DE2239692C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs aus. Eine solche ist durch die DE-OS 12 20 669 bekannt. Dort werden die in unregelmäßigen Winkelabständen um den Verteiler bzw. Zylinder der Kraftstoffeinspritzpumpe im Gehäuse derselben angeordneten Förderkanäle in regelmäßigen Dreh­ winkelabständen des Verteilers über dessen Verteileröffnung jeweils mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden. Mit einer solchen Kraftstoff­ einspritzpumpe können also nur Brennkraftmaschinen versorgt werden, bei denen die Arbeitstakte der Zylinder ebenfalls in regelmäßigen Drehwinkelabständen der Kurbelwelle erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß möglichst viele Teile der bekannten, zur Versorgung in gleichmäßiger Einspritzfolge dienenden Kraftstoffeinspritzpumpe zur Herstellung einer Einspritzpumpe ver­ wendet werden können, die zur Versorgung einer Brennkraftmaschine dienen soll, bei der die Arbeitstakte in ungleichen Winkelabständen aufeinanderfolgen, wie das zum Beispiel bei Brennkraftmaschinen mit V-förmiger Anordnung der Zylinder auftritt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patent­ anspruchs gelöst.

Es ist zwar bekannt, mit Hilfe von in unregelmäßigen Drehwinkel­ abständen im Gehäuse einer Kraftstoffeinspritzpumpe angeordneten Förderkanälen bzw. Saugkanälen und einen entsprechenden Pumpen­ kolbenantrieb die Versorgung einer solchen Brennkraftmaschine zu bewirken, jedoch ist hierfür eine komplette Sonderbauform der Kraft­ stoffeinspritzpumpe notwendig, so daß nur wenig Teile einer Kraft­ stoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art zur Herstellung ver­ wendet werden können. Der Aufwand bezüglich Herstellung und Lager­ haltung ist entsprechend groß.

Die erfindungsgemäße Lösung hat dagegen den Vorteil, daß eine Kraft­ stoffeinspritzpumpe in der Normalausführung, also mit gleichmäßiger Einspritzfolge, in eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit ungleichmäßiger Einspritzfolge umgebaut werden kann, wobei nur ein Teil des Nocken­ antriebs, die Hülse und gegebenenfalls der Pumpenkolben ersetzt werden müssen. Die übrigen Teile der Kraftstoffeinspritzpumpe, ins­ besondere auch das Gehäuse können beibehalten werden.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, mit einem hin- und hergehend angetriebenen, der Kraftstoff­ einspritzmengensteuerung dienenden Regelschieber,

Fig. 2 ein Diagramm, das den Hub des Regelschiebers bzw. des Pumpenkolbens über dem Drehwinkel des Kolben­ antriebsnockens für einen V-Motor darstellt,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch das erste Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1,

Fig. 4 das zweite Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, mit einer Steuermuffe zur Kraftstoffeinspritzmengensteuerung,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.

Ein Pumpenkolben, nachfolgend Kolben 1 genannt, einer Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet in einem Zylinder 2, der von einer fest in das Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe eingesetzten Hülse 4 gebildet wird und in dem der Kolben 1 einen Pumpenarbeitsraum, kurz Arbeitsraum 3 genannt, ein­ schließt. Der als Verteiler ausgebildete Kolben 1 versorgt nacheinander mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine, kurz Motor genannt. Dieser Kolben wird in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt und erfährt gleichzeitig eine Drehbewegung um seine Achse.

Bei jedem Saughub des Kolbens 1 erfolgt die Versorgung des Arbeitsraumes 3 aus einem Saugraum 5 über einen Saugkanal 6 und dann über eine von mehreren Längsnuten 7, eine Ringnut 8 und eine Axialbohrung 9, die durch eine Querbohrung 10 mit der Ringnut 8 verbunden ist.

Der Kolben 1 fördert über eine Verteilerlängsnut 11 und einen von mehreren Förderkanälen 12, die von dem Zylinder 2 abzweigen. Die Verteilerlängsnut 11 befindet sich, wie die Längsnuten 7, auf dem Außenmantel des Kolbens 1 und endet an dessen Stirnfläche. Die Förderkanäle 12, von denen nur einer dar­ gestellt ist, sind auf dem Umfang des Zylinders verteilt, und ihre Anzahl ist gleich der Anzahl der Längsnuten 7 bzw. der Zylinder des Motors, der von der Kraftstoffeinspritzpumpe versorgt wird.

