DE3624092C2

DE3624092C2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3624092C2
Application number: DE19863624092
Authority: DE
Inventors: Guenter Stein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2006-07-18
Also published as: DE3624092A1; WO1988000651A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffein spritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einer durch die österreichische Patentschrift 29 23 82 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird die Entlastungsleitung über ein Steuerorgan so gesteuert, daß ein Teil der geförderten Kraftstoffeinspritzmenge ab strömt. Diese abströmende Menge wird über den Regler der Einspritzpumpe kompensiert, indem durch die Einspritzmengensteuerung eine entsprechend größere Gesamtfördermenge der Einspritzpumpe eingestellt wird. Da es sich bei Leerlauf und Teillasteinspritzmengen ohnehin um geringere Fördermengen handelt, ist diese Kompensation problemlos. Das Verlängern der Spritzdauer führt zu einem leiseren Lauf der Brennkraft maschine, nämlich in einem Lastbereich - Leerlauf und niedere Teillast - indem sich das Motorgeräusch beim Dieselmotor besonders unangenehm auswirkt.

Die durch die Entlastungsleitung abströmende Menge wird über ein Drosselorgan sowie ein Absperrorgan gesteuert. Ab einer bestimmten Last wird durch das Absperrorgan die Entlastungs leitung gesperrt, so daß nun die gesamte geförderte Kraftstoffmenge zur Einspritzung gelangt. Im Leerlauf und niederen Teillastbereich kann das Einspritzventil mit seinem festgelegten Öffnungs druck erst dann öffnen, wenn sich dieser Druck pumpen seitig eingestellt hat. Im Leerlauf und niederen Teillastbereich kann sich der Druck erst dann einstellen, denn der Rückstau infolge des Drosselorgans dieses zuläßt. Die Förderge schwindigkeit der Pumpe und damit das sich Einstellen dieses ausreichenden Staudruckes hängt aber von der Fördergeschwindigkeit des Pumpenkolbens und damit der Drehzahl des Motors ab. Die Folge ist, daß der tatsächliche Spritz beginn gemessen an der Kurbelwelle in Richtung "spät" verstellt wird und dieser sich mit der Drehzahl ändert. Zusätzliche Einflüsse entstehen durch Temperatur änderungen des Kraftstoffs, da aufgrund der Viskositätsänderung mit der Temperatur auch hier erhebliche unkontrollierbare Einflüsse auf den Zeitabschnitt bis zum Erreichen des ausreichenden Staudruckes entstehen. Besonders problematisch wird diese Steuerung dann, wenn noch die bei Dieselkraftstoffeinspritzanlagen notwendige Verstellung des Spritzbeginns mit der Drehzahl und Last erfolgen muß. Diese Ver stellung ist deshalb notwendig, weil der einge spritzte Kraftstoff eine Mindestzeit zur Aufbe reitung und Zündung braucht, so daß also mit zunehmender Drehzahl der Spritzzeitpunkt früher liegen muß, was im Prinzip auch für höhere Last gilt, weil hier eine größere Kraftstoffmenge als bei niederer Last und gleicher Drehzahl aufbereitet werden muß. Zündzeitpunktfehler führen jedoch zu Immisionsverschlechterungen in Bezug auf Geräusch und Abgas, ganz abgesehen von der verschlechterten Leistungsabgabe des Motors.

