DE3142750C2

DE3142750C2 - Treibstoffeinspritzpumpe für eine Diesel-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3142750C2
Application number: DE3142750A
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokosuka Kanagawa Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1984-06-20
Also published as: DE3142750A1; US4437444A

Abstract

Eine Treibstoffeinspritzpumpe für einen Dieselmotor weist eine Kolben- bzw. Stößelpumpe auf. Die Kolbenpumpe saugt Treibstoff aus einem Treibstofftank durch einen Treibstoffkanal. Die Kolbenpumpe fördert den Treibstoff zum Motor. Eine Sicherheitseinrichtung begrenzt den Strömungsdurchsatz des Treibstoffes, der durch den Treibstoffkanal zur Kolbenpumpe und somit zum Motor gefördert wird, wenn die Einrichtung betätigt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Treibstoffeinspriizpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art.

Bei einer solchen, aus der US-PS 33 01 245 bekannten Treibstoffeinspritzpumpe wird die Ventilanordnung bei einer zu hohen Abgastempcratur der Brennkraftmaschine allmählich und in Abhängigkeit der Abgastemperatur geöffnet, um den an die Trcibsloffeinspriizcinrichtungen von der Treibstoffcinspritz.Dumpc geförderten Treibstoff zumindest teilweise :in die Treibstoffpumpe zurückzuführen, wodurch nur noch eine verringerte Menge an Treibstoff in die Brennräumc der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und der stromab der Treibstoffeinspritzpumpe herrschende Treibstoffdruck regelbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Treibs'offcinspriiz.-pumpe der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art so weiterzubilden, daß auch bei einem Öffnen der Ventilanordnung sichergestellt wird, daß die an die Brennkraftmaschine gegebene Treibstoffmenge nicht zu stark vermindert wird.

Bei einer Treibsioffcinspritzpumpc der genannten Art ist diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Mit Hilfe des außer einem nur öffnenden oder schließenden Notventil vorgesehenen Regelventils in dem Treibstoffrückführkanal wird bei der erfindungsgemäßen Treibstoffeinsprit/pumpe sichergestellt, daß bei zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine und geöffnetem Notventil die zurückgeführte Treibstoffmenge über das dann relativ weil geöffnete Regelventil rasch ansteigt, während bei niedriger Drehzahl und geöffnetem Nouentil das Regelventil relativ weil oder vollständig geschlossen ist. um der Brennkraftmaschine eine /. B. für ihren Leerlaufbetrieb ausreichend große Treibsioffmenge noch zuzuführen, obwohl das Notventil geöflnet ist. Dadurch isi der sironuib der lYeibsioffeinsprit/.pumpe herrschende Trcibsloffdruck im wesentlichen unabhängig von der Drehzahl tier Brennkraftmaschine und im wesentlichen konstant.

in Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Treibstoffeinspriizpumpe, bei der die Erfindung anwendbar ist,

F i g. 2 schemalisch eine elektrische Schaltung zum elektrischen Betätigen der Ventilanordnung und

F i g. 3 die ausführungsgemäße Ausbildung dieser Ventilanordnung.

