Einzeleinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor

Abstract

 Eine Einzeleinspritzpumpe mit Haupt- und Voreinspritzung für einen Verbrennungsmotor weist einen Schwinghebel auf, der einen Vorein­spritzkolben mit dem Haupteinspritzkolben mechanisch koppelt. Hier­durch ist eine baulich einfache Zusammenfassung der beiden Ein­spritzelemente möglich.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzeleinspritzpumpe in Hubkolben­bauweise für einen Verbrennungsmotor mit von einer motorseitig ange­ordneten Nockenwelle betätigtem Stößelantrieb für den in einem Pumpen­gehäuse bewegbaren Haupteinspritzkolben.

[0002] Derartige beispielsweise aus der US 45 27 738 bekannte Einspritzpumpen fördern periodisch Brennstoff in die Brennräume des Verbrennungs­motors, wobei für jeden Motorenzylinder eine eigene Einspritzpumpe vorgesehen ist. Aus der US 22 78 245 ist eine Einspritzpumpe in Hub­kolbenbauweise bekannt, mit einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Nockenwelle von der über einen Stößelantrieb ein Haupteinspritzelement und über einen Schwinghebel ein Voreinspritzelement angetrieben wird. Mit dem Voreinspritzelement wird eine geringere Brennstoffmenge zeit­lich vor der Hauptbrennstoffmenge in die Brennkammer oder eine Vor­kammer des Verbrennungsmotors eingespritzt, um einen verbesserten Ver­brennungsverlauf zu erzielen. Die Voreinspritzung könnte auch über eine eigene Voreinspritzpumpe erfolgen, die parallel zur Hauptein­spritzpumpe angeordnet ist und genauso wie diese über eine gemeinsame Nockenwelle angetrieben wird, wobei aber jede Pumpe von einem eigenen Nocken auf der gemeinsamen Welle betätigt wird. In diesem Fall wären dann für jeden Motorenzylinder zwei Einspritzpumpen erforderlich.

[0003] Die vorbekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß hoher baulicher Aufwand entweder in Form der doppelten Zahl von Einspritzpumpen und Nocken erforderlich ist oder bei Einspritzpumpen mit eigener Nok­kenwelle wegen des Platzbedarfs des zusätzlichen Antriebes des Vor­einspritzelementes das Pumpengehäuse sehr groß wird. Ferner verursa­chen die vorbekannten Anordnungen erhöhte Störanfälligkeit und erhöh­ten Wartungsaufwand.

[0004] Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einzeleinspritz­pumpe mit Voreinspritzung zu schaffen, die nur geringen Bauaufwand erfordert und insbesondere Änderungen am Gehäuse des Verbrennungs­motors, von dem aus sie angetrieben wird, bezogen auf eine Einzel­einspritzpumpe ohne Voreinspritzung, nicht erfordert.

[0005] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in demselben Pum­pengehäuse ein Voreinspritzelement angeordnet ist, dessen Stößelan­trieb über einen Schwinghebel vom Stößelantrieb für den Hauptein­spritzkolben abgenommen wird.

[0006] Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Antrieb der Einspritzpumpe nicht verändert wird. Er erfolgt auf her­kömmliche Art über die bisher vorgesehene Nocke von der Nockenwelle des Verbrennungsmotors. Der Antrieb der Voreinspritzpumpe wird vom Stößeltrieb des Haupteinspritzelementes abgenommen, wodurch gleich­zeitig vorteilhafterweise eine Synchronität der beiden Kolbenbe­wegungen erzielt wird.

[0007] Die gemeinsame Unterbringung der beiden Einspritzelemente in ei­nem gemeinsamen Gehäuse bedingt gegenüber einer Einspritzpumpe ohne Voreinspritzung nur unwesentliche Maßveränderungen, so daß auch im Hinblick auf den Bauraum keine Änderungen erforderlich sind. Es ist somit vorteilhafterweise möglich, bei der Umstellung eines Motors ohne Voreinspritzung auf einen solchen mit Voreinspritzung die kon­struktiven Änderungen nur auf die Einspritzpumpe zu beschränken.

