DE2919574C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei solchen Kraftstoffeinspritzpumpen wird zur Erzielung der besten Motorleistung und zur Kontrolle der Abgasemissionen die zeitliche Lage des Pumphubes in bezug auf das Motorar­ beitsspiel mittels der Zeitsteuereinrichtung vorverlegt, wenn die Motordrehzahl erhöht wird, so daß die Kraftstoffein­ spritzung bei demselben Motordrehwinkel vor dem oberen Tot­ punkt bei unterschiedlichen Drehzahlen beginnt. Darüber hi­ naus wird mittels der Zeitsteuereinrichtung erreicht, daß die Kraftstoffeinspritzung bei im wesentlichen demselben Mo­ tordrehwinkel während des Betriebes mit unterschiedlichen Be­ lastungswerten beginnt.

Bei einer aus der DE-OS 23 45 724 bekannten Kraftstoffein­ spritzpumpe der eingangs genannten Art dient ein Gestänge zum Verändern der Zeitsteuerung durch Verändern der Winkellage des Servoventils. Durch Bewegen eines Hebels werden zwei Ver­ längerungsteile gedreht, so daß eine axial abgestufte oder eine schraubenförmig ausgebildete Abdeckung eine Öffnung mehr oder weniger bedecken und dadurch die axiale Position des Zeitsteuerkolbens einstellen kann. Wenn diese bekannte Kraft­ stoffeinspritzpumpe an die Verwendung bei anderen Motoren an­ gepaßt werden soll, ist es offenbar erforderlich, zumindest das gesamte Servoventil auszutauschen. Es ist daher nicht auf einfache Weise möglich, die Zeitsteuerung nach Bedarf an un­ terschiedliche Motordrehzahlen und Belastungen anzupassen oder die Kraftstoffeinspritzpumpe an unterschiedliche Motoren anzupassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß die Zeitsteuerung für verschiedene Motor­ drehzahlen und Belastungen leichter einstellbar und die Kraftstoffeinspritzpumpe selbst einfacher an verschiedene Mo­ toren anpaßbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Erfindung wird die Bewegung des Hebels am zum Federsitz entgegengesetzten Ende durch den Nocken gesteuert, und durch die Bewegung des Hebels mittels der Gashebelwelle wird der Federsitz axial verstellt. Da außerdem der Nocken auf der Gashebelwelle axial festge­ legt und auf dieser winkelverstellbar ist, ist die Kraft­ stoffeinspritzpumpe nach der Erfindung besser anpaßbar und vielseitiger, denn die Zeitsteuerung kann nach Bedarf auf un­ terschiedliche Motordrehzahlen und Belastungen eingestellt und die Kraftstoffeinspritzpumpe leicht an verschiedene Moto­ ren angepaßt werden. Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Erfindung brauchen lediglich das Nockenprofil und die Fe­ derkonstante für jeden Pumpenverwendungszweck entsprechend gewählt zu werden. Durch entsprechendes Ändern des Nockenpro­ fils lassen sich der Teil des Belastungsbereiches und das Ausmaß der Verlagerung des Einspritzzeitpunktes, die aus einer bestimmten Belastungsänderung resultiert, ändern, und wei­ ter kann auf entsprechende Weise das maximale Ausmaß der Ver­ lagerung des Einspritzzeitpunkts entsprechend der Motorbe­ lastung leicht verändert werden. Der Nocken ist auf der Gas­ hebelwelle leicht winkelverstellbar, wodurch die Zeitsteue­ rung der Einspritzung unter gegebenen Drehzahl- und Bela­ stungsumständen leicht von Pumpe zu Pumpe reproduzierbar und auch bei Herstellungsänderungen von Pumpe zu Pumpe vorher­ sagbar ist. Der Nocken ist leicht zugänglich und kann ausge­ wechselt werden, ohne daß die Kraftstoffeinspritzpumpe zerlegt oder in diese ein anderes Servoventil eingebaut zu werden braucht.

Aus der DE-OS 26 44 042 ist zwar ein auf den Federsitz eines Zeitsteuerkolbens einwirkender, mechanisch betätigter Nocken an sich bekannt, dieser Nocken sitzt aber nicht auf der Gas­ hebelwelle, sondern auf einer Welle, die mittels eines Hebels verdrehbar ist, welcher manuell durch den Fahrer oder durch einen Thermostaten od. dgl. betätigt wird, wenn bei kaltem Motor eine Frühverstellung des Einspritzbeginns erfolgen soll.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegen­ stand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt und teilweise weggebrochen eine Längsseitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Erfindung,

Fig. 2 teilweise im Schnitt und teilweise weggebrochen eine vergrößerte End­ ansicht der Kraftstoffeinspritzpumpe von Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilseitenansicht derselben und

Fig. 4 eine Teilansicht auf der Linie 4-4 von Fig. 2.

