DE3327370C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz­ pumpe für aufgeladene Diesel-Brennkraftmaschinen, insbe­ sondere einer Verteilereinspritzpumpe, nach dem gattungs­ bildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzpumpe ergibt sich aus der DE-OS 28 47 572. Hierbei wird der vorhandene, drehzahlgesteuer­ te Druck des im Innenraum der Einspritzpumpe befindlichen Kraftstoffs als drehzahlabhängige Stellgröße für die Be­ aufschlagung des Stellkolbens herangezogen. Dadurch er­ gibt sich eine raumsparende Anordnung der Steuereinrich­ tung. Ein zusätzliches Drehzahlstellglied wird nicht be­ nötigt. Auch kommt man mit einer einzigen, dem Raumnocken und dem Stellkolben gemeinsamen Rückstellfeder aus. Bei dieser Kraftstoffeinspritzpumpe erfolgt also die Mengen­ korrektur durch hydraulische Betätigung. Will man eine solche kombinieren mit einer ladedruckabhängigen Ver­ änderung des Gegendruckes im Federraum, ergeben sich Schwierigkeiten, weil die Aufteilung des gesamten Schie­ berweges des Stellkolbens mit Raumnocken durch den För­ derpumpendruckverlauf im Drehzahlbereich dieser Funk­ tionen bestimmt ist. Wenn für die ladedruckabhängige Ver­ änderung des Gegendruckes im Federraum ein größerer Weg benötigt wird, ist dem schwerlich zu entsprechen. Ein solcher Kennlinienknick ist nur mit großem Aufwand erreichbar, weil man entweder den Gesamtweg vergrößern oder die Federsteifigkeit, z. B. durch Einsatz von zwei Federn, ver­ ändern müßte oder den Raumnocken abgestuft ausbilden könnte, wobei die Einstellung des Kennlinienknicks hier­ bei außerordentlich schwierig ist.

Es liegt die Aufgabe vor, die gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe so weiterzubilden, daß in einfacher und raumsparender Weise ein Knick im Verlauf der die drehzahlabhängige Verstellung des Vollastan­ schlags kennzeichnenden Kennlinie erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe hat den Vorteil, daß der Kennlinienknick durch Veränderung der wirksamen Fläche des Stellkolbens verwirklicht ist. Im ersten Teil des Schieberweges wirkt der gesamte Quer­ schnitt des Stellkolbens gegen die Rückstellfeder, mit einhergehender erster Kennlinie größerer Steigung des Schieberweges als Funktion der Drehzahl. Sobald der innere Kolben bei dieser Hubbewegung am gehäusefesten Anschlag anschlägt und abgestützt ist, bleibt er ge­ häusefest stehen, so daß unter der Einwirkung des Kraftstoffdruckes der Stellkolben relativ zum feststehen­ den inneren Kolben bewegt wird. Hierbei ist nur noch die restliche Ringfläche vom Kraftstoffdruck beaufschlagt, was einer Änderung der Federsteifigkeit gleichkommt. Es ergibt sich mit Knick eine an die erste Kennlinie an­ schließende zweite Kennlinie des Schieberweges als Funktion der Drehzahl, mit gegenüber der ersten Kennlinie geringerer Steigung. Die Erfindung schafft die Voraus­ setzung für eine sehr einfache Einstellung des Kennlinien­ knickes, z. B. durch Verstellbarkeit des gehäusefesten An­ schlages. Von Vorteil ist, daß der Kennlinienknick mit nach wie vor einfachen Elementen ohne die Notwendigkeit einer zweiten Feder oder eines komplizierten Raumnockens verwirklicht ist. Von Vorteil ist ferner, daß die End­ kraft der Rückstellfeder und dadurch deren Beanspruchung kleiner wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Teiles einer Verteilereinspritzpumpe.