[0008] Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Konstruktion vorteil­hafterweise, auch beengte Raumverhältnisse am Motor für die Anordnung der Voreinspritzpumpe zu nutzen, während bei herkömmlichen Ausführun­gen Platzbedarf für eine der Motorenzylinderzahl entsprechende Anzahl von zusätzlichen Einspritzpumpen für die Voreinspritzung erforderlich wäre.

[0009] Da sowohl die Länge als auch die Lage des Antriebsschwinghebels bzw. einer Schwinghebelwelle in Anpassung an die Raumverhältnisse am Ver­brennungsmotor ausgebildet sein können, kann der vorhandene Bauraum am Motorraum gut genutzt werden.

[0010] Ferner kann durch konstruktive Variation der beiden Hebelarmlängen des Schwinghebels eine optimale Geschwindigkeit des Voreinspritzkolbens eingestellt werden. Durch die Winkellage zwischen den beiden Hebel­armen gegeneinander kann ferner der Zeitpunkt für den Beginn der Vor­einspritzung festgelegt werden. Der zweite Hebelarm kann als Nocken oder Hebelarm ausgeführt werden, und ist auf der Schwinghebelwelle angeordnet. Dabei kann der voreinspritzseitige, zweite Hebelarm länger ausgebildet sein als der haupteinspritzseitige erste Hebelarm.

[0011] Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der Schwinghebel eine im Pumpengehäuse gelagerte Schwinghebelwelle umfaßt, auf der ein erster Hebelarm befestigt ist, dessen freies Ende die Hub­bewegung eines ersten Stößels des Haupteinspritzkolbens aufnimmt und über einen ebenfalls auf der Schwinghebelwelle befestigten zweiten Hebel bzw. Nocken über einen zweiten Stößel auf den Voreinspritzkolben des Voreinspritzpumpenelements überträgt. Durch diese Ausbildung kann die konstruktive Veränderung einer herkömmlichen Pumpe gering gehalten werden. Eine formschlüssige mechanische Kopplung des An­ triebsschwinghebels mit dem Einspritzkolben ist dabei nicht erfor­derlich, da beide Einspritzkolben mittels Federkraft in Richtung un­terem Totpunkt zurückbewegt werden können.

[0012] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der erste Hebelarm gegabelt ausgeführt ist, und die zwei Gabel arme an gegenüber­liegenden Stellen auf der ringförmigen Stirnfläche eines mit dem Stößel zusammenwirkenden Stößelbechers aufsitzen. Diese Ausführung gewährleistet vorteilhafterweise, daß ein Verkanten des Stößelbechers nicht auftreten kann.

[0013] Vorzugsweise stützen sich die stößelseitigen Enden der Gabel arme über Wälzelemente ab. Hierdurch wird auf einfache Weise die auftretende Reibung reduziert sowie die Relativbewegung ausgeglichen. Als Wälz­elemente eignen sich Rollen oder Kugeln, die an den Gabeln angelenkt sein können oder direkt etwa mit der Hälfte ihres Umfanges in den Ga­bein gelagert sind.

[0014] Eine weitere bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der zweite Hebel (Nocken) für den Voreinspritzkolben und die beiden Gabel­arme axial beabstandet auf derselben Seite der Schwinghebelwelle an­gebracht sind. Hierdurch wird eine größtmögliche Anpassung der Gesamt­konstruktion an vorgegebene Raumverhältnisse erzielt.

[0015] Vorzugsweise wird das Hebelverhältnis am Schwinghebel zwischen 1:1 und 5:1 gewählt. Die genaue Wahl des Hebelverhältnisses wird abhängig von den Geometrieverhältnissen der Einspritzkolben in Abstimmung an die einzuspritzenden Brennstoffmengen zu treffen sein.

[0016] Schließlich kann vorgesehen sein, daß das Voreinspritzpumpenelement ein eigenes Gehäuse aufweist, das am Pumpengehäuse lösbar befestigt ist.

[0017] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Einzeleinspritzpumpe mit Haupt- und Voreinspritzelement,

Fig. 2 eine schematische Schrägansicht des Antriebs für das Vorein­spritzpumpenelement,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines An­triebs für das Voreinspritzpumpenelement,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Antrieb.

