DE3425522A1

DE3425522A1 - Dieselmotor mit jedem zylinder zugeordneter einspritzpumpe

Info

Publication number: DE3425522A1
Application number: DE19843425522
Authority: DE
Inventors: Hans-Jörg 7762 Bodman Heberle; Wolfgang 7994 Langenargen Rudert
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-01-23
Also published as: US4617903A; FR2567575B1; GB2161545A; IT1178669B; JPH0364710B2; IT8423841A1; IT8423841A0; JPS6134350A; FR2567575A1; CH664194A5; ES8505765A1; DE3425522C2; ES536927A0; GB8514566D0

Description

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION 3 k 2 5 5 2 2

PRIEDRICHSHAFEN GMBH

Friedrichshafen

Dieselmotor mit jedem Zylinder zugeordneter Einspritzpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dieselmotor mit jedem Zylinder zugeordneter Einspritzpumpe entsprechend den Merkmalen im Oberbegriff des ersten Patentanspruches. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich der Förderbeginn der Einspritzpumpen während des Betriebes verändern. Die Verstellvorrichtung arbeitet dabei mit einer von Betriebsparametern des Dieselmotors abhängigen Regelvorrichtung zusammen, wodurch der Förderbeginn der Einspritzpumpe den jeweiligen Betriebsbedingungen selbsttätig angepaßt wird.

Eine Einspritzpumpe mit den gattungsgemäßen Merkmalen für einen Dieselmotor ist aus der AT-PS 189 447 bekannt geworden. Die Rollenstößel aller Pumpenkolben sind bei der bekannten Einspritzpumpe in einem gemeinsamen, starren Stößelführungskörper angeordnet. Für eine Baureihe von Dieselmotoren sind bei Anwendung der bekannten Anordnung der unterschiedlichen Zylinderzahl entsprechend verschiedene Stößelführungskörper erforderlich. Daraus resultiert eine unwirtschaftliche Fertigung und Vorratshaltung. Ferner ist die beanspruchungsgerechte Lagerung eines für mehrere Pumpenkolben gemeinsamen Stößelführungskörpers schwierig und der Verstellmechanismus kompliziert. Die Anwendbarkeit der bekannten Bauart ist außerdem auf Dieselmotoren begrenzt, deren Nockenwelle auf Grund der Zylinder- bzw. Pumpenelementezahl zwischen den Druckhüben der Pumpenkolben noch belastungsfreie Drehwinkelbereiche aufweist. Sobald sich die Förderzeiten der Einspritzpumpen überschneiden, ist gegenüber den vom Druckhub nicht belasteten Drehwinkelbereichen der Nockenwelle für das Verschieben des Stößelführungskörpers eine sprunghaft gestiegene Stellkraft aufzubringen. Die zur Erzeugung einer derart hohen Stellkraft erforderliche Vorrichtung bedarf eines großen Bauaufwandes, der die Realisierung unwirtschaftlich macht.

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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, für einen Dieselmotor eine Förderbeginnverstellung für die Einspritzpumpe durch Verändern des Eingriffspunktes zwischen Stößelrolle und Nocken zu schaffen, die eine universelle Anwendbarkeit für Dieselmotoren mit unterschiedliehen Zylinderzahlen mit einfacher Herstellung und Montage verbindet.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß aus den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruches. Mit dieser Anordnung wird sowohl eine betriebssichere und leichtgängige Lagerung bei einfacher Herstellbarkeit der Stößelführungskörper erreicht, als auch eine Fertigungsgerechte Ausbildung des Gehäuses. Die Vorratshaltung von Stößelführungskörpern ist damit nur noch von der geplanten Gesamtzylinderzahl abhängig, wodurch ebenfalls eine größere Wirtschaftlichkeit erreicht ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12. Dabei wird mit den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 12 bei der Förderbeginnverstellung eine zeitliche Entkoppelung zwischen dem Stellbefehl und der Stellausführung für die Stößelführungskörper erreicht. Die Verschiebung eines StÖßelführungskörpers erfolgt jeweils im ersten belastungsfreien Augenblick nach Einleitung des Stellbefehls. Die erforderlichen Stellkräfte bleiben dadurch auch bei sich überschneidenden Förderzeiten der Einspritzpumpen niedrig. Eine eingeleitete Förderbeginnverstellung ist beendet, sobald alle einer Nockenwelle zugeordneten Pumpenkolben die Einspritzfolge durchlaufen haben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich um die Führungszapfen in den korrespondierenden Öffnungen und in den abgeschlossenen Hohlräumen stirnseitig der Führungszapfen ein Ölfilm bzw. Ölpolster ausbildet, wodurch Vibrationen gedämpft werden und Verschleiß verhindert wird, daß die um die Führungszapfenachse verdrehbaren Stößelführungskörper ein selbsttätiges Einstellen der Stößelrollen auf die unvermeidbare Durchbiegung der Nockenwelle erlauben, wodurch der betriebsgefährdende Kantenkontakt zwischen Stößelrolle und Nocken vermieden wird,

