DE2812246A1

DE2812246A1 - Kraftstoffkorrektureinrichtung einer kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2812246A1
Application number: DE19782812246
Authority: DE
Inventors: Takasuke Kumagai; Kenji Takahashi; Kazuyoshi Takaichi
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1977-03-22
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1978-10-05
Also published as: US4200075A; GB1581298A; JPS53117126A

Description

R. DK16

9.3. 1978 Kc/IIt

DIESEL KIKI CO. LTD., 7-6 ShJbuya, 3-choine, Shibuya-ku,

Tokyo, JAPJ₁N

Kraftsteffkorrektureinrichtung einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Zu sanserif as sung

Es wird eine Kraftstoffkorrektureinrichtung einer Kraftstoffeir.spritspumpe für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, die der drehzahlabhängigen Korrektur der größtzulässigen Kraftstoffeinspritzmenge dient. Die Korrektureinrichtung umfaßt einen von dem mittels eines Steuerventils drehzahlabhängig sich ändernden Druck der Vorförderpumpe betätigten Anschlagkolben, der nit einer den Weg des Fördermengenverstellgliedes der Einspritzpumpe begrenzenden Nockenfläche versehen ist. Das Steuerventil ist in einen den Kraftstoff zum Tank zurückführenden Pvückströirtkanal eingesetzt und sein kolbenförmiger Steuerschieber ist im Sinne eines Öffnens und Schließens des Ruckströmkanals zur Steuerung des Vorförderpumpendruckes vom Förderdruck einer Hilfsförderpumpe betätigbar, welche vorzugsweise von einem zusätzlichen Pumpenelement der Einspritzpumpe gebildet ist.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Korrektureinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Die übliche Regelcharakteristik eines an eine Kraftstoffeinspritzpumpe angebauten Drehzahlreglers weist zwischen der Leerlaufdrehzahl und der zu regelnden Enddrehzahl einen ungeregelten Bereich auf, so daß auch in diesem Bereich kein Drehzahlsignal zur Steuerung einer Korrektureinrichtung vorhanden ist. Für Motoren mit Ladegebläse muß aber aufgrund des über der Drehzahl ansteigenden Ladedruckes und der damit erhöhten Luftmasse die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend erhöht werden. Eine ähnliche Charakteristik ist auch dann im unteren Drehzahlbereich erwünscht, wenn aufgrund des geringeren Luftangebots der Motor bei absinkender Drehzahl und unveränderter Einspritzmenge eine zu hohe Schadstoffmenge aufgrund unvollständiger Verbrennung ausstoßen würde. Die gleiche, als negative Angleichung bezeichnete Fördermengenkorrektur ist auch erwünscht, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund der steigenden Drosselwirkung des Einspritzventils erhöht werden muß; während bei anderen Einspritzpumpumpen mit steigender Drehzahl die sich aufgrund des Vor- und Nachfördereffektes an den Steuerstellen des Pumpenelements ergebende Einspritzmengenerhöhung in Richtung kleinerer Einspritzmenge korrigiert werden muß (positive Angleichung). Um diese Forderungen zu erfüllen, sind durch die japanische Patent-Offenlegungsschrift 50 - 149 725, die Gebrauchsmuster-Off enlegungsschrift 50 - 77 611 und Gebrauchsmuster-Bekanntmachungsschrift 49 - 32 503 Korrektureinrichtungen zur Erreichung der erforderlichen Charakteristik vorgeschlagen worden, die jedoch in nachteiliger Weise einen komplizierten Aufbau aufweisen.

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Es ist allerdings bereits eine Korrektureinrichtung der gattungsgemäßen Bauart bekannt (GB-PS 975 233), bei der der drehzahlabhängige Druck einer an die Einspritzpumpe angebauten Zahnradförderpumpe einen mit einer' konischen Anschlagfläche versehenen Anschlagkolben entgegen der Kraft einer Rückstellfeder betätigt. Diese stirnseitig an die Einspritzpumpe angebaute Zahnradpumpe ist sehr aufwendig, verlängert die Baulänge des gesamten Einspritzpumpenaggregats in für viele Anwendungsfälle unzulässiger Weise und ist somit sehr bauraum- und kostenaufv/endig.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Korrektureinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sehr flexible indirekte Steuerung des den Anschlagkolben betätigenden Vorförderpumpendruckes und die Verwendung einer serienmässigen, seitlich an die Einspritzpumpe angeflanschten Kolbenförderpumpe. Bei einer insbesondere als Reiheneinspritzpumpe ausgebildeten Kraftstoffeinspritzpumpe ergibt sich ein billiger, wenige Neuteile erfordernder Aufbau, wenn als Hilfsförderpumpe ein zusätzliches Pumpenelement der Einspritzpumpe dient, wobei in einer besonders einfachen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes das zusätzliche Pumpenelement einen eine konstante Fördermenge fördernden Pumpenkolben und ein mit einer Rückströmdrossel versehenes Druckventil aufweist.

