DE3813880A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs aus. Bei einer durch die DE-OS 26 48 043 be­ kannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird ein Spritzverstell­ kolben der Verstelleinrichtung für den Spritzbeginn in Abhängigkeit vom Saugraumdruck gesteuert. Der Saugraumdruck wird über das Druck­ steuerventil bestimmt, welches einen mit zunehmender Drehzahl stei­ genden Druck einstellt. Solange das Druckhalteventil in der Druck­ entlastungsleitung geschlossen ist, wird im Saugraum ein höherer Druck erzielt, der den Spritzbeginn auf "früh" verstellt. Bei Errei­ chen einer bestimmten hohen Drehzahl, bei der der Saugraumdruck den Öffnungsdruck des Druckhalteventils überwindet, wird der Saugraum­ druck auf diesen Öffnungsdruck begrenzt. Bei Erreichen der Betriebs­ temperatur der Brennkraftmaschine wird ferner durch die Steuerein­ richtung mittels eines verschiebbaren Dorns der Ventilkörper des Druckhalteventils von seinem Sitz abgehoben und das Druckhalteventil somit in Offenstellung gehalten. Ab diesem Betriebspunkt stellt sich im Saugraum der drehzahlproportionale Druck ein, durch den eine drehzahlabhängige Spritzbeginnverstellung nach früh eingehalten wird.

Nachteiligerweise führt der erhöhte Saugraumdruck und der daraus re­ sultierende frühe Spritzbeginn zu einem harten Gang der Brennkraft­ maschine sowie zu hohen Motorgeräuschen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein erhöhter Saugraumdruck, gesteuert durch das Druckhalteventil nur beim ersten Hochlauf der Brennkraftmaschine bis zum ersten Öffnen des Druckhalteventils wirksam ist, auch wenn die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine noch nicht erreicht ist und die Steuerein­ richtung aktiviert ist. Somit wird der Betriebszustand, in dem ein harter Gang der Brennkraftmaschine und ein hohes Motorgeräusch auf­ tritt, auf ein Minimum reduziert. Die Unteransprüche 2-8 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzpumpe. In vorteilhafter Weise wird die Druckhaltefunktion des Druckhalteventils auch beim ersten Hochlauf der Brennkraftmaschine aufgehoben, wenn gemäß Anspruch 8 bei warmer Brennkraftmaschine der Ventilkörper verstellt wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Anordnung mit einem Druckhalteventil; Fig. 2 einen Schnitt durch das erfindungsgemäß ausgebildete Druckhalteven­ til der Kraftstoffeinspritzpumpe und Fig. 3 Druck-/Drehzahlkennli­ nien der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Ausführung in Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Drucksteuerventil 1 und einem Druckhalteventil 8. Eine nicht dargestellte synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebene Vor­ förderpumpe fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter in einen Saugraum 6 der Kraftstoffeinspritzpumpe. Von hier aus gelangt Kraft­ stoff unter Saugraumdruck zu einer Stirnseite eines Steuerkolbens 3, der entsprechend dem Saugraumdruck entgegen einer Rückstellfeder verschoben wird und somit den Spritzzeitpunkt mit zunehmendem Saug­ raumdruck nach früh verschiebt.

Der Saugraumdruck wird über ein Drucksteuerventil 1 gesteuert. Das Drucksteuerventil 1 weist einen Steuerkolben 3 auf, der einerseits in einem Druckraum durch den von der Vorförderpumpe geförderten Kraftstoff beaufschlagt ist und an dem andererseits in einem Rück­ stellraum 5 eine Rückstellfeder angreift. Der Steuerkolben 3 be­ stimmt in seiner Gleichgewichtslage einen Absteuerquerschnitt, der mehr oder weniger aufgesteuert wird und von dem aus eine Verbindung zur Saugraumseite der Vorförderpumpe besteht. Im Steuerkolben 3 ist eine Drosselverbindung 4 vorgesehen, die Druckraum und Rückstellraum 5 miteinander verbindet. Vom Rückstellraum 5 führt eine Druckentla­ stungsleitung 7 in einen Innenraum eines Zylinders 9 eines Druckhal­ teventils 8. Dieser Innenraum stellt die Fortführung der Druckentla­ stungsleitung 7 dar.

In die eine Stirnseite des Zylinders 9 ist eine temperaturabhängig arbeitende Steuereinrichtung eingeschraubt. Die Steuereinrichtung, die als Ausrückeinrichtung arbeitet, besteht aus einem als Steuer­ glied arbeitenden temperaturabhängig wirksamen Dehnstoffsteller 11. Aus dem Dehnstoffsteller 11 ragt mittelachsig in den Zylinder 9 ein Steuerdorn 10. Der Steuerdorn 10 bewegt sich in axialer Richtung im Zylinder 9, wenn die mit einem Dehnstoff gefüllte Patrone des Dehn­ stoffstellers 11 durch einen Heizwiderstand, der an eine Batterie­ spannung anliegt, aufgeheizt wird. Es gibt auch Dehnstoffsteller 11, die durch das Kühlwasser des Motors aufgeheizt werden.

