EP1312782A2 - Einspritzpumpe mit Kaltstartbeschleunigung für direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Einspritzpumpe mit Kaltstartbeschleunigung für direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschinen Download PDF

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EP1312782A2
EP1312782A2 EP02022593A EP02022593A EP1312782A2 EP 1312782 A2 EP1312782 A2 EP 1312782A2 EP 02022593 A EP02022593 A EP 02022593A EP 02022593 A EP02022593 A EP 02022593A EP 1312782 A2 EP1312782 A2 EP 1312782A2
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EP
European Patent Office
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piston
injection
fuel delivery
delivery unit
unit according
Prior art date
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EP02022593A
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EP1312782B1 (de
EP1312782A3 (de
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Helmut Simon
Helmut Haberer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication of EP1312782A3 publication Critical patent/EP1312782A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
    • F02D2001/186—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic using a pressure-actuated piston for adjustment of a stationary cam or roller support

Definitions

  • diesel fuel takes a certain amount of time to start to the combustion air an inflammable, self-igniting mixture at high pressure form.
  • the time required between the start of injection and the start of combustion is referred to as ignition delay in self-igniting internal combustion engines. This is determined, among other factors, by the ignitability of the diesel fuel (expressed by the cetane number), the achievable compression ratio of the self-igniting internal combustion engine and the quality of fuel atomization through the fuel injector injector.
  • the ignition delay in self-igniting Internal combustion engines are usually on the order of 1-2 ms. Extended during the cold start phase, especially at low outside temperatures this period of time, which leads to soot formation from unburned fuel the exhaust system gets into the environment.
  • a hydraulic measure for Cold start acceleration is a temporary increase in the Interior pressure of the distributor injection pump during the cold start and the itself immediately igniting immediately after this subsequent cold running phase Internal combustion engines.
  • the Displacement of a sprayer piston causes a displacement of the Injection starts early.
  • the disadvantage of this measure is a late one Injection plunger piston starts to move due to slow pressure build-up in the interior the distributor injection pump.
  • Another way to adjust the start of injection early is through Twisting a component designed as a roller ring during the start and Cold running phase of the self-igniting internal combustion engine, the injection adjuster piston and thus to adjust the start of injection early.
  • Another on mechanical One feasible measure is on one side of the sprayer piston to press by means of an eccentric shaft and thereby close the injection adjuster piston adjust that the start of injection shifts to early.
  • the disadvantage of this measure is that only limited adjustment options can be reached, which find their limits in the mechanical overloading of the components involved and thus only a limited shift in the start of injection is achieved early can be.
  • the displacement of the sprayer piston towards an earlier one Injection begins in the cold phase by opening the inlet bore through a Follower piston.
  • the trailing piston can also be used as a servo piston or as a Control valve should be made.
  • the function of this component lies in opening and Closing the inlet and outlet on the spray adjuster piston.
  • the one assigned to the adjusting piston is The pressure chamber is initially empty; it is filled during the process Warm-up phase of the internal combustion engine with increasing speed. With the increasing filling of the interior of the distributor injection pump increases Interior pressure considerably.
  • the injection adjuster piston is shorter Adjustable response time. In the start phase of the internal combustion engine occurring, extremely low speeds, an earlier start of the Injection adjuster pistons can be reached without a complete high pressure build-up in the Pump interior is required. Since in the solution according to the invention High pressure build-up in the pump room is not required Injection plunger piston in time so early that the first revolutions of the Internal combustion engine an earlier injection timing can be achieved. On earlier injection timing improves fuel atomization during injection considerably so that the ignitability of the fuel air mixture within the Combustion chamber increases significantly. On the one hand, this leads to a reduction in Particle emission during the start and cold phase; on the other hand, with the Solution proposed according to the invention a faster start of the auto-igniting Reach the internal combustion engine.
  • the injection adjuster piston of the distributor injection pump is directed towards "Start of injection early" is adjusted by a trailing piston, which has an inlet bore releases or closes.
  • the trailing piston by a spring-sleeve combination is moved, is supported on a cold start acceleration piston, the end face of which in protrudes into a pressure chamber.
  • the trailing piston which in different Design options both as control slide, as servo or as control piston can be formed, opens and closes the inlet and outlet of the Injection adjuster piston, so that this according to the operating state of the self-igniting internal combustion engine the injection timing accordingly shifts.
  • this pressure chamber is depressurized, so that the end face of the Cold start acceleration piston immersed in this.
  • the side facing away from the face of the cold-start acceleration piston acts as a sliding support surface for the spring-sleeve combination of the trailing piston.
  • the cold start acceleration piston in turn is adjusted by the pressure in the pressure chamber of the cold start acceleration unit.
