DE2710262A1

DE2710262A1 - Kraftstoff-foerderanlage

Info

Publication number: DE2710262A1
Application number: DE19772710262
Authority: DE
Inventors: Robert Thomas John Skinner
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1977-03-09
Publication date: 1977-09-15
Also published as: JPS52145615A; GB1572511A; US4111173A; FR2343894B1; FR2343894A1

Description

LUC 1

Dr. Joachim Rasper

Patentanwalt 62 Wiesbaden

limtrinr NMt 27 Tat. M114t

Lucas Industries Limited Birmingham/England

Kraftstoff-Förderanlage

Die Erfindung betrifft eine Kraftstofförderanlage. Solche AnAnlagen bestehen im allgemeinen aus einer Einspritzpumpe, die im Takt mit dem mit ihr verbundenen Motor arbeitet, einer Kraftstofförderpumpe, die den Kraftstoff unter Druck zu der Einspritzpumpe fördert, einem Ventil zur Regelung des Ausgangsdrucks der Förderpumpe, sowie einem von dem Flüssigkeitsdruck beaufschlagten und auf den Ausgangsdruck der Förderpumpe ansprechenden Kolben zur Einstellung des zeitlichen Verlaufs der

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Kraftstofförderung zu dem Motor; das Ganze ist so arrangiert, daß dieses Timing der Kraftstoffzufuhr mit wachsendemFörderpumpenausgangsdruck avanciert wird.

Alle Motoren haben eine zweckmäßige Drehzahl/Timing-Charakteristik, und bei manchen Motoren ist es wünschenswert, daß das Timing mit zunehmender Drehzahl stark vorrückt, danach während einer Periode, in welcher die Drehzahl weiter ansteigt, sich verzögert und schließlich in schwächerem Maße vorrückt bei weiterem Anstieg der Drehzahl. Damit dies erreicht werden kann, muß der Förderpumpenausgangsdruck in entsprechender Weise variieren.

Ziel dieser Erfindung ist daher eine Kraftstofförderanlage, mit der die vorstehend skizzierte Aufgabe gelöst wird.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit einer Anlage der eingangs beschriebenen Art, in welcher das genannte Ventil ein erstes federnd belastetes Ventilelement, welches dem Ausgangsdruck der Förderpumpe ausgesetzt ist und, sobald der Druck auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, sich öffnet, um Kraftstoff durch eine öffnung fließen zu lassen, sowie ein zweites federnd belastetes Ventilelement aufweist, welches dem Zwischendruck des Kraftstoffs zwischen diesem ersten Ventilelement und dieser öffnung ausgesetzt ist und unter der Wirkung dieses Zwischendrucks die federnde Belastung auf diesem ersten Ventil-

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element vermindert; dieses zweite Ventilelement regelt den Querschnitt eines parallel zu dieser Öffnung verlaufenden Durchtrittskanals, der sich dann öffnet, wenn dieses zweite Ventilelement durch den Zwischendruck sich um eine vorbestimmte Strecke bewegt hat, und dieses zweite Ventilelement wird mit einer größeren Fläche von dem Zwischendruck beaufschlagt als das erste Ventilelement von dem Ausgangsdruck der Förderpumpe.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer beispielhaften Ausführungsform und unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 ein schematisches Diagramm der erfindungsgemäßen Anlage,

Figur 2 und Figur 3 je einen Schnitt durch unterschiedliche Ausführungsformen eines Ventils gemäß Figur 1, und

Figur 4 und Figur 5 je eine graphische Darstellung, in der der Förderpumppenausgangsdruck gegen die Drehzahl aufgetragen ist, und die die Änderung des Ausgangsdrucks der Ventile gemäß Figur 2 und Figur 3 erkennen läßt.

