Brennstoffeinspritzpumpe für Hubkolbenbrennkraftmaschinen der Dieselbauart

Abstract

 Der Pumpenkolben (4) der Brennstoffeinspritzpumpe weist in seiner Mantelfläche schräg zur seiner Längsachse verlaufen­de Steuerkanten (5) auf, die mit im Pumpenzylinder (2) angebrachten Löchern den Förderbeginn und das Förderende des Pumpenkolbens bestimmen. Mit dem Pumpenkolben (4) wirkt eine um seine Längsachse verschwenkende Vorrichtung zusam­men, die eine ausserhalb des Pumpenzylinders (2) gelagerte, geradlinig hin- und herbewegbare Regulierstange (25) umfasst. Zwischen der Regulierstange (25) und dem Pumpen­kolben (4) ist eine diesen exzentrisch umgebende und mit einer Innenverzahnung (19) versehene Verstellhülse (20) angeordnet, die mit der Innenverzahung in eine am Pumpen­kolben (4) angebrachte Aussenverzahnung (18) eingereift und die mit die Regulierstange gelenkig verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzpumpe für Hubkolbenbrennkraftmaschinen der Dieselbauart, mit mindestens einem in einem Zylinder auf- und abbeweglichen Pumpenkolben, der in seiner Mantelfläche schräg zu seiner Längsachse verlaufende Steuerkanten aufweist, die mit im Zylinder angebrachten Löchern den Förderbeginn und das Förderende des Pumpenkolbens bestimmen, und mit einer den Pumpenkolben um seine Längsachse verschwenkenden Vorrich­tung, die eine ausserhalb des Zylinders gelagerte, geradlinig hin- und herbewegbare und mit dem Pumpenkolben zusammenwirkende Regulierstange umfasst.

[0002] Bei bekannten Einspritzpumpen dieser Art dient die den Pumpenkolben verschwenkende Vorrichtung dazu, die in den Arbeitszylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine einzu­spritzende Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Last der Maschine zu verändern, indem durch das Verschwenken die Lage der schrägen Steuerkanten relativ zu den Löchern im Zylinder verändert wird, so dass sich der Förderbeginn und/oder das Förderende des Pumpenkolbens verschieben. Die Grösse des Schwenkbereichs des Pumpenkolbens ist - bedingt durch die Pumpenkonstruktion - begrenzt und beträgt etwa 60°. Ueber den Bereich von 60° erstreckt sich also der Verlauf der schrägen Steuerkanten in der Mantelfläche des Pumpenkolbens. In der zeichnerischen Abwicklung der Mantelfläche betrachtet, ergibt sich somit ein relativ steiler Verlauf der schrägen Steuerkanten. Ein solcher steiler Verlauf hat eine ungünstige Reprodu­zierbarkeit der eingespritzten Brennstoffmenge zur Folge, d.h. es ergibt sich eine verhältnismässig grosse Abwei­chung des Förderhubes des Pumpenkolbens, also der Ein­spritzmenge, von der Position der Regulierstange. Solche Abweichungen sind z.B. durch die Summe der Ungenauigkei­ten im Uebertragungsweg vom an der Regulierstange angrei­fenden Regler bis zum Pumpenkolben (Spiel, Toleranzen, Montageungenaugigkeiten usw.) bedingt. Je steiler der Steuerkantenverlauf ist, desto grösser sind die Abwei­chungen des Kolbenhubes. Weitere Nachteile des steilen Steuerkantenverlaufs ergeben sich am Ende der Einspritz­phase, indem der Kolbenhub ziemlich gross wird, der notwendig ist, um das Ueberströmloch im Zylinder durch die zugehörige Steuerkante voll zu öffnen. Dies bedeutet, dass die Einspritzung nicht rasch beendet wird, sondern "schleichend", wodurch die Verbrennung des Brennstoffs verschlechtert wird. Einspritzpumpen der eingangs genann­ten Art werden ausserdem nur für konstanten Einspritzbe­ginn verwendet. Ein Vorverlegen des Einspritzbeginns vor den Zünd-OT lässt sich wegen des steilen Steuerkantenver­laufs praktisch nicht realisieren.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einspritz­pumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die durch den steilen Steuerkantenverlauf bedingten Nachteile vermieden werden.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine zwischen der Regulierstange und dem Pumpenkolben angeordnete, diesen exzentrisch umgebende und mit einer Innenverzahnung versehene Verstellhülse aufweist, die mit ihrer Innenverzahnung in eine am Pumpenkolben angebrachte Aussenverzahnung eingreift, und dass die Verstellhülse mit der Regulierstange gelenkig verbunden ist.