  • the pressure chamber is the start or during the cold running phase of the internal combustion engine empty and is only filled at the start of the warm-up phase of the internal combustion engine. This increases the pressure in the pressure chamber, which shifts the cold-start acceleration piston such that the trailing piston / control slide takes its normal position and the Injection start is withdrawn from early.
  • a load-dependent Start of funding shift (LFB function).
  • This function is, for example, a Ring groove switched.
  • this external control switched off i.e. e.g. formed as a groove or a corresponding hole remains closed.
  • the load-dependent start of delivery function can be switched on because the internal pressure inside the Distributor injection pump increases. The control of the load-dependent Start of funding is shifted when the opening is open.
  • Fig. 1 shows the side view of the injection distributor pump with flanged Adjustment unit for the injection adjuster piston.
  • FIG. 1 shows an injection distributor pump
  • the Housing 1 is shown in side view.
  • an adjustment unit 2 is flanged to shift the start of injection. This is with flange screws 7 and 8 on the side of the housing 1 of the injection distributor pump attached.
  • the adjustment unit 2 for shifting the start of injection is assigned an actuator in the form of an electromagnet 3.
  • a connecting line 9 for controlling the load-dependent shift start function provided with a Banjo bolt 10 attached to the top of the housing 1 of the injection distributor pump is.
  • the interaction of the Annular groove 16.1 of the cold start acceleration piston 12 with the housing bore 16.2, allows an LFB function to be provided without external circuitry on the adjustment unit 2 to shift the start of injection.
  • the LFB function depending on the operating state of the self-igniting internal combustion engine, i.e. switch off in the cold state and switch on in the heated state without a externally operated external circuit would be required.
  • Fig. 3 can be seen that the housing 1 of the injection distributor pump and the housing the adjustment unit 2 to shift the start of injection to a structural unit are summarized. At a joint extending in the vertical direction, the Sealing of the housing 1 or 2 achieved via a sealing plate 25.
  • An actuator in the form of an electromagnet 3 is arranged at the start of injection. This allows pressure relief of the pressure chamber 11 of the adjustment unit 2 for displacement the start of injection via a relief bore 31 shown here in dashed lines.
  • the injection adjuster piston 17 comprises, for example, two at an angle to one another oriented inlet holes.
  • a rotatably mounted insert is formed in the injection adjuster piston 17 with which in a displacement movement of the injection adjuster piston 17 in Housing 1 of the injection distributor pump bearing ring with regard to the start of injection between early and late depending on the operating condition of the auto-igniting Internal combustion engine is adjustable.
  • a Cold start acceleration piston 12 slidably mounted in the housing of the adjustment unit 2 for shifting the start of injection.
  • the end face 13 of the Cold start acceleration pistons on the one hand and the inside of the housing of the Adjustment unit 2 for shifting the start of entry adjoins a pressure chamber 11.
  • the pressure chamber, on the one hand, through the inside of the cold start acceleration piston 12 and on the other hand is limited by the end face of the injection adjuster piston 17 depressurized.
  • a branch of this pressure chamber e.g. opening 16 provided as a groove which, when closed, has an external control, e.g. the LFB function switches off, but when the distributor injection pump is warmed up, the LFB function connecting them; If the LFB function is activated, e.g. opening designed as a groove 16 open.
  • the support ring 15 is - preferably via fasteners Insert screws - identified by reference number 23 in the housings screwed and fixed in place.
  • On the second stop surface 13.2 on the inside of the Cold start acceleration piston 12 is supported by a spring / sleeve combination 19.
  • the Spring / sleeve combination comprises a sleeve 19.1 and one received on it Spring element 19.2.
  • the spring element 19.2 is supported on the one hand on a first one Stop ring 19.3 of the spring / sleeve combination 19 and on the other hand at one of the first Stop ring 19.3 opposite slotted disc 20.
  • the slotted disc 20 in turn lies on the bottom surface of a recess on an end face of the Injection adjuster piston 17.
  • the first stop ring 19.3 of the sleeve 19.1 Spring / sleeve combination 19 lies on the second stop surface 13.2 of the Cold start acceleration piston 12 and is acted upon by the spring element 19.2.
  • the follower piston / control slide 24 is also connected via a follower piston spring 21 a spring force is applied, the trailing piston spring 21 on one of the third contact surface 13.1 of the cold start acceleration piston 12 supporting ring 22 supported.
  • the trailing piston / control slide 24 is in turn from a channel system pulled through, which has a transverse bore 26 and a connection with this Includes longitudinal bore 28 with diameter gradation.
