DE1917928A1

DE1917928A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1917928A1
Application number: DE19691917928
Authority: DE
Inventors: Gerald Hoefer; Eckert Dipl-Ing Dr Konrad
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-04-09
Filing date: 1969-04-09
Publication date: 1970-11-12
Also published as: FR2043132A5; AT302729B; US3644064A; GB1306543A

Description

R. 94-51
1.4.1969 Su/Wa

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart W, Breitscheidstrasse

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung "betrifft eine Kraftstoff einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit Änderung der geförderten Kraftstoffmenge durch Unterbrechen der Pumpenförderung infolge Auf*- steuerns eines Entlastungskanals des Pumpenarbeitsraums während des Förderhubs des Pumpenkolbens mittels eines hin- und hergehenden Regelgliedes, das durch die Kraftstoffmenge einer synchron mit der Hauptpumpe angetriebenen Hilfspumpe entgegen einer Rückstellkraft im Sinne seines Hingangs angetrieben wird, wobei das Regelglied verdrehbar ist und eine schräge Steuerkante hat, so daß der zur Aufsteuerung des Entlastungskanals notwendige V/eg des Regelgliedes je nach Drehlage unterschiedlich ist.

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Bei einer bekannte.a Kr aft st off einspritzpumpe dieser Art (siehe deutsche Patentschrift 1-15.3 94-1) wird der Rückgang des Regelgliedes dadurch gebremst, daß es wenigstens einen Teil der Kraftstoffmenge, die seinen Hingang verursacht .hat, durch eine Regeldrossel mit änderbarem Querschnitt hindurchpressen muß, so daß bei einem bestimmten Drosselquerschnitt und Erreichen einer bestimmten Drehzahl das Regelglied infolge Eintretens des sogenannten "flüssigen Anschlags" nicht mehr in seine Ausgangslage zurückläuft.

Der Erfindung liegt hingegen die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe eingangs beschriebener Art zu entwickeln, bei der die Mengenregelung ohne flüssigen Anschlag erfolgt, da sich die Zähigkeit des Kraftstoffes mit der Temperatur ändert, wodurch Temperaturänderungen einen nachteiligen Einfluß auf die Regelung haben und da außerdem der im Regejllcreis befindliche Kraftstoff ein schwingungsfähiges System bildet, in dem !Eigenschwingungen auf treten können, die den flüssigen Anschlag nachteilig beeinflussen»

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelost, daß das Regelglied nach seinem durch eine Rückstellkraft bewirkten Rückgang in jedem Last- und Drehzahlbereich stehts in seine Ausgangslage an einen festen Anschlag zurückläuft, wobei um größere Überdeckungen an den Steuerkanten bzw. größere Hübe des Regelgliedes als der Pumpenkolben zti erhalten, vorteilhafterweise die Arbeitsfläche des Hilfspumpenkolbens größer ist als die Arbeitsfläche am Regelglied, die von dem von der Hilfspumpe verdrängten Kraftstoff beaufschlagt wird*

Es ist zwar bekannte (siehe deutsche Patentschrift 1 172 896) das Volumen des von der Flüssigkeit erfüllten Raumes des Arbeitszylinders des Regelgliedes durch einen Ausweichkolben

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zu verändern, v/elcher eine bewegliche Wand dieses Arbeitszylinders bildet und durch einen Drehzahlregler der Pumpe verstellbar ist, so daß sich der von einem fenten Anschlag ausgehende Arbeitshub des Regelgliedes, nach dessen Zurücklegung der Entlastungskanal aufgesteuert wird, je nach Lage dieses Ausweichkolbens ändert. Der Ausweichkolben muß jedoch völlig dicht im Gehäuse geführt und trotzdem leicht betätigbar sein, was einander widersprechende Forderungen sind.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung wird ein zweiter Entlastungskanäl des Pumpenarbeitsraums durch das Regelglied geschlossen, sobald das Regelglied bei seinem Hingang einen bestimmten V/eg zurückgelegt hat, wobei das Regelglied mittels einer schrägen Steuerkante zur Spritzbeginnverstellung den zweiten Entlastungskanal nach Zurücklegung eines je nach Drehlage unterschied-' liehen Weges schließt.

