DE3540052A1

DE3540052A1 - Treibstoffeinspritzpumpe fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3540052A1
Application number: DE19853540052
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Higashi-Matsuyama Saitama Abe; Hisashi Nakamura
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp; Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1985-11-12
Publication date: 1986-05-28
Also published as: GB2169357B; US4661051A; GB2169357A; DE3540052C2; JPS61123756A; JPH0260866B2; KR890001735B1; GB8528059D0; KR860004233A

Description

Geslhuyöen & von Rohr

85.391,re

Essen, den 8. November 1985

der Firma

betreffend eine

Patentanmeldung

Diesel Kiki Co., Ltd. 6-7, Shibuya 3-chome, Shibuya-ku

Tokyo / Japan

"Treibstoffeinspritzpumpe für Verbrennungsmotoren"

Patentanwälte · Dipl.-lng. Hans Dieter Gesthuysen · Dipl.-Phys. Hans Wilhelm von Rohr

Gesthuysen & vcn Rohr

Die Erfindung betrifft eine Treibstoffeinspritzpumpe für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Dieselmotoren, und insbesondere eine Treibstoffeinspritzpumpe mit einem Vorhub-Einstellmechanismus.

Ein typisches Beispiel für eine Treibstoffeinspritzpumpe mit einem Vorhub-Einstellmechanismus ist bekannt (JA-GM-OS 59-52.175 bzw. nachveröffentlichte DE-OS 35 22 414). Fig. 5 der Zeichnung zur vorliegenden Patentanmeldung zeigt ausschnittweise und in schematischer Darstellung einen Teilbereich einer solchen bekannten Treibstoffeinspritzpumpe. Zu erkennen ist hier ein Pumpengehäuse 1 mit einer Kolbenführung 3, verbunden mit dem Pumpengehäuse bzw. Pumpenkörper 1, sowie mit einem in der Kolbenführung 3 verschiebbar angeordneten Kolben 4, der der Drehbewegung einer Motor-Kurbelwelle folgend hin- und herbewegbar ist. Die Kurbelwelle ist in den Figuren nicht dargestellt. Der Kolben 4 weist eine Öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff auf, die einer Treibstoffkammer 18 bzw. Sumpf für Treibstoff zugewandt ist. Eine Steuerhülse 17 ist auf den Kolben 4 oberhalb der öffnung 24 verschiebbar aufgeschoben bzw. aufgepaßt und eine Steuerwelle 29 erstreckt sich hier senkrecht zur Längsachse der Steuerhülse 17. Ein Ring 41 ist auf die Steuerwelle 29 aufgeschoben bzw. aufgepaßt und mittels einer Schraube 42 damit fest verbunden. Ein Eingriffsteil 36 ist mit dem Ring 41 fest verbunden und ragt radial nach außen von diesem ab und in eine Eingriffsnut 22 in der Steuerhülse 17. Mit dieser Anordnung kann die Steuerwelle 29 gedreht werden, um das Eingriffsteil 36 in eine Kreisbewegung zu versetzen, die bei der Steuerhülse 17 in eine nach oben oder nach unten gerichtete axiale Bewegung umgesetzt wird. Dadurch wird die axiale Stellung der Steuerhülse 17 relativ zum Kolben 4 verändert, so daß der Abstand zwischen der Steuerhülse 17 und der Öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff, also der Vorhub des Kolbens 4, durch Drehung der Steuerwelle 29 in passende Stellungen eingestellt werden kann.

Wie zuvor erläutert worden ist, ist das Eingriffsteil 36 der bekannten Treibstoffe! nspritzpumpe mit dem Ring 41 fest verbunden, der seinerseits auf die

