DE1947529A1

DE1947529A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1947529A1
Application number: DE19691947529
Authority: DE
Inventors: Gerald Hoefer; Heinz Nothdurft
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-09-19
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3620648A; FR2061388A5; DE1947528C3; DE1947528B2; DE1947528A1; DE1947529B2; US3620647A; GB1308810A; AT301952B; AT301953B; DE1947529C3; FR2061460A5

Description

R.9579
22.8.1969 Su/Gr

Anlage zur

Patent- und

Gebrauch siiiu st erhilf sanmeldung

KOBKRT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart V/, Breitncheidatraaae Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit Änderung der geförderten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl durch Unterbrechen der Pumpenförderung mindestens bei Erreichen der Maximaldrehzahl infolge Aufsteuerns eines ersten Entlastungskanals dec Pumpenarbeitsraums während des Förderhubs .des Pumpenkolben ti mittels eines hin- und hergehenden Regelgliedes, das

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durch die Druckflüssigkeit einer synchron mit der Hauptpumpe ,angetriebenen Hilfspumpe im Sinne seines Hingangs angetrieben wird und während seines durch eine Rückstellkraft bewirkten Rückgangs dadurch gebremst wird, daß es wenigstens einen Teil der Flüssigkeit, die seinen Hingang verursacht hat, durch eine Regeldrossel hindurchpressen muß, so daß das Regelglied bei einem bestimmten Drosseiquerschnitt und Erreichen einer bestimmten Drehzahl -infolge Eintretens des sogenannten flüssigen Anschlags nicht mehr in seine Ausgangslage an einen festen Anschlag zurückläuft, wobei der Pumpenarbeitsraum der Hauptpumpe einen zweiten Entlastungskanal hat, der durch das Regelglied und durch einen synchron mit der Hauptpumpe und Hilfspumpe arbeitenden Kolbenschieber gesteuert wird.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art (siehe deutsche Patentschrift 1 286 804·) wird der zweite Entlastungskanal durch das Regelglied beim Anlassen gesperrt und ist außerdem, solange das Regelglied in seine Ausgangslage zurückläuft bzw. bis der flüssige Anschlag eine bestimmte Höhe überschritten hat, durch den Pumpenkolben aufgesteuert-, bevor das Regelglied den ersten Entlastungskanal öffnet. Durch eine derartige Steuerung des zweiten Entlastungskanals wird nun bei dieser bekannten Einspritzpumpe verhindert, daß im Voll-Lastdrehzahlbereich die durch einen der Startmehrmenge dienenden Überströmkanal abströmende Druckflüssigkei.t der Hilfspumpe einen nachteiligen Einfluß auf die Regelung hat.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Voreinspritzung zu erreichen,oder durch Hinzufügen eines Entlastungsvolumens in der Einspritzleitung eine lastabhängige Spritzbeginnverstellung zu erhalten, bei der mit abnehmender Last der Spritzbeginn auf "spät" gestellt wird, ohne daß die Regelung nach dem Prinzip des

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flüssigen Anschlags nachteilig beeinflußt -wird.'

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite Entlastungskanal durch das Regelglied vor dem ersten Entlastungskanal aufgesteuert wird, und daß der zweite Entlstungskanal vor Eintreten des flüssigen Anschlags durch den Kolbenschieber geschlossen wird, bevor er durch das Regelglied aufgesteuert wird und nach Eintreten des flüssigen Anschlags, mit dessen Steigen in zunehmendem Maße früher durch das Regelglied aufgesteuert, als durch den Kolbenschieber geschlossen wird; wobei in bekannter Weise ein Entlastung svolumen in der Einspritzleitung vorgesehen ist^und als Kolbenschieber der Pumpenkolben der Hauptpumpe dient. Als Kolbenschieber kann auch der Pumpenkolben der Hilfspumpe dienen. ■ .

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben· ■

Es zeigt:

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzpumpe im Längsschnitt Fig. 2 zwei Diagramme, die den Hub des Regelgliedes, bzw. des Pumpenkolbens über dem Drehwinkel des Kolbenantriebsnockens darstellen.

In dem Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 un-d begrenzt mit diesem einen Pumpenarbeitsraum 4-, Dieser Kolben 2 wird durch nicht dargestellte Mittel,wie durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet, in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt und erfährt gleichzeitig eine Drehbewegung um seine Achse. Bei jedem Saughub des Kolbens 2 erfolgt.die VeEorgung des Pumpenarbeit sraums 4- mit Kraftstoff aus einem Saugraum 5 über eine Sa-ugbohrung 6 und dann über eine der Längsnuten 7»

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eine Ringnut 8, eine Axialbohrung 9» die durch eine Quer-.bohrung 10 mit der Ringnut 8 verbunden ist und in den Pumpenraum 4- mündet.

