DE3416392A1

DE3416392A1 - Treibstoffeinspritzpumpe fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3416392A1
Application number: DE19843416392
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Chigasaki Kanagawa Tanaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-05-04
Filing date: 1984-05-03
Publication date: 1984-11-08
Also published as: GB2141786A; DE3416392C2; GB8411253D0; JPS59203863A; GB2141786B; US4564341A

Description

Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor

Diese Erfindung betrifft eine Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, etwa einen Dieselmotor.

Dieselmotoren werden mittels Treibstoffeinspritzpumpen mit Treibstoff versorgt. Diese Einspritzpumpen pressen periodisch unter Beachtung der Drehung der Motorkurbelwellen den Treibstoff in die Motor-Verbrennungsräume.

Die Änderung der Treibstoffeinspritzmenge mit dem Drehwinkel der Kurbelwelle während eines jeden Treibstoffeinspritztaktes beeinträchtigt die Treibstoff-Verbrennungseigenschaften. Insbesondere hängen die Treibstoff-Verbrennung seigenschäften feinfühlig von der Treibstoffmenge ab, der während des AnfangsStadiums eines jeden Treibstoff-Einspritztaktes eingespritzt wird, verglichen mit der Treibstoffmenge, die während des Rest des Taktes eingespritzt wird. Es ist, vom Standpunkt der Verringerung des Treibstoff-Verbrennungsschocks, der Motorschwingung und des Motorgeräuschs sowie zum Verringern schädlicher Motoremissionen erwünscht, den Anteil an Treibstoff zu verringern, der während des Anfangsstadiums eines

TELEX O5-2938O

TELEFAX (GH 111 CCITI. (089) 222867)

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jeden Treibstoffeinspritztaktes eingespritzt wird.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, welche die Treibstoff-Verbrennungsschocks bzw. -Verbrennungsstöße sowie die Motorvibration und das Motorgeräusch unterdrückt.

In Übereinstimmung mit dieser Erfindung ist ein Teil mit einem ersten und einem zweiten Nockenvorsprung ausgebildet. Ein erster und ein zweiter beweglicher Kolbenstößel begrenzen eine gemeinsame Pumpkammer, deren Volumen sich in Übereinstimmung mit der Lage eines jeden der Kolbenstößel ändert. Die Kolbenstößel treten wechsel-I^ weise in Eingriff mit den Nockenvorsprüngen und werden herbei synchron zur Drehung einer Motorkurbelwelle hin- und herbewegt. Treibstoff wird der Pumpkammer zugeführt, wenn die Pumpkammer expandiert. Der Treibstoff wird aus der Pumpkammer zu einem Motor-Verbrennungsraum ge- ^O leitet , wenn sich die Pumpkammer verkleinert. Der Zeitpunkt des Eingriffs eines der Kolbenstößel mit einem der Nockenvorsprünge und der Zeitpunkt des Eingriffs des anderen Kolbenstößels mit dem anderen Nockenvorsprung sind durch einen vorher festgesetzten Winkel-Zwischenraum bezüglich der Drehung der Kurbelwelle versetzt.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 die Ansicht eines Längsschnitts einer erfindungsgemäßen Treibstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 ein Querschnitt, der längs der Linie II-II in Fig. 1 vorgenommen wurde,

Fig. 3 ein Diagramm der Profile der NockenvorSprünge 35

bei der Treibstoffeinspritzpumpe der Fig. 1,

und

Fig. 4 ein Diagramm der Treibstoffeinspritzmenge, die durch die Treibstoffeinspritzpumpe der Fig. 1 bewirkt wird, und zwar im Hinblick auf die Winkellage des Läufers in der Pumpe.

Es wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben; eine Verteilereinspritzpumpe für einen Dieselmotor weist ein Gehäuse 10 und eine Antriebswelle 12 auf, die sich drehbar in das Gehäuse 10 hinein erstreckt. Ein Abschnitt der Antriebswelle 12, der aus dem Gehäuse 10 herausragt, ist auf eine bekannte Weise an die Motorkurbelwelle angekuppelt, um sich um seine Achse mit der halben Kurbelwellendrehzahl zu drehen.

Ein Einlaßanschluß 14, der am Gehäuse 10 angebracht ist, bildet einen Treibstoffeinlaß 16, zu welchem Treibstoff von einem Treibstofftank (nicht gezeigt) durch eine Speisepumpe (nicht gezeigt) zugeführt wird. Eine rotierende Schaufel-Förderpumpe 18, die im Gehäuse 10 angeordnet ist, ist an die Antriebswelle 12 angekuppelt, um vom Motor getrieben zu werden. Die Förderpumpe 18 bewegt den Treibstoff vom Einlaß 16 in einen Treibstoff-Vorratsbehälter oder eine Kammer 20, die innerhalb des Gehäuses 10 gebildet ist.

