DE3643071A1 - Einspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpe für ei­ ne Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei luftverdichtenden Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung ist eine Korrektur des Einspritz­ zeitpunktes mit steigender Motorbelastung in Richtung "spät" notwendig, um optimale Verbrennung mit günstigem Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Während bei Motoren mit Reihenpumpen wenigstens für die Drehzahlfunktion eine be­ friedigende Lösung durch den Fliehkraftspritzversteller zur Verfügung steht, gibt es für Motoren bei denen Einzel­ steckpumpen von einer gemeinsamen Nockenwelle für Gaswech­ selnocken und Einspritznocken betätigt werden, hierfür keine befriedigende Lösung. Anspruchsvollere und exakte Steuerung des Einspritzzeitpunktes erfordert sowohl bei Reihenpumpen als auch bei Einzelsteckpumpen ein Regelsy­ stem, das möglichst nicht in drehende Teilen des Pumpenan­ triebs eingreift, und dennoch zuverlässig und einfach zu bedienen ist. Als Verstellprinzip wird die an sich bekann­ te Verschiebung der Einspritzpumpenrolle in Laufrichtung des Antriebsnockens senkrecht zu der Achse des Einspritz­ elementes angewendet.

Durch die GB-PS 13 28 096, ist eine solche Einspritzpumpe beschrieben, wo ein Stößelunterteil in ein Aufnahmegehäuse gleitend eingeführt ist, und eine Stößelrolle aufweist, die auf einem Nocken sitzt. Ein Stößeloberteil gleitet in­ nerhalb des Pumpengehäuses und weist ebenfalls eine Rolle auf, die gestützt auf einer gekrümmten Lagerplatte am obe­ ren Ende des Stößelunterteils liegt. Das Aufnahmegehäuse ist exzentrisch gelagert und mit Flankenpartien versehen, die sich verjüngend nach unten über die Rolle hinaus auf gegenüberliegenden Seiten des Nockens erstrecken. Dieses Teil führt eine Winkelbewegung um die Nockenachse und ruft somit eine seitliche Verschiebung des Stößelunterteils hervor. Ein hydraulischer Kolben, der in einem Zylinder gegen eine Federkraft mit Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird, bewegt durch eine Verbindungsstange das Aufnahmege­ häuse winkelig um die Nockenachse, um die gewünschte Ein­ spritzpunktregulierung zu erreichen.

Diese Ausführung ist im Aufbau kompliziert und hat den Nachteil, abgesehen von einem wesentlich größeren erfor­ derlichen Bauraum, daß bei der Regulierung darauf geachtet werden muß, daß die Exzenterführung aus ihrer Indifferenz­ lage in eine Position gebracht wird, in der der Stößel auf die seitliche Verschiebung der Exzenterführung reagiert und nicht darin aneckt. Zudem ist ein nachträglicher Ein­ bau bei Einspritzpumpen mit einteiligem Stößel, wegen der Stößelteilung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritz­ pumpe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die ein­ fach im Aufbau ist und dennoch die Forderung nach leichter Einstellbarkeit genügt, ohne in das Hochdruckeinspritzsy­ stem der Pumpe oder in drehende Teile einzugreifen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die drehbar gelager­ te Führung wird vorteilhaft von einer Hydraulikeinheit oder durch Gewindekraft mit Hilfe eines Schrittmotors oder rein mechanisch durch Ausnutzung der Fliehkraft eines Meß­ werkes bewegt. Dadurch verschiebt sich das Übertragungs­ glied gegenüber dem Nockenprofil, so daß die Verschiebung des Einspritzbeginns genau und ohne wesentlichen Hubver­ lust eingestellt werden kann.

Die Führung ist in einem entsprechend geformten vorzugs­ weise aus Leichtmetall hergestellten Lagerkörper, gleitend gelagert, der im Pumpengehäuse befestigt ist. Der beson­ dere Vorteil einer derartigen Ausbildung der Lagerung liegt darin, daß beim Verschleiß nur der Lagerkörper aus­ getauscht wird, während alle übrigen Teile der Einspritz­ pumpe beibehalten werden können.

