DE2923896A1

DE2923896A1 - Mit einem hydraulischen spritzversteller versehene verteilereinspritzpumpe

Info

Publication number: DE2923896A1
Application number: DE19792923896
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Kobayashi; Toru Sakuranaka; Keiichi Yamada
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1979-12-20
Also published as: US4262645A; JPS551418A

Description

Anwaltsakte: DK12D1 /Ks

DIESEL KIKI CO., LTD. No. 6-7 ShIBUYA 3-chome Shibuya-ku Τόκιο, Japan

Mit einem hydraulischen Spritzversteller versehene Verteilereinspritzpumpe

Die Erfindung "betrifft eine Verteilereinspritzpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verteilereinspritzpumpen sind regelmäßig mit Spritzverstellern versehen, um bei zunehmender Drehzahl der zugeordneten Brennkraftmaschine den Einspritzzeitpunkt in Richtung nach früh zu verstellen.

Bei Brennkraftmaschinen nach Art von Dieselmotoren ist es erforderlich, den Einspritzzeitpunkt beim Anlassen und unmittelbar danach in Richtung nach früh zu verstellen, um ein gutes Anlaßverhalten zu erzielen. Mit den üblichen Spritzverstellern ist aber keine automatische Vorverstellung des Einspritzzeitpunkts beim Anlassen möglich. Man sieht deshalb üblicherweise eine gesonderte manuelle Einstellvorrichtung vor, mit der der Einspritzzeitpunkt während des Anlassens vorverstellt werden kann. Dies belastet aber die Bedienungsperson, also z. B. den Fahrer, mit einem komplizierten und empfindlichen Anlaßvorgang und macht es schwierig, beim Anlassen eine exakte Vorverstellung des Einspritzzeitpunkts zu erreichen.

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Es ist deshalb eine Aufgabe der Torliegenden Erfindung, den Anlaßvorgang ohne großen apparativen Mehraufwand zu vereinfachen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Man erhält so eine Verteiler-Einspritzpumpe mit einem Spritzversteller, welcher ohne großen Mehraufwand eine automatische, exakte Vorverstellung beim Anlaßvorgang bewirkt und außerdem beim normalen Betrieb der zugeordneten Brennkraftmaschine die Vorvers bellung des Einspritzzeitpunkts in der üblichen Weise steuert.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Verteiler-Einspritzpumpe mit einem Spritzversteller nach der Erfindung,

Pig. 2 einen Teilschnitt, gesehen längs der Linie II-II der Pig. 1, und

Pig. 3 ein VerstellWinkeldiagramm, welches sich mit einer erfindungsgemäßen Anordnung ergibt.

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Die Pig. 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bezugnehmend auf Pig. 1 wird zunächst eine Verteiler-Einspritzpumpe für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine kurz beschrieben, die mit einem erfindungsgemäßen Spritze ersteller versehen ist. Ein Pumpengehäuse 1 weist eine durchgehende Bohrung 2 auf, in welcher eine K Ibenführungsbüchse 3 eingepaßt ist, in der ein Pumpenkolben 4 verschiebbar angeordnet ist. Der Pumpenkolben 4 führt im Betrieb eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung aus, um - wie nachfolgend beschrieben - Kraftstoff zu pumpen und diesen an die Zylinder einer zugeordneten Brennkaftmaschine zu verteilen. In die durchgehende Bohrung 2 ist ferner eine Zylinderbüchse 5 eingepai3t und durch eine Schraube gehalten, in welch letztere wie dargestellt eine Verstellschraube 6 eingeschraubt ist, die einen Vollastanschlag 6a trägt. Zwischen den Büchsen 3 und 5 befindet sich wie dargestellt eine Schraubenfeder. - Der Vollastanschlag 6a ragt abgedichtet in das Innere der Zylinderbüchse 5 und bildet zusammen mit dieser und dem Pumpenkolben 4 einen Arbeitsraum 7. Die Zylinderbüchse 5 steuert das Ende des Einspritzvorgangs und kann daher auch als Abschneidebüchse bezeichnet werden.