Das Druckhalteventil 8 weist auf der anderen Seite des Zylinders 9 einen Ventileinsatz 12 auf, der einen Ventilzylinder 13 aufweist und mit einem Außengewinde 14 versehen ist, über das er in ein entspre­ chendes Innengewinde am Zylinder 9 einschraubbar ist. Dabei ist der Zylinder über eine Dichtung 15 nach außen abgedichtet und hat einen Preßsitz, der zum Innenraum des Zylinders 9 abdichtet. Durch die in den Zylinder 9 geschraubte Stirnseite des Ventilzylinders 13 geht mittig die vom Innenraum des Zylinders 9 kommende Druckentlastungs­ leitung 7, durch die der Steuerdorn 10 des Dehnstoffstellers 11 durchführbar ist. Diese mittig in der Stirnseite angeordnete Druck­ entlastungsleitung 7 hat, wie aus Fig. 2 erkennbar ist, einen Durchmesser 17, der geringer ist als der Ventilzylinderinnendurch­ messer 18, so daß noch an der Stirnseite 19 des Ventilzylinders 13 eine Kreisringfläche bleibt, an die, Richtung Innenseite des Ventil­ zylinders 13 ein Ventilsitz 20 angeordnet ist. An diesem wird ein von einer sich im Ventilzylinder 13 abstützenden Druckfeder 26 bela­ steter Ventilkörper 21 mit einer auf diesem vorgesehenen Dichtfläche 22 gehalten. Der Ventilkörper 21 besteht aus einem zylindrischen Kolben, der in einen die Dichtfläche 22 bildenden Ventilkegel 24 übergeht. Der Ventilkegel 24 ist als Kegelstumpf ausgebildet und hat zur Anlage des Steuerdorns 10 eine Anlagefläche 35. Die Dichtfläche 22 kann aber auch auf einem halbkugelförmigen Teil des Ventilkörpers 21 angeordnet sein. Der Kolben des Ventilkörpers 21 ist paßgenau im Ventilzylinder 13 dicht gleitend. Im Bereich der sich zwischen Ven­ tilsitz 20 und zylindrischem Kolben bei Schließstellung des Ventil­ körpers 21 befindlichen zylindrischen Wand des Ventilzylinders 13 zweigt die weiterführende Druckentlastungsleitung 37 ab.

Bei stillstehender Brennkraftmaschine liegt die Dichtfläche 22 des­ halb am Ventilsitz 20 an, weil die dem Ventilkegel 24 gegenüberlie­ gende Planfläche 25 des Ventilkörpers 21 mit vorgespannter Druckfe­ der 26 beaufschlagt ist. Der sich mit Betriebsaufnahme der Kraft­ stoffeinspritzpumpe gebildete Saugraumdruck wirkt über den Rück­ stellraum und die Druckentlastungsleitung 7 auf die durch den Durch­ messer des Ventilsitzes 20 bestimmte Stirnfläche des Ventilkörpers 21 pflanzt sich über die Drosselverbindung 4 in den Rückstellraum 5 und den Zylinder 9 fort, von wo aus er auf die durch den Durchmesser des Ventilsitzes 20 bestimmte Stirnfläche des Ventilkörpers entgegen der Schließkraft der Druckfeder 26 wirkt. Aufgrund des beiderseits am Steuerkolben 3 des Drucksteuerventils 1 anliegenden Saugraumdrucks wird der Steuerkolben durch die Rückstellfeder soweit verschoben bis der Absteuerquerschnitt verschlossen ist. Der Saugraumdruck nimmt kontinuierlich und steil zu, bis der Öffnungsdruck des Druckhalte­ ventils 8 erreicht ist. Bis dahin hat er einen Wert erreicht, der weit höher ist als der Druck den das Drucksteuerventil bei vollent­ lastetem Rückstellraum 5 drehzahlabhängig einsteuern würde. Dabei wird ein Spritzverstellkolben einer Spritzbeginnverstelleinrichtung bekannter Art durch diesen hohen Saugraumdruck entgegen einer Rück­ stellkraft in eine den Kaltstart und den Betrieb bei kalter Brenn­ kraftmaschine begünstigende einen frühen Spritzbeginn bewirkende Lage verschoben. Bei Erreichen des Öffnungsdrucks hebt der Ventilkörper 21 vom Ventilsitz 20 ab und gibt die in der Wand des Ventilzylinders 13 angeordnete Druckentlastungsleitung 37 frei.