Weitere Vorteile sind der Beschreibung zu entnehmen, und durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Erfindungsgegenstandes möglich.

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Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Regelweg-Drehzahl-Diagramin zur Erläuterung der geforderten Fördermengenkorrektur, Figur 2 eine vereinfacht dargestellte Seitenansicht einer mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffkorrektureinrichtung ausgerüsteten Reihenkraftstoffeinspritzpumpe, Figur 3 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäß ausgebildete Steuerventil PV, Figur 4 einen vergrößerten Querschnitt durch einen mit der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung R versehenen Fliehkraftdrehzahlregler, Figur 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Figur 4 durch die Korrektureinrichtung und Figur 6 einen Teil der Kraftstoffeinspritzpumpe mit dem im Schnitt dargestellten, als Hilfsförderpumpe dienenden Purapenelement in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In dem Diagramm Figur 1 ist über der Motordrehzahl N in der Ordinate der Regelstangenweg der Einspritzpumpe als Rw aufgetragen und stark ausgezogen eine Vollastregelwegkurve eingezeichnet, die zwischen den Drehzahlen N₁ und N₂ einen ungeregelten Bereich aufweist. Der gestrichelte Kurventeil E zeigt eine sogenannte "negative Angleichung", bei der die Regelstangenlage um den Differenzweg Δ Rw angehoben wird, um bei einem mit einem Ladegebläse ausgestatteten Motor die erforderliche Mengenerhöhung zu steuern. Der gestrichelte Kurventeil F zeigt eine sogenannte "positive Angleichung", bei der der Regelweg Rw um den Differenzbetrag & Rw verringert wird, um z.B. den bauartbedingten Fördermengenanstieg durch den Vor- und Nachfördereffekt am Pumpenelement auszugleichen.

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In Figur 2 ist eine bekannte 5-Zylinder-Kraftstoffreiheneinspritzpumpe P dargestellt, welche mit einem Fliehkraftdrehzahlregler G und einer Vorförderpumpe P₁ ausgerüstet ist. Die Saugseite der Vorförderpumpe P.. ist durch eine Saugleitung A an einen als Niederdruckquelle dienenden Kraftstofftank T₁ angeschlossen, während sie förderseitig durch eine Förderleitung -B mit der Ansaugöffnung S₁ des Saugraums S der Kraftstoffeinspritzpumpe P verbunden ist. Weiterhin ist an die Förderleitung B eine Kraftstcffkorrektureinrichtung R angeschlossen und eine zur Saugleitung A zurückführende Rückströmleitung D, in die unter Vorschaltung eines als Glättungsdrossel dienenden Drosselgliedes T« ein Steuerventil PV eingesetzt ist, dessen Aufbau näher zu Figur 3 erläutert wird. Die ersten vier mit P^ bezeichneten Pumpenelemente'dienen der Kraftstofförderung und führen in bekannter und deshalb nicht näher dargestellter Weise zu den Einspritzdüsen am Motor. Das fünfte, mit P₂ bezeichnete Pumpenelement ist über eine Druckleitung C mit dem Steuerventil PV verbunden. Dieses fünfte, zusätzliche Pumpenelement P„ dient als Hilfsförderpumpe für das Steuerventil PV, und der zugehörige Pumpenkolben ist - wie weiter hinten zu Figur 6 näher ausgeführt - nicht regelbar und fördert eine stets konstante Menge pro Hub, die jedoch durch das entsprechend ausgebildete Druckventil drehzahlabhängig änderbar ist.