Ein zylindrischer Treibstoff-Verteilerläufer 22, der im Gehäuse 10 angeordnet ist, ist koaxial mit der Antriebswelle 12 verbunden, um sich um ihre Achse in übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle 12 zu drehen. Der Läufer 22 erstreckt sich drehbar und koaxial durch eine Hülse oder eine Trommel 24, die am Gehäuse 10 angebracht ist.

Eine Treibstoffeinlaßöffnung 26 in den Wänden des Gehäuses 10 und der Trommel 24, erstreckt sich vom Ausgang der Förderpumpe 18 zum Inneren der Trommel 24,

so daß der Treibstoff bis zum Inneren der Trommel 24 überführt werden kann. Der Läufer 22 hat einen Satz radialer Treibstoffeinlaßkanäle 28, deren Zahl jener der Motorverbrennungsräume gleich ist. Die Außenenden der Einlaßkanäle 28 öffnen sich auf den Umfang des Läufers 22 und sind bezüglich dem Läufer 22 mit gleichen Winkelabständen in Umfangsabstand angeordnet und befinden sich in derselben axialen Lage wie das Innenende der Einlaßöffnung 26. Wenn sich der Läufer 22 dreht, dann führt die Einlaßöffnung 26 aufeinanderfolgend eine Relativbewegung in und außer überdeckung oder Verbindung mit jedem der Einlaßkanäle 28 durch. Der Läufer 22 ist mit einer Hochdruck- oder Pumpkammer 30 versehen. Ein axialer Kanal 32, der im Läufer 22 ausgebildet ist, erstreckt sich von den Innenenden des Einlaßkanales 28 zur Pumpkammer 30. Wenn die Einlaßöffnung 26 mit einem der Einlaßkanäle 28 in Verbindung steht, dann kann der Treibstoff zur Pumpkammer 30 über die Einlaßöffnung 2§, die Einlaßkanäle 28 und den axialen Kanal 32 geleitet

werden.

Der Läufer 22 hat einen radialen Treibstoff-Abgabekanal 34, dessen inneres Ende sich in einer Verlängerung des axialen Kanales 32 öffnet und dessen äußeres Ende sich zum Umfang des Läufers 22 hin im Inneren der Trommel öffnet. Die Wände der Trommel 24 und des Gehäuses 10 bilden eine Gruppe von Treibstoff-Abgabeöffnungen 36, die sich von der Innenfläche der Trommel 24 zur Außenfläche des Gehäuses 10 erstrecken. Die Anzahl der Abgabe-30

öffnungen 36 ist gleich jener der Motor-Verbrennungsräume. Es wird vermerkt, daß nur eine der Abgabeöffnungen 36 schematisch und gestrichelt in Fig. 1 gezeigt ist. Die Innenenden der Abgabeöffnung 36 sind mit Umfangsabstand bezüglich der Trommel 24 unter gleichen Winkelabständen angeordnet und befinden sich in derselben Axiallage wie der Abgabekanal 34. Wenn der

Läufer 22 umläuft, dann bewegt sich der Abgabekanal 34 in und außer Übereinstimmung oder Verbindung mit jeder der Abgabeöffnungen 36, und zwar aufeinanderfolgend. Wenn der Abgabekanal 34 in Verbindung mit den Abgabeöffnungen 36 gelangt, dann kann Treibstoff aus der Pumpkammer 30 zu den Abgabeöffnungen 36 über den axialen Kanal 32 und den Abgabekanal 34 qeleitet werden. Jede der Abgabeöffnungen 36 führt zu einem Treibstoff-Einspritzventil oder einer Treibstoff-Einspritzdüse (nicht gezeigt), welche so ausgebildet ist, daß sie Treibstoff in den zugeordneten Motor-Verbrennungsraum einspritzt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Läufer 22 mit einem Paar miteinander verbundener, diametraler Bohrungen 4 0 und ausgebildet, die sich senkrecht zueinander erstrecken. Ein Paar mit Abstand angeordneter Kolbenstößel 44 und 46 sind verschieblich in den entgegengesetzten Enden der ersten Bohrung 40 angeordnet. Die Kolbenstößel 44 und 46 erstrecken sich radial bezüglich dem Läufer 22.

Ein anderes Paar mit Abstand angeordneter Kolbenstößel 48 und 50 sind verschieblich in den entgegengesetzten Enden der zweiten Bohrung 42 angeordnet. Die Kolbenstößel 48 und 50 erstrecken sich radial bezüglich dem Läufer 22. Die inneren Enden der Kolbenstößel 44 bis wirken zusammen, um die Pumpkammer 30 in Verbindung mit den Bohrungen 40 und 4 2 zu begrenzen. Die Anzahl der Kolbenstößel 44 bis 50 ist gleich jener der Motor-Verbrennung sräume .

