DE4307111A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents
KraftstoffeinspritzpumpeInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe
der Verteilerbauart für eine mehrzylindrige
Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1
definierten Gattung.
Bei solchen, beispielsweise aus der DE 39 43 245 A1
bekannten Kraftstoffeinspritzpumpen ist die Zahl der
Einspritzleitungen auf maximal vier begrenzt, da bei einem
für einen Stirnnocken der Hubscheibe noch verfügbaren
Drehwinkel der Hubscheibe von 90° eine ausreichende
Spritzverstellung durch das Magnetventil möglich ist. Die
Spritzverstellung wird dadurch bewirkt, daß durch Schließen
und Öffnen des Magnetventils während des Kolbenhubs der
Förderbeginn und das Förderende des Pumpenkolbens
entsprechend dem jeweiligen Lastfall zu verschiedenen
Nockenwinkel hin verschoben wird, also früher oder später,
bezogen auf den Drehwinkel der Hubscheibe, einsetzt. Bei
einer über vier hinausgehenden größeren Zylinderzahl ist
wegen des verfügbaren Winkels von kleiner 90° pro
Stirnnocken eine solche Spritzverstellung mit erheblichen
Problemen behaftet, so daß auf diese einfache
Spritzverstellung durch ein Magnetventil verzichtet und auf
mechanisch-hydraulische Spritzverstellung zurückgegriffen
wird.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil,
daß ihr Einsatz mit einer ausreichend sensiblen
Spritzverstellung durch das Magnetventil auch bei
Brennkraftmaschinen mit mehr als vier Zylindern möglich
ist. Durch die beiden Hubscheiben und die ersten und
zweiten Laufrollen läßt sich bei kleineren Nockenerhebungen
ein größerer Hub des Pumpenkolbens als bei der bekannten
Kraftstoffeinspritzpumpe erreichen, da die Nockenhöhen der
beiden Hubscheiben sich für den Pumpenkolbenhub addieren.
Durch den höheren Hub läßt sich ein größerer
Verschiebewinkel des Förderbeginns erreichen.
Das aus Rollenhalter mit doppellagigen Laufrollen und zwei
Hubscheiben bestehende Nockengetriebe läßt sich durch
Anbindung an die Ölschmierung des Motorkreislaufs leicht
schmieren. Eine Schmierung mit Kraftstoff ist ebenfalls
möglich, wozu in bekannter Weise der das Nockengetriebe
aufnehmende Pumpeninnenraum mit Kraftstoff gefüllt und mit
der Antriebswelle einer im Pumpeninnenraum umlaufende
Kraftstofförderpumpe gekuppelt ist.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.
Durch Verwendung von insgesamt vier ersten Laufrollen, die
auf der mit dem Pumpenkolben drehfest verbundenen ersten
Hubscheibe abrollen und ebenfalls vier zweiten Laufrollen,
die auf der mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen
zweiten Hubscheibe abrollen, können bei verringertem
Verschleiß größere Hubkräfte übertragen und vom
Nockengetriebe aufgenommen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
die beiden Hubscheiben durchmessergleich ausgeführt und die
Achsen der ersten und zweiten Laufrollen in Achsrichtung
des Rollenhalters zueinander versetzt angeordnet. Die
Nockenausbildung der beiden Hubscheiben sind gleich, so daß
jede Hubscheibe 50% vom Kolbenhub beisteuert.
