DE3912624A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche ist aus DE-OS 31 48 214 bekannt. Das dort in der Entlastungslastung des Rückstellraums vorgesehene Druckventil ist temperaturabhängig steuerbar derart, daß es beim Kaltstart der Brennkraftmaschine geschlossen ist und bei betriebswarmer Brennkraftmaschine spätestens geöffnet ist. Dabei ist das Druckventil als Rückschlagventil ausgebildet, das bei einem Höchstdruck öffnen kann und das durch ein thermostatisch gesteuertes Element aufgestoßen wird. Solange das Druckventil geschlossen ist, stellt sich im Druckraum und im Rückstellraum derselbe, durch die Förderrate der Kraftstofförderpumpe bestimmte Druck ein, der auch an der Spritzverstellvorrichtung wirksam wird und diese in Richtung "früh" verstellt. Diese spezielle Frühverstellung wird am Ende der Warmlaufphase durch Aufsteuern des Druckventils aufgehoben und danach der auf die Spritzverstellvorrichtung wirkende Druck in bekannter Weise drehzahlabhängig durch das Drucksteuerventil ge­ steuert. Die spezielle Frühverstellung bewirkt eine Verbesserung des Kaltstartverhaltens und des Laufes der Brennkraftmaschine in der Aufwärmphase.

Nachteilig ist es bei der bekannten Einrichtung, daß am Drucksteuer­ ventil beim Stillstand der Kraftstoffeinspritzpumpe ein kleiner Restspalt der Abflußdrossel vom Druckraum zum Entlastungsraum offen bleibt und beim Anlauf der Kraftstoffeinspritzpumpe der Förder­ pumpenliefergrad dann nicht ausreicht, den erforderlichen Druck bei niedrigen Drehzahlen in der Anlaufphase der Brennkraftmaschine bzw. der Kraftstoffeinspritzpumpe im Druckraum bzw. im Rückstellraum sofort zu erzeugen derart, daß zugleich die besondere Frühver­ stellung für den Kaltstart erzielt wird. Erst mit zunehmender Dreh­ zahl und Liefermenge der Förderpumpe stellt sich dann verzögert der gewünschte Druck ein.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Abflußdrossel am Drucksteuerventil beim Kaltstart sogleich schnell und sicher geschlossen ist, daß der eingangs genannte Druck für die Kaltstartfrühverstellung regelmäßig erreichbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe in schematischer Darstellung, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 3 den Druckverlauf im Druckraum vor dem Drucksteuerventil bzw. des an der Spritzverstellvorrichtung wirksamen Steuerdrucks bei verschiedenen Funktionslagen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist lediglich ein Teil einer Verteilerkraftstoffein­ spritzpumpe 1 dargestellt mit einer Spritzverstellvorrichtung 2, die einen in einem Zylinder 3 verschiebbaren Spritzverstellkolben 4 aufweist, der auf seiner einen Stirnseite von einer Rückstellfeder 5 beaufschlagt ist, die sich ortsfest an einer Stirnseite des Zylin­ ders 3 abstützt und auf dessen anderer Stirnseite ein Spritzver­ stellerarbeitsraum 6 im Zylinder 3 begrenzt wird. Der Spritzver­ stellerarbeitsraum 6 ist über eine Drosselbohrung 7 im Spritzver­ stellkolben mit einem Saugraum 9 im Innern der Kraftstoffeinspritz­ pumpe verbunden. Der Saugraum 9 wird von einer synchron zur Kraft­ stoffeinspritzpumpe 1 angetriebenen Förderpumpe 10 über eine Druck­ leitung 11 mit Kraftstoff versorgt, wobei die Förderpumpe über eine Saugleitung 12 den Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 13 entnimmt.

