DE1776071C3 - Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Hydraulikstellglied zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffzufuhrpumpe, die eine drehzahlproportionale Kraftstoffmenge fördert und dabei in ihrer Förderleitung einen drehzahlproportionalen Druck erzeugt, und mit einer an die Förderleitung angeschlossenen Kraftstoffeinspritzpumpe, die ein hin- und hergehendes und gleichzeitig rotierendes Pump- und Verteilerglied hat, dem eine drehzahlabhängig verschiebbare Steuermuffe zur Steuerung eines Rückströmkanals zugeordnet ist, wobei je nach Muffenstellung der Rückströmkanal zur Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge während eines änderbaren Teils des Hubweges des Pump- und Verteilergliedes verschlossen ist, und die außerdem ein Hydraulikstellglied hat, das zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes abhängig vom drehzahlabhängigen Druck in der Förderleitung einer Hydraulikpumpe dient.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzanlage ist beispielsweise durch die DT-AS 12 74 850 bekannt.

Eine andere Kraftstoffeinspritzpumpe, bei der jedoch kein Hydraulikstellglied zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes vorgesehen ist und daher auch kein drehzahlproprotionaler Druck der Kraftstoffzufuhrpumpe notwendig ist, ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift 8 14 968 beschrieben.

Bei derartigen Kraftstoffeinspritzpumpen erfolgt die Bewegung des Pump- und Verteilergüedes synchron zu den Kolbenbewegungen der Brennkraftmaschine. Die Zuordnung der jeweiligen Stellungen des Pump- und Verteilergliedes und der Kolben der Brennkraftmaschine ist, wie oben erwähnt, abhängig von der Drehzahl änderbar, wodurch der Spritzzeitpunkt bei verschiedenen Drehzahlen verschieden ist Nun ist für die meisten Brennkraftmaschinen günstig, wenn bei einer bestimmten Drehzahl der Spritzzeitpunkt außerdem noch abhängig von der Kraftstoffeinspritzmenge änderbar ist, insbesondere in dem Sinne, daß die Einspritzung bei Teillast etwas später erfolgt als bei Vollast

Sg ist es bekannt — beispielsweise durch die DT-AS 12 44 469 —, den drehzahlabhängigen Druck der Kraftstoff-Förderleitung einer Zufuhrpumpe zusätzlich zur Beaufschlagung eines Hydraulikstellgliedes zur Einspritzzeitpunktverstellung heranzuziehen und weiterhin den Druck in einem Kraftstoffleitungsbereich, der ebenfalls den Einspritzzeitpunkt beeinflußt, durch beispielsweise drehzahlabhängige Verstellung einer Ausström-Drosselstelle am Ende dieses Kraftstoffleitungsbereichs zu verändern. Diese lastabhängige Spritzzeitpunktverstellung erfordert jedoch aufwendige Mittel — zweite hydraulisch beaufschlagte Fläche am Spritzversteller mit den entsprechenden Dichtproblemen — und ist verhältnismäßig ungenau bezüglich der Lastabhängigkeit, da die exakt lastabhängig sich ändernde Absteuermenge zur Steuerwirkung durch eine Drossel gestaut wird, mit der entsprechend temperaturabhängigen, unlinearen Charakteristik.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mittels der in einfacher Weise und möglichst optimal der Einspritzzeitpunkt der jeweiligen Laststellung angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Förderleitung der die Hydraiilikpumpe bildenden Kraftstoffzufuhrpumpe ein Kanal abzweigt, dessen Ausmündung von der Steuermuffe in mindestens einem Hubbereich des Pump- und Verteilergliedes so steuerbar jst daß eine änderbare Kraftstoff menge aus der Förderleitung abfließt und dadurch der Druck in dieser Leitung beeinflußbar ist.