[0018] Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzpumpe 1 umfaßt im wesentlichen einen Haupteinspritzkolben 2 für die Haupteinspritzung und einem Voreinspritzkolben 3 geringeren Querschnittes für die Voreinspritzung.

[0019] Der Haupteinspritzkolben 2 taucht dabei in einen Kolbenraum 4 ein, der mit Einlaßöffnungen 5 und mindestens einem Auslaßventil 6 kom­muniziert.

[0020] Im Betrieb wird durch Bewegen des Haupteinspritzkolbens 2 in Richtung seines unteren Totpunktes über eine Zuflußbohrung 7, einen Ringraum 8, und die Einlaßöffnungen 5 Treibstoff in den Kolbenraum 4 gesaugt. Wäh­rend des Aufwärtshubes des Einspritzkolbens 2 wird der Treibstoff nach Verschließen der Einlaßöffnungen 5 durch den Haupteinspritzkolben 2 bei Überschreiten des Öffnungsdruckes des Auslaßventiles 6 über die Leitung 9 einer nicht dargestellten Einspritzdüse zugeführt.

[0021] Der Antrieb des Haupteinspritzkolbens 2 erfolgt über die schematisch dargetellte Nockenwelle 10 eines Verbrennungsmotors. Die Bewegung des Haupteinspritzkolbens 2 über die Nockenwelle 10 erfolgt dabei gegen die Kraft einer Rückstellfeder 11, die in einem mit dem Einspritz­kolben 2 gekoppelten Stößelbecher 12 geführt ist. Der Stößelbecher 12 ist in einer zylindrischen Bohrung 13 des Pumpengehäuses 14 geführt.

[0022] Die Füllung des Voreinspritzelementes erfolgt in der Weise, daß Ein­laßöffnungen 15 einen Voreinspritzkolbenraum 16 mit einem Ringraum 18 verbinden, der mittels der Leitung 17 mit dem Ringraum 8 in Verbindung steht. Ein zweites Auslaßventil 19 verschließt den Voreinspritz­kolbenraum 16 gegenüber einer Voreinspritzleitung 20, die wiederum mit einer nicht gezeigten Einspritzdüse verbunden ist.

[0023] Der Antrieb des Voreinspritzkolbens 3 erfolgt mittels eines Schwinghe­bels 21, welcher die Hubbewegung des Stößelbechers 12 auf einen zwei­ten Stößelbecher 24 des Voreinspritzelementes überträgt. Der Schwing­hebel 21 umfaßt eine Schwinghebelwelle 30, mit welcher er im Pumpenge­häuse 14 gelagert ist. Ein erster Hebelarm 26 des Schwinghebels 21 stützt sich über eine Rolle 28 auf der ringförmigen Stirnfläche 27 des Stößelbechers 12 ab, während ein zweiter Hebelarm 22 des Schwinghebels 21 mit dem zweiten Stößelbecher 24 zusammenwirkt.

[0024] Der Voreinspritzkolben 3 wird über den Stößelbecher 24 oszillierend gegen die Kraft einer zweiten Rückstellfeder 23 bewegt. Die zweite Rückstellfeder 23 ist in dem zweiten Stößelbecher 24 geführt.

[0025] Die beiden Einspritzkolben 2 und 3 sind in Umfangsrichtung zu Verän­derung des Einspritzbeginnes bzw. -endes verdrehbar, was über nicht näher dargestellte Vorrichtungen geschieht. Der Eingriff erfolgt mit­tels des am Voreinspritzkolben 3 dargestellten Zahnkranzes 25.

[0026] Der Schwinghebel 21 ist schematisch in Fig. 2 in Schrägansicht darge­stellt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform weist dieser einen aus zwei Gabel armen 26a, 26b bestehenden ersten Hebelarm 26 auf, der an einer Schwinghebelwelle 30 angebracht ist. Die beiden Gabel arme 26a, 26b sind mit Rollen 28a, 28b versehen, um eine gleichmäßige axiale Belastung des Stößelbechers 12 zu gewährleisten. Auf einer seitlichen Verlängerung der Schwinghebelwelle 30 ist ein den zweiten Hebelarm bildender Nocken 31 angebracht, der mit dem zweiten Stößelbecher 24 des Voreinspritzkolbens 3 zusammenwirkt.