Während jedes einzelnen Förderhubs des Kolbens 1 ist einer der Förderkanäle 12 mit dem Arbeitsraum 3 verbunden. Der Kolben 1 führt bei einer Umdrehung so viel Förderhübe aus, wie Förderkanäle 12 vorhanden sind, und verbindet dabei diese Kanäle nacheinander mit dem Arbeitsraum 3. In jeden Förderkanal 12 ist ein Rückschlagventil 13 einge­ baut, welches verhindert, daß Kraftstoff, der zu den nicht dargestellten, am Motor befindlichen Einspritzventilen verdrängt wurde, zurückströmt.

Die Mengenregelung der Pumpe erfolgt mit Hilfe eines Regel­ schiebers 14 genannt wird. Dieser ist zwischen einen in den Arbeitsraum 3 münden­ den Überströmkanalabschnitt 15 a und einen in den Saugraum 5 mündenden Überströmkanalabschnitt 15 b geschaltet und steuert deren Verbindung. Ist diese Verbindung hergestellt, so ist die Förderung des Kraftstoffs durch den Kanal 12 zu dem Einspritzventil unterbrochen.

Zur Steuerung dieser Verbindung durch den Regelschieber münden die Kanäle 15 a und 15 b in den Zylinder 16, in welchem der Regelschieber 14 arbeitet. Dieser hat eine Ring­ nut 17, die stets mit dem Überströmkanalabschnitt 15 a in Verbindung steht, in Ruhelage des Regelschiebers (Fig. 1) aber von dem Überströmkanalabschnitt 15 b getrennt ist.

Ein im Durchmesser größerer Abschnitt des Kolbens 1 bildet den Kolben 18 einer Hilfspumpe. Dieser Kolben 18 arbeitet in einem Zylinder 19. Die von dem Kolben 18 verdrängte Flüssigkeit verschiebt den Regelschieber 14 im Sinne seines Hingangs. In die Stirnseite des Kolbens 18 der Hilfspumpe münden Längs­ nuten 20, die sich auf der Mantelfläche des Kolbens 18 befinden und in gleicher Anzahl wie die Längsnuten 7 vorhanden sind. Über eine Bohrung 21 strömt gegen Ende des Saughubs der Pumpe Kraftstoff aus dem Saugraum 5 in den Zylinder 19 der Hilfspumpe 18, 19.

Der Kolben 18 verdrängt während seines mit dem Kolben 1 gleichzeitig stattfindenden Förderhubs Kraftstoff über einen Kanal 22, in dem ein Rückschlagventil 23 angeordnet ist, in den Zylinder 16 vor den Regelschieber 14.

Wenn der Regelschieber 14 durch diesen Kraftstoff aus seiner Ruhelage geschoben wird, verbindet er kurz vor Ende seines möglichen Weges die Überströmkanalabschnitte 15 a und 15 b. Die Ruhelage des Regelschiebers wird durch einen Flansch 24 am Regelschieber 14 be­ stimmt, der sich dabei am Pumpengehäuse abstützt. Bei seinem Rückgang verdrängt der Regelschieber, durch eine Rückstell­ feder 25 angetrieben, mindestens einen Teil der Flüssigkeit, die seinen Hingang bewirkt hat, über einen Kanal 26 zurück in den Zylinder 19 der Hilfspumpe. In diesem Kanal 26 ist eine verstellbare Drossel 27 eingebaut. Während des Rück­ gangs des Regelschiebers 14 ist der Kanal 22 durch noch näher zu beschreibende Mittel geschlossen, so daß die ge­ samte verdrängte Flüssigkeit über die Drossel 27 strömen muß, wodurch die Rückgangsgeschwindigkeit des Regelschiebers 14 gebremst wird.

