DE2950633A1

DE2950633A1 - Einspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2950633A1
Application number: DE19792950633
Authority: DE
Inventors: Volker 8901 Kissing Weigl
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1979-12-15
Filing date: 1979-12-15
Publication date: 1981-06-19
Also published as: FR2472085B1; JPH0337033B2; JPS5698563A; DE2950633C2; CH649815A5; FR2472085A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Einspritzpumpe ist im M.A.N.-Handbuch 1/71 im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine der Typenbezeichnung RV 52/55 bzw. W 52/55, Blatt 10.1 bis 10.4 beschrieben. Bei dieser Einspritzpumpe ist der Regelstange auf der gegenüberliegenden Seite der Regelhülse innerhalb einer separaten Aufnahmebohrung ein separater Druckluftkolben zugeordnet, der ebenfalls mit einer Verzahnung in jene der Regelhülse eingreift. Dieser Druckluftkolben begrenzt innerhalb seiner Aufnahmebohrung einen Druckraum, der an eine über ein Absperrventil zu einem Druckluftbehälter führende Druckluftleitung angeschlossen ist. Diese im allgemeinen als Notstopp-Einrichtung bezeichnete Anordnung ermöglicht es beispielsweise, daß bei Auftreten von Betriebsstörungen oder Notsituationen die Regelhülse durch den druckluftbeaufschlagten Druckluftkolben verdreht und damit die Regelstange aus ihrer momentanen Regelstellung heraus sehr schnell in ihre Nullfüllungsstellung rückführbar ist.

Dieser Not-Stoppmechanismus ist jedoch in seiner Konstruktion relativ aufwendig und teuer.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einspritzpumpe der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß deren Regelstange unter Zuhilfenahme von Druckluft bei Bedarf, z. B. für einen Notstopp, leichtgängig und schnell aus einer momentanen Regelstellung heraus in ihre Nullfüllungsstellung rückführbar ist, andererseits aber eine leichtgängdge Verschiebung der Regelstange durch den ei-

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nenends an ihr angreifenden Regelmechanismus im Normalbetrieb gewährleistet ist und Verluste von zugeführter Druckluft weitestgehend vermieden sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Einspritzpumpe mit den im Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, die Regelstange andernendes des angreifenden Regelmechanismus als druckluftbeauf schlagbaren Druckkolben auszubilden, ergibt sich eine Verbilligung, da gegenüber der bekannten Einspritzpumpe die Herstellung eines separaten Druckluftkolbens sowie die erforderlichen Maßnahmen an der Einspritzpumpe zur Aufnahme derselben entfallen. Die Anbringung einer Radialnut am druckluftbeaufschlagbaren Ende der Regelstange stellt dabei eine Maßnahme dar, die diesen Kostenvorteil kaum beeinträchtigt. Diese Radialnut in der Regelstange und der darin eingesetzte elastische Dichtungsring gewährleisten jedoch in vorteilhafter Weise, daß die Regelstange nach Rückführung in ihre Nullfüllungsstellung gegenüber der sie aufnehmenden Aufnahmebohrung abgedichtet ist, so daß Luftverluste praktisch vermieden sind.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen auf den Bereich um die Regelstange beschränkten Längsschnitt durch eine Einspritzpumpe,

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Fig. 2 das obere Ende eines in Fig. 1 abgeschnittenen Pumpenzylinders,

Fig. 3 einen Halb-Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Einspritzpumpe entlang der Linie III-III,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des druckluftbeaufschlagbaren Endes der Regelstange im druckluftunbeaufschlagten Zustand,

Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte Anordnung bei druckluftbeaufschlagter, in Nullstellung rückgeführter Regelstange,

Fig. 6 eine Variante der in Fig. 4 gezeigten Anordnung in druckluftunbeaufschlagter Stellung der Regelstange,

Fig. 7 die in Fig. 6 gezeigte Anordnung in

druckluftbeaufschlagter Nullfüllungsstellung der Regelstange.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit 2 deren Pumpengehäuse und mit 3 deren Antriebsgehäuse bezeichnet. Im Pumpengehäuse 2 ist ein Pumpenzylinder 4 eingesetzt, dessen Gesamtanordnung sich aus Fig. 1 und Fig. 2 ergibt. Der Pumpenzylinder 4 besitzt eine zentrale Durchgangsbohrung 5, in der ein

