DE3517974A1

DE3517974A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3517974A1
Application number: DE19853517974
Authority: DE
Inventors: Josef Ing.(Grad.) 7250 Leonberg Hain; Karl-Friedrich Ing.(grad.) 7257 Ditzingen Rüsseler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-05-18
Filing date: 1985-05-18
Publication date: 1986-11-20
Also published as: EP0204117B1; JPS61265329A; DE3660407D1; JP2525363B2; EP0204117A1; US4733645A

Description

3.5.1985 Gl/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einer beispielsweise durch die DE-OS 31 ^8 21U "bekannt gewordenen Einspritzpumpe dieser Art wird bei Kaltbetrieb der Brennkraftmaschine der Spritzbeginn und der Vollastmengenverlauf von dem temperaturabhängig gesteuerten Druckventil * einer Kaltstartbeschleunigungseinrichtung und von der hydraulisch gesteuerten Fördermengenangleicheinrichtung beeinflußt, die beide mit dem Drucksteuerventil verbunden sind. Es hat sich nun gezeigt, daß die Vollastmengenverläufe bei Normalbetrieb und Kaltbetrieb durch die Gleichschaltung des Druckes im Rückstellraum des Drucksteuerventils und im Angleichraum der Angleicheinrichtung sehr unterschiedlich sind, wodurch das Hochlaufverhalten der Brennkraftmaschine in der Warmlaufphase sehr ungünstig beeinflußt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den

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Vorteil, daß durch die Zuschaltung von zwei Drosseleinrichtungen einerseits zu dem Rückstellraum des Drucksteuerventils bzw. der Kaltstartbeschleunigungseinrichtung und andererseits zu dem Angleichraum der Angleicheinrichtung in einfacher Weise ein annähernd gleicher Differenzdruck zwischen dem Saugraumdruck und dem Druck im Angleichraum erzielt wird. Dies hat zur Folge, daß, da die Fördermenge direkt von diesem Differenzdruck abhängig ist, sowohl bei Normalbetrieb als auch während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine annähernd gleiche Vollastfordermengenverläufe erreicht werden, so daß die Brennkraftmaschine auch in der Warmlaufphase bei auf früh gestelltem Spritzbeginn ein leistungsfähiges Betriebsverhalten zeigt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart vereinfacht im Querschnitt und Figur 2 und Figur 3 Diagramme über den Druckverlauf im Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe nach Figur 1 in Abhängigkeit von der Drehzahl.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Kraftstoffeinspritzpumpe 1 hat in einem von einem Gehäuse k umgebenen Saugraum 2 einen mechanischen Drehzahlregler 3. Fliehgewichte 5 des Drehzahlreglers 3 betätigen über eine Reglermuffe β und einen Regelhebel 7 in bekannter Weise einen als Fördermengenverstellglied dienenden

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Ringschieber 8, dessen vom Regelhebel 7 gesteuerte Lage das Förderende der jeweiligen Einspritzfördermenge steuert. In der gezeichneten Vollaststellung liegt der Regelhebel 7 an einem Vollastanschlag 11 an. Die Vorspannkraft einer den Regelhebel 7 in Anlage mit dem Vollastanschlag 11 haltenden Regelfeder 12 bestimmt die Abregeldrehzahl. Der Vollastanschlag 11 ist an einem Anschlaghebel 13 ausgebildet, der als zweiarmiger Hebel ausgestaltet um eine gehäusefeste Achse 1k schwenkbar gelagert ist. Dem als Saugraum 2 dienenden Innraum des Kraft stoffeinspritzpumpengehäuses h wird von einer Förderpumpe 16 Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 17 zugeführt, wobei der Kraftstoffdruck auf der Druckseite der Förderpumpe 16 durch ein Drucksteuerventil 18 drehzahlabhängig gesteuert wird.

