DE2939142A1 - Kraftstoff-einspritzpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe zur Versorgung von Verbrennungsmotoren, insbesondere Diesel-Kraftmaschinen.

Bekannt sind Einspritzpumpen mit einem Gehäuse, einem in diesem drehbar gelagerten Laufrad, einer im Laufrad ausgebildeten Querbohrung, einem in der Querbohrung angeordneten Kolbenpaar, einem Nockenring, welcher um das Laufrad herumgelegt ist und auf seinem Innenumfang eine Vielzahl von Nockenlappen aufweist, um die Kolben während der Laufraddrehung nach innen zu verschieben, und einem axialen Kanal im Laufrad zur Verbindung des Raumes zwischen den Kolben einerseits mit den Kraftstoffzuleitungen im Gehäuse und andererseits mit einem Auslasskanal, dessen Mündung im Zuge der Laufradumdrehung hintereinanderfolgend vor Auslassöffnungen gebracht wird, die im Gehäuse ausgebildet sind und jeweils mit den Einspritzdüsen des Motors in Verbindung stehen, wobei die Nockenlappen über auf Rollenträgern montierte Rollen auf die entsprechenden Kolben einwirken und wobei entsprechende Anschläge vorgesehen sind, um die Bewegung der Kolben von der Mitte weg unter dem Einfluss des unter Druck in den Pumpenraum einströmenden Kraftstoffs zu begrenzen.

In Einspritzpumpen dieser Art werden durch die Abrollbewegung der Rollen auf den Nockenlappen Druckbeanspruchungen, d.h. sogenannte Hertz sche Pressungen, erzeugt, die zu einer elastischen Verformung des Metalls führen: bei einer relativen Bewegung zwischen den einzelnen Bauteilen schlagen sich die aufeinanderfolgenden Verformungen schließlich in einem Verschleiß bzw. einer Metall-Ermüdung nieder, wobei dieser Verschleiß- oder Ermüdungsprozess umso schneller vonstatten geht, je höher die Beanspruchungen sind.

Diese Beanspruchungen stehen einerseits in einem proportionalen Verhältnis zu der den Teilen beaufschlagten Belastung, d.h. im vorliegenden Falle zu derjenigen Kraft, welche durch Einwirkung des Einspritzdrucks auf den Querschnitt der Kolben erzeugt wird, und erfahren andererseits eine Erhöhung, wenn die Krümmungsradien der in Eingriff bzw. Kontakt stehenden Teile abnehmen.

Zur Verringerung der Hertz schen Pressungen besteht somit die Möglichkeit, den Querschnitt der Kolben zu verringern, doch hätte dies eine die Motorleistung beeinträchtigende Reduzierung des Einspritzdrucks zur Folge.

Zur Verringerung dieser Beanspruchungen ohne Veränderung des Einspritzdrucks wurde bereits eine Ausführung mit zwei zusammenwirkenden Bohrungen vorgeschlagen, deren Achsen in der gleichen Ebene liegen und die jeweils zwei entgegengerichtete Kolben aufnehmen, wobei die Betätigung der beiden Kolbenpaare durch einen einzigen Nockenring von gleicher Breite wie in der vorbeschriebenen herkömmlichen Pumpe eingesetzt
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Diese Ausführung ermöglicht bei einem
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Einspritzdruck wirksam die Aufteilung der Hertz schen Pressungen in zwei Hälften, weil der Querschnitt eines jeden Kolbens durch zwei geteilt werden kann, dagegen die Zahl der Kolbendichte auf ein- und demselben Nockenlappen mit zwei multipliziert wird, was den Vorteil einer solchen Reduzierung der Beanspruchungen einschränkt.

Deshalb sieht die Erfindung die Schaffung einer Einspritzpumpe vor, bei welcher die Hertz schen Pressungen ohne Verringerung des Einspritzdrucks und ohne Vergrößerung der Rollenläufe auf ein- und demselben Nockenlappen reduziert sind.