Sobald die Entlastungsleitung durch das Absperr organ gesperrt ist, ist die Verstellung des Spritzbeginns unproblematisch. Nachteilig bleibt jedoch, daß aufgrund des nun sich sehr schnell übertragenden Druckes vom Pumpenarbeitsraum zur Kraftstoffeinspritzdüse letztere sehr schnell öffnet, was zu einem lauten und harten Motorlauf führt. Um den Öffnungsvorgang zu dämpfen, ist es auch bekannt, innerhalb der Einspritzdüse ein Dämpfungsglied einzusetzen, durch das das harte Aufschlagen der Ventilnadel auf ihren Öffnungsanschlag gedämpft wird. Hierdurch wird gleichzeitig vermieden, daß die Ventilnadel wieder zurückgeschlagen wird und ungünstig den Kraftstoffstrom beeinflußt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptan spruches hat demgegenüber den Vorteil, daß unter Einhaltung einer vorgesehenen Spritzbeginns und einer gleichmäßigen Förderung ein weiches Öffnen der Ventilnadel erreicht wird, so daß neben einer Spritzdauerverlängerung auch eine Leiselaufkomponente durch dieses weichere Öffnen der Ventilnadel nutzbar ist. Die Ventilnadel öffnet nämlich immer dann, wenn aufgrund des Druckgefälleventils der ausreichende Staudruck erreicht ist, wobei bei einem solchen Druckgefälleventil die Druckerzeugung weitgehend mengenunabhängig erfolgt. Zudem beginnt aufgrund der Abstimmung zwischen Steuerdruck und Öffnungsdruck der Abfluß einer Teilmenge durch die Entlastungsleitung erst dann, wenn auch die Einspritzdüse zu öffnen beginnt, so daß keine Verlustmengen entstehen und eine Kompensation leichter ist. Dadurch, daß durch das Abströmenlassen einer Teilmenge kein Einfluß auf den tatsächlichen Spritzbeginn erfolgt, ist dieser in der üblichen Art leichter zu regeln, beispielsweise in bekannter Art über den Einspritzpumpenregler oder einen Wellen spritzversteller. Ein solches Druckgefälleventil arbeitet auch unabhängig von der Kraftstoffviskosität, so daß auch hier keine nachteiligen Einflüsse bei Temperaturschwankungen bestehen.

Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin, daß die Abflußeinrichtung im Einsatz zur Einspritzverlaufformung über den gesamten Arbeitsbereich des Motors einspritzbeginneutral arbeiten kann. Im Ergebnis wird dadurch über einen größeren Last- und Drehzahlbereich ein verbesserter Leiselauf und Rundlauf des Motors erzielt.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 34 38 323 ist ebenfalls eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt, bei der allerdings keine Spritzdauerverlängerung vorgenommen wird, sondern es wird lediglich der Gesamteinspritzverlauf zeitlich verschoben, bleibt aber im übrigen unverändert. Es handelt sich dabei um eine Angleichung eines an sich festliegenden Spritzzyklus an irgendwelche Betriebsfaktoren der Maschine, beispielsweise der Zündwilligkeit des Brennstoffes, der Ladelufttemperatur oder dgl . .

