DE4117813A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs aus. Eine solche ist aus der deutschen Pa­ tentanmeldung DE-OS 39 12 624 bekannt. Dort wird über eine hydrauli­ sche Blockierung des Drucksteuerventils der Förderpumpe dessen Ab­ steuerung verhindert und somit der gesamte geförderte Kraftstoff zum Aufbau des Steuerdrucks verwendet. Auf diese Weise kann auch bei ei­ ner kalten Brennkraftmaschine möglichst schnell ein hoher Saugraum­ druck und die damit verbundene Spritzverstellung in Richtung früh erreicht werden. Das bekannte Kaltstartsystem besteht aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer Spritzverstelleinrichtung, einer Förderpumpe über die ein in der Zuleitung zur Kraftstoffeinspritz­ pumpe befindliches Drucksteuerventil den Zufluß zum Saugraum steuert und zwei parallel in der Entlastungsleitung des Drucksteuerventil­ rückstellraumes angeordnete Ventile, von denen eins in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des Motors und das andere in Abhängigkeit vom Steuerdruck im Saugraum geöffnet wird. Diese beiden Ventile in der Entlastungsleitung des Drucksteuerrückstellraumes ermöglichen in der Warmlaufphase bzw. beim Anlassen des Motors durch eine hydrauli­ sche Blockierung der Bypassleitung über das Drucksteuerventil, ein Absteuern des Kraftstoffzuflusses, so daß der gesamte Kraftstoff der Kraftstoffeinspritzpumpe zufließt und in bekannter Weise den Steuer­ druck schnell aufbauen kann, was eine Verstellung der Spritzver­ stelleinrichtung in Richtung früh zur Folge hat. Diese spezielle Frühverstellung wird durch Erreichen eines bestimmten Druckes und dem damit verbundenen Öffnen des Druckventils oder am Ende der Warm­ laufphase durch Aufsteuern des Druckhalteventils aufgehoben, wobei die Entlastungsleitung des Rückstellraumes des Drucksteuerventils nun geöffnet ist. Danach wird der auf die Spritzverstelleinrichtung wirkende Druck in bekannter Weise drehzahlabhängig durch das Druck­ steuerventil gesteuert. Die Frühverstellung bewirkt eine Verbesse­ rung des Kaltstartverhaltens und des Laufes der Brennkraftmaschine in der Warmlaufphase. Nachteilig bei der genannten Einrichtung ist die aufwendige zusätzliche Anordnung der Druckventile in der Entla­ stungsleitung des Drucksteuerventils der Förderpumpe, mit dem benö­ tigten Bauraum und den damit verbundenen Kosten. Hieraus leitet sich die Forderung nach einem vereinfachten Aufbau der gesamten Kalt­ starteinrichtung für eine Brennkraftmaschine ab.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Position des Stellkolbens der Spritzverstelleinrichtung als drehzahlproportionales Signal genutzt wird, um die Blockierung der Entlastungsleitung des Drucksteuerventils zu steuern. Dadurch fällt ein separates druckgesteuertes Ventil weg, was einen merklichen Ko­ stenvorteil bei der Herstellung der Kraftstoffeinspritzpumpe dar­ stellt. Zudem können die Toleranzen der Spritzverstellage beim Über­ gang von Kaltstartbeschleunigungs- auf Normalfunktion klein gehalten werden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den An­ sprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraft­ stoffeinspritzpumpe und die Fig. 2 den Druckverlauf im Druckraum des Drucksteuerventils bzw. des an der Spritzverstelleinrichtung wirksamen Steuerdrucks bei verschiedenen Funktionslagen des Stell­ kolbens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Teil einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe 1 dargestellt mit einer Spritzverstelleinrichtung 2, die einen in ei­ nem Zylinder 3 verschiebbaren Verstellkolben 4 aufweist, der auf seiner einen Stirnseite von einer Rückstellfeder 5 beaufschlagt ist, die sich ortsfest an einer Stirnseite des Zylinders 3 abstützt und sich in einem Rückstellraum 9 befindet, der von einer Stirnseite und der Wand des Zylinders 