Die axiale Versetzung der Laufrollen und die damit
verbundene vergrößerte Baulänge der
Kraftstoffeinspritzpumpe kann dadurch klein gehalten
werden, daß der Axialabstand der Rollenachsen kleiner
gewählt wird als der Rollendurchmesser und die Achsen der
ersten und zweiten Laufrollen soweit radial gegeneinander
verdreht werden, daß letztere sich einander nicht berühren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
der Durchmesser der mit dem Pumpenkolben drehfesten ersten
Hubscheibe kleiner gewählt als der mit der Antriebswelle
drehfesten zweiten Hubscheibe. Die ersten und zweiten
Laufrollen werden mit radial fluchtenden Achsen
hintereinander angeordnet. Bei dieser Ausführung wird die
Gesamtpumpenlänge der Kraftstoffeinspritzpumpe nicht
vergrößert. Die durchmessergrößere Hubscheibe übernimmt,
bedingt durch den größeren Nockenbahnradius, jetzt aber
mehr als 50% des Gesamthubes. Die Differenz des Kolbenhubes
wird über die mit dem Pumpenkolben drehfeste erste
Hubscheibe realisiert. Diese Hubscheibe besitzt durch ihren
kleineren Nockenbahnradius eine geringere Masse, was
vorteilhaft ist, da diese Nockenscheibe den vollen Hub des
Pumpenkolbens mitmacht.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer
Kraftstoffeinspritzpumpe für eine
mehrzylindrige Brennkraftmaschine,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 ausschnittweise einen Längsschnitt einer
Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel mit modifiziertem
Nockengetriebe,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.
Bei der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellten
Kraftstoffeinspritzpumpe ist in einem ein Pumpengehäuse 11
abschließenden Stirndeckel 10 eine Buchse 12 angeordnet, in
der ein gleichzeitig als Verteiler dienender Pumpenkolben
13 eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende
Bewegung ausführt. Hierzu ist im Pumpengehäuse 11 eine
Antriebswelle 15 drehbar gelagert, die mit dem Pumpenkolben
13 über eine Klauenkupplung 16, die eine axiale
Relativbewegung zwischen Pumpenkolben 13 und Antriebswelle
15 zuläßt, drehfest verbunden ist. Die Hubbewegung des
Pumpenkolbens 13 wird durch ein noch näher zu
beschreibendes Nockengetriebe 14 erzeugt, das im Innern des
Pumpengehäuses 11 angeordnet ist.
Die Antriebswelle 15 rotiert synchron zu der Drehzahl der
von der Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraftstoff versorgten
Brennkraftmaschine, die z. B. sechszylindrig ausgeführt ist.
Durch die Stirnfläche des Pumpenkolbens 13 und die Buchse
12 wird ein Pumpenarbeitsraum 17 begrenzt, dessen
Stirnseite von dem Ventilgehäuse eines Magnetventils 18
druckdicht abgeschlossen ist. Das Magnetventil 18 steuert
einen Entlastungskanal 19, der einerseits im
Pumpenarbeitsraum 17 und andererseits über eine Bohrung 20
in einem Kraftstofförderraum 21 mündet, der
kraftstoffgefüllt ist und von einer Kraftstofförderpumpe
auf Förderdruck gehalten wird. An der Bohrung 20 ist
außerdem eine im Stirndeckel 10 verlaufende Zulaufbohrung
22 angeschlossen, über welche der Pumpenarbeitsraum 17 aus
dem Kraftstofförderraum 21 mit Kraftstoff gefüllt wird.
Aus dem Pumpenarbeitsraum 17 wird über eine Verteilernut 23
im Pumpenkolben 13 der Kraftstoff bei entsprechender
Drehstellung des Pumpenkolbens 13 zu Druckleitungen 24 hin
verteilt, die in der Buchse 12 und im Stirndeckel 10 als
Bohrungen ausgeführt und in einer der Zylinderzahl der
Brennkraftmaschine entsprechenden Zahl, hier z. B. sechs,
gleichmäßig am Umfang der Buchse 12 verteilt angeordnet
sind. Jede Druckleitung 24 führt über ein Gleichdruck
ventil 25 zu einem Einspritzventil.
