DE3313313C2

DE3313313C2 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Einspritzzeitpunktverstellung

Info

Publication number: DE3313313C2
Application number: DE19833313313
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Lochbichler; Ernst 8901 Königsbrunn Pfleiderer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1983-04-13
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1986-09-25
Also published as: FR2544386A1; JPH0525035B2; DE3313313A1; NL8401163A; FR2544386B1; JPS59206670A; NL192310C; NL192310B

Abstract

Bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, deren Einspritzventile von einzeln angeordneten Einspritzpumpen mit Kraftstoff versorgt werden, sind deren Pumpenkolben über Rollenstößel unter Zwischenschaltung je eines Schwinghebels von einer Nockenwelle aus steuerbar. Die Schwinghebel sind auf einer Exzenterwelle drehbar gelagert und über diese durch Verdrehung derselben für eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes relativ gegenüber den Kraftstoffsteuernocken der Nockenwelle verstellbar. Die Exzenterwelle ist aus einzelnen, lösbar miteinander verbundenen Teilstücken zusammengesetzt.

Description

a) jeweils einerseits mit einer oberen Druckfläche mit der Rolle eines Rollenstößels und andererseits mit einer drehbar an ihnen gelagerten Steuerrolle mit der Steuerkontur eines Kraftstoffsteuernockens in Arbeitskontakt stehen,

b) auf einer Exzenterwelle drehbar gelagert sind, und

c) durch Verdrehung der Exzenterwelle mit ihren Steuerrollen relativ zu den Kraftstoffsteuernokken für eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes verstellbar sind,

a) Lagerteilstücken (14), die jeweils in ortsfesten, jedoch lösbaren Lagerböcken (16) gelagert sind, und

b) Exzenterteilstücken (15), von denen jedes eine Baugruppe mit einem in ihr getragenen Schwinghebel (6) bildet und exzentrisch gegenüber den beiden benachbarten, axial zueinander fluchtenden Lagerteilstück.en (14) angeordnet ist,

daß die Exzenterteilstücke (15) und Lagerteilstücke (14) jeweils an den zur Verbindung vorgesehenen Enden im montierten Zustand aneinander aufliegende Abflachungen (20,21) aufweisen, im Bereich letzterer durch formschlüssig ineinandergreifende Mittel in axialer Lage zueinander fixiert und kraftschlüssig durch entsprechende Mittel aneinander festgespannt sind, und daß möglichst viele Teile der Exzenterwelle (13) und deren Lagerung, zumindest jedoch jene Baugruppen, bestehend aus je einem Exzenterteilstück (15) und einem Schwinghebel (6), untereinander gleich und gegeneinander austauschbar sind.

2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (x) der Abflachungen (20,21) von der Achse (27) der Lagerteilstücke (14) bzw. (26) der Exzenterteilstücke (15) jeweils gleich und so groß ist, daß sich im montierten Zustand der halbe Exzenterhub »y« mit

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wobei die Exzenterwelle eine Verstelleinrichtung zugeordnet ist, mit der diese bei Bedarf verdrehbar und in jeweiliger Einstellposition arretierbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Exzenterwelle (13) aus einzelnen, lösbar miteinander verbundenen Teilstücken zusammengesetzt ist, nämlich aus

ergibt.

3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerteilstücke (14) und die Exzenterteilstücke (15) identisch ausgebildet und gegeneinander austauschbar sind, und daß außerdem auch die Lagerböcke (16) alle identisch ausgebildet und untereinander austauschbar sind.

4. Hubkolbenbrennmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenter'eilstücke (15) und die Lagerteilstücke (14) außerhalb der Abflachungen (20, 21) eine kreiszylindrische Form und gleichen Durchmesser sowie im Bereich der Abflachungen (20,21) senkrecht dazu angeordnete durchgehende Querbohrungen (22, 23) aufweisen, die zusammen mit eingesetzten bzw. hindurchgeführten Paßbolzen bzw. Schraubenschäften zur formschlüssigen oder kraftschlüssigen Verbindung vorgesehen sind.