Oberhalb einer durch den Querschnitt der Regeldrossel 27 bestimmten Drehzahl der Pumpe beginnt der Druckhub der Hilfspumpe bevor der Regelschieber 14 in seine Ausgangslage zurücklaufen konnte. Infolge des dabei auftretenden, sogenannten flüssigen Anschlags für den Regelschieber 14 beginnt dieser seinen Hingang in einer anderen Ausgangslage, wodurch die Überströmkanalabschnitte 15 a und 15 b im Laufe des Ver­ drängungshubs zu einem früheren Zeitpunkt miteinander verbunden werden. Hierdurch wird eine Verringerung der Ein­ spritzmenge erreicht und infolgedessen auch die Drehzahl des von der Kraftstoffeinspritzpumpe versorgten Motors vermindert.

Eine Entlastungsbohrung 28 verbindet den Zylinder 16 des Regelschiebers 14 mit dem Saugraum 5. Diese Entlastungs­ bohrung 28 ist beim normalen Arbeiten des Regelschiebers 14 durch diesen geschlossen. Sie bestimmt als Sicherheits­ bohrung die äußerste Lage, die der Regelschieber 14 beim Hin­ gang erreichen kann, wenn bereits durch Öffnen des Über­ strömkanals 15 a, 15 b ein Minimum an Einspritzmenge erreicht ist oder keine Einspritzung mehr stattfindet.

Während des Saughubs der Pumpenkolben 1, 18 ist der Kanal 22 durch das Rückschlagventil 23 gesperrt und außerdem stehen die in den Zylinder 19 mündenden Längsnuten in keiner Verbindung mit dem Kanal 22.

Die Pumpenkolben 1, 18 werden durch eine Welle 30 angetrieben, die wiederum durch den Motor getrieben im allgemeinen mit halber Nockenwellendrehzahl umläuft. Um die Kolben 1 und 18 für ihre Drehung anzutreiben, ist die Welle 30 an ihrem einen Ende 31 abgeflacht. Dieses abgeflachte Ende 31 greift als Drehkupplung in eine Quernut 32 eines koaxial an den Kolben 1 und 18 angeordneten Wellenstutzen 33. Auf diese Weise können die Kolben 1, 18 bei kraftschlüssiger Dreh­ kupplung bezüglich der Welle 30 eine hin- und hergehende Bewegung ausführen. Die hin- und hergehende Bewegung wird durch einen Nockenring 35 bewirkt, der die Kolben gegen eine Feder 36 betätigt. Am Wellenstutzen 33 ist hierfür ein dreiarmiger Träger 37 angeordnet, an dessen Ende drei Rollen 38 um 120° versetzt gelagert sind, die auf einer Axialstirnfläche 39 des Nockenrings 35 rollen. Je nachdem, in welcher Folge die Nockenerhebungen aufeinanderfolgen, werden die Pumpenkolben für ihren Vorhub angetrieben. Der Nockenring 35 ist gegen Verdrehen durch einen Stift 40 gesichert.

Es erfolgen die Einspritzungen bei den be­ schriebenen Pumpen in ungleichen Abständen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt bei einer Umdrehung der Welle 30 je eine Einspritzung in den Drehwinkelabständen α = 45°, 75°, 45°, 75°, 45° und 75°. Es sind also sich wiederholende Einspritzperioden von jeweils α = 120° Drehwinkel. In Fig. 2 sind zum besseren Verständnis zwei Diagramme übereinander dargestellt, von denen im oberen Diagramm der Weg s _R des Regelschiebers 14 (Ordinate) über dem Drehwinkel α (Abszisse) der Welle 30 dargestellt ist und im unteren Diagramm der Kolbenhub s _K des Pumpenkolbens 1, 18 (Ordinate) ebenfalls über dem Drehwinkel α (Abszisse), wobei die Kurve des unteren Diagramms dem Verlauf der Stirnfläche 39 des Ringnockens 35 entspricht. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, bleibt der Pumpenkolben 1, 18 in den Spritzpausen in seiner Druckhubend­ stellung. In dieser Stellung kann kein Kraftstoff aus dem Zylinder 16 und dem Kanal 26 über die Drossel 27 zurück in den Zylinder 19 der Hilfspumpe 18, 19 strömen, da dieser durch den Pumpenkolben 18 gesperrt ist. Vor Beginn des nächsten Druckhubs gelangt dann der Kolben 1, 18 aufgrund der Nocken­ form in seine Ausgangslage (Saughubendstellung), wobei der Regelschieber 14 je nach Querschnitt der Drossel 27 mehr oder weniger weit zu seiner Ausgangslage hin zurückgelangt. Das beschriebene Beispiel eignet sich für einen Sechszylinder-V-Motor mit 90°-V-Winkel.