In Fig. I ist eine Treibstoffeinspritzpumpe für einen Dieselmotor gezeigt, der ein Fahrzeug antreibt. Diese Treibstoffcinspriizpumpe umfaßt ein Gehäuse 20 mit einem Treibstoffeinlaß 21 und einem ersten Treibstoffkanal 22. welche miteinander in Verbindung stehen. Eine Treibstoffpumpe 23 ist im Inneren des Gehäuses 20 eingeschlossen und wird vom Motor angetrieben, um mit der halben Drehzahl der Motorkurbelwelle und einer konstanten Phasenzuordnung zu dieser über eine Antriebswelle 24 zu rotieren, welche mit der Motorkurbelwellc gekuppelt ist. Die Treibstoffpumpe 23 saugt Treibstoff, der vom Einlaß 21 durch den Treibstoffkanal 22 eingelassen wird, und liefert den Treibstoff an eine Kammer 27 durch einen zweiten Treibstoffkanal 26. Ein Treibstoffrückführkanal 25A verbindet den Auslaß der Treibstoffpumpe 23 mit dem ersten Treibstoffkanal 22. Ein Entlastungsventil 25 ist im Rückführungskanal 25,4 angeordnet, welches den maximalen Treibstoffdruck im Auslaß der Speisepumpe 23 bestimmt. Die Treibstoffpumpe 23 ist um 90" um die vertikale Achse geschwenkt gezeigt, zusätzlich zu der normalen Schnittansichi hiervon. Eine Kurvenscheibe 28 ist durch Nutfedern 29 an der Antriebswelle derart angebracht, daß sie sich axial längs der Antriebswelle bewegen kann, aber auch gemeinsam mit der Antriebswelle rotieren kann. Die Kurvenscheibe 28 weist mehrere Kurvenflächen 30 auf, dercn Anzahl der Anzahl der Motorzylinder entsprich!. Die Kurvenscheibe 28 wird durch eine Spannplatte 31 und eine Kolbenfedcr 32 gegen ein zylindrisches Rollengehäuse 33 derart angedrückt, daß sie stets mit den Rollen 34 am Gehäuse 33 in Eingriff steht. Da das RoI-lcngchäusc 33 derart abgestützt ist, daß es bezüglich der Antriebswelle drehbar ist. bewegt sich die Kurvenscheibe 28 in Achsrichtung um ein bestimmtes Maß des Kurvenhubes, wenn jede Kurvenfläche 30 über die Rolle 34 hinwegläuft, wenn die Kurvenscheibe 28 von der An-Iriebswclle 24 synchron mil zwei Drehungen der Moiorkurbclwellc gedreht wird.

Hin Kolben 35 zur Treibsiolfcinspeisung ist an der Kurvenscheibe 28 derail befestigt, daß er zusammen mil der Antriebswelle 24 rotiert, und isi vcrschieblich in einen Zylinder 36 eingepaßt, der am Gehäuse 20 befestigt ist. Der Kolben 35 folgt auch in Axialrichtung der Axialbcwcgung der Kurvenscheibe 28. Der Zylinder 36 ist mit einer Einlaßöffnung 37 versehen, welche mit der Kammer 27 durch einen dritten Treibstoffkanal 38 in Verbindung steht. Die Einlaßöffnung 37 ist als Teil des Trcibstoffkanals 38 wirksam. Der Kolben 35 ist mit einem miltigen, axialen Kanal 39 und einer querverlaufen· den Überlauföffnung 40 versehen, welche hiermit in Verbindung steht, um den Druck aus der Hochdruckkammer 41 zu entlasten, die vom Ende des Kolbens 35 und dem Zylinder 36 gebildet ist. Eine Stcuerhülsc 42 ist verschieblich am Kolben 35 angebracht und steuert die C)IInUHg der (Jberlaiiiöfl'nung 40 zur Kammer 27 hin. Wenn sich die Steuerhiilse 42 \on der Scheibe 28 lon be wcgi. dann wird die seitliche Zuordnung der Öffnung der Überlauföffnung 40 verzögert. Der Kolben 35 umfaßt l-'inlaßnulcn 43. durch welche die Einlaßöffnung 37 und die Hochdriickk.immcr 4i wechselweise entspre-

chend der Drehstellung des Kolbens 35 in Verbindung stehen, sowie eine Verteileröffnung 44, welche mit dem mittigen Kanal 39 in Verbindung steht und sieh zum Umfang des Kolbens hin öffnet. Die Verteüsröffnung 44 steht wahlweise mit irgendeiner einer Vielzahl radialer Auslaßkanäle 44/4 in Verbindung, welche im Zylinder 36 ausgebildet sind. Die Auslaßkanäle 44A führen zu den entsprechenden Motorzylindern, und zwar durch entsprechende Abgabeventile und Einspritzdüsen.