Ein von einem hin- und hergehenden sowie gleichzeitig rotierenden Pumpenkolben 19 beaufschlagter Pumpenarbeitsraum 20 wird beim Saughub des Pumpenkolbens 19 über eine Saugbohrung 21 und Steuernuten 22 des Pumpenkolbens 19 gefüllt und beim Druckhub des Pumpenkolbens bei geschlossener Saugbohrung 21 über eine Längsbohrung 23 und eine mit dieser verbundenen Fördernut 2h über ein Rückschlagventil 25 und eine Druckleitung 26 zu einer nicht näher dargestellten Einspritzdüse am Motorzylinder der Brennkraftmaschine gefördert. Bei Förderende wird eine mit der Längsbohrung 23 verbundene Querbohrung 27 des Pumpenkolbens 19 vom Ringschieber 8 aufgesteuert.

Die Stellung des Anschlaghebels 13 und damit des Vollastanschlages 11 wird durch eine Angleicheinrichtung 30 bestimmt, die ein als Angleichkolben 31 ausgebildetes Steuerglied aufweist, der in einer gehäusefesten Arbeitsbohrung 32 verschiebbar gelagert ist. Am Umfang des Angleichkolbens 31 ist eine Steuerkurve 33 ausgebildet, an der ein Taster 3^-

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des Anschlaghebels 13 anliegt. Auf die eine Stirnfläche 35 des Angleichkolbens 31 wirkt der Kraft stoffdruck im Saugraum 2, wohingegen die andere Stirnfläche 36 des Angleichkolbens 31 einen Angleichraum 37 begrenzt, in dem eine sich an der Stirnfläche 36 abstützende Angleichfeder 38 angeordnet ist.

In den bekannten Nockentrieb kO der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 greift über einen Stift k2 für die Verstellung des Spritzbeginnzeitpunktes ein Verstellkolben U3 ein. Die Längsachse des Verstellkolbens k-3 verläuft senkrecht zur Zeichenebene, der Verstellkolben k3 wurde jedoch aus darstellungstechnischen Gründen in die Zeichenebene gedreht. Der Verstellkolben U3 ist durch den Druck von Kraftstoff in einem Arbeitsraum hk entgegen einer Rückstellfeder U5 verschiebbar, und zwar derart, daß je weiter der Verstellkolben k3 in Richtung der Rückstellfeder U 5 verschoben wird, der Spritzzeitpunkt bezüglich des oberen Totpunktes des Motorkolbens der Brennkraftmaschine nach "früh" verschoben wird. Ein Verbindungskanal U6 führt vom Saugraum 2 der Kraft stoffeinspritzpumpe 1 zu einer Bohrung hj im Verstellkolben k3, die in den Arbeitsraum UU mündet.

Eine Druckleitung U8 stromaufwärts der Förderpumpe 16 führt nicht nur zum Saugraum 2, sondern auch zu einem Druckraum U9 des Drucksteuerventils 18. Durch das Drucksteuerventil 18 wird der stromaufwärts der Förderpumpe 16 herrschende Kraft stoffdruck, also auch der Druck im Saugraum 2, drehzahlabhängig gesteuert, wobei mit zunehmender Drehzahl der Druck proportional steigt. Dieser drehzahlabhängige Druck herrscht auch im Arbeitsraum UU, so daß bei zunehmender Drehzahl und somit zunehmendem Druck der Verstellkolben U3 in Richtung "früh" verschoben wird. Das Drucksteuerventil 18 arbeitet mit einem als bewegliche Wand dienenden Kolben 51» der den Druck-

O Λ f\ M t-

raum U9 begrenzt und bei seinem Hub entgegen der Wirkung einer Steuerfeder 52 fortschreitend eine Absteueröffnung 53 aufsteuert, über die Kraftstoff in eine Rücklaufleitung 5k und von dort zum Kraftstoffbehälter 17 zurückströmen kann. Ein die Steuerfeder 52 aufnehmender Rückstellraum 55 ist auf der dem Druckraum 1+9 abgewandten Seite des Kolbens 51 angeordnet und über eine Drosselbohrung 5β im Kolben 51 mit dem Druckraum U9 verbunden. Auch dieser Rückstellraum 55 wird beim Hub des Kalbens 51 über eine Steuernut 50 und eine zweite Absteueröffnung 53'fortschreitend aufgesteuert, so daß auch aus dem Rückstellraum 55 Kraftstoff in die Rücklaufleitung 5^· abströmen kann. Dadurch fällt bei steigender Drehzahl der Druck sowohl im Rückstellraum 55 als auch im Druckraum U9 des Drucksteuerventils 18.