Entsprechend der oben beschriebenen Anordnung der Nocken auf dem Nockenring 35 sind auch die Förderkanäle um den Pumpen­ zylinder 2 herum in der Hülse 4 angeordnet. Diese Anordnung zeigt Fig. 3, die ein Schnitt nach der Linie III-III durch die Pumpe in Fig. 1 ist. Die Förderkanäle 12 haben hierbei in gleicher Weise wie die Nocken Winkelabstände α = 45°, 75°, 45°, 75°, 45° und 75° voneinander. In dem gezeigten Beispiel einer Einspritzpumpe für einen Sechszylinder-V-Motor sind nur drei der sechs Förderkanäle 12 in der Hülse 4 mit den Förder­ kanälen 12 a im Pumpengehäuse direkt verbindbar. Die restlichen Förderkanäle in der Hülse 4 werden über Quernuten 46 mit den übrigen Förderkanälen 12 a im Pumpengehäuse verbunden. Die Förderkanäle 12 a entsprechen denen einer Sechszylinderein­ spritzpumpe mit regelmäßiger Einspritzfolge. Durch Einsetzen einer Hülse 4 läßt sich nach diesem gezeigten Beispiel auch der selbe Pumpenkörper für eine Einspritzpumpe zur Versorgung von Motoren mit ungleichmäßiger Einspritzfolge verwenden.

In Fig. 4 wird in schematischer Anordnung eine Kraftstoffeinspritzpumpe gezeigt, bei der die Einspritzmengenregelung mit einer Steuer­ muffe erfolgt. In einem Zylinder 102 im Gehäuse einer Kraft­ stoffeinspritzpumpe arbeitet ein Pumpenkolben 101, der durch bekannte, nicht näher dargestellte Mittel derart angetrieben wird, daß er eine hin- und hergehende Axialbewegung und eine Drehbewegung um seine Achse ausführt. Dabei ist ein Nockenring wie in dem Beispiel nach Fig. 1 mit ungleich­ mäßiger Nockenfolge vorgesehen. Bei der Drehung dient der Kolben als Verteiler, indem er während des Druckhubs den Kraftstoff nacheinander einzelnen Förderkanälen 112 zuführt, die um den Zylinder 102 angeordnet sind. Die Förderkanäle führen zu den nicht dargestellten Einspritz­ ventilen der Brennkraftmaschine und sind in gleicher Anzahl vorhanden wie die Zahl der zu versorgenden Motorzylinder. In jedem Förderkanal 112 ist ein Rückschlagventil 113 eingebaut, welches verhindert, daß Kraftstoff, der zu den nicht dargestellten, am Motor befindlichen Einspritz­ ventilen verdrängt wurde, zurückströmt.

Der Pumpenkolben 101 schließt im Zylinder 102 einen Pumpenarbeitsraum 103 ein, der während des Saughubs des Pumpenkolbens über Längsnuten 107 und einen Versorgungssaug­ kanal 106 vom Pumpensaugraum 105 her mit Kraftstoff versorgt wird. Die Längsnuten 107 befinden sich in gleicher Anzahl wie die Zahl der vorhandenen Förderkanäle 112 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens 101 und münden in den Pumpen­ arbeitsraum 103.

In seiner Längsachse besitzt der Pumpenkolben 101 eine vom Pumpenarbeitsraum 103 her einmündende Sackbohrung 109, die am gegenüberliegenden Ende von einer radial verlaufenden Durchgangsbohrung 115 getroffen wird. Dazwischen führt von der Sackbohrung 109 eine radiale Bohrung 110 zu einer Längsnut 111 ab, die mit den Einmündungen der Förderkanäle 112 zusammenarbeitet und als Verteilernut dient. Die Verteilernut 111 ist nur bei solchen Stellungen des Pumpen­ kolbens mit einem der Förderkanäle 112 verbunden, bei denen eine der Längsnuten 107 nicht mit der Einmündung des Saugkanals 106 verbunden ist.

