DE1274850B - Vorrichtung zur drehzahlabhaengigen Verstellung des Arbeitszeitpunktes einer Einspritzpumpe fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES jmWWl· PATENTAMT Int. CL:

F02d

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 46b2-16

Nummer: 1274 850

Aktenzeichen: P 12 74 850.4-13 (A 40980)

Anmeldetag: 20. August 1962

Auslegetag: 8. August 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Verstellung des Arbeitszeitpunktes einer Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen durch Änderung des Stellwinkels eines drehschlüssig über eine schrägverzahnte Gleithülse mit der Antriebswelle verbundenen Einspritzpumpennockens, dessen Stellwinkel gegenüber der Antriebswelle durch axiale Verschiebung der Gleithülse veränderbar ist, wobei diese Verschiebung gegen die Kraft von Rückstellfedern durch ein hydraulisches Medium mit einem Steuerschieber von einem Fliehkraftregler steuerbar ist, dessen Fliehgewichte ein mit Druckkanälen versehener Abschnitt der Antriebswelle abstützt.

Zweck einer solchen Verstelleinrichtung ist eine automatische Nachregelung des Arbeitstaktes einer Einspritzpumpe in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl, welche den Drehzahländerungen möglichst verzögerungsfrei und reibungslos folgen soll, um durch Veränderung der Einspritzzeitpunkte ein möglichst wirtschaftliches und ruhiges Laufen der Brennkraftmaschine zu erreichen.

Bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art diente die Gleithülse zur Kupplung zweier ineinandergreifender Wellen und ein an der äußeren Welle angeordneter Fliehkraftregler mit seiner axial angeordneten Regelstange zugleich als Steuerschieber für den Einlaß eines hydraulischen Druckmediums gegen die als Kraftkolben ausgebildete schrägverzahnte Gleithülse. Die genannten Teile laufen mit den Wellen um, so daß man zusätzliche Stellhebel einspart, und der hydraulische Stelldruck ist nur von der Stellung und nicht von der Kraft der Fliehgewichte abhängig. Dem stehen jedoch die Nachteile gegenüber, daß bei einer solchen Vorrichtung noch eine Zahnradübersetzung zum Antrieb der eigentlichen Einspritznockenwelle benötigt wird, worunter die Regelgenauigkeit leidet, und daß auch die Rückstellfeder weder veränderlich noch einstellbar und infolgedessen sowohl die Einregelung der Vorrichtung als auch deren Arbeitsweise außerordentlich schwierig zu beherrschen ist.

Auch bei anderen bereits bekannten Stellvorrichtungen zur Veränderung der Einspritzzeitpunkte gegenüber einer Antriebswelle mit Hilfe von Stellnocken ist deren Winkelstellung entweder nur mechanisch über entsprechende Verstellhebel oder hydraulisch zu betätigen und dabei durch eine konzentrische Anordnung der Antriebswelle und des Nockens der Aufwand zusätzlicher Übertragungselemente für die Nockenbewegung eingespart, jedoch ist im Falle einer mechanischen Verstellung die Anordnung ausreichend schwerer Fliehgewichte und deren nichtlineare Stell-Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Verstellung des Arbeitszeitpunktes einer Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

American Bosch Arma Corporation,
Garden City, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. S. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

Hans Hogemann, Longmeadow, Mass.;

Arthur E. Huse, Springfield, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. September 1961
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charakteristik sowie die durch die erforderlichen Stellhebel nur beschränkte Genauigkeit ebenso ein Nachteil wie andererseits bei hydraulisch arbeitenden Regelvorrichtungen die schwierige Anpassung der Stellkräfte an die verschiedenen Drehzahlwerte. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art arbeitet in Abhängigkeit vom Druck einer Förderpumpe, die noch vor der Einspritzpumpe angeordnet ist. Die Regelvorrichtung dieser Konstruktion entspricht mit Ausnahme des Fliehkraftreglers der eingangs genannten Art, hat jedoch bei außerordentlich kompliziertem Aufbau mit mehreren an verschiedenen Stellen angreifenden Rückstellfedern an Stelle der Fliehkraftsteuerung des hydraulischen Mediums nur die mittelbare Drehzahlabhängigkeit über den Druck der Förderpumpe und infolgedessen auch eine Charakteristik, die sich nur unter sehr großen Schwierigkeiten den Arbeitsbedingungen der betreffenden Maschine genau anpassen läßt. Bekannt ist bei dieser Vorrichtung jedoch be-

