DE4215719A1 - Automatische hydraulische Steuereinrichtung zur Variation des Einspritzbeginns in Ein- und Mehrzylindereinspritzpumpen für Dieselbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine automatische hydraulische Steuereinrichtung zur Variation des Einspritzbeginns in Ein- und Mehrzylindereinspritzpumpen für Dieselbrenn­ kraftmaschinen.

Hydraulische Verstelleinrichtungen zur Einstellung des Einspritzbeginns einer Einspritzpumpe wurden schon mehrfach beschrieben. So ist aus DE-OS 34 09 295 eine Verstelleinrichtung bekannt, die einen Rollenstößel und einen in diesem geführten, mit dem Pumpenkolben ver­ bundenen sowie eine Arbeitskammer im Rollenstößel für die Drucköleinsteuerung begrenzenden Verstellkolben umfaßt. Die Drucköleinsteuerung erfolgt über eine in der Arbeitskammer mündende Bohrungsanordnung im Pumpen­ kolben. Zur Beeinflussung des Einspritzbeginns wird der Verstellkolben relativ zum Rollenstößel ausgelenkt, und zwar durch das Zusammenwirken von der sich am Ver­ stellkolben abstützenden Kolbenfeder und dem Steuer­ druck.

Hierdurch wird der Vorhub des Pumpenkolbens und somit der Einspritzbeginn verändert.

Hierbei hat sich gezeigt, daß der Förderbeginn von Pumpenkolben zu Pumpenkolben einer Einspritzpumpe stark von Toleranzen der Kolbenfedern abhängig ist und somit unzulässige Abweichungen des Förderbeginns von Kolben zu Kolben auftreten können. Der Lösung der Aufgabe, bei gleicher Druckölbeaufschlagung des Verstellkolbens den gleichen Vorhub bei jedem Kolben einzustellen, nimmt sich DE-PS 35 10 223 an, in dem vor der Endmontage Ab­ weichungen der Toleranzen der Kolbenfedern durch eine entsprechende Anzahl von Ausgleichstücken beseitigt werden. Weiterhin enthält diese Lösung noch ein als Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil zwischen der Arbeitskammer des Rollenstößels und einer in ihm angeordneten Steuerbohrung. Solange der Rollenstößel auf dem Nockengrundkreis läuft, wird die Kugel durch eine Feder vom Ventilsitz abgehoben, so daß Drucköl über die Steuerbohrung in die Arbeitskammer gelangt. Sobald aber der Rollenstößel durch den Nocken beschleunigt wird, wird die Kugel durch die entstehende Massekraft auf den Ventilsitz gepreßt und schließt somit die Ölzufuhr in der Arbeitskammer. Eine Variation des Einspritzbeginns in Abhängigkeit von der Nockengeschwindigkeit ist aber durch diese Lösung nicht möglich, da das Kugelventil praktisch nur in zwei Zuständen (geöffnet bzw. geschlossen) gehalten werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die aufgezeigten Mängel des Standes der Technik werden durch die in den Patentansprüchen dargelegte Erfindung behoben.

Die erfindungsgemäße automatische hydraulische Steuer­ einrichtung kann sowohl für Einzelzylinderpumpen zur Kraftstoffeinspritzung für Dieselmotoren variabler Ge­ schwindigkeit, als auch für solche Mehrzylindermotoren verwendet werden, die Einzelzylinderpumpen verwenden, wo konventionelle mechanische Steuervorrichtungen für einen vorzeitigen Kraftstoffeinspritzbeginn nicht mehr verwendbar sind. Eine typische Art der Anbringung er­ findungsgemäßer Steuervorrichtung in einem Motor ist in Fig. 3 gezeigt.

Ebenso kann die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung konventionelle Zeitgeber, die bei Mehrzylindereinspritzpumpen verwendet werden, ersetzen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand beiliegender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung in verschiedenen Nockenstellungen und

Fig. 3 eine typische Art der Anbringung erfindungsgemäßer Steuervorrichtung in einem Motor.