Beim Saughub des Pumpenkolbens 13 wird über die
Zulaufbohrung 22 der Pumpenarbeitsraum 17 mit Kraftstoff
aus dem Kraftstofförderraum gefüllt. Beim anschließenden
Druckhub wird der Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum 17 auf
Einspritzdruck gebracht und über die Verteilernut 23 zu
einer der Druckleitungen 24 gefördert und über die
Einspritzdüsen in den jeweiligen Zylinder der
Brennkraftmaschine eingespritzt. Spritzbeginn und
Spritzende der Kraftstoffeinspritzpumpe werden dabei durch
das Magnetventil 18 in Abhängigkeit von verschiedenen
Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, wie Last,
Drehzahl, Temperatur u. a. gesteuert. Im nichterregten
Zustand des Magnetventils 18 ist dieses geöffnet und gibt
den Entlastungskanal 19 frei. Im Pumpenarbeitsraum 17 kann
sich kein zum Öffnen des Spritzdüsen 25 ausreichender
Einspritzdruck aufbauen. Durch Erregung des Magnetventils
18 wird der Entlastungskanal 19 abgesperrt. Dadurch ist der
Förderbeginn FB des Pumpenkolbens 13 gekennzeichnet, und es
erfolgt im Pumpenarbeitsraum 17 ein Druckaufbau. Kraftstoff
wird über die Verteilernut 23 zu den Einspritzdüsen 25
gefördert und in die Zylinder der Brennkraftmaschine
eingespritzt. Die Entregung des Magnetventils 18 ist
gleichbedeutend mit dem Förderende FE des Pumpenkolbens 13,
da hierdurch der Entlastungskanal 19 geöffnet wird und ein
Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 17 erfolgt. In dem
Zeitraum zwischen dem Förderbeginn FB und dem Förderende FE
wird über jeweils eine der Einspritzdüsen 25 eine dosierte
Kraftstoffmenge in einen Zylinder der Brennkraftmaschine
eingespritzt. Diese eingespritzte Kraftstoffmenge stellt
eine Teilmenge der während eines Förderhubs des
Pumpenkolbens 13 maximal möglichen geförderten
Kraftstoffmenge dar.
Das den Hub des Pumpenkolbens 13 erzeugende Nockengetriebe
14 besteht aus einer mit dem Pumpenkolben 13 drehfest
verbundenen ersten Hubscheibe 26 und einer mit der
Antriebswelle 15 drehfest verbundenen zweiten Hubscheibe
27, sowie auf der ersten Hubscheibe 26 sich abrollenden
ersten Laufrollen 28 und auf der zweiten Hubscheibe 27 sich
abrollenden zweiten Laufrollen 29. Die ersten und zweiten
Laufrollen 28, 29, von denen jeweils vier vorhanden und um
jeweils 90° Umfangswinkel zueinander versetzt angeordnet
sind, sind in einem Rollenhalter 30 in zwei axial
versetzten Ebenen angeordnet. Der Rollenhalter 30 ist
drehfest aber axial verschiebbar im Pumpengehäuse 11
koaxial zur Achse von Pumpenkolben 13 und Antriebswelle 15
gehalten. Jede Hubscheibe 26, 27 trägt eine der Zylinderzahl
der Brennkraftmaschine entsprechende Zahl von Stirnnocken
31 bzw. 32, welche bei Rotation der Hubscheiben 26, 27 den
Hub des Pumpenkolbens 13 erzeugen, wobei der
Pumpenkolbenhub durch die Summe der Stirnnockenhöhen auf
beiden Hubscheiben 26, 27 festgelegt wird. Eine Andruckfeder,
die hier durch zwei koaxial zueinander angeordnete
Schraubendruckfedern 33, 34 realisiert ist, stützt sich
einerseits am Stirndeckel 10 und andererseits an einem
Federteller 40 ab, der seinerseits über ein Axiallager 41
an der ersten Hubscheibe 26 abgestützt ist. Diese
Schraubendruckfedern 33, 34 drücken die Laufrollen 28, 29 und
die Stirnnocken 31, 32 aneinander, so daß sie während der
Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 miteinander in Eingriff
bleiben. Die mit der Antriebswelle 15 drehfeste zweite
Hubscheibe 27 ist ihrerseits über ein Axiallager 35 an
einer Schulter des Pumpengehäuses 11 abgestützt.
Wie insbesondere aus Fig. 2 zu erkennen ist, wird die
drehfeste und axial verschiebliche Lagerung des
Rollenhalters 30 durch einen im Pumpengehäuse 11
festgespannten Führungsring 36 bewirkt. Der Rollenhalter 30
nimmt die Laufrollen 28 und 29 mit radial ausgerichteter
Rollenachse drehbeweglich auf. Grundsätzlich könnten die
ersten Laufrollen 28 und die zweiten Laufrollen 29 mit
parallel zueinander ausgerichteten Rollenachsen in zwei
zueinander axial versetzten Ebenen angeordnet werden.