Zu diesem Zweck ist in der erfindungsgemäßen Einspritzpumpe mindestens ein zweites Kolbenpaar in einer im Laufrad ausgebildeten zweiten Querbohrung vorgesehen, wobei die Achsen der beiden Bohrungen in parallelen Ebenen liegen und die zweiten Kolben über entsprechende Rollen von einem zweiten Nockenring betätigt werden, wobei die beiden Nockenringe drehfest miteinander verbunden und so ausgebildet sind, dass die Verschiebung aller Kolben synchron erfolgt, und wobei der Pumpenraum zwischen den Kolben in der zweiten Bohrung mit dem axialen Kanal verbunden ist, wodurch jedes Kolbenpaar einen Teil des dem Motor zuzuführenden Kraftstoffs unter welchen Einsatzbedingungen auch immer liefert.

In der erfindungsgemäßen Ausführung mit einem Nockenring für jedes Kolbenpaar hat die Mantellinie des betreffenden Nockenprofils in seiner Gesamtheit gegenüber der herkömmlichen Pumpe die doppelte Länge. Die wirksame Nockenfläche ist somit vergrößert und es werden die an anderer Stelle beschriebenen Zielsetzungen erreicht.

Für die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung ist es andererseits wichtig, dass jedem der Kolben eine Rolle zugeordnet wird, da sich nämlich eine einzige Rolle für zwei Kolben nicht ordnungsgemäß dem Nockenprofil anpassen würde, weil die Mantellinien des Nockenprofils gegenüber der herkömmlichen Pumpe die doppelte Länge aufweisen.

Aus der FR-PS 2 349 038 ist eine Einspritzpumpe bekannt, die außer der Hauptbohrung noch eine zweite Bohrung mit einem zweiten Paar Kolben aufweist, jedoch in einer Ausführung, dass die Verschiebung der zweiten Kolben nach innen früher als die Verschiebung der ersten Kolben erfolgt, so dass eine Hilfseinspritzung bewirkt wird.

Die FR-PS 2 328 117 beschreibt eine Einspritzpumpe mit zwei synchron betätigten Kolbenpaaren, doch wird die von einem der Kolbenpaare verdrängte Kraftstoffladung dem Motor erst beim Anlassen und bei normalem Betrieb zugeführt und die gesamte Kraftstoffmenge vom anderen Kolbenpaar geliefert.

Aus der US-PS 2 765 741 und der FR-PS 2 166 746 ist eine Einspritzpumpe mit zwei diametralen und axial voneinander abgesetzten Bohrungen bekannt, in welcher die entsprechenden Nockenringe relativ zueinander winkelverstellbar sind, um auf diese Weise eine Regulierung von Einspritzmenge und dauer zu ermöglichen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei nunmehr ein Ausführungsbeispiel beschrieben mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung, in welcher bedeutet:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe, und Fig. 2 eine Querschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform.

Die Einspritzpumpe gemäß Fig. 1 umfasst ein in einem Gehäuse 2 angeordnetes und synchron mit dem zu versorgenden Motor angetriebenes Laufrad 1, das an einem Ende mit dem Drehteil einer Kraftstoffpumpe 3 verbunden ist, deren Druckseite 4 über ein nicht dargestelltes Dosierelement mit einer auf den Umfang des Laufrads mündenden Einlassleitung 5 in Verbindung steht. In bekannter Art und Weise wird der Austrittsdruck der Kraftstoffpumpe 3 mit Hilfe nicht dargestellter Einrichtungen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl geregelt.

Das Laufrad 1 umfasst eine achsiale Leitung 6, die mit einer Vielzahl von im Laufrad ausgebildeten und regelmäßig verteilten Einlassleitungen 7 in Verbindung steht, die ihrerseits im Zuge der Laufradumdrehung immer wieder vor die Einlassleitung 5 gebracht werden. Andererseits ist die achsiale Leitung 6 mit einer Auslassleitung 8 verbunden, deren Mündung auf dem Umfang des Laufrads bei dessen Umdrehung aufeinanderfolgend vor eine Vielzahl von im Gehäuse ausgebildeten Auslassöffnungen 9 gebracht wird, wobei jede der Öffnungen mit einer auf dem jeweiligen Motor montierten Einspritzdüse in Verbindung steht.

