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Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
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Stand der Technik Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe
nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer durch die DE-OS 28 47 572 bekannten
Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art ist sein Stellkolben vorgesehen, der als Raumnocken
ausgebildet vom im Saugraum einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe herrschenden,
drehzahlabhängigen Druck gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschoben wird. Zugleich
ist der Raumnocken verdrehbar und zwar in Abhängigkeit vom Druck der den Brennräumen
der zugehörigen Brennkraftmaschine zugeführten Luft. Der Raumnocken wird durch einen
Abtaststift abgetastet, dessen Verstellbewegung über eine Wippe auf einen Vollastanschlag
für einen Regelhebel der Kraftstoffeinspritzpumpe übertragen wird. Die dem Raumnocken
aufgeprägte Raumkurve stellt ein zweidimensionales Kennfeld dar, durch das der Vollastanschlag
in Abhängigkeit von der Drehzahl und vom Luftdruck eingestellt werden kann. Solche
Raumnocken sind äußerst aufwendige und kostspielig herzustellende Teile und sie
haben die Aufgabe, in jedem Betriebspunkt die maximale Einspritzmenge so zu begrenzen,
daß die Rauchgrenze der Brennkraftmaschine
nicht übertreten wird
und daß das größtmögliche Drehmoment eingehalten werden kann. Probleme ergeben sich
bei dieser Ausführung bei der Einstellung und wenn Fertigungstoleranzen ausgeglichen
werden sollen. Solche Fertigungstoleranzen treten insbesondere auch bei der Herstellung
des Raumnockens, bei der Herstellung und der Auswahl der Rückstellfeder und der
Übertragungsglieder auf. Neben solchen in der obigen DE-OS beschriebenen Angleicheinrichtung.en
für die Stellung des Vollastanschlags sind auch einfachere und weniger aufwendige
Ausführungen bekannt, bei denen der Verstellkolben einen kegelstumpfförmigen Abtastkörper
aufweist, dessen Achse mit der Achse des Verstellkolbens zusammenfällt. Bei einer
solchen bekannten Einrichtung wird der Verstellkolben z.B. ebenfalls durch den unter
drehzahlabhängigem Druck stehenden Kraftstoff des Saugraumes einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe
gegen die Kraft einer Feder verschoben und dabei der Vollastanschlag über einen
die Oberfläche des kegelstumpfförmigen Teils des Verstellkolbens abtastenden Abtaststift
und einer Einstellwippe verstellt. Auch diese bekannten Einrichtungen müssen zum
Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Rückstellfeder, der Formgebung, des kegelstumpfförmigen
Teils des Verstellkolbens und der tatsächlichen Charakteristik der Brennkraftmaschine
einstellbar sein, wenn nicht die bereits genannten Nachteile einer Eauchgrenzenüberschreitung
einerseits oder eines reduzierten Drehmoments oder ungünstigen Drehmomentenverlaufs
in Kauf genommen werden sollen. Andererseits weist jedoch diese bekannte Ausführung
den Vorteil auf, daß hier ein relativ leicht herstellbarer Abtastkörper verwendet
wird.
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Durch DE-OS 28 25 541 ist es weiterhin bekannt, einen Raumnocken,
der zur temperaturabhängigen Verstellung eines Anschlags dient, auf einem Stift
verschiebbar anzuordnen, der seinerseits exzentrisch auf einer Einstellscheibe sitzt.
Durch Drehen der Einstellscheiben wird die Ausgangsstellung des Abtastkörpers verändert.
Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß der Platzbedarf für eine solche Einrichtung
relativ groß ist, da d-er Abtastkörper eine merkliche Kreisbewegung ausführen können
muß. Weiterhin kann kein punktförmiges Abtastglied verwendet werden, da sich bei
der Einstellung der Abtastkörper nicht nur senkrecht zum Abstastglied sondern auch
quer zum Abtastglied bewegt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpetmit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
in sehr einfacher Weise der Abtastkörper herstellbar ist und zugleich einstellbar
ist, ohne daß die Grundeinstellung des Vollastanschlags verändert wird. Eine besondere
günstige Ausgestaltung ergibt sich in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs
3 und den Merkmalen des Anspruchs 4, da sich Kreiskegel technisch sehr einfach herstellen
lassen. Die Einstellung erfolgt bei der Ausgestaltung nach Anspruch 1 in raumsparender
einfacher Weise lediglich durch Verdrehen des Verstellkolbens, wobei die Grundeinstellung
unverändert bleibt. Insbesondere bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 bleibt der
Durchmesser des Kegels an der Abtaststelle beim Verdrehen des Verstellkolbens konstant,
es wird durch die Verdrehung des Verstellkolbens lediglich die
Steigung
der in Verschieberichtung des Verstellkolbens liegenden Komponente der Raumkurve
verhindert. Solche Einstellungen lassen sich in vorteilhafter Weise bei in Betrieb
befindlicher Brennkraftmaschine durchführen.
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Durch die weiteren, in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt anspruch angegebenen
Lösung gekennzeichnet.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt
und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Figur ist ein Teil einer
Kraftstoffeinspritzpumpe dargestellt, die z.B. eine Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe
sein kann. Diese weist in bekannter Weise eine Reglerhebel 2 auf, der durch einen
nicht weiter gezeichneten Drehzahlregler entgegen der Kraft einer Regelfeder 3 verstellbar
ist und dabei ein nicht weiter gezeigtes Mengenverstellorgan der Kraftstoffeinspritzpumpe
betätigt. In dieser Funktion kann der Regelhebel auch als Kraftstoffmengenverstellglied
bezeichnet werden. Der Reglerhebel liegt bei Vollaststellung an einem verstellbaren
Anschlag 5 an, der im ausgeführten Beispiel am Ende einer Wippe 6 ist, deren anderes
Ende an einen Abtaststift 7 anliegt. Dieser wird in einer Bohrung 8 geführt und
ragt senkrecht in einen im Gehäuse 1 der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordneten Zylinder
9 hinein. In diesem ist ein Stellkolben 11 dicht geführt, der auf seiner einen Stirnseite
12 in dem Zylinder 9 einen Arbeitsraum 14 begrenzt.
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Dieser ist über eine an der Stirnseite 15 des Zylinders 9
befindlichen
Öffnung 16 ständig mit einem Raum verbunden, der mit Druckmittel gefüllt ist, dessen
Druck drehzahlabhängig gesteuert wird. Dieser Raum ist im ausgeführten Beispiel
der mit Kraftstoff gefüllte Saugraum 17 der Kraftstoffeinspritzpumpe, wobei die
Versorgung mit Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe 18 erfolgt, die aus einem Kraftstoffvorratsbehälter
19 Kraftstoff ansaugt und deren Förder seite über ein Drucksteuerventil 20 entlastbar
ist. Durch diese Anordnung stellt sich in bekannter Weise im Saugraum 17 ein drehzahlabhängiger
Druck ein.
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Der Stellkolben 11 weist im Bereich des Eindringens des Abtaststiftes
7 in den Zylinder 9 einen Abtastkörper 21 auf, dessen Mantelfläche eine Raumkurve
beschreibt, durch die die Stellung des Abtaststiftes beim Verschieben des Verstellkolbens
bestimmt wird. Der Stellkolben in Verbindung mit Abtastkörper 21 und der Abtastvorrichtung
aus Abtaststift 8 und Wippe 6 stellt eine Verstelleinrichtung des Vollastanschlags
5 dar, der den freien Weg des Mengenverstellglieds 2 in einer Richtung begrenzt.
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Der Zylinder 9 mündet an der dem Arbeitsraum 14 abgewandten Seite
in einen Leckraum 23, der durch einen Deckel 24 verschlossen ist. In diesen Deckel
ist eine Einstellhülse 26 eingeschraubt, die von außen durch eine Kontermutter 27
fixierbar ist. Die Hülse weist einen Boden 28 auf, der Abstützpunkt für eine an
der rückwärtigen Stirnseite 29 des Stellkolbens 11 angreifende Rückstellfeder 30
dient.