Erfindungsgemäß ist es beabsichtigt, daß die Achse der Führung auf der Verlängerung der Plungerachse liegt, um jegliche Querkräfte zwischen Plunger und Übertragungsteil zu eliminieren, um weder den Einspritzkolben noch die Ver­ stellfunktion der Einspritzpumpe nachteilig zu beeinflus­ sen.

Vorteilhafterweise ist der Pumpenplunger in einer Füh­ rungsbuchse geführt, die am oberen Umfang innerhalb eines am Pumpengehäuse befestigten Aufnahmegliedes axial glei­ tet, um die durch die seitliche Verschiebung entstandenen Querkräfte aufzunehmen, damit die Bewegung des Plungers nicht beeinträchtigt wird.

In der Weiterbildung der Erfindung (Ansprüche 4, 5 und 6) ist vorgesehen die Kontaktflächen zwischen Übergangsglied und dem darauf sitzenden Plungerfußboden so zu gestalten, daß die konvexe Plungerfußfläche mit der konvex, konkav oder eben gestalteten Kontaktebene der Auflagefläche ge­ paart werden kann.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Einspritzpumpe ist das Übertragungsglied so untergebracht, daß die Kontakt­ ebene zwischen dem Plungerfußboden und Übertragungsglied im unteren Totpunkt des Plungers in der Mitte der Führung liegt, um indifferente Lagen der ineinander gleitenden Teile zu vermeiden. Generell ist aber gewährleistet, daß diese Kontaktebene im oberen und im unteren Totpunkt des Plungers immer innerhalb des Führungskörpers liegt, um so­ mit eine exakte seitliche Bewegung des Übergangsgliedes bei jeder gewünschten Verstellung der Einspritzpumpe wäh­ rend ihres Betriebes zu gewährleisten.

In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden beschrieben ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Einspritzpumpe, mit den im Pumpengehäuse integrierten Verstellungsteilen und eine am Pumpengehäuse von außen befestigte Verstellvorrichtung.

Fig. 2 ein bevorzugtes Steuerdruckerzeugungssystem mit einer Hydraulikeinheit und den übrigen Bauteilen in skizzierter Form

In Fig. 1 treibt der Nocken 1 eine Rolle 2, die in einem Übertragungsglied 3 gelagert ist. Entsprechend dem Nocken­ hub führt das Übertragungsglied 3 eine axiale Bewegung, die über dem Führungskörper 6 auf dem Pumpenplunger 12 der Einspritzpumpe 13 übertragen wird. Der Plungerfuß 5 liegt in einer Führungsbuchse 7, die axial in einem gehäusefe­ sten Aufnahmeglied 8 gleitet. Die Pumpenverstellung er­ folgt durch den Steuerhebel 10, der in eine im Führungs­ körper 6 seitlich angebrachten Nut 11 eingreift und durch Beaufschlagung des Kolbens 9 die Bewegung auf der Führung 6 überträgt. Die Führung 6 wird in ihrer Lage geschwenkt und verschiebt damit das Übertragungsglied 3 mit der darin befindlichen Rolle 2 in Laufrichtung des Antriebsnockens 1.

In Fig. 2 ist der hydraulische Schaltkreis zur Steuer­ druckerzeugung dargestellt. Der federbelastete Kolben 9 wird von einem dem Steuersignal proportionalen Kraftstoff­ druck beaufschlagt, wobei die durch eine Drossel 16 ge­ dämpfte Bewegung des Kolbens nur in den Intervallen zwi­ schen den Einspritzungen zu erfolgen braucht, und somit werden hohe Verstelldrücke vermieden. Die Verstellung er­ folgt zwar in mehreren Schritten, ist jedoch genügend schnell, um eine einwandfreie Funktion der Steuerung zu gewährleisten. Die Dämpfungsbohrung ist auf die aus den Einspritzkräften resultierenden Druckwirkungen abgestimmt. Der erforderliche Druck zur Betätigung des Arbeitskolbens wird durch eine Förderpumpe 15 - Rollenzellenpumpe oder Membranpumpe - die am Kraftstofftank 14, oder Öltank, an­ geschlossen ist, erzeugt. Die Fördermenge wird über die Parallelschaltung eines Überströmventils 17 und einer Drosselstelle 18 abgesteuert. Der Kolben 9 bewegt dann den Steuerhebel 10, der die Bewegung auf die Führung 6 über­ trägt.