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Steuerwelle 29 aufgepaßt ist. Mit dieser Konstruktion müssen der Durchmesser der Steuerwelle 29 und die Dicke des Rings 41 groß genug sein, um den aufgebrachten mechanischen Kräften Stand zu halten. Das Ergebnis ist, daß der Verbindungsbereich von Steuerhülse 17 und Steuerwelle 29 leicht ziemlich große Ausmaße annimmt. Mit dieser Größe des Verbindungsbereichs ist es notwendig, dann, wenn die Steuerhülse 17 und die Steuerwelle 29 miteinander verbunden werden sollen, hier vorhandene Verschlüsse 43, 44 abzunehmen. Zur Montage dieses Vorhub-Einstellmechanismus muß man also beim Stand der Technik zunächst die Verschlüsse 43, 44 abnehmen. Dann wird der Ring 41 mit dem Eingriffsteil 36 in der Treibstoffkammer 18 so angeordnet, daß das Eingriffsteil 36 in Eingriff mit der Eingriffsnut 22 der Steuerhülse 17 steht. Nun muß der Fing 41 in dieser Stellung festgehalten werden, während die Steuerwelle 29 in das Pumpengehäuse 1 eingeschoben und in den Ring 41 eingepaßt wird. Die voranstehenden Arbeitsschritte müssen immer wieder wiederholt werden, bis die Kupplung zwischen der Steuerhülse 17 und der Steuerwelle 29 für alle Motorzylinder erfolgt ist. Der Zusammenbau der bekannten Treibstoffeinspritzpumpe ist also nicht sehr einfach.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Treibstoffeinspritzpumpe so auszugestalten und weiterzubilden, daß beim Vorhub-Einstellmechanismus die Steuerhülse möglichst leicht mit der Steuerwelle gekuppelt werden kann.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Treibstoffeinspritzpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Steuerhülse und die Steuerwelle werden hier also durch einen Kuppelbolzen gekuppelt, der unmittelbar in der Ausnehmung in der Steuerwelle eingepaßt ist, ohne Zuhilfenahme irgendwelcher anderer struktureller Elemente wie der Ring in Fig. 5. Dadurch wird die Gesamtanordnung des Vorhub-Einstellmechanismus besonders kompakt. Aufgrund der geringen Größe kann die Steuerwelle mit daran angebrachtem Kuppelbolzen in das Pumpengehäuse eingeführt werden, um so über den Kuppelbolzen mit der Steuerhülse gekuppelt zu werden.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der zuvor erläuterten Lehre der Erfindung ergeben sich aus den nachgeordneten Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindunq anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine Treibstoffeinspritzpumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ausschnittweise einen Schnitt durch den Gegenstand aus Fig. 1 entlang der Linie A-A,

Fig. 3 in einer vergrößerten, perspektivischen Sprengdarstellung einen Vorhub-Einstellmechanismus für eine Treibstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 4 in Stirnansicht einen Kuppelbolzen eines Vorhub-Einstellmechanismus gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 ausschnittweise, vergrößert und im Schnitt eine Treibstoffeinspritzpumpe, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt und oben schon erläutert worden ist.

Wie die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen, weist die erfindungsgemäße Treibstoffeinspritzpumpe ein Pumpengehäuse 1 bzw. einen Pumpenkörper mit einer Längsbohrung 2 auf. Senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1 hat das Pumpengehäuse 1 unter Umständen eine größere Längserstreckung, so daß mehrere Längsbohrungen 2 im Pumpengehäuse 1 angeordnet sind, wobei die Anzahl der Längsbohrungen 2 der Anzahl von nicht dargestellten Motorzylindern entspricht. In jeweils einer Längsbohrung 2 ist eine Kolbenführung angeordnet und mit dem Pumpengehäuse 1 fest verbunden. Ein Kolben 4 ist in der jeweiligen Kolbenführung 3 verschiebbar gehalten. Der Kolben 4 hat ein oberes Ende, das in ein Ventilgehäuse 5 ragt, das mit dem Pumpengehäuse 1 fest verbunden ist. Das Ventilgehäuse 5 enthält ein Auslaßventil 6, das gemeinsam mit dem Kolben

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eine Druckkammer 7 (Kompressionskammer) für den Treibstoff bildet. Die Druckkammer 7 steht über ein Auslaßventil 6 mit einer Auslaßöffnung 8 für Treibstoff darüber in Verbindung.

Der Kolben 4 hat ein unteres Ende, das in Anlage an einer Nocke 10 einer Nockenwelle 9 gehalten wird, und zwar über einen Stößel 11. Die Nockenwelle 9 ist mit der nicht dargestellten Motor-Kurbelwelle verbunden, so daß sie zeitlich abgestimmt mit dieser rotiert. Die Nockenwelle 9 wirkt mit einer Ventilfeder 12 zusammen, so daß der Kolben 4 in Abhängigkeit vom Profil der Nocke 10 hin- und herbewegt wird. Der Kolben 4 hat weiter ein Stirnteil 13, das mit einer Mengeneinstel!hülse 14 für die Einspritzmenge gekuppelt ist, so daß die Winkelbewegung des Kolbens 4 einstellbar ist. Die Mengeneinstellhülse 14 ist über einen Eingriffsrand 15 mit einer Steuerstange 16 zur Einstellung der Einspritzmenge verbunden. Durch diese Anordnung kann der Kolben 4 durch Bewegung der Steuerstange 16 in gewünschte Stellungen gedreht werden.

