DE3316458A1

DE3316458A1 - Kraftstoff-einspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen, insbesondere diesel-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3316458A1
Application number: DE19833316458
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dietach Fischer; Rainer Dipl.-Ing. 8027 Neuried Zimmer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1983-05-05
Filing date: 1983-05-05
Publication date: 1984-11-08
Also published as: DE3316458C2

Description

Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Kraftstoff-Einspritzpumpe dieser Bauart ist beispielsweise aus der DE-OS 30 10 312 bekannt. Hierbei ist ein Kolben im Innern des anderen Kolbens relativ zu diesem verschiebbar angeordnet. Zur drehzahlabhängigen Spritzbeginnverstellung nach einer bekannten Grundcharakteristik wird der innere Kolben vom drehzahlabhängigen Kraftstoffdruck in der Kraftstoffpumpe beaufschlagt. Der äußere Kolben ist durch Kraftstoffdruck zum inneren Kolben gegensinnig bewegbar. Erreicht ist damit die Parallelverschiebung der Spritzverstell-Kennlinie nach der Grundcharakteristik über der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei die Veränderung des Spritzbeginns unabhängig von der jeweiligen Drehzahl erfolgen kann.

Für die Anpassung eines Einspritzzeitpunktes an die jeweilige Drehzahl sind ferner Spritzbeginn-Verstellvorrichtungen mit Spritzverstell-Kennlinien bekannt, die einengeknickten Verlauf aufweisen. Solche Verstellvorrichtungen sind beispielsweise in der DE-OS 31 21 108 beschrieben und gezeigt. Hiernach wird es als bekannt beschrieben, einer ersten Feder nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes des

Verstellkolbens eine zweite Feder zuzuschalten, so daß durch das verspätete Einsetzen der zweiten Feder ein deutlicher Knick in der Kennlinie erzielt wird. Als Nachteil wird angegeben, daß bis zum Eingriff der zweiten Feder verhältnismäßig große Relativverdrehungen pro Drehzahländerung und anschließend nur geringere Relativverdrehungen pro Drehzahländerung für die Spritzbeginn-Verstellvorrichtung möglich sind. Der Gegenstand der DE-OS 31 21 108 bezieht sich auf eine Spritzbeginn-Verstellvorrichtung mit einem Verstellkolben, der mit in Reihe geschalteten Federn zusammenwirkt. Die Federn sind von unterschiedlicher Federhärte. Bekanntlich wird bei einer derartigen Federschaltung die gegenüber der harten Feder relativ weichere Feder bei Belastung unverhältnismäßig stärker zusammengedrückt als die harte Feder. Damit wird, wie beim angegebenen Stand der Technik, in einem ersten Drehzahlbereich ein relativ steiler Kennlinienverlauf und im anschließenden Drehzahlbereich ein relativ flacher Verlauf der Spritzbeginn-Kennlinie erreicht. Das bedeutet, daß anfangs verhältnismäßig große Relativverdrehungen der Spritzbeginn-Verstellvorrichtung pro Drehzahländerung und anschließend nur geringere Relativverdrehungen pro Drehzahländerung erzielt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Einspritzpumpe der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Bauart so zu verbessern, daß die Spritzbeginn-Verstellung in Richtung "früh" in einem ersten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine verhältnismäßig gering ist und ab einer vorgewählten Drehzahl der Brennkraftmaschine in dem anschließenden Drehzahlbereich relativ groß ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Grundgedanke der Erfindung ist, den mit der Spritzbeginn-Verstellvorrichtung unmittelbar in Antriebsverbindung stehenden Kolben gegen eine Rückstellfeder von solcher Härte wirken zu lassen, daß bei einer

vorgewählten Drehzahl der Brennkraftmaschine der drehzahlabhängige Kraftstoffdruck durch eine relativ kleine Kolbenfläche zur Überwindung der Federkraft für eine weitere Verstellung nach "früh" nicht mehr ausreicht. Für eine weitere Verstellung schlägt ein vom drehzahlabhängigen Kraftstoffdruck gegen den Widerstand einer gesonderten Feder nachgeführter, weiterer Kolben mit relativ großer Kolbenfläche für den Kraftstoffdruck am ersten Kolben an, wobei die Summe der Kräfte aus dem Kraftstoffdruck und den

^q beiden Kolbenflächen eine raschere Verstellung nach "früh" bewirkt. Damit wird der Spritzbeginn ab der vorgewählten Drehzahl bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine pro Drehzahländerung schneller auf "früh" verstellt, während die Frühverstellung des Spritzbeginns pro Drehzahländerung

^g bei niederen Drehzahlen der Brennkraftmaschine demgegenüber deutlich geringer sein kann.