Ausführungsbeispiel

Der erfindungsgemäße Rollenstößel hat zwei Hauptbestandteile, den Rollenstößeltauchkörper 1 und den Rollenstößelkörper 2. Der Rollenstößeltauchkörper 1 weist eine Kugelventilanordnung auf, die aus der Kugel 5, der Federführung 3 und der Feder 10 für die Kontrolle des Ölflusses besteht. Eine Führungsschale 4 wird an den Rollenstößeltauchkörper 1 gepreßt, um die Kugel 5 zu positionieren. Der ringförmige Flußquerschnitt, bezeichnet mit q, zwischen der Kugel 5 und dem inneren Durchmesser der Führungsschale 4 ist ein Drosselquerschnitt, welcher eine wichtige Fertigungsvariable darstellt. Der Rollenstößeltauchkörper 1 weist die Öl­ durchlaßöffnungen 6 und 8 auf. Durch die Beschleunigung des Nockens 12 bewegt sich die Kugel 5 aufwärts und schließt so den Dichtungssitz 9 des Kanales 7 gegen die Kraft der Feder 10 infolge des Öldrucks, der in der Rollenstößelkammer 11 erzeugt wird. Die Vorspannung der Feder 10 kann, ebenfalls als Fertigungsvariable, durch Einbringen von Unterlegscheiben 24 zwischen den Rollenstößeltauchkörper 1 und die Feder 10 eingestellt werden. Der Rollenstößelkörper 2 besitzt die Öldurch­ laßöffnungen 13. Im unteren Totpunkt wird der Abstand Y1 zwischen Rollenstößeltauchkörper 1 und Rollenstößelkörper 2 gebildet. Dieser Abstand Y1 wird durch die Beschränkung der Abwärtsbewegung des Federtellers 19 wegen der Oberfläche 20 des Motorblocks und durch Einbringung der Rückholfeder 17 zwischen dem Rollenstößelkörper 2 und dem Rollstößeltauchkörper 1 erhalten. Der Abstand Y1 ist ebenfalls eine variable Fertigungsgröße. Das Schmieröl gelangt in die Rollen­ stößelkammer 11 mit konstantem Druck durch die Motorzahnradpumpe 21 über einen Druckregler 22, die Öleinlaßbohrung 23 und die Öldurchlaßöffnungen 13, 6, 7 und 8. Die Rolle 14 ist durch einen Bolzen 15 am Rollenstößelkörper 2 befestigt. Der Führungsstift 16 verhindert die Rotation des Rollenstößelkörpers 2.

Dieser Aufbau gemäß der Erfindung soll im folgenden in Funktion beschrieben werden:

Im unteren Totpunkt wird die Rollenstößelkammer 11 mit Öl durch die Ölkanäle 23, 13, 6, 7 und 8 gefüllt (siehe Fig. 2 (a)). Während der Aufwärtsbewegung des Nockens steigt der Öldruck in der Rollenstößelkammer 11 infolge der Nockenbeschleunigung. Wegen des Drosselquerschnitts q entsteht eine Druckdifferenz Δ p zwischen den Gebieten A und B. Diese Druckdifferenz bewirkt, daß die Kugel 5 aufwärts, gegen die Kraft der Feder 10, bewegt wird und somit der Ölkanal 7 verschlossen wird. Der Rollenstößeltauchkörper 1 beginnt sich zu heben, sobald der hydraulische Verschluß erfolgt ist (siehe Fig. 2 (c)). Bis der hydraulische Verschluß im System erreicht ist, gleitet der Rollenstößelkörper 2 über den Rollenstößeltauchkörper 1 ohne ihn zu bewegen, da das Öl aus der Rollenstößelkammer 11 durch die Durchlässe 8, 7, 6 und 13 ausfließt (siehe Fig. 2 (b)).

Mit anderen Worten, ergibt sich ein Bewegungsverlust zwischen dem Rollenstößelkörper 2 und dem Rollenstößel­ tauchkörper 1 von Y1-Y2, wobei

Y1 = der Abstand zwischen dem Rollenstößelkörper 2 und dem Rollenstößeltauchkörper 1 im unteren Totpunkt und
Y2 = der Abstand zwischen dem Rollenstößelkörper 2, nachdem der hydraulische Verschluß erzeugt wurde,

ist (siehe Fig. 2 (a) und 2 (c)).

Der Bewegungsverlust ist maximal bei niedrigen Geschwindigkeiten und minimal bei hohen Geschwindigkeiten, da die Druckdifferenz Δ p eine Funktion der Geschwindigkeit ist. Bei geringen Geschwindigkeiten, wenn die Beschleunigung gering ist, ist der Bewegungsverlust am größten und damit gleich Y1, da die Druckdifferenz Δp nicht ausreicht, um die Kugel zu bewegen und den Durchgang 7 hydraulisch zu verschließen. Bei hohen Geschwindigkeiten ist der Bewegungsverlust kleiner, da die erforderliche Druckdifferenz, um die Kugel zu bewegen und somit den Durchlaß 7 hydraulisch zu verschließen, unmittelbar nach Anheben des Nockens entwickelt wird, das heißt der Pumpenkolben 18 beginnt sich bei höheren Geschwindig­ keiten früher zu heben, verglichen zu niedrigen Ge­ schwindigkeiten, was bedeutet, daß das Schließen des Überstromkanals bei höheren Geschwindigkeiten früher erfolgt. Somit beginnt der Einspritzbeginn bei höheren Geschwindigkeiten in Form von Winkelbewegungen (in Grad-Nocken) eher, entsprechend der Differenz im Bewegungsverlust zwischen niedriger und hoher Geschwindigkeit. Der Einspritzvorlauf wächst allmählich bis zu einer gewissen Geschwindigkeit, ab der er dann konstant bleibt.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich.