Der Kolben 35 wirkt mit dem Zylinder 36 zusammen, um eine Kolbenpumpe 500 zu bilden. Wenn der Kolben 35 sich von der Hochdruckkammer 41 fortbewegt, während er sich dreht, dann bewegt sich die Einlaßnul 43 bis in Verbindung mit der Einlaßöffnung 37, um Treibstoff in die Hochdruckkammer 41 von der Kammer 27 aus durch den Treibstoffkanal 38 einzulassen und hierbei einen Treibstoff-Einlaßhub der Kolbenpumpe 500 zu bewirken. Wenn sich der Kolben 35 zur Hochdruckkammer 41 hin bewegt, dann wird die Verbindung /.wischen der Einlaßnut 43 und der Einlaßöffnung 37 gesperrt und dann der Treibstoff in der Hochdruckkammer 41 unter Druck gesetzt, um in den entsprechenden Motorzylinder synchron mit der zweifachen Drehung der Motorkurbelwelle durch den mittigen axialen Kanal 39, die Verteileröffnung 44, den Auslaßkanal 444. das Abgabeventil und die Einspritzdüse zu gelangen. Der Treibstoff-Abgabchub wird somit in der Kolbenpumpe 500 ausgeführt. Sobald die Überlauföffnung 40 von der Steuerhülse 42 freigelegt wird, strömt dann der Treibstoff in der Hochdruckkammer 41 zur Kammer 27 durch den mittigen axialen Kanal 39 und eic Überlauföffnung 40 zurück, so daß die Treibstoffcinspritzung beendet wird. Somit liefert die Treibstoffeinspritzpumpe Treibstoff zu jedem der Motorzylinder der Reihe nach einmal jeweils auf zwei Umdrehungen der Mortorkurbclwellc bei einer konstanten Phasenzuordnung.

Ein Hebel 45 steht mit seinem unteren Ende mit einem sich drehenden Schwenkteil 464 in Verbindung, welches mit der Steuerhülse 42 mittels eines Kugelgelenks 46ß verbunden ist. Das freie Ende des Hebels 45 ist schwenkbar an einem Stift 47 mit einem Schieber 48 verbunden. Das Schwenkteii 464 schwenkt um einen Stift 49, das als Schwenkpunkt für den Hebel 45 dient und an einer Platte 50 befestigt ist. welche am Gehäuse 20 mittels einer Stange 51 angebracht ist. welche in das Gehäuse 20 eingeschraubt ist. Der Schieber 48 ist mittels eines Gewindes an einer Elektromotorwelle 52 angebracht und mit dieser verbunden, so daß er sich axial bezüglich der Elektrornotorwellc 52 bewegt, wenn sich die Welle 52 dreht. Ein in der Drehrichuing umkehrbarer Elektromotor 53 isi in der Kammer 27 angeordnet und am Gehäuse 20 befestigt. Wenn der Elektromotor 53 seine Welle 52 in einer Richtung antreibt, dann wird der Schieber 48 in Achsrichtung bewegt und der Hebel 45 geschwenkt, wobei er die Steuerhülse 42 von der Scheibe 28 fortverschiebt. In diesem Fall wird die Öffnungs-Zeitsteuerung der Überlauföffnung 40 verzögert, um den Zeitraum zu erhöhen, während welchem Treibstoff eingespritzt wird, um die Treibstoffmenge zu erhöhen, welche in die Motorzylinder eingespritzt wird. Wenn der Elektromotor 53 seine Welle 52 in Rückwärtsrichtung antreibt, dann erfolgt umgekehrt die Zeitsteuerung der Überlauföffnung 40 verfrüht, um die Treibstoffmenge zu verringern, die in die Motorzylinder eingespritzt wird.