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Die Einstellhülse 26 liegt dabei koaxial zur Achse des Zylinders 9
und weist in der Mitte eine Bohrung 31 mit Innengewinde auf, in das das mit Außengewinde
versehene Ende 32 eines Einstelldorns 33 geschraubt ist. Der Einstelldorn ist ebenfalls
von außen durch eine Kontermutter 34 fixierbar. Er ragt koaxial zur Achse des Zylinders
9
in diesen hinein sowie in eine axiale, von der rückwärtigen Stirnseite
29 des Stellkolbens 11 ausgehende Sackbohrung 36 auch dann, wenn sich der Stellkolben
wie in der Figur gezeigt in seiner Ausgangsstellung an der Stirnseite 15 des Zylinders
9 befindet. Das in die Sackbohrung 36 hineinragende Ende des Einstelldorns weist
eine Führungsfläche 37 auf, an die ein Durchbruch 38 in einer zwischen Rückstellfeder
30 und rückwärtiger Stirnseite 29 des Verstellkolbens eingesetzten Mitnahmeplatte
angepaßt ist. Die Mitnahmeplatte ist drehfest mit dem Stellkolben 11 verbunden.
Weiterhin weist der Einstelldorn einen Bund 41 auf, an dem ein Einstellring zur
Anlage kommt. Dieser dient als Anschlag für die Mitnahmeplatte 39 und begrenzt somit
die Längsverschiebung des Stellkolbens entgegen der Kraft der Rückstellfeder 30.
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Der Abtastkörper 21 ist in seiner Grundstruktur als Kegelstumpf ausgebildet,
dessen kleine Stirnseite dem Arbeitsraum 14 zugewandt ist. In erfindungsgemäßer
Ausgestaltung ist jedoch dieser Kegelstumpf bezogen auf die Längsache des Zylinders
bzw. des Stellkolbens 11 nicht symmetrisch, vielmehr handelt es sich um einen geneigten
Kegelstumpf, dessen Achse 44 unter spitzem Winkel die Achse 45 des Zylinders 9 bzw.
des Stellkolbens 11 schneidet. Die Achse 44 ist der Mittelpunkt bzw. der Bezugspunkt
all jener Kurven die in Ebenen liegen, die radiale Ebenen des Zylinders 9 sind bzw.
die von der Achse 45 des Zylinders senkrecht durchstoßen werden. Bei der Raumform
des Abtastkörpers 21 kann es sich dabei um einen zur Achse 45 geneigten symmetrischen
Kegelstumpf handeln oder um einen verschobenen oder schiefen Kegel handeln. Die
Mantelfläche kann vorzugsweise gerade Mantel-linien aufweisen, doch sind auch hier
für besondere Anpassungsforderungen nichtlineare Kurven möglich. Da nun der Stellkolben
11 zusammen mit dem
Abtastkörper 21 durch den Einstelldorn 33 verdrehbar
ist, führt ein z.B. als Kegelstumpf ausgebildeter Abtastkörper bei einer Verdrehung
des Stellkolbens eine um die Achse 45 des Zylinders taumelnde Bewegung aus. Für
die Abtastung der Oberfläche des Abtastkörpers bedeutet das, daß dem Abtaststift
8 je nach Drehstellung des Stellkolbens 11 verschieden geneigte Abtastkurven zugeordnet
sind.
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Die Einrichtung arbeitet so, daß mit zunehmener Drehzahl und damit
steigendem Saugraumdruck im Saugraum 17 der Verstellkolben 11 gegen die Feder 13
verschoben wird. Der Abtaststift 8 folgt dabei einer Mantellinie des Abtastkörpers
21 und verstellt die Stellung des Vollastanschlags 5. Auf diese Weise erhält man
in Abhängigkeit von der Drehzahl eine gewünschte Vollastkennlinie der Kraftstoffeinspritzmenge
bei Vollastbetrieb.
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Die entsprechende Verstellung der Maximalstellung des Mengenverstellorgans
wird durch die sich aus der Pumpenkonstruktion ergebende Vollasteinspritzmenge bei
jedem Drehzahlpunkt entsprechend korrigiert. Diese Korrektur hängt ab von dem Kurvenverlauf
auf dem Abtastkörper 21 und von der Charakteristik der Rückstellfeder 30 bzw. vom
Druckverlauf des Kraftstoffdrucks im Saugraum 17 über alle Drehzahlbereiche hin.