In der Zeichnung ist eine Hubkolben-Verteilereinspritz­ pumpe lediglich ausschnittweise gezeigt, die grundsätz­ lich bekannt ist (DE-OS 28 47 572). Die Einspritzpumpe 10 ist für den Anbau an aufgeladene Dieselmotoren bestimmt. Sie weist ein Pumpengehäuse 11 und eine daran angesetzte Steuereinrichtung 12 auf, die einer drehzahlabhängig gesteuerten Korrektur der Lage eines Vollastanschlages 13 dient. Als drehzahlabhängige Stellgröße dient hier der drehzahlgesteuerte Druck des sich im Innenraum 18 des Pumpengehäuses 11 befindlichen Kraftstoffs. Der Vollastanschlag 13 ist vom balligen Ende eines Hebelarmes 14 a eines doppelarmigen Anschlag­ hebels 14 gebildet, dessen zweiter Hebelarm 14 b sich an einem als Übertragungsteil dienenden Abtaststift 15 abstützt. Der Abtaststift 15 ist mittels eines in die Wand des Pumpengehäuses 11 eingesetzten Führungsgliedes 16 mit enger, den Durchtritt von Kraftstoff verhindern­ der Gleitpassung geführt. Der Abtaststift 15 stützt sich mit seinem freien Ende an der Nockenfläche 17 eines Raumnockens 19 ab, die er abtastet.

Der Innenraum 18 ist mit unter drehzahlabhängig gesteuer­ tem Vorförderpumpendruck stehendem Kraftstoff gefüllt. Er dient zugleich als Saugraum der Einspritzpumpe und nimmt einen mechanischen Drehzahlregler 20 auf, von dem in der Zeich­ nung nur der den Vollastanschlag 13 tragende, auf der gehäusefesten Achse 21 schwenkbar gelagerte Anschlaghebel 14 sowie ein sich am Vollastanschlag 13 abstützender Spannhebel 22 zu sehen sind.

Der Raumnocken 19 ist einstückiger Bestandteil eines zu dessen Axialverschiebung verschiebbaren Stellkolbens 23, dessen sich an die beaufschlagbare Kolbenstirnfläche 24 anschließender Zylinderteil 25 in besonders kompakter Ge­ staltung gleich die Nockenfläche 17 trägt. Der Stellkolben 23 mit seinem Zylinderteil 25 ist axial verschiebbar in einer Zylinderbuchse 26 gehalten, die auswechselbar in die Wand des Pumpengehäuses 11 eingepaßt ist. Die Zylin­ derbuchse 26 ist an beiden Enden offen. Am in der Zeich­ nung unteren Ende ist darin ein Sprengring 27 als Anschlag angesetzt, der ein Herausfallen des Stell­ kolbens 23 in den Innenraum 18 hinein verhindert.

Der Druck des im Innenraum 18 befindlichen Kraftstoffes als drehzahlabhängige Stellgröße beaufschlagt die Kolben­ stirnfläche 24, so daß der Stellkolben 23 entsprechend dem drehzahl­ abhängig gesteuerten Druck den Raumnocken 19 entgegen der Rückstellkraft einer Feder 28, die an einer ein­ stellbaren Kappe 29 abgestützt ist, verschiebt und in eine Lage bewegt, in der zwischen der hydraulischen Stell­ kraft und der Rückstellkraft der Feder 28 Gleichgewicht herrscht.

Der Stellkolben 23 enthält inner­ halb einer Kolbenkammer 30 einen beweglichen, zum Stell­ kolben 23 koaxialen inneren Kolben 31. Die Kolbenkammer 30 befindet sich auf der Seite des Stellkolbens 23, die dessen Kolbenstirnfläche 24 gegenüberliegt. Zu diesem Ende hin ist die Kolbenkammer 30 offen. Am offenen Ende ist ein Axialanschlag 32 in Form eines Ringes od. dgl. befestigt, an dem der innere Kolben 31 mit einer Seite anschlägt. Der Axialanschlag 32 ist innen offen und bildet eine Axialabstützung für die Rückstellfeder 28.

Auf der anderen Seite des inneren Kolbens 31 bildet ent­ weder der Boden 33 der Kolbenkammer 30 oder ein einge­ legter Ring einen Axialanschlag 34. Der innere Kolben 31 ist innerhalb der Kolbenkammer 30 relativ zum Stellkolben 23 zwischen den beiden Anschlägen 32 und 34 beweglich. Der relative Bewegungshub ist einstellbar, z. B. dadurch, daß in die Kolbenkammer 30 an zumindest einem Ende des inneren Kolbens 31 weitere Distanzringe eingelegt werden.

Der innere Kolben 31 ist durch einen zum Innenraum 18 des Pumpengehäuses 11 offenen Kanal 35 im Stellkolben 23 auf seiner dem Innenraum 18 zugewandten Seite mit dem drehzahlabhängig gesteuerten Vorförderpumpendruck, unter dem der Kraftstoff steht, beaufschlagbar. Der Kanal 35 ist als zentrale Axialbohrung ausgebildet, die von der Kolbenstirnfläche 24 ausgehend in die Kolbenkammer 30 führt.