Claims (10)

1. Automatische hydraulische Steuereinrichtung zur Variation des Einspritzbeginns in Ein- und Mehrzylindereinspritzpumpen für Dieselbrennkraft­ maschinen, die eine Nockensteuerung für einen als Hydraulikstößel ausgebildeten Rollenstößel aufweisen, wobei der Hydraulikstößel aus einem Rollenstößelkörper (2), der durch den Pumpennocken in Bewegung setzbar ist, gleitend in einer Führungsbohrung eines Gehäuses der Einspritzpumpe oder der Brennkraftmaschine angeordnet ist und einem Rollenstößeltauchkörper (1), der zum Rollenstößelkörper (2) mittels Endeinpassungs­ schleifen in Verbindung gebracht ist, eine in den Führungskörper eingebrachte Nut (26), die mit einer Öleinlaßbohrung (23) verbunden ist, die diese mit einer Öldurchlaßöffnung (13) im Rollenstößelkörper (2) verbindet, wohingegen der Rollenstößeltauchkörper (1) über eine Bohrung (7) über zwei zueinander senkrecht in ihm eingebrachte Bohrungen (6) entlang der Nut (26) mit einer Öl­ durchlaßöffnung (13) verbunden ist und beide Körper (1) und (2) zentral symmetrisch über eine Kugelventilanordnung zueinander in Verbindung stehen, die eine in den Rollenstößelkörper (2) eingebrachte Rollenstößelkammer (11) mit genanntem Rollenstößeltauchkörper (1) hydraulisch in Kontakt bringt, wobei ein Abstand Y1 zwischen dem Rollenstößeltauchkörper (1) und dem Rollenstößelkörper (2) im unteren Totpunkt des Hydraulikstößels die Federkonstanten einer Feder (10) im Rollenstößeltauchkörper (1) und einer Rückholfeder (17) im Rollenstößelkörper (2) sowie den durch den Außendurchmesser einer Kugel (5) der Kugelventilanordnung und den Innendurchmesser einer im Rollenstößelkörper (2) angeordneten Führungsschale (4) gebildete Drosselquerschnitt q derart festlegt, daß bei Beaufschlagung des Rollenstößeltauchkörpers mit konstantem Öldruck über die Öldurchlaßöffnung (13) eine von der Nockendrehgeschwindigkeit abhängige Variation des Einspritzzeitpunktes definiert einstellbar ist.

2. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel­ ventilanordnung aus einer Kugel (5), einer Feder (10), die durch eine Bohrung (7) im Rollenstößeltauchkörper (1) mit einer Federführung (3) verbunden ist, wobei diese Kugel (5) im unteren Totpunkt vom Dichtungssitz (9) beabstandet ist, und einer gegen genanntes System und den Rollenstößelkörper (2) die Kugel (5) über eine Rückholfeder (17) drückenden Führungsschale (4) besteht.

3. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschale (4) an ihrem Boden Bohrungen (8) auf­ weist, die ihren Innenraum mit der Rollenstößelkammer (11) verbindet.

4. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (8) in den gleichen Teilen des Kreises, wie dem durch die Projektion der Kugel (5) gebildeten, so ausgeführt sind, daß ein stromlinienförmiger Ölfluß gewährleistet ist.

5. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollen­ stößeltauchkörper (1) eine Rundnut (25) und zwei Durchgangsbohrungen (6) im rechten Winkel zueinander und eine dazu axiale Bohrung (7) mit einem Durchmesser, der von der Federspannung der Feder (10) bestimmt ist, aufweist.

6. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder (10) durch Einfügen von Unterlegscheiben (24) variierbar ist.

7. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Abstandes Y1 zwischen Rollenstößeltauchkörper (1) und Rollenstößelkörper (2) in Abhängigkeit vom gewünschten Einspritzverstellzeitpunkt variabel festlegbar ist.

8. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Totpunkt der Federteller (19) des Pumpenkolbens durch die Oberfläche (20) den Rollenstößeltauchkörper (1) zur Gewährleistung des festgelegten Abstandes Y1 fixiert.

9. Automatische hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (17) einen ständigen Kontakt zwischen Rollenstößeltauchkörper (1) und dem Federteller (19) des Pumpenkolbens schafft.

10. Automatische hydraulische Steuereinrichtung in Ver­ bindung mit einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rollenstößelkörper (2) Querbohrungen gegeben sind, die eine Verbindung zur Nut (25) ermöglichen, durch die das Öl in die Rollenstößelkammer (11) gelangt, wobei der Durchmesser der Bohrungen derart festgelegt ist, daß eine Verbindung mit den Öldurchlaßöffnungen (6) und (13) gegeben ist.