3, sowie einer Stirnseite des Spritzverstell­ kolbens 4 gebildet wird, auf dessen anderer Stirnseite ein Spritz­ verstellerarbeitsraum 6 im Zylinder 3 begrenzt wird. Der Spritzver­ stellerarbeitsraum 6 ist über eine Drosselbohrung 7 im Spritzver­ stellkolben 4 mit einem Saugraum 8 im Inneren der Kraftstoffein­ spritzpumpe verbunden. Im Bereich des Rückstellraumes 9 weist der Zylinder 3 an seiner zylindrischen Wand eine Eintrittsbohrung 10 auf, die über eine durch eine mit dem Rückstellraum ständig verbun­ dene Bohrung im Spritzverstellkolben 4 gebildete Steuerkante 11 wäh­ rend der axialen Bewegung des Spritzverstellkolbens 4 im Zylinder 3 geöffnet oder verschlossen wird. Zudem mündet über die Stirnseite des Zylinders 3 eine Entlastungsbohrung 12 in den Rückstellraum 9 der Spritzverstelleinrichtung 2, so daß dieser über eine Rücklauf­ leitung 13 zum Kraftstofftank 14 ständig druckentlastet ist. Der Saugraum 8 wird von einer synchron zur Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe 1 angetriebenen Förderpumpe 15 über eine Druckleitung 16 mit Kraftstoff versorgt, wobei die Förderpumpe 15 über eine Sauglei­ tung 17 den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 14 entnimmt. Parallel zur Förderpumpe 15 ist eine Bypassleitung 18 angeordnet, in der sich ein Drucksteuerventil 19 befindet. Dieses weist eine verstellbare Wand in Form eines Steuerkolbens 20, der in einem Zylinder 21 dicht gleitet und auf der einen Stirnseite einen Druckraum 22 begrenzt, in den die Bypassleitung 18 von der Druckleitung 16 einmündet, auf. Auf der anderen Stirnseite begrenzt der Steuerkolben 20 einen Rückstell­ raum 25, in dem eine Rückstellfeder 26 angeordnet ist, die sich am Steuerkolben 20 einerseits und an der oberen Stirnseite des Zylin­ ders 21 andererseits abstützt. Außerdem ist eine Abflußleitung 23 des Druckraumes 22 in die zylindrische Wand des Zylinders 21 einge­ bracht, deren Querschnitt durch eine vom Boden des Steuerkolbens 20 gebildeten Steuerkante 24 je nach axialer Stellung des Steuerkol­ bens 20 geöffnet oder verschlossen wird. Diese Abflußleitung 23 mün­ det über die Bypassleitung 18 wieder in die Saugleitung 17 zur För­ derpumpe 15. Der Rückstellraum 25 ist mit dem Druckraum 22 ständig über eine Drossel 27 verbunden. Weiterhin ist der Rückstellraum 25 über eine Entlastungsleitung 29 mit dem Kraftstofftank 14 verbunden. In dieser Entlastungsleitung 29 ist ein Druckhalteventil 30 angeord­ net, das das Abströmen aus dem Rückstellraum 25 blockieren kann. Dieses Druckhalteventil 30 ist als Rückschlagventil ausgebildet und wird von einem Kugelventil 31 mit Federelement 32 verschlossen, wo­ bei das Verschließglied durch ein temperaturabhängig betätigtes Stellglied 33 aufgestoßen werden kann. Dieses Stellglied 33 ist zum Beispiel ein Thermostat oder ein Dehnstoffelement, das dem Kühlwas­ ser der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist und somit die Betriebs­ temperatur der Brennkraftmaschine erfaßt. Dementsprechend wird durch das Stellglied 33 bei betriebswarmer Brennkraftmaschine das Schließ­ glied gegen die Federkraft des Kugelventils 31 aufgestoßen und somit die Entlastungsleitung 29 zum Kraftstofftank 14 hin geöffnet. Parallel zum Druckhalteventil 30 führt eine Entlastungsleitung 39 zur Eintrittsbohrung 10 in den Zylinder 3 der Spritzverstelleinrich­ tung 2, wobei durch den Spritzverstellkolben 4 ab einer bestimmten axialen Stellung ein Öffnungsquerschnitt freigegeben wird und der Kraftstoff aus dem Rückstellraum 25 des Drucksteuerventils 19 über den Rückstellraum 9 der Spritzverstelleinrichtung 2 zum Kraftstoff­ tank 14 abfließen kann. Im Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe ist ihr Saugraum mit Kraftstoff gefüllt. Da im Druckraum 22 und im Rück­ stellraum 25 des Druckventils 19 derselbe Druck