Die Verdrehung der Führung 6 kann auch durch Gewindekraft mit Hilfe eines Schrittmotors oder rein mechanisch durch Ausnutzung der Fliehkraft eines Meßwerkes erfolgen. In beiden o.g. Fällen, die hier nicht näher bezeichnet wer­ den, ist jedoch eine zusätzliche hydraulische Dämpfung er­ forderlich.

Auf die in Fig. 2 beschriebene frei gestaltbare Drehzahl­ funktion kann zusätzlich eine Lastfunktion überlagert wer­ den. Vorteilhafterweise kann bei Teillast ein Regelstan­ genanschlag, der hier nicht näher dargestellt ist, einen Bypaß im Kraftstoffsystem freigeben, der einen Abfall des Steuerdrucks bewirkt, der damit eine "spät"-Verstellung des Förderbeginns auslöst.

Eine bei der heutigen Auslegung der Einspritzanlagen ge­ forderte Funktion ist die "früh"-Verstellung des Förderbe­ ginns nach dem Kaltstart und während der Warmlaufphase, um Zündaussetzer und "Weißrauch" zu vermeiden. Dies ist mög­ lich, indem im Bypaß-Ventil der Steuerdruckkreis durch eine kühlwassertemperaturabhängige Wachspatrone nach Been­ digung des Warmlaufens geöffnet wird.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen vor allem in fol­ genden Kriterien:

• - Geringes Bauvolumen, auch keine wesentlichen Änderungen bei bestehenden Abmessungen, da die Gesamtbauhöhe innerhalb der Einspritzpumpe unverändert bleibt und in Nockenwellenlängsrichtung ebenfalls keine Änderung vorgenommen wird.
• - Die erfindungsgemäße Änderung bzw. Ergänzung kann bei vorhandenen Einspritzpumpen nachgebaut bzw. vollzogen werden.
• - Die Verschiebung des Einspritzbeginns wird fast ohne Vorhub- oder Mengenänderung erreicht. Hubverlust im Einspritzsystem entsteht dabei nicht.
• - Bei einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpe ist ein großer Verstellwinkel (bis ca. 20° Kurbelwinkel) möglich.
• - Es entstehen keine zusätzlichen Toleranzprobleme zwischen den Einspritzzylindern hinsichtlich des Förderbeginns, der Fördermenge und des Vorhubs, da alle Pumpenübertragungsglieder gleich verstellt werden.

Claims (8)

1. Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine, insbe­ sondere für eine luftverdichtende Diesel-Brennkraftma­ schine, mit einem Pumpenplunger (12), der einen Pumpenraum in einem Zylinder begrenzt und von einem Nocken (1) axial in den Pumpenraum bewegbar ist, wobei zwischen dem Nocken (1) und dem Plungerfuß ein Übertragungsglied (3) angeord­ net ist, das in einer Führung (6) axial gleitend gehalten ist und die Führung (6) in Umfangsrichtung des Nockens von ei­ ner Verstellvorrichtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (6) in einem La­ gerkörper (19) der im Gehäuse der Einspritzpumpe befestigt ist, gelagert und um eine Drehachse verschwenkbar ist.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Führung (6) auf der Plungerachse (20) liegt.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Übertragungsglied (3) zugewandte Ende des Plungers (12) in einer Führungsbuchse (7) liegt, die axial in einem gehäusefesten Aufnahmeglied (8) gleitet und an ihrem dem Übertragungsglied (3) zuge­ wandten Ende einen am Übertragungsglied (3) anliegenden, einen Plungerfuß bildenden Boden (5) aufweist.

4. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plungerfußboden (5) konvex gerundet ist.

5. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Plungerfußboden (5) zugewandte Auflagefläche (4) des Übertragungsglieds gerun­ det ist.

6. Einspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Plungerfußboden (5) zugewandte Fläche des Übertragungsglieds (4) konvex gerun­ det ist.

7. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche zwischen Plungerfußboden (5) und Übertragungsglied (3) im unteren Totpunkt des Plungers etwa in der Mitte der Führung (6) liegt.

8. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche zwischen Plungerfußboden (5) und Übertragungsglied (3) im obe­ ren- und im unteren Totpunkt des Plungers in der Führung (6) liegt.