Der Kolben 2 versorgt über eine Verteilerlängsnut 11 nacheinander Förderkahäle 12, die jeweils ein Rückschlagventil 13 mit Entlastungskolben 13' enthalten, und mit nicht dargestellten Druckleitungen verbunden sind, die zu den einzelnen Einspritzventilen am Motor führen. Durch das Entlastungs-Rückschlagventil 13 wird bekanntlich verhindert, daß auf Grund der Druckwechsel in der Druckleitung und deren Elastizität'sowie der Kompressibilität des Kraftstoffes nach Beendigung des eigentlichen EinspritzVorganges noch Kraftstoff nachgespritzt wird.Die Längsnuten 7, von denen nur zv/ei dargestellt sind, und die Förderkanäle 12, von denen nur einer dargestellt ist, sind gleichmäßig auf dem Umfang des Kolbens 2 bzw. des Zylinders 3 verteilt, und ihre Anzahl ist gleich der Anzahl der Zylinder des Motors, die von der Pumpe versorgt werden.. Während Saugbohrung 6 und Förderkanal 12 in einer Ebene angeordnet sind, sind die Verteilerlängsnut 11 und Längsnuten 7 versetzt angeordnet, da die Verteilerlängsnut 11 nur dann einen der Förderkanäle aufsteuert, wenn die Längsnuten 7 von der Saugbohrung 6 getrennt sind und umgekehrt.

Die Mengenregelung der Pumpe erfolgt mit Hilfe eines Regelgliedes 14-, das nun Regelschieber genannt wird. Dieser Regelschieber 14- arbeitet in einem Zylinder 15 und steuert die Verbindung zwischen einem Entlastungskanalabschnitt 16a, der vom Pumpenarbeitsraum 4- in den Zylinder 15 führt, und einem Entlastungskanalabschnitt 16b, der von dem Zylinder in den Saugraum 5 führt. Der Regelschieber 14- hat eine Ringnut 17, die: mit dem Entlastungskanalabschnitt 16a in stetiger Vei-bindung ist und in der Ruhrelage des Regelschiebers, wie in Fig. 1 dargestellt, von dem Entlastungskanal-

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abschnitt 16b getrennt ist.

Ein im Durchmesser größerer Abschnitt des Kolbens 2 bildet den Kolben 18 einer Hilfspumpe. Dieser Kolben 18 arbeitet in einem Zylinder 19. Die von dem Kolben 18 verdrängte Flüssigkeit verschiebt den Regelschieber14 im Sinne seines Hingangs. In die Stirnseite des Kolbens 18 münden Längsnuten 20, die sich in der Mantelfläche des Kolbens 18 befinden und die gleiche Anzahl haben sowie in der gleichen Ebene, liegen wie die Läng³" nuten 7. Über Saugbohrungen 21 und diese Längsnuten 20 gelangt während des Saughubs der Hilfspumpe Kraftstoff aus dem Saugraum 5 in den Arbeitsraum der Hilfspumpe 18,19. Der Kolben 18 verdrängt während des darauffolgenden Förderhubs Kraftstoff im wesentlichen über die Längsnuten 20 und einen Kanal 22 in den Zylinder 15 vor den Regelschieber 14. Der Kanal 22 und cLie EiiiRsbcirunpqi 21 sind versetzt angeordnet.

der Regelschieber 14 durch diesen von der Hilfspumpe verdrängten Kraftstoff aus seiner Ruhelage geschoben wird, verbindet er bei diesem Hingang kurz vor Ende seines möglichen «eges die Entlastungskanalabschnitte 16a und 16b. Die Ruhelage des Regelschiebers wird durch einen Anschlag 25 bestimmt, ier im Zylinder 15 unter dem Regelschieber angeordnet ist. Bei seinem Rückgang verdrängt der Regelschieber,durch eine Rückstellfeder 24 angetrieben, mindestens einen Teil der Flüssigkeit, die seinen Hingang bewirkt hat, über einen Kanal 25 zurück in den Zylinder Π9 der Hilfspumpe, da der Kanal 22 durch ein Rückschlagventil 26 geschlossen ist. Der Kanal 25 ist durch eine zylindrische Bohrung 27 unterbrochen, in der ein Schieber 28 mittels einer Schraube 29 ayial verschiebbar ist. Der Schieber 28 hat eine Ringnut 30, in die der vom Regelschieberzylinder 15 herführende Abschnitt des Kanals 25 frei einmündet, während der in den Zylinder 19 der Hilfspumpe mün-* dende Abschnitt dee Kanals 25 an der Stelle, die in den Zylinder 27 mündet, bei yi durch den Schieber 28 droseelbar iet. «

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Der Rückgang des Regelschiebers wird de. nach Größe des ,Regeldrosselquerschnitts 31 mehr oder weniger gebremst. Oberhalb einer durch diesen Regeldrosselquerschnitt 31 "bestimmten Drehzahl beginnt der Förderhub der Hilfspumpe bevor der Regelschieber 14- in seine Ausgangslage zurücklaufen konnte. Infolge des dabei auftretenden sogenannten "flüssigen Anschlags" für den Regelschieber 14-, beginnt dieser seinen Hingang in einer anderen Ausgangslage, wodurch die Entlastungskanalabschnitte 16a und 16b im Laufe des Verdrängerhubs zu einem früheren Zeitpunkt miteinander verbunden werden. Hierdurch wird eine Verringerung der Einspritzmenge erreicht und infolgedessen auch die Drehzahl des von der Einspritzpumpe versorgten Motors. Der Hingang des. Regelschiebers wird in jedem Fall dann beendet, wenn seine Unterkante eine Sicherheitsbohrung 32 aufsteuert, die in den Saugraum 5 mündet, und über die eine restliche von der Hilfspumpe geförderte Kraftstoffmenge abströmen kann.