anliegt, verstellt die Rückstellfeder 26 den Steuerkolben 20 zum Boden des Zylinders 21 des Drucksteuerventils 19 und verschließt somit die Abflußlei­ tung 23. Auch der Verstellkolben 4 wird dementsprechend von der Rückstellfeder 5 in seiner Ausgangslage gehalten und verschließt mit seinem Umfang die Eintrittsbohrung 10. Beim Start wird die Förder­ pumpe 15 in Bewegung versetzt und erzeugt einen Druck im Saugraum 8 bzw. im Druckraum 22 des Drucksteuerventils 19. Da die Entlastung des Rückstellraumes 25 bei noch kalter Brennkraftmaschine im Druck­ steuerventil 19 über das Druckhalteventil 30 und über die Spritzver­ stelleinrichtung 2 blockiert ist, wird der Steuerkolben 20 in seiner Ausgangslage gehalten und die Bypassleitung 18 bleibt verschlossen. Infolge dessen strömt der gesamte geförderte Kraftstoff in den Saug­ raum 8 der Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe 1, so daß sich dort sehr schnell ein wirksamer Steuerdruck aufbauen kann. Dieses rasche Ansteigen des Druckes im Saugraum 8, bringt auch einen schnellen Druckanstieg über die Drosselbohrung 7 im Spritzverstellerarbeits­ raum 6, wo es dann über eine axiale Bewegung des Verstellkolbens 4 zu einer Spritzbeginnverstellung in Richtung früh kommt. Bei einer Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit der Vertei­ lerkraftstoffeinspritzpumpe steigt der Saugraumdruck weiter an, bis die Lage der Steuerkante 11 des Verstellkolbens 4 die Eintrittsboh­ rung 10 der Entlastungsleitung 29 des Rückstellraumes 25 des Steuer­ ventils 19 freigibt. Nun ist die Enlastungsleitung nicht mehr blockiert, der Kraftstoff aus dem Rückstellraum 25 kann über den Rückstellraum 9 der Spritzverstelleinrichtung 2 abfließen, was einen sofortigen Druckabfall im Rückstellraum 25 des Drucksteuerventils 19 zur Folge hat. Der von der Förderpumpe 15 im Druckraum 22 erzeugte Druck reicht nun aus, den Steuerkolben 20 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 26 zu bewegen und somit über die Steuerkante 24 am Steuerkolben 20 die Abflußleitung 23 freizugeben. Da nun ein Teil des geförderten Kraftstoffes über die Bypassleitung 18 des Druck­ steuerventils 19 abfließt, kommt es zu einem Abregeln des steilen Druckanstieges im Saugraum 8 und der damit verbundenen Frühverstel­ lung der Spritzverstelleinrichtung 2. Bei weiterem Drehzahlanstieg ergibt sich ein mit der Drehzahl zunehmender Verlauf des Steuer­ druckes, da nun der Rückstellraum 25 des Drucksteuerventils 19 ent­ lastet ist und das Drucksteuerventil 19 nun drehzahlabhängig den Druck im Saugraum 8, durch mehr oder weniger öffnen der Abflußdrossel 23 steuert. Das Druckhalteventil 30 wird temperaturabhängig bei einer bestimmten Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine ebenfalls öffnen. Dieses Ventil in der Entlastungsleitung 29 des Rückstellrau­ mes 25 des Drucksteuerventils 19 hat die Aufgabe, die extreme Früh­ verstellung der Spritzverstelleinrichtung 2 nach Erreichen der Be­ triebstemperatur zu beenden und beim Anlassen der warmen Brennkraft­ maschine einen frühen Spritzbeginn mit der damit verbundenen hohen Schadstoffemission zu vermeiden. Dies wird erreicht, indem das tem­ peraturabhängige Stellglied 33 auch bei abgestelltem Motor und dem damit verbundenen Kraftstoffdruckabfall, bei heißem Kühlmittel das Druckhalteventil 30 geöffnet hält und somit die ständige Entlastung des Rückstellraumes 25 im Drucksteuerventil 19 gewährleistet. Wird nun der Motor gestartet, erfolgt die Druckregelung und damit auch die Spritzverstellung sofort drehzahlabhängig über das Drucksteuer­ ventil 19. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht somit die ex­ treme Spritzverstellung, bis zu einem durch den Verstellkolben des Spritzverstellers begrenzten Grad, nur bei kalter Brennkraftmaschi­ ne. Auf diese Weise wirkt sich der Vorteil einer starken Frühver­ stellung bei kalter Brennkraftmaschine nicht nachteilig auf das An­ lassen bei betriebswarmer Brennkraftmaschine aus. Der hervorzuheben­ de Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe besteht in der Einsparung eines Druckventils in der Entlastungsleitung 29 des Drucksteuerventils 19, indem die drehzahlabhängige Steuerung während der Warmlaufphase des Motors über den Verstellkolben 4 der Spritz­ verstelleinrichtung 2 der Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe 1 reali­ siert wird. In der Fig. 2 ist der Verlauf der Spritzverstellung in einem Diagramm über der Drehzahl dargestellt. Dabei zeigt die ge­ strichelte Linienführung die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz­ pumpe gegenüber der Vollinie einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe ohne Kaltstartbeschleuniger. Nach Anlassen des Motors ist der rasche Druckaufbau im Saugraum und damit verbunden der steile Anstieg des Spritzbeginns zu erkennen (Punkt A-Punkt B). Im Punkt B kommt es mit Erreichen einer bestimmten Frühverstellung und der damit verbun­ denen Stellung des Verstellkolbens der Spritzverstelleinrichtung zum Öffnen der Entlastungsleitung 29 im Rückstellraum 25 des Druck­ steuerventils 19 und der damit verbundenen und bereits beschriebenen Abregelung des Kraftstoffzuflusses zum Saugraum 8 der Verteiler­ kraftstoffeinspritzpumpe 1. Von diesem Drehzahlpunkt an, bis zum Er­ reichen der dem Punkt C entsprechenden Drehzahl bleibt der Druck im Saugraum gleich oder steigt nur leicht an. Ab dem Drehzahlpunkt c übernimmt das Drucksteuerventil 19 die übliche drehzahlabhängige Steuerung des Steuerdrucks und damit des Spritzbeginns der Kraft­ stoffeinspritzpumpe.

Claims (1)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Verteilerkraftstoffeinspritzpumpen (1), mit einer Spritzverstellein­ richtung (2), die einen in einem Zylinder (3) verschiebbaren Ver­ stellkolben (4) aufweist, der auf der einen Stirnseite einen einem drehzahlabhängig gesteuerten Steuerdruck ausgesetzten Arbeitsraum (6) in dem Zylinder (3) einschließt und auf der anderen Stirnseite einen Rückstellraum (9) begrenzt, der eine den Verstellkolben (4) mit einer Rückstellkraft beaufschlagenden Feder (5) enthält und über eine Rücklaufleitung (13) entlastet ist, mit einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen Förderpumpe (15), deren För­ derdruck als Steuerdruck durch ein Drucksteuerventil (19) gesteuert ist, das eine vom Steuerdruck beaufschlagte gegen eine Rückstellfe­ der (26) verstellbare Wand aufweist, die einen Druckraum (22) von einem, die Rückstellfeder (26) aufnehmenden, Rückstellraum (25) trennt, welcher ständig über eine Drosselbohrung (27) mit dem Druck­ raum (22) verbunden ist, wobei mit der Stellbewegung der verstellba­ ren Wand im Drucksteuerventil (19) eine Abflußleitung (23) vom Druckraum (22) zu einem Entlastungsraum gesteuert wird und der Rück­ stellraum (25) über ein Druckhalteventil (30) mit temperaturabhängi­ ger Betätigung und über ein Druckbegrenzungsventil entlastbar ist, das ein einen vom Steuerdruck beaufschlagten, gegen eine Rückstell­ feder verstellbaren Steuerkolben aufweist, durch den der Durch­ trittsquerschnitt einer mit dem Rückstellraum verbundenen Entla­ stungsleitung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuer­ kolben des Druckbegrenzungsventils der Entlastung des Drucksteuer­ ventilrückstellraumes (25) der Förderpumpe (15) der Verstellkolben (4) der Spritzverstelleinrichtung (2) dient, der an einer Mantelflä­ che eine mit dem Rückstellraum (9) verbundene von einer Steuerkante begrenzte Steueröffnung aufweist, die ab einer bestimmten Verschie­ bestellung des Verstellkolbens in Verbindung mit der in den Zylinder (3) mündenden Entlastungsleitung (29) des Rückstellraumes (25) bringbar ist.