[0027] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Schwinghebelwelle 30 als Hohlwelle ausgebildet. Dadurch ist ein wesentlich größeres Wider­standsmoment und somit größere Steifigkeit der Hebelanordnung erziel­bar. Der erste Hebelarm 26 weist eine im Schnitt halbkreisförmige Nut auf, in der eine Rolle 28c gelagert ist. Mittels der am Hebelarm 26 angebrachten Halterung 33 wird bei der Montage/Demontage der Ein­spritzpumpe ein Herausfallen der Rolle 28c verhindert.

[0028] Der zweite Hebelarm 22 steht auf gleiche Weise mit den Voreinspritz­kolben 3 in Verbindung. Vorzugsweise sind die Hebelarme 26 und 22 mit der Schwinghebelwelle 30 verschweißt.

[0029] Im übrigen unterscheidet sich die Ausführungsform nach Fig. 3 dadurch von der nach Fig. 1, daß das Voreinspritzelement ein eigenes Gehäuse 34 aufweist, welches am Pumpengehäuse 14 lösbar befestigt ist.

[0030] In der Draufsicht auf den Schwinghebel 21 gemäß Fig. 4 ist gezeigt, wie der aus zwei angeschweißten Gabel armen 26a, 26b bestehende erste Hebel 26 auf dem Stößelbecher 12 aufliegt. Der Schwinghebel 31 ist dabei mittels Lagern 37a, 37b im nicht näher dargestellteh Pumpenge­häuse abgestützt. Der zweite Hebel 22 ist mittels einer lösbaren Ver­bindung 35 an der Schwinghebelwelle 30 in diskreten Winkelstufen ver­stellbar angebracht, so daß der in Fig. 3 gezeigte Zwischenwinkel α veränderbar ist. In der gezeigten Ausführungsform ist der zweite Hebel 22 länger als die Gabel arme 26a, 26b ausgebildet. Diese Anordnung er­möglicht eine Anpassung an veränderte Hub-/Querschnittsverhältnisse des Voreinspritzkolbens 3.

Ansprüche

1. Einzeleinspritzpumpe in Hubkolbenbauweise für einen Verbren­nungsmotor mit von einer motorseitig angeordneten Nockenwelle be­tätigtem Stößelantrieb für den in einem Pumpengehäuse bewegbaren Haupteinspritzkolben, dadurch gekennzeichnet, daß in demselben Pumpengehäuse (14) ein Voreinspritzpumpenelement angeordnet ist, dessen Stößelantrieb über einen Schwinghebel (21) vom Stößelan­trieb (12) für den Haupteinspritzkolben (2) abgenommen wird.

2. Einzeleinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel (21) eine im Pumpengehäuse (14) gelagerte Schwinghebelwelle (30) umfaßt, auf der ein erster Hebelarm (26) befestigt ist, dessen freies Ende die Hubbewegung eines ersten Stößels des Haupteinspritzkolbens (23) aufnimmt und über ei­nen ebenfalls auf der Schwinghebelwelle (30) befestigten zweiten Hebel (22) bzw. Nocken (31) über einen zweiten Stößel auf den Voreinspritzkolben (3) des Voreinspritzpumpenelements überträgt.

3. Einzeleinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hebelarm (26) gegabelt ausgeführt ist, und die zwei Ga­belarme (26a, b) an gegenüberliegenden Stellen auf der ringförmi­ gen Stirnfläche (27) eines mit dem ersten Stößel zusammenwirkenden Stößelbechers (12) aufsitzen.

4. Einzeleinspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß sich die stößelseitigen Enden der Gabelarme (26a, b) über Wälzelemente (28a, b) abstützen.

5. Einzeleinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hebel (22) für den Voreinspritzkolben (3) und die beiden Gabel arme (26a, b) axial beabstandet auf derselben Seite der Schwinghebelwelle (30) angebracht sind.

6. Einzeleinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Hebel arme (22, 26) des Schwinghebels un­terschiedlich ist.

7. Einzeleinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Voreinspritzpumpenelement ein eigenes Gehäuse (34) aufweist, das am Pumpengehäuse (14) lösbar befestigt ist.

Zeichnung