  • Electromagnetically designed actuator 3 When a self-igniting internal combustion engine starts cold, the is as Electromagnetically designed actuator 3 is preferably switched so that the pressure chamber 11 the actuating unit 2 is depressurized to shift the start of injection.
  • the the Apply cold start acceleration piston 12 to contact surfaces 13.1 and 13.2 Spring elements 14 and 19.2 therefore have no counterforce across the pressure chamber 11 opposite, so that the spring elements mentioned can take their rest position.
  • This is due to the relaxing spring element 19.2 of the spring / sleeve combination 19 and the sleeve 19.1 cooperating with these Trailing piston / control slide 24 on its support plate 27 through the second Stop ring 19.4 of the sleeve 19.1 moved so that the inlet bores with the Channel system 26 or 28 inside the follower piston / control slide 24 in Connect.
  • the injection distributor pump is adjusted so that it closes an early start of fuel injection into the individual combustion chambers of the self-igniting internal combustion engine comes. This allows the Particle emission or the noise development when starting a self-igniting Internal combustion engine and in the subsequent cold running phase considerably decrease.
  • the internal combustion engine and the engine heat up with increasing operating time Distributor injection pump.
  • the Solenoid valve 3 and thereby an inflow of fluid into the pressure chamber 11, whereby it in the pressure chamber 11 there is an increase in pressure, the pressure directly on the end face 13 of the cold-start acceleration piston 12 acts and counteracts the pressure force in applied to its cavity.
  • the external control of a load-dependent delivery start shift described above which by opening or closing a groove or a bore 16 can be done, is mentioned as an example of a function that depends on itself setting operating state of the self-igniting internal combustion engine without to require external wiring, can be controlled.
  • the one with the Realization of components connected as described above, e.g. Drain hole 16, the connection pipe 9 and overflow of the fluid the banjo bolt 10 receiving the connecting pipe are only mentioned by way of example and have no influence on the function of the cold start acceleration piston 12.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffförderaggregat für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Gehäuse (1), welches eine Verstelleinheit (2) zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes von Kraftstoff in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine umfasst. In der Verstelleinheit (2) ist ein Spritzverstellerkolben (17) aufgenommen, der in der Verstelleinheit (2) verschiebbar ist. Der Einspritzverstellerkolben (17) umschließt einen zu diesem relativ bewegbaren Nachlaufkolben/Regelschieber (24). Die Verstelleinheit (2) enthält einen über einen Steller (3) druckbeaufschlagbaren/druckentlastbaren Druckraum (11), über welchen ein Kaltstartbeschleunigungskolben (12) bewegbar ist, der über ein Federelement (21) den Nachlaufkolben/Regelschieber (24) beaufschlagt und andererseits mit einer Feder/Hülse-Kombination (19, 19.1, 19.2) auf den Einspritzverstellerkolben (17) einwirkt. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Aufgrund ständig steigender Verschärfung der Abgasvorschriften für Ottomotoren und für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen ist der Einspritzbeginn insbesondere bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen an die jeweilige Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. In der Kaltstartphase, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen, ist es erforderlich, an Diesel-Verteilereinspritzpumpen den Einspritzbeginn nach früh zu verschieben und dadurch hinsichtlich der Partikelemission einen emissions- und geräuschärmeren Start zu ermöglichen. Bei steigenden Drehzahlen von selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen ist es erforderlich, den Förderbeginn der Einspritzpumpe vorzuverlegen, um die durch Einspritz- und Zündverzug verursachte Zeitverschiebung zu kompensieren.
Stand der Technik
Nach dem Einspritzvorgang benötigt Dieselkraftstoff eine bestimmte Zeitspanne, um mit der Verbrennungsluft ein entzündbares, bei hohem Druck selbstzündendes Gemisch zu bilden. Der dafür benötigte Zeitraum zwischen Einspritzbeginn und Verbrennungsbeginn wird bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen als Zündverzug bezeichnet. Dieser wird neben anderen Faktoren auch von der Zündwilligkeit des Dieselkraftstoffes bestimmt (ausgedrückt durch die Cetanzahl), dem erreichbaren Verdichtungsverhältnis der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine und der Güte der Kraftstoffzerstäubung durch die Einspritzdüse des Kraftstoffinjektors. Der Zündverzug bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen liegt in der Regel in der Größenordnung von 1 - 2 ms. Während der Kaltstartphase, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen verlängert sich diese Zeitspanne, was zu Rußbildung durch unverbrannten Kraftstoff führt, der durch das Abgassystem in die Umgebung gelangt.
