Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart für
eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten
Gattung.
[0002] 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.
Vorteile der Erfindung
[0003] 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 Kuh 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.
[0004] 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.
[0005] Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.
[0006] Durch Verwendung von insgesamt vier ersten Laufrollen, die auf der mit dem Pumpenkolben
drehfest verbundenen ersten Hubscheibe abrollen und ebenfalls vier zweiten Laufrrollen,
die auf der mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen zweiten Hubscheibe abrollen,
können bei verringertem Verschleiß größere Hubkräfte übertragen und vom Nockengetriebe
aufgenommen werden.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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 Punmpenkolben 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.
Zeichnung
[0010] 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.
Beschreibung des Ausführungsbeispiel
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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 Gleichdruckventil 25 zu einem Einspritzventil.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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 Brennkraftmaschine mit einer höheren Zylinderzahl
als vier problemlos eingesetzt werden.
[0018] 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.
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.