Parallel zur Förderpumpe 10 ist eine Bypassleitung 15 vorgesehen, in der ein Drucksteuerventil 16 angeordnet ist. Dieses weist eine ver­ stellbare Wand in Form eines Steuerkolbens 17, der in einem Zylinder 18 dicht gleitet und auf der einen Seite einen Druckraum 19 be­ grenzt, in den die Bypassleitung 15 von der Druckleitung 11 ein­ mündet. Auf der anderen Seite begrenzt der Steuerkolben einen Rück­ stellraum 20, in dem eine Rückstellfeder 22 angeordnet ist, die sich einerseits am Steuerkolben 17 abstützt und andererseits an einem verstellbaren Anschlag 23 abstützt. Der Rückstellraum 20 ist mit dem Druckraum 19 ständig über eine Drossel 24 verbunden. Weiterhin ist der Rückstellraum 20 über eine Entlastungsleitung 26 mit dem Druck­ raum 27 eines Druckventils 28 verbunden, das als Druckhalteventil in Form eines Rückschlagventils ausgebildet ist, dessen Ventilschließ­ glied 29 durch ein temperturabhängig betätigtes Stellglied 30 auf­ gestoßen werden kann. Dieses Stellglied ist zum Beispiel ein Ther­ mostat oder ein Dehnstoffelement, das dem Kühlwasser der Brennkraft­ maschine ausgesetzt ist und somit die Betriebstemperatur der Brenn­ kraftmaschine erfaßt. Dementsprechend wird durch das Stellglied bei betriebswarmer Brennkraftmaschine das Schließglied 29 aufgestoßen und somit die Entlastungsleitung 26 mit einem stromabwärts des Ventilschließglieds 29 weiter zum Kraftstoffvorrat 13 führenden Entlastungsleitungsteil 26 verbunden.

Parallel zum Druckventil 28 ist ein zweites Druckventil 33 ge­ schaltet, das in einer Bypassleitung 34 zum Druckventil 28 liegt. Das zweite Druckventil 33 weist dabei einen in einem Zylinder 36 dicht verschiebbaren Kolben 37 auf, der auf der einen Seite einen Druckraum 38 und auf der anderen Seite einen entlasteten Raum 39 begrenzt, in dem eine den Kolben 37 belastende Rückstellfeder 40 angeordnet ist, die mittels eines Einstellglieds 41 einstellbar ist. Der Druckraum 38 ist ständig mit der Förderseite der Förderpumpe 10 verbunden und weist somit denselben Druck auf, der im Saugraum 9 bzw. im Druckraum 19 herrscht. Durch diesen Druck ist der Kolben 37 gegen die Rückstellfeder verschiebbar und kommt im Laufe der Verschiebung mit einer am Umfang des Kolbens vorgesehenen Ringnut 43 in Verbindung mit einer Eintrittsöffnung 44 der Bypassleitung 34 in der Zylinderwand des Zylinders 36. Da die Ringnut 43 über eine Längsbohrung 45 ständig mit dem entlasteten Raum 39 verbunden ist, so wird in diesem Moment die Bypassleitung 34 über den entlasteten Raum 39 und über ein von diesem weiterführenden Teil der Bypass­ leitung 34 mit dem weiterführenden Teil der Entlastungsleitung 26 verbunden. In diesem Moment ist das Druckventil 28 umgangen, so daß der Rückstellraum 20 des Drucksteuerventils 16 entlastet wird, auch dann wenn das Drucksteuerventil 28 geschlossen ist.