Eine Steuerhülse 17 ist in einer Treibstoffkammer 18 bzw. einem Sumpf angeordnet, die von der Kolbenführung 3 gebildet ist. Die Steuerhülse 17 ist verschiebbar auf den Kolben 4 aufgeschoben bzw. aufgepaßt. Die Treibstoffkammer steht über eine Querbohrung 19 mit einem Einlaßanschluß 20 für Treibstoff in Verbindung, wobei beide im Pumpengehäuse 1 ausgebildet sind. Die Steuerhülse hat einen Längsführungsschlitz 21 und eine quer angeordnete Eingriffsnut 22 diametral gegenüber dem Längsführungsschlitz 21. Die Kolbenführung 3 hat einen Führungszapfen23, der im Längsführungsschlitz 21 geführt ist und bewirkt, daß die Steuerhülse 17 allein eine axiale Bewegung ausführen kann. Die Eingriffsnut 22 steht in der nachfolgend erläuterten Weise mit einer Steuerwelle 29 in Eingriff.

Der Kolben 4 umfaßt eine radial verlaufende öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff, die sich in die Treibstoffkammer 18 öffnet. Außerdem weist der Kolben 4 eine axiale Mittelbohrung 25 auf, durch die die Druckkammer 7 mit der

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Öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff in Verbindung steht. Eine schraubenlinienartige Nut 26 ist in der Außenfläche des Kolbens 4 ausgebildet und über eine Längsnut 27 mit der öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff verbunden. Die Steuerhülse 17 schließlich umfaßt eine radial gerichtete Abschaltöffnung 28.

Mit der zuvor erläuterten Konstruktion steht die öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff der Treibstoffkammer 18 gegenüber wenn der Kolben 4 vom unteren Totpunkt, dargestellt in Fig. 1, nach oben zu wandern beginnt, so daß die Druckkammer 7 über die axiale Mittelbohrung 25 und die Öffnung 24 mit der Treibstoffkammer 18 in Verbindung steht. In diesem Zustand wird der Treibstoffdruck in der Druckkammer 7 nicht erhöht mit dem Ergebnis, daß das Auslaßventil 6 geschlossen bleibt. Wird der Kolben 4 nun weiter nach oben bewegt, und zwar bis die Öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff oberhalb der Unterkante der Steuerhülse 17 zu liegen kommt, wird die öffnung 24 durch die innere Umfangsflache der Steuerhülse 17 geschlossen. Dadurch wird der Treibstoffdruck in der Druckkammer 7 erhöht, was seinerseits dazu führt, daß das Auslaßventil 6 öffnet und Treibstoff aus der Auslaßöffnung 8 unter Druck ausströmen kann. Wie sich aus der voranstehenden Erläuterung ergibt, entspricht der Vorhub des Kolbens 4 der Bewegung des Kolbens 4 zwischen dem unteren Totpunkt und einem Punkt, an dem die öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff von der Steuerhülse 17 vollständig geschlossen ist. Die Einspritzung von Treibstoff erfolgt wenn die öffnung 24 zum Einlaß und Auslaß von Treibstoff vollständig geschlossen ist.

Eine weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 führt dazu, daß die schraubenlinienartige Nut 26 mit der radial gerichteten Abschaltöffnung 28 in der Steuerhülse 17 in Verbindung kommt. Daraufhin steht die Druckkammer 7 mit der Treibstoffkammer 18 über die axiale Mittelbohrung 25, die radiale öffnung 24, die Längsnut 27, die schraubenlinienartige Nut 26 und die Abschaltöffnung 28 in Verbindung, so daß Treibstoff aus der Druckkammer 7 in die Treibstoff-

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kammer 18 zurückströmen kann. Das Ergebnis ist, daß der Treibstoffdruck in
der Druckkammer 7 sinkt und so das Auslaßventil 6 schließt. Die Einspritzung von Treibstoff hört also auf, sobald die schraubenlinienartige Nut 26 mit der Abschaltöffnung 28 in Verbindung kommt. Eine einzelne Bewegung des Kolbens 4 zwischen einem ersten Punkt, wo die Einspritzung von Treibstoff beginnt, und einem zweiten Punkt, wo die Einspritzung von Treibstoff endet, entspricht dem Arbeitshub des Kolbens 4. Der Arbeitshub kann durch Drehung des Kolbens 4
mittels der Steuerstange 16 verändert werden, wohingegen der Vorhub des Kolbens 4 durch Bewegung der Steuerhülse 17 in axialer Richtung mittels der
Steuerwelle 29 eingestellt werden kann.

