danach die zur Regelung der Betriebsdrehzahl dienende Feder 55 gespannt. Bei dieser Bewegung der Reglermuffe 47 wird einerseits der Steuerschieber 41 nach unten geschoben, so daß die von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge verringert wird (Teillast), und andererseits die Ringnut 61 der Reglerachse durch den Steuerschlitz 60 der Reglermuffe 47 aufgesteuert, so daß Kraftstoff aus dem Innenraum 26 des Pumpengehäuses 1 entweichen kann.

Der an dem Steuerschlitz 60 beginnende und über die Ringnut 61, die Längsbohrung 62 und die Querbohrung 63 in der Reglerachse 48 weiter geführte Abflußkanal verläuft in einem Teilbereich weiter über eine Schrägbohrung 75 im Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse 1, um über eine außerhalb des Kraftstoffeinspritzpumpengehäuses 1 verlaufende Teilleitung 76 in eine Steuerkammer 77 im Innern eines Meßgehäuses 78 zu gelangen. Die Steuerkammer 77 ist in einem Abschnitt 79 einer abgestuften Zylinderbohrung ausgebildet, deren Abschnitt 80 einen geringeren Durchmesser hat als der Abschnitt 79. In der abgestuften Zylinderbohrung 79, 80 ist ein Stufenkolben gleitbar angeordnet, dessen Kolbenteil 81 mit größerem Durchmesser in den Abschnitt 79 und dessen Kolbenteil 82 mit geringerem Durchmesser in den Abschnitt 80 der abgestuften Zylinderbohrung ragt. Das Kolbenteil 81 begrenzt mit seiner ersten Stirnfläche 83 als bewegliche Wandung die Steuerkammer 77, während das Kolbenteil 82 mit der zweiten Stirnfläche 84 als bewegliche Wandung eine Druckkammer 85 begrenzt. Die Druckkammer 85 steht über eine Druckleitung 86 mit dem Innenraum 26 der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung, so daß in der Druckkammer 85 immer der drehzahlproportionale Kraftstoffdruck wie im Innenraum 26 herrscht. Die axiale Stellung des Stufenkolbens 81, 82 in der abgestuften Zylinderbohrung 79, 80 ist durch ein Wegmeßsystem 87 bekannter Bauart abtastbar und in eine Spannung U = f (Q) umwandelbar, die ein Meßsignal für die der abgeregelten Kraftstoffmenge Q gleichzusetzende Last ist. Als Wegmeßsystem kann z. B. ein induktiver Weggeber, ein Kurzschlußringgeber oder ähnliches dienen. Entsprechend den Kraftstoffdruckkräften auf die erste Stirnfläche 83 bzw. die zweite Stirnfläche 84 des Stufenkolbens 81, 82 verschiebt sich der Stufenkolben 81, 82 in der abgestuften Zylinderbohrung 79, 80 und öffnet mit seiner ersten Stirnfläche 83 mehr oder weniger einen Steuerschlitz 88, der an der Wandung des Zylinderbohrungsabschnittes 79 im Bereich der Steuerkammer 77 ausgebildet ist und mit der ersten Stirnfläche 83 ein Abströmventil bildet, über das aus der Steuerkammer 77 Kraftstoff abströmen und über den stromabwärts verlaufenden Endabschnitt 89 des Abflußkanals zur Einlaßbohrung 65, also auf die Saugseite der Kraft­ stoffzufuhrpumpe 24 gelangen kann. Der Steuerschlitz 88 hat vorzugsweie wie auch der Steuerschlitz 60 in der Reglermuffe 47 einen rechteckförmigen Querschnitt. Vorzugsweise haben die Steuerschlitze 60 und 88 die gleiche Breite, und die Stirnflächen 83 und 84 des Stufenkolbens 81, 82 verhalten sich wie 2 : 1. Damit verhält sich der Druck in der Steuerkammer 77 zum Druck in der Druckkammer 85 wie 1 : 2, d. h. der Druckabfall an den Steuerschlitzen 60 und 88 ist gleich. Da die Durchflußmenge ebenfalls gleich ist, folgt der Stufenkolben 81, 82 jeweils einer Verschiebung der Reglermuffe 47 solange, bis die oben angegebenen Bedingungen erfüllt sind. Der Stufenkolben 81, 82 legt unter den gewählten Bedingungen gleiche Wege zurück wie die Reglermuffe 47. Da die abgeregelte Kraftstoffmenge Q proportional der Last ist, kann an dem Wegmeßsystem 87 ein Meßsignal in Form einer Spannung U =f (Q) abgenommen werden, das der Last entspricht. Eine der Steuerkammer 77 abgewandte Leckkammer 90 in dem Abschnitt 79 der abgestuften Zylinderbohrung kann über eine Leckleitung 91 mit dem Endabschnitt 89 des Abflußkanals in Verbindung stehen.

Bei durch Drehzahländerung bedingter Druckänderung im Innenraum 26 ändert sich, bei gleicher Lage der Reglermuffe 47, die Stellung des Stufenkolbens 81, 82 nicht, weil die durch die Druckänderung bedingten Kraftänderungen auf die Kolbenteile 81, 82 dem Betrag nach gleich sind.