Das Herstellen der Verbindung erfolgt in Abhängigkeit vom Druck im Druckraum 28, der mit Hilfe des Einstellglieds 41 bzw. der Rück­ stellfeder 40 einstellbar ist. Der Druck im Druckraum 38 ist immer derselbe wie im Druckraum 19 des Drucksteuerventils, das letzt­ endlich diesen Druck in Verbindung mit dem Förderlieferungsgrad der synchron zur Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen Förderpumpe 10 steuert. Dazu weist das Drucksteuerventil in der radialen Wand des Zylinders 18 eine Abflußdrossel 46 auf, die über eine Bypassleitung 15 mit der Saugleitung 12 der Förderpumpe 10 verbunden ist bzw. über diese mit dem Entlastungsraum in Form des Kraftstoffvorrats 13. Der Querschnitt der Abflußdrossel wird durch die Stellung des Steuerkolbens 17 bestimmt und durch dessen stirnseitige Kante gesteuert. Die Stellung des Steuerkolbens wiederum wird durch den Druck im Druckraum 19 bestimmt und der vom Rückstellraum 20 her auf diesen wirkenden Kraft. Diese wird wesentlich durch Rückstellfeder 22 bestimmt, deren Vorspannung wiederum durch den verstellbaren Anschlag 23 bestimmt ist. Dieser weist die Form eines Stufenkolbens auf, dessen im Durchmesser kleinerer Teil 49 stirnseitig den Rückstellraum 20 begrenzt und dessen im Durchmesser größerer Teil 50 einen Arbeitsraum 51 einschließt, der über eine Leitung 52 mit der Entlastungsleitung 26 bzw. mit dem Rückstellraum 20 verbunden ist.

Im Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe ist der Innenraum der Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraftstoff gefüllt. Beim Start wird die Förderpumpe 10 in Bewegung gesetzt und erzeugt einen Druck im Saugraum 9 bzw. Druckraum 19 des Drucksteuerventils 16. Dieser Druck pflanzt sich über die Drossel 24 fort in den Rückstellraum 20 und von dort über die Leitung 52 auch in den Arbeitsraum 51. Dieser Druck bewirkt schnell eine Verschiebung des verstellbaren Anschlags in Richtung Steuerkolben 17, so daß dieser so verschoben wird, daß zunächst die Abflußdrossel 46 sicher verschlossen ist. Dies unter der Voraussetzung, daß gemäß dem angenommenen Fall eines Kaltstarts die Entlastungsleitung 26 durch das Druckventil 28 geschlossen ist und auch die Bypassleitung 34 durch das zweite Druckventil 33 geschlossen ist. In der Folge kann sich im Innern der Kraftstoff­ einspritzpumpe sehr schnell ein wirksamer Steuerdruck aufbauen, der nun über das Drucksteuerventil 16 gesteuert werden könnte. Wegen des vorhandenen Druckausgleichs zwischen Rückstellraum 20 und Druckraum 19 bleibt jedoch die Abflußdrossel 46 weiterhin geschlossen, so daß der Druck im Saugraum 9 schnell ansteigt. Dies ist der Kennlinie 60 in Fig. 3 zu entnehmen. Nach einem steil ansteigenden Ast 62 wird dann jedoch im Punkt 63 ein Druck erreicht, bei dem das zweite Druckventil 33 öffnet und somit die Steuerdruckhöhe auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Entsprechend früh wird der Spritz­ verstellerkolben 4 entgegen der Feder 5 verschoben. Bei weiterem Drehzahlanstieg ergibt sich ein mit der Drehzahl zunehmender Verlauf des Steuerdrucks, da nun der Rückstellraum 20 des Drucksteuerventils 16 über das zweite Druckventil entlastet ist und das Drucksteuer­ ventil nun drehzahlabhängig ab diesem Einsatzdruck den Druck im Saugraum 9 steuert durch mehr oder weniger Öffnen der Abflußdrossel 46. Auch der Arbeitsraum 51 ist durch Öffnen des zweiten Druck­ ventils 33 entlastet, so daß der verstellbare Anschlag 23 in seine Normallage zurückgeht und das Drucksteuerventil 16 in gewünschter genauer Weise dem drehzahlabhängigen Druck im Saugraum 9 steuert. Es wurde somit erreicht, daß mit Hilfe des verstellbaren Anschlags 23 und dem verringerten Weg der Rückstellfeder 22 in bezug auf die Lage der Abflußdrossel 46 ein sicheres Schließen derselben erzielt wird, was den schnellen Druckaufbau bewirkt und einen schnellen Einsatz der Kaltstartfrühverstellung gewährleistet. Bei betriebswarmer Brennkraftmaschine ist das Druckventil 28 über das Stellglied 30 von anfang an geöffnet, der verstellbare Anschlag 23 in seiner die Rückstellfeder 22 entlastenden Normalstellung und das Drucksteuer­ ventil 16 in Normalfunktion. Dementsprechend ergibt sich ein Verlauf des Drucks im Saugraum 9 in Abhängigkeit von der Drehzahl gemäß der etwa linear ansteigenden Kennlinie 64 in Fig. 3. Ohne die erfin­ dungsgemäße Maßnahme ergäbe sich für den Kaltstart ein Druckverlauf gemäß der Kennlinie 65 mit wenig ausgeprägter Steilheit bei Dreh­ zahlbeginn.