An ihrem anderen Ende ist die achsiale Leitung 6 mit zwei im Laufrad ausgebildeten Querbohrungen 10, 10 verbunden, deren Achsen in zwei parallelen Ebenen liegen. Jede dieser Bohrungen dient der Aufnahme eines Paars gegenläufiger Kolben 11 (bzw. 11 ), die zwischen sich einen Pumpenraum bilden. Die Kolben 11 und 11 sind baugleich.

Die Kolben 11 (bzw. 11 ) stehen mit ihrem äußeren Ende mit entsprechenden Kolben 13 (bzw. 13 ) auf Rollenträgern 12 (bzw. 12 ) in Kontakt. Ein am Gehäuse 2 befestigter Nockenring 14 weist auf seinem Umfanginneren Nockenlappen auf, mit denen bei Drehung des Laufrads die Rollen 13, 13 in Kontakt gelangen, was eine Verschiebung der Kolben 11, 11 nach innen und somit eine Verdrängung des in den Pumpenräumen anstehenden Kraftstoffs in Richtung auf die Auslassleitung 8 bewirkt.

Statt eines einzigen Nockenrings für die beiden Kolbenpaare wie in Fig. 1 dargestellt besteht auch die Möglichkeit der Anordnung nebeneinanderliegender, d.h. von zwei drehfest miteinander verbundenen Nockenringen. In beiden Fällen jedoch muss die Länge der Mantellinien des Nockenprofils doppelt so groß sein wie bei einer herkömmlichen Pumpe mit einem einzigen Kolbenpaar, damit die Kontaktfläche wirksam vergrößert wird.

Die Nockenlappen sind in üblicher Weise paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet, wobei ihre Anzahl von der Zahl der Zylinder des jeweiligen Motors abhängig ist.

Andererseits wird die Verschiebung der Kolben 11, 11 von der Mitte weg unter dem Einfluss des in den Pumpenräumen unter Druck anstehenden Kraftstoffs durch entsprechende Anschläge begrenzt, die mit den Rollenträgern in Kontakt gelangen. Wie in der FR-PS 2 165 220 beschrieben, besteht jeder Anschlag zweckmäßigerweise aus einer mit dem Laufrad verschraubten Blattfeder. Das Biegungsverhalten der Federn ist mit Hilfe der Schrauben einstellbar, so dass sich der Kolbenhub und damit die von der Pumpe maximal erzielbare Fördermenge regulieren lassen.

Diesbezüglich wäre festzustellen, dass in der erfindungsgemäßen Pumpe der Einsatz der in der FR-PS 2 165 220 wie vorerwähnt beschriebene Rollenträger möglich ist, so dass die maximale Kraftstoffmenge dank der Achsialbeweglichkeit dieses Rollenträgers in Abhängigkeit von den Motor-Leistungsparametern geregelt werden kann.

Die Winkelstellung des Nockenrings 14 ist auf herkömmliche Weise über einen Kolben 15 steuerbar, der einem im allgemeinen von der Motordrehzahl abhängigen Steuerdruck ausgesetzt wird und sich in einer am Nockenring 14 befestigten Spitze 16 fortsetzt. Hierdurch kann der Einspritzzeitpunkt je nach Motordrehzahl variiert werden.

Es sei besonders betont, dass die auf die Rollen 13 bzw. 13 wirkenden Nockenlappen so ausgebildet sind, dass sich die Kolben 11 und 11 nach innen vollkommen synchron bewegen. Die Kolben 11 und 11 spielen also die genau gleiche Rolle, was das Pumpen anbetrifft.