Bei Verteilereinspritzpumpen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen können verschiedene Kaltstart-Beschleuniger eingesetzt werden. Eine hydraulische Maßnahme zur Kaltstartbeschleunigung liegt in einer temporär erfolgenden Anhebung des Innenraumdruckes der Verteilereinspritzpumpe während des Kaltstarts und der sich unmittelbar an diesen anschließenden Kaltlaufphase selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen. Durch die Anhebung des Innendruckes wird die Verschiebung eines Spritzverstellerkolbens bewirkt, was zu einer Verschiebung des Einspritzbeginns nach früh führt. Der Nachteil dieser Maßnahme liegt in einem späten Loslauf des Spritzverstellerkolbens durch langsam erfolgenden Druckaufbau im Innenraum der Verteilereinspritzpumpe.
Eine weitere Möglichkeit, den Einspritzbeginn nach früh zu verstellen, liegt darin, durch Verdrehen eines als Rollenring ausgebildeten Bauelements während des Starts und der Kaltlaufphase der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine den Spritzverstellerkolben und damit Einspritzbeginn nach früh hin zu verstellen. Eine weitere auf mechanischem Wege durchführbare Maßnahme besteht darin, auf einer Seite des Spritzverstellerkolbens mittels einer Exzenterwelle zu drücken und dadurch den Spritzverstellerkolben derart zu verstellen, dass sich der Einspritzbeginn nach früh hin verschiebt. Der erwähnten Maßnahme haftet der Nachteil an, dass nur geringe Verstellmöglichkeiten erreichbar sind, die ihre Grenze in der mechanischen Überbeanspruchung der beteiligten Bauteile finden und somit nur eine begrenzte Verschiebung des Einspritzbeginns auf früh hin erzielt werden kann.
Darstellung der Erfindung
Die Verschiebung des Spritzverstellerkolbens in Richtung auf einen früheren Einspritzbeginn erfolgt in der Kaltphase durch Öffnen der Zulaufbohrung durch einen Nachlaufkolben. Der Nachlaufkolben kann auch als ein Servokolben oder als ein Regelschieber beschaffen sein. Die Funktion dieses Bauelements liegt im Öffnen und Schließen von Zulauf und Ablauf am Spritzverstellerkolben.
In der Kaltstellung der Verteilereinspritzpumpe ist der dem Verstellerkolben zugeordnete Druckraum zunächst leer, seine Befüllung erfolgt während der sich einstellenden Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine mit steigender Drehzahl. Mit zunehmender Befüllung des Innenraumes der Verteilereinspritzpumpe steigt deren Innenraumdruck erheblich an.
Durch einen Kaltstartbeschleunigungskolben ist der Spritzverstellerkolben mit kurzer Ansprechzeit verstellbar. Bei in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine auftretenden, extrem niedrigen Drehzahlen kann ein früherer Loslauf des Spritzverstellerkolbens erreicht werden, ohne dass ein vollständiger Hochdruckaufbau im Pumpeninnenraum erforderlich ist. Da bei der erfindungsgemäßen Lösung ein Hochdruckaufbau im Pumpenraum nicht erforderlich ist, stellt sich der Spritzverstellerkolben so rechtzeitig auf früh, dass bereits bei den ersten Umdrehungen der Verbrennungskraftmaschine ein früherer Einspritzzeitpunkt erzielt werden kann. Ein früherer Einspritzzeitpunkt verbessert die Kraftstoffzerstäubung während der Einspritzung erheblich, so dass die Zündwilligkeit des Kraftstoffluftgemisches innerhalb des Brennraums erheblich ansteigt. Dies führt einerseits zu einer Verringerung der Partikelemission während der Start- und der Kaltphase; andererseits lässt sich mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ein schnelleres Anspringen der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine erreichen.
Der Spritzverstellerkolben der Verteilereinspritzpumpe wird in Richtung auf "Einspritzbeginn früh" durch einen Nachlaufkolben verstellt, der eine Zulaufbohrung freigibt oder verschließt. Der Nachlaufkolben, der durch eine Feder-Hülse-Kombination bewegt wird, stützt sich an einem Kaltstartbeschleunigungskolben ab, dessen Stirnfläche in einen Druckraum hineinragt. Der Nachlaufkolben, der in verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten sowohl als Regelschieber, als Servo- oder als Steuerkolben ausgebildet sein kann, öffnet und schließt den Zulauf und Ablauf des Spritzverstellerkolbens, so daß dieser entsprechend des Betriebszustands der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine den Einspritzzeitpunkt entsprechend verschiebt. Im Kaltzustand der Verteilereinspritzpumpe und der Verbrennungskraftmaschine ist dieser Druckraum drucklos, so daß die Stirnseite des Kaltstartbeschleunigungskolbens in diesen eintaucht. Die der Stirnfläche abgewandte Seite des Kaltstartbeschleunigungskolbens fungiert als verschiebbare Stützfläche für die Feder-Hülse-Kombination des Nachlaufkolbens. Der Kaltstartbeschleunigungskolben seinerseits wird durch den Druck im Druckraum der Kaltstartbeschleunigungseinheit verstellt. Beim Start bzw. während der Kaltlaufphase der Verbrennungskraftmaschine ist der Druckraum leer und wird erst bei Beginn der Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine befüllt. Dadurch steigt der Druck im Druckraum an, der Kaltstartbeschleunigungskolben verschiebt sich derart, dass der Nachlaufkolben/Regelschieber seine Normallage einnimmt und der Einspritzbeginn wieder von früh zurückgenommen wird.