Das Rollcngehäuse 33 isi derart abgestützt, daß es in der Lage ist. sich zu drehen. Wenn das Rollcngehäuse 33 mil den Rollen 34 in einer Richtung entgegengesetzt /ur Drehung der Kurvenscheibe 28 gedreht wird, dann wird die Zeit, bei welcher die Kurvcnflächen 30 über die Rollen 34 hinweglaufen, relativ nach vorne verstellt. Deshalb verfrüh!, diese Drehung des Rollengehäuses 33 die Treibsioffeinspritz-Zeitsteuerung. ausgedrückt anhand des Kurbelwinkels, d:i der Treibstoff dann eingespritzt wird, wenn jede Steuerkun'enfläche 30 über eine Rolle 34 hinwegläufl. Eine Zeitsteueranordnung 110 ist vorgesehen, um die Treibstoffeinspritz-Zeitsteuerung

in entsprechend der Moiordreh/ahl zu steuern, und zwar durch Drehung des Rollengehäuses 33. Die Zeitsteueranordnung UO umfaßt einen Zeitsteuerzylinder 111 und einen Zeitstcuerkolben 112, der verschieblich im Inneren des Zylinders 111 angeordnet ist, um eine Hoch-

i^r) druck- und Niederdruckkammer 113 und 114 im Zylinder 111 an den entgegengesetzten Enden des Kolbens

112 zu bilden. Die Hochdruekkammer 113 steht mit der Kammer 27 durch einen Kanal 115 im Kolben 112 in Verbindung, um hierin den Druck des Treibstoffs einzuleiten, der von der Speisepumpe 23 der Kammer 27 zugeführt wird. Die Niederdruckkammer 114 steht durch einen Kanal 116 mit dem Treibstoffkanal 22 in Verbindung, der /um Einlaß der Speisepumpe 23 führt, um hierin den Druck des Treibstoffes einzuleiten, der der Treibstoff pumpe 23 zugeführt wird. Eine Zeitsteuerfcder 117 ist in der Niederdruckkammer 114 angeordnet, um den Kolben 112 gegen die Hochdruekkammer

113 hin vorzuspannen. Somit bewegt sich der Kolben

112 axial entsprechend dem Druckunterschied zwischen den Kammern 113 und 114. Das Rollengehäuse 33 ist mit dem Kolben 112 mittels eines Antriebstiftes 118 verbunden, welcher entsprechend der Axialbewegung des Kolbens 112 geschwenkt wird. Eine Zunahme in der Drehzahl der Treibstoffpumpe 23 oder der Motordreh-J5 zahl veranlaßt eine Zunahme des Treibstcffdrucks in der Kammer 113. Wenn somit die Motordrehzahl zunimmt, wird der Kolben 112 von der Hochdruekkammer

113 fortgedrücki. wobei er das Rollengchäuse 33 in einer Richtung entgegengesetzt zu jener der Drehung der Stcuerkurvenscheibe 28 dreht, um die Treibstoffeinspritz-Zeilsteucrung relativ zu verfrühen (ausgedrückt durch den Kurbelwinkel).

Ein Überflicö- bzw. Überlastungsauslaß 120, der zur Kammer 27 hin offen ist, ist in der Wand 20 des Gehäuscs vorgesehen, um einen übermäßigen Treibstoffdruck dadurch zu verhindern, daß der Treibstoff in der Kammer 27 zur Niederdruckseitc hin freigesetzt wird, wie etwa zu einem Treibstofftank, der mit dem Treibstoffeinlaß 21 in Verbindung steht.

Mi Ein elektrisch angetriebenes Ventil 54 ist im dritten Treibstoffkanal 38 Zwischengeschäft, um wahlweise die Treibstoffeinspeisung zur Hochdruekkammer 41 durch den Kanal 38 zu unterbrechen. Normalerweise ist das Ventil 54 offen, um den Treibstoff in die Hochdruckes kammer 41 durch den Kanal 38 eintreten zu lassen. Der Kolben 35 ist mit sich axial erstreckenden Hilfs-Einlaßnuten 55 verschen, welche diametral den entsprechenden Einlaßnuten 43 gegenüberliegend angeordnet sind und mit der Hochdruekkammer 41 verbunden sind. Der Mi Zylinder 36 ist mit einer sich radial erstreckenden HilfsEinlaßöffnung 56 versehen, welche diametral der Einlaßöffnung 37 gegenüberliegend angeordnet ist. Wenn .•>'.ch der Kolben 35 dreht, während er sich in Achsrichtung heu cgi. sieht die Hilfsöffnung 56 wahlweise mit b^r> irgendeiner der llilfsnuten 55 und somit der Hochdruekkammer 41 in Verbindung. Die I lilfsöffnung 56 steht mit der Kammer 27 durch einen Hilfs-Trcibstofikanal 57 in Verbindung, der in der Wand des Gehäuses 20 ausgebil-