Die in der Zeichnung dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe führt sequentielle, ab­ geteilte Mengen Kraftstoffes unter hohem Druck den verschie­ denen Kraftstoffeinspritzdüsen eines Verbrennungsmotors zu. Die Pumpe hat ein Gehäuse 12, das mit einem Deckel 14 versehen ist, der an ihr durch Schrauben 16 befestigt ist. Ein Rotor 18 mit einer durch den Motor ange­ triebenen Antriebswelle 20 ist in dem Gehäuse 12 drehbar gela­ gert.

Eine Zubringerpumpe 22 wird durch den Rotor 18 angetrieben und empfängt Kraftstoff aus einem Tank (nicht dargestellt) über einen Pumpen­ einlaß 24. Der von der Zubringerpumpe 22 abgegebene Kraftstoff wird unter Druck über einen axialen Kanal 28, einen Ringraum 31 und einen Kanal 30 zu einem Dosierventil 32 gefördert. Ein Druckeinstellventil, das insgesamt mit der Be­ zugszahl 34 bezeichnet ist, stellt den Ausgangsdruck der Zu­ bringerpumpe 22 ein und leitet überschüssigen Kraftstoff zu dem Pumpeneinlaß 24 zurück. Das Druckeinstellventil 34 ist so ausge­ legt, daß der Zubringerpumpenausgangsdruck mit der Motordrehzahl ansteigt, um den erhöhten Kraftstoff­ bedarf des Motors bei höheren Drehzahlen zu decken und um einen Kraftstoffdruck zu schaffen, der zum Betätigen von Hilfsvorrichtungen der Kraftstoffeinspritzpumpe geeignet ist.

Eine HD-Pumpe 36 (HD = "Hochdruck") welche zwei einander gegenüberliegende Pump­ kolben 38 aufweist, die in einer diametralen Bohrung 39 des Rotors 18 hin- und herbewegbar angeordnet sind, empfängt Kraftstoff aus dem Dosierventil 32 über mehre­ re winkelversetzte radiale Öffnungen 40 (von denen nur zwei gezeigt sind), welche sequentiell mit einem diagonalen Ein­ laßkanal 42 des Rotors 18 bei dessen Drehung in Deckung kom­ men.

Eine abgeteilte Kraftstoffmenge wird durch die HD-Pumpe 36 auf hohen Druck gebracht und über eine axiale Bohrung 46 des Rotors 18 einem Förderkanal 48 zugeführt, welcher sequen­ tiell mit mehreren winkelversetzten Auslaßkanälen 50 (von denen nur einer gezeigt ist) in Deckung kommt, die mit den einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors über Auslaß­ anschlüsse 51, welche auf dem Umfang des Gehäuses 12 ange­ ordnet sind, in Verbindung stehen. Ein Förderventil 52 in der axialen Bohrung 46 sorgt für ein rasches Absperren der Kraftstoffzufuhr zu den Düsen am Ende des Pumphubes der HD-Pumpe 36, damit Kraftstoff nicht in die Motorbrennkam­ mern nachtropfen kann.

Die winkelversetzten radialen Öffnungen 40 der HD-Pumpe 36 sind auf dem Umfang der Rotorbohrung angeordnet und kommen mit dem diagonalen Einlaßkanal 42 des Rotors 18 während des Ansaug­ hubes der Pumpkolben 38 sequentiell in Deckung, während die winkelversetzten Auslaßkanäle 50 in gleicher Weise angeord­ net sind und mit dem Förderkanal 48 während des Verdich­ tungshubes der Kolben sequentiell in Deckung zu kommen.

Ein ringförmiger Nocken 54, der mehrere Paare von einander diametral gegenüberliegenden Nockenbuckeln hat, dient zum gleichzeitigen Nachinnenbewegen der Kolben 38, um den Kraftstoff zwischen denselben periodisch unter Druck zu setzen und dadurch periodisch se­ quentielle abgeteilte Mengen von unter Druck stehendem Kraftstoff zu dem Motor zu fördern. Zwei Rollen 56, die durch Rollenschuhe 58 gehaltert sind, werden durch den Rotor 18 in eine radialen Linie mit den Kolben 38 gehal­ ten, um die Kolben nach innen zu bewegen.