Durch entsprechende Gestaltung dieser schrägen Steuerkante kann die Spritzbeginnverstellung lastabhängig gesteuert werden. Durch die Zuordnung der schragen Steuerkante zur Steuerung des Spritzbeginns zu der schrägen Steuerkante zur Steuerung des Spritzendes wird die je nach. Drehlage des Regelgliedes unterschiedliche Spritzdauer und damit die eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt. Das Regelglied kann durch einen Drehzahlregler verdreht werden, der mit beliebigen Mitteln arbeitet.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung zweigt in an sich bekannter Weise vom Pumpenarbeitsraum der Hilfspumpe ein überströmkanal ab über den ein Teil der Druckflüssigkeit der Hilfspumpe abströmen kann, dessen Querschnitt drehzahlabhängig steuerbar ist und der durch den Pumpenkolben der Hilfspumpe nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes geschlossen v.'ird. ".-'älirend durch Steuerung des zweiten Entlastungskanals eine weitgehend lastabhängige Spritzbeginnverstellung

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erreicht wird, wird durch Steuerung des überströmkanal der Hilfspumpe eine Spritzbeginnverstellung erreicht, unabhängig von der Fördermengeneinstellung. Die Steuerung des Querschnittes des Überströmkanals kann hier drehzahlabhängig mit beliebigen Mitteln erfolgen.

Zwei Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel in vereinfachter • Darstellung,

Fig. 2 zwei Diagramme, die den Hub des Regelgliedes bzw. dee Pumpenkolbens über dem Drehwinkel des Kolbenantriebsnockens darstellen,

Fig.3 das zweite Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.

In einem Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet ein Stufenkolben 2,3» der durch nicht dargestellte Mittel so angetrieben wird, daß er eine hin- und hergehende Axialbewegung und eine Drehbewegung um seine Achse ausführt. Während die Hin- und Herbewegung zur Förderung des Kraftstoff ε benutzt wird, dient die Drehbewegung zur Verteilung. Die erste Kolbenstufe 2 mit dem kleineren Durchmesser arbeitet in einem Zylinder 5 und begrenzt mit diesem den Pumpenarbeitsraum 6 der eigentlichen Einspritzpumpe. Die zweite Kolben-Stufe 3 arbeitet in einem Zylinder 7 und bildet mit diesem zusammen eine Hilfspumpe, die über einen Kanal 8 einen Regelschieber⁰/ (Regelglied) hydraulisch antreibt. Auf der Oberfläche der Kolbenstufe 2 ist eine Ringnut 10 angeordnet, die über einen Kanal 11 mit dem Pumpenarbeitsraum 6 in stetiger Verbindung ist und eine Versorgungsbohrurtg 12 steuert, über die der Pumpenarbeitsraum 6, solange der Pumpenkolben in der Nähe seiner unteren Ausgangslage ist, aus einem Saugraum 13 mit Kraf tstoff versorgt wird. Eine ebenfalls auf der Ober-

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fläche der Kolbenstufe 2 angeordnete und mit dem Pumpenarbeitsraum 6 stets verbundene Verteilerlängsnut 14 verbindet während jedes Druckhubs des Pumpenkolbens den Pumpenarbeitsraum 6 mit einer der zu den Einspritzventilen am Motor führenden Druckleitungen 15. In jeder dieser Druckleitungen 15* von denen nur eine in der Zeichnung dargestellt ist, ist ein Druckventil 16 angeordnet.