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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Teilquerschnitt eines Dieselmotors im Bereich eines Pumpenkolbens mit einzelnem Stößelführungskörper und mechanischer Verstellvorrichtung nach Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 Teillängsschnitt eines Dieselmotors nach Linie II-II in Fig. i;

Fig. 3 Teilquerschnitt eines Dieselmotors im Bereich eines Pumpenkolbens mit einzelnem Stößelführungskörper und hydromechanischer Verstellvorrichtung nach Linie III-III in Fig. h;

Fig. k Teillängsschnitt eines Dieselmotors nach Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 Teilquerschnitt eines Dieselmotors im Bereich eines Pumpenkolbens mit einzelnem Stößelführungskörper und hydraulischer Verstellvorrichtung nach Linie V-V in Fig. 6;

Fig. 6 Teillängsschnitt eines Dieselmotors nach Linie VI-VI in Fig. 5.

Für die Teile in den Figuren 1 und 2, 3 und k sowie 5 und 6 mit gleicher Benennung und Funktion sind die gleichen Bezugsziffern verwendet worden. Die Ausführungen auf den Seiten 6, Zeile 26, bis Seite 7, Zeile 26, gelten für alle drei Ausführungsbeispiele gleichermaßen.

Ein Zylinder-Kurbelgehäuse Ii eines nicht weiter dargestellten Dieselmotors enthält eine Nockenwelle 12 mit Nocken 15 und für jeden Zylinder eine Einspritzpumpe mit Pumpenkolben 13 und Rollenstößel Ik. Durch Zusammenwirken von Nocken 15 und Rollenstößel lh erfolgt die Hubbetätigung der Pumpenkolben 13. Jeder

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Rollenstößel 14 ist in einem einzelnen Stößelführungskörper 16 gleitbar gelagert, der quer zur Drehachse der Nocken 15 verschiebbar ausgebildet ist. Dabei bewirkt eine Verschiebung des Stößelführungskörpers 16 in Nockendrehrichtung einen späteren und eine Verschiebung gegen die Nockendrehrichtung einen früheren Förderbeginn der Einspritzpumpen.

Jeder Stößelführungskörper 16 besitzt zwei zylindrische, koaxiale Führungszapfen 17, 18, die in korrespondierenden Öffnungen 19, 20 im Zylinder-Kurbelgehäuse 11 gelagert sind, wobei die gemeinsame Achse der Führungszapfen 17, 18 rechtwinklig zur Nockenwelle 12 angeordnet ist. Stirnseitig der Führungszapfen sind die Öffnungen 19, 20 als abgeschlossene Hohlräume ausgebildet, die beim Verschieben des Stößelführungskörpers 16 zusammen mit dem sich im Betrieb bildenden Ölfilm auf den zylindrischen (^leitflächen der Führungszapfen eine dämpfende Wirkung auf Schwingungen des Stößelführungskörpers 16 ausüben.

Die zylindrischen Führungszapfen 17, 18 erlauben ein Verdrehen jedes Stößelführungskörpers 16 um die gemeinsame Achse um wenigstens kleine Winkel. Jede der im Kontakt mit einem Nocken 15 stehende Stößelrolle kann sich dadurch auf die unvermeidbare, fortwährend wechselnde Durchbiegung der Nockenwelle 12 einstellen. Der gefährliche Kantenkontakt zwischen Stößelrolle und Nocken 15 wird damit beseitigt, so daß eine höhere Fläehenbelastung zulässig ist und die Lebensdauererwartung für die Nocken-Stößelrollen-Paarung erhöht wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 erfolgt die Verstellung der Stößelführungskörper 16 durch eine Steuerwelle 21, die über Exzenter 22 jeweils mit den Stößelführungskörpern 16 im Eingriff steht. Mittels Hebel 23 ist die Steuerwelle verdrehbar, wobei die Exzenter 22 eine Verschiebung der Stößelftihrungs-

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körper 16 bewirken. Der Hebel 23 ist mit einer Kraftquelle 24 verbunden, die beispielsweise als hydraulischer Servomotor mit Nachlaufsteuerung ausgebildet sein kann.

Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel ist auf dem Führungszapfen 18 eine Steuerhülse 25 angeordnet, die über einen Mitnehmer 27 mit einer Steuerwelle 26 in Wirkverbindung steht. Die Wirkverbindung kann z. B. aus einem Zahneingriff 28 bestehen. Die Steuerhülse 25 besitzt eine Querbohrung 29. Der Führungszapfen 18 weist am Außendurchmesser eine steuerkantenbildende Ringnut 31 auf, die über wenigstens eine Bohrung 32 mit dem Hohlraum 33 am stirnseitigen Ende des Führungszapfens 18 verbunden ist. Der Hohlraum 33 wird über Leitungen 34, 35 und Rückschlagventil 36 mit Drucköl aus dem Schmierölkreislauf des Dieselmotors gespeist. Der andere Führungszapfen 17 des Stößelführungskörpers 16 ist hohl ausgebildet und enthält eine sich gegen das Zylinder-Kurbelgehäuse 11 abstützende Feder 37.

Die in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellte Lage von Querbohrung 29 der Steuerhülse 25 und Ringnut 31 des Führungszapfens 18 zeigt einen Beharrungszustand für die Stellung des Stößelführungskörpers 16. Die Kraft der Feder 37 und der auf die Stirnseite des Führungszapfens 18 wirkende Öldruck stehen dabei im Gleichgewicht. Eine Verschiebung der Steuerhülse 25 nach rechts bewirkt eine Druckentlastung des Raumes 33 über Bohrung 32, Ringnut 31 und Querbohrung 29. Dadurch ergibt sich ein Überschuß an Kraft der Feder 37, woraus eine Verschiebung des Stößelführungskörpers 16 naeh rechts resultiert. Bei einer Verschiebung der Steuerhülse nach links wird die Entlastung des Raumes 33 abgesperrt, so daß sich darin ein größerer Öldruck aufbauen kann.

Daraus resultiert eine Verschiebung des Stößelführungskörpers 16 nach links, bis zwischen Feder 37 und Öldruck im Raum 33 wieder Gleichgewicht hergestellt ist.

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Die Verschiebung der Stößelführungskörper l6 erfolgt nach Einleitung einer Stellbewegung über die Steuerwelle 26 jeweils im unbelasteten Zustand nach Ende eines Druckhubes des jeweils zugeordneten Pumpenkolbens 13.

Die Verschiebung der Steuerhülse 25 auf dem Führungszapfen 18 ist praktisch rückwirkungsfrei. Für die Verdrehung der Steuerwelle 26 mittels Hebel 39 ist deshalb von der Stellvorrichtung 38 nur eine geringe Stellkraft aufzubringen.

Beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 erfolgt die Verstellung der Stößelführungskörper 16 wie beim zweiten Beispiel durch Öldruck, der im Hohlraum 33 auf die Stirnseite des Führungszapfens 18 wirkt. Bei Beharrungsstellung des Stößelführung skörpers 16 steht der auf die Stirnseite des Führungszapfens 18 ausgeübte Öldruck im Gleichgewicht mit der Kraft der Feder 37, die sich an der Stirnseite des Führungszapfens 17 und dem Zylinder-Kurbelgehäuse 11 abstützt.

Im Zylinder-Kurbelgehäuse 11 ist parallel zur Nockenwelle verlaufend eine Druckölleitung 40 in Form einer Bohrung angeordnet. Alle Führungszapfen 18 der zugeordneten Stößelführungskörper l6 weisen eine Querbohrung 30 auf, die mit der Druckölleitung 40 in dauernder Verbindung steht. Die Querbohrung 30 ist über Bohrung 41, Rückschlagventil 36 und Bohrung 42 mit dem Hohlraum 33 verbunden.

Die Druckölleitung 40 wird von einer Ölversorgungsleitung 46, z. B. vom Schmierölsystem des Dieselmotors aus, unter Zwischenschaltung eines Druckregelventiles 43 und Leitung 45 mit Drucköl versorgt. Das Druckregelventil 43 wird von einer nicht weiter dargestellten Regleranordnung über Signalleitung 47 ferngesteuert. Der Istwert des Öldruckes im Leitungsstrang 45 40 - 30 - 41 wird von einem Druckwächter 44 festgestellt und über Signalleitung 48 zur Regelanordnung gemeldet.