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Pumpenkolben 6 axial beweglich aufgenommen und geführt ist. Die Aufnahmebohrung 5 begrenzt - wie in Fig. 2 gezeigt - zusammen mit einer oberen Steuerkante 7 am Pumpenstößel 6 und einem nicht dargestellten, oben am Pumpenzylinder aufgesetzten Ventilgehäuse einen Druckraum 8, in den einerseits eine Brennstoffzuleitung 9 und andererseits diagonal fluchtend gegenüber eine Brennstoffentlastungsleitung 10 einmündet. Der Pumpenkolben besitzt an seinem oberen Ende außer seiner oberen Steuerkante 7 noch wenigstens eine weitere schräge Steuerkante, durch die bei entsprechender Verdrehstellung des Pumpenkolbens ein bestimmter Einspritzbeginn festlegbar ist, ferner nach unten abgesetzt Einformungen 12 mit geraden und schrägen Steuerkanten, die das Förderende bestimmen, sowie eine Längsnut 13. Letztere erlaubt einen gedrosselten Durchtritt von im Druckraum 8 befindlichem Brennstoff zu den Einformungen 12 im Pumpenkolben 6. Wenn sich der verdrehbare Pumpenkolben 6 in einer seiner Leerhubstellung befindlichen Lage befindet, überdeckt die Längsnut 13 die Brennstoffentlastungsleitung 10; in dieser Leerhub- oder Nullfüllungsstellung des Pumpenkolbens 6 wird im Druckraum 8 befindlicher Brennstoff über die Längsnut 13 sowie die Einformungen 12 und die Brennstoffentlastungsleitung 10 im Pumpenzylinder zu einem nicht dargestellten Brennstoffreservoir zurückgeführt.

Der Pumpenkolben 6 ist an seinem unteren Ende in an sich bekannter Weise an einem nicht dargestellten Rollen-Stößel angelenkt, durch eine ebenfalls nicht dargestellte Nockenwelle betätigbar und unter Zwischenschaltung einer Regelhülse 14 durch eine Regelstange 15 verdrehbar. Die Regelhülse 14 ist drehbar am unteren Ende des Pumpenzylinders 4 gelagert und durch eine Schraubendruckfeder

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mit vorgeschalteter Druckplatte 17 gegen eine Konterfläche 18 am Pumpengehäuse 2 abgestützt. Außerdem besitzt die Regelhülse 14 an ihrem unteren, den Pumpenzylinder überragenden Bereich eine quer zur Längsachse des Pumpenkolbens 6 verlaufende Quernut 19, die von einem am Pumpenkolben 6 angeformten Mitnehmerteil 20 mit parallel zueinander verlaufenden Seitenflächen 21 und 22 durchdrungen ist. Die Quernut 19 ist dabei bis an den Pumpenzylinder heranreichend ausgeführt, so daß die Hubbewegungen des Pumpenkolbens 6 nicht behindert sind. Die Regelhülse 14 besitzt darüber hinaus an ihrem oberen, im Bereich der Regelstange befindlichen Ende eine Verzahnung 23, die - wie in Fig. 3 gezeigt - in eine Verzahnung 24 eingreift, die in Form einer Zahnstange an der Regelstange angeformt ist. Letztere ist leichtgängig längsverschieblich in einer Aufnahmebohrung 25 gelagert, die seitlich beabstandet von der Längsachse des Pumpenkolbens 6 und quer zu dieser im Pumpengehäuse 2 eingeformt ist. Die Regelstange 15 ragt teilweise aus dem Pumpengehäuse 2 heraus und ist an ihrem vorstehenden Ende an einen Regelmechanismus angekoppelt. Von diesem Regelmechanismus sind in Fig. 1 und 3 nur jene mechanischen Bewegungsübertragungselemente dargestellt, die die rotierende Regelbewegung einer Steuerwelle 26 in eine Längsverschiebung der Regelstange 15 umsetzen. Dieser Regelwegübertragungsmechanismus besteht aus einem zweiteiligen Kniehebel 27 und einer an dessen oberen Ende drehbar angelenkten, in ihrer Länge verstellbaren Schubstange 28. Letztere ist an ihrem anderen Ende über ein Drehgelenk 29 am aus dem Pumpengehäuse 2 herausragenden Ende der Regelstange 15 angelenkt. Der Kniehebel 27 ist mit seinem Unterteil 30 starr an der Steuerwelle 26 befestigt.