Zugleich wird die aus dem größeren Ventilzylinderinnendurchmesser 18 resultierende Stirnfläche des Ventilkörpers 21 vom Saugraumdruck be­ aufschlagt. Der Querschnitt des Wiederaustritts der Druckentla­ stungsleitung 7 bzw. der weiterführenden Druckentlastungsleitung 37 wird durch die Verschiebung des zylindrischen Teils des Ventilkör­ pers 21 zunehmend aufgesteuert, bis sich zwischen der Drosselverbin­ dung 4 und dem Wiederaustritt ein Druck einstellt, der den Ventil­ körper in ausgelenkter Lage hält. Dieser Schließdruck, der durch die Ventilinnendurchmesser und die Rückstellkraft der Druckfeder 26 be­ stimmt wird, ist kleiner als der bei Leerlaufdrehzahl der Brenn­ kraftmaschine im Saugraum durch das Drucksteuerventil 1 einge­ steuerte Druck. Die spezielle Frühverstellung des Spritzbeginns für den Kaltstart wird somit aufgehoben. Das Drucksteuerventil steuert in der Folge bei dem somit entlasteten Rückstellraum einen drehzahl­ abhängigen Druck ein.

Dadurch, daß der Schließdruck kleiner ist als der sich bei Leerlauf einstellende Saugraum kann das Druckhalteventil erst wieder beim Stillstand der Brennkraftmaschine in Schließstellung gelangen und somit die Frühverstellung erst beim Wiederstart der Brennkraftma­ schine wieder ausgelöst werden. Somit weist das Druckhalteventil 8 eine erhebliche Steuerhysterese auf, durch die erreicht wird, daß nach einem erstmaligen Öffnen des Druckhalteventils 8 dieses bis zum Wiederabstellen der Brennkraftmaschine bis zum Stillstand der Kraft­ stoffeinspritzpumpe geöffnet bleibt und die Frühverstellung für den Kaltstart der Brennkraftmaschine, die sogenannte Kaltstartbeschleu­ nigung (KSB), auf das erste Hochlaufen der Brennkraftmaschine be­ schränkt bleibt. Damit das Halteventil 8 nach dem ersten Hochlauf nicht wieder schließt, ist eine Abstimmung der Drosselverbindung im Steuerkolben 3 und des Querschnitts der Druckentlastungsleitung 37, die aus dem Ventilzylinder 13 wegführt, erforderlich. Die Druckfeder 26 stützt sich auf der einen Seite an einer Schulter 27 eines in den Ventileinsatz 12 einschraubbaren Gewindestifts 28 ab. Der Gewinde­ stift 28 besteht aus einem sechskantförmigen Kopf, an den sich ein Außengewindestück anschließt, das zusammen mit einem an diesen ko­ nisch angeformten Anschlagbolzen 30 die Schulter 27 bildet. Das Au­ ßengewinde ist in ein im Ventilzylinder 13 vorgesehenes Innengewinde 29 einschraubbar, so daß der Anschlagbolzen 30 axial in den Innen­ raum 34 des Ventilzylinders 13 ragt. Die Einschraublänge des mittels Dichtrings 32 abgedichteten Anschlagbolzens 30 ist durch Anlage des sechskantförmigen Kopfes an die außenliegende Stirnfläche 31 des Ventilzylinders 13 bestimmt, wobei durch Unterlegen von Distanz­ scheiben zwischen sechskantförmigem Kopf und Stirnfläche 31 die Ein­ schraublänge veränderbar ist. Vom Innenraum 34 führt eine Lecklei­ tung 36 weg zu einer nicht dargestellten Rücklaufleitung.

In alternativer Ausführung könnte der Ventilkörper statt dichtglei­ tend in dem Ventilzylinder 13 angeordnet auch mit einer Membran ver­ bunden sein. Die Membran ist in dieser Ausführung dicht im Ventilzy­ linder eingespannt, wobei die Membran mittig mit einem mit Druckfe­ der belasteten Schließglied versehen ist, das die in der Stirnseite des Ventilzylinders 13 mündende Druckentlastungsleitung steuert. Das Schließglied, das auch als Scheibe oder Membranteller ausgeführt sein kann, gibt nach dem Öffnen die Druckentlastungsleitung 37 frei, so daß der Druck abgebaut werden kann.

Durch diese Kraftstoffeinspritzpumpe wird erreicht, daß die Brenn­ kraftmaschine auch nur für kurze Zeit einen harten Gang hat und er­ höhte Brennkraftmaschinengeräusche erzeugt.