° Wälzschuhe 52, 54, 56 und 58 sind an den Außenenden der Kolbenstößel 44 bis 50 jeweils befestigt. Eine Gruppe von Rollen 60, 62, 64 und 66 erstrecken sich bezüglich dem Läufer 22 in axialer Richtung und sind drehbar jeweils von den Schuhen 52 bis 58 gehalten.

Ein Nockenring 68 ist innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet, ist von diesem getragen und umgibt konzentrisch den Läufer 22. Jener Teil einer jeden der Rollen 60 bis 66, der von den Schuhen 52 bis 58 freigegeben ist, kann ° mit der Innenfläche des Nockenrings 68 in Eingriff treten, die mit in Umfangsabstand angeordneten Nockenvorsprüngen 70, 72, 74 und 76 versehen ist. Die Anzahl der Nockenvorsprünge 70 bis 76 ist gleich jener der

Kolbenstößel 44 bis 50.
10

Wenn sich der Läufer 22 dreht, dann rotieren die Rollen 60 bis 66 um die Achse des Läufers 22. Die Drehung des Läufers 22 übt Fliehkräfte auf die Rollen 60 bis 66 aus, welche die Rollen 60 bis 66 in Berührung mit dem Nocken-

ring 68 drücken können. Wenn sich der Läufer 22 dreht, dann drehen sich auch die Rollen 60 bis 66 um ihre eigenen Achsen, vorausgesetzt, daß die Rollen 60 bis 66 in Berührung mit dem Nockenring bzw. Kurvenring 68 bleiben.

Wenn die Rollen 60 bis 66 die NockenvorSprünge 70 bis

76 in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 22

"hinauflaufen", dann werden die Kolbenstößel 44 bis 50 radial einwärts verschoben und verkleinern hierbei die Pumpkammer 30. Wenn die Rollen 60 bis 66 die Nockenvorsprünge 70 bis 76 in Übereinstimmung mit der Drehung 25

des Läufers 22 "hinunterlaufen", dann werden die Kolben stößel 44 bis 50 radial auswärts verschoben und expandieren hierbei die Pumpkammer 30.

Die WinkelZuordnungen zwischen den Nockenvorsprüngen 70 bis 76 und den Kolbenstößeln 44 bis 50 sowie zwischen der Einlaßöffnung 26 und den Einlaßkanälen 28 sind so abgestimmt, daß sich die Pumpkammer 30 in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 22 expandiert,

die Einlaßöffnung 26 in Verbindung mit einem der Ein-35

gangskanäle 28 bleibt und somit der Treibstoff zur Pumpkammer 30 über die Einlaßöffnung 26, den Einlaßkanal 28 und den axialen Kanal 32 qeleitet wird. Auf

-7-

diese Weise wird der Treibstoff- Einlaßtakt durchgeführt. In ähnlicher Weise verkleinert sich die Pumpkammer 30 in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 22, wobei der Abgabekanal 34 in Verbindung mit einer der Abgabeg öffnungen 36 bleibt, so daß der Treibstoff aus der Pumpkammer 30 zur Abgabeöffnung 36 hin über den axialen Kanal 32 und den Abgabekanal 34 gepreßt wird. In diesem Fall wird der unter Druck gesetzte Treibstoff durch die Abgabeöffnung 36 dem zugeordneten Treibstoffeinspritz-

2Q ventil zugeleitet, bevor er in den zugeordneten Motor-Verbrennungsraum über das Einspritzventil eingespritzt wird. Auf diese Weise wird der Treibstoff-Einspritztakt durchgeführt. Da die Winkellage des Läufers 22 festlegt, welche der Abgabeöffnungen 36 mit dem Abgabekanal 34 in Verbindung tritt, wird der Treibstoff auf die Motor-Verbrennungsräume in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 22 verteilt.

Ein Treibstoff-Dosierventil 80, das innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet und von diesem getragen ist, bestimmt die wirksame Querschnittsfläche der Treibstoffeinlaß-Öffnung 26, d.h. die Menge der Treibstoffzufuhr an die Pumpkammer 30. Da die Menge der Treibstoffeinspritzung in den Motor mit der Menge der Treibstoffzufuhr zur Pumpkammer 30 übereinstimmt, bestimmt das Dosierventil 80 die Menge der Treibstoffeinspritzung in den Motor. Das Dosierventil 80 weist einen drehbaren Ventilschaft auf, dessen Winkellage die wirksame Querschnittsfläche der Treibstoffeinspritzöffnung 26 bestimmt, d.h., die Menge der Treibstoffeinspritzung in den Motor.