[0005] Durch das exzentrische Anbringen der mit der Innenverzah­nung versehenen Verstellhülse und das Anbringen einer dazu passenden Aussenverzahnung am Pumpenkolben wird die Schwenkbewegung der Verstellhülse in eine grössere Verschwenkbewegung des Pumpenkolbens übersetzt, wobei sich etwa eine Verdoppelung des bisherigen Schwenkbe­reichs des Pumpenkolbens erzielen lässt, d.h. etwa 120°. Diese Vergrösserung des Schwenkbereichs des Pumpenkolbens wird dabei mit einem geradlinigen Verstellweg der Regu­lierstange erreicht, der gleich gross bleibt wie bei den Einspritzpumpen der eingangs genannten Art. Der grössere Schwenkbereich des Pumpenkolbens erlaubt nunmehr, den Verlauf der schrägen Steuerkanten über einen entsprechend grösseren Umfang der Mantelfläche des Pumpenkolbens zu erstrecken, so dass - in der zeichnerischen Abwicklung gesehen - die Steuerkanten eine wesentlich geringere Steigung als bisher aufweisen. Damit sind die im Zusam­menhang mit dem steilen Steuerkantenverlauf der bekannten Einspritzpumpen beschriebenen Nachteile erheblich verrin­gert. Die Abweichungen des Kolbenhubes infolge der Ungenauigkeiten im Uebertragungsweg sind also wesentlich kleiner; die Einspritzphase wird rascher beendet, weil auch der Kolbenhub zum vollen Oeffnen des Ueberström­loches durch die zugehörige Steuerkante kleiner wird. Schliesslich wird es möglich, mit der neuen Einspritzpumpe einen variablen Förderbeginn zu fahren, d.h. den Einspritzbeginn vor den Zünd-OT zu verlegen.

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgen­den Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Brennstoffein­spritzpumpe, die im Motorengehäuse montiert ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe entspre­chend den Schnittlinien A - B und C - D in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil der Pumpe im Bereich der Verzahnungen.

[0007] Gemäss Fig. 1 ist in einem Pumpengehäuse 1 ein Pumpenzy­linder 2 vorgesehen, der durch einen Pumpengehäusedeckel 3 im Pumpengehäuse 1 fixiert wird. Im Pumpenzylinder 2 ist ein Pumpenkolben 4 auf- und abbeweglich geführt, der in seiner Mantelfläche nahe dem oberen Kolbenende mit schräg zur Kolbenlängsachse verlaufenden Steuerkanten 5 versehen ist. Diese Steuerkanten wirken in bekannter Weise mit zwei in Fig. 1 nicht dargestellten radialen Bohrungen in der Wand des Pumpenzylinders 2 zusammen, wodurch der Förderbeginn und das Förderende des Pumpen­kolbens 4 bestimmt wird. Der einzuspritzende Brennstoff wird über eine in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte Zuführleitung einem Ringraum 6 zwischen Pumpengehäuse 1 und Pumpenzylinder 2 zugeführt, aus dem er über die eben erwähnte, den Förderbeginn bestimmende Bohrung in den Förderraum 7 der Pumpe gelangt. Ueber eine zentrale Bohrung 8 im Pumpengehäusedeckel 3 gelangt die einzu­spritzende Brennstoffmenge während des Förderhubes des Pumpenkolbens 4 zum nicht dargestellten Einspritzventil im Zylinderdeckel des Dieselmotors.