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Das Oberteil 31 des Kniehebels 27 1st am Unterteil 30 desselben verschwenkbar um eine Drehachse 32 angeordnet und durch eine vorgespannte Zugfeder 33 an das Unterteil 30 angepreßt. Die Vorspannung der Zugfeder 33 ist dabei so gewählt, daß der Kniehebel im Normalbetrieb wie eine in sich starre Einheit fungiert, so daß die Regelstange 15 unmittelbar den durch die Steuerwelle 26 vorgegebenen rotatorischen Regelweg in einen geradlinigen Regelweg umsetzt. Dieser Regelweg ist wie in Fig. 1 dargestellt durch eine an der Regelstange 15 angebrachte Skala 34 markiert, wobei eine Anzeigefahne 35 die momentane Regelstellung der Regelstange 15 anzeigt. Die Markierung "Null" auf der Skala ist dabei der Nullfüllungsstellung des Pumpenkolbens 6 zugeordnet, während der Endwert der Skala 34 einer Stellung des Pumpenkolbens 6 für eine Füllungsmenge bei Maximallast der Brennkraftmaschine entspricht. Die vorbeschriebene und in der Zeichnung gezeigte Ausbildung des Kniehebels 27 ermöglicht eine schnelle Rückführung der Regelstange 15 aus einer bestimmten von der Nullfüllungsstellung abweichenden Regelstellung in die Nullfüllungsstellung insbesondere bei bestimmten Notsituationen, die eine schnelle Abschaltung der Einspritzpumpe 1 erfordern. Bei einer derartigen schnellen Rückführung der Regelstange in ihre Nullfüllungsstellung wird das Oberteil 31 des Kniehebels 27 um die Drehachse 32 am starr mit dem Regelmechanismus gekoppelten Unterteil 30 entgegen der Kraftrichtung der Zugfeder 33 verschwenkt. Die Rückstellkraft für eine derartige schnelle Rückführung der Regelstange 15 in ihre Nullfüllungsstellung wird durch Druckluft erzeugt, die andernendes der Regelstange 15 angreift; zur Bildung eines Druckraumes 43 ist dabei das hinter

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ihrem druckluftbeaufschlagbaren Ende liegende Teil ihrer Aufnahmebohrung 25 durch eine Abdeckplatte 36 verschlossen. Letztere besitzt innen eine Anschlagfläche 37, durch die der maximale Verstellweg der Regelstange 15 begrenzt ist. Um diese Anschlagfläche 37 ist in der Abdeckplatte 36 ein Ringkanal 38 eingeformt, dessen Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser der Aufnahmebohrung 25 für die Regelstange 15 ist. In diesen Ringkanal 38 mündet eine Druckluftzuführbohrung 39, die im Pumpengehäuse 2 eingeformt (Fig. 3) und außerhalb desselben an eine Druckluftleitung 40 angeschlossen ist, die über ein Absperrventil 41 zu einem Druckluftbehälter 42 führt. Bei diesem Druckluftbehälter 42 kann es sich um die Anlaßluf ff lasche einer Brennkraftmaschine handeln, von der auch andere Aggregate der Brennkraftmaschine mit Druckluft versorgbar sind. Das Absperrventil 41 ist normalerweise geschlossen und dadurch der Druckraum 43 sowie die zu diesem hinführenden Wege entlüftet. Als Absperrventil kann ein handbetätigbares Ventil oder wie im vorliegenden Falle ein automatisch betätigbares Ventil verwendet sein. Das Absperrventil erhält wie durch einen Pfeil 44 angedeutet für die Freigabe der Druckluftzuführung zum Druckraum 43 ein Steuersignal beispielsweise von einer überwachungseinrichtung 45, der wiederum zur Auswertung Signale von verschiedenen an der Brennkraftmaschine angeordneten Meß- und Kontrollelementen zuführbar sind.