Da der Treibstoff nicht expandieren kann, bestimmt die Menge des Treibstoffes, der in die Pumpkammer 30 während eines jeden Treibstoffeinlaßtaktes eingelassen wird, das maximale Volumen der Pumpkammer 30 während dieses Treibstof fzufuhrtaktes, obwohl die Drehung des Läufers 22 Fliehkräfte auf die Kolbenstößel 40 bis 50 ausübt, welche die Expansion der Pumpkammer 30 erzwingen. Auf

-JS-

diese Weise hängt die äußerste Lage, welche die Rollen 60 bis 66 erreichen können, von der Treibstoffmenge ab, die in die Pumpkammer 30 während eines jeden Treibstoff-Einlaßtaktes eingelassen wurde. Dementsprechend hängt die radiale Verschiebung oder der Hub der Kolbenstößel 44 bis 50, ausgehend von der Lage gegenüber den Spitzen der Nockenvorsprünge 70 bis 76, ab von der Treibstoffmenge, die dem Verbrennungsraum 30 zugeführt wird. Wenn der maximale Radialhub der Kolben 44 bis 50 abnimmt, dann nimmt der Winkelabstand, über welchen hinweg die Rollen 60 bis 66 von der Innenfläche des Nockenrings 68 getrennt sind, zu. In anderen Worten, wenn die Treibstoff einspritzmenge abnimmt, dann nimmt auch die Gesamtfläche der Oberflächen der Nockenvorsprünge 70 bis 76 ab, die den Treibstoffeinlaß und die Treibstoffeinspritzung bewirken bzw. beeinflussen.

Ein Steuerhebel 82, der mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) gekoppelt ist, ist schwenkbar am Gehäuse 10 angebracht. Der Winkel des Steuerhebels 82 hängt vom Maß der Niederdrückung des Gaspedales ab, welches die Motorlast wiederspiegelt. Ein Fliehkraftregler 84, der innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist, ist der Antriebswelle 12 zugeordnet, um auf die Drehzahl der Antriebswelle 12, d.h., die Motordrehzahl, anzusprechen.

Der Steuerhebel 82 und der Regler 84 weisen Antriebsverbindungen mit dem Dosierventil 80 auf, so daß die Menge der Treibstoff zufuhr zum Motor in Abhängigkeit von der

Motordrehzahl und der Motorlast gesteuert wird. 30

Eine Steuerstange 86 ist schenkbar an einem Drehpunkt 88 getragen, der im Gehäuse 10 angebracht ist. Ein Ende der Steuerstange 86 ist mit einem Ende des Ventilschafts des Dosierventils 80 über eine Dosierstange 90 gekoppelt. Wenn die Steuerstange 86 schwenkt, dann schwenkt auch der Ventilschaft des Dosierventils 80 dementsprechend. Das Ende der Steuerstange 86 ist auch mit dem Steuerhebel 82 über eine Steuerfeder 92 verbunden, so daß die

Lage der Steuerstange 86 vom Winkel des Steuerhebels abhängt. Das andere Ende der Steuerstange 86 greift in eine axial bewegliche Reglerhülse 94 des Reglers 84 ein, die koaxial die Antriebswelle 12 umgibt. Die Lage der Steuerstange 86 hängt von der Lage der Reglerhülse 94 ab. Die Reglerhülse 94 bewegt sich in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Antriebswelle 12, d.h. der Motordrehzahl, und zwar infolge der Fliehkraftgewichte des Reglers (kein Bezugszeichen). Da die Lage des Ventilschafts des Dosierventils 80 von der Lage der Steuerstange 86 abhängt, welche wiederum als eine Funktion der Motorlast und der Motordrehzahl veränderlich ist, hängt die Menge der Treibstoffzufuhr zum Motor ab von der Motorlast und der Motordrehzahl.

Der Nockenring 68 ist relativ zum Gehäuse 10 in beiden Umfangsrichtungen schwenkbar, d.h. in den Richtungen gleich und entgegen der Drehrichtung des Läufers 22. Das Verschwenken des Nockensrings 86 in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehung des Läufers 22 veranlaßt eine Vorverstellung der Zeitpunkte bezüglich dem Drehwinkel des Läufers 22 und somit dem Kurbelwinkel des Motors, zu welchem die Rollen 60 bis 66 auf die Nockenvorsprünge 70 bis 76 auftreffen. Eine solche Schwenkverschiebung des Nockenrings 68 führt somit zu einer Vorverstellung der Treibstoffeinspritzzeit. Das Verschwenken des Nockenrings 68 in Richtung der Drehung des Läufers 22 veranlaßt eine Verzögerung des Zeitpunkts im Hinblick auf den Drehwinkel des Läufers 22