[0008] Der Pumpenkolben 4 weist an seinem unteren, aus dem Pumpenzylinder 2 herausragenden Ende einen Flansch 9 auf, mit dem er an einem Pumpenstössel 10 anliegt, der im Pumpengehäuse 1 axial beweglich geführt ist. Der Flansch 9 ist von einer Kappe 11 übergriffen, die auch einen Teil des Pumpenstössels 10 umgibt und auf der sich das untere Ende einer Druckfeder 12 abstützt. Das obere Ende der Druckfeder 12 stützt sich an einem Federteller 13 ab, der im Pumpengehäuse 1 fixiert ist. Mittels der Druckfeder 12 wird ein ständiges Anliegen des Flansches 9 am Pumpen­stössel 10 gewährleistet. Am unteren Ende des Pumpen­stössels 10 ist in diesem eine Rolle 14 drehbar gelagert, die auf einer Nocke 15 einer Nockenwelle abrollt, die den Pumpenkolben 4 im Takt des Dieselmotors antreibt.

[0009] Das untere Ende des Pumpenzylinders 2 ist von einer Hülse 16 umgeben, die an ihrem unteren, über den Pumpenzylinder hinausragenden Ende mit zwei axialen, einander diametral gegenüberliegenden Schlitzen versehen ist, in die je ein radialer Arm 17 des Pumpenkolbens 4 hineinragt. Die axiale Länge der Schlitze ist mindestens gleich gross wie der maximale Hub des Pumpenkolbens 4. Auf diese Weise ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem Pumpenkolben 4 und der Hülse 16 hergestellt, die auf dem Zylinder 2 drehbar gleitet. Die Hülse 16 weist in ihrem Bereich oberhalb der Schlitze eine Aussenverzahnung 18 auf, die mit einer Innenverzahnung 19 im Eingriff steht, die in einer exzentrisch zur Hülse 16 und damit zum Pumpenkolben 4 angeordneten Verstellhülse 20 vorgesehen ist. Die Verstellhülse 20 ist im Pumpengehäuse 1 um ihre Drehachse 21 (Fig. 3) schwenkbar gelagert und weist an ihrem äusseren Umfang einen radial nach aussen ragenden An­schlaglappen 22 auf. Am Anschlaglappen 22 ist ein in Fig. 1 nach unten ragender Mitnehnmerstift 23 befestigt, der in ein Gabelstück 24 ragt, das auf einer quer zum Pumpen­kolben 4 hin- und her beweglichen Regulierstange 25 einstellbar befestigt ist. Durch Bewegen der Regulier­stange 25 um den Betrag "s" (Fig. 2) lässt sich also über das Gabelstück 24 und den Mitnehnmerstift 23 die Ver­stellhülse 20 um einen Winkel von ca. 60° verschwenken, wie dies durch die strichpunktierte Darstellung des Gabelstücks 24 und des Mitnehmerstiftes 23 in Fig. 2 dargestellt ist. In der in Fig. 2 oberen strichpunktiert dargestellten Stellung liegt die seitliche Begrenzungs­fläche 22′ (Fig. 3) des Anschlaglappens 22 an einer Anschlagschraube 26, die am Pumpengehäuse 1 angebracht ist. Die Anschlagschraube 26 ist mit Hilfe einer Stell­mutter 27 einstellbar. Eine gleiche Anordnung von An­schlagschraube und Stellmutter befindet sich auf der entgegengesetzten Seite des Schwenkbereichs der Verstell­hülse 20 und wirkt mit der Begrenzungsfläche 22˝ des Anschlaglappens 22 zusammen. Die Grösse des Weges "s" und damit die Grösse des Schwenkbereiches des Lappens 22 ist dadurch begrenzt, dass das Gehäuse 1 in dem genannten Bereich nicht weiter geschwächt werden kann. Mit Hilfe der Innenverzahnung 19 und der Aussenverzahnung 18 wird die Schwenkbewegung der Verstellhülse 20 in eine grössere Verstellbewegung der Hülse 16 und damit des Pumpenkolbens 4 übersetzt. Die Grösse der Schwenkbewegung der Hülse 16 ist abhängig von der Grösse der Exzentrizität "e" (Fig. 3) zwischen der Längsachse des Pumpenkolbens und der Achse 21 der Verstellhülse 20. Es lässt sich ein maximaler Schwenkbereich von ungefähr 120° der Hülse 16 bzw. des Pumpenkolbens 4 erreichen.