Mit dem Kaltstartbeschleunigungskolben der Verteilereinspritzpumpe können zudem externe Ansteuerungen betrieben werden, wie z.B. eine lastabhängige Förderbeginnverschiebung (LFB-Funktion). Diese Funktion wird durch beispielsweise eine Ringnut geschaltet. Im kalten Zustand der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ist diese externe Ansteuerung abgeschaltet, d.h. die z.B. als Nut ausgebildete Öffnung oder eine dementsprechende Bohrung bleibt verschlossen. Mit zunehmender Erwärmung der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine kann die lastabhängige Förderbeginn-Funktion zugeschaltet werden, da der Innendruck im Innenraum der Verteilereinspritzpumpe zunimmt. Die Ansteuerung der lastabhängigen Förderbeginnverschiebung erfolgt bei offen stehender Öffnung.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1
eine Seitenansicht einer Einspritz-Verteilerpumpe mit den Schnittverläufen II-II und III-III,
Figur 2
die Lage einer Ablaufbohrung am Nachlauf-Servokolben der Einspritzpumpe und
Figur 3
einen Längsschnitt durch den Kaltstartbeschleunigungskolben unterhalb eines Elektromagneten an der Einspritz-Verteilerpumpe.
Ausführungsvarianten
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht der Einspritz-Verteilerpumpe mit angeflanschter Verstelleinheit für den Einspritzverstellerkolben.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine Einspritz-Verteilerpumpe zu entnehmen, deren Gehäuse 1 in Seitenansicht wiedergegeben ist. An das Gehäuse 1 der Einspritz-Verteilerpumpe ist eine Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns angeflanscht. Diese ist mit Flanschschrauben 7 bzw. 8 seitlich am Gehäuse 1 der Einspritz-Verteilerpumpe befestigt. Der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns ist ein Steller in Gestalt eines Elektromagneten 3 zugeordnet.
Zwischen dem Gehäuse 1 der Einspritz-Verteilerpumpe und der Verstelleinheit zum Verschieben des Einspritzbeginns 2 ist eine Anschlussleitung 9 zur Steuerung der lastabhängigen Förderbeginnverschiebungs-Funktion vorgesehen, die mit einer Hohlschraube 10 auf der Oberseite des Gehäuses 1 der Einspritz-Verteilerpumpe befestigt ist. Mit den römischen Ziffern II-II bzw. III-III sind die in Figuren 2 und 3 dargestellten Schnittverläufe bezeichnet.
Fig. 2 zeigt die Lage einer Steuernut zur Ansteuerung einer LFB-Funktion der Einspritz-Verteilerpumpe.
Aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 geht hervor, dass ein in der Verstelleinheit zur Verschiebung des Einspritzbeginns 2 beweglich aufgenommener Kaltstartbeschleunigungskolben 12 mittels eines diesem zugeordneten Federelements 14 in der Verstelleinheit 2 aufgenommen ist. In der Verstelleinheit 2, d.h. zwischen einer Wandung derselben und einer Stirnseite 13 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 ist ein Druckraum 11 ausgebildet. An der Außenseite der Mantelfläche des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 ist eine Ringnut 16.1 aufgenommen, die mit einer im Gehäuse der Verstelleinheit so zur Verschiebung des Einspritzbeginns ausgebildeten Öffnung 16.2 zusammenarbeitet und mit dieser eine Ablaufbohrung 16 bildet. Die Ablaufbohrung 16, d.h. das Zusammenwirken der Ringnut 16.1 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 mit der Gehäusebohrung 16.2, erlaubt das Vorsehen einer LFB-Funktion ohne externe Beschaltung an der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns. Mit der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich die LFB-Funktion je nach Betriebszustand der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine, d.h. im Kaltzustand abschalten und im erwärmten Zustand anschalten, ohne dass eine fremdbetätigte externe Beschaltung erforderlich wäre.