Der Vorteil einer solchen Ausführung gegenüber einer herkömmlichen Einspritzpumpe mit einer einzigen Bohrung zur Aufnahme eines Kolbenpaars besteht darin, dass bei gleichem Einspritzdruck der Querschnitt der Kolben zweigeteilt wird, wenn ihre Zahl durch zwei teilbar ist. In Anbetracht der Tatsache, dass die wirksame Nockenfläche gegenüber der herkömmlichen Pumpe verdoppelt wird, lässt sich eine entsprechende Reduzierung der Hertz schen Pressungen und eine deutliche Verbesserung der Betriebssicherheit der Pumpe erreichen.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsform, bei welcher die Bohrung 10 durch ein Paar Bohrungen 10a, 10b ersetzt ist, deren Achsen sich in der gleichen Ebene senkrecht zur Laufradachse befinden. Die Bohrung 10 ist auf gleiche Weise durch ein Paar Bohrungen ersetzt, deren Achsen in einer parallelen Ebene liegen.

Jeder Bohrung 10a bzw. 10b ist ein Paar Kolben 11a bzw. 11b zugeordnet, die jeweils mit einer Rolle 13a (bzw. 13b) und einem Rollenträger 12a (bzw. 12b) versehen sind. Es sind also anstelle der zwei in einer herkömmlichen Pumpe vorhandenen Kolben insgesamt acht Kolben vorgesehen, so dass sich eine noch stärkere Reduzierung der Hertz schen Pressungen erzielen lässt.

Fig. 2 zeigt außerdem die in Form von Blattfedern 20 ausgebildeten Anschläge für die Rollenträger und die Regulierschrauben 21, wobei die Federn in ihrer Form der dargestellten Abwandlung angepasst sind.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. So lassen sich mehr als nur zwei Bohrungen in der gleichen Ebene ausbilden, beispielsweise drei zusammenwirkende Bohrungen. Auch ist die Anordnung von mehr als zwei diametral gegenüberliegenden Bohrungen mit in verschiedenen Ebenen liegenden Achsen möglich, beispielsweise von drei Bohrungen.

Claims (3)

1. Einspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse, einem in diesem drehbar gelagerten Laufrad, einer im Laufrad ausgebildeten Querbohrung, einem in der Querbohrung angeordneten Kolbenpaar, einem Nockenring, welcher um das Laufrad herumgelegt ist und auf seinem Innenumfang eine Vielzahl von Nockenlappen aufweist, um die Kolben während der Laufraddrehung nach innen zu verschieben, und einem axialen Kanal im Laufrad zur Verbindung des Pumpenraumes zwischen den Kolben einerseits mit den im Gehäuse ausgebildeten Kraftstoffzuleitungen und andererseits mit einem Auslasskanal, dessen Mündung im Zuge der Laufradumdrehung aufeinanderfolgend vor Auslassöffnungen gebracht wird, die im Gehäuse ausgebildet sind und jeweils mit den Einspritzdüsen des zugeordneten Motors in Verbindung stehen, wobei die Nockenlappen über auf Rollenträgern montierte Rollen auf die entsprechenden Kolben wirken und wobei entsprechende Anschläge vorgesehen sind, um die Bewegung der Kolben von der Mitte weg unter dem Einfluß des unter Druck in den Pumpenraum einströmenden Kraftstoffs zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites Kolbenpaar (11 ) in einer im Laufrad (1) ausgebildeten zweiten Querbohrung (10 ) vorgesehen ist, wobei die Achsen der beiden Bohrungen (10, 10 ) in parallelen Ebenen liegen und die zweiten Kolben (11 ) über entsprechende Rollen (13 ) von einem zweiten Nockenring betätigt werden, wobei die beiden Nockenringe (14) drehfest miteinander verbunden und so ausgebildet sind, dass die Verschiebung aller Kolben (11, 11 ) synchron erfolgt, und wobei der Pumpenraum zwischen den Kolben (11 ) in der zweiten Bohrung (10 ) mit dem axialen Kanal (6) verbunden ist, wodurch jedes Kolbenpaar (11, 11 ) einen Teil des dem Motor zuführenden Kraftstoffs unter welchen Einsatzbedingungen auch immer liefert.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechenden Nockenringe in der Form eines einzigen Nockenrings (14) vorgesehen sind.

3. Pumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Bohrungen (10a, 10b) vorgesehen sind, deren Achsen in der gleichen Ebene liegen