Dem inneren Kolben 31 ist auf der dem Kanal 35 abgewand­ ten Seite ein gehäusefester, verstellbarer Anschlag 36 in Form einer Anschlagschraube zugeordnet. Mit seiner zugewandten Seite kann der innere Kolben 31 bei der Verschiebung des Stellkolbens 23 am freien Ende des An­ schlages 36 mit einhergehender Hubbegrenzung anschlagen.

Die Öffnung des den Axialanschlag 32 bildenden Ringes ist so groß, daß dieser vom freien Ende des Anschlages 36 durchsetz­ bar ist.

Wie ersichtlich ist, befindet sich die Nockenfläche 17 auf einem Axialabschnitt des Zylinderteiles 25, wobei die Nockenfläche 17 sich in Rückstellrichtung der Feder 28 etwa kegelstumpfförmig verjüngt. Der die Nockenfläche 17 tragende Axialbereich befindet sich zwi­ schen der wirksamen Kolbenstirnfläche 24 einerseits und der Kolbenkammer 30 andererseits.

Durch den Kraftstoffdruck im Innenraum 18 wird der innere Kolben 31 dauernd in der gezeigten Position gehalten, in der er mit einer Stirnseite am Axialanschlag 32 anschlägt.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 12 beschrieben. Die Lage des Vollastanschlages 13 be­ stimmt die Stellung des Spannhebels 22 und damit die die maximal zulässige Vollasteinspritzmenge steuernde Lage eines nicht weiter gezeigten Ringschiebers, der als Teil der Einspritzpumpe 10 vom Spannhebel 22 und einem nicht weiter gezeigten Regelhebel betätigbar ist. Die Lage des Vollastanschlages 13 wird über den Abtaststift 15 von dem Verlauf der Nockenfläche 17 des Raumnockens 19 be­ stimmt. Der drehzahlabhängig gesteuerte Kraftstoffdruck im Innenraum 18 wirkt auf die Kolbenstirnfläche 24 des Stellkolbens 23 und, durch den Kanal 35 und die Kolbenkammer 30, zunächst auch auf die dem Kanal 35 zu­ gewandte Stirnfläche des inneren Kolbens 31, der unter dieser Kraft am Axialanschlag 32 und damit am Stellkolben 23 abgestützt ist. Mithin wirkt also der Kraftstoffdruck auf die gesamte, dem Querschnitt des Steuerkolbens 23 entsprechende Fläche. Unter dieser Kraft wird der Stell­ kolben 23 zusammen mit dem inneren Kolben 31, ohne Relativverschiebung zueinander, gegen die Wirkung der Rückstellfeder 28 verschoben. Der Abtaststift 15 berührt so einen anderen Bereich der im Laufe der Verschiebung ab­ fallenden Nockenfläche 17, so daß der Anschlaghebel 14 unter der Wirkung einer Regelfeder 37 so nachgeführt und geschwenkt wird, daß der Vollastanschlag 13 in der Zeichnung sich weiter nach links bewegt. Diese Verschie­ bung von Stellkolben 23 mitsamt dem inneren Kolben 31 gegen die Rückstellfeder 28 folgt einer ersten Kennlinie mit linearer Charakteristik des Hubweges als Funktion der Drehzahl. Stößt bei dieser Verschiebung der innere Kolben 31 mit seiner oberen Seite am freien Ende des ge­ häusefesten Anschlages 36 an, erfolgt hier eine Abstüt­ zung. Der weiterhin auf die Kolbenstirnfläche 24 wirkende Kraftstoffdruck, der gegensinnig nun auch im Inneren der Kolbenkammer 30 auf der Fläche des Bodens 33 wirkt, hat eine demgemäß verringerte Kraft gegen die Wirkung der Rück­ stellfeder 28 in Hubrichtung zur Folge. Diese folgt einer zweiten Kennlinie mit linearer Charakteristik des Hubwe­ ges als Funktion der Drehzahl, die sich mit einem Sprung an die erste Kennlinie anschließt, jedoch dieser gegen­ über eine geringere Steigung hat.