^ου und somit den Kurbelwinkel des Motors, zu welchem die Rollen 60 bis 66 auf die Nockenvorsprünge 70 bis 76 auftreffen. Eine solche Schwenkverlagerung des Nockenrings 68 führt somit zu einer Verzögerung bzw. Verspätung der Treibstoffeinspritzzeit. Auf diese Weise bestimmt die Winkellage des Nockenrings 68 relativ zum Gehäuse 10 die Treibstoffeinspritzzeit, und zwar im Hinblick auf den Kurbelwinkel des Motors.

Ein Zeitverstellkolben 96 ist verschieblich in einer Blindbohrung 98 angeordnet, die in den Wänden des Gehäuses 10 unmittelbar unterhalb des Nockenrings 68 gebildet ist. Die Achse der Bohrung 98 liegt senkrecht zur Achse des Nockenrings 68, so daß der Zeitverstellkolben 96 sich senkrecht zur Achse des Nockenrings 68 bewegen kann. Ein Ende des Zeitverstellkolbens 96 begrenzt eine Hauptdruckkammer 100 und das andere Ende des Kolbens 96 begrenzt eine Nebendruckkammer 102. Die Hauptdruckkammer 100 steht mit dem Auslaß der Förderpumpe 18 über einen Kanal (nicht gezeigt) in Verbindung, der mit einer Blende oder Einschnürung versehen ist, so daß die Hauptkammer 100 mit dem Druck des Treibstoffs am Auslaß der Förderpumpe 18 gespeist werden kann. Die Nebenkammer 102 steht allgemein mit dem Einlaß der Förderpumpe 18 über einen Kanal (nicht gezeigt) in Verbindung, so daß die Nebenkammer 102 mit dem Druck des Treibstoffs am Einlaß der Förderpumpe 18 gespeist werden kann, welcher normalerweise niedriger ist als der Treibstoffdruck am Auslaß hiervon. Eine Druckfeder 104, die in der Nebenkammer 102 angeordnet ist, sitzt zwischen dem Gehäuse 10 und dem Zeitverstellkolben 96, um den Kolben 96 in Richtung der Hauptkammer 100 zu drücken. Die Verschiebung des Zeitverstellkolbens 96 hängt ab vom Druckunterschied zwischen der Haupt- und Nebenkammer 100 und 102. Der Zeitverstellkolben 96 ist mit dem Nockenring 68 über eine Verbindungsstange 106 gekoppelt, so daß die Verschiebung des Zeitverstellkolbens 96 die Winkelverlagerung des Kolbenrings 68 relativ zum Gehäuse 10 verursacht. Deshalb hängt die Treibstoffeinspritzzeit ab vom Druckunterschied zwischen der Haupt- und Nebenkammer 100 und 102.

Die Hauptkammer 100 und die Nebenkammer 102 sind über einen Kanal 108 verbunden, der in den Wänden des Gehäuses 10 gebildet ist. Ein elektromagnetisches oder

-ΜΙ magnetspulenbetätigtes Absperrventil 110, das am Gehäuse 10 angebracht ist, dient dazu, den Verbindungskanal 108 zu sperren und zu öffnen. Das Magnetventil 110 wird elektrisch in und außer Erregung gesetzt, wobei das Ventil 110 dementsprechend den Kanal 108 öffnet und sperrt. Wenn der Kanal 108 geöffnet und gesperrt wird, dann fällt der Druckunterschied zwischen der Haupt- und Nebenkammer 100 und 102 ab bzw. steigt an. Wenn das Magnetventil 110 elektrisch von einem Impulssignal mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz betrieben wird, dann wird der Druckunterschied zwischen der Haupt- und der Nebenkammer 100 und 102 bei einer im wesentlichen konstanten Höhe gehalten, welche von dem Wirkungszyklus des Antriebsimpulssignals abhängt.

¹^ Als Ergebnis kann die Treibstoffeinspritzzeit über die Steuerung des Wirkungszyklus des Antriebsimpulssignals eingestellt werden, welches dem Magnetventil 110 zugeführt wird.

Ein Treibstoff-Rücklaufanschluß 120, der am Gehäuse 10 angebracht ist, bildet eine Treibstoff-Rücklauföffnung, die mit dem Vorratsbehälter 20 in Verbindung steht und zum Treibstofftank führt. Treibstoff aus dem Vorratsbehälter 20 gelangt über die Treibstoff-Rücklauföffnung zum Treibstofftank zurück. Die resultierende Treibstoff strömung durch den Vorratsbehälter 20 schmiert und kühlt die bewegten Teile der Einspritzpumpe.