Dieser axiale Abstand geht jedoch direkt in die Gesamtlänge
der Kraftstoffeinspritzpumpe ein. Um diese möglichst gering
zu halten, sind die axialen Achsabstände zwischen den
Laufrollen 28 und den Laufrollen 29 kleiner gemacht als der
Durchmesser der Laufrollen 28, 29 und die Achsen der ersten
Laufrollen 28 gegenüber den Achsen der zweiten Laufrollen
29 um einen Umfangswinkel soweit verdreht, daß die
Laufflächen der Laufrollen 28, 29 sich nicht berühren
(Fig. 2). Bei dieser Anordnung weisen die beiden
Hubscheiben 26, 27 den gleichen Durchmesser auf. Die Anzahl
von vier ersten Laufrollen 28 und vier zweiten Laufrollen
29 ist nicht zwingend, doch lassen sich mit einer Mehrzahl
von Laufrollen, die im Betrieb entstehenden axialen Kräfte
besser übertragen. Mehr als vier über den Umfang verteilte
Laufrollen 28 bzw. 29 in jeder Laufrollenebene ist aus
räumlichen Gründen schwierig.
Aufgrund des gleichen Durchmessers der beiden Hubscheiben
und der damit einhergehenden gleichen Nockenbahnradien sind
die Stirnnocken 31, 32 auf beiden Hubscheiben 26, 27 gleich
ausgebildet. Das bedeutet, daß jede Hubscheibe 26, 27 50%
des Kolbenhubs des Pumpenkolbens 13 bewirkt. Die Aufteilung
der für den Pumpenkolbenhub notwendigen Nockenhöhe auf zwei
Hubscheiben 26, 27 ermöglicht kleinere Stirnnocken 31, 32 pro
Hubscheibe 26, 27, wodurch sich über 360° Umfangswinkel der
Hubscheibe 26, 27 eine größere Anzahl von Stirnnocken 31, 32
als vier anordnen läßt. Der trotzdem große Hub des
Pumpenkolbens 13 läßt dabei eine ausreichende
Spritzverstellung durch Verschieben des Förderbereichs auf
dem jeweiligen Stirnnocken 31, 32 mittels des Magnetventils
18 zu. Die beschriebene Kraftstoffeinspritzpumpe kann somit
bei Brennkraftmaschinen mit einer höheren Zylinderzahl als
vier problemlos eingesetzt werden.
Die in Fig. 3 und 4 ausschnittsweise dargestellte
Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel ist gegenüber der eben beschriebenen
Kraftstoffeinspritzpumpe nur hinsichtlich des
Nockengetriebes 14′ modifiziert. Hier ist der Durchmesser
der mit dem Pumpenkolben 13 drehfesten ersten Hubscheibe 26
kleiner bemessen als der Durchmesser der mit der
Antriebswelle 15 drehfesten zweiten Hubscheibe 27. Die
ersten Laufrollen 28 und zweiten Laufrollen 29 sind jeweils
in Radialrichtung hintereinander mit fluchtenden
Rollenachsen in der gleichen Ebene angeordnet (Fig. 4).
Diese konstruktive Ausführung des Nockengetriebes 14′ hat
einmal den Vorteil, daß durch die in der gleichen Ebene
angeordneten Laufrollen 28, 29 die Gesamtlänge der
Kraftstoffeinspritzpumpe nicht größer wird als bei
herkömmlichen Kraftstoffeinspritzpumpen der
Verteilerbauart. Zum anderen besitzt die kolbenseitige
Hubscheibe 26 bedingt durch ihren kleineren Durchmesser und
des damit verbundenen kleineren Nockenbahnradius eine
geringere Masse. Dadurch nimmt eine kleinere Masse an der
Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 teil, was sich äußerst
günstig auf die Beherrschung der axialen Kräfte auswirkt.