Bekanntlich erfolgt die Einspritzung beim Dieselmotor, wenn der Motorkolben im Bereich seines oberen Totpunktes ist. Der Zeitpunkt des Spritzbeginns liegt dabei je nach Drehzahl vor bis kurz nach dem oberen Totpunkt, und zwar im allgemeinen bei höherer Drehzahl früher als bei niederer Drehzahl. Während die Zeit, die der Kraftstoff für den Weg zwischen Kraftstoffeinspritzpumpe und Einspritzdüse braucht, unabhängig von der Drehzahl weitgehend konstant bleibt, ändert sich entsprechend der Drehzahl der Zeitaufwand von Pumpenförderung bis zur Verbrennung. Diese Veränderung des Zeitverhältnisses wird durch den Spritzzeitpunktversteller ausgeglichen, wofür ein Großteil seines Arbeitsvermögens verwendet wird. Der Rest des Arbeitsvermögens dient je nach Forderung einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauches, der Leistung, des Motorengeräusches und/oder des Abgases. Da bekanntlich der Zündverzug einer Diesel-Brennkraftmaschine von der Temperatur des Kraftstoffes und der Zylinderwandtemperatur abhängig ist, ist es zum Ausgleich dieses Zündverzuges bei kalten Brennkraftmaschinen vorteilhaft, den Spritzbeginn bei niederen Drehzahlen früher zu legen. Bei warmer Brennkraftmaschine

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würde diese Frühverstellung jedoch zu einem harten Gang führen, die Brennkraftmaschine wäre laut. Eine Frühverstellung ist bekanntlich auch nach dem Start günstig, um ein schnelles Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu erreichen. Ein weiteres Merkmal der kalten Brennkraftmaschine ist, daß sie beim frühen Spritzbeginn weniger Blaurauch entwickelt als bei spätem Spritzbeginn.

Für den Warmlauf der Brennkraftmaschine ist es vorteilhaft, wenn der Kraft stoffdruck im Saugraum 2 und damit im Arbeitsraum hk des Verstellkolbens ^3 relativ erhöht wird, um dadurch eine vorübergehende zusätzliche Frühverstellung des Spritzbeginns zu erreichen. Eine Druckerhöhung erfordert jedoch eine Verkleinerung des Absteuerquerschnittes an der Absteueröffnung 53 des Drucksteuerventils 18 für die rückfliessende Kraftstoffmenge. Zur temperaturabhängigen Beeinflussung des Kraft stoffflusses beim Starten der Brennkraftmaschine ist daher in Reihe mit dem Drucksteuerventil 18 ein Druckventil 57 einer Kaltbeschleunigereinrichtung angeordnet. Hierzu führt ein Abflußkanal 58 vom Rückstellraum 55 des Drucksteuerventils 18 zu einem Absteuerraum 59 des Druckventils 57, das die Kaltstartbeschleunigungseinrichtung darstellt. In den Absteuerraum 59 ragt ein Betätigungsglied 61 eines temperaturabhängig arbeitenden Elementes 62, beispielsweise eines Dehnstoffelementes oder einer Metallfeder, das bei Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine das bewegliche Ventilglied 63 des Druckventils 57 entgegen der Wirkung einer Druckfeder 65 von seinem Sitz abhebt und damit den Absteuerraum 59 des Druckventils 57 über eine Leitung 66 mit der drucklosen Rücklaufleitung 5^ verbindet.