Fig. 3 zeigt schematisch die Profile der Nockenvorsprünge SO

70 bis 76. In jedem dieser Diagramme ist die Achse der

Ordinate die Radiallage der Oberfläche des Nockenvorsprungs, der den Nockenhub oder die Verdrängung bestimmt, und die Achse der Abzisse ist der Drehwinkel _oc- des Motors 22, der mit dem Nockenwinkel übereinstimmt. Die Anfänge der Abzisse dieser vier Diagramme sind um einen Winkelabstand von jeweils 90° versetzt.

Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, weist jeder der Nockenvorsprünge 70 bis 76 die Form einer einfachen, symmetrischen Kuppe mit einem einzigen Gipfel auf. Da die Form der Nockenvorsprünge 70 bis 76 eine einfache Kuppel ist, können die Rollen 60 bis 66 den Nockenvorsprüngen 70 bis 76 ohne irgendwelche Sprünge bzw. Abhebungen folgen, die im Falle von Nockenvorsprüngen mit einer komplizierten Form auftreten könnten, etwa einer Form mit zwei eng voneinander getrennten Gipfeln bzw. Spitzen. Die Nockenvorsprünge 70, 72 und 74 sind identisch, und ihre Spitzen sind um Winkelabstände von genau 90° versetzt. Der Nockenvorsprung 76 unterscheidet sich von den anderen. Die Spitze dieses einzigartigen Nockenvorsprungs 76 ist kleiner als die anderen, was auch für die Winkelerstreckung oder Abmessung dieses Nockenvorsprungs 76 gilt. Zusätzlich ist die Winkellage dieses Nockenvorsprungs 76 zum vorhergehenden Nockenvorsprung 74 hin bezüglich der Drehrichtung des Läufers 22 versetzt, wie durch den Pfeil in Fig. 2 bezeichnet ist. Insbesondere ist der Winkelabstand zwischen den Spitzen der Nockenvorsprünge 74 und 76 um einen bestimmten Abstand kleiner als 90°. Somit ist der Winkelabstand zwischen den Spitzen der Nockenvorsprünge 70 und 76 um diesen vorbestimmten Abstand größer als 90°.

Dementsprechend ist die Eingriffszeit zwischen dem unterschiedlichen Nockenvorsprung 76 und der Rolle gegenüber der Eingriffszeit zwischen den anderen Nockenvorsprüngen und den Rollen um diesen vorbestimmten Winkelabstand vorverlegt.

Jeder Treibstoffeinspritztakt wird vollzogen wie folgt: da der unterschiedliche Nockenvorsprung 76 sich in einer vorverstellten Winkellage bestimmt, trifft die gegenüberliegende der Rollen 60 bis 66 auf den Nockenvorsprung 76 zuerst, und dann treffen die anderen Rollen gleichzeitig auf die anderen Nockenvorsprünge 70, 72 und 74. Während die Rolle den unterschiedlichen Nockenvorsprung 76 "hinauflauft", bewegt sich der zugeordnete Kolben-

stößel radial einwärts und verkleinert hierbei die Pumpkammer 30, wobei er ein Anfang sstadiuin des Treibstoff-Einspritztaktes verursacht, wie dies durch das Bezugszeichen P in Fig. 4 bezeichnet ist. Wenn die Rolle die Spitze des Nockenvorsprungs 76 erreicht, dann endet die Treibstoffeinspritzung, die durch diesen Nockenvorsprung 76 verursacht Wurde. Bevor die Treibstoffeinspritzung, die von dem unterschiedlichen Nockenvorsprung 76 verursacht wird, endet, treffen die anderen Rollen gleichzeitig auf die anderen Nockenvorsprünge 70, 72 und 74. Dies wird durch eine geeignete Anordnung des unterschiedlichen Nockenvorsprungs 76 relativ zu den Lagen der anderen Nockenvorsprünge 70, 72 und 74 erreicht. Während die Rollen diese Nockenvorsprünge 70, 72 und 74 "hinauflaufen", bewegen sich die zugeordneten Kolbenstößel radial einwärts und verkleinern hierbei die Pumpkammer 30, wobei sie das mittlere Stadium und das Endstadium des Treibstoffeinspritztaktes verursachen, wie es durch das Bezugszeichen M in Fig. 4 bezeichnet ist. Wenn die Rollen die Spitzen der Nockenvorsprünge 70, 72 und 74 erreichen, dann endet der gesamte Treibstoffeinspritztakt.