In Fig. 2 ist eine Variante zur Ausführung nach Fig. 1 darge­ stellt. In diesem Falle ist der Arbeitsraum 51 über eine separate Leitung 54, in der eine Drossel 55 angeordnet ist, mit dem Druckraum 19 verbunden. Der Druckraum 51 ist ferner über ein steuerbares Druckhalteventil 56 mit der Saugleitung 12 der Förderpumpe 10 ver­ bunden bzw. mit dem Entlastungsraum 13. In diesem Falle übernimmt die Drossel 55 die abkoppelnde Funktion, die die Drossel 24 von Fig. 1 als Verbindungselement zum Arbeitsraum 51 hatte. Ferner tritt das steuerbare Druckhalteventil 56 funktionsmäßig an die Stelle des Druckventils 28 bzw. des zweiten Druckventils 33. Mit dem steuerbaren Druckventil kann nun genauer und unter Berücksichtigung spezifischer Parameter der Druck im Arbeitsraum 51 gesteuert werden. Auch für dieses Druckhalteventil kommt als Hauptparameter die Temperatur in Frage.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Verteilereinspritzpumpen, mit einer Spritzbeginnverstelleinrichtung (2), die einen von einem drehzahlabhängig Steuerdruck eines Druck­ mediums gegen eine Rückstellkraft (5) verstellbare Wand (4) auf­ weist, mit einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen Förderpumpe (10), deren Förderdruck als Steuerdruck durch ein Druck­ steuerventil (16) gesteuert ist, das eine vom Steuerdruck beauf­ schlagte, gegen eine Rückstellfeder (22) verstellbare Wand (17) aufweist, die einen Druckraum (19) von einem die Rückstellfeder (22) aufnehmenden Rückstellraum (20) trennt, welcher über eine Drossel (24) ständig mit dem Druckraum (19) verbunden ist, wobei mit der Stellbewegung der verstellbaren Wand (17) eine Abflußdrossel (46) vom Druckraum (19) zu einem Entlastungsraum (13) gesteuert wird und der Rückstellraum (20) über eine ein steuerbares Druckventil (28, 56) enthaltende Entlastungsleitung mit dem Entlastungsraum (13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (22) des Drucksteuerventils (16) sich an einem verstellbaren Anschlag (23) abstützt, der auf der dem Rückstellraum (20) abgewandten Seite eine gegenüber der dem Rückstellraum zugewandten Seite größere Druckfläche aufweist, die einen Arbeitsraum (51) begrenzt, der über eine Drossel (24, 55) mit dem Druckraum (19) des Drucksteuerventils (16) verbunden ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (55) in einer Leitung (54) zwischen Druckraum (19) und Arbeitsraum (51) liegt und der Arbeits­ raum über ein steuerbares Druckhalteventil (56) mit dem Entlastungs­ raum (13) verbindbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltedruck des steuerbaren Druckhalteventils in Abhängigkeit von der Temperatur steuerbar ist.