det ist. Die HilfsÖffnung 56 wirkt als ein Teil des HiIIs-Treibstoffkanals 57. Ein elektrisch angetriebenes Notventil 58 ist im Hilfs-Treibstoffkanal 57 zwischcngcschaltet, um wahlweise die Verbindung /wischen dem Hilfskanal 57 und der HilfsÖffnung 56 zu sperren. Das Notventil 58 ist normalerweise geschlossen, um die Verbindung zu unterbrechen. Auf diese Weise ist der Hilfskanal 57 mit dem einen Ende am Treibstol'fkanal 38 stromaufwärts vom Unterbrechungsventil 54 durch die Kammer 27 und mit dem anderen Ende an der Hilfsöffnung 56 der Kolbenpumpe 500 angeschlossen.

Das Ventil 54 wird geschlossen, um eine Treibstoffabgabe nach Maßgabe der normalen Arbeitsweise der Treibstoffeinspritzpumpe zu unterbinden, wenn bestimmte und in aller Regel für den Motor gefährliche Betriebszustände erfaßt werden. Solche Betnebszustande können z. B. ein zu geringer Schmieröldruck, eine zu hohe Drehzahl oder eine zu hohe Temperatur des Motors sein. Um jedoch auch bei einem solchen Betriebszustand einen Notbetrieb bzw. den Leerlauf des Motors aufrechterhalten zu können, ist das Notventil 58 vorgesehen, das eine auf einen relativ geringen Wen begrenzte Treibstoffabgabe an die Motorzylinder immer noch zuläßt.

Batterie 64 über den Zündschalter 65. Der negative Anschluß der Batterie 64 liegt an Masse. Die Steuereinheit 210 treibt den Elektromotor 53 (siehe Fig. I) in Abhängigkeit von der Leistung des Motors, so daß die Treibsloffmcngc, die in den Motorzylinder eingespritzt wird, mit der Leistung zunimmt. In einem Notzustand, bei dem beispielsweise die Steuereinheit 210 defekt ist. ist das Ventil 54 für die Trcibstoffzufuhr (siehe Fig. 1) derart ausgebildet, daß es offen bleibt, damit trotzdem

ι Treibstoff dem Motor zugeführt wird.

Unicr normalen Bedingungen ist der Notschalter 61 mit seinem beweglichen Kontakt 63 an seinem ersten, ortsfesten Kontakt 60 angeschlossen, um elektrische Energie von der Batterie 64 der Steuereinheit 210 zuzu-

. _fünrcn vorausgesetzt, daß der Zündschalter 65 geschlossen ist. Somit steuert die Steuereinheit 210 normalerweise den Elektromotor 53. Andererseits ist das Notventil 204 nicht erregt, um den Trcibstoffrückführungskanal 200 zu sperren. Deshalb wird der Treibstoff in der

ο Kammer 27 nur durch den Überlasiungsauslaß 120 abgeleitet so daß der Trcibsloffdruck in der Kammer 27 nähemngsweise proportional der Motordrehzahl oder der Drehzahl dcrTreibstoffpumpe 23 ist. Dieser proportionale Zusammenhang ermöglicht es. daß die Treib-

200, der von einem Überlastungskanal 201 abzweigt und sich in die Kammer 27 über eine Einschnürung 120 hin-

binuiunuD eier mjiul-hijumhh. hii^k"» _..<--

iähr konstant bleibt oder leicht mit der Motordrehzahl zunimmt.