An dem in Fig. 1 linken Ende des Pumpenkolbens 4 ist eine Nockenanordnung 8 befestigt, mit der eine Antriebswelle 9 gekuppelt ist, welche mit der Ausgangswelle einer nicht dargestellten zugeordneten Brennkraftmaschine gekuppelt ist. Der Pumpenkolben 4 ist mit einer axialen Sackbohrung 10 versehen, die sich von seinem rechten Ende in sein Inneres erstreckt, und ferner mit einor x'adialen Querbohrung 11, die die Sackbohrung schneidet und sich bis zum Außenumfang des Pumpenkolbens 4 erstreckt. Die Bohrungen 10, 11 bilden einen Durchlaß für von einer Förderpumpe 12 geförderten Kraftstoff und wirken zusammen mit einem DurchlaI3 14 in der Wand des Pumpengehäuses 1 und einer Einlaßöffnung 17 der Kolbenführungsbüchse 3, wenn der Pumpenkolben 4 während seiner hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden Bewegung in eine bestimmte Lage kommt.

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Kraftstoff wird durch die Förderpumpe 12 aus einem Kraftstoffbehälter 13 angesaugt und über eine Zuführleitung 23, den Durchlaß 14 und eine Regeldrossel 15 dem Pumpenblock zugeführt. Mit der Regeldrossel 15 kann man den Kraftstoff-Zufuhrquerschnitt so einstellen, daß die erforderliche Kraftstoffmenge dem Pumpenblock zugeführt wird. Die Förderpumpe 12 wird mit einer Drehzahl angetrieben, die derjenigen der zugeordneten Brennkraftmaschine proportional ist, und sie ist so ausgelegt, daß die von ihr geförderte Kraftstoffmenge stets größer ist als die für die Einspritzung benötigte Menge; überschüssiger Kraftstoff wird über ein Drucksteuerventil 16, das mit der Zuführleitung 23 verbunden ist, zum Kraftstoffbehälter 13 zurückgeleitet. Demzufolge wird in bekannter Weise der Druck, unter dem der Kraftstoff über die Regeldrossel 15 dem Pumpenblock zugeführt wird, drehzahlabhängig so gesteuert, daß mit steigender Drehzahl der Druck im Saugraum etwa proportional zur Drehzahl der zugeordneten Brennkraftmaschine zunimmt.

Der Kraftstoff,der die Regeldrossel 15 durchströmt hat, strömt durch die Einlaßöffnung 17 der Kolbenführungsbüchse 3 und die Bohrungen 11, 10 des Pumpenkolbens 4 in den Arbeitsraum 7. Dort wird der Kraftstoff unter Druck gesetzt, wenn sich der Pumpenkolben 4 während seiner hin- und hergehenden und gleichzeitigen Drehbewegung (die im folgenden noch ausführlich erläutert wird) nach rechts bewegt. Wenn ein radialer Durchlaß 18, der im Pumpenkolben 4 in Verbindung mit der axialen Sackbohrung 10 ausgebildet ist, in Verbindung mit einer in der Kolbenführungsbüchse 3 ausgebildeten Auslaßöffnung 19 gelangt, wird der unter Druck stehende Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 7 durch einen Kanal 20 im Pumpengehäuse 1 und ein Auslaßventil 21 einer Einspritzdüse 22 an der nicht dargestellten zugeordneten Brennkraftmaschine zugeführt und dort in einen Zylinder eingespritzt.

