DE2931978A1

DE2931978A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2931978A1
Application number: DE19792931978
Authority: DE
Inventors: Max Dipl Ing Dr Greiner; Claus Koester; Karl Konrath; Helmut Laufer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-08-07
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1981-02-26
Also published as: FR2463272B1; FR2463272A1; GB2057165A; JPS5629029A; DE2931978C2; GB2057165B

Description

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6.8.1979 Su/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art dient als Rückstellkraft eine Feder, die sich an einem verstellbaren Widerlager abstützt. Das Widerlager ist in Abhängigkeit von Motorkenngrößen verschiebbar. Da der sich ändernde Druck für die Regelung erst einen Widerlagerkolben verschieben muß, bevor über Änderung der Federkraft eine Spritzzeitpunktregelung erfolgt, ist dieses System verhältnismäßig träge. Von der Regelung her gesehen handelt es sich um einen multiplikativen Eingriff, der die eine Steuergröße, nämlich der das Widerlager beaufschlagende Druck die zweite Steuergröße, nämlich die Rückstellfeder ändert. Diese gegenseitige Beeinflussung der Steuergrößen erschwert die Erfassung der Einzelgrößen für verschiedene Zustände, mit all den sich daraus ergebenden Nachteilen in der Anpassung an die Forderungen der Motorhersteller.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Eingriff additiv erfolgt und dadurch verhältnismäßig leicht zu beherrschen und anzupassen ist. So kann in Abhängigkeit von Motorkenngrößen insbesondere der Temperatur aber auch der Last oder des Aufladedrucks bzw. sonstiger Größen der Spritzzeitpunkt auf Früh oder Spät verstellt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zu ihrer Verwirklichtung lediglich Bausteine an eine serienmäßige Kraftstoffeinspritzpumpe angebaut werden müssen. Je nach Bedarf kann der Bausteinsatz mehr oder weniger aufwendig ausgebaut werden.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1, 2 und 3 Beispiele bzw. ein Diagramm für die Spät-Verstellung bei niederen Drehzahlen und Figur 4, 5, 6 und 7 für die Prüh-Verstellung.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

In den Nockentrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1 greift über einen Stift 2 ein Verstellkolben 3 ein, für die Verstellung des Spritzbeginnzeitpunktes. Der Verstellkolben 3 ist durch in einem Arbeitsraum 4 befindliche Druckflüssigkeit entgegen einer Rückstellfeder 5 verschiebbar, wobei, je weiter der Kolben in Richtung Feder verschoben

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ist, der Spritzzeitpunkt bezüglich des oberen Totpunktes des Motorkolbens nach Früh verschoben wird. Der Pfeil deutet in Richtung Plus als Früh-Verstellung, in Richtung Minus als Spät-Verstellung. Eine Förderpumpe 6 saugt aus einem Kraftstoffbehälter 7 Kraftstoff an und fördert ihn in einen Saugraum 8 der Einspritzpumpe 1, aus welchem nicht näher dargestellt - die eigentliche Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraftstoff versorgt wird und welcher über eine Bohrung 9 im Verstellkolben 3 mit dem Arbeitsraum 4 verbunden ist. Diese Bohrung 9 weist eine Drosselstelle 10 auf. Über ein Drucksteuerventil 11 wird der Förderdruck der Förderpumpe 6 und damit der Druck im Saugraum 8 drehzahlabhängig gesteuert, wobei mit zunehmender Drehzahl der Druck proportional steigt. Dieser drehzahlabhängige Druck herrscht auch im Arbeitsraum 4, so daß bei zunehmender Drehzahl und somit zunehmendem Druck der Spritzverstellkolben 3 in Richtung Früh (Plus) verschoben wird.

In Figur 2 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem über der Drehzahl η (Abszisse) der Hub s des Verstellkolbens (Ordinate) dargestellt ist. Mit I ist die Kennlinie erfaßt für die Spritzverstellung, für die der Hub und damit die Früh-Verstellung linear mit der Drehzahl zunimmt. Für manche Motoren ist es wünschenswert bzw. erforderlich für den Start und insbesondere um ein schnelles Hochlaufen zu erreichen, den Spritzbeginnzeitpunkt bei kalter Maschine oder unter sonstigen Voraussetzungen auf Spät zu verstellen, zumindest bis zu einer bestimmten Drehzahl, wie es im Diagramm durch die gestrichelte Kurve II dargestellt ist

Erfindungsgemäß erfolgt der Eingriff in die Spritzzeitpunktverstellung durch Änderung des Kraftstoffdruckes,

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in dem die Rückstellfeder 5 aufnehmenden Rückstellraum Dieser Raum 12 weist eine Verbindung 13 zum Saugraum 8 auf, wobei diese Verbindung 13 eine Drossel Ik aufweist.

Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist diese Drossel als Bohrung Ik in der Wandung des Spritzverstellkolbens 3 angeordnet, der bei seiner Hubbewegung nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes die Bohrung Ik von der Verbindung 13 und damit den Rückstellraum 12 vom Saugraum 8 trennt. In der dargestellten Lage, die jedoch niederen Drehzahlen entspricht, wird durch den sich im Rückstellraum 12 entwickelnden Druck der Spritzverstellkolben 3 nach rechts, also in Richtung Spät, verschoben. Dies ist deshalb möglich, weil in einer Abflußleitung 15 des Rückstellraums 12 ein thermostatisch gesteuertes Drucksteuerventil 16 angeordnet ist. Solange dieses Drucksteuerventil 16 geschlossen ist, baut sich im Rückstellraum 12 der im Saugraum 8 und Arbeitsraum k herrschende Druck auf, so daß der Spritzverstellkolben 3 durch die Kraft der Feder 5 nach rechts (Spät-Einspritzung) verschoben wird. Der Thermostat 17 des Drucksteuerventils l6 kann entweder über einen elektrischen Heizwiderstand oder auch das Kühlwasser des Motors unmittelbar aufgeheizt werden, um an der Ventilkugel 18 einen Durchfluß zu ermöglichen. Je nachdem, wie weit das Ventil öffnen, kann nun Kraftstoff aus dem Rückstellraum abfließen, wobei der Nachfluß von Kraftstoff aus dem Saugraum 8 durch den Querschnitt der Drosselbohrung Ik bestimmt wird. Abgesehen davon, daß die elektrische Aufheizung des Thermostaten 17 in Abhängigkeit irgendwelcher Motorkenngrößen erfolgen kann, kann natürlich auch statt einem thermostatisch gesteuerten Ventil 16 irgendein mit

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sonstigen Mitteln gesteuertes Ventil Verwendung finden. Wenn das Ventil 16 voll geöffnet ist, ist der Rückstellraurn 12 voll druckentlastet und es wirkt lediglich die Rückstellfeder 21 in Richtung Spät. Um einen bestimmten Steuereffekt bei nicht voll geöffnetem Ventil 16 zu erhalten z.B. die Spätverschiebung bei höheren Drehzahlen und um außerdem bei hüheren Drehzahlen bei geöffnetem Ventil ifi die Abflußverluste über die Drosselbohrung I^ zu vermeiden, wird diese oberhalb der Leerlaufdrehzahl durch Versehieben des Verstellkolbens 3 von der Verbindung 13 getrennt. Ab einem ausreichenden Druck im Rückstellraum öffnet das Ventil in Art eines Druckbegrenzungsventil .

hei dem in P'igur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Spritzverstellkolben 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt, um eine durch ihn bewirkte Steuerung des Flüssigkeitsstroms besser zu verdeutlichen. Grundsätzlich arbeitet dieses Beispiel wie das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel. Im Unterschied und in Ergänzung zu diesem jedoch wird über eine Ringnut 19 im Spritzverstellkolben 3 die Verbindung 13 gesteuert. Von der Ringnut 19 zweigt die Drosselbohrung I^ zum Rückstellraum 12 ab. Nach Zurü.cklegung eines bestimmten Hubes in Richtung Früh, also nach links, wird die Ringnut 19 von der Verbindung 13 getrennt, so daß der Zufluß vom Saugraum 8 zum Rückstellraum 12 unterbrochen ist. Unmittelbar nach dieser Unterbrechung wird durch die Ringnut 19 eine Entlastungsbohrung 20 aufgesteuert, die über die Drosselbohrung 14 nun den Rüekstellraum 12 druckentlastet. Im Untei'schied zum ersten Ausführungsbeispiel wird bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Rückstellraum 12 ab einer bestimmten Drehzahl unabhängig von