Die den Kaltstartbeschleunigungskolben 12 beaufschlagende Kolbenfeder 14 stützt sich einerseits an einer Stützfläche im Kolbeninneren und andererseits an einer Stützscheibe 15 ab, die mittels Befestigungsschrauben am Gehäuse 1 der Einspritz-Verteilerpumpe befestigt sein kann.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Kaltstartbeschleunigungskolben innerhalb der Verstelleinheit zur Verschiebung des Eintrittsbeginns unterhalb eines Elektromagneten.
Fig. 3 ist entnehmbar, dass das Gehäuse 1 der Einspritz-Verteilerpumpe und das Gehäuse der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. An einer sich in vertikaler Richtung erstreckenden Fuge wird die Abdichtung der Gehäuse 1 bzw. 2 über ein Dichtblech 25 erzielt.
Im oberen Bereich des Gehäuses der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns ist ein Steller in Gestalt eines Elektromagneten 3 angeordnet. Dieser erlaubt eine Druckentlastung des Druckraumes 11 der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns über eine hier gestrichelt dargestellte Entlastungsbohrung 31.
Unterhalb des Gehäuses 1 der Einspritz-Verteilerpumpe ist in der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns ein Einspritzverstellerkolben 17 bewegbar gelagert. Der Einspritzverstellerkolben 17 umfasst beispielsweise zwei winklig zueinander orientierte Zulaufbohrungen.
Ferner ist im Einspritzverstellerkolben 17 ein drehbar gelagerter Einsatz ausgebildet, mit welchem bei einer Verschiebungsbewegung des Einspritzverstellerkolbens 17 ein im Gehäuse 1 der Einspritz-Verteilerpumpe gelagerter Ring hinsichtlich des Einspritzbeginns zwischen früh und spät je nach Betriebszustand der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine verstellbar ist.
Im Gehäuse der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns ist ein Kaltstartbeschleunigungskolben 12 verschiebbar gelagert. Die Stirnseite 13 des Kaltstartbeschleunigungskolbens einerseits sowie die Innenseite des Gehäuses der Verstelleinheit 2 zur Verschiebung des Eintrittsbeginns grenzen an einen Druckraum 11. Der Druckraum, der einerseits durch die Innenseite des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 und andererseits durch die Stirnseite des Einspritzverstellerkolbens 17 begrenzt wird, ist druckentlastet. Von diesem Druckraum zweigt eine z.B. als Nut beschaffene Öffnung 16 ab, die in verschlossenem Zustand eine externe Ansteuerung, wie z.B. die LFB-Funktion abschaltet, jedoch bei erwärmtem Zustand der Verteilereinspritzpumpe die LFB-Funktion zuschaltet; ist die LFB-Funktion zugeschaltet, steht die z.B. als Nut beschaffene Öffnung 16 offen.
Der Kaltstartbeschleunigungskolben 12 umfasst an seiner seiner Stirnfläche 13 abgewandten Seite gestuft angeordnete Anschlagflächen 13.1, 13.2 bzw. 13.3. Jede dieser Anschlagflächen 13.1, 13.2 bzw. 13.3 fungiert als Stützfläche für vorzugsweise als Spiralfedern ausgebildete Federelemente.
Ein lediglich den Kaltstartbeschleunigungskolben 12 einer Federkraft beaufschlagendes Federelement 14 stützt sich an der ersten Anschlagfläche 13.1 an der Innenseite des Kaltstartbeschleunigungskolbens 11 sowie an einem an den Gehäusen 1 bzw. 2 montierten Stützring 15 ab. Der Stützring 15 ist über Befestigungselemente - vorzugsweise Einsteckschrauben -, die mit Bezugszeichen 23 identifiziert sind, in den Gehäusen verschraubt und stationär fixiert. An der zweiten Anschlagfläche 13.2 an der Innenseite des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 stützt sich eine Feder/Hülse-Kombination 19 ab. Die Feder/Hülse-Kombination umfasst eine Hülse 19.1 sowie eine an dieser aufgenommenes Federelement 19.2. Das Federelement 19.2 stützt sich einerseits an einem ersten Anschlagring 19.3 der Feder/Hülse-Kombination 19 sowie andererseits an einer dem ersten Anschlagring 19.3 gegenüber liegenden Schlitzscheibe 20 ab. Die Schlitzscheibe 20 ihrerseits liegt an der Bodenfläche einer Ausnehmung an einer Stirnseite des Einspritzverstellerkolbens 17 an. Der erste Anschlagring 19.3 der Hülse 19.1 der Feder/Hülse-Kombination 19 liegt an der zweiten Anschlagfläche 13.2 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 an und ist durch das Federelement 19.2 beaufschlagt. Der zweite Anschlagring 19.4 der Hülse 19.1 hingegen umgreift eine Stützscheibe 27 eines Nachlaufkolbens/Regelschiebers 24.