Zur Zeitsteuerung der Verteilung des unter Druck gesetzten Kraftstoffes auf die Kraftstoffdüsen in richtigem Synchro­ nismus mit dem Motorbetrieb kann der ringförmige Nocken 54 durch einen Zeitsteuerkolben 55, der mit dem Nocken 54 durch einen Verbindungsstift 57 verbunden ist, winkelverstellt werden.

Mehrere Fliehgewichte 62, die um die Antriebswelle 20 herum zur gemeinsamen Drehung mit derselben angeordnet sind, üben eine veränderliche Axialkraft auf eine Hülse 64 aus, die auf der Antriebswelle 20 verschiebbar gelagert ist. Die Hülse 64 be­ rührt einen schwenkbar gelagerten Fliehkraftreglerarm 66 und drückt ihn - gemäß der Darstellung in Fig. 1 - im Uhr­ zeigersinn um einen tragenden Drehzapfen 68.

Der Fliehkraftreglerarm 66 wird durch eine Reglerfederan­ ordnung 70, deren axiale Lage durch einen Nocken 72 ver­ stellbar ist, welcher durch eine Gashebelwelle 74 betätigt wird, die mit einem Gaspedalarm 75 verbunden ist, in die ent­ gegengesetzte Drehrichtung gedrückt. Der Gaspedalarm 75 ist seinerseits mit dem steuernden Fußpedal in dem Führerhaus des Kraftfahrzeuges verbunden.

Der Reglerarm 66 ist so angeschlossen, daß er die Winkel­ stellung des Dosierventils 32 über einen Steuerarm 76 steuert, welcher an dem Dosierventil befestigt ist.

Die Größe der abgeteilten Menge Kraftstoffes, die durch die HD-Pumpe 36 in einem ein­ zigen Pumphub gefördert wird, kann leicht gesteuert werden, in­ dem das Ausmaß der Drosselung des Kraftstoffdurchflusses durch das Dosierventil 32 verändert wird.

Der Fliehkraftregler regelt automatisch die Motordreh­ zahl in dem Lehrlaufdrehzahlbereich und bei maximaler Dreh­ zahl, während die Dosierung des Kraftstoffes bei Zwischen­ drehzahlen allein durch die mechanische Betätigung des Gas­ pedals gesteuert wird.

Gemäß Fig. 2 ist der Zeitsteuerkolben 55 in einer Bohrung 80 eines geschlossenen Zylinders, die zu der Gashebelwelle 74 parallel ist, verschiebbar gelagert. Ein Kanal 82 sorgt für eine Verbindung mit der Boh­ rung 80 und mit dem axialen Kanal 28 der Zubringerpum­ pe 22.

Der Zeitsteuerkolben 55 hat eine axiale Bohrung 84, in welcher ein Ser­ voventil 86 verschiebbar gelagert ist. Eine Servoventilvorspann­ feder 87 liegt an einem Ende des Servoventils 86 an und drückt dasselbe entsprechend der Darstellung in Fig. 2 nach rechts. Im Betrieb ist eingestellter Zubringerpumpenauslaßdruck stän­ dig in einer Ventilkammer 88 an einem Ende des Servoventils 86 vorhanden und übt eine Kraft auf das Servoventil entge­ gengesetzt zu der Vorspannkraft der Feder 87 aus. Da der Aus­ laßdruck der Zubringerpumpe 22 eine Funktion der Motordrehzahl ist, ist die Stellung des Servoventils 86 von der Motordreh­ zahl abhängig.

Wenn der Druck in der Ventilkammer 88 mit zunehmender Motor­ drehzahl ansteigt, wird die Vorspannfeder 87 zusammengedrückt, so daß ein Bund 90 des Servoventils 86 eine Öffnung 91 eines Kanals 92 freigibt und Kraftstoff aus der Ventilkammer 88 in eine Kolbenkam­ mer 94 am Ende des Zeitsteuerkolbens 55 gehen kann. Wenn die Menge an Kraftstoff in der Kolbenkammer 94 zunimmt, bewegt sie den Zeitsteuerkolben 55 nach links, bis der Bund 90 die Öffnung 91 des Kanals 92 bedeckt und den Kraftstofffluß zwischen der Ventilkammer 88 und der Kolbenkammer 94 in der Gleichgewichts­ position des Zeitsteuerkolbens 55 beendet, welche die linke Position des Nockens 54 und die zeitliche Lage der Einsprit­ zung festlegt.