Zur Festlegung der Neigungen der Äste der Verstellkennlinie dient neben dem Flächenverhältnis der beiden Kolben iⁿ Ausgestaltung der Erfindung auch das Verhältnis der Federhärten der parallel geschalteten Rückstellfedern. Durch die Kombination unterschiedlich harter Federn kann ein und derselbe Spritzversteller lediglich durch Verändern der Federn für verschiedene Brennkraftmaschinen verwendet werden.

Sin bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig· 1 eine Kolbenanordnung für eine Spritzbeginn-Verstellvorrichtung mit parallelgeschalteten Rückstellfedern,

Fig. 2 eine Spritzbeginn-Verstellkennlinie in einem Hub/Drehzahl-Diagramm.

Eine nicht näher dargestellte Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 für eine Diesel-Brennkraftmaschine umfaßt eine Spritzbeginn-Verstellvorrichtung, die über eine Koppelstange 2 mit zwei durch Kraftstoffdruck verstellbare Kolben 3 und 4 in Antriebsverbindung steht. Die Kolben 3 und 4 sind koaxial in einer gestuften Gehäusebohrung 5 angeordnet. In der im Durchmesser kleineren Gehäusebohrung 5^f ist der innere Antriebs-Kolben 3 verschiebebeweglich angeordnet. In der im Durchmesser größeren Gehäusebohrung 5" ist der Ringkolben 4 angeordnet, der sowohl mit der Gehäusebohrung 5" als auch mit dem Antriebskolben 3 gleitbeweglich in Verbindung steht. Der Antriebskolben 3, der über die Koppelstange 2 in unmittelbarer Antriebsverbindung mit der Spritzbeginn-Verstellvorrichtung steht, wird durch eine Rückstellfeder 6 in Ausgangslage gehalten. Durch eine Rückstellfeder 7 wird der Ringkolben 4 in Ausgangsstellung gehalten. Beide Rückstellfedern 6 und 7 sind am Gehäusedeckel 8 abgestützt Der Antriebskolben 3 weist am federseitigen Ende einen Anschlag 9 auf, der in einem vorbestimmten Abstand vom

2Q Ringkolben 4 in Verstellrichtung gemäß Pfeil "A" angeordnet ist. Bei Betrieb der Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 wird der Ringkolben 4 über die Stirnfläche 10 und der Antriebskolben 3 über die Stirnfläche 11 vom drehzahlabhängigen Kraftstoffdruck beaufschlagt, der im Pumpenraum 12 der Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 herrscht.

Der in ständiger Antriebsverbindung mit einer Spritzbeginn Verstellvorrichtung stehende Antriebskolben 3 wird von dem mit zunehmender Drehzahl allmählich ansteigenden Kraft-

3Q stoffdruck gegen den Widerstand der Rückstellfeder 6 gemäß Pfeilrichtung "A" verschoben. Dadurch wird eine Spritzbeginn-Verstellung nach "früh" gemäß der Kennlinie 13 im Hub/Drehzahl-Diagramm der Fig. 2 erreicht. Bei einer vorgewählten Drehzahl n_g am Ende eines ersten Drehzahlbereiches der Brennkraftmaschine hat der vom Kraftstoffdruck ebenfalls beaufschlagte Ringkolben 10 gegen den Widerstand der Rückstellfeder 7 den voreilenden Antriebskolben 3