Erfindungsgemäß ist die Regelstange 15 im Bereich ihres druckluftbeaufschlagbaren Endes als Druckkolben ausgebildet, welcher Teil in der Zeichnung mit 46 bezeichnet ist und sich an der Regelstange 15 an deren Verzahnung

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anschließt. Darüber hinaus besitzt die Regelstange nach der Erfindung im Bereich ihres druckluftbeaufschlagbaren Endes eine Radialnut 47 mit trapezförmigem (Fig. 4 und 5) oder rechteckigem Querschnitt (Fig. 6 und 7). In diese Radialnut 47 ist erfindungsgemäß ein elastischer Dichtungsring 48 eingesetzt, der durch zugeführte Druckluft aufgeweitet in Nullfüllungsstellung der Regelstange 15 diese gegenüber ihrer Aufnahmebohrung 25 abdichtet. Der Dichtungsring 48 ist als O-Ring ausgebildet und besitzt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 einen runden Querschnitt, beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 einen quadratischen Querschnitt. Er besteht im vorliegenden Fall aus Gummi, kann jedoch alternativ hierzu auch aus sonstigem synthetischen Kunststoffmaterial mit entsprechender Elastizität bestehen. Der Dichtungsring liegt im

druckluftunbeaufschlagten Zustand entsprechend Fig. 4 und Fig. 6 am Grund der Radialnut 47 an und ist in diesem Zustand um wenige zehntel Millimeter im Durchmesser kleiner als die Aufnahmebohrung 25. Die Radialnut 47 ist an der druckluftbeaufschlagbaren Stirnseite der Regelstange durch eine Druckplatte 49 begrenzt. Diese Druckplatte ist bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel im Durchmesser etwas kleiner als der Druckkolben 46 an der Regelstange 15, so daß zwischen Druckplattenaußenfläche und Aufnahmebohrungswand ein Ringspalt 50 gegeben ist, der bei diesem Ausführungsbeispiel einen Durchlaß für die dem Dichtungsring zu seiner Aufweitung zuführbare Druckluft bildet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 ist die Druckplatte 49 durchmessergleich mit dem Druckkolben 46 ausgebildet. Zur Druckluftzuführung zu dem in der Ringnut 47 sitzenden Dichtungsring 48 ist vom druckluftbeaufschlagbaren Ende der Regelstange 15 ausgehend eine

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zentrale Sacklochbohrung 51 eingeformt, von der mehrere in den Grund der Radialnut 47 ausmündende Querbohrungen 52 wegführen.

Nachstehend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Elemente der Einspritzpumpe für den Fall beschrieben, nämlich, daß der überwachungseinrichtung 45 von einem oder mehreren der an der Brennkraftmaschine vorhandenen überwachungs- bzw. Kontrollelemente eine Störung oder ein Schadensfall signalisiert wird. Die überwachungseinrichtung 45 gibt in diesem Fall dann ein Steuersignal an das die Druckluftleitung 40 normalerweise abgesperrt haltende Absperrventil 41, worauf das Absperrventil öffnet und Druckluft vom Druckbehälter 42 über die vorstehend beschriebenen Zuführwege in den Druckraum 43 einströmt. In jenem Moment, in dem die Druckkraft der in den Druckraum einströmenden Druckluft größer als jene Kraft der Zugfeder 33 ist, die die beiden Teile 30 und 31 des Kniehebels 27 zusammenhält, wird die Regelstange 15 schlagartig aus ihrer momentanen, von der Nullfüllungsstellung abweichenden Regelstellung heraus in ihre Nullfüllungsstellung zurückgeführt, wobei das Oberteil 31 des Kniehebels 27 um die Drehachse 32 am seine Lage beibehaltenden Unterteil 30 des Kniehebels verschwenkt wird. In Nullfüllungsstellung liegt die Regelstange 15 mit einer Anschlagfläche 53 (Fig. 3) an einer Wegbegrenzungsplatte 54 an, die außen am Pumpengehäuse 2 befestigt ist. Nach Erreichen ihrer Nullfüllungsstellung bleibt die Regelstange 15 infolge der Krafteinwirkung der nach wie vor anstehenden Druckluft in dieser Lage gehalten. In der Nullfüllungsstellung der Regelstange 15 greift die anstehende Druckluft auch am