Bei dem Steuerventil PV ist, wie aus Figur 3 zu ersehen, in einem Zylinder 1 ein als zylindrischer, frei beweglicher Kolben ausgebildeter Steuerschieber 2 entgegen der Kraft einer in einem von einem·Stopfen 3 verschlossenen Federraum 31 des Zylinders 1 eingesetzten Ventilfeder 4 verschiebbar öldicht eingepaßt. Einem dem der Feder 4 entgegengesetzten Ende des Steuerschiebers 2 benachbarten Druckraum 32 wird über eine im Zylinder 1 vorgesehene Eintrittsöffnung 1a durch die Rohr-

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leitung C der von dem als Hilfsförderpumpe dienenden Pumpenelement P„ erzeugte Förderdruck zugeführt. In der Wand des
Zylinders 1 sind außerdem rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Steuerschiebers 2 eine Eintrittsöffnung 1b und eine Ausströmöffnung 1c eingearbeitet, wobei die Eintrittsöffnung 1b unter Vorschaltung des als Glättungsdrossel dienenden Drosselgliedes T_? unter dem in der Förderleitung B herrschenden
Vorförderpumpendruck steht und die Ausströmöffnung 1c mittels der Rückströmleitung D an die Saugleitung A angeschlossen ist. Die Lage beider Steueröffnungen 1b und 1c ist so ausgelegt, daß die Eintrittsöffnung 1b unabhängig von der Lage
des Steuerschiebers 2 immer geöffnet ist, während die Ausströmöffnung 1c nur dann durch eine Steuerkante 2a des Steuerschiebers 2 abgesperrt ist, wenn der Steuerschieber 3 in
seiner gezeichneten Endlage steht, in der in der Förderleitung C kein Druck herrscht. Die Steuerung dieser beiden Öffnungen 1b und 1c kann auch entgegengesetzt erfolgen, da d.h. die Eintrittsöffnung 1b kann anstelle der Ausströmöffnung 1c von der Steuerkante 2a gesteuert werden.

Anhand der Figuren 4 und 5 wird nun der an die Einspritzpumpe P angebaute Fliehkraftdrehzahlregler G mit der in dessen Gehäuse 25 eingebauten Korrektureinrichtung R näher beschrieben. So enthält der Regler G eine Reglermuffe 8, welche in Verlängerung der mit 24 bezeichneten Nockenwelle der Einspritzpumpe P angeordnet ist und in bekannter Weise dann eine Lageänderung zur Drehzahlregelung durchführt, wenn sich infolge
der Drehbewegung der Nockenwelle 24 die Fliehgewichte 7 entgegen der Kraft von Regelfedern 6 nach außen bewegen. Diese Lageänderung der Reglermuffe 8 wird durch einen Lagerzapfen 8a auf das eine Ende eines an seinem anderen Ende über eine Lasche 5a mit der als Fördermengenverstellglied dienenen Kraftstoffregelstange 5 der Einspritzpumpe P verbundenen Schwebehebels

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10 übertragen, und ein am Ende eines im Reglergehäuse 25 um eine Schwenkachse 26 mittels eines Steuerhebels 9 verschwenkbaren Lenkhebels 27 befestigter Stift 9a dient als Abstützpunkt dieses als zweiarmiger Kulissenhebel ausgebildeten Schwebehebels 10. Eine in Verlängerung der Reglermuffe 8 im Reglergehäuse 25 vorgesehene Feder 11 dient als Leerlaufregelfeder bzw. Leerlaufzusatzregelfeder.

Wie durch die Schnittdarstellung in Figur 4 und deutlicher a'us Figur 5 zu entnehmen, ist senkrecht zur Bewegungsrichtung der Regelstange 5 im Gehäuse 25 eine zylindrische Bohrung 28 vorgesehen, in der ein eine Nockenfläche 12a besitzender Anschlagkolben 12 verschiebbar und öldicht eingesetzt ist. Das eine Ende 12b des Kolbens 12 ist von einer in einem als Sacklochbohrung ausgebildeten und von einem Stopfen 13 verschlossenen Teil 28a der Bohrung 28 eingesetzten Rückstellfeder 14 belastet, während das andere Ende 12c über eine Öffnung 15 durch den über die Förderleitung B zugeführten Förderpumpendruck der Vorförderpumpe P₁ beaufschlagt ist. Mit der Nockenfläche 12a steht in der Vollaststellung der Regelstange 5 ein auf dieser befestigtes Berührungselement 5b dauernd in Berührung.