Wie Figur 1 zeigt, besteht die Anlage aus einer Einspritzpumpe 10, die während ihres Betriebs in zeitlicher Abstimmung mit einem mit ihr verbundenen Motor arbeitet und im Wechsel Kraft-

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stoff zu den Verbrennungskammern des Motors liefert. Zu dieser Einspritzpumpe 10 wird Kraftstoff unter Druck mittels einer Kraftstofförderpumpe 11 gefördert, und die Menge des von der Einspritzpumpe an den Motor gelieferten Kraftstoffs wird gesteuert mittels einer Vorrichtung 12, welche die Stärke des Kraftstofflusses zu der Einspritzpumpe regelt. Der Ausgangsdruck der Förderpumpe wird gesteuert durch ein Rückflußventil 13, welches Kraftstoff vom Ausgang der Pumpe zu deren Eingang strömen läßt.

Um das Timing der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor einstellen zu können, ist die Einspritzpumpe mit einem flüssigkeitsdruckbetriebenen, in einem Zylinder laufenden Kolben 14 ausgerüstet. Der Kolben ist an ein Teil der Einspritzpumpe 10 angeschlossen, zweckmäßigerweise an den Exzenter, welcher die Pumpenstempel der Einspritzpumpe bewegt. Außerdem ist der Kolben durch eine Feder 15 in einer solchen Richtung federnd belastet, daß er das Timing der Kraftstoffeinspritzung verzögert. In dem Maße, in dem der auf den Kolben 14 lastende Druck zunimmt, schlägt der genannte Exzenter aus, um das Timing der Kraftstoffeinspritzung zu avancieren. Bei der hier dargestellten Ausführungsform wird der Druck direkt auf den Kolben 14 ausgeübt, jedoch kann der Kolben 14 auch ersetzt werden durch ein Servoventil, das mit dem Kolben 14 ein Folgezeigersystem bildet. Solche Servosysteme sind allgemein bekannt.

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Wie Figur 2 erkennen läßt, besteht das Ventil 13 aus einem Gehäuse 16, welches im wesentlichen ein Teil des Gehäuses der Förderpumpe 11 bildet. In einer Kammer in diesem Gehäuse ist eine Ventileinrichtung 17 angeordnet, deren eines Ende sich in einen verkleinerten Abschnitt dieser Kammer erstreckt, in welchen durch einen Einlaß 18 Kraftstoff vom Ausgang der Förderpumpe geliefert wird. Das entgegengesetzte Ende des Gehäuses ist mit einem Kraftstoffauslaß 19 versehen, der in geeigneter Weise mit dem Eingang der Förderpumpe 11 verbunden ist. Die Ventileinrichtung 17 besteht aus einem Rumpf 20, in den eine abgesetzte zylindrische Bohrung eingearbeitet ist, deren schmäleres Ende zum Einlaß 18 offen ist. In diesem schmäleren Ende der Bohrung läuft ein erstes Ventilelement 21, von welchem ein ausgekehltes Teil in der Bohrung sitzt, das mit einem Kopf 22 verbunden ist, der im breiteren Abschnitt der Bohrung sitzt und geringfügig breiter ist als das schmälere Ende der Bohrung. Außerdem befindet sich in dem breiteren Teil der Bohrung noch ein zweites Ventilelement 24.

Das zweite Ventilelement besteht aus einem zylindrischen Teil 25, das an seinem zum Kopf 22 weisenden und diesen berührenden Ende ein abgesetztes Teil aufweist, so daß eine Kammer gebildet wird, in welche eine öffnung 23 hineinreicht. Das andere Ende des zylindrischen Teils bildet'ein Widerlager für eine Spiralfeder 26. In den Rumpf dieser Ventileinrichtung ist außerdem ein

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Paar von eeinander diametral gegenüberliegenden Durchlässen 27 eingearbeitet, die zum breiteren Teil der Bohrung hin freigegeben werden, nachdem das zweite Ventilelement sich um eine vorbestimmte Strecke gegen die Kraft der Feder bewegt hat. Die Öffnung 23 und die Durchlässe 27 sind mit dem Auslaß 19 verbunden,