Vorteilhaft kann es auch sein, zur Erlangung eines der Drehzahl n entsprechenden Meßsignales in dem Meßgehäuse 78 eine Zylinderbohrung 92 vorzusehen, in der ein Meßkolben 93 gleitbar gelagert ist, der einerseits mit einer Meßstirnfläche 94 eine Meßkammer 95 als bewegliche Wandung begrenzt und andererseits von einer Druckfeder 96 beaufschlagt wird, welche in einer in der Zylinderbohrung 92 ausgebildeten Federkammer 97 liegt, die über eine Leckleitung 98 mit dem Endabschnitt 89 des Abflußkanales in Verbindung steht. In der Meßkammer 95 soll der drehzahlproportionale Kraftstoffdruck wie im Innenraum 26 herrschen, wozu beispielsweise die Meßkammer 95 über eine Leitung 99 mit der Druckkammer 85 in Verbindung stehen kann. Die axiale Stellung des Meßkolbens 93 ist durch ein Wegmeßsystem 100 bekannter Bauart erfaßbar, an dem somit eine Spannung U =f (n) abnehmbar ist, die ein Meßsignal für die Drehzahl n darstellt.

Die erfindungsgemäße Erfassung des Last- und des Drehzahl- Signals unter Zwischenschaltung hydraulischer Glieder bedarf somit außer der Schaffung hydraulischer Anschlüsse keiner räumlichen Änderung an dem Kraftstoffeinspritzpumpen­ gehäuse 1.

Claims (8)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einer vorgeschalteten Kraftstoffzufuhrpumpe, die Kraftstoff mit drehzahl­ proportionalem Druck in einen Innenraum der Kraftstoffeinspritzpumpe fördert, und mit einem mit einem Fliehgewichtsversteller arbeitenden Drehzahlregler mit einer ein Steuerelement zur Änderung der Einspritzmenge betätigten Reglermuffe, welche zugleich einen Abflußkanal vom Innenraum der Einspritzpumpe zur Saugseite der Kraftstoffzufuhrpumpe steuert, wobei der Abflußkanal an der Mantelfläche der Reglermuffe beginnend teilweise über eine gehäusefeste Achse des Fliehgewichtsverstellers geführt ist und die Steuerung des Abflußkanals über eine Drosselstelle in Form von in der Reglermuffe bzw. in deren gehäusefester Achse angeordneten zusammenwirkenden Nuten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff im Abflußkanal (60, 61, 62, 63, 75, 76, 77, 88, 89) stromabwärts der Drosselstelle (60, 61) in eine Steuerkammer (77) geleitet wird, die von einer ersten beweglichen Wandung begrenzt ist, welche den Durchflußquerschnitt eines Abströmventils (83, 88) nach Maßgabe des die Wirkfläche (23) der ersten beweglichen Wandung beaufschlagenden Kraftstoffdrucks in der Steuerkammer (77) steuert, daß die erste bewegliche Wandung der Steuerkammer (77) mit einer gegensinnig zur ihr vom Kraftstoffdruck im Innenraum (26) der Einspritzpumpe beaufschlagten zweiten beweglichen Wandung starr gekoppelt ist, die eine geringere Wirkfläche (84) aufweist als die erste bewegliche Wandung, wobei die axiale Stellung der beweglichen Wandungen durch ein Wegmeßsystem (87) erfaßbar als Maß für die Last dient.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Wandungen durch einen Stufenkolben (81, 82) gebildet sind, der in einer entsprechend abgestuften Zylinderbohrung (79, 80) verschiebbar angeordnet ist und dessen endseitigen Stirn­ flächen (83, 84) die Wirkflächen bilden.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventilteil des Abströmventils (83, 88) der Stufenkolben (81, 82) dient, dessen in der Steuerkammer (77) liegende größere Stirnfläche (83) mehr oder weniger einen in der zylindrischen Wandung des durchmessergrößeren Abschnitts (79) der Zylinderbohrung (79, 80) ausgebildeten Steuerschlitz (88) freigibt.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestufte Zylinderbohrung (79, 80) mit dem Stufenkolben (81, 82) in einem Meßgehäuse (78) vorgesehen ist, das außerhalb des Gehäuses (1) der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Innenraum (26) der Kraftstoffeinspritzpumpe eine Meßkammer (95) verbunden ist, die durch eine bewegliche Wandung begrenzt wird, an der einerseits der im Innenraum (26) herrschende Kraftstoffdruck und andererseits gegensinnig dazu eine Rückstellkraft angreift und deren axiale Stellung als der Drehzahl entsprechendes Meßsignal durch ein Wegmeßsystem (100) erfaßt wird.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandung in der Meßkammer (95) durch einen Meßkolben (93) gebildet wird, der in einer Zylinderbohrung (92) gleitbar gelagert ist, wobei die Rückstellkraft von einer Druckfeder (96) aufgebracht wird.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (92) und der Meßkolben (93) in dem auch die abgestufte Zylinderbohrung (79, 80) samt Stufenkolben (81, 82) aufnehmenden Meßgehäuse (78) außerhalb des Gehäuses (1) der Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen sind.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bzw. 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegmeßsystem (87) für die Last und als Wegsystem (100) für die Drehzahl jeweils ein induktiver Weggeber dient.