eingeholt und liegt am Anschlag 9 an. Ab der vorgewählten Drehzahl n_g am Anfang des anschließenden weiteren Drehzahlbereiches der Brennkraftmaschine addieren sich die Druckkräfte auf die Kolbenflächen 10 und 11 der gemeinsam in Pfeilrichtung "A" verschobenen Kolben 4 und 3 zur Überwindung der Federkräfte aus den parallelgeschalteten Rückstellfedern 6 und 7· Da sich die Federkräfte parallel angeordneter Federn summieren und damit eine Federkonstante höheren Betrages erzielt ist, verläuft die Kennlinie gegenüber der Kennlinie 13 steiler. Mit der Kolbenanordnung ist somit eine geknickte Spritzbeginn-Verstellkennlinie 15 erreicht, nach der bei geringen Drehzahlen der Brennkraftmaschine eine verhältnismäßig kleine Relativverdrehung der Spritzbeginn-Verstellvorrichtung pro Drehzahländerung erreicht wird, während der Spritzbeginn ab der vorgewählten Drehzahl n_g bei zunehmender Drehzahl schneller auf "früh" verstellt wird. Durch Wahl verschiedener Federhärten für die Rückstellfedern 6 und 7 können bei gleichbleibendem Flächenverhältnis der Flächen 10 und 11 der Kolben 4 und 3 Kennlinien 16 und 17 mit unterschiedlicher Neigung erreicht werden. Maßgebend für die Neigungen sind ferner die Verhältnisse der Kolbenflächen 10 und 11 zu den Härten bzw. Steifigkeiten der jeweiligen Rückstellfedern 6 und 7, wobei der steifen Rückstellfeder 6 eine relativ kleine Kolbenfläche 11 unc der weichen Rückstellfeder 7 eine relativ große Kolbenfläche 10 zugeordnet ist. Der im Diagramm nach Fig. 2 auf der Hub-Ordinate abgetragene Wert s·) entspricht dem gesamten Nachlaufweg des Ringkolbens 4 gegenüber dem voreilenden Antriebskolben 3 für die gewählte Drehzahl n_g.

Jeder der Kolben 3, 4 kann auch mit einer gesonderten Druck-Steuer- oder -Regeleinrichtung in Wirkverbindung stehen, die in Abhängigkeit eines Kennfeldes der Brennkraftmaschine arbeitet. Schließlich können die Rückstellfedern 6 und 7 zur Veränderung der Federkraft anstelle des Einschraubdeckels 8 gegen hydraulisch verstellbare Kolben anliegen.

1 Die Kolbenanordnung nach der Erfindung bietet sich durch den einfachen Aufbau in vorteilhafter Weise als hydraulischer Stellmotor für eine elektronische Spritzbeginn-Verstellung an.

Claims

Patentansprüche:

Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen, mit einer Spritzbeginn-Versteilvorrichtung, - die in Antriebsverbindung steht mit zwei durch veränderlichen Kraftstoffdruck verstellbaren Kolben,

- die koaxial in einer Gehäusebohrung angeordnet sind,

- wobei ein äußerer Kolben sowohl mit der Gehäusebohrung als auch mit dem koaxial inneren Kolben gleitbeweglich in Verbindung steht und

- jeder Kolben mit einer Rückstellfeder zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet,

- daß beide Kolben (3 bzw. 4) gegen die Wirkung parallel gegen das Gehäuse abgestützter Rückstellfedern (6, 7) in gleicher Verstellrichtur.g vom Kraftstoffdruck beaufschlagt sind und

- daß der äußere Kolben ein Ringkolben (4) ist,

- für den am inneren als Antriebskolben (3) wirkenden Kolben in einem vorbestimmten Abstand von der relativen Ruhelage beider Kolben in Verstellrichtung (Pfeil "A") ein Mitnehmer-Anschlag (9) angeordnet ist.
2. Kraftstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1, mit einer Gehäusebohrung als Stufenbohrung, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Ringkolben (4) in dem im Durchmesser größeren Teil (5") der Stufenbohrung (5) angeordnet ist,

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daß der Antriebskolben (3 ) in dem im Durchmesser kleineren, als Druckzylinder ausgebildeten Teil (5') der Stufenbohrung (5) angeordnet ist, und daß die Rückstellfeder (7) des Ringkolbens relativ zur Rückstellfeder (6) des Antriebskolbens (3) weicher ist, wobei der Ringkolben eine relativ große Druckfläche

(10) für den Kraftstoffdruck aufweist.