5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf je einem Lagerteilstück (14) der Exzenterwelle (13) zwei Schwinghebel drehbar gelagert sein können, die mit je einer daran angeordneten Steuerrolle an eine zugehörige Ein- bzw. Auslaßsteuernocke einer zur Exzenterwelle (13) parallel verlaufenden Nockenwelle angelenkt sind und direkt bzw. über eine Stoßstange mit einem Kipphebel zur Steuerung des Einlaß- bzw. Auslaßventiles in Wirkverbindung stehen, wobei die beiden Schwinghebel und das diese tragende Lagerteilstück (14) und gegebenenfalls auch die beiden zur Lagerung des letzteren notwendigen Lagerböcke (16) eine vormontierte Baugruppe bilden, die mit den diesbezüglichen anderen Baugruppen identisch ist und diese daher untereinander austauschbar sind.

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der DE-PS 6 26 666 bekannt. Ähnliche Lösungen, die auch eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes über einen exzentrisch gelagerten Schwinghebel ermöglichen, sind außerdem aus der DE-PS 4 67 443 und DE-OS 29 03 875 bekannt. Über die konstruktive Ausgestaltung der Einrichtung, die eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes ermöglicht, insbesondere Vorveröffentlichungen weder Genaueres dargestellt noch ausgesagt.

Darüber hinaus sind aus der CH-PS 1 43 473, GBPS IO 72 503, US-PS 19 96 807 und DE-PS 3 90 818 Hubkolbenbrennkraftmaschinen bekannt, bei denen die Steuerung der Einlaß- und Auslaßventile über Kipphebei und ggf. Stoßstangen von Schwinghebeln aus erfolgt, die jeweils neben der Nockenwelle gelagert und mit einer Steuerrolle an eine zugehörige Einlaß- bzw. Auslaßsteuernocke einer Nockenwelle angelenkt sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenbrennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art in jeden Teilbereich, mit dem eine Einspritzzeitpunktverstellung zu bewerkstelligen ist, so auszubilden, daß folgendes gewährleistet ist, nämlich

— eine einfache und wirtschaftliche Herstellung der Exzenterwelle,

— eine einfache Lagerung jedes Schwinghebels, und

— eine einfache Montage und Demontage jedes einzelnen Schwinghebels samt Lagerung.

65 Diese Aufgabe ist bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebe-

nen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die erfindungsgemäße Lösung erbringt eine Reihe von Vorteilen, die sieh insbesondere auf seiten der Herstellungskosten und der Wartungsfreundlichkeit positiv auswirken. Dadurch, daß die einzelnen Exzenterteilstükke der Exzenterwelle, von denen jedes einen Schwinghebel trägt, und vorzugsweise auch wenigstens jene Lagerteilstücke der Exzenterwelle, die zwischen zwei Exzenterteilstücken angeordnet sind, untereinander gleich und gegeneinander austauschbar sind, ist nicht nur eine einfache Montage, sondern beispielsweise in einem Schadensfall oder bei Erreichen einer Verschleißgrenze eine rasche Austauschung des betreffenden Exzenterwellenteilstückes gewährleistet; letzteres zudem ohne Eingriffe in die Lage und Anordnung jener benachbarter, jeweils einer anderen Einspritzpumpe zugeordneten Exzenterwellenteilstücke. Die relativ kurzen und damit auch relativ kompakten ExzenterwellenteHstücke sind auf einfachen Werkzeugmaschinen und Vorrichtungen maßgenau zu fertigen; diese im Vergleich mit der zusammengebauten Exzenterwelle relativ kurzen Exzenterwellenteilstücke lassen sich außerdem in Ersatzteillagern und insbesondere auch bei Brennkraftmaschinen auf Schiffen oder in Kraftwerksanlagen auf räumlich beengtem Raum gut als Ersatzteile bevorraten. Die Lösbarkeit der Exzenterteilstücke von den übrigen Exzenterwellenteilstücken ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einteilige Ausführung der Schwinghebellagerung.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand der Zeichnung näher erläutert.