Im Normalbetrieb der von der Einspritzpumpe 1 mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine, das ist, wenn diese ihre Betriebstemperatur erreicht hat, steuert das Drucksteuerventil 18 den Förderdruck p„, der im Saugraum 2 der Einspritzpumpe 1, im Druckraum ^9 des Drucksteuerventils Ü8

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und im Druckraum 39 der Angleicheinrichtung 30 herrscht, proportional der Drehzahl η der Einspritzpumpe 1 bzw. der Förderpumpe 16 wie im Diagramm nach Figur 2 dargestellt ist, wo die Drehzahl η in der Abszisse und der Druck ρ in der Ordinate eingetragen sind. Dabei fließt der durch die Drossel 56 in den Rückstellraum 55 des Drucksteuerventils 18 gelangende Krafstoff durch die Leitung 58, den Absteuerraum 59 und die Leitung 66 in die drucklose Rücklaufleitung 5^ mit dem Druck p_n ab, wobei der Druck p, im Rückstellraum 55 des Drucksteuerventils 18 und der Druck ρ im Angleichraum 37 der Angleicheinrichtung 30 sich dem Druck p_n angleichen. Aus dem Diagramm nach Figur 2 ist ersichtlich, daß sich mit steigender Drehzahl η eine ebenfalls sich vergrößernde Druckdifferenz zwischen p_ und ρ bzw. ρ einstellt, die für die Wirkungsweise der Angleich-

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einrichtung 30 maßgebend ist.

Um während des Kaltbetriebs bzw. der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Drücke p, und ρ im Rückstellraum

D a

55 des Drucksteuerventils 18, im Absteuerraum 59 des Druckventils und im Angleichraum 37 der Angleicheinrichtung gegenüber dem Förderdruck p_f im Saugraum 2, im Druckraum U des Drucksteuerventils 18 und im Druckraum 39 der Angleicheinrichtung 30 zu differenzieren, ist der Rückstellraum des Drucksteuerventils 18 bzw. der Absteuerraum 59 des Druckventils 57 über eine erste Drossel 70 und Leitungen 71, 72 sowie eine zweite Drossel 75 mit der Rücklaufleitung 5^ und ferner der Angleichraum 37 der Angleicheinrichtung 30 über eine Leitung 76 und die erste Drossel 70 mit dem Rückstellraum 55 des Drucksteuerventils 18 und über die Leitung 72 und die zweite Drossel 75 mit der Rücklaufleitung 5^ verbunden. Bei geschlossenem oder teilweise geöffnetem Druckventil 57 baut sich aufgrund der Wirkung des Drucksteuerventil 18 und der Wirkung der entsprechend angepaßten

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-Ά-

beiden Drosseln 70 und 75 im Rückstellraum 55 des Drucksteuerventils 18 ein Druck p, auf, der, wie im Diagramm nach Figur 3 dargestellt ist, nach anfänglichem steilen Anstieg beim Anlassen bei steigender Drehzahl η und steigendem Förderdruck ρ» stetig abfällt. Abhängig von diesem Druck p, baut sich hinter der ersten Drossel 70 und beeinflußt von der zweiten Drossel 75 im Angleichraum 37 der Angleicheinrichtung 30 ein

Druck ρ auf, der kleiner ist als der Druck p, im Rückstella D

raum 55 und der bei steigender Drehzahl η etwa parallel zum Verlauf des Druckes ρ verläuft. Aus dem Diagramm nach Figur 3 ist ersichtlich, daß die Druckdifferenz zwischen dem Förderdruck ρ- und dem Druck ρ im Angleichraum 37 nach dem Anlassen mit steigender Drehzahl stetig wächst. Beim Vergleichen der beiden Diagramme nach Figur 2 und Figur 3 kann festgestellt werden, daß die Druckdifferenz zwischen dem Förderdruck p_ und dem Druck ρ im Angleichraum 37 der Angleicheinx a