Da der unterschiedliche Nockenvorsprung 76 niedriger ist als die anderen, ist die Treibstoffeinspritzmenge, die von diesem Nockenvorsprung 76 verursacht wird, beträchtlich kleiner als die Menge der Treibstoffeinspritzung, die durch die Summe der anderen erreicht wird. Wie in Fig. 4 weist die Treibstoffeinspritzrate bezüglich dem Drehwinkel des Läufers 22 zwei Spitzen

bzw. Maxima auf, und zwar eine in dem anfänglichen Einspritztakt bzw. die andere im Haupteinspritztakt. Das erste Maximum, das durch den unterschiedlichen Nockenvorsprung 76 veranlaßt wird, ist beträchtlich niedriger ^ou als das zweite Maximum, das durch die anderen Nockenvorsprünge 70, 72 und 74 veranlaßt wird. Auf diese Weise wird die Menge der Treibstoffeinspritzung während des

Anfangsstadiums des Treibstoffeinspritztaktes bei einer verhältnismäßig niedrigen Höhe gehalten, so daß Druck und Temperatur der Treibstoffverbrennung nur allmählich ansteigen. Dieser allmähliche Anstieg des Drucks und der Temperatur der Treibstoffverbrennung führt zu Verringerungen der Verbrennungsstöße, Motorvibrationen '^: und des Motorgeräuschs sowie der schädlichen Motoremissionen.

Bei herkömmlichen TreibstoffeinSpritzanordnungen sinC^ Treibstoffabgabeventile in Treibstoffabgabekanälen angeordnet, welche die Treibstoffeinspritzpumpe und die Treibstoffeinspritzventile verbinden. Bei dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung führen die Treibstoff·· abgabeöffnungen 36 direkt in die zugeordneten Treibstoff einspritzventile, so daß es kein Treibstoffabgabeventil gibt, welches nur einen Widerstand gegenüber der Treibstoffströmung zu den Treibstoffeinspritzventilen liefern würde und somit einen Druckverlust des Treibstoffs zu den Treibstoffventilen hin liefern würde.

Als Alternativlösung können sich auch zwei oder mehr Nockenvorsprünge in winklig vorverstellter Anordnung bezüglich der anderen befinden.

Um komplizierte Treibstoffeinspritzratenkurven zu erzielen, wie solche, die die Voreinspritzung erfordert, können sich.die Nockenvorsprünge 70 bis 76 ^O voneinander in radialer Abmessung, Winkelerstreckung und Winkellage unterscheiden, während sie jedoch die Form einer einfachen Kuppe mit einem einzigen Gipfel beibehalten.

Im Falle der Verwendung bei einem Motor mit sechs oder mehr Verbrennungsräumen ist die Anzahl der Nockenvorsprünge und jene der Kolbenstößel natürlich erhöht, um

der Anzahl der Treibstoffeinspritzventile für die jeweiligen Verbrennungsräume gleichzukommen.

Die Erfindung kann auch bei Verteiler-Treibstoffeinspritzpumpen anderer Anordnungen Anwendung finden, bei welchen Kolbenstößel innerhalb eines Nockenrings synchron bezüglich der Drehung der Motorkurbelwelle rotieren und eine Steuerhülse einstellbar den Zeitpunkt der Freisetzung des unter Druck stehenden Treibstoffs bestimmt.

IO

- Leerseite

Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKN3AIR &:PART7\JeR! '*- ♦ ""-' PATENTANWÄLTE

A GRUNECKER. oi\ in,. DR H KINKELDEY »<λ .mc, DR W STOCKMAIR. opi int.. »ι DR K SCHUMANN, mm >·<*! P H JAKOB, ori ι·*,

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED dr g bezold. ««»

2, Takara-cho, Kanagawa-ku wmeister.oh.«

Yokohama-shi , Kanagawa-ken , Japan η hilgers.□« .«s

DR H MEYER-PLATH. oipi. ing

8000 MÜNCHEN

MAXlMlLlANSTRASSi.

Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor

An sprüche

1J Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, der eine drehbare Kurbelwelle und einen Verbrennungsraum aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) ein Teil (68), das mit einem ersten und zweiten Nockenvorsprung (70, 72, 74, 76) ausgebildet ist,

b) ein erster und zweiter beweglicher Kolbenstößel (44, 46, 48, 50), die eine gemeinsame Pumpkammer (30) begrenzen, deren Volumen in Übereinstimmung mit der Lage eines jeden der Kolbenstößel veränderlich ist,

c) eine Einrichtung zum wechselweisen Eingriff des ersten und zweiten Kolbenstößels mit dem ersten und zweiten Nockenvorsprung und zur Hin- und Herbewegung des ersten und zweiten Kolbenstößels hierdurch synchron zur Drehung der Kurbelwelle,

d) eine Einrichtung zum Zuführen von Treibstoff zur Pumpkammer, wenn diese expandiert,