In dieser zeigt

F i g. 1 eine der Übersichtlichkeit halber etwas schematisierte, an einer Hubkolbenbrennkraftmaschine angebaute Einspritzpumpe in jedem die Erfindung umfassenden Teilbereich,

F i g. 2 perspektivisch und etwas schematisiert ein Ausführungsbeispiel einer Exzenterwelle nach der Erfindung, dargestellt ohne die auf ihr sitzenden Schwinghebel,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Exzenterwelle gemäß F i g. 2 entlang der Schnittlinie III-II1.

F i g. 4 ein Exzenterwellenteilstück mit Schwinkhebel.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Steuergehäuse einer des weiteren nicht dargestellten mehrzylindrigen Hubkolbenbrennkraftmaschine angezogen, in dessen Innenraum eine Nockenwelle 2 angeordnet ist, die mit ihren Nokken die Arbeit von Einspritzpumpen und Gaswechselventilen, ggf. auch weiterer Funktionselemente, z. B. für ein Druckluftanlassen bzw. -umsteuern steuert. Die Einspritzpumpen, von denen eine in F i g. 1 teilweise dargestellt und mit 3 bezeichnet ist, sind längs der Maschine — pro Zylinder eine — angeordnet. Jede der vorhandenen Einspritzpumpen 3 versorgt ein daran über eine Leitung angeschlossenes Einspritzventil und damit den zugehörigen Zylinder mit dem für die Verbrennung erforderlichen Kraftstoff. Die Pumpenkolben 4 der Einspritzpumpen 3 sind jeweils über einen insgesamt mit 5 bezeichneten Rollenstößel unter Zwischenschaltung eines insgesamt mit 6 bezeichneten Schwinghebels von der Nockenwelle 1 aus steuerbar. Jeder Schwinghebel 6 steht dabei jeweils mit einer oberen Druckfläche 7 mit der Rolle 8 des zugehörigen Rollenstößels 5 und mit einer drehbar an ihm gelagerten Steuerrolle 9 mit der Steuerkontur 10 eines an der Nockenwelle 2 angeordneten Kraftstoffsteuernockens 11 in Arbeitskontakt. Die Steuerrolle 9 ist dabei am einen Endbereich eines Schwinghebels 6 angeordnet und auf einer Welle bzw. Achse 12 drehbar gelagert Am der Steuerrolle 9 gegenüberliegenden Endbereich ist jeder Schwinghebel 6 auf einer insgesamt mit 13 bezeichneten Exzenterwelle drehbar gelagert, die sich ebenfalls längs der Maschine erstreckt Die Schwinghebel 6 und die Exzenterwelle 13 sind Teil einer Einrichtung, mit der eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes durchführbar ist wobei die Schwinghebel 6 durch Verdrehung der Exzenterwelle Ϊ3 mit ihren Steuerrollen 9 relativ zu den Kraftstoffsteuernocken ti verstellbar sind. Zu diesem Zweck ist der Exzenterwelle 13 eine Verstelleinrichtung zugeordnet, mit der sie bei Bedarf verdrehbar und in jeweiliger Einstellposition arretierbar ist. Die besagte Verstelleinrichtung ist weiter hinten noch näher definiert.