Im Bereich der Durchgangsbohrung 115 befindet sich eine Steuermuffe 114, die dichtend auf dem Kolben 101 verschieb­ bar ist. Je nach Stellung dieser Steuermuffe 114 wird während des Arbeitshubes des Kolbens früher oder später oder gar nicht die Bohrung 115 freigegeben, so daß je nach­ dem eine bestimmte Restmenge der Pumpenfördermenge in den Saugraum 105 abströmen kann oder aber auch im Sinne einer Übermenge bei entsprechender Stellung der Steuermuffe die gesamte mögliche Fördermenge des Pumpenkolbens aus dem Pumpenarbeitsraum 103 über die Sackbohrung 109, die Bohrung 110, die Verteilernut 111 in eine der Förderkanäle 112 befördert wird. Die Verschiebung der Steuermuffe 114 erfolgt über einen Hebel 130, der um einen festen Drehpunkt 131 schwenkbar ist und mit einer Nase 132 in eine Ausnehmung 133 der Steuermuffe eingreift. Der Hebel 130 ist durch nicht weiter dargestellte Mittel entsprechend last- und drehzahlverstellbar.

Erfindungsgemäß wird der Pumpenzylinder 102 durch eine in das Gehäuse der Einspritzpumpe fest eingesetzte Hülse 104 gebildet. Der in Fig. 5 dargestellte Schnitt durch die Pumpe nach Fig. 4 zeigt die Anordnung der Förderkanäle 112 in der Hülse 104 mit unregelmäßigen Winkelabständen voneinander. Wie bereits in dem vorstehenden Beispiel unter Fig. 3 erläutert, sind nur drei der Förderkanäle 112 bei dieser Anordnung mit den Förderkanälen 112 a in dem Pumpengehäuse direkt verbindbar. Die von der gleichmäßigen Teilung abweichenden Förderkanäle 112 in der Hülse 104 sind deshalb über Quernuten 146 mit den übrigen Förderkanälen 112 a im Pumpengehäuse verbunden.

In den vorstehenden Beispielen wurde eine Einspritzung mit ungleichmäßiger Folge durch die besondere Ausbildung des Nockenrings 35 erreicht. Dabei bewirkten die Nocken auf den Nockenring, daß der Kolben 1, 101 periodisch während eines bestimmten Drehwinkels im oberen Totpunkt verharrte. Es ist selbstverständlich, daß die Nocken des Nockenrings auch so angeordnet sein können, daß der selbe Vorgang erfolgt, wenn sich der Kolben 1, 101 im unteren Totpunkt befindet.

Claims (1)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Zylinder des Kraftstoffeinspritzpumpengehäuses geführten, rotierend angetriebenen Verteiler, der an seiner Mantelfläche eine Verteiler­ öffnung aufweist, über die beim Förderhub eines von einem Mehrfach­ nocken angetriebenen Pumpenkolbens ein von diesen begrenzter Pumpen­ arbeitsraum, mit jeweils einem von mehreren, in gleich großen Winkelabständen um den Verteiler herum im Gehäuse angeordneten, zu den Einspritzstellen führenden Förderkanälen verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben in wechselnd großen Winkel­ abständen zu seinem Förderhub angetrieben wird und daß der Zylinder (2, 102) von einer in dem Pumpengehäuse eingesetzten fest angeordne­ ten Hülse (4, 104) gebildet wird, in der die Förder- und Saugkanäle (6, 12, 106, 112) in ungleichen Winkelabständen voneinander angeord­ net sind und welche Nuten (46, 146) im Außenmantel besitzt, die mindestens einen Teil der Förder- und Saugkanäle (6, 12, 106, 112) in der Hülse (4, 104) mit den entsprechenden regelmäßig angeordneten Förder- und Saugkanälen (16, 106, 12 a, 112 a) im Pumpengehäuse verbinden.