In der deutschen Patentschrift 22 40 711 ist eine andere Kraftstoffeinspritzpumpe beschrieben, bei der die Einspritzmenge über ein in der Entlastungsleitung angeordnetes Mengensteuerorgan steuerbar ist, wobei dieses Mengensteuerorgan keinerlei Funktion in Bezug auf Spritzdauerverlängerung hat. Durch dieses Mengensteuerorgan wird lediglich die nicht zur Einspritzung kommende Teilmenge einer von der Pumpe geförderten Gesamtmenge abgesteuert.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Druck des Druckgefälleventils einstellbar, so daß in vorteilhafter Weise eine sehr feine Abstimmung mit dem Öffnungsdruck der Einspritzdüse möglich ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Druckgefälleventil als Rückschlagventil, insbesondere Kugelrückschlagventil ausgebildet. Besonders bei einem derartigen Rückschlagventil sind die für den Öffnungsdruck maßgebenden beaufschlagten Flächen sowie die Feder leicht bestimmbar. Ein Kugelrückschlagventil weist zudem sehr gute Dichteigenschaften auf, und ist äußerst günstig herstellbar.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Entlastungsleitung in Reihe mit dem Druckgefälleventil ein zweites Mengensteuerorgan angeordnet, wobei vorzugsweise zwischen dem Druckgefälleventil und dem Mengensteuerorgan ein Leitungsabschnitt vorhanden ist. Durch das Hintereinanderschalten von diesen zwei Mengensteuerorganen wird durch das Druckgefälleventil der Öffnungsdruck der Kraftstoffeinspritzdüse eingestellt, um dadurch ein weiches Öffnen der Ventilnadel zu erhalten, während durch das zweite Mengensteuerorgan ein leichter Druck sprung erreicht wird, der dann, wenn die Kraft stoffeinspritzdüse mal offen ist, die gewünschte Mengenaufteilung in einzuspritzende Menge und abzuführende Menge bewirkt.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Mengensteuerorgan parallel zum Druckgefälleventil geschaltet - beispielsweise in einem Bypass der Entlastungsleitung - um dadurch bei der Druckaddition ein anderes Ver hältnis zu erhalten, da sich bei der Parallel schaltung die Kehrwerte der Drücke addieren.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung dient als Mengensteuerorgan ein Druckhalteventil um so eine recht genaue Mengenaufteilung, das heißt Gleichförderung, der Einspritzanlage zu erhalten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dient als Mengensteuerorgan eine Steuervorrichtung so wie sie in der DE-OS 32 28 345 beschrieben ist. Mit dieser Vorrichtung wird eine Menge abgeführt, die durch die Drehzahl dieses Steuerorgans bestimmbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine von der Motordrehzahl abhängige Entlastungsmenge zu bestimmen, die sehr genau und entsprechend einer gewünschten Funktion der Drehzahl und/oder Last anpaßbar ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Entlastungsleitung in bekannter Weise ein Drosselorgan und/oder ein Absperr organ vorhanden. Infolge der verschiedenen erfindungsgemäßen Kombinationsmöglichkeiten von den abfließenden Strom beeinflussenden Steuer organen kann außer dem Öffnungscharakter der Einspritzdüse natürlich auch der Leiselauf durch Abfließenlassen einer bestimmten Kraftstoff menge beeinflußt werden. Die zusätzlichen Steuer organe beeinflussen den Steuerdruck, der wieder um die Einspritzcharakteristik beeinflußt. Dies geht so weit, daß auch eine Spritzbeginnver zögerung trotz weichem Öffnen der Ventilnadel erzielbar ist. Maßgebend dafür ist, in welcher Reihenfolge die Steuerorgane in der Entlastungs leitung angeordnet sind. Wenn beispielsweise ein unter Öffnungsdruck der Einspritzdüse öffnendes Druckgefälleventil stromauf des dem Hauptanspruch genannten Druckgefälleventils angeordnet ist, so muß erst die dazwischen liegende Leitung aufgefüllt werden bis die Einspritzdüse öffnet, das heißt, diese Auffüllung ist ein Zeitfaktor, der sich drehzahlabhängig auswirkt. Mit zunehmender Drehzahl würde also die Einspritzung früher beginnen. In jedem Fall wird bei höherer Last, um nämlich die volle geförderte Einspritzmenge ausnutzen zu können, diese Entlastungsleitung gesperrt sein.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf solche Kraftstoffeinspritzpumpen, bei denen mehrere Pumpenarbeitsräume vorhanden sind, mit entsprechend mehreren Druckleitungen. So ist es auch möglich, mehrere derartige Pumpenarbeit räume an eine Entlastungsleitung mit Druckgefälleventil anzuschließen und es ist auch möglich, mehrere Druckleitungen, die von nur einem Pumpenarbeitsraum kommen, in dieser Weise an nur eine solche Entlastungs leitung anzuschließen. Dadurch, daß die Einspritzung intermittierend arbeitet, kann jeweils eine der gerade fördernden Einheiten entlastet werden. So sind von der Erfindung auch die Fälle erfaßt, bei denen die Entlastungsleitung entweder direkt an der Düse oder der Nähe der Düse von der jeweiligen Druckleitung abzweigt. Maßgebend sind die im Hauptanspruch verwirklichten Merkmale.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit mehreren Varianten schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine praktische Ausführungsmöglichkeit der Erfindung;

Fig. 2 bis 4 drei weitere Varianten einer erfindungsgemäßen Reihenschaltung und

Fig. 5 eine Variante mit einer Parallelschaltung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Durch einen Pumpenkolben 1 einer Kraftstoffein spritzpumpe wird aus einem Pumpenarbeitsraum 2 eines Pumpenzylinders 3 über eine Druckleitung 4 Kraftstoff zu einer Einspritzdüse 5 gefordert. Die Einspritzdüse 5 ist an einer nicht darge stellten Brennkraftmaschine angeordnet und weist in üblicher Art eine Ventilnadel auf, die durch eine Schließfeder belastet ist. Sobald im Pumpenarbeitsraum 2 ein ausreichender Druck erreicht ist, öffnet die Einspritzdüse 5 und der Kraftstoff wird in den Brennraum der Brenn kraftmaschine eingespritzt.

Von der Druckleitung 4 zweigt eine Entlastungsleitung 6 ab, in der ein Druckhaltefunktion aufweisendes Druckgefälleventil 7 angeordnet ist, das vorzugsweise wie durch den gestrichelten Pfeil 8 dargestellt ist, in seinem Öffnungsdruck verstellbar ist. Stromab dieses Druckgefälleventils 7 ist in der Entlastungsleitung 6 eine verstellbare Drossel 9 angeordnet. Stromab dieser Drossel 9 ist ein weiteres Druckgefälleventil 11 vorgesehen sowie ein Abschlußventil 12 bevor dann die Leitung in den Tank 13 mündet. Die strichpunktiert dargestellte Leitung 14 stellt eine Möglichkeit dar, gemäß der zusätzliche Pumpenarbeitsräume oder Druckleitungen an diesen Entlastungskanal 6 anschließbar sind. Natürlich muß die dargestellte Leitung 14 sowie die Druckleitung 4 über ebenfalls strichpunktiert dargestellte Rückschlagventile 15 abgekuppelt sein.