Erfindungsgemäß ist die Exzenterwelle 13, wie gut aus F i g. 2 ersichtlich, aus einzelnen, lösbar miteinander verbundenen Teilstücken, nämlich Lagerteilstücken 14 und Exzenterteilstücken 15, zusammengesetzt. Die Exzenterwelle 13 ist jeweils im Bereich ihrer Lagerteilstükke 14 durch zwei jeweils einstückige, d. h. ungeteilte Lagerblöcke 16 gelagert, von denen jeder ortsfest an der Maschine, jedoch lösbar mittels Durchgangsbohrungen durchdringender und in gestellseitige Gewinde eingreifender Schrauben 17 befestigt ist. Von den Lagerblöcken 16 ist in F i g. 2 der Übersichtlichkeit wegen nur einer vollständig dargestellt; die anderen sind teilweise abgebrochen und teilweise aufgeschnitten dargestellt. Jedes der Exzenterteilstücke 15 trägt — wie gut aus F i g. 4 ersichtlich — einen Schwinghebel 6 und bildet zusammen mit diesem eine austauschbare Baugruppe. Die Exzenterteilstücke 15 sind, wie gut aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich, exzentrisch gegenüber den jeweils beiden benachbarten, axial zueinander fluchtenden Lagerteilstücken 14 angeordnet. Entsprechend einem Kriterium der Erfindung sind möglichst viele Teile der Exzenterwelle 13 und deren Lagerung, zumindest jedoch die Baugruppen gebildet aus je einem Exzenterteilstück 15 und einem Schwinghebel 6 — so wie in F i g. 4 gezeigt — untereinander gleich und gegeneinander austauschbar. In vorteilhafter Weise sind jedoch auch die beiden an den Enden der Exzenterwelle 13 sitzenden Lagerteilstücke 14 derselben untereinander gleich und gegeneinander austauschbar. Entsprechendes gilt auch für die restlichen Lagerteilstücke 14, d. h. auch die zwischen jeweils zwei Exzenterteilstücken 15 der Exzenterwelle 13 angeordneten Lagerteilstücke 14 sind untereinander gleich und gegeneinander austauschbar. Die beiden an den Enden der Exzenterwelle 13

so sitzenden Lagerteilstücke 14 müssen jedoch nicht notwendigerweise eine von den übrigen abweichende Form aufweisen, d. h., es können alle Lagerteilstücke 14 der Exzenterwelle 13 untereinander gleich ausgebildet und gegeneinander austauschbar sein. In besonders vorteilhafter Weise sind sowohl die Lagerteilstücke 14, als auch die Exzenterteilstücke 15 der Exzenterwelle 13 untereinander gleich und gegeneinander austauschbar. Vorzugsweise sind auch die Lagerböcke 16 alle gleich ausgebildet und gegeneinander austauschbar. Zwei soleher Lagerböcke 16 und ein Lagerteilstück 14 der Exzenterwelle 13 bilden ebenfalls eine austauschbare Baugruppe. An einer Brennkraftmaschine, bei der die Steuerung der Ein- und Auslaßventile über Kipphebel und ggf. Stoßstangen von Schwinghebeln aus erfolgt, die jewe^:ls neben der Nockenwelle gelagert und mit einer Steuerrolle an eine zugehörige Einlaß- bzw. Auslaßsteuernocke der Nockenwelle angelenkt sind, ist es vorteilhafterweise möglich, jeweils zwei der vorgenannten

Schwinghebel, nämlich einen für Einlaß- und einen für Auslaßventilsteuerung auf einem Lagerteilstück 14 der Exzenterwelle 13 drehbar gelagert anzuordnen. Dabei bilden vorzugsweise je ein Schwinghebel für Einlaß- und einer für Auslaßventilsteuerung sowie ein diese tragendes Lagerteiistück 14 der Exzenterwelle 13 eine vormontierte Baugruppe, welche Baugruppen untereinander wiederum gleich und gegeneinander austauschbar sind.

Die einstückigen Lagerblöcke 16 weisen zur Hindurchführung eines Lagerteilstückes 14 eine quer durchgehende Lagerbohrung 18 auf, in die ggf. eine Lagerbuchse eingesetzt ist. Auch jeder ungeteilte Schwinghebel 6 weist zur Hindurchführung eines Exzenterteilstückes 15 eine quer durchgehende Lagerbohrung 19 auf, in die auch ggf. eine Lagerbuchse eingesetzt ist.

