DE1235063B - Regeleinrichtung fuer eine Kraftstoffeinspritzpumpe fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F02d

Deutsche Kl.: 46b2-16

Nummer: 1235 063

Aktenzeichen: B 804501 a/46 b2

Anmeldetag: 10. Februar 1965

Auslegetag: 23. Februar 1967

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem hin- und hergehenden Pumpenkolben, dessen auf die Brennkraftmaschinenwelle bezogener Förderbeginn (Spritzzeitpunkt) durch Mittel verstellbar ist, die durch einen hydraulischen, von der Drehzahl abhängigen Druck gesteuert werden, der außerdem abhängig von der Stellung des Fördermengenregelgliedes der Einspritzpumpe beeinflußbar ist, wobei in dem hydraulischen Steuerstromkreis der den Spritzzeitpunkt verstellenden Mittel eine Entlastungsleitung vorgesehen ist, die abhängig von der Stellung des Fördermengenregelglieds steuerbar ist.

Bei einer bekannten Regeleinrichtung der oben beschriebenen Art (deutsche Patentschrift 1092 727) dient die Entlastungsleitung zur Entlastung des hydraulischen Steuerstromkreises, wenn das Fördermengenregelglied der Einspritzpumpe auf die größte Einspritzmenge eingestellt ist, damit der Nockenring bei sehr schnellem Einstellen des Fördermengenregelgliedes von der Stellung kleiner Einspritzmengen in die Stellung größtmöglicher Einspritzmengen schnell genug in die durch die Federkraft 25 bewirkte Normalstellung (Spätstellung) gelangt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Regeleinrichtungen der eingangs beschriebenen Art eine solche Steuerung der Entlastungsleitung vorzusehen, daß der Druck im hydraulischen Steuerstromkreis derart beeinflußbar ist, daß entweder bei gleichbleibender Drehzahl der Brennkraftmaschine der Spritzzeitpunkt in Richtung spät verstellt wird, wenn die Belastung der Brennkraftmaschine und damit die durch die Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge abnimmt, oder die Rückwärtsbewegung desjenigen Teils der genannten Mittel, dessen den Spritzzeitpunkt bestimmende Lage von dem genannten Steuerdruck abhängt, unabhängig von der jeweiligen Belastung um einen mindestens annähernd konstanten Wert erfolgt. Diese Rückbewegung wird durch die Reaktionskraft hervorgerufen, die während jedes einzelnen Förderhubes des Pumpenkolbens auf den genannten Teil wirkt. Die genannte Reaktionskraft ist um so größer, je größer die bei jedem einzelnen Kolbenhub geförderte Kraftstoffmenge der Einspritzpumpe, also je größer die Belastung des Motors ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Betrag der Entlastung des Steuer-Stromkreises um so größer ist, je kleiner die Fördermenge der Einspritzpumpe ist.

Regeleinrichtung für eine
Kraftstoffeinspritzpumpe für
Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:
Günter Kulke, Kornwestheim

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich bei Kraftstoffeinspritzpumpen mit einem Regelschieber als Fördermengenregelglied, der zur Änderung der Fördermenge seine Regelbewegungen von sich ändernden Stellungen aus beginnt, dann, wenn der Regelschieber die Entlastungsleitung steuert, sobald der Beginn seiner Regelbewegung gegenüber seiner Ruhestellung verschoben ist.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung, und zwar ist

Fig. 1 eine schematische Darstellung mit einigen Teilen im Längsschnitt,

F i g. 2 ein Schnitt nach Linie H-II in F i g. 1,

F i g. 3 ein Schaubild über die Abhängigkeit des Steuerdruckes von der Drehzahl und

Fig. 4 eine Abwandlung eines Einzelteils.

In dem Zylinder 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet ein Kolben 2, der so angetrieben wird, daß er gleichzeitig axial hin- und hergehende Bewegungen und eine rotierende Bewegung ausführt, wobei durch die zuletzt genannte Bewegung die Möglichkeit gegeben ist, daß der Kolben gleichzeitig die Rolle des Verteilers übernimmt.

Die Versorgung des Zylinders 1 mit Kraftstoff geschieht von einem Kraftstoffzufuhrraum 3 aus, welcher mit dem Zylinder 2 durch eine Zufuhrleitung 4 verbunden ist. Wenn sich der Kolben auf seinem Rückhub befindet und während der Periode, in der er in seiner unteren Totpunktlage stillsteht, wird die Druckkammer des Zylinders 1 in der üblichen Weise über in dem Kolben 2 vorgesehene Kanäle mit Kraftstoff gefüllt.