Dieses Beispiel in Fig. 1 ist sehr vereinfacht dargestellt. So zweigen im Gegensatz hierzu bei einer Verteilereinspritzpumpe die Druckleitungen radial vom Pumpenzylinder ab, so daß der zentrale Ausgang im Boden des Pumpenarbeitsraumes für die Entlastungsleitung zur Verfügung steht.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante sind die Druckgefälleventile 7 und 11 hintereinanderge schaltet ohne daß dazwischen ein weiteres Steuer organ angeordnet ist. Die Drossel 9 ist hier stromab des Druckgefälleventils 11 vorgesehen, wobei natürlich dann weiter stromab ein Schließ organ vorgesehen werden kann, was im übrigen auch in einer Baueinheit mit der Drossel gestaltet sein kann.

Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Variante ist die Drossel 9 stromauf des Druckgefälleventils 7 gezeigt, wobei auch hier weitere Organe in der Entlastungsleitung 6 vorhanden sein können. Die Funktionen dieser Anordnungen sind der. Beschreibungseinleitung entnehmbar oder auch durch Auslegung der grundsätzlichen Funktionen derartiger Steuerorgane. Bei der in Fig. 4 dargestellten dritten Variante ist stromab des Druckgefälleventils 7 ein Mengensteuerorgan 15 vorgesehen, so wie es beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 32 28 345 be schrieben ist. Mit einem solchen Mengensteuerorgan können der Drehzahl des Organs proportionale Mengen aufgenommen und weitergegeben werden, so daß dadurch eine Volumenteilung stattfindet. Die durch diese Vorrichtung abgeteilten Mengen entsprechen der Entlastungsmenge.

Bei der in Fig. 5 dargestellten letzten Variante sind die beiden Druckgefälleventile 7 und 11 beispielsweise parallel geschaltet. Statt dem Druckgefälleventil 11 kann natürlich auch ein anderes Steuerorgan vorgesehen sein sowie auch stromab oder stromauf in dieser Anordnung weitere Steuerorgane in der Entlastungsleitung 6 vorhanden sein können.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem durch Pumpenkolben und Arbeitszylinder begrenztem Pumpenarbeitsraum, mit mindestens einer vom Pumpenarbeitsraum zu einer Kraftstoffeinspritzdüse führenden Hochdruckleitung, mit einer Entlastungsleitung für den unter Druck geförderten Kraftstoff, in die mindestens ein Steuerorgan geschaltet ist und mit einer Einspritzmengensteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spritzdauerverlängerung als Steuerorgan ein Druckgefälleventil (7) dient, dessen Steuerdruck mit dem Öffnungsdruck der Kraftstoffeinspritzdüse (5) abgestimmt ist und daß die über das Druckgefälleventil (7) abströmende Kraftstoffmenge pumpenseitig kompensierbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck des Druckgefälleventils (7) einstellbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefälleventil (7) als Rückschlagventil, insbesondere Kugelrückschlagventil ausgebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung (6) in Reihe (vor oder nach) mit dem Druckgefälleventil (7) ein zweites Mengensteuerorgan (11) vorhanden ist, mit vorzugs weise einem dazwischen liegenden durch die Leitung (6) bestimmten Mindestvolumen.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Entlastungsstrom parallel zum Druckgefälle ventil (7) mindestens ein weiteres Mengensteuerorgan (11) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Mengensteuerorgan ein Druckgefälleventil (11) dient.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung (6) ein Mengen teilerorgan (15) angeordnet ist, über das eine von der Drehzahl des Mengenteilerorgans (15) abhangige Kraftstoffmenge abgezweigt wird.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in der Entlastungsleitung (6) ein Drosselorgan (9) angeordnet ist.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß zusätzlich in der Entlastungsleitung (6) ein Absperrorgan (12) vorhanden ist.

10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß mehrere Pumpenarbeitsräume (2) oder Druckleitungen (4) mit einer Ent lastungsleitung (6) verbunden sind, wobei die einzelnen Hochdruckbereiche gegeneinander abgekoppelt sind.