Es ist zwar eine Einspritzpumpe mit rotierendem Verteilerglied bekannt — beispielsweise DT-AS 10 55 294 — bei der die Spritzbeginnversiellung lastabhängig über ein auch drehzahlabhängig betätigbares Glied — Saugdrossel der Pumpe — erfolgt. Es handelt sich jedoch um eine Radialkolbenpumpe mit Saugdrosselkraftstoffzumessung. also keine Hubsteuerung — und somit völlig anders aufgebauter Konstruktion als dte eingangs beschriebene Anlage.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung im Längsschnitt dargestellt und diese werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 dss erste Beispiel,

F i g. 2 das zweite Beispiel,

F i g. 3 ein Schaubild, das den Verlauf des Drucks in der Förderleitung abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine zeigt.

in Fig. 1 ist im nur teilweise dargestellten Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe für rnehrzylindrige Brennkraftmaschinen eine abgestufte Bolhrung 2 vorgesehen. In einem Abschnitt dieser Bohrung ist eine Hülse 3 eingelassen, in der ein hin- und hergehendes und gleichzeitig rotierendes kolbenförmiges Pump- und Verteilerglied 4 dicht gleitend eingepaßt ist. Das Pump-

und Verteilerglied 4 ist an seinem antriebsseitigen Ende mit einer Stirnnockenscheibe 5 gekuppelt, die von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der dem Antrieb abgewandte Endabschnitt 4a des Pump- und Verteilergliedes 4 ist im Durchmesser kleiner und ragt in eine Büchse 6 hinein, die zusammen mit einem Verschlußstopfen 7 den Pumpenarbeitsraum 8 bildet Die Süchse 6 stützt sich mittels dieses Verschlußstopfens 7 an einer mit einer Ausdrehung versehenen Kappe 9 ab, die die Bohrung 2 abschließt An der Büchse 6 wirkt eine Druckfeder 10 im Sinne eines Andrückens an die Kappe 9. Die Druckfeder 10 stützt sich am Lagerring 11 eines Axiallagers ab, bei dem zwischen dem Lagerring 11 und einem Lagerring 12 Wälzelemente 13 angeordnet sind. An diesem Axiallager stützt sich eine Druckfeder 14 drehbar al", die über einen Federteller 15 am Pump- und Verteilerglied 4 wirkt Der Lagerring 11 liegt dabei an der Stirnseite der Kappe 9 an.

Die Nockenscheibe 5 ist mit mehreren nach unten gerichteten Nocken 16 versehen, die mit den Rollen 17 eines Rollenkranzes 18 so zusammenwirken, daß das Pump- und Verteilerglied bei Drehung der Nockenscheibe die erwähnte hin- und hergehende Bewegung ausführt Die Anzahl der Nocken 16 der Nockenscheibe 5 ist so gewählt, daß das Pump- und Verteilerglied 4 bei einer Umdrehung der Nockenscheibe ebenso vie':; Arbeitsspiele ausführt wie die von der Einspritzpumpe zu versorgende Brennkraftmaschine Zylinder hat. Der Rollenkranz 18 ist drehverstellbar gelagert und mit der Kolbenstange 19 eines Hydraulikstellgliedes 20 so verbunden, daß eine Verschiebung der Kolbenstange eine Drehverstellung des Rollenkranzes bewirkt. Auf diese Weise ist der Einspritzzeitpunkt verstellbar. An einem mit der Kolbenstange 19 verbundenen Kolben 21 des Hydraulikstellglicdes 20 wirkt einerseits die Kraft einer Feder 22, andererseits der Druck, der in einer Kraftstofförderleitung 23 herrscht. In der Förderleitung 23 fließt Kraftstoff von einer Zufuhrpumpe 24 zur Kraftstoffeinspritzpumpe. Die Ziiiuhrpumpe 24, die den Kraftstoff aus einem Behälter 25 ansaugt, wird durch die Brennkraftmaschine angetrieben und fördert eine Kraftstoffmenge proportional zur Masci.^;nendrehzahl. Zum Steuern des Druckes in der Förderleitung ist stromab der Zufuhrpumpe ein Regelventil 26 angeordnet, das einen federbelasteten Steuerschieber 27 hat, mit dessen Hilfe der Durchflußquerschnitt eines Überströmkanals 28 steuerbar ist. Das Regelventil 26 kann so bemessen werden, daß der Druck ρ mit wachsender Drehzahl π annähernd linear ansteigt (siehe F i g. 3). Die Förderleitung 23 mündet in einen Saugkanal 29 der Einspritzpumpe, der in das Gehäuse 1 und in die Hülse 3 eingearbeitet ist. In der gezeichneten Stellung ist dieser Saugkanal 29 mit einer Ringnut 30 des Pump- und Verteilergliedes 4 verbunden, von der radiale Kanäle 31 zu einer axialen Bohrung 32 im Pump- und Verteilerglied führen. Diese Bohrung 32 mündet an der Stirnseite des Abschnittes 4a des Pump- und Verteilergliedes in den Pumpenarbeitsraum 8. Von der Bohrung 32 zweigen in radialer Richtung ein Verteilerkanal M und ein Rückströmkanal 34 ab. Der Verteilerkana! 33 arbeitet mit der Mündung von Einspritzleitungen 35, 35' zusammen, von denen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist. Jede dieser der Versorgung der einzelnen Brennkraftmaschinenzylinder dienenden Einspritzlci-Hingen hat ein Rückschlagventil 37 und führt zu einer Düse 38. Die Mündung des Rückströmkanals 34 ist durch Verschieben einer Steuermuffe 39 steuerbar, die das Pump- und Verteilerglied 4 ringförmig umschließt In eine Aussparung 39a der Stemrrmuffe 39 greift ein Arm 40 eines um die Achse 41 schwenkbaren Hebels 42 ein, der mit dem Stellring 43 eines vereinfacht gezeichneten Fliehkraftverstellers 44 gekoppelt ist Die Dyrchführungsöffnung für den Hebel 42 im Gehäuse 1 ist in nicht dargestellter Weise nach außen abgedichtet. Der Stellring 43 ist durch Fliehgewichte 45 drehzahlabhängig gegen die Wirkung einer Feder 46 verschiebbar. Die Feder 46 stützt sich an einem Federteller 47 ab, der mittels eines Exzenters 48 verstellbar ist Von dem mit der Förderleitung 23 verbundenen Saugkanal 29 zweigt ein Kanal ab, der einen in die Hülse 3 eingearbeiteten ersten Abschnitt 49a und einen in das Pump- und Verteilerglied 4 eingearbeiteten zweiten Abschnitt 49/j hat, wobei die beiden Abschnitte über eine Ringnut 50, die im Pump- und Verteilerglied 4 eingearbeitet ist, ständig miteinander verbunden sind. Der zweite Abschnitt 49f> hat eine schlitzförmige Mündung 51, die durch die Steuermuffe 39 steuerbar ist.