Wenn die Motordrehzahl abnimmt, nimmt der Druck in der Ventil­ kammer 88 ab, und die Vorspannkraft der Servoventilvorspannfeder 87 bewegt das Servoventil 86 nach rechts, wodurch eine Verbindung zwischen dem Kanal 92 und einem Ringraum 96 hergestellt wird und Kraft­ stoff aus der Kolbenkammer 94 über eine Bohrung 98, die mit dem Inneren des Gehäuses 12 in Verbindung steht, abge­ lassen wird, bis die Gleichgewichtsposition des Zeitsteuer­ kolbens 55 wieder erreicht ist.

Gemäß Fig. 2 berührt ein Ende der Servoventilvorspannfeder 87 einen axial verschiebbaren Federsitz 100, dessen axiale Position durch eine einstellbare Anschlagschraube 102 eines Hebels 104, der auf einem Drehzapfen 106 schwenkbar gelagert ist, festgelegt wird. Der Drehzapfen 106 wird durch zwei Ösen gehalten, die von der Seite des Gehäuses 12 vorstehen.

Das entgegengesetzte Ende des Hebels 104 ist mit einem sich axial erstreckenden zylindrischen Ansatz 114 versehen, auf welche eine Rolle 116 drehbar gelagert ist.

Gemäß Fig. 2 ist ein als Plankurvenscheibe 118 ausgebildeter Nocken an der Gashebel­ welle 74 einstellbar festgeklemmt, die mit einer Ringnut 120 versehen ist, welche einen Teil einer Klemmschraube 122 auf­ nimmt, mittels welcher die axiale Lage der Plankurvenscheibe 118 in bezug auf die Gashebelwelle 74 festgelegt wird.

Die Plankurvenscheibe 118 ist mit einem radial vorstehenden Flansch 124 versehen, der eine Kurvenfläche aufweist, die einen ebenen Endteil 128 an ihrem einen Ende, einen geneigten Zwischenteil 130 und einen ebenen Endteil 132 am anderen Ende hat.

Die Rolle 116 des Hebels 104 ist mit der Kurvenfläche der Plankurvenscheibe 118 in Berührung bringbar, um den Hebel 104 zu schwenken und dadurch den Federsitz 100 ent­ sprechend der Drehstellung der Gashebelwelle 74 mechanisch zu verschieben. Wenn der Gaspedalarm 75 in eine Stellung niedriger Belastung gedreht wird, berührt die Rolle 116 den ebenen Endteil 128 der Kurvenfläche, wie es mit ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt ist, und der Federsitz 100 wird um die größte Strecke in Fig. 2 nach links verschoben, wodurch be­ wirkt wird, daß sich der Zeitsteuerkolben 55 in eine Position bewegt, die die maximale Vorverstellung des Einspritzzeitpunkts für eine bestimmte Motordrehzahl ergibt. Wenn der Gaspedalarm 75 aus der in Fig. 3 dargestellten Position in seine Position voller Belastung gedreht wird, berührt die Rolle 116 den axial geneigten Zwischenteil 130 der Plan­ kurvenscheibe 118 (was in Fig. 4 durch gestrichelte Linien dargestellt ist), und der Hebelarm 104 wird in einer Richtung verschwenkt, um den Federsitz 100 nach rechts zu bewe­ gen und etwas Kraftstoff aus der Kolbenkammer 94 abzulassen und den Einspritzzeitpunkt zu verzögern.

Wenn der Gaspedalarm 75 weiter zu seiner Stellung voller Be­ lastung bewegt wird, wird die Plankurvenscheibe 118 gedreht, so daß die Rolle 116 den höchsten ebenen Endteil 132 der Kurvenfläche berührt und in maximalem Ausmaß gegen den Federsitz 100 gedrückt wird, wodurch bewirkt wird, daß sich der Zeitsteuerkolben 55 in einer Richtung bewegt, in der der Einspritzzeitpunkt für eine be­ stimmte Motordrehzahl maximal verzögert wird.

Da das Dosierventil 32 direkt durch die Stellung des Gaspedal­ arms 75 oberhalb des Leerlaufdrehzahlbereiches gesteu­ ert wird, ist die Verschiebung der Winkelposition der Gas­ hebelwelle 74 im wesentlichen proportional zu der Belastung des Motors. Darüber hinaus können das Profil und die Länge des geneigten Endteils 130 der Kurvenfläche geändert werden, um den Teil des Belastungsbereiches und das Ausmaß der Verlagerung des Einspritzzeitpunkts zu ändern, das aus einer bestimm­ ten Belastungsänderung resultiert. Weiter kann durch den axialen Abstand zwischen den Kurvenflächenendteilen 128 und 132 das maximale Ausmaß der Verlagerung des Einspritz­ zeitpunkts, das durch Änderungen des Motorbelastungswer­ tes erzielt wird, leicht verändert werden.

Zum Einstellen des Einspritzzeitpunkts wird zuerst der Ausgangsdruck der Zubringerpumpe 22 eingestellt. Der Gaspedal­ arm 75 wird dann bewegt, um das Dosierventil 32 bei einer vor­ geschriebenen Pumpgeschwindigkeit in seine vollständig ge­ öffnete Stellung zu bewegen, und die Anschlagschraube 102 wird so eingestellt, daß sich das gewünschte Ausmaß an Ein­ spritzzeitpunktvorverstellung ergibt, wobei die Plan­ kurvenscheibe 118 derart winkelverstellt wird, daß die Rol­ le 116 den voller Belastung entsprechenden ebenen Endteil 132 der Kurvenfläche berührt. Nachdem diese Einstel­ lung vorgenommen und eine Verriegelungsmutter 103 festge­ zogen worden ist, wird das Dosierventil 32 auf einen Teillast­ zustand eingestellt, in welchem die Rolle 116 den geneigten Zwischenteil 130 der Kurvenfläche berührt, und die Plankurven­ scheibe 118 wird in bezug auf die Gashebelwelle 74 winkelverstellt, bis der gewünschte Einspritzzeitpunkt erzielt ist. Die Klemmschraube 122 wird festgezogen, um die Plankurven­ scheibe 118 an der Gashebelwelle 74 festzuklemmen.

Die zeitliche Lage des Pumpereignisses ist somit direkt mit der Position der Gashebelwelle 74 und mit der Motordrehzahl verknüpft, und, da die Plankurvenscheibe 118 in bezug auf die Position der Gashebelwelle leicht einstellbar ist, ist die Zeitsteuerung der Einspritzung unter gegebenen Drehzahl- und Belastungsumständen leicht von Pumpe zu Pumpe repro­ duzierbar und trotz Herstellungsänderungen von Pumpe zu Pumpe vorhersagbar. Da die Rolle 116 den ebenen Endteil 132 der Kurvenfläche in der Vollgasstellung berührt, ist die Konstruktion darüber hinaus störungssicher, denn die Gashebel­ welle 74 kann zum Schließen des Dosierventils 32 selbst dann gedreht werden, wenn der Hebel 104 klemmt oder aus irgendeinem Grund nicht gedreht werden kann.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für einen Dieselmotor, mit einem Pumpkolben und einer Zeitsteuereinrichtung zum Verändern der zeitlichen Lage der Pumphübe, mit einem Zeitsteuerkolben in einem geschlossenen Zylinder, der mit der Zeitsteuereinrich­ tung zum Betätigen derselben verbunden ist, mit einem mit dem geschlossenen Zylinder in Verbindung stehenden Kanal, mit ei­ nem Servoventil, das den Kanal schneidet, mit einer Servoven­ tilvorspannfeder, mit einer Quelle für Fluid, das unter einem von der Motordrehzahl abhängigen Druck steht und auf das Ser­ voventil gegen die Vorspannkraft der Servoventilvorspannfeder einwirkt, mit einem beweglichen Federsitz für die Servoven­ tilvorspannfeder, mit einer drehbaren Gashebelwelle zum me­ chanischen Verstellen der Kraftstoffmenge, die durch einen einzelnen Pumphub gefördert wird, und mit einem schwenkbar gelagerten Hebel, der mit seinem einen Ende den Federsitz berührt und mit seinem anderen Ende mit der Gashebelwelle in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Hebels (104) einen auf der Gashebel­ welle (74) axial festgelegten und hierdrauf winkelverstellba­ ren Nocken (118) berührt und daß der Federsitz (100) zum Verändern der Vorspannkraft der Servoventilvorspannfeder (87) durch Bewegen der Gashebelwelle (74) axial verstellbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Nocken (118) eine Plankurvenscheibe ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das eine Ende des Hebels (104) relativ zu dem Federsitz (100) einstellbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Plankurvenscheibe (118) axial ebene Endtei­ le (128, 132) hat, welche durch einen axial geneigten Zwi­ schenteil (130) miteinander verbunden sind.