Der Hub des Pumpenkolbens 13 wird hier nicht 1 : 1 auf die
beiden Hubscheiben 26 und 27 aufgeteilt, vielmehr übernimmt
die mit der Antriebswelle 15 drehfeste zweite Hubscheibe
27, bedingt durch ihren größeren Durchmesser und den damit
verbundenen größeren Nockenbahnradius, mehr als 50% des
Gesamthubs. Die Differenz auf den Hub des Pumpenkolbens 13
wird über die mit dem Pumpenkolben 13 drehfeste erste
Hubscheibe 26 realisiert, die wieder über die
Klauenkupplung 16 mit der Antriebswelle 15 drehfest
gekoppelt ist. Wie bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß
Fig. 1 und 2 erfolgt die Momentübertragung der
Klauenkupplung durch eine Kreuzscheibe 37, die auf Klauen
38 der Antriebswelle 15 sitzt und ihrerseits mit Klauen 39
in die mit dem Pumpenkolben 13 drehfeste erste Hubscheibe
26 eingreift.
Claims (5)
1. Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart für eine
mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer der
Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden
Anzahl von Einspritzleitungen (24), mit einem einen
Pumpenarbeitsraum (17) begrenzenden Pumpenkolben (13),
der durch axiale Hubbewegung einen
Kraftstoffeinspritzdruck im Pumpenarbeitsraum (17)
erzeugt und diesen durch Drehbewegung
aufeinanderfolgend mit einer der Einspritzleitungen
(24) verbindet, mit einer rotierenden Antriebswelle
(15), die mit dem Pumpenkolben (13) drehfest und in
einer dessen axiale Hubbewegung ermöglichenden Weise
gekuppelt ist, mit einem Nockengetriebe (14; 14′) zum
axialen Antrieb des Pumpenkolbens (13) in Hubrichtung,
das eine mit dem Pumpenkolben (13) drehfest
verbundene, eine der Zylinderzahl der
Brennkraftmaschine entsprechende Zahl von Stirnnocken
(31) tragende Hubscheibe (26) und mindestens eine auf
den Stirnnocken (31) der Hubscheibe (26) sich
abrollende, in einem undrehbaren Rollenhalter (30)
drehbar gehaltene Laufrolle (28) aufweist, mit einem
an dem Pumpenarbeitsraum (17) angeschlossenen
Entlastungskanal (19) und mit einem den
Entlastungskanal (19) steuernden Magnetventil (18),
das mit Sperren des Entlastungskanals (19) den
Förderbeginn und mit Öffnen des Entlastungskanals (19)
das Förderende des Pumpenkolbens (13) festlegt,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der Antriebswelle (15)
eine zweite, eine gleiche Anzahl von Stirnnocken (32)
tragende Hubscheibe (27) drehfest verbunden ist, daß
im Rollenhalter (30) mindestens eine zweite, auf den
Stirnnocken (32) der zweiten Hubscheibe (27) sich
abrollende Laufrolle (29) drehbar gehalten ist und daß
der Rollenhalter (30) axial verschieblich geführt ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Hubscheiben (26, 27) im Durchmesser gleich sind
und daß die Achsen der ersten und zweiten Laufrollen
(28, 29) in Achsrichtung des Rollenhalters (30)
zueinander versetzt sind.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Axialabstand der Achsen der ersten und zweiten
Laufrollen (28, 29) kleiner ist als deren Durchmesser
und die Achsen der ersten und zweiten Laufrolle
(28, 29) soweit radial gegeneinander verdreht sind, daß
die Laufrollen (28, 29) sich einander nicht berühren.
4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchmesser der mit dem Pumpenkolben (13) drehfesten
ersten Hubscheibe (26) kleiner ist als der Durchmesser
der mit der Antriebswelle (15) drehfesten zweiten
Hubscheibe (27) und daß die erste und zweite Laufrolle
(28, 29) mit radial fluchtenden Achsen hintereinander
angeordnet sind.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß im Rollenhalter (30) insgesamt
vier erste, auf der mit dem Pumpenkolben (13)
drehfesten ersten Hubscheibe (26) abrollende
Laufrollen (28) und vier zweite, auf der mit der
Abtriebswelle (15) drehfesten zweiten Hubscheibe (27)
abrollende Laufrolle (29) aufweist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F02M 41/00 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |