INJECTION PUMP FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES

Abstract: 1. Injection pump for internal-combustion engines, especially diesel engines, which is preferably combined with an injection nozzle (24) to form a constructional pump/nozzle unit, having a pump piston (4) and a pump-piston bush (11), a suction space (12) which can be put in communication with the pressure space (1) of the pump piston (4) via at least one bore (10) in the pump-piston bush (11), and a device for adjusting the injection rate and/or the injection point of the injection pump, having a randomly adjustable shut-off member actuable independently of the stroke of the pump piston (4) and located between the pressure space (1) of the injection pump and the suction space (12) of the latter or a return line, characterized in that the shut-off member is designed as a sleeve (13) surrounding the pump-piston bush (11) coaxially and has at least one radial perforation (15) which, as a result of rotation or shifting in the axial direction, can be brought into a position aligned with the bore or bores (10) in the pump-piston bush (11) and a position covering the bore or bores (10) in the pump-piston bush (11).

Description: Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, welche vorzugsweise mit einer Einspritzdüse zu einer Pumpedüsebaueinheit zusammengesetzt ist, mit einem Pumpenkolben und einer Pumpenkolbenbüchse, einem über wenigstens eine Bohrung der Pumpenkolbenbüchse mit dem Druckraum des Pumpenkolbens in Verbindung setzbaren Saugraum und einer Einrichtung zum Verstellen der Einspritzmenge und/oder des Einspritzzeitpunktes der Einspritzpumpe mit einem willkürlich verstellbaren, vom Hub des Pumpenkolbens unabhangig betätigbaren Absperrglied zwischen dem Druckraum der Einspritzpumpe und dem Saugraum derselben oder einer Rücklaufleitung. Derartige Einspritzpumpen bzw. Pumpedüsebaueinheiten werden in der Regel von einer Nockenwelle oder über Kipphebel betätigt und es wird der für die Einspritzung erforderliche Kraftstoffdruck durch axiale Verschiebung des Pumpenkolbens aufgebaut. Die Mengenregulierung kann über schräge Steuerkanten bzw. Nuten in der Pumpenkolbenbüchse oder dem Pumpenkolben erfolgen, wobei durch Verdrehen eines der beiden Bauteile die Fördermenge der Pumpe verstellt wird. Sowohl der Pumpenkolben als auch die Pumpenkolbenbüchse lassen sich naturgemäss nur relativ schwierig verdrehen und es ist beispielsweise bei einer Mengenregelung durch Verdrehung des Pumpenkolbens nicht möglich, eine Mengenverstellung während des Einspritzhubes vorzunehmen, da die Reaktionskräfte des Kolbens die Drehbewegung verhindern. Bei einer aus der US-PS 4 392 612 bekanntgewordenen Pumpedüsebaueinheit der eingangs angegebenen Art ist das eine besondere Ausbildung und Anordnung des Pumpenkolbens entbehrlich machende, vom Pumpenkolben unabhängig betätigbare Absperrglied von einem Magnetventil gebildet, welches im Körper der Pumpenkolbenbüchse achsparallel zum Pumpenzylinder' seitlich neben diesem angeordnet ist. An der von der Einspritzdüse abgewendeten Seite sitzt das Solenoid als Betätigungseinrichtung. Wegen der hohen Arbeitsdrücke moderner Einspritzpumpen soll der Ventilkegel des Magnetventils in Betätigungsrichtung druckausgeglichen sein, was in dem erwünschten hohen Ausmass nur sehr schwierig zu erreichen ist. Störend ist am der bekannten Konstruktion, dass die Verbindung zwischen dem Hochdruckraum der Einspritzpumpe und dem Magnetventil zum Ableiten der jeweils überschüssigen Kraftstoffmenge von einer geknickten, verhältnismässig langen Bohrung gebildet ist, was wegen des auf diese Weise vorhandenen rotraumes fur eine genaue Dosierung der Einspritzmenge und fur eine genaue Definition des Einspritzzeitpunktes ungünstig ist. Die Erfindung zielt darauf ab, eine mechanisch einfache und kovpakEe Konstruktion ohne schädliche Toträume zwischen dem Hochdruckraum der Einspritzpumpe und dem Absperrglied zu schaffen, und besteht bei einer Einspritzpumpe der eingangs angegebenen Art im wesentlichen darin, dass das Absperrglied als die Pumpenkolbenbüchse koaxial umschlieBende Hülse ausgebildet ist und wenigstens eine radiale Durchbrechung aufweist, welche durch Verdrehen oder Verschieben in axialer Richtung in eine mit der (den) Bohrung(en} der Pumpenkolbenbüchse fluchtende Lage und eine die Bohrung(en) der Pumpen kolbenbüchse abdeckende Lage bringbar ist. Eine derartige die Pumpenkolbenhüchse konzentrisch umschliessende Hülse kann ohne Vergrösserung der Baumasse der Pumpe vorgesehen werden und erlaubt eine rasche und exakte Mengenregelung ebenso wie eine Einstellung des Zeitpunktes relativ zum oberen Totpunkt der Nockenwelle, zu welchem der Einspritzvorgang beginnen soll. Die Hülse kann hiebei entgegen der Kraft einer Feder in die die Bohrung(en) der Pumpenkolbenbüchse verschliessende Lage verschiebbar sein, so dass bei Verwendung eines einfachen Solenoids als Betätigungseinrichtung bzw. Stellglied selbsttätig eine der beiden Endlagen, namentlich die mit den Bohrungen der Pumpenkolbenbüchse fluchtende Lage der Durchbrechungen der Hülse, aufgesucht wird. In bevorzugter Weise ist die Betätigungseinrichtung der Hülse elektrisch, insbesondere als Solenoid oder als Schrittmotor ausgebildet und greift unter Zwischenschaltung eines Kugelzapfens und eines Hebels, eines zweiarmigen ortsfest gelagerten Hebels oder einer Zahnstange an der Hülse an. Eine derartige elektrische Betätigungseinrichtung kann unmittelbar von einer digitalen Motorelektronik angesteuert werden und mit Rücksicht auf die im Rahmen der Erfindung für die Verstellung des Absperrgliedes erforderlichen geringen Verstellkräfte können einfache Solenoide oder Schrittmotoren, insbesondere Schrittmotoren, mit deren Welle eine oder mehrere Nocken drehschlüssig verbunden sind, verwendet werden, wobei sich trotz der für die Bewegungsübertragung erforderlichen mechanischen Zwischenglieder eine einfache und kompakte Konstruktion ergibt. Durch Wahl des geeigneten Hebels lässt sich auch die entsprechende Ubersetzung den Gegebenheiten der elektrischen Betätigungseinrichtung anpassen. Für die gleichzeitige Betätigung mehrerer Absperrglieder verschiedener Pumpen bzw. Pumpendüsebaueinheiten ist vorzugsweise ein Schrittmotor vorgesehen, welcher über eine Nockenwelle an den Hebeln verschiedener Pumpen angreift. Um eine zu grosse Wärmebelastung der elektrischen Betätigungseinrichtung zu vermeiden, ist die Ausbildung vorzugsweise so getroffen, dass die elektrische Betätigungseinrichtung von einem Gehäuse umgeben ist und der Kraftstoff durch das Gehäuse hindurch vom Saugraum zur Hülse geführt ist. Auf diese Weise wird die elektrische Bettigungseinrichtung vom Kraftstoff umspült und es werden die w;rmeempfindlichen Teile der elektrischen Betätigungseinrichtung gegenüber den hohen Temperaturen geschützt, welche üblicherweise im Umgebungsraum der Einspritzpumpe, d.h. beispielsweise dem Nockenwellenraum der Brennkraftmaschine, auftreten. Die Steuerung der elektrischen Betätigungseinrichtung erfolgt bevorzugt dadurch, dass die elektrische Betätigungseinrichtung mit Elementen einer digitalen Motorelektronik zur Steuerung in Abhängigkeit von Betriebsgrössen, wie Drehzahl, Ladedruck, Temperatur oder Motorlast u.dgl., verbunden ist. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Pumpedüsebaueinheit, bei der ein koaxial zur Pumpenkolbenbüchse angeordnetes Absperrglied als Hülse ausgebildet und axial verschiebbar angeordnet ist, Fig. 2 eine analoge Darstellung wie Fig. 1, bei welcher das Absperrglied durch Verdrehen verstellt wird, Fig. 3 ein Diagramm über den Hubverlauf des Absperrgliedes relativ zum Nockenwellenwinkel, Fig. 4 einen Axialschnitt durch ein Solenoid, welches von Kraftstoff umspült ist, und Fig. 5 einen Axialschnitt, bei welchem das Stellglied als Schrittmotor mit einer Nockenscheibe ausgebildet ist. Bei Ausbildung nach Fig. 1 ist mit 1 der Hochdruckraum einer Puvpedfisebaueinheit bezeichnet. Der Antrieb des Pumpenkolbens erfolgt durch Betätigung einer Führungshülse 2, auf welche im Sinne des Pfeiles 3 eine Kraft, beispielsweise von einem nicht dargestellten Kipphebel oder einer Nockenwelle, ausge übt wird. In der Führungshülse 2 ist ein Pumpenkolben 4 eingehängt und in Richtung der Krafteinwirkung kraftschlüssig mit der Führungshülse 2 verbunden. Der Rückhub erfolgt durch die Kraft einer Pumpenfeder 5. Die untere Kante des Pumpenkolbens 4 bewegt sich zwischen oberem Totpunkt 6 und unterem Totpunkt 7 und dieser Hub entspricht dem maximalen Volumen, welches vom Pumpenkolben 4 bei verschlossenen Steuerkanten komprimiert und eingespritzt werden kann. Der Pumpenkolben 4 weist eine zentrale Bohrung 8 auf, welche über eine radiale Bohrung 9 mit einer Bohrung 10 in der Pumpenkolbenbüchse 11 fluchtet. Solange die Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 1 und dem die Pumpenkolbenbüchse umgebenden Saugraum 12 offen ist, erfolgt keine Kompression von Kraftstoff und der Einspritzhub wird erst nach dem Abschliessen der Verbindung zum Saugraum eingeleitet. Zu diesem Zweck ist die Pumpenkolbenbüchse aussen von einer Hülse 13 umgeben, welche entgegen der Kraft einer Feder 14 axial verschieblich gelagert ist und eine Durchbrechung 15 aufweist. An dieser Hülse 8 greift ein ortsfest gelagerter Hebel 16 an, dessen Lagerstelle mit 17 bezeichnet ist. Auf diesen Hebel wirkt ein Solenoid 18 ein, welches von einer digitalen Motorelektronik 19 angesteuert wird. Sobald das Solenoid 16 erregt wird, kann die Hülse 13 entgegen der Kraft der Feder 14 im Sinne des Pfeiles 20 nach oben verschoben werden, wodurch die Bohrung 10 der Pumpenkolbenbüchse 11 abgeschlossen wird. Bei Stromloswerden des Solenoids gelangt die Hülse 13 auf Grund der Kraft der Feder 14 im Sinne des Pfeiles 21 wiederum in ihre Ausgangslage, bei welcher die Durchbrechung 15 der Hülse 13 mit der Bohrung 10 der Pumpenkolbenbüchse fluchtet. Sobald die Hülse 13 angehoben wird, setzt somit der Einspritzhub ein und der komprimierte Kraftstoff wird über ein Druckventil 22 und Hochdruckleitungen 23 zur Düse 24 gefördert. Der Kraftstoff wird über eine Bohrung 25 in den Saugraum 12 unter Pumpenvordruck eingeleitet. Bei der Ausbildung nach Fig. 2 erfolgt die Betätigung der Hülse 13 durch einen von einem Schrittmotor 26 gebildeten Drehantrieb, welcher in einen Kugelzapfen 27 an der Aussenseite der Hülse 13 über einen Hebel 28 eingreift. Die digitale Motorelektronik ist wiederum mit 19 bezeichnet. Im übrigen ist die Funktionsweise ident' mit der Funktionsweise der Ausbildung nach Fig. 1. In Fig. 3 ist mit 37 der Hubverlauf des Solenoids, bezogen auf die Verdrehung der Nockenwelle, dargestellt. Mit 38 ist der Hubverlauf des Pumpenkolbens relativ zur Nockenwellenverdrehung dargestellt. Mit 39 ist der Geschwindigkeitsverlauf des Pumpenkolbens bezüglich der Verdrehung der Nockenwelle schematisch angedeutet. Die Regelelektronik ist so ausgelegt, dass nach einem öffnungshub 40 und nach kurzer Phase voller Öffnung, wie sie mit 41 angedeutet ist, unmittelbar anschliessend ein Schliesshub 42 angesetzt ist, so dass für die Schliessphase der relativ lange zeitliche Bereich 43 zur Verfügung steht. Durch diese lange Zeit, die zum Beschleunigen der am öffnen und Schliessen beteiligten Massen zur Verfügung steht, können die Betätigungskräfte klein bleiben, wodurch in weiterer Folge die baulichen Abmessungen der elektrischen Betätigungseinrichtung klein gehalten werden können. Die Rubbereiche des elektrischen