Um Leckkraftstoff abzuführen, ist die Bohrung 2 oberhalb der Hülse 3 durch eine Rücklaufleitung 52 mit dem Behälter 25 verbunden. In diese Rücklaufleitung 52 mündet eine Leitung 53, die an den mit Γ bezeichneten Raum des Gehäuses 1 angeschlossen ist und zum Rückführen des aus dem Rückströmkanal 34 in den Raum Γ eingeströmten Kraftstoffs dient. Eine Leitung 54 führt Leckkraftstoff vom Hydraulikstellglied 20 zurück.

Der Fliehkraftversteller 44 ist bestrebt, durch Verstellen der Steuermuffe 39 und damit der Kraftstoffeinspritzmenge eine bestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine einzuhalten. Die gewünschte Drehzahl wird mittels des Exzenters 48 eingestellt. In der Zeichnung ist die Steuermuffe in der Stellung für eine Teillastkraftstoffmenge dargestellt. Der Rückströmkanal 34 und die Mündung 51 des Kanals 49a. 49fc sind verschlossen.

Wird beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe das Pump- und Verteilerglied 4 aus der gezeichneten Stellung gedrent, so wird es gleichzeitig durch die Nocken 16 gegen die Wirkung der Druckfeder 14 nach oben geschoben. Dabei spielen sich nacheinander folgende Vorgänge ab:

Die Verbindung zwischen den Kanälen 31 und dem Saugkanal 29 wird unterbrochen. Der Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum 8 wird unter Druck geserz». Da von einer bestimmten Drehungstellung an der Verteilcrkanal 33 mit der Einspritzleitung 35 verbunden ist, wird Kraftstoff eingespritzt (Spritzbeginn). Dieser Vorgang endet, sobald der Rückströmkanal 34 durch die Steuermuffe 39 aufgesteuert wird. Schon vorher wird die Mündung 51 der Kanäle 49a, 49ö aufgesteuert, so daß Kraftstoff aus der Förderleitung 23 abströmt und der Druck in dieser Leitung abnimmt. Dies hat eine Verschiebung des Rollenkranzes 18 in Richtung auf spateren Einspritzbeginn zur Folge