Die beschriebene Kraftstoffeinspritzpumpe macht es also möglich, eine geknickte Kennlinie allein durch Verände­ rung der wirksamen Fläche des Stellkolbens zu erreichen. Dies hat den Vorteil einfacher Einstellung. Außerdem ist die Endkraft der Rückstellfeder 28 kleiner, wodurch auch die Beanspruchung geringer wird. Die Einstellung ist ein­ fach durch Verstellung des Anschlages 36. Außerdem läßt sich der relative Hub zwischen Innenkolben 31 und Stell­ kolben 23 durch einzulegende Scheiben wunschgemäß vor­ geben.

Die Erfindung eröffnet zugleich die Möglichkeit, den von der Rückstellfeder 28 entwickelten Gegendruck im dortigen Federraum in Abhängigkeit vom Ladedruck zu verändern, der über einen Einlaß 38 in den oberen Kammerbereich 39 ein­ geleitet wird und dort auch auf die freie Stirnfläche des inneren Kolbens 31 wirkt.

Claims (9)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für aufgeladene Diesel-Brenn­ kraftmaschinen, insbesondere Verteilereinspritzpumpe, deren als Saugraum dienender Innenraum (18) des Pumpen­ gehäuses (11) mit unter drehzahlabhängig gesteuertem Druck stehendem Kraftstoff speisbar ist und einen Dreh­ zahlregler enthält, bei dem der Weg eines mit dem Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe verbundenen Regelhebels durch die die maximal zulässige Vollastfördermenge bestimmen­ de Lage eines Vollastanschlages (13) begrenzt ist, und mit einer Steuereinrichtung (12), die einen Raumnocken (19), dessen Nockenfläche (17) von einem mit dem Vol­ lastanschlag (13) in Wirkverbindung stehenden Übertra­ gungsglied (14, 15) abgetastet wird, sowie einen direkt am Raumnocken (19) zu dessen Verschiebung angreifenden, hydraulisch betätigten Stellkolben (23) aufweist, der vom drehzahlgesteuerten Druck des im Innenraum (18) be­ findlichen Kraftstoffes gegen die Kraft einer zugleich den Raumnocken (19) zurückstellenden Feder (28) betätig­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (23) einen dazu koaxialen, inneren Kolben (31) enthält, welcher in einer Kolbenkammer (30) zwischen zwei Axialanschlägen (32 und 34) am Stellkolben (23) relativ zu diesem verschiebbar ist und durch einen zum Innenraum (18) des Pumpengehäuses (11) offenen Kanal (35) im Stellkolben (23) auf seiner dem Innenraum (18) zuge­ wandten Seite mit dem Druck des im Innenraum (18) befind­ lichen Kraftstoffes beaufschlagbar ist, und daß dem inneren Kolben (31) auf der dem Kanal (35) abgewandten Seite ein gehäusefester Anschlag (36) zugeordnet ist, gegen den der innere Kolben (31) bei der Verschiebung des Stellkolbens (23) anschlägt.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (23) mit dem Raumnocken (19) einstückig ist und auf einem Axialabschnitt die in Rückstellrichtung der Feder (28) keilförmig, insbesondere kegelstumpfförmig sich verjüngende Nockenfläche (17) trägt.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Nocken­ fläche (17) sich im Axialbereich zwischen der wirk­ samen Kolbenstirnfläche (24) des Stellkolbens (23) und der Kolbenkammer (30) erstreckt.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (35) als zentrale Axialbohrung im Stellkolben (23) ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenkammer (30) im Stellkolben (23) auf der Seite, die der wirksamen Kolbenstirnfläche (24) des Stellkolbens (23) gegenüberliegt, offen ist und am z. B. als Ring ausgebildeten Axialanschlag (32) angrenzt, an dem die Feder (28) abgestützt ist und der vom gehäusefesten Anschlag (36) durchsetzbar ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäusefeste Anschlag (36) verstellbar ist, vorzugsweise als Anschlagschraube ausgebildet ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der an­ dere Axialanschlag (34) für den inneren Kolben (31) aus dem Boden (33) der Kolbenkammer (30) selbst oder aus in die Kolben­ kammer (30) eingelegten Ringen od. dgl. gebildet ist.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale relative Bewegungshub zwischen dem Stellkolben (23) und dem inneren Kolben (31) einstellbar ist.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch zumindest auf ei­ ner Axialseite des inneren Kolbens (31) zwischen diesem und dem zugeordneten Axialanschlag (32, 34) angeordnete Distanz­ ringe.