In den Zylinder 1 münden außerdem mehrere, rund um den genannten Zylinder verteilte Förderleitungen 5, von denen jede einzelne ein Druckventil 6 enthält. In den Zeichnungen ist nur eine einzige Förderleitung 5 dargestellt.

709 510/159

Um die verschiedenen Förderleitungen 5 während mehrerer aufeinanderfolgender Förderhübe des Kolbens 2 mit der Druckkammer des Zylinders 1 in Verbindung zu bringen, besitzt der Kolben 2 eine axiale Nut 7, welche im Verlauf der Drehung des Kolbens 2 S um seine Achse nacheinander vor den verschiedenen Förderleitungen 5 vorbeikommt.

Von dem Zylinder 1 ist eine Entlastungsleitung abgezweigt, welche aus zwei Teilstrecken 8 α und 8 b besteht, die durch einen Zylinder 9 voneinander ge- ίο trennt sind, in welchem ein hin- und hergehende Bewegungen ausführenden Fördermengenregelglied 10 arbeitet, das die Form eines Schiebers besitzt, in welchem eine Ringnut 11 vorgesehen ist. Diese Ringnut ist dauernd mit der Teilstrecke 8 a der Entlastungsleitung in Verbindung, schließt jedoch die Teilstrecke 8 b, wenn der Regelschieber sich in seiner Ruhelage befindet, welche dadurch bestimmt ist, daß ein Flansch 12 gegen eine Anschlagfläche 12 a (F i g. 1) unter der Einwirkung einer Feder 13 zum Anliegen kommt.

Umgekehrt wird die Verbindung zwischen den beiden Teilstrecken 8 a und 86 der Entlastungsleitung hergestellt, sobald der Regelschieber 10 gegen die Feder 13 (in F i g. 1 nach rechts) um einen bestimmten Betrag verschoben worden ist. Da die Teilstrecke 8 b durch den Kanal 14 mit einem Raum verbunden ist, in dem ein verhältnismäßig niedriger Druck herrscht, beispielsweise mit dem Innern des Pumpengehäuses 15, in welchem sich die Mittel zum Antrieb des Kolbens 2 befinden, unterbricht die durch die Verbindung der Teilstrecken 8 a und Sb herbeigeführte Öffnung der Entlastungsleitung augenblicklich die Einspritzung durch das nicht dargestellte Einspritzventil, welches an diejenige der Förderleitungen 5 angeschlossen ist, welche in diesem Augenblick über die Nut 7 mit der Druckkammer der Pumpe in Verbindung steht.

Die Bewegung des Regelschiebers 10 nach rechts (der Hingang des Regelschiebers) wird durch eine, vorzugsweise durch den Kraftstoff selbst dargestellte Flüssigkeit erreicht, die periodisch durch eine synchron mit der Einspritzpumpe 1, 2 arbeitende Hilfspumpe gefördert wird. Diese Hilfspumpe besteht aus einem Zylinder 16 und einem Kolben 17, wobei der Kolben 17 eine Verlängerung des Kolbens 2 darstellt, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kolbens 2. Die Zufuhr der Flüssigkeit zu dieser Hilfspumpe geschieht durch eine Leitung 18, während die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit über eine Leitung 19, in welche ein Rückschlagventil 20 eingeschaltet ist, in den Zylinder 9 gelangt, wo sie eine Bewegung des Regelschiebers 10 nach rechts hervorruft. Weiterhin ist der Zylinder 9 durch eine Leitung 21, in welche eine Drosselstelle 22 mit durch eine Spitzschraube 23 regelbarem Querschnitt eingeschaltet ist, mit dem Druckraum der Hilfspumpe 16, 17 verbunden.