Lediglich Fig. 2 zeigt eines von zwei Lagern 30 im Pumpengehäuse 1, über die die Steuerwelle 29 im Pumpengehäuse 1 drehbar gelagert ist. über diese Lager kann die Steuerwelle 29 auch in eine Querbohrung 19 im Pumpengehäuse 1 eingeführt werden. Das zeigt Fig. 2 ohne weiteres. Die Steuerwelle 29 ist mit einem Antrieb 31 wie beispielsweise einem Schrittmotor verbunden und wird von diesem so angetrieben, daß sie sich um ihre eigene Achse dreht. Wie am besten aus
Fig. 3, jedoch in Verbindung mit Fig. 1, zu erkennen ist, weist die Steuerwelle 29 ein Fenster bzw. eine Ausnehmung 32 auf, die sich radial quer durch die Steuerwelle 29 erstreckt und auf die Steuerhülse 17 zuläuft. Die Ausnehmung 32 nimmt einen Kuppelbolzen 33 auf. Der Kuppelbolzen 33 weist ein scheibenartiges Mittelteil 34 auf, das um seine Längsachse drehbar in der Ausnehmung 32 angebracht ist und in Anlage an einer Ringschulter 35 der Steuerwelle 29 gehalten wird. Der Kuppelbolzen 33 umfaßt ferner eine erste zylindrische Aufweitung, die sich exzentrisch vom Mittelteil 34 in Richtung auf
die Steuerhülse 17 erstreckt und in einem zapfenartigen, erweiterten Eingriffsteil 36 endet, das bestimmt und geeignet ist, mit der Eingriffsnut 22 in Eingriff zu kommen. Fig. 4 zeigt, daß das Eingriffsteil 36 mit dem Mittelteil 34 nicht ausgerichtet ist. Das Eingriffsteil 36 ist vielmehr um das Maß d gegenüber dem Mittelteil 34 versetzt. Der Kuppelbolzen 33 weist ferner eine
zweite Aufweitung in Form eines Einstellschafts 37 auf, der sich

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koaxial vom Mittelteil 34 in eine vom Eingriffsteil 36 abgewandte Richtung erstreckt. Der Einstellschaft 37 erstreckt sich lose durch eine axiale Mittelbohrung 39 in einer Druckschraube 38, die in die Ausnehmung 32 eingeschraubt ist, um das scheibenartige Mittelteil 34 unbeweglich in der Ausnehmung 32 festzuhalten. Zwischen der Druckschraube 38 und dem Mittelteil 34 ist ein Federring 40 eingelegt. Der Einstellschaft 37 kann von außerhalb des Pumpengehäuses 1 betätigt werden, so daß die Einspritzzeit in der nachstehend erläuterten Weise eingestellt werden kann.

Die Steuerhülse 17 und die Steuerwelle 29, die über den Kuppelbolzen 33 in der zuvor erläuterten Weise gekuppelt sind, stellen gemeinsam einen Vorhub-Einstellmechanismus für den Kolben 4 dar. Erhält der Antrieb 31 ein Steuersignal von einer nicht dargestellten Steuereinheit, so dreht er die Steuerwelle 29 entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, woraufhin die Steuerhülse 17 sich nach oben oder nach unten axial zum Kolben 4 bewegt. Diese Bewegung führt zu einer Veränderung der relativen axialen Lage zwischen dem Kolben 4 und der Steuerhülse 17 mit dem Ergebnis, daß die Einspritzzeit verändert wird. Verändert werden also Beginn und Ende der Einspritzung von Treibstoff, während der Arbeitshub des Kolbens 4 beibehalten wird. Falls die Nocke 10 zu einer nicht gleichförmigen Betätigungsgeschwindigkeit führt, können sowohl die Einspritzzeit als auch der Wirkungsgrad der Einspritzung beeinflußt werden.

Beim Zusammenbau des zuvor erläuterten Vorhub-Einstellmechanismus werden alle Kuppelbolzen 33, deren Anzahl der Anzahl von Motorzylindern entspricht, in die passenden Ausnehmungen 32 eingesetzt mit den Federringen 40 getragen von den entsprechenden Einstellschäften 37. Dann werden die Druckschrauben 38 in die entsprechenden Ausnehmungen 32 eingeschraubt, um die Kuppelbolzen 33 vorläufig mit der Steuerwelle 29 zu verbinden. Daraufhin wird dann die Steuerwelle mit den daran angebrachten Kuppelbolzen 33 in die Querbohrung 19 im Pumpengehäuse 1 eingeschoben, und zwar von einem Ende der Querbohrung 19 her bis alle