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An der Außenseite des rechten Endabschnitts des Pumpenkolbens ist eine Ringnut 24 vorgesehen, welche über eine Querbohrung mit der axialen Sackbohrung 10 in Verbindung steht. Ferner ist an einer bestimmten Stelle der Zylinderbüchse 5 ein radialer Durchlaß 26 vorgesehen, so daß ein Einspritzhub jeweils zu Ende ist, wenn die Ringnut 24 mit dem Abschneide-Durchlaß 26 in Verbindung kommt. Dann strömt der Kraftstoff im Arbeitsraum 7 in die Ringnut 24 und den Durchlaß 26 und von dort in einen Raum 27. Dieser Raum 27 wird gebildet von der Außenseite des Pumpenkolbens 4, gegenüberliegenden Seiten der Kolbenführungsbüchse und der Zylinderbüchse 5, und einem Innenwandabschnitt der durchgehenden Bohrung 2. Von dort strömt der Kraftstoff über einen Durchlaß 28 des Pumpengehäuses 1 in eine in diesem gebildete Saugkammer 29 und wird von dort über ein Überströmventil 30 zum Kraftstoffbehälter 13 zurückgeführt.

Zur Erzeugung der hin- und hergehenden und gleichzeitigen Drehbewegung des Pumpenkolbens ist eine Anordnung mit einer Kreuzklauenkupplung vorgesehen, welch letztere wie folgt aufgebaut ist: Eine Kupplungsplatte 32 hat an ihrem Umfang vier mit gleichem Abstand verteilte Ausnehmungen 32a. Die Antriebswelle 9, die sich, wie bereits erläutert, mit einer zur Drehzahl der Brennkraftmaschine proportionalen Drehzahl dreht, ist an ihrem freien Ende mit zwei diametral gegenüberliegenden Klauen 9a versehen, die in zwei der Ausnehmungen 32a eingreifen. In die beiden anderen Ausnehmungen 32a greifen zwei Klauen 31a ein, welche ebenfalls einander diametral gegenüberliegen und an einer Stirnnockenscheibe 31 ausgebildet sind, die an einem Ende des Pumpenkolbens 4 befestigt ist und dadurch die Antriebswelle 9 und die Stirnnockenscheibe 31 so miteinander kuppelt, daß die Lagebeziehung zwischen diesen beiden Teilen bezüglich der Dreh- bzw. Umfangsrichtung konstant bleibt, bezüglich der axialen Richtung jedoch veränderbar ist. Die Stirnnockenscheibe 31 hat eine Stirnnockenfläche 31b, deren Nockenzahl (hier vier) der Zahl der zu versorgenden Motorzylinder

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der zugeordneten Brennkraftmaschine entspricht. Diese Fläche 31b wird durch eine Anpreß- oder Sfcößelfeder 35 in Anlage gehalten gegen Rollen 34, die in der nachfolgend beschriebenen Weise in einem verdrehbaren Rollenträger 33 gehalten sind und zusammen mit diesem einen drehbaren Rollenring bilden. Die Anpreßfeder ist wie dargestellt zwischen dem Pumpenkolben 4 und der Kolbenführungsbüchse 3 eingespannt. Wird die Antriebswelle 9 gedreht, so führt also die Stirnnockenscheibe 31 Drehbewegungen und gleichzeitig hin- und hergehende Bewegungen mit einem vorgegebenen Hub aus, und diese Bewegungen werden auf den starr mit der Stirnnockenscheibe 31 verbundenen Pumpenkolben 4 übertragen. Seine Drehbewegungen steuern die Verteilung des Kraftstoffs auf die einzelnen Zylinder der zugeordneten Brennkraftmaschine, und seine hin- und hergehenden Bewegungen bewirken gleichzeitig ein Ansaugen und Fördern des Kraftstoffs.

Der Rollenträger 33 ist wie dargestellt ein ringförmiges Teil mit etwa U-förmigein Profil, wobei zwischen den Schenkeln des U jeweils die Rollen 34 gelagert sind, vgl. Fig. 1 und 2. Der Rollenträger 33 ist im Pumpengehäune 1 gleichachsig mit der Antriebswelle 9 angeordnet, und an seiner in Fig. 2 unteren Seite ist ein Verstellhebel 36a vorgesehen, welcher eine eng begrenzte Verdrehung des Rollenträgers 33 ermöglicht. Das in Fig. 2 untere Ende des Verstellhebels 36a ist über eine Kugel 36 gelenkig mit einem Stellkolben 37 verbunden, der abgedichtet und verschiebbar in einem Gehäuse 1a des hydraulischen Spritzverstellers der Pumpe angeordnet ist und als erstes hydraulisch betätigbares Glied dient.