Nachdem die Brennkraftmaschine nach einiger Betriebszeit eine be­ stimmte Temperatur erreicht hat, ist der Steuerdorn 10 ausgefahren und verhindert ein Andrücken des Ventilkörpers 21 auf den Ventilsitz 20. Daher tritt das Ventil bei warmer Brennkraftmaschine nicht in Funktion.

Die Funktion des Ventils 12 ist nochmals in einem Saug­ raum-Druck (p) /Brennkraftmaschinendrehzahl (n)-Diagramm in Fig. 3 dargestellt. Mit Betriebsbeginn der Kraftstoffeinspritzpumpe steigt der Saugraumdruck p rasch an und erreicht einen Wert p ₁, bei dem der Ventilkörper 21 vom Ventilsitz 20 abhebt und geöffnet bleibt bis zu einem Saugraumdruck p ₂, der kleiner als p ₁ ist. Die Druck­ stufe ist so gewählt, daß der Schließdruck p ₂ unterhalb des Saug­ raumdrucks bei Leerlauf liegt und somit die für die Kaltstartbe­ schleunigung wichtige Erhöhung des Saugraumdrucks nur beim ersten Hochlauf der Brennkraftmaschine wirkt. Die durchgezogene Kennlinie 39 stellt die Funktion n/p ohne KSB-Funktion dar. Die gestrichelte Kennlinie 40 stellt die Funktion n/p bei kaltem Motor mit KSB-Funk­ tion dar. Aus der Druckstufenkennlinie 41, die von Diagrammpunkt 42 bis Diagrammpunkt 43 geht, wird die Druckstufenfunktion erkennbar.

Claims (9)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer Ver­ stelleinrichtung für den Spritzbeginn und mit einem Saugraum, der an eine Vorförderpumpe angeschlossen ist, deren Kraftstoffförderdruck als im Saugraum wirkender Saugraumdruck mittels eines Drucksteuer­ ventils drehzahlabhängig steuerbar ist und die Verstelleinrichtung betätigt, wobei das Drucksteuerventil einen vom Saugraumdruck gegen die Rückstellkraft einer in einem Federraum untergebrachten Feder beaufschlagten Steuerkolben hat, der mit einer Steuerkante zum ge­ steuerten Abfluß einer Teilmenge der geförderten Menge aus dem Saug­ raum versehen ist und der Federraum über eine Drossel mit dem Saug­ raum verbunden ist und ferner über eine Druckentlastungsleitung ent­ lastbar ist, in der ein Druckhalteventil angeordnet ist und zusätz­ lich eine temperaturabhängig arbeitende Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch die der Federraum unabhängig von der Druckhaltefunktion des Druckhalteventils entlastbar ist, wobei das Druckhalteventil aus einem Ventilzylinder besteht, in dem ein von einer Druckfeder bela­ steter Ventilkörper angeordnet ist, an dem eine Dichtfläche ausge­ bildet ist, die an einem die auf einer Stirnseite des Ventilzylin­ ders eintretende Druckentlastungsleitung umgebenden Ventilsitz zur Anlage kommt und der Ventilzylinder einen Wiederaustritt der Druck­ entlastungsleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil­ körper (21) im Ventilzylinder (13) unmittelbar oder mittelbar dicht­ gleitend angeordnet ist und der Wiederaustritt der Druckentlastungs­ leitung (7) zwischen Ventilsitz (20) und Ventilkörper (21) in der Wand des Ventilzylinders (13) angeordnet ist und der Schließdruck des Druckhalteventils (8) kleiner als der bei Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine im Saugraum durch das Drucksteuerventil (1) ge­ steuerte Druck ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (21) als dicht in dem Ventilzylinder (13) glei­ tender zylindrischer Kolben ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper mit einer als beweglichen Wand dienenden Mem­ bran verbunden ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kolben den Wiederaustritt mit zunehmender Ver­ schiebung des Kolbens gegen die Druckfeder (26) aufsteuert.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der axiale Weg des Ventilkörpers durch einen in den Ventilzylinder (13) einschraubbaren Anschlagbolzen (30) eines Gewin­ destifts (33) begrenzt ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (26) zwischen einem am Gewindestift (33) ange­ brachten Bund (27) und dem Ventilkörper (21) angeordnet ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Federraum (34) des Druckhalteventils (8) eine Leckleitung (36) zu einer Rücklaufleitung führt.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuereinrichtung das Druckhalteven­ til eine Ausrückeinrichtung aufweist.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrückeinrichtung einen Steuerdorn aufweist, der durch die Druckentlastungsleitung (7) in der Stirnseite des Ventilzylinders (13) geführt ist und durch den der Ventilkörper verstellbar ist.