Während des Druckhubs wird der Regelschieber 9 inseinem Zylinder 18 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 verschoben, die ihn während des Saughubs der Pumpe wieder in seine Ausgangslage schiebt. In dieser Ausgangslage liegt der Regelschieber 9 nri-t einem Bund 20 an einem durch das Gehäuse Λ gebildeten Anschlag 21 an. In der Oberfläche des Regelschiebers 9 ist eine Ringnut 22 angeordnet, die durch schräge Steuerkanten 23 und 24· begrenzt ist. Dies® Hingnut 22 steuert einen aus den Abschnitten 25a»25b,25c bestehenden Entlastungskanal des Pumpenarbeitsraums 6. Der zwischen Pumpenarbeitsraum und Zylinder 18 verlaufende Abschnitt 25c des Entlastungskanals ist in stetiger Verbindung mit der Ringnut 22,

Durch die schrägen Steuerkanten 23 und 24- werden die Abschnitte 25a und 25b des Entlastungskanals gesteuert, die in den Saugraum 13 münden» Während der Abschnitt 25a des Entlastungskanals nach Zurücklegung eines bestimmten Weges des Hegelschiebers der Abschnitt 25b durch die Steuerkante 24 geöffnet. Hur solange beide Abschnitte durch den Regelschieber gesperrt sind, erfolgt eine Einspritzung. Sobald einer der Abschnitte 25a,25b geöffnet wird, ist die Einspritzung unterbrochen. Bei entsprechender . Zuordnung der schrägen Steuerkanten 23 und 24 kann durch

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Verdrehen des RegelSchiebers 9 dieser Einspritzabschnitt geändert und damit die Menge, die eingespritzt werden soll, bestimmt werden. So bestimmt die Steuerkante 23 den Spritzbeginn und die Steuerkante 24 das Spritzende.

Der Regelschieber 9 wird mit Hilfe einer Scheibe 26, die gleichzeitig als Federteller der Rückstellfeder 19 dient und eines fest mit der Scheibe 26 verbundenen Stiftes 27 verdreht. Die Scheibe 26 sitzt auf einer Welle 28. Der Stift 27 greift in eine Nut 29 des Bundes 20 des Regel Schiebers 9. Die Welle 28 wird durch einen Drehzahlregler R verstellt, wobei durch die schräge Steuerkante 23 eine last abhängige Sprit zbeginn-^ verstellung erfolgt. Der Regler kann elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, oder auch mechanisch arbeiten· Es kann sich um einen Leerlauf- unl Sindregler oder auch um einen Verstellregler handeln.

Um die Möglichkeit zu haben, auch bei einer konstanten, also einer bestimmten Drehlage des Regel Schiebers 9 entsprechenden Einspritzmenge pro Hub eine nur drehzahl abhängige Spritzbeginnverstellung zu erhalten, zweigt von Pumpenarbeit er aum der Hilfspumpe 3«7 ein Kanal 30 ab» der eine Steuerstelle 31 hat, die drehzahlabhängig gesteuert wird. Der Kanal 30 verläuft in dem in Figur A dargestellten Aueführungsbeispiel im Pumpenkolben und swar in der «weiten Stuf e 3, wobei der Mündung «querechnitt 31 durch eine dies© »weite Stufe 5 i»- gebemde und auf lh* axial verschiebbare ffuf fe 33 erneuert wird. Sobald der Pumpenkolben einen bestimmten Hub zurückgelegt hat, wird der Kanal 30 gesperrt, so daß der Begelachieber 9 Bit aeine« Hingang beginnen kann, Je nach Lage der Muffe 32 und damit des Steuerqueraehsitt» 31 strömt zu Beginn des Arbeitshubes des Pumpenkolbens ein Teil des Kraftstoffes aus dem Pumpenarbeitsraum der Hilfspumpe 3»7 ab, wodurch der Hingang des Regelschiebers und damit der

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Spritzbeginn mehr oder weniger verzögert wird. Sie Muffe 32 wird durch eine Vorrichtung 33 verschoben, die drehzahlabhängig und meist hydraulisch arbeitet, jedoch auch elektrisch, pneumatisch oder mechanisch arbeiten kann·

Der Saugraum 13 wird über eine kontinuierlich fördernde Pumpe y\ aus einem Kraftstoffbehälter 35 mit Kraftstoff versorgt. Um beispielsweise für eine hydraulische Vorrichtung 33 zur Spritzverstellung im Saugraum 13 einen alt zunehmender Drehzahl steigenden Druck zu erhalten« ist zwischen Druck- und Saugseite der Förderpumpe 3^ ein Drucksteuerventil 36 geschaltet.