e) eine Einrichtung zum Leiten des Treibstoffs aus der Pumpkammer zum Verbrennungsraum, wenn sich die Pumpkammer verkleinert, und

f) eine Einrichtung zum Versetzen des Zeitpunkts des Eingriffs eines der Kolbenstößel mit einem der Nockenvorsprünge und des Zeitpunkts des Eingriffs des anderen Kolbenstößels mit dem anderen Nockenvorsprung um einen bestimmten Winkelabstand bezüglich der Drehung der Kurbelwelle.
10
2. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Winkelabstand so gewählt ist, daß die Zufuhr zum Verbrennungsraum durch den Eingriff eines der Kolbenstößel mit einem der Nockenvorsprünge übergeht in die Treibstoffzufuhr zum Verbrennungsraum durch den Eingriff des anderen Kolbenstößels mit dem anderen Nockenvorsprung.
3. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Treibstoffzufuhr zum Verbrennungsraum durch den Eingriff des ersten Nockenvorsprungs mit einem des ersten und zweiten Kolbenstößels stets vor der Treibstoffzufuhr zum Verbrennungsraum durch den Eingriff des zweiten Nockenvorsprungs mit dem anderen

^° Kolbenstößel bei jedem kombinierten, übergehenden Treibstoffzufuhrtakt erfolgt.
4. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, daß der erste Nockenvorsprung kleiner

ist als der zweite Nockenvorsprung, und zwar in einer Abmessung, die die Verschiebung des ersten und zweiten Kolbenstößels bewirkt.
5. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nockenvorsprung kleiner ist als der zweite Nockenvorsprung, und zwar in einer Abmessung, die sich auf die Zeitzwischenräume auswirkt, während welcher der erste und zweite Nockenvorsprung

-3-versetzt bzw. verschoben sind.
6. Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, der mit einem Treibstoffeinspritzventil versehen ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) eine Drehwelle (22) , die synchron zur Motordrehung rotiert,

b) ein Nockenring (68) , der die Drehwelle umgibt und eine Innenfläche aufweist, die mit zwei oder mehr

Nockenvorsprüngen (70, 72, 74, 76) ausgebildet ist, und

c) zwei oder mehr Kolbenstößel (44, 46, 48, 50), deren Anzahl gleich jener der Nockenvorsprünge ist und die an der Drehwelle zur Drehung in Übereinstimmung

mit der Drehung der Drehwelle angebracht sind, wobei die Kolbenstößel eine gemeinsame Pumpkammer (30) begrenzen und mit der Innenoberfläche des Nockenrings zur Hin- und Herbewegung in radialer Richtung bezüglich der Drehwelle in Eingriff stehen, um Treib-

stoff aus der gemeinsamen Pumpkammer in das Einspritzventil zu pumpen,

wobei mindestens einer der Nockenvorsprünge ein Nocken-Hubprofil aufweist, das sich von denen der anderen

NockenvorSprünge derart unterscheidet, daß die Summe 25

der Nocken-Hubprofile der Nockenvorsprünge, die die Treibstoffeinspritzrate bestimmen, sich in der Form von jeder der Nockenhubeigenschaften unterscheidet.
7. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch du

gekennzeichnet, daß jeder der NockenvorSprünge einen einfachen Gipfel aufweist und daß die Zeitpunkte des Eingriffs zwischen jeder Gruppe von Kolbenstößel und Nockenvorsprung so versetzt sind, daß die Volumenkurve Op₁ der gemeinsamen Pumpkammer bezüglich der relativen Winkellage der Kolbenstößel und des Kolbenrings zwei Spitzen hat.
8. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstößel radial angeordnet sind, die NockenvorSprünge rund um den Nockenring angeordnet sind und der Unterschied im Nockenhubprofil aus einer geringfügigen, ungleichmäßigen Winkelversetzung eines der NockenvorSprünge bezüglich den anderen Nockenvorsprüngen besteht.
9. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch ¹^ gekennzeichnet, daß der versetzte Nockenvorsprung mit einem der Kolbenstößel in Eingriff tritt, bevor die anderen Nockenvorsprünge mit den anderen Kolbenstößel in Eingriff treten, und daß der versetzte Nockenvorsprung eine geringere radiale Abmessung aufweist als die ande-

ren Nockenvorsprünge.
10. Einspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der versetzte Nockenvorsprung mit einem der Kolbenstößel in Eingriff tritt, bevor die anderen

Nockenvorsprünge mit den anderen Kolbenstößeln in Eingriff treten, und daß der versetzte Nockenvorsprung eine kleinere Winkelerstreckung aufweist als die anderen Nockenvorsprünge.