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reits, daß nach Art konzentrischer Hülsen jeweils der Einspritzpumpennocken die den Stellwinkel verändernde Gleithülse und diese einen Abschnitt der Antriebswelle umfaßt.

Bei allen bekannten Konstruktionen sind die vorhandenen Übertragungsmittel für mechanische Stellbewegungen und auch die Zahl der Strömungskanäle für die Übertragung drehzahlabhängiger Kräfte Ursache von Verzögerungen durch Reibung und Spiel sowie bekanntlich um so nachteiliger, je höher die Drehzahl der betreffenden Brennkraftmaschine ist, wobei die Einflüsse der-Brennstoff eigenschaften unter Temperaturen bzw. der verbrauchten Brennstoffmengen bei gleichen Drehzahlen, aber verschiedener Belastung eine erhebliche Rolle spielen. Die genannten Einflüsse kommen bei geringen Drehzahlen praktisch kaum zur Auswirkung, jedoch um so mehr gerade bei denjenigen Drehzahlen, die näher an der oberen Leistungsgrenze liegen und für welche die ge-In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einer als Verteiler wirkenden Brennstoffeinspritzpumpe dargestellt. In entsprechender Weise könnte die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in Verbindung mit Einspritzpumpen für hintereinander liegende Mehrfachkolben Verwendung finden. Es zeigt Fig. 1 die Gesamtanordnung im Längsschnitt sowie

F i g. 2 die Seitenansicht, teilweise im Schnitt 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1, F i g. 4 den Querschnitt nach Linie 4-4 in F i g. 3, F i g. 5 den Grundriß des Fliehkraftreglers und F i g. 6 die Seitenansicht nach Linie 6-6 in F i g. 3. Die in F i g. 1 dargestellte Gesamtanordnung einer Einspritzpumpe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Verstellung des Arbeits-■zeitpunktes dieser Pumpe ist in kompakter Form in

wünschte Regelcharakteristik für die Verstellung der 20 einem Gehäuse 10 untergebracht. Dieses umfaßt auch Einspritzpumpe möglichst genau eingehalten werden die Antriebswelle 11, die in Gleitlagern 12 und 13 soll. läuft. Außerdem ist zur Veranschaulichung der

Um diese Schwierigkeiten und Nachteile der bisher Arbeitsweise in F i g. 1 noch die als Verteiler wirbekannten Konstruktionen zu vermeiden, geht die kende Brennstoffeinspritzpumpe, die mit einem eige-Erfindung von dem Gedanken aus, in möglichst ge- 25 nen Fliehkraftregler zur Mengenregelung zusammendrängter Bauweise einen geschlossenen Servomecha- arbeitet, im einzelnen dargestellt und nachfolgend nismus zu schaffen, der innerhalb des Pumpengehäuses untergebracht und unter Verwendung eines Fliehkraftreglers in Verbindung mit einem hydraulischen
Druckmedium auch möglichst reibungsfrei arbeits- 30
fähig ist. Dabei besteht als weitere Forderung, daß
die Rückstellfeder der Gleithülse möglichst genau
justierbar und die drehzahlabhängige Verstellung des
Einspritzzeitpunktes naturgemäß auch möglichst
empfindlich sein soll. 35