Anhand der in Fig. 2 dargestellten Diagramme wird näher beschrieben, «ie die Spritzbeginnveretellung durch di· Steuerkante 23 und die Spritzbeginnverstellung durch den Überströmkanal 30 zusammenwirken. Im oberen Diagram ist der Weg s^ des Regelschiebers (Ordinate) über dem Drehwinkel α (Abszisse) der den Pumpenkolben in eine hin- und hergehende Bewegung versetzenden Antriebsvorrichtung (gewöhnlich in der Form eines Nockens) dargestellt· Ia unteren Diagramm ist der Kolbenhub e~ des Pimpenkolbens ebenfalle über dem Drehwinkel α dargestellt·

Im oberen Diagramm sind zwei Kennlinien des Regelschieberweges aufgezeichnet· Sie sintfmit I und II numeriert. Im unteren Diagramm ist eine Kurve III enthalten, die die sinusförmige Bewegung des Kolbens darstellt. Die Kennlinie I zeigt den Veg des Regel Schiebers 9» wenn der Steuerquerschnitt 31 nahezu geschlossen ist. Sobald der Pumpenkolben (Kurve III) den Weg s^ zurückgelegt hat, wonach der Überströmkanal 30 geschlossen ist, beginnt der Hegelschieber .seinen Hingang (Kennlinie I). Sobald der Regelschieber um

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den Weg Sp verschoben worden ist, wird durch die Steuerkante 23 der Abschnitt 25a des Entlastungskanals geschlossen. Ab dem Drehwinkel α 2 beginnt also die Einspritzung, bis bei dem Drehwinkel α 3 der Regelschieber den Weg S₇ zurückgelegt hat und die schräge Steuerkante 24 den Abschnitt 25b des Entlastungskanals auf steuert. Die Einspritzung xd.rd unterbrochen und der restliche Kraftstoff aus dem Pumpenarbeit sraum 6 wird in den Saugraum 13 gefördert. Wird nun fc bei gleicher Drehlage des RegelSchiebers 9 der Drosselquerschnitf 31 beispielsweise infolge zunehmender Drehzahl vergrößert, so entsteht die Kennlinie II. Hier muß der Pumpenkolben den Weg s^ zurücklegen, bevor der Regelschieber 9 mit seinem Hingang beginnt. Erst beim Drehwinkel α 5 wird durch die Steuerkante 23 der Abschnitt 25a des Entlastungskanals geschlossen, jedoch wieder nach Zurücklegung des gleichen Hubes s, des Regelschiebers wird dann der Abschnitt 25b des Entlastungskanals wieder geöffnet, was dem Drehwinkel α 6 entspricht. So läßt sich also durch Änderung des Steuerquerschnitts 31 bei gleicher zur Einspritzung gelangender Menge der Spritzbeginn verstellen.

" Wird nun durch den Regler R der Regelschieber 9 verdreht, so ändert sich der zwischen Sp und s* gelegene Hubabschnitt des Regelschiebers, wodurch sich die einzuspritzende Menge ändert. So würde beispielsweise' für eine bestimmte andere Drehstellung des RegelSchiebers der Spritzbeginn, nach Zurücklegung des Weges s,- erfolgen und das Spritzende nach Zurücklegung des Weges S/-. Entsprechend dem geringen Hubabschnitt von Sr zu Sg gegenüber S₂ zu B₇, ist auch die eingespritzte Menge für diese Drehstellung kleiner als für die vorher beschriebene.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet . grundsätzlich so wie das in Fig. 1 dargestellte Ausführungs-