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Dichtungsring 48 an und weitet diesen von innen her auf, bis er satt an der Wand der Aufnahmebohrung 25, wie in Fig. 5 gezeigt, anliegt und so diese gegenüber dem Druckkolben 46 an der Regelstange 15 abdichtet. Bei diesem Aufweitvorgang für den Dichtungsring wird dabei jene Sogwirkung der Druckluft ausgenützt, die durch den Spalt zwischen Aufnahmebohrung 25 und der in dieser mit gewissem Spiel sitzenden Regelstange hindurchtritt. Nach seiner Aufweitung bildet sich zwischen dem Boden der Radialnut 47 und dem Dichtungsring 48 ein Luftpolster, das diesen in aufgeweitetem Zustand hält.

Nach Druckentlastung des Druckraumes 43 kehrt der Dichtungsring 48 aus seiner jeweiligen in Fig. 5 und Fig. 7 dargestellten Lage in seine in Fig. 4 und 6 dargestellte Ausgangslage zurück, in der er durchmessermäßig kleiner als der Druckkolben 46 an der Regelstange 15 ist und somit eine Verschiebung der Regelstange nicht mehr behindert.

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Claims

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengeselfe^l*Qv 33 Stadtbachstraße 1, 8900 Augsburg

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Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Patentansprüche:

Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Pumpenkolben, der an einem Rollenstößel angelenkt durch eine Nockenwelle betätigbar und unter Zwischenschaltung einer Regelhülse durch eine Regelstange verdrehbar ist, welch letztere betätigt durch einen einseitig angreifenden Regelmechanismus in einer Aufnahmebohrung des Pumpengehäuses axial zwischen einer NuIlfüllungs- und einer Maximalfüllungsstellung verschiebbar ist, ferner über ihre Verzahnung mit jener der Regelhülse in Eingriff steht und bei Bedarf unter Zuhilfenahme von Druckluft aus einer Regelstellung heraus in ihre Nullfüllungsstellung rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstange (15) andernendes des angreifenden Regelmechanismus als druckluftbeaufschlagbarer Druckkolben (46) ausgebildet ist und eine Radialnut (47) mit eingesetztem elastischen Dichtungsring (48) besitzt, der durch zuführbare Druckluft auf-

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ORIGINAL INSPECTED

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geweitet in Nullfüllungsstellung der Regelstange (15) diese gegenüber ihrer Aufnahmebohrung (25) abdichtet.
2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem druckluftbeaufschlagbaren Ende der Regelstange (15) zugewandte Ende der Aufnahmebohrung (25) zur Begrenzung eines Druckraumes (43) verschlossen ist, in den DruckluftZuführungskanäle (38, 39) münden, die an eine über ein Absperrventil (41) zu einem Druckluf tbehälter (42) führende Druckluftleitung (40) angeschlossen sind.
3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (48) als O-Ring mit vornehmlich rundem Querschnitt ausgebildet ist und aus Gummi oder sonstigem synthetischen Kunststoffmaterial mit entsprechender Elastizität besteht.
4. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (48) in einer Radialnut (47) mit trapezförmigem oder rechteckigem Querschnitt eingesetzt ist.
5. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (48) im druckluftunbeaufschlagten Zustand einen um wenige zehntel Millimeter kleineren Durchmesser als die Aufnahmebohrung (25) besitzt.
6. Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialnut (47) an der druckluftbeaufschlagbaren Stirnseite der Regelstange (15) durch eine gegenüber deren Druckkolben (46) im Durchmesser etwas kleinere

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Druckplatte (49) begrenzt ist und der zwischen Druckplattenaußenfläche und Aufnahmebohrungswand verbleibende Ringspalt (50) einen Durchlaß für dem Dichtungsring zu seiner Aufweitung zuführbare Druckluft bildet.
7. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom druckluftbeaufschlagbaren Ende der Regelstange (15) wenigstens eine Bohrung (51, 52) zum Grund der Radialnut (47) führt, durch die dem in dieser eingesetzten Dichtungsring (48) Druckluft zu seiner Aufweitung zuführbar ist.

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