Die Rückbewegung des Regelschiebers 10 in der Richtung auf seine Ruhelage während der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Förderhüben des Kolbens 17 liegenden Perioden wird dadurch abgebremst, daß der Regelschieber 10 während seiner Rückbewegung über die genannte Drosselstelle 22 Flüssigkeit fördern muß. Folglich kann der Regelschieber 10 von einer gewissen Drehzahl des Motors an seine Ruhelage wegen des Beginns eines neuen Förderhubes des Kolbens 17 nicht mehr erreichen. Der Regelschieber wird durch die nunmehr von dem Kolben 17 in den Zylinder 9 geförderte Flüssigkeit angehalten und nach rechts geschoben, ausgehend von einer Stellung, welche sich um so weiter nach rechts verschiebt, je höher die Antriebsdrehzahl der Einspritzpumpe über der genannten bestimmten Drehzahl liegt, von der an der Effekt auftritt, den man als »flüssigen Anschlag« bezeichnet. Da mindestens im Normalfall oberhalb der genannten bestimmten Drehzahl die vom Kolben 17 während jedes Förderhubes geförderte Flüssigkeitsmenge unverändert bleibt, hat der flüssige Anschlag nicht nur die Wirkung, daß diejenige Lage, von der aus der Regelschieber seinen Vorwärtshub beginnt, sondern in gleicher Weise auch die Lage, in welcher er seinen Vorwärtshub beendet, nach rechts verschoben wird.

Die von der Pumpe 1, 2 gegen das mit der Druckkammer der Pumpe in Verbindung stehende Einspritzventil geförderte Kraftstoffmenge wird während eines bestimmten Förderhubes dann ein Maximum, wenn sich der Regelschieber 10 beim Beginn seines Hinganges in seiner Ruhelage befindet. Je weiter der Beginn des Hinganges unter der Einwirkung des flüssigen Anschlages nach rechts verschoben wird, um so stärker wird die von der Einspritzpumpe nach einem der Einspritzventile während jedes Förderhubes geförderte Kraftstoffmenge verringert.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung benutzt man die einer Verringerung der pro Hub eingespritzten Kraftstoffmenge entsprechende Verschiebung des Regelschiebers nach rechts in diejenige Lage, welche er am Ende seines Hinganges einnimmt, um eine Verringerung des die Spritzzeitpunktverstellung steuernden Druckes zu bewirken.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Einspritzpumpe wird die Welle 24 durch den Motor angetrieben. Diese Welle bewirkt die Drehung der Kolben 2 und 17 um ihre gemeinsame Achse mit Hilfe eines Elementes, das den genannten Kolben gestattet, gleichzeitig in Richtung ihrer Achse eine hin- und hergehende Bewegung auszuführen. Diese hin- und hergehende Bewegung wird durch einen Querbalken 26 erreicht, der mit den Kolben verbunden ist und an seinem äußersten Ende Rollen 27 trägt, welche unter der Einwirkung einer Feder 28 gegen die Lauffläche eines Nockens 29 anliegen, der im Prinzip zwar stationär ist, jedoch ganz geringfügige Winkelbewegungen um die gemeinsame Achse der Welle 24 und der Kolben 17 und 2 ausführen kann, um auf diese Weise die Verstellung des Einspritzzeitpunktes zu ändern. Diese Winkelbewegungen werden durch eine hydraulische Einrichtung erreicht, die aus einem Zylinder 30 und einem Kolben 31 (F i g. 2) besteht Der genannte Kolben kann im Innern des Zylinders 30 in der einen Richtung durch eine über eine Leitung 32 in den genannten Zylinder eintretende Flüssigkeit und in der anderen Richtung durch eine Feder 33 verschoben werden. Die Bewegungen des Kolbens 31 werden über eine durch eine Stange 35 an dem Kolben starr befestigte Gabel 34 auf den gewölbten Kopf 36 einer an dem Nocken 29 befestigten Stange 37 auf den Nocken 29 übertragen, um dessen Winkelstellung zu ändern. Bei einer Steigerung des Druckes der durch die Leitung 32 geleiteten Flüssigkeit erzeugt die Bewegung des Kolbens 31 eine Bewegung des Nockens 29 im Sinne einer Vorverstellung, des Beginns der Einspritzung mit Bezug auf die Motorwelle.

Der der Verstelleinrichtung 30, 31 durch die Leitung 32 zugeführte Druck ist der gleiche, wie er im Speiseraum 3 der Einspritzpumpe herrscht, von dem die Leitung 32 abgezweigt ist. Dieser Druck ändert sich mit der Motordrehzahl, weil der Raum 3 durch eine vom Motor angetriebene volumetrische Pumpe, beispielsweise eine Zahnradpumpe 38 oder eine Schieberpumpe, gespeist wird und weil im Förderstromkreis dieser Pumpe eine Überströmleitung vorgesehen ist, durch welche ein Teil des von der Pumpe geförderten Kraftstoffes in die Ansaugleitung 40 der Pumpe 38 zurückströmen kann. Um die Änderung des Druckes in Funktion von der Antriebsdrehzahl der Pumpe 38 zu regeln, wird der Querschnitt der Überströmleitung 39 durch einen Kolbenschieber 41 vergrößert, wenn der Förderdruck ansteigt, und im umgekehrten Fall verringert; dabei wird dieser Kolbenschieber 41 durch den Förderdruck der Pumpe 38 entgegen einer Feder 42 betätigt.