Eine Vorrichtung, die diese Anforderungen an die drehzahlabhängige Verstellung des Einspritzzeitpunktes einer Einspritzpumpe weitgehend erfüllt, ergibt sich ausgehend von der Vorrichtung eingangs geschilderter Gattung gemäß der Erfindung dadurch, daß nach Art konzentrischer Hülsen jeweils der Einspritzpumpennocken die den Stellwinkel verändernde -— Gleithülse und diese den mit Druckkanälen versehenen Abschnitt der Antriebswelle sowie dieser Abschnitt den Steuerschieber umfaßt, innerhalb dessen gleichfalls konzentrisch eine Stange angeordnet ist, deren eines Ende die innen gegen den Steuerschieber abgestützten Rückstellfedern nach außen abstützt und deren entgegengesetztes Ende im Abschnitt der Antriebswelle über einen Querzapfen derart mit der Gleithülse in Verbindung steht, daß dem auf die Gleithülse einwirkenden hydraulischen Medium eine zunehmende Rückstellfederkraft entgegengerichtet ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion bildet in der

vorgeschlagenen Form ein in sich geschlossenes 55 Pumpenhub des Organs 20 gelangt Brennstoff durch Servosystem, wobei zuerst von den Rückstellfedern die Leitung 28' zurück über die Öffnung 26, das

beschrieben.

Die dargestellte Verteilerpumpe besteht aus einem innerhalb des Gehäuses 10 angeordneten zylindrischen Kopfteil 14, der über ein Stirnzahnrad 38 drehbar, jedoch in seiner Lage über einen Ring 15 durch Bolzen 16 festgehalten ist.

Der Kopfteil 14 ist mit einer Bohrung 17 versehen, deren Ende durch einen Schraubpfropfen 18 verschlossen ist. Der Kopfteil 14 weist außerdem Auslässe 19 auf, und jeder dieser Auslässe ist mit der Bohrung durch einen Kanal 19 a verbunden. Jeder der Auslässe 19 kann mit einem Brennraum durch eine entsprechende Rohrleitung verbunden werden, durch welche den Brennräumen nacheinander bei hin und her gehender Bewegung und Drehung eines -Pump- und Verteilorgans 20 in der Bohrung 17 Brennstoff zugeführt wird.

Der Brennstoff wird der Bohrung 17 durch Einlaßleitungen 21 zugeführt, welche mit einer Umfangsnut 22 im Kopfteil 14 verbunden sind. Der Umfangsnut 22 wird der Brennstoff durch eine mit einer Speisepumpe 24 verbundene Rohrleitung 23 zugeführt.

Der aus den Einlaßleitungen 21 zugeführte Brennstoff geht beim Saughub durch eine Ringnut 27' und eine Leitung 28' im Organ 20 hindurch und gelangt zwischen dem Pfropfen 18 und dem angrenzenden Ende des Organs 20 in die Bohrung 17. Bei jedem

der Steuerschieber und von diesem das hydraulische Medium freigegeben wird und dann dessen hydraulische Stellkraft auch über die axiale Stange innerhalb des Steuerschiebers auf die Rückstellfedern wieder zurückwirkt. Bei geringen Drehzahlen findet infolgedessen überhaupt keine Verstellung statt, und sobald der Steuerschieber öffnet, wird das hydraulische Medium wirksam und zugleich die Rückstellfederkraft zunehmend stärker, die Verstellung also mit zunehmenden Drehzahlen immer unabhängiger von irgendwelchen Reibungskräften und damit genauer über den hydraulischen Druck einstellbar.

Rückschlagventil 25 und den Kanal 24 α sowie die Ringnut 27 in den Verteilerschlitz 28. Die Auslaßleitung 28' und eine Öffnung 29 werden durch eine Hülse 30 gesteuert, um die Brennstoffmenge zu regeln.

Das Pump- und Verteilorgan 20 wird in der Bohrung 17 durch einen Nocken 31 und eine Rückführfeder 32 hin und her bewegt, die mit entgegengesetzten Seiten eines Stößels 33 in Eingriff stehen, mit dem das angrenzende Ende des Organs 20 verbunden ist. Das Organ 20 kann ferner durch ein Zahnrad 34 auf der Antriebswelle 11 verdreht werden. Das Zahn-

rad 34 kämmt mit einem Zahnrad 35 auf der Reglerwelle 36, auf welcher das Zahnrad 37 vorgesehen ist, das mit dem Stirnrad 38 in Eingriff steht, welches mit dem Organ 20 verbunden ist, so daß die Drehung des Stirnrades 38 gleichzeitig die Drehung des Organs 20 bewirkt.