Betätigungsgliedes können hiebei wie folgt unterteilt werden. Uber den zeitlichen Bereich 44 erfolgt das oeffnen des Absperrgliedes. Uber den zeitlichen Bereich 41 verbleibt das Absperrglied in der voll geöffneten Stellung. Über den relativ langen Bereich 43 erfolgt die Schliessbewegung und über den kurzen Zeitraum 45 verbleibt das Absperrglied in geschlossener Position, wobei in diesem Bereich die Einspritzung erfolgt. Bei der Ausbildung nach Fig. 4 wird der im Saugraum umlaufende Brennstoff silber Bohrungen 46 und 47 in das Innere eines Gehäuses 48 geleitet, in welchem ein Solenoid 49, dessen Wicklung mit 50 angedeutet ist, angeordnet ist. Der umlaufende Kraftstoff umspült hiebei das Solenoid 49 und wird zur Kühlung desselben ausgenützt. Die Ankerplatte 32 wird entgegen der Kraft einer Feder 51 angezogen. Bei der Ausbildung nach Fig. 5 erfolgt der Antrieb des Absperrgliedes wiederum über einen zweiarmigen Hebel 16, wobei das Absperrglied analog der Fig. 1 ausgebildet ist. Die Betätigung erfolgt aber nunmehr durch eine Nockenscheibe 52, welche drehfest an der Welle 53 eines Schrittmotors 54 festgelegt ist. An der Welle 53 kann für verschiedene Pumpedüsebaueinheiten eine Mehrzahl derartiger Nockenscheiben 52 vorgesehen sein.

Claims: Patentansprüche: 1. Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere DieseD6otoren, welche vorzugsweise mit einer Einspritzdüse (24) zu einer Pumpedüsebaueinheit zusammengesetzt ist, mit einem Pumpenkolben (4) und einer Pumpenkolbenbüchse (11), einem über wenigstens eine Bohrung (10) der Pumpenkolbenbüchse (11) mit dem Druckraum (1) des Pumpenkolbens (4) in Verbindung setzbaren Saugraum (12) und einer Einrichtung zum Verstellen der Einspritzmenge und/oder des Einspritzzeitpunktes der Einspritzpumpe mit einem willkürlich verstellbaren, vom Hub des Pumpenkolbens (4) unabhängig betätigbaren Absperrglied zwischen dem Druckraum (1) der Einspritzpumpe und dem Saugraum (12) derselben oder einer Rücklaufleitung, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrglied als die Pumpen kolbenbüchse (11) koaxial umschliessende Hülse (13) ausgebildet ist und wenigstens eine radiale Durchbrechung (15) aufweist, welche durch Verdrehen oder Verschieben in axialer Richtung in eine mit der (den) Bohrung(en) (10) der Punçenkolbenbüchse ( fluchtende Lage und eine die Bohrung(en) (10) der Pumpenkolbenbüchse (11) abdeckende Lage bringbar ist. 2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) entgegen der Kraft einer Feder (14) in die die Bohrung(en) (10) der Pumpenkolbenbüchse (11) verschlie ssende Lage verschiebbar ist. 3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung der Hülse (13) elektrisch, insbesondere als Solenoid (18, 49) oder als Schrittmotor (26, 54t ausgebildet ist und unter Zwischenschaltung eines Kugelzapfens (27) und eines Hebels (28), eines zwei antigen ortsfest gelagerten Hebels (16) oder einer Zahnstange an der Hülse (13) angreift. 4. Einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Betatigungseinrichtung (49) von einem Gehäuse (48) umgeben ist und der Kraftstoff durch das Gehäuse (48) hindurch vom Saugraum (12) zur Hülse (13) geführt ist. 5. Einspritzpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Betätigungseinrichtung (18, 26, 49, 54) mit Elementen einer digitalen Motorelektronik (19) zur Steuerung in Abhängigkeit von Betriebsgrössen, wie Drehzahl, Ladedruck, Temperatur, Motorlast u.dgl., verbunden ist. 6. Einspritzpumpe nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schrittmotor (54) vorgesehen ist, welcher über eine Nockenwelle (52, 53) an den Hebeln (16) verschiedener Pumpen angreift.

Inventors: EGGER, KLAUS, DR., RATHMAYR, HEINZ
Applicants: VOEST-ALPINE-FRIEDMANN GESELLSCHAFT M.B.H.
Application year: 1985
Main classification: F02M59
IPC codes: F02B3, F02M51, F02M57, F02M59