Die Förderpumpe 11 ist so eingestllt, daß sie unter normalen Betriebsbedingungen eii.en Überschuß an Kraftstoff fördert, d.h. sie fördert mehr Kraftstoff, als zum Motor geliefert wird. Wie Figur 4 zeigt, nimmt in dem Maße, in dem die Arbeitsgeschwindigkeit der Anlage wächst, der Druck am Ausgang der Förderpumpe mit einer ersten Geschwindigkeit zu, die durch die Linie 28 dargestellt ist. Diese Druckzunahme bleibt erhalten, bis das erste Ventilelement 21, das natürlich indirekt von der Feder 26 beaufschlagt ist, sich soweit bewegt, daß es Kraftstoff von dem schmäleren Ende der Bohrung in die Kammer und durch die öffnung 23 strömen läßt. Wenn man einmal für den Augenblick das Vorhandensein der öffnung 23 übersieht, dann würde das erste Ventilelement den Druck so steuern, daß er der Linie 29 folgen würde; die öffnung 23 jedoch bedingt eine Beschränkung des Kraftstofflusses, und der "Zwischendruck" stromaufwärts von der öffnung 23 wirkt auf das zweite Ventilelement 24. Das Ventilelement 24 ist größer als das Ventilelement 21, und die auf es durch den Zwischendruck ausgeübte Kraft ist der von der Feder 26 ausgeübten Kraft entgegengesetzt. Dadurch wird die von der

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Feder auf das erste Ventilelement 21 ausgeübte Kraft vermindert, und der Kraftstoffdruck beginnt zu fallen, wobei der Druck einer der Linien 30 in Figur 4 folgt, je nach Größe der öffnung 23. Bei einer kleinen öffnung wird der Druck schnell zu fallen beginnen, wenn jedoch die öffnung verbreitert wird, dann wird der Druck dazu neigen, der Linie 29 zu folgen, bevor der Druckabfall erfolgt. In dem Maße, in dem der Kraftstoffluß vom Ausgang der Förderpumpe zunimmt, wird der Zwischendruck anwachsen, und das zweite Ventilelement 24 wird sich weiter gegen die Kraft der Feder 26 bewegen, bis es beginnt, die Durchlässe 27 freizugeben. Sobald dies eintritt, bildet das erste Ventilelement 21 praktisch kein Hindernis für den Kraftstoffluß, und der Kraftstoffdruck am Eingang 18 folgt dann der Linie 31 in Figur 4, d.h. der Ausgangsdruck der Förderpumpe beginnt wieder zu steigen, wobei der Druck durch das zweite Ventilelement 24 geregelt wird, welches die Größe der Durchlässe 27 steuert.

Eine modifizierte Ausführungsform des in Figur 2 dargestellten Ventils ist in Figur 3 gezeigt, und alle Teile des Ventils sind genau die gleichen. Der einzige Zusatz ist ein Kugelventil 32, welches über einen Plungerkolben 33 durch eine temperaturempfindliche Vorrichtung, z.B. eine Bimetallfeder 34 beaufschlagt wird. Wenn die Feder 34 heiß ist, dann wird das Kugelventil 32 in einer Lage gehalten, in der es den FIuB von Kraftstoff durch die öffnung 23 verhindert. Wenn jedoch die Bimetall-

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feder kalt ist, dann kann sich das Kugelventil in eine Lage bewegen, in welcher es praktisch keine Behinderung des Kraftstofflusses durch die öffnung 23 gibt. Wenn die Feder also kalt ist, dann ist die Druck/Drehzahl-Charakteristik im wesentlichen die gleiche wie die, die mit dem Ventil gemäß Figur 2 erhalten wird. Dies zeigt Figur 5. Wenn die Bimetallfeder 34 heiß ist, dann wird der Kraftstoffluß durch die öffnung 23 verhindert und das zweite Ventilelement 24 dem Ausgangsdruck der Förderpumpe ausgesetzt. Die Druck/Drehzahl-Charakteristik, die dabei erhalten wird, folgt somit der Linie 31 und beginnt bereits dieser Linie zu folgen an deren Schnittpunkt mit der Linie 28.