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Jeder Stellung des Stößelführungskörpers 16 ist entsprechend der Charakteristik der Feder 37 ein bestimmter Öldruck im Hohlraum 33 zugeordnet. Der für eine gewünschte Stellung erforderliche Öldruck wird durch das Druckregel ventil 43 im Leitungsstrang 45 - 40 - 30 - 41 aufrechterhalten. Für eine Verschiebung des Stößelführungskörpers 16 nach links wird der Öldruck im Leitungsstrang 45 - 40 - 30 - 41 erhöht, dadurch öffnet das Rückschlagventil 36, so daß Öl in den Hohlraum 33 nachgespeist wird. Der Stößelführungskörper 16 wird infolge des höheren Öldruckes im Hohlraum 33 so lange gegen die Feder 37 verschoben, bis wieder Gleichgewicht der Kräfte erreicht ist. Für eine Verschiebung nach rechts wird der Öldruck im Leitungsstrang 45 40 - 30 - 41 erniedrigt, so daß das Rückschlagventil 36 geschlossen bleibt. Durch Ölverlust aus dem Hohlraum 33 über die Passungsfuge zwischen Führungszapfen 18 und Öffnung 20 sinkt der Öldruck im Hohlraum 33. Die Kraft der Feder 37 ist dadurch in der Lage, den Stößelführungskörper 16 nach rechts zu verschieben, bis wiederum Gleichgewicht der Kräfte erreicht ist. Das bei Betrieb fortwährend über die Passungsfuge zwischen Führungszapfen 18 und Öffnung 20 aus Hohlraum 33 abspritzende Öl bewirkt eine intensive Schmierung aller Gleitflächen im Bereich des jeweiligen Stößelführungskörpers 16. Durch jeweils kurzzeitiges Öffnen des Rückschlagventiles 36 wird der Ölverlust aus dem Leitungsstrang 45 - 40 - 30 - 41 heraus ausgeglichen.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die Anordnungen mit Einzeleinspritzpumpen gemäß der drei Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sie ist ebenso vorteilhaft bei sogenannten Reiheneinspritzpumpen anwendbar.

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Claims

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION 3425522

FRIEDRICHSHAFEN GMBH

Friedrichshafen

Patentansprüche

Dieselmotor mit jedem Zylinder zugeordneter Einspritzpumpe, deren Pumpenkolben jeweils über Rollenstößel von Nocken betätigt werden, wobei die Rollenstößel in einem Stößelführungskörper angeordnet sind und der Stößelführungskörper mittels einer Verstellvorrichtung quer zur Drehachse der Nocken verschiebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rollenstößel (14) in einem einzelnen Stößelführung skörp er (l6) angeordnet ist, daß jeder Stößelführungskörper (l6) zwei koaxiale Führungszapfen (17, 18) aufweist, daß die Führungszapfen (17, 18) in korrespondierenden Öffnungen (19> 20) des umgebenden Gehäuses (Ii) axialverstellbar gelagert sind und daß die gemeinsame Achse der Führungszapfen (17, 18) jedes Stößelführungskörpers (16) rechtwinklig zur Drehachse der Nocken (15) angeordnet ist.
2. Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stößelführungskörper (16) um die gemeinsame Achse der Führungszapfen (17, 18) für wenigstens kleine Winkel verdrehbar ausgebildet ist.
3. Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig der Führungszapfen (17, 18) die Öffnungen (19,

20) als abgeschlossene Hohlräume ausgebildet sind.
4. Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung der Stößelführungskörper (l6) wenigstens eine mit den Führungszapfen (17, 18) zusammenwirkende, hubgesteuerte Kraftquelle (24) aufweist.

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5. Dieselmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine über einen Hebel (23) von der Kraftquelle (24) verdrehbare Steuerwelle (21) angeordnet ist, die mit jedem der zugeordneten Stößelführungskörper (16) mittels Exzenter (22) in Eingriff steht.
6. Dieselmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem einzelnen Stößelführungskörper (i6) eine hubgesteuerte Kraftquelle zugeordnet ist.
7. Dieselmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Führungszapfens (18) bei jedem Stößelführung skörper (l6) als öldruckbeaufschlagte Kraftquellenkolbenfläche ausgebildet und zwischen der Stirnfläche des Führungszapfens (17) und dem Gehäuse (11) eine Druckfeder (37) angeordnet ist.
8. Dieselmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem als Kraftquellenkolben ausgebildeten Führungszapfen (18) eine Steuerhülse (25) gleitbar angeordnet ist.
9. Dieselmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerwelle (26) angeordnet ist, die mit jeder Steuerhülse (25) der zugeordneten Stößelführungskörper (16) in Eingriff steht.
10. Dieselmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11) eine Druckölleitung (40) angeordnet ist, die mit je einer Querbohrung (30) im jeweiligen Führungszapfen (18) der zugeordneten Stößelführungskörper (16) in dauernder Verbindung steht.

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11. Dieselmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Führungszapfen (18) eines Stößelführungskörpers (l6) zwischen der Querfcohrung (30) und dem Hohlraum (33) ein Rückschlagventil (36) angeordnet ist.
12. Dieselmotor nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckregeleinrichtung (41) angeordnet ist, die die Druckölleitung (40) beherrscht.

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