Auf der Reglerwelle 36 sind Fliehgewichte 39 angeordnet, die mit der Steuerhülse 30 durch die Welle 40 (F i g. 2) verbunden sind, welche mit einem exzentrischen Zapfen 41 versehen ist, der mit der Hülse 30 in Eingriff kommt, um die Hülse relativ zur Auslaßöflnung 29 einzustellen.

Zwischen dem Stößel 33 und dem Nocken 31 ist eine Rolle 41 α angeordnet, die mit dem Nocken und auch mit dem Stößel in Eingriff steht, um denselben zu betätigen.

Die automatische Regelvorrichtung gemäß der Erfindung wird von der Antriebswelle 11 getragen. Die Antriebswelle 11 ist mit einer Bohrung 42 und mit einem Schlitz 43 versehen, der die Bohrung überdeckt. Der Nocken 31 umschließt den Abschnitt 11 a der Antriebswelle 11. Am Ende des Abschnitts 11 α der Antriebswelle 11 ist das Zahnrad 34 angeordnet.

Zwischen dem Nocken 31 und dem Abschnitt 11 α der Antriebswelle 11 ist die Gleithülse 44 angeordnet, die mit äußeren schraubenlinienförmigen Nuten 45 (F i g. 4) versehen ist, welche in schraubenlinienförmige Schlitze 46 des Nockens 31 eingreifen. Die Gleithülse 44 ist außerdem mit inneren schraubenlinienförmigen Schlitzen 47 versehen, in welche äußere schraubenlinienförmige Nuten 48 am Umfang des Abschnitts 11 α der Antriebswelle 11 eingreifen.

Innerhalb der Bohrung 42 der Antriebswelle 11 ist eine Stange 49 angeordnet, mit welcher das eine Ende eines Antriebszapfens (Querzapfens) 50 verbunden ist, dessen anderes Ende mit der Gleithülse 44 verbunden ist.

Innerhalb der Bohrung 42 ist der die Stange 49 umgebende Ventilteil (Steuerschieber) 50 α angeordnet, der mit Ringnuten 51 und 52 versehen ist, welche durch einen Bereich 53 voneinander getrennt sind. Der Flansch 54 des Ventilteils 50 a steht mit den Enden 55 der Fliehgewichte 56 in Eingriff, die auf einem Träger 57 (F i g. 5) angeordnet sind und die den Ventilteil 50« in einer Richtung bewegen können. Der Bewegung des Ventilteils 50 a durch dTe Fliehgewichte 56 wirken die Federn 57 α und 58 auf der Stange 49 entgegen. Zwischen den Federn ist ein Sitzteil 59 angeordnet, so daß die Federn verschiedene Stärken haben können. Ein Federsitz 60 ist auf der Stange 49 einstellbar, um die Spannung der Federn 57 α und 58 mittels einer Mutter 61 zu regeln, die auf das Ende der Stange 49 aufgeschraubt ist und die dazu dient, die Federn in der eingestellten Lage zu halten.

Das hydraulische System zur Betätigung der Regelvorrichtung kann durch eine Quelle hydraulischen Drucks betätigt werden, welche entweder das Schmieröl der Brennkraftmaschine sein oder von einer äußeren hydraulischen Pumpe zugeführt werden kann. Das unter Druck stehende Medium gelangt durch die Leitung 62 in die Ringnut 63 der Antriebswelle 11 und sodann durch die Leitung 64 an das Rückschlagventil 65, das vorzugsweise vorgesehen ist, um ein Zurückfließen zu verhindern. Über das Rückschlagventil 65 gelangt das Medium über die Leitung 66 und die Öffnung 67 in die Bohrung 42 der Antriebswelle 11.