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der Schaltstellung des Drucksteuerventils 16 druckentlastet. In Reihe sur Rückstellfeder 5 ist hier noch eine weichere Feder 21 geschaltet, die beim Starten ermöglicht, daß der Spritzverstellkolben 3 nach Ausschaltung des Drucksteuerventils 16 schnell eine Stellung für Früh einnimmt. D.h., beim Starten steht der Spritsverstellkolben 3 auf Spät und schiebt die Feder 21 in Richtung Früh zusammen, bis er auf den Zwischenfederteller 22 der Rückstellfeder 5 stößt. Der weitere Spritzbeginnverlauf entspricht dann wieder der Kennlinie I in Figur 2. Die durch die Feder 21 bewirkte Kennlinie ist in Figur 2 strichpunktiert als Linie II dargestellt.

Die Kennlinie III zeigt den Spritzverstellerverlauf mit durch den Thermostat 17 geöffnetem Ventil 18.

Bei dem in Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel strömt Kraftstoff kontinuierlich über eine Verbindung 13 vom Saugraum 8 in den Rückstellraum 12. In dieser Verbindung ist eine vorzugsweise verstellbare Drossel 23 angeordnet. Bei Normalbetrieb, also warmer Brennkraftmaschine und vorzugsweise oberhalb der Startdrehzahlen, strömt aus dem Rückstellraum 12 der Kraftstoff über eine Abflußleitung 2k ab, in welcher ein Druckhalteventil 25 angeordnet ist. Dieses Druckhalteventil 25 erzeugt im Rückstellraum 12 einen auf den Kolben 3 wirkenden Druck, so daß dadurch eine, die Kraft der Feder 5 unterstützende Kraft entsteht. Diese Kraft ist der Federkraft 5 überlagert und bleibt, da es sich um einen konstanten Druck handelt und um eine additive Zuschaltung, über den ganzen Drehzahlbereich konstant. Die in Federkraftrichtung auf den Kolben 3 wirkenden Kräfte durch Druck und Feder sind mindestens bei mittlerer und höherer Drehzahl geringer

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als die im Arbeitsraum 4 im Kolben 3 angreifenden hydraulischen Kräfte, so daß eine entsprechende Prüh-Verstellung über der Drehzahl erfolgen kann. Gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel kann durch eine zweite Abflußleitung 26 der Druck im Rückstellraum 12 gezielt verringert werden durch ein in diesen Abflußkanal 26 geschaltetes Drucksteuerventil 27. Das in Figur 4 dargestellte Beispiel eines Drucksteuerventils arbeitet als thermostatisches Ventil mit einem Bimetallelement 28, was durch einen elektrischen Heizwiderstand 29 beheizbar ist und durch eine Feder 30 unterstützt auf ein Ventilglied 31 wirkt. Bei kaltem Heizwiderstand 29 wird die Feder 30 vom Bimetallelement entlastet, so daß der Kraftstoff aus dem Rückstellraum 12 über die Abflußleitung 26 strömt, bevor das Druckhalteventil 25 öffnet. Der Druck im Rückstellraum 12 ist also geringer als bei Normalbetrieb, was eine Früh-Verstellung des Spritzverstellerkolbens 3 zur Folge hat. Statt einem Bimetallventil 27 kann ein Magnet, dehnstoff- oder mechanisch betätigtes Ventil verwendet werden.

In dem in Figur 5 dargestellten Diagramm, dessen Koordinaten dem in Figur 2 entsprechen, ist wiederum mit I die Normalkennlinie für die Spritzverstellung dargestellt, nämlich bei warmem Motor ohne Einwirkung sonstiger Motorkenngrößen. Mit IV ist gestrichelt eine Kurve dargestellt, die iner Früh-Verstellung und damit dem beschriebenen Arbeiten des Drucksteuerventils 27 entspricht.

Bei dem in Figur 6 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel dient als Drucksteuerventil 27' ein dehnstoffelementgesteuertes Ventil. Außerdem wird der Querschnitt 32 der

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Abzweigung der Abf!umleitung 2t durch den Spritzvorstellkolben 3 gesteuert und ab einer bestimmten Drehzahl geschlossen, d.h., daß ab einer bestimmten Drehzahl die Früh Versteilung in Art der strichpunktiert dargestellten Kurve IV in Figur 5 ausgeschaltet wird.