Daneben ist der Nachlaufkolben/Regelschieber 24 über eine Nachlaufkolbenfeder 21 mit einer Federkraft beaufschlagt, wobei sich die Nachlaufkolbenfeder 21 an einem an der dritten Anlagefläche 13.1 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 abstützenden Ring 22 abstützt. Der Nachlaufkolben/Regelschieber 24 seinerseits ist von einem Kanalsystem durchzogen, welches eine Querbohrung 26 sowie eine mit dieser in Verbindung stehende Längsbohrung 28 mit Durchmesserstufung umfasst.
Am Nachlaufkolben/Regelschieber 24 sind darüber hinaus Ausnehmungen 29 ausgebildet, in welche die Schenkel der Schlitzscheibe 20 hineinragen und damit den maximalen Verschiebeweg des Nachlaufkolbens/Regelschiebers 24 im Einspritzverstellerkolben 17 begrenzen.
Beim Kaltstart einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ist der als Elektromagnet ausgebildete Steller 3 vorzugsweise so geschaltet, dass der Druckraum 11 der Stelleinheit 2 zur Verschiebung des Einspritzbeginns drucklos ist. Den den Kaltstartbeschleunigungskolben 12 an den Anlageflächen 13.1 bzw. 13.2 beaufschlagenden Federelementen 14 sowie 19.2 wirkt daher keine Gegenkraft über den Druckraum 11 entgegen, so dass die genannten Federelemente ihre Ruhestellung einnehmen können. Dadurch wird, bedingt durch das entspannende Federelement 19.2 der Feder/Hülse-Kombination 19 und die mit diesen zusammenarbeitende Hülse 19.1 der Nachlaufkolben/Regelschieber 24 an seiner Stützscheibe 27 durch den zweiten Anschlagring 19.4 der Hülse 19.1 so verschoben, daß die Zulaufbohrungen mit dem Kanalsystem 26 bzw. 28 im Inneren des Nachlaufkolbens/Regelschiebers 24 in Verbindung treten. Dadurch wird die Einspritz-Verteilerpumpe so verstellt, dass es zu einem frühen Beginn der Einspritzung von Kraftstoff in die einzelnen Brennräume der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine kommt. Dadurch lässt sich die Partikelemission bzw. die Geräuschentwicklung beim Start einer selbstzündenden Verbrennungsmaschine und in der sich daran anschließenden Kaltlaufphase erheblich herabsetzen.
Mit zunehmender Betriebszeit erwärmt sich die Verbrennungskraftmaschine sowie die Einspritz-Verteilerpumpe. Während der sich an die Kaltlaufphase anschließenden Warmlaufphase der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine erfolgt ein Schalten des Magnetventils 3 und dadurch ein Einströmen von Fluid in den Druckraum 11, wodurch es im Druckraum 11 zu einem Druckanstieg kommt, wobei der unmittelbar auf die Stirnseite 13 des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 einwirkt und diesen entgegen der Druckkraft in seinem Hohlraum beaufschlagt.
Im Normalbetrieb, d.h. im warmgelaufenen Zustand der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine wird die Steuerung des Nachlaufkolbens/Regelschiebers 24 durch das Federelement 21 übernommen, welches sich an der dritten Anschlagfläche 13.3 an der Innenseite des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 abstützt und den Nachlaufkolben/Regelschieber 24 unabhängig von den Federelementen 14 bzw. 19.1 beaufschlagt.
Die vorstehend beschriebene externe Ansteuerung einer lastabhängigen Förderbeginn-Verschiebung, welche durch Öffnen bzw. Schließen einer Nut bzw. einer Bohrung 16 erfolgen kann, sei beispielhaft für eine Funktion erwähnt, die abhängig vom sich einstellenden Betriebszustand der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ohne externen Beschaltungsaufwand zu erfordern, angesteuert werden kann. Die mit der Realisierung gemäß der vorstehenden Beschreibung verbundenen Bauelemente wie z.B. Ablaufbohrung 16, das ein Überströmen des Fluids ermöglichende Anschlussrohr 9 sowie die das Anschlussrohr aufnehmende Hohlschraube 10 sind lediglich beispielhaft genannt und haben auf die Funktion des Kaltstartbeschleunigungskolbens 12 keinen Einfluss.