Die Bewegungen des Kolbens 31 und damit die Winkelverschiebungen des Nockens 29 finden somit in Funktion der Motordrehzahl statt.

Der Teil des Zylinders 30, in dem sich die Feder 33 befindet, ist mit der Ansaugleitung 40 durch einen Kanal 43 verbunden. Ein Entlüftungsventil 44 ist an dem Raum 3 angebaut. Der Kanal 15 a gewährleistet das Rückströmen zum Behälter.

Um auf den Kolben 31 der Verstelleinrichtung wirkenden Druck einer Korrektur in Abhängigkeit von der durch die Einspritzpumpe pro Hub geförderten Kraftstoffmenge und somit in Abhängigkeit von der Belastung des Motors zu unterwerfen, hat man in dem hydraulischen Steuerstromkreis der Verstelleinrichtung 30, 31 eine Entlastungsleitung 45 vorgesehen, welche in Abhängigkeit von der Stellung des Regelschiebers 10 derart gesteuert wird, daß der Betrag der Entlastung des hydraulischen Stromkreises um so größer wird, je größer die vom Regelschieber herbeigeführte Verringerung der Fördermenge der Pumpe ist. Diese Entlastungsleitung kann unmittelbar an den Zylinder 30 oder an die Leitung 32 oder wie in Fig. 1 an den Raum 3 angeschlossen sein. Die Entlastungsleitung wird durch den Regelschieber 10 gesteuert und mündet zu diesem Zweck in den Zylinder 9 an einem solchen Ort ein, daß sie durch den Regelschieber abgesperrt wird, und zwar nicht nur dann, wenn dieser sich in seiner Ruhelage befindet, sondern auch während des ganzen Hinganges des Regelschiebers, wenn dieser Hingang in der Ruhelage beginnt. Umgekehrt, wenn die Ausgangslage für den Beginn des Vorwärtshubes des Regelschiebers als Folge des flüssigen Anschlags nach rechts verschoben wird, beginnt ein im Regelschieber vorgesehener Kanal in Form einer Ringnut 46 die Entlastungsleitung 45 mit dem Kanal 14 zu verbinden, welcher auf diese Weise die Entlastungsleitung an den Raum 15 anschließt, in welchem ein niedriger, praktisch konstanter und dem Druck der umgebenden Atmosphäre nahekommender Druck herrscht.

Gemäß der Variante nach F i g. 4 kann die Ringnut 46 durch einen Kanal 47 im Innern des Regelschiebers ersetzt sein, welcher an der Stirnfläche des Regelschiebers beginnt und an seiner Seitenfläche ausmündet. Wenn man den miteinander zusammenwirkenden Öffnungen, durch welche der Kanal 47 bzw. der Kanal 14 in den Zylinder 9 einmündet, besondere Formen gibt, kann man jedes gewünschte Gesetz für die Änderung des Verbindüngsquerschnitts zwischen der Entlastungsleitung 45 und dem Kanal 14 in Abhängigkeit von der je Pumpenkolbenhub geförderten Kraftstoffmenge verwirklichen.

Je nachdem, ob der flüssige Anschlag eine Verschiebung des Punktes, in dem der Hingang des Regelschiebers beginnt, nach rechts erzeugt, wird der Wert der durch die Verbindung zwischen der Leitung 45 und dem Kanal 14 herbeigeführten Entlastung größer. Gleichzeitig bringt diese Verschiebung des Punktes, in welchem der Regelschieber seinen Hingang beginnt, eine Verringerung der Kraftstoffmenge mit sich, welche die Pumpe pro Kolbenhub nach der oder den Einspritzdüsen fördert, welche durch die Nut 7 mit der Druckkammer der Pumpe in Verbindung gebracht werden.