[0010] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Einspritzpumpe mit ihrer unteren Hälfte in ein Motorengehäuse 30 einge­steckt, in dem auch die Nockenwelle gelagert ist. Wesent­lich für die Einspritzpumpe ist, dass die äussere Begren­zung des Anschlaglappens 22 innerhalb des Durchmessers der oberen, das Pumpengehäuse 1 aufnehmenden Bohrung 31 im Motorengehäuse liegt, so dass sich die Einspritzpumpe ohne weiteres ein- und ausbauen lässt. Je Arbeitszylinder des Dieselmotors ist eine Einspritzpumpe in der beschrie­benen Weise im Motorengehäuse angeordnet und ist auf der gemeinsamen Nockenwelle eine zugehörige, der Nocke 15 entsprechende Nocke vorhanden. Auch die Regulierstange 25 ist für alle Arbeitszylinder gemeinsam und hat für jede Einspritzpumpe ein Gabelstück 24. Durch Einstellen der Gabelstücke 24 relativ zur Regulierstange und Einstellen der Anschlagschrauben 26 lassen sich die in die Arbeits­zylinder einzuspritzenden Brennstoffmengen untereinander gleich gross machen.

[0011] Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Hülse 16 wegzulassen und deren Aussenverzahnung direkt am Pumpenkolben 4 vorzusehen. In einem solchen Falle müsste die Aussenverzahnung in axialer Richtung länger ausgebildet sein, damit sie während der Auf- und Abbewegung des Pumpenkolbens mit der Innenverzahnung 19 der Verstellhülse 20 im Eingriff bleibt.

Ansprüche

1. Brennstoffeinspritzpumpe für Hubkolbenbrennkraft­maschinen der Dieselbauart mit mindestens einem in einem Zylinder auf- und abbeweglichen Pumpenkolben, der in seiner Mantelfläche schräg zu seiner Längsachse verlaufende Steuerkanten aufweist, die mit im Zylinder angebrachten Löchern den Förderbeginn und das Förder­ende des Pumpenkolbens bestimmen, und mit einer den Pumpenkolben um seine Längsachse verschwenkenden Vorrichtung, die eine ausserhalb des Zylinders gela­gerte, geradlinig hin- und herbewegbare und mit dem Pumpenkolben zusammenwirkende Regulierstange umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine zwischen der Regulierstange und dem Pumpenkolben angeordnete, diesen exzentrisch umgebende und mit einer Innenverzahnung versehene Verstellhülse aufweist, die mit ihrer Innenverzahnung in eine am Pumpenkolben angebrachte Aussenverzahnung eingreift, und dass die Verstellhülse mit der Regulierstange gelenkig verbunden ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, mit einem den Zylinder aufneh­menden Pumpengehäuse, das mit seinem unteren Ende einen die Auf- und Abbewegung des Pumpenkolbens übertragenden Stössel umgibt und in ein einen Nocken­wellenantrieb enthaltendes Motorengehäuse gesteckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstel­le zwischen der Verstellhülse und der Regulierstange sich innerhalb des vom Motorengehäuse aufgenommenen Umrisses des Pumpengehäuses befindet.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellhülse auf ihrer Aussenseite mit einem Anschlaglappen versehen ist, der mit seinen beiden seitlichen Endflächen mit am Pumpengehäuse befindli­chen Anschlägen zusammenwirkt, die den Schwenkbereich der Verstellhülse begrenzen.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die am Pumpengehäuse befindlichen Anschläge verstell­bar sind.

5. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Anschlaglappen ein Mitnehmerstift befestigt ist, der in ein Gabelstück ragt, das seinerseits an der Regu­lierstange einstellbar befestigt ist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben mit einer axial feststehenden, am Zylinder drehbar gelagerten Kupp­lungshülse verbunden ist, die auf ihrer Aussenseite mit der Aussenverzahnung versehen ist.

Zeichnung