In den Figuren der Zeichnung ist die Regelvorrichtung in der Drosselstellung gezeigt. Der Ventilteil 50 α und die Fliehgewichte 56 nehmen die normale Betriebsstellung ein.

Die Ringnut 51 am Ventilteil 50 a enthält das unter Druck zugeführte Medium. Wenn sich die Fliehgewichte 56 bei höheren Drehzahlen nach außen bewegen, wird der Bereich 53 des Ventilteils in eine Stellung bewegt, in welcher das Medium in die Leitung 68 gelangen kann. Das Medium fließt dann über die Leitung 69 in die Ringnut 70 an der Gleithülse 44, um dieselbe so zu bewegen, daß sie die Lage des Nockens 31 und dadurch den Einspritzzeitpunkt durch die Pumpe einstellt.

Wenn die Gleithülse 44 durch den hydraulischen Druck nach links bewegt wird, um den Einspritzzeitpunkt zu verändern, wird die Stange 49 gleichzeitig in derselben Richtung bewegt und drückt die Federn zusammen. Dadurch wird die Federkraft verstärkt, und die Fliehgewichte 56 werden in die Drehzahlstabilisierungsstellung oder in die normale Betriebsstellung zurückgeführt.

Wenn sich die Fliehgewichte 56 bei niedrigeren Drehzahlen nach innen bewegen, wird der Ventilteil 50 a durch die Federn nach links bewegt, und das Medium gelangt über die Ringnut 52 und die Schlitze 70 α in den Sumpf der Pumpe. Die Gleithülse 44 kann daher durch die Federn und die Drehmomentreaktion der Pumpe nach rechts bewegt werden, bis die Hülse das Ende ihrer Bewegung erreicht oder bis die Kraft der Fliehgewichte durch die Federn ausgeglichen wird.

An Stelle der Keilnutenverbindung zwischen der Gleithülse 44 und dem Nocken 31 mit dem Abschnitt 11 α der Antriebswelle 11 können andere Mittel verwendet werden, welche die Gleithülse 44 mit dem Nocken 31 und dem Abschnitt 11 α wirksam verbinden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Verstellung des Arbeitszeitpunktes einer Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen durch Änderung des Stellwinkels eines drehschlüssig über eine schrägverzahnte Gleithülse mit der Antriebswelle verbundenen Einspritzpumpennockens, dessen Stellwinkel gegenüber der Antriebswelle durch axiale Verschiebung der Gleithülse veränderbar ist, wobei diese Verschiebung gegen die Kraft von Rückstellfedern durch ein hydraulisches Medium mit einem Steuerschieber von einem Fliehkraftregler steuerbar ist, dessen Fliehgewichte ein mit Druckkanälen versehener Abschnitt der Antriebswelle abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß nach Art konzentrischer Hülsen jeweils der Einspritzpumpennocken (31) die den Stellwinkel verändernde Gleithülse (44) und diese den mit Druckkanälen (66, 68) versehenen Abschnitt (Ha) der Antriebswelle (11) sowie dieser Abschnitt (Ha) den Steuerschieber (50 a) umfaßt, innerhalb dessen gleichfalls konzentrisch eine Stange (49) angeordnet ist, deren eines Ende (60, 61) die innen gegen den Steuerschieber abgestützten Rückstellfedern (57 α, 58) nach außen abstützt und deren entgegengesetztes

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   Ende im Abschnitt (11α) der Antriebswelle (11) über einen Querzapfon (50) derart mit der Gleithülse (44) in Verbindung steht, daß dem auf die Gleithülse (44) einwirkenden hydraulischen Medium eine zunehmende Rückstellfederkraft entgegengerichtet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 752 266;

   deutsche Patentanmeldung ρ 48035DIaMOb² (bekanntgemacht am 26. April 1951); USA.-Patentschriften Nr. 2372180,2708 353, 2965087.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   809 589/110 7.68 © Bundesdruckerei Berlin