Bezugszeichenliste
1
Einspritz-Verteilerpumpengehäuse
2
Verstelleinheit zur Verschiebung des Einspritzbeginns
3
Elektromagnet
4
Antriebsseite
5
Riemenscheibe
6
Nut
7
Flanschschraube
8
Flanschschraube
9
Anschlussrohr
10
Hohlschraube
11
Druckraum
12
Kaltstartbeschleunigungskolben
13
Stirnfläche
13.1
erste Anlagefläche
13.2
zweite Anlagefläche
13.3
dritte Anlagefläche
14
Kolbenfeder
15
Stützring
16
Ablaufbohrung
16.1
Ringnut im Kaltstartbeschleunigungskolben
16.2
Gehäusebohrung
17
Einspritzverstellkolben
18
Bohrung für Nachlaufkolben/Regelschieber
19
Feder/Hülse-Kombination
19.1
Hülse
19.2
Federelement
19.3
1. Anschlagring
19.4
2. Anschlagring
19.5
Bohrungen
20
Schlitzscheibe
21
Nachlaufkolbenfeder
22
Ring
23
Befestigungsschraube
24
Nachlaufkolben/Regelschieber
25
Dichtblech
26
Querbohrung
27
Stützscheibe
28
Längsbohrung Nachlaufkolben/Regelschieber
29
Ausnehmung
30
Ring
31
Zulaufbohrung

Claims (11)

  1. Kraftstoffförderaggregat für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Gehäuse (1), welches eine Verstelleinheit (2) zum Verschieben des Einspritzzeitpunktes von Kraftstoff in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine umfasst, in welcher ein Spritzverstellerkolben (17) aufgenommen ist, der in der Verstelleinheit (2) verschiebbar aufgenommen ist und von welchem ein Nachlaufkolben/Regelschieber (24) zu diesem relativ bewegbar umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinheit (2) zur Verschiebung des Einspritzbeginns ein über einen Steller (3) druckbeaufschlagbaren/druckentlastbaren Druckraum (11) enthält, über welchen ein Kaltstartbeschleunigungskolben (12) bewegbar ist, der über ein Federelement (21) einerseits den Nachlaufkolben/Regelschieber (24) beaufschlagt und mit einer Feder/Hülse-Kombination (19; 19.1; 19.2) andererseits auf den Einspritzverstellerkolben (17) einwirkt.
  2. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltstartbeschleunigungskolben (12) auf der dem Einspritzverstellkolben (17) zuweisenden Seite gestuft ausgebildete Anlageflächen (13.1, 13.2, 13.3) enthält.
  3. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltstartbeschleunigungskolben (12) an seiner Kolbenmantelfläche eine Öffnung (16.1) umfasst, die mit einer gehäuseseitigen Öffnung (16.2) einen Ablauf (16) zur Ansteuerung externer Funktionen bildet.
  4. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer ersten Anlagefläche (13.1) des Kaltstartbeschleunigungskolbens (12) ein Federelement (14) anliegt, welches sich an einer Stützfläche (15) der Verstelleinheit (2) zur Verschiebung des Einspritzbeginns abstützt.
  5. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer zweiten Anschlagfläche (13.2) des Kaltstartbeschleunigungskolbens (12) und einer Stirnseite des Einspritzverstellerkolbens (17) eine Feder/Hülse-Kombination (19) aufgenommen ist.
  6. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder/Hülse-Kombination (19) eine Hülse (19.1) umfasst, deren erster Anschlagring (19.3) an der zweiten Anlagefläche (13.2) des Kaltstartbeschleunigungskolbens (12) anliegt und deren zweiter Anschlagring (19.4) eine Stützscheibe (27) des Nachlaufkolbens/Regelschiebers (24) umgreift.
  7. Kraftstoffförderaggregat gemäß der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder/Hülse-Kombination (19) ein Federelement (19.2) enthält, welches den ersten Anschlagring (19.3) der Hülse (19.1) und den Einspritzverstellerkolben (17) gegeneinander vorspannt.
  8. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer dritten Anschlagfläche (13.3) des Kaltstartbeschleunigungskolbens (12) und dem Nachlaufkolben/Regelschieber (14) ein diesen beaufschlagendes Federelement (21) angeordnet ist.
  9. Kraftstoffförderaggregat gemäß der Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (19.1) der Feder/Hülse-Kombination (19) Öffnungen (19.5) enthält, über welche aus den Kanälen (26, 28) austretendes Fluid in den Hohlraum überströmt.
  10. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Nachlaufkolbens/Regelschiebers (24) in den Hohlraum unabhängig von der Einfahrbewegung des Einspritzverstellkolbens (17) in diesen ist.
  11. Kraftstoffförderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastung/Druckbeaufschlagung des Druckraumes (11) der Verstelleinheit (2) zum Verschieben des Einspritzbeginns über einen Elektromagneten (3) erfolgt.
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