Gleichachsig zum Stellkolben 37 und im Abstand von ihm ist ein zweiter Kolben 38 angeordnet, der als zweites hydraulisch betätigbares Glied dient und wie dargestellt einen größeren Durchmesser hat als der Stellkolben 37. Auch der Kolben 38 ist abgedichtet im Gehäuse 1a verschiebbar, und er steht mit dem Stellkolben 37 über eine Stange 40 in Verbindung, die an ihrem in

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Fig. 2 linken Ende mit einer als Anschlag dienenden Verbreiterung 40a versehen ist. Eine erste Feder 39 ist zwischen den beiden Kolben 37 und 38 angeordnet und übt eine bestimmte 'Vorspannkraft auf diese aus. Die Stange 40 ist wie dargestellt im Stellkolben 37 befestigt, und sie durchdringt den zweiten Kolben 38, so daß dieser relativ zu ihr nach rechts, bezogen auf Fig. 2, verschiebbar ist, und zur Abdichtung zwischen der Stange 40 und dem zweiten Kolben 38 ist in diesem ein O-Ring 41 angeordnet, so daß längs der Stange 40 kein Druckmittel durch die Mittelbohrung des zweiten Kolbens 38 durchlecken kann.

Es ist ferner eine zweite Feder 42 vorgesehen, und zwar wie dargestellt zwischen dem zweiten Kolben 38 und einer Schulter 1a¹ des Gehäuses 1a, und diese zweite Feder 42 beaufschlagt ebenfalls den zweiten Kolben 38 mit einer bestimmten Vorspannkraft. Die zweite Feder 42 hat wie dargestellt einen größeren Durchmesser als die erste Feder 39.

Die Endflächen der Kolben 37, 38, welche von den Federn 39, 42 abgewandt sind, begrenzen Druckkammern 44 bzw. 43, und diesen Druckkamnern wird Kraftstoff mit einem drehzahlabhängigen Druck P zugeführt, z. ß. von der Saugkammer 29, in der ein Druck herrscht, welcher der Pumpendrehzahl proportional ist. Dieser Druck wird zugeführt über einen Durchlaß 45 im Gehäuse 1, Durchlässe 46 und 51 im Gehäuse 1a und einen Durchlaß 47 im Stellkolben 37. Die Zufuhr zum Durchlaß 51 kann z. B. über eine nicht dargestellte Leitung erfolgen. Der Druck P wirkt also auf die betreffenden Endflächen der Kolben 37 und 38. Die Lage des Stellkolbens 37 und demzufolge die Drehstellung des Rollenträgers 33, der ja über den Verstellhebel 36a mit dem Stellkolben 37 verbunden ist,sind also von der Höhe des Drucks P abhängig.

Der hydraulische Spritzversteller nach der Erfindung ist so ausgelegt, daß er den beiden folgenden Beziehungen gleichzeitig genügt

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ρ (A₂ - A₁) > κ - S (ι)

und P · A₁ ^. F. (2)

Hierbei sind

A₁ = druckbeaufschlagte Fläche des Stellkolbens 37, A„ = druckbeaufschlagte Fläche des Kolbens 38, P = Druck, der jeweils auf die druckbeaufschlagten

Flächen der Kolben 37 und 38 wirkt, S = maximal mögliche Verschiebung des Kolbens 38, F = TorSpannkraft der Feder 39, und K = Federkonstante der Feder 42.