Der Druckabfali in der Leitung 23 erfolgt, weil dtircn Abströmen aus dem Kanal 51 weniger Mengt¹ am Druckregelven'il 26 überströmt und daher der kolben 27 so verschoben wird, daß der Drosselquerschnitt kleiner wird. Entsprechend der geringeren Federkraft muß der Druck auf den Kolben 27 wegen des Kräftegleichgewichtes kleiner sein. Da die Sttuervorgänge am Pump- und Verteilerglied 4 mit der Frequenz der Kolbenhübe erfolgen, wird durch die normale Dämpfung im Leitungssystem der mittlere Druck in der uung 23 verändert.

Ist die Steuermuffe 39 bei gleicher Drehzahl entsprechend einer Stellung auf Vollastmenge nach oben geschoben, so strömt während eines Arbeitsspiels weniger Kraftstoff durch die Mündung 51 des Kanals 49a, 49£> ab, wodurch der Druck in der Förderleitung höher ist als bei Teillast. Dies ist auch aus dem Schaubüd nach Fi g. 3 zu entnehmen, in dem der Druckverlauf bei Vollast (Kurve I) und bei einer Teillaststellung (Kurve II) dargestellt ist.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel wird die eingespritzte Kraftstoffmenge durch Steuern des Förderendes bestimmt und die Spätverschiebung des Einspritzbeginns bei Teillast durch Absenken des Druckes in der Förderleitung 23 erreicht.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die Kraftstoffmenge durch Steuern des Förderbeginns änderbar. Der Rückströmkanal 34 mündet an einer Stelle in den Raum 1', die bei Hubbeginn des Pump- unc Verteilergliedes so weit unterhalb der Steuermuffe 3? liegt, daß die Mündungsstelle des Rückströmkanals 3^ eine Änderung der Fördermenge von Null bis zui Höchstmenge ermöglicht.

Das Schaubüd nach Fig.3 zeigt in Kurve 111 der Verlauf des Druckes in der Förderleitung bei einei Teillaststellung. Dieser Druck liegt also höher als be Vollast Es wird also in diesem Fall eine Frühverschie

ίο bung des Einspritzbeginns bei Teillast erreicht

Die Pumpe nach F i g. 2 fördert bis Hubende. Wem die Förderung vor Hubende beendet werden soll könnte dies durch Aufsteuern eines von der Bohrung 3: ausgehenden radialen Kanals erfolgen, der beispielswei

se mit einem in der Büchse 6 angeordneten, radialei Durchbruch zusammenwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffzufuhrpumpe, die eine s drehzahlproportionale Kraftstoffmenge fördert und dabei in ihrer Förderleitung einen drehzahlproportionalen Druck erzeugt, und mit einer an die Förderleitung angeschlossenen Kraftstoffeinspritzpumpe, die ein hin- und hergehendes und gleichzeitig rotierendes Pump- und Verteilerglied hat, dem eine drehzahlabhängig verschiebbare Steuermuffe zur Steuerung eines Rückströmkanals zugeordnet ist, wobei je nach Muffenstellung der Rückströmkanal zur Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge während eines änderbaren Teils des Hubweges des Pump- und Verteilergliedes verschlossen ist, und die außerdem ein Hydraulikstellglied hat, das zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes abhängig vom drehzahlabhängigen Druck in der Förderleitung einer Hydraulikpumpe dient, dadurch gekennzeichnet, daß von der Förderleitung (29) der die Hydraulikpumpe bildenden Kraftstoffzufuhrpumpe (24) ein Kanal (49a, 496) aufzweigt, dessen Ausmündung (51) von der Steuermuffe (39) in mindestens einem Hubbereich des Pump- und Verteilergliedes (4) so steuerbar ist, daß eine änderbare Kraftstoffmenge aus der Förderleitung (29) abfließt und dadurch der Druck in dieser Leitung beeinflußbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (49a, 43/>) einen im Führungsteil (Hülse 3) des Pump- und Verteilergliedes (4) verlaufenden Abschnitt (49a) und einen im Pump- und Verteilerglied (4) selbst verlaufenden Abschnitt (49Z>) aufweist, mit dessen Mündung (51) die Steuermuffe (39) zusammenarbeitet.