richtung 30 sowohl bei Normalbetrieb als auch bei Kaltbetrieb bei steigender Drehzahl η annähernd gleich ist und gleichermaßen ansteigt. Durch die Anordnung der beiden Drosseln 70 und 75 zwischen dem Rückstellraum -55 des Drucksteuerventils 18 bzw. dem Absteuerraum 59 des Druckventils 57, dem Angleichraum 37 der Angleicheinrichtung 30 und der drucklosen Rücklaufleitung 5^· wird während der Warmlauf phase bei geschlossenem oder teilweise geöffnetem Druckventil 57 ein auf die Angleicheinrichtung 30 wirkender Differenzdruck erzeugt, der dem bei geöffnetem Druckventil 57 annähernd entspricht, mit der Folge, daß annähernd gleiche Vollast-Mengenverläufe bei Normal- und bei Kaltbetrieb erreicht werden.

Zum Einstellen der Drücke .im Rückstellraum 55 des Drucksteuerventils 18 und im Angleichraum 37 der Angleicheinrichtung 30 und Anpassen derselben zueinander sind die Drosseln 70 und 75 einstellbar.

Claims

R. 20015
8.5.1985 Gl/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Verteilereinspritzpumpe, mit einer Kraftstoff in einen Saugraum (2) drehzahlproportional fördernden Förderpumpe (16), mit einer vom Förderdruck (ρ») im Saugraum abhängig betätigten Spritzbeginnverstelleinrichtung mit einem den Druck im Saugraum steuernden Drucksteuerventil (18), das eine einerseits vom Förderdruck (p~) und andererseits von einer Rückstellkraft betätigte, bewegliche Wand (51) aufweist, wobei die Rückstellkraft von einer Rückstellfeder (52) und einem vom Förderdruck abhängigen Differenzdruck erzeugt wird, mit einem mit seinem Druckraum (59) mit dem Rückstellraum (55) des Drucksteuerventils verbundenen, den Kraftstoffdruck im Saugraum zusätzlich in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebseinflußgröße, insbesondere von der Temperatur der Brennkraftmaschine, beeinflussenden Druckventil (57), mit einem ein Sinspritzmengenverstellglied (8) der Kraftstoffeinspritzpumpe betätigenden Regelhebel (7) und mit einer Angleicheinrichtung (30) mit einem Vollastanschlag (11) für den Regelhebel, die ein einerseits vom Förderdruck und andererseits von einer Rückstellkraft bewegbares Angleichsteuerglied (31) für den Vollastanschlag zur Einstellung einer maximal zulässigen Vollastfördermenge aufweist, wobei die Rückstellkraft an dem Steuerglied durch eine Angleichfeder (38) und einem vom Förderdruck differenzierten Druck (p ) im Angleichraum (37) der Angleich-

richtung (30) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Druck (ρ ) im Angleichraum (37) der Angleicheinrichtung (30) vom Druck (p-,) im Rückstellraum (55) des Drucksteuerventils (18) oder im Druckraum (59) des Druckventils (57) durch eine erste Drosseleinrichtung (70) differenziert ist, und daß "bei geschlossenem Druckventil (57) zur Druckerhöhung im Saugraum (2) der Druck (p,) im Rückstellraum (55) des Drucksteuerventils (18) und der Druck (p ) im Angleichraum

(37) der Angleicheinrichtung (30) durch eine zweite Drosseleinrichtung (75) einstellbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drosseleinrichtung (70) an den mit dem Rückstellraum (55) des Drucksteuerventils (18) ver bundenen Druckraum (59) des Drucksteuerventils (57) angeschlossen ist, und daß die zweite Drosseleinrichtung (75) mit der ersten Drosseleinrichtung in Reihe geschaltet ist.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Angleichraum (37) der Angleicheinrichtung (30) zwischen der ersten Drosseleinrichtung (70) und der zweiten Drosseleinrichtung (75) angeschlossen ist.