Das als Hilfsförderpumpe dienende Pumpenelement P₂ der Einspritzpumpe P, welches dem Steuerventil PV einen drehzahlabhängigen Druck zuführt, ist wie folgt aufgebaut: Wie aus Figur 6 zu ersehen, wird die Drehbewegung des Nockens 17 der Nockenwelle 24 der Einspritzpumpe P über einen Rollenstößel entgegen der Kraft einer Stößelfeder 17a in Form einer hin- und hergehenden Bewegung auf einen Pumpkolben 19 übertragen, welcher in einem mit einer Ansaug- und Ausströmöffnung 18a versehenen Pumpenzylinder 18 öldicht und gleitend verschiebbar eingepaßt ist. Der Pumpkolben 19 besitzt eine ohne Abschrä-

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gungswinkel ausgebildete, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Pumpkolbens 19 verlaufende Steuerkante 19a und ist somit für die Förderung einer konstanten Kraftstoffmenge eingerichtet. An den oberen Teil des Zylinders 18 ist ein aus einem mit dem Ventilsitz 20a versehenen Ventilkörper 20 und einem Ventilglied 21 sowie einer Feder 22 bestehendes Förderventil 29 durch ein als Ventilhalter dienendes Rohranschlußstück 23 angedrückt. Im Gegensatz zu der am häufigsten verwendeten Ausführung dieses Ventils als Entlastungsdruckventil ist bei dem Ventilglied 21 kein Rücksaugkolben vorgesehen, sondern innerhalb des Ventilglieds 21 ist eine kleine durchgehende Bohrung 21a vorhanden, welche eine Rückströmung.-3-drossel darstellt. Diese Strömungsdrossel 21a kann alternativ auch in dem Ventilkörper 20 vorgesehen werden.

Im folgenden soll nun die auf dem oben dargelegten konstruktiven Aufbau beruhende Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert werden.

Der von der Vorförderpumpe P₁ erzeugte Kraftstoffdruck wird durch die Förderleitung B dem Saugraum S der Einspritzpumpe P, der Kraftstoffkorrektureinrichtung R und über das Drosselglied T„ dem Steuerventil PV zugeleitet. Durch die Drehbewegung der Einspritzpumpennockenwelle 24 erfolgt mittels des Pumpenelements P- der Einspritzpumpe P eine Kraftstoffdruckförderung, die über die Druckleitung C in den Druckraum 32 des Steuerventils PV geleitet wird und den Steuerschieber 2 entgegen der Kraft der Feder 4 verschiebt. Dadurch wird die Ausströmöffnung 1c geöffnet und der auf den Anschlagkolben 12 der Korrektureinrichtung R wirkende Druck verringert, so daß der Anschlagkolben 12 durch die Kraft der Feder 14 in eine dem Druck entsprechende Lage verschoben wird. Der Pumpkolben 19 des als Hilfsförderpumpe dienenden Pumpenelements P₂

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führt einen immer gleichen Pumphub aus, und zv/ar bis die Steuerkante 19a die Ansaug- und Ausströmöffnung 18a des Pumpenzylinders 18 öffnet, denn dann strömt der unter Druck geförderte Kraftstoff in den mit S bezeichneten Saugraum (siehe Figur 6) über und die Druckförderung ist beendet. In diesem Augenblick schließt das Ventilglied 21 des Förderventils 29 mittels der Kraft der Feder 22 den Durchgang durch den Ventilsitz 20a ab und durch die nur eine ganz bestimmte Menge in der Zeiteinheit zurückströmenlassende Strömungsdrossel 21a des Förderventiles 29 entweicht der Druck aus der Druckleitung C. Durch diese Reduzierung des Druckes wird der Steuerschieber 2 durch die Ventilfeder 4 in seine die Ausströmöffnung 1c erneut geschlossen haltende Stelli:ng (siehe Figur 3) zurückgeführt. Dadurch steigt der den Anschlagkolben 12 beaufschlagende Druck v/ieder an und will den Kolben 12 entgegen der Feder 14 in seiner ".age verschieben. Da diese Vorgänge sich aber in sehr schneller Folge wiederholen und der Druck in der Förderleitung B durch die Auslegung des Drosselgliedes T„ auf einen momentanen Mittelwert gehalten v/ird,- behält der Anschlagkolben 12 eine bei einer bestimmten Drehzahl festgelegte konstante Lage bei. Wenn die Drehzahl ansteigt, wird die Förderperiode des zusätzlichen Pumpenelements P„ kürzer und die Fördermenge in der Zeiteinheit dadurch größer. Da jedoch die pro Zeiteinheit durch die Strömungsdrossel 21a des Förderventiles 29 in der entgegengesetzten Richtung strömende Rückströmmenge konstant ist, wird der Förderdruck höher und die mittlere Öffnungszeit der vom Steuerschieber ".'. g'esteuerten Ausströmöffnung 1c grosser, wodurch der DrucK in der mit dem Saugraum S der Pumpe P verbundenen Förderleitung B abnimmt und der Anschlagkolben 12 der Korrektureinrichtung R unter der Kraftwirkung der Feder 14 seine Lage ändert, bis bei einer entsprechend erhöhten Drehzahl der in der Figur 5 mit dem ^:- urventeil E dargestellte