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Gegenüber bekannten Ausgestaltungen ergibt sich durch die vorbeschriebene
Ausgestaltung die Möglichkeit, sowohl die Vorspannung der Rückstellfeder 30 und
damit deren Charakteristik zu verändern als auch eine bestimmte angepasste Abtastkurve
zum Einsatz zu bringen. Weiterhin ist auch noch der wirksame Hub des Verstellkolbens
1 1 einstellbar, so daß erreicht werden kann, daß ab einer bestimmten Drehzahl keine
Änderung der Vollastanschlagverstellung mehr erfolgt.
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Bei einer Einstellung wird z.B. zunachst der Hub dadurch verstellt,
daß nach Lösen der Kontermutter 34 der Einstelldorn durch Drehen in Längsrichtung
verschoben wird.
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Bei festgehaltener Drehstellung des Einstelldorns 33 kann dann nach
Lösen der Kontermutter 27 die Einstellhülse 26 zur Veränderung der Federvorspannung
der Rückstellfeder 30 verdreht werden. Der Einstelldorn 33 kann bei entsprechender
Anpassung der Gewinde seine Stellung relativ zum Stellkolben 11 beibehalten. Ist
die Federvorspannung eingestellt und die Einstellhülse 26 fixiert, wird weiterhin
danach die gewünschte Drehstellung des Abtastkörpers 21 durch Verdrehen des Einstelldorns
33 eingestellt. Dieser nimmt mit seiner Führungsfläche 37 über die Mitnahmescheibe
39 den Stellkolben 11 mit. Obwohl man den Einstelldorn 33 auch so ausgestalten kann,
daß er bei seiner Drehung zur Einstellung des Abtastkörpers keine Längsbewegung
mehr ausführt, man müßte zu diesem Zweck eine Zwischenhilse einführen, ist es in
der hier gezeigten Ausführung jedoch von Vorteil, daß.mit der Einstellung des Abtastkörpers
21 zuglelch auch eine Hubverstellung erfolgt, die bei entsprechender Anpassung der
Gewindesteigung des Gewindes am Ende 32 des Abtastkörpers 33 im Angleichsinne richtig
ist. Vorteilhaft ist es ferner, daß die Schnittkurven der den Abtastkörper 21 schneidenden
Radialebenen senkrecht zur Achse 5 kreisförmig sind, wobei erreicht wird, daß beim
Verdrehen des Verstellkolbens zur Einstellung der gewünschten Abtastkurve der Durchmesser
des Abtastkörpers 21 im Abtastpunkt beibehalten wird. Das bedeutet, daß die Grundeinstellung
der Einspritzpumpe unverändert bleibt.
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Neben der zuvor geschilderten Einstellung des Hubs des Verstellkolbens
wird dieser Hub noch bestimmt durch die Breite des Einstellrings 42 bzw. durch die
Dicke der Mitnahmeplatte 39.
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Mit der beschriebenen Einrichtung ergeben sich vielfältige Einstellmöglichkeiten
für die Verstellcharakteristik des Vollastanschlags 5 bzw. der Korrektur der pllasteinspritzkurve
über den Betriebsbereich der Brennkraftmaschine.
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Diese Einstellungen lassen sich vor allen Dingen vorteilhaft bei laufender
Einspritzpumpe vornehmen, so daß die dynamischen Verhältnisse voll berücksichtigt
werden.
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Der wesentliche Grundgedanke der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,
die Möglichkeit, durch die Verwendung einer zur Achse 45 des Stellkolbens 45 geneigten
Achse der des Stellkolbens kontinuierlich sich in der Neigung ändernde Abtastkurven
zu bekommen, kann natürlich auch bei mit anderen Mitteln verstellten Stellkolben
verwirklicht werden. Z.B. kann der Stellkolben auch in Abhängigkeit vom Luftdruck
oder Ladedruck verschoben werden.
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Besondere Vorteile bietet die erfindungsgemäße Lösung dann, wenn der
Abtastkörper punkt- oder rotationssymmetrische Kurven in den radialen Schnittebenen
aufweist.
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Solche Körper, falls verwendbar, lassen sich sehr einfach herstellen
und die Bauteiltoleranzen können mit der erfindungsgemäßen Lösung sehr einfach kompensiert
werden.