Eine Änderung der Drehstellung des Rollenträgers 33 bewirkt eine entsprechende Änderung der Berührungsstellen zwischen den Rollen 34 und der Stirnnockenfläche 31b, so daß sich eine Änderung in der LagebeZiehung zwischen der Drehstellung der Antriebswelle 9 und den erwähnten Berührungsstellen ergibt, d. h. die hin- und hergehende Bewegung des Pumpenkolbens 4 hat nun eine andere Phasenlage relativ zur Drehstellung der Antriebswelle 9, und der Einspritzzeitpunkt wird entsprechend verstellt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bewirkt eine Verschiebung des Stellkolbens 37 nach links (bezogen auf Fig. 2) und entgegen der Kraft der Feder 39 eine Verstellung des Einspritzwinkels in Richtung nach früh, also eine Vorverstellung des Förderbeginns.

Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet wie folgtt Wenn die zugeordnete Brennkraftmaschine gerade gestartet worden ist, erzeugt die Förderpumpe 12 fast keinen Druck, und demzufolge ist auch in den Druckkammern 43, 44 fast kein Druck vorhanden, so daß der zweite Kolben 38 durch die Feder 42 nach links gedrückt wird (bezogen auf Fig. 2). Gleichzeitig wird der .Stellkolben 37 durch den zweiten Kolben 38 und über die Stange 40 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gezogen, in der er sich ganz links befindet. Diese Stellung entspricht in

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dom Verstellzinke! diagramm (i'i/r. :*} der Drehzahl Y. (in ?ig. bedeutet K die Drehzahl und β den y'Urderheri .ui-Vercte!] Iv.-irkel). I3s int darauf hiiiEuwoisen, dai bereit;; bei dieser niedrigen Dreh zahl lip der Firderbe^inn mn einen bei-'tinirri'on V/iiikel nach früh verschoben ist.

Wenn alle Zylinder der BreiinkrafiniancLine ^er'aidet haben und eine Dreh;.'.a3il IL erreicht worden iot, bewirkt eins entsprechendu Zunahme don Druck3 P 03no Vercoljiebur·.^ des i-v/oiton KoI nenn ^ν·? nach rechts, α].πα entgegen der Kraft uer Feder 42, so dai hei der Drehzahl JL dei* Kolben 3c einen Hub S ausgei'iiLrt hat, v/obei der Verstellv/inlrol auf Hull reduniert ist. Ιϋ&:;π; die Drehzahl Il weiter su, so kann eich der Foiben 58 nicht ;;;ehr weiter nach reciits verschielien, da er min p. eg er. eine r,z. t 1a^!i bezeichnete Schulter dei; VerstellergeiiäuGec la aüj.iegt.

jicj.ß: Errexene]} ej.nor Ureh;:ahl I:, iPi;:, 3} bevir3:"t dei" L'raftstoffiii^u;!: V in aer iiruoldcariiiner 44 eine LinlcsverSchiebung des Stell-Ivolbenc 37 enrgeren der Fral'x der Feder 39 "-mcL damit eine erneute Änderung des Vrrntellwinkele in Richtung früh» Die Sprit::-· winkelverGtellui:?; oei J)reh::ahxen oberhall: !S₇ erfolgt in ähnlieber Weine ^e bei den bekannten Sprj.tirverst.gllern. Die Ab- i-'\'hide 2Vd-^cLe;? den DrehisahieTi J^vJ_p und Ii, , sowie zwischen K₀ und !!_,, werden beatiinn'; durch die Vürepannkraftü der Federn b:-v/. 59,

Me vorliegende Erfindimg ermöglicht also eine automatische Vcrvoretell"an£ des Bincpritsseitpunfcts bein! Anlassen, Natur- r/'-YxVil sind für den Pachinaim sablreiclie Abwandiiingen und Modifikationen ohne weiteres möglich, ohne ami Halmen der vorliegenden Srfindung zu verlassen«

Der Raum zwischen den Kolben 37 und 38 wird sweckmäßig nach außen entlüftet oder mit dem Kraftstoffbehälter 13 verbunden.