Das Diagramm der Fig. 3 zeigt erfindungsgemäß erreichte Korrekturwirkung. In diesem Diagramm stellt die Abszisse die Drehzahl η des Motors dar, während die Ordinate den Druck ρ in dem Raum 3, d. h. also den auf den Kolben 31 der die Spritzzeitpunktvorverstellung ändernden Einrichtung wirkenden Druck, darstellt. Solange der Motor unter Vollast arbeitet, d. h. also, solange der Regelschieber seinen Hingang jedesmal aus seiner Ruhestellung heraus beginnt, wird die Änderung des Druckes ρ in Abhängigkeit von der Motordrehzahl η durch die als voll ausgezogene Linie dargestellte Kurven angegeben. Wenn umgekehrt bei Teillast der Regelschieber seinen Hingang aus einer mit Bezug auf seine Ruhelage in F i g. 1 nach rechts verschobenen Lage beginnt, so daß infolge der durch den Regelschieber zwischen den Leitungen 45 und 14 hergestellten Verbindung im Raum 3 eine gewisse Entlastung entsteht, dann wird die Änderung des Drukkes im Raum 3 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl η durch die in Fig. 3 mit einer gestrichelten Linie b angegebenen Kurve dargestellt.

Wie bereits oben dargelegt worden ist, kann die Korrektur des Druckes ρ verschiedenartig angewandt werden. Entsprechend dem gesuchten Zweck muß man die Faktoren wählen, die das Gesetz bestimmen, gemäß welchem sich der Querschnitt der Verbindung zwischen den Leitungen 45 und 14 in Abhängigkeit von der Belastung, von der Zusammendrückbarkeit der Feder 32 usw. ändert. Auf diese Weise kann man die Rückwärtsbewegung, welcher der Nocken 29 und mit ihm der Kolben 31 unter der Einwirkung der durch den Pumpenkolben auf den Nocken ausgeübten, mit der Belastung sich ändernden Reaktionskraft unterworfen sind, von der Belastung des Motors unabhängig machen. Bisher hat diese mit der Belastung zunehmende Reaktion eine Verschiebung des Zündzeitpunktes in Richtung spät zur Folge gehabt, da der auf den Kolben 31 wirkende und sich dieser Rückwärtsbewegung widersetzende Flüssigkeitsdruck unabhängig von der Belastung war. Gemäß der Erfindung kann man erreichen, daß der Widerstand, den der Flüssigkeitsdruck der Reaktionskraft entgegensetzt, dieser angeglichen wird, d. h., daß dieser Widerstand für die hohen Belastungen größer und für die niedrigen Belastungen schwächer ist, so daß die Rückwärtsbewegung von der Belastung des Motors unabhängig wird.

Wenn man dieser Rückwärtsbewegung Rechnung trägt, kann man eine Änderung der Spritzzeitpunktverstellung erreichen, welche nur von der Motordrehzahl η abhängig ist.

Weiterhin kann man erreichen, daß für ein und dieselbe Drehzahl des Motors die Vorverstellung des Spritzzeitpunktes bei den niedrigen Belastungen geringer wird als bei den hohen Belastungen. Dies ist in gleicher Weise auch in den Fällen nützlich, in denen man die Wirkung der vom Pumpenkolben auf die Spritzzeitpunktverstellung ausgeübten Reaktionskraft unterdrückt, indem man den Kolben 31 während des Förderhubes des Pumpenkolbens in seiner Lage blockiert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Kraftstoff einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem hin- und hergehenden Pumpenkolben, dessen auf die Brennkraftmaschinenwelle bezogener Förderbeginn (Spritzzeitpunkt) durch Mittel verstellbar ist, die durch einen hydraulischen, von der Drehzahl abhängigen Druck gesteuert werden, der außerdem abhängig von der Stellung des Fördermengenregelgliedes der Einspritzpumpe beeinflußbar ist, wobei in dem hydraulischen Steuerstromkreis der den Spritzzeitpunkt verstellenden Mittel eine Entlastungsleitung vorgesehen as ist, die abhängig von der Stellung des Fördermengenregelgliedes steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Entlastung des Steuerstromkreises (3, 32) um so größer ist, je kleiner die Fördermenge der Einspritzpumpe ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 für eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Regelschieber als Fördermengenregelglied, der zur Änderung der Fördermenge seine Regelbewegungen von sich ändernden Stellungen aus beginnt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschieber (10) die Entlastungsleitung (45) steuert, sobald der Beginn seiner Regelbewegung gegenüber seiner Ruhestellung verschoben ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 für eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Regelschieber, dessen Regelweg unabhängig von der Stellung, von welcher aus der Regelweg beginnt, eine konstante Länge hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschieber (10) einen Kanal (46, 47) aufweist, der die Entlastungsleitung (45) während des Endabschnitts des Regelweges steuert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1092727, 1178 641; französische Patentschrift Nr. 1380304.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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