Alle Exzenterteilstücke 15 der Exzenterwelle 13 weisen eine kreiszylindrische Form und gleichen Durchmesser auf. In gleicher Weise besitzen auch alle Lagerteilstücke 14 der Exenterwelle eine kreiszylindrische Form und gleichen Durchmesser. An ihren Stirnseiten weisen die Exzenterteilstücke 15 und Lagerteilstücke 14 der Exzenterwelle 13 Vorkehrungen für einen Formschluß oder einen Form- und Kraftschluß mit dem jeweils anzukoppelnden Exzenterwellenteilstück auf. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Form- und Kraftschluß aufgezeigt. Dabei sind an den stirnseitigen Enden der Exzenterteilstücke 15 achsparallele Abflachungen 20 und an den stirnseitigen Enden der Lagerteilstücke 14 achsparallele Abflachungen 21 vorgesehen; darüber hinaus sind in den Exzenterteilstücken 15 und Lagerteilstücken 14 diese im Bereich der Abflachungen 20 bzw. 21 senkrecht dazu stehend durchdringende, zueinander fluchtende Querbohrungen 22, 23 zur Hindurchführung von Paßschrauben 24 für ihre Verbindung vorgesehen. Im montierten Zustand ist dabei ein Exzenterteilstück 15 mit seiner jeweiligen Abflachung 20 auf der zugehörigen Abflachung 21 eines Lagerteilstückes 14 aufliegend und an dieser mittels einer auf dem Gewinde der zugehörigen Paßschraube 24 sitzenden Mutter 25 festgespannt.

Der Abstand der Abflachungen 20 bzw. 21 an den Exzenterteilstücken 15 bzw. Lagerteilstücken 14 der Exzenterwelle 13 ist jeweils gleich groß und entspricht vorzugsweise dem halben Exzenterhub Λ. Diese Maßverhältnisse sind gut aus F i g. 3 ersichtlich, wobei das jeweils zwischen Pfeile gesetzte Maß »x« den Abstand einer Abflachung 20 von der Achse 26 eines Exzenterteilstückes 15 bzw. einer Abflachung 21 von der Achse 27 eines Lagerteilstückes 14 angibt Das zwischen Pfeile genommene Maß »y« gibt den halben Exzenterhub mit »2 x« entsprechend den vorstehenden Definitionen an.

Wie bereits eingangs der Beschreibung kurz erwähnt, ist der Exzenterwelle 13 eine Verstelleinrichtung zügeordnet, mit der sie zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes bei Bedarf verdrehbar und in jeweiliger Einstellposition arretierbar ist Eine Verstellung bzw. Neueinstellung des gegebenen Einspritzzeitpunktes kann bei Qualitätsänderungen des zu verbrennenden Kraftstoffes erforderlich sein; es kann sich auch eine Anpassung des Einspritzzeitpunktes an die Drehzahl, die Last, oder andere sich betriebsabhängig ändernde Parameter der Brennkraftmaschine als zweckmäßig, möglicherweise gar notwendig, erweisen. Die Verstelleinrichtung umfaßt einen an geeigneter Stelle an der Exzenterwelle 13 angeordneten, in F i g. 2 nur schematisch angedeuteten Hebel 28, der je nach Anwendungsfall, entweder von Hand betätigbar ist, oder für eine automatische Betätigung an einen elektrischen oder hydraulischen Stellmotor angeschlossen ist. Für den Fall einer Handbetätigung des Hebels 28 müßten noch separate Klemmvorrichtungen vorgesehen werden, die eine Arretierung der Exzenterwelle 13 in jeweiliger Einstellposition sicherstellen. Für den Fall einer automatischen Verstellung der Exzenterwelle 13 ist die Verblockung derselben in jeweiliger Einstellposition über den an den Hebel 28 angeschlossenen Stellmotor sichergestellt. Für eine besonders feinfühlige und schnelle Nachregelung des Einspritzzeitpunktes kann der besagte Stellmotor in einen Regelkreis eingeschaltet sein, der einen Mikroprozessor umfaßt, der wiederum per Programm auf der Basis ihm fortlaufend übermittelter Istwerte von sich ändernden Beiriebsparametern der Brennkraftmaschine arbeitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hubkolbenbrennkraftmaschine, deren Einspritzventile von einzeln angeordneten Einspritzpumpen mit Kraftstoff versorgt werden, deren Pumpenkolben über Rollenstößel unter Zwischenschaltung je eines Schwinghebels von einer Nockenwelle aus steuerbar sind, welche Schwinghebel