Anstatt einer Bimetallfeder können offensichtlich andere Formen von temperaturempfindlichen Vorrichtungen verwendet werden, wie z.B. eine temperaturempfindliche Druckdose.

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L e e r s e ι t'e

Claims

Patentansprüche;

My Kraftstofförderanlage, bestehend aus einer Einspritzpumpe, die in zeitlicher Abstimmung mit einem mit ihr verbundenen Motor arbeitet, einer Kraftstofförderpumpe, die unter Druck Kraftstoff zur Einspritzpumpe fördert, einem Ventil zur Regelung des Ausgangsdruckes dieser Förderpumpe, und einem kraftstoffdruckbetr!ebenen,auf den Förderpumpenausgangsdruck ansprechenden Kolben zur Einstellung des zeitlichen Verlaufs der Kraftstoffeinspritzung,

dadurch gekennzeichnet, daß dieses Ventil ein erstes federnd belastetes Ventilelement, welches dem Ausgangsdruck der Förderpumpe ausgesetzt ist und dann, wenn der Druck auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, Kraftstoff durch eine öffnung fließen läßt, sowie aus einem zweiten federnd belasteten Ventilelement besteht, welches dem Zwischendruck des Kraftstoffs zwischen diesem ersten Ventilelement und dieser öffnung ausgesetzt ist, und das unter der Wirkung dieses Zwischendrucks die federnde Belastung auf dem ersten Ventilelement vermindert und gleichzeitig die Größe eines zu dieser öffnung parallel angeordneten Durchtrittskanals steuert, der sich dann zu öffnen beginnt, wenn dieses zweite Ventilelement durch diesen Zwischendruck eine bestimmte Strecke bewegt worden ist, wobei dieses zweite Ventilelement mit einer größeren Fläche diesem Zwischendruck ausgesetzt ist als dieses erste Ventilelement dem Ausgangsdruck der Förder-

^pumpe* 709837/0918
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich temperaturempfindliche Mittel aufweist, die den Kraftstoffluß durch diese Öffnung verhindern können.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Ventil besteht aus:

einem Rumpf, der eine abgestufte Bohrung umschließt, in deren schmälerem Teil dieses erste Ventilelement und in deren breiterem Teil dieses zweite Ventilelement läuft,

Federelementen, die dieses zweite Ventilelement gegen dieses erste Ventilelement drücken,

einem Einlaß an diesem Ventil, durch welchen der Förderpumpenausgangsdruck auf das erste Ventilelement wirken kann,

einer durch die Handung dieses Rumpfes in diese Bohrung sich "> streckenden Öffnung, die mit einer Kammer in Berührung steht, welche zwischen einem abgesetzten Teil dieses zweiten Ventilelements und diesem ersten Ventilelement gebildet ist, und einem ebenfalls durch die Wandung dieses Rumpfes und in diese Bohrung sich erstreckenden und parallel zu dieser Öffnung angeordneten Durchtritt, dessen Verbindung zu dieser Kammer freigegeben wird, sobald das zweite Ventilelement sich über eine vorbestimmte Strecke bewegt hat.

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4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses erste Ventilelelement ein gekehltes Teil, das innerhalb dieses schmäleren Teils der Bohrung läuft, und einen Kopf aufweist, der sich in dieser Kammer befindet und geringfügig breiter ist als dieser schmälere Teil der Bohrung.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein bewegliches Ventilteil, das den Fluß durch diese Öffnung verhindern kann, und temperaturempfindliche Mittel aufweist, mittels derer dieses Ventilteil in die Schließposition bewegt wird.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese temperaturempfindlichen Mittel aus einer Bimetallfeder bestehen.

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