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Eingriffsteile 36 mit den korrespondierenden Eingriffsnuten 22 der entsprechend korrespondierenden Steuerhülsen 17 in paßgenauem Eingriff stehen. Da die Kuppelbolzen 33 unmittelbar mit der Steuerwelle 29 verbunden sind, ist der Vorhub-Einstellmechanismus insgesamt kompakt und einfach im Aufbau und kann auf äußerst einfache Weise zusammengesetzt werden. Wegen der direkten Anbringung der Kuppelbolzen 33 steht ein größerer Durchmesser sowohl für die Steuerwelle 29 als auch für die Kuppelbolzen 33 zur Verfügung, so daß der Vorhub-Einstellmechanismus auch mechanisch besonders widerstandsfähig ist. Nach erfolgtem Zusammenbau wird die Einspritzzeit für jeden Motorzylinder genau eingestellt. Zur Einstellung wird die Druckschraube 38 des einzustellenden Kuppelbolzens 33 etwas gelöst und dann wird der Einstellschaft37 mit Hilfe eines entsprechenden Werkzeugs gedreht. Die Drehbewegung des Einstellschafts 37 und des Mittelteils 34 des Kuppelbolzens 33 wird in eine axiale Bewegung der Steuerhülse 17 umgesetzt, und zwar durch die exzentrische Anordnung des Eingriffsteils 36 mit Bezug auf das Mittelteil 34. Mit dieser exzentrischen Anordnung kann eine Feineinstellung der Einspritzzeit erreicht werden.

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Claims

Gesthuysen & von Rchr Patentansprüche: M J Treibstoffeinspritzpumpe, insbesondere für Verbrennungsmotoren, mit a) einem Pumpengehäuse bzw. Pumpenkörper, b) einem im Pumpengehäuse hin- und herbewegbar angeordneten Kolben und c) einem Vorhub-Einstellmechanismus in dem Pumpengehäuse, wobei der Vorhub-Einstellmechanismus zur Einstellung des Vorhubs des Kolbens mit diesem verbunden ist und wobei der Vorhub-Einstellmechanismus umfaßt

1) eine verschiebbar auf den Kolben aufgeschobene bzw. aufgepaßte Steuerhülse und

2) eine mit der Steuerhülse gekuppelte Steuerwelle, wobei die Steuerwelle zur axialen Bewegung der Steuerhülse relativ zum Kolben zur Änderung des Vorhubs drehbar gelagert ist und einen mit der Steuerhülse in Eingriff stehenden Eingriffsteil bzw. Betätigungszapfen aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (29) eine der Steuerhülse (17) zugewandte Ausnehmung(32) aufweist, daß ein drehbar an der Steuerwelle (29) angebrachter Kuppelbolzen (33) vorgesehen ist, daß der Kuppelbolzen (33) ein Mittelteil (34) aufweist, daß das Mittelteil (34) in der Ausnehmung (32) drehbar angeordnet ist und daß sich das Eingriffsteil (36) vom Mittelteil (34) weg erstreckt und exzentrisch zum Mittelteil (34) angeordnet ist.

2. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, wobei die Steuerwelle sich senkrecht zur Achse der Steuerhülse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (32) sich quer durch die Steuerwelle (29) erstreckt, daß der Vorhub-Einstellmechanismus des weiteren eine in die Ausnehmung (32) eingeschraubte Druckschraube (38) aufweist und daß mittels der Druckschraube (38) der Kuppelbolzen (33) in der Ausnehmung (32) unbeweglich festhaltbar ist.

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3. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschraube (38) eine axiale Mittelbohrung (39) aufweist, daß der Kuppelbolzen (33) ferner einen Einstellschaft (37) aufweist, der sich koaxial vom Mittelteil (34) in die vom Eingriffsteil (36) abgewandte Richtung erstreckt, daß der Einstellschaft (37) in der axialen Mittelbohrung (39) lose gehalten ist und daß der Einstellschaft (37) von außerhalb des Pumpengehäuses (1) her manipulierbar ist, um den Kuppelbolzen (33) zu drehen und damit das Eingriffsteil (36) in Richtung der Längsachse der Steuerhülse (17) zu verlagern.

4. Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (34), das Eingriffsteil (36) und der Einstellschaft (37) in einem integralen Gesamtkörper zusammengefaßt sind.

5. Treibstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (1) mehrere Kolben (4) in Längsbohrungen (2) parallel zueinander geführt sind, daß die Vorhub-Einstellmechanismen der mehreren Kolben (4) eine gemeinsame Steuerwelle (29) aufweisen und daß die Steuerwelle (29) eine der Anzahl von Kolben (4) entsprechende Anzahl von jeweils auf die entsprechende Steuerhülse (17) ausgerichteten Ausnehmungen (32) mit darin angeordneten Kuppelbolzen (33) usw. aufweist.