stoffrückführkanal 200 ist somit mit dem einen Ende am Treibstoffkanal 38 (siehe F i g. I) stromab von der Treibstoffpumpe 23 (siehe Fig. 1) über die Kammer 27 und mit dem anderen Ende am Trcibstolftank angeschlos-

Ein elektrisch angetriebenes Notventil 204 ist im Treibstoffrückführkanal 200 angeordnet. Das Notventil 204 umfaßt einen magnetischen Veniilkörper 205, der im Treibstoffrückführkanal 200 angeordnet ist. eine Fe-

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V I. IuI IIUUI Iff AW 1.1V-IiWiI >»*_·■!»-. ·. -■ -_σ-

und dem /weiten, ortsfesten Kontakt 62 im Notzustand herzustellen, wird die Steuereinheit 210 außer Betrieb gesetzt und das Notventil 204 wird erregt, um den Treibstoffrüekführungskanal 200 zu öffnen. Somit kann Treibstoff aus der Kammer 27 zum Treibstofftank durch den Trcibsioffrückfülmingskana! 200 zusätzlich zum Überlastungsauslaß 120 zurückströmen, um den Druck in der Kammer 27 stark zu verringern. Somit kann selbst dann wenn die Motorregelung Störungen aufweist, der

magnetisieren. Wenn die Spule 208 erreg, κ

wird ° _{2 ß bdm}

wiiucii des Ventilkörpers 205 anzuziehen. Somit wenn es erregt ist. das Notventil 204 den Treibstoffrückführungskanal 200. Wenn es andererseits außer Erregung gesetzt wird, dann schließt das Noivenlil 204 den Kanal 200. Ein Treibstoffeintritt in das Notventil wfrd durch Verwendung von Dichiungsieilen und einer Abdeckung 209 verhindert, die den Ventilkörper 205, die Feder 206, den Kern 207 und die Spule 208 gemcini mit der Wand des Gehäuses 20 einschließt. Obwohl

k-uvil 200 den Motorzylindern keine zum Betrieb des Motors ausreichende Treibstoffmenge mehr zugeführt

werden kann. .

Um dieses zu vermeiden, ist ein Regelventil 220 im TreibsioiirÜL-kführkana! 200 stromabwärts vom Notventil 204. jedoch stromaufwärts von der Abzweigungsstelle des Rückführkanals 200 vorgesehen. Das Regel-

sen und mit dem anderen Anschluß an Masse gelegt. *s zum

27 auf einen

her Drehzahl einreguliert. Andererseits nimmt die Menge des Treibstoffes, der in die Motorzylinder bei jedem Abgabehub der Kolbenpumpe eingespritzt wird, rasch mit einer Zunahme der Motordrehzahl ab. Bei einer sehr niedrigen Drehzahl und einem entsprechend geringen Treibstoffdruck in der Kammer 27 ist das Regelventil 220 dagegen annähernd oder sogar vollständig geschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Treibstoffsprilzpumpe für eine Dicsel-Brennkraftmaschine mit einer Kolbenpumpe zum Zuführen von Treibstoff an die Brennkraftmaschine, einer Treibstoffpumpe zum Zuführen von Treibstoff an die Kolbenpumpe, einem Treibstoffrückführkanal. der die Treibstoffpumpe überbrückt, und einer in dem Treibstoffrückführkanal angeordneten Ventil- κι anordnung zum wahlweisen Sperren und einniellbaren Öffnen des Treibstoffrückführkanals zum Regulieren des Treibstoffdruckes an einer Stelle stromab von dieser, wodurch der Treibstoffdruck am Auslaß der Treibstoff pumpe regelbar ist, wenn der Treibstoffrückführkanal geöffnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (204, 220) ein den Treibstoffrückführkanal (200) entweder sperrendes oder öffnendes Notventil (204) und ein den wirksamen Öffnungsquerschnitt des Treibstoffrückführkanals (200) derart einstellendes Regelventil (220) aufweist, daß der Treibstoffdruck ein konstanter, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängiger Druck ist.