Eine im Prinzip ähnliche Überlegung liegt dem in Figur 7 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel zugrunde. Hier ist das Drucksteuerventil 27" al ε Schieberventil ausgebildet, dessen Schieber 33 über eine Ringnut 3¹I die AbfIuJ-.leitung 26 steuert. Sobald dann der Schieber 33 ver-L-;h■:!-.■ en wird, wird die Abflußieitung 26 gesperrt. Dieses Verschieben erfolgt auier durch ein Steuerelement, wie beispielsweise einem Dehnstoffelement 35, über Druckflüssigkeit, die vein Arbeitsraum U des Spritzverstellerkolbens 3 über eine Druckleitung 36 einem Raum 37 zugeführt wird, in den der Schieber 33 mit seiner einen Stirnseite rag':. Auf der diesem Raum 37 abgelegenen Seite wird der Steuerschieber 33 durch eine Feder 38 belastet. Hierdurch wird erreicht, daß in Art einer Sicherheitsschaltung ab einer bestimmten Drehzahl die Abflußleitung 2G gesperrt wird, wodurch der Druck im Rückstellraum 12 steigt und entsprechend der Spritzbeginn auf Später gestellt wird. Soll eine volle Abschaltung vermieden werden, so kann, wie gestrichelt dargestellt, eine Abzweigleitung 39 der Abflußleitung 26 durch den Steuerschieber 33 bzw. die Ringnut 3^ aufgesteuert werden, wobei in der Abzweigleitung 39 eine Drossel 40 angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß der Druck im Rückstellraum 12 zwar über den durch die Leitung 36 bewirkten Druck steigt, jedoch unter dem Druck bleibt, den das Druckhalteventil 25 erzielen würde.

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Claims

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R7!L-URT BOJJH GMBH, Ί'Οϋυ Jtuttgart 1

Ansprüche

1 _v Kraftstoffeinsprit-pumpe für Brennkraftmaschinen mit einem die J.prit^eitpunktverstellung bewirkenden Verstelikoiben, der von einen; dreh.:ahlproportionalen Druck im Arbeitsraum für seinen Hingang entgegen einer in einem Rückstellraum in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbaren Rückstellkraft für seinen Rückgang verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als änderbare Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, deren Druck änderbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge-,lo.'.r.zeichnet, daß als Rückstellkraft "usätzlich eine Rückstellfeder (5, 21) dient.

Z. y.V'.;.i"<:.;t \-f r"eiri3pri^--:i""ui:ipü nacä Aiisrruch 1 oder 2, da-'iur;h gekennzeichnet, daß für α ^e druckänderung in den r." 3k:;tellraum (12) r>ruckflüssifSioit geleitet wird, deren Abfluß aus Jen Raum gesteuert wird.

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- 2 - R. 5 ö 1 C

■Ί. Kraft3tof{'einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeit gedrosselt (l'l, 23) zugeleitet wird.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximaldruck im Rückstellraum (12) durch ein Druckbegrenzungsventil (16, 25) begrenzt ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zu- und/oder Abfluß (13, 20, 52) zum Rückstellraum (12) durch den Verstellkolben (3) steuerbar ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abflußleitung (15j 26) ein Drucksteuerventil (16, 27) mit motorkenngrößenabhängigem Eingriff angeordnet ist.

8% Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (16, 27) mit elektrischen Mitteln (29) arbeitet.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (16, 27) mit tempera-

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turahhängig arbeitenden Mittein wie einem Dehnstoffregler (:17) oder Iiimetalleleinen¹: [Z:) arbeitet.

IC. Kr-aftstcffeinspritspumpe nach einem der vorhergehenden Ai.jpruehe, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigke::t in; Rücketellraurn (12) der Quelle (8) ontnonmen i-iird, die auch den Arbeitsraum ('0 versorge.

12. K"s.fts'roffeinsprit."pumpe nach einem der verhergehenden /-.r.^prüohe, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfluiileitung (2n; aus dem Ruckstellraura (12) ab einer bestimmten Drehzahl durch ein drehzahlabhängig arbeitendes Ventil (27") εrerrbar ist.

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