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beispiel. Es bestehen jedoch einige konstruktive und funktioneile Unterschiede. Der Stufenkolben ist hier als 3-Stufenkolben ausgebildet, wobei die dritte Stuffe 4 in einem Zylinder 38 arbeitet und mit diesem als Kraftstoffförderpumpe dient, die aus einem Kraftstoffbehälter 35 ^vm^ⁱ über einen Kanal 39 Kraftstoff ansaugt und diesen in den Saugraum 13 fördert. V/eiterhin dient hier die Pumpe 3»7 als eigentliche Einspritzpumpe, während die Pumpe 2,5 mit Arbeitsraum 6 als Hilfspumpe dient. Zur drehzahlabhängigen Spritzverstellung wird die Muffe 32 durch den im Saugraum 13 herrschenden Druck gegen eine Feder 40 verschoben, wodurch sich die Lage des SteuerquerSchnitts 31 ändert. Beispielhaft erfolgt hier die Regelung mit elektrischer Hilfe. So kann die Muffe 32 nur verschoben werden, wenn über ein als Sperre dienendes Magnetventil 41 ein Kanal 42 aufgesteuert wird, der den die Feder 40 aufnehmenden Raum mit dem Kanal verbindet. Die Ist-Lage der Muffe 32 wird ebenfalls durch ein elektromagnetisch arbeitendes Rückmeldeglied 43 der nicht dargestellten elektronischen Spritzbeginnregeleinrichtung eingegeben.

Ein Mengenstellwerk 44 erhält seine Impulse von einem ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Drehzahlregler, dem die Ist-Drehzahl über ein Meßglied 45 eingegeben wird.

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Claims

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Ansprüche

y 1. J Kraftstoff einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit

Änderung der geförderten Kraftstoffmenge durch Unterbrechen der Pumpenförderung infolge Aufsteuerns eines Entlartungskanals des Pumpenarbeitsraums wahrenoYci.es -fumpeniiolbens mittels eines hin- und hergehenden Regelgliedes, das durch die Kraft st off menge einer synchron mit der Hauptpumpe angetriebenen Hilfspumpe entgegen einer Rückstellkraft im Sinne seines Hingangs angetrieben wird., wobei das Regelglied Verdrehbar ist und eine schräge Steuerkante hat, so daß der zur Aufsteuerung des Entlastungskanals notwendige V/eg des Regelgliedes je nach Drehlage unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (9) nach seinem durch eine Rückstellkraft (19) bewirkten Rückgang in jedem Last- und Drehzahlbereich stets in seine Ausgangslage an einen festen Anschlag (21) zurückläuft.
2. Kraftstoff einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (2) in an sich bekannter Weise gleichzeitig als rotierender Verteilerdient.

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3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des Hilfspumpenkolbens (3) größer ist als die Arbeitsfläche am Regelglied (9), die von dem von der Hilfspumpe (3»7) verdrängten Kraftstoff beaufschlagt wird.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Entlastungskanal(25a)des Pumpenarbeitsraums durch das Regelglied (9) geschlossen wird, sobald das Regelglied (9) bei seinem Hingang einen bestimmten Weg zrückgelegt hat·
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied(9)mittels einer schrägen Steuerkante (23) zur Spritzbeginnverstellung den zweiten Entlastungskanal (25a) nach Zurücklegung eines je nach Drehlage unterschiedlichen Weges schließt.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungskanäle (25a,25b) durch die Begrenzungskanten (23,24) einer auf dem Regelglied (9) angeordneten Ringnut (22) gesteuert werden, die in ständiger Verbindung (25c) mit dem Pumpenarbeitsraun

(6) steht. _

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7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Regelglied (9) eine Längsnut angeordnet ist,.mittels der ein Entlastungskanal bei einer bestimmten Drehstellung des Regelgliedes (Stopstellung) geöffnet bleibt.
8. Kraftstoff einspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pumpenelemente (2) und Regelglieder (9) in Reihe angeordnet sind und die Regelglieder (9) durch' eine Zahnstange gemeinsam verdrehbar sind.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (9) durch einen drehzahlabhängiges Glied(R) verdrehbar ist.
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter V/eise vom Pumpenarbeitsraum der Hilspumpe (3i7) ein Überströmkanal (30) abzweigt über den ein Teil der Druckflüssigkeit der Hilfspumpe (3»7) abströmen kann, dessen Querschnitt (31) drehzahlabhängig steuerbar ist und der durch den Pumpenkolben (3) der Hilfspumpe(3,7) nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes geschlossen . wird. /

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BAD ORIGINAL