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Claims

Stuttgart, den 10. 6. 1979 Anwaltsakte: DK12D1 /Ks

DIESEL KIKI CO., LTD.
No, 6-7 ShIBUYA 3-chome ShιβUYA-«υ Tokio, Japan

Ansprüche

π .Ί Verteilereinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem hydraulischen Spritzversteller, welcher ein erstes, hydraulisch betätigbares Glied aufweist, das eine bestimmte mit einem von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Druck beaufschlagbare Fläche aufweist, entgegen der Kraft einer ersten Feder verstellbar ist und so mit der Einspritzpumpe gekoppelt ist, daß es bei seiner Verstellung eine Änderung des Förderbeginn-Verstellwinkels der Einspritzpumpe bewirkt,

dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verlängerung der Achse des ersten hydraulisch betätigbaren Glieds (37) ein zweites, eine größere mit dem drehzahlabhängigen Druck (P) beaufschlagbare Fläche (A₂) als das erste Glied (37) aufweisendes hydraulisch betätigbares Glied (38) angeordnet ist, daß zwischen diesen beiden Gliedern (37, 38) eine Koppelvorrichtung (40, 40a) vorgesehen ist, welche eine Bewegung dieser beiden Glieder (37, 38) relativ zueinander innerhalb eines bestimmten Abstands ermöglicht und welche bei Über-

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schreiten dieses Abstands eine gemeinsame Bewegung dieser beiden Glieder (37, 38) bewirkt,

daß die erste Feder (39) zwischen diesen beiden Gliedern (37, 38) angeordnet ist und sie mit Vorspannung in Richtung voneinander weg beaufschlagt, daß eine Begrenzung ("la") vorgesehen ist, welche die Bewegung des zweiten hydraulisch betätigbaren Glieds (38) in Richtung zum ersten Glied (37) auf ein bestimmtes Wegemaß (S) begrenzt, daß eine zweite Feder (42) vorgesehen ist, deren eines Ende gehäusefest ist und die das zweite hydraulisch betätigbare Glied (38) vom ersten hydraulisch betätigbaren Glied (37) weg beaufschlagt,

daß die druckbeaufschlagten Flächen (A., Ap) beider hydraulisch betätigbaren Glieder (37, 38) jeweils auf deren von der ersten Feder (39) abgewandten Seite liegen^

und daß die

druckbeaufschlagten Flächen (A,, Ap) und die Federn (39, 42) so bemessen sind, daß sie gleichzeitig folgenden beiden Bedingungen genügen

P (A₂ - A₁) > K · S

und P · A₁ — F,

wobei die einzelnen Parameter folgende Bedeutungen haben:

A₁ = druckbeaufschlagte Fläche des ersten hydraulisch betätigbaren Glieds (37),

Ap - druckbeaufschlagte Fläche des zweiten hydraulisch betätigbaren Glieds (38),

P = Druck, welcher auf die Flächen A₁ und Ap wirkt,

S ss maximal mögliche Verschiebung des zweiten hydraulisch betätigbaren Glieds (38),

F = Vorspannkraft der ersten Feder (39), und K = Federkonstante der zweiten Feder (42).

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2. Pumpe nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelvorrichtung eine Stange (40) aufweist, welche in mindestens einem der hydraulisch betätigbaren Glieder (37, 38) abgedichtet verschiebbar ist und mindestens einen Mitnehmer oder dgl. (40a) aufweist, welcher bei Überschreiten eines vorgegebenen Abstands zwischen den beiden Gliedern (37, 38) eine Mitnahme des einen Glieds durch das andere bewirkt.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung für die Bewegung des zweiten hydraulisch betätigbaren Glieds (38) als Gehäuseschulter (1a") ausgebildet ist.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder (42) das zweite hydraulisch betätigbare Glied (38) im Ruhezustand mit Vorspannung beaufschlagt.

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