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Zustand eintritt, in welchem die Regelstange 5 die geförderte Kraftstoffmenge um einen dem durchlaufenen Regelweg Λ Rw entsprechenden Anteil erhöht. Bei absinkender Drehzahl wird die gegenteilige Wirkung erreicht, und durch Änderung der Form der Nockenfläche 12a des Anschlagkolbens 12 kann z. B. die in Figur 1 durch den Kurventeil F dargestellte Regelwegcharakteristik festgelegt werden. Der An- oder Einbau der Korrektureinrichtung R ist nicht auf das Innere des Reglers G beschränkt, sondern er kann auch am äußersten Ende der Pumpe P erfolgen.

Da gemäß der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung für die aus dem zusätzlichen Pumpenelement P„ gebildete Hilfsförderpumpe des Steuerventils PV praktisch die gleic en Teile verwendet werden können, wie bei den übrigen, der Kraitstoffzufuhr zum Motor dienenden Pumpenelementen P₃ der Einspritzpumpe P, so ergibt sich durch die gemeinsamen Teile ein einfacher Aufbau bei einer wirtschaftlichen Fertigung, und die gewünschte Angleichung bzw. Regelwegkorrektur kann unabhängig von der Bauart des Drehzahlreglers vorgenommen werden.

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Leerseite

Claims

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9. 3. 1973 Ks/lit

DTESLlL KIKI CO. LTD., 7--C· Shibuya, 3-chome, Ehibuya-ku,

Tokyo, JAPAN

Ansprüche

. Krafts toffkorrektureinrichtung einer KrafLe eoffeinspritzpumpe für 3rspnkraftr.iascb.inen rait einem vom Förderdruck einer Kraftstoffvorförderpumpe beaufschlagten und seine Live entgegen der Kraft einer Rückstellfeder ändernden Ansch .gkolben, der mit einer die Lageänderung des Fördermengenverstellglieaes der Einspritzpumpe in Richtung der größtmöglichen einzuspritzenden Kraftstoffmenge steuernden Nockenfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Rückstreuung des U3iter Förderpumpendruck stehenden Kraftstoffs zu einer Miederdruckquelle dienenden Rückströmkanal (B) ein Steuerventil (PV) eingesetzt ist, das einen entgegen der Kraft einer Ventilfeder (4) verschiebbaren kolbenförmigen Steuerschieber (2) aufweist, welcher in. Sinne eines öffnens und Schließens des Rückströmkanals (D) zur Steuerung des Druckes der Vorförderpumpe (P₁) vom drehzahlabhängigen Druck einer Hilfsförderpume (P..) betö.tigbar ist.
2. Korrektureinrichtung, insbesondere für Reiheneinspritzpunpen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsforderpumpe ein zusätzliches Pumpenelement (F^) der Einspritzpumpe (P) dient.

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3. K^ rroh. Lure! iir ich Lung nach Am)LLK¹Vi 2, dadurch ?.λΛ:.- \\ :--_. "I.ci· — net, daß das zusätzliche Ρυίαροηοΐ oruont (I¹.,) ein on ο'Lie ':\m~ shanto Förderseile förd^rcnccn Purpoiikolban (1:0 und ein z.:.L einer Rücksti önuiuj^drosi·:: 1 (21a) vüisciiciiijs Druc^vcr:f-..J (21) aufv.-ei.st.
dadurch cj-ekeimzeicnnet, daj3 der Druck d-^r Vorförd^rp;. ;p3 (F₁ ) durch dc'.s von der HilfJifördorpu.v.pe (P„) ar.cjetciibe.ie ";euervontil (PV) iin Sinne ein"?3 bei steigender Drehzahl _v ^r, abfallenden Fördcrpu.npendruckes steuerbar ist.
5. Korrektureinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerventil (PV) ein Förder-druckschwankungen dar Vorförderpumpe (P₁) verhinderndes Drosselglied (T₀) vorgeschaltet ist.

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