Bevor der Regelschieber 14 den Entlastungskanal 16b aufsteuert, steuert er einen zweiten Entlastungskanal 33 auf, der ebenfalls in den Saugraum 5 mündet. Dieser zweite Entlastungskanal 33 wird jedoch durch den Zylinder 3 unterbrochen, in dem der Pumpenkolben 2 arbeitet. Zur Steuerung des zweiten Entlastungskanals 33 ist auf der Mantelfläche des Pumpenkolbens 2 eine Ringnut 34- angeordnet, durch die, solange der Pumpenkolben seine untere Ruhelage einnimmt, der zweite Entlastungskanal geöffnet ist, jedoch von dem zweiten Entlastungskanal getrennt ist, wenn der Pumpenkolben beim Druckhub einen bestimmten Weg zurückgelegt hat. Dieser zur Sperrung des zweiten Entlastungskanals 31 notwendige Weg des Pumpenkolbens 2 ist so gewählt, daß bei Voll-Last, d.h. solange der Regelschieber in seine Ausgangslage an den Anschlag 23 zurückläuft, der zweite Entlastungskaiiöl 33 durch, den Pumpenkolben geschlossenwird, bevor der Regelschieber 1Λ diesen zweiten

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Entlastungskanal aufsteuert. Sobald hingegen ein flüssiger Anschlag eintritt, wird der zweite Entlastungskanal 33 durch den Regelschieber 14 aufgesteuert, bevor der Pumpenkolben diesen Weg zurückgelegt hat. Ein Teil der vom Pumpenkolben 2 geförderten Kraftstoffmenge strömt also so lange über den Entlastungskanalabschnitt 16a, die Ringnut 17 und den zweiten Entlastungskanal 33 in den Saugraum 5» his der zweite Entlastungskanal durch den Pumpenkolben 2 gesperrt wird.

Anhand des in Fig. 2 dargestellten Diagramms soll nun die Funktion der daraus sich ergebenden lastabhängigen Spritzbeginnverstellung' erläutert werden.

In Fig. 2 sind zwei übereinander angeordnete Diagramme gezeigt. Im oberen Diagramm ist der Weg s-n des Regelschiebers 14 (Ordinate) über dem Drehwinkel α (Abszisse) der den Pumpenkolben 2,18 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzenden Antriebsvorrichtung (gevröhnlich in Form eines Nöekens) dargestellt. Im unteren Diagramm ist der Kolbenhub s^ des Pumpenkolbens 2, 18 bzw. die entsprechende durch den Pumpenkolben 2 geförderte Menge Q (Ordinate) ebenfalls über dem Drehwinkel α dargestellt.

Im oberen Diagramm sind vier Kennlinien (I,II,III,IV) des ■ Regelschieberweges aufgezeichnet. Im unteren Diagramm ist eine Kurve V enthalten, die die sinusförmige Bewegung des Kolbens 2, 18 darstellt.

Die waagrechte Linie S„ gibt den Weg an, den der Regelschieber 14 vom festen Anschlag 23 aus zurücklegen muß, bis er den zweiten Entlastungskanal 33 aufsteuert (Schnittpunkte der Linie S„ mit den Kennlinien I bis IV) Die waagrechte Linie S/je gibt hingegen den Weg an, den der Regelschieber vom festen Anschlag aus zurücklegen muß, bis er den Abschnitt 16b des ersten Entlastungskanals aufsteuert (Schnittpunkte der Linie mit den Kennlinien I bis IV) Die Kennlinie I zeigt den

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Weg .des Regelschiebers 14-, solange dieser bei .seinem Rückgang in seine Ruhelage an den Anschlag 23 zurücklaufen kann. Die Kennlinien II bis IV zeigen den Weg, des Regelschiebers 14-bei verschiedener zunehmender Höhe des flüssigen Anschlags Sp, S^ und Sn. Die waagrechte Linie Sp. im unteren Diagramm zeigt den zurückgelegten Weg des Pumpenkolbens bis zum Anschluß der Saugbohrungen 6 bzw. 21 durch den Pumpenkolben 2 bzw. 18 und Beginn des Hingangs des Regelschiebers 14- . fc Dieser Weg entspricht dem Drehwinkel otp.-,. Beim Drehwinkel α,,, wenn also der Pumpenkolben den Weg S^ zurückgelegt hat, ist die Ringnut 3^ vom zweiten Entlastungskanal 33 getrennt und dieser gesperrt. -

Sobald der Pumpenkolben (2, 18) den Weg Sp₀ zurückgelegt hat, werden durch die Längsnuten 20 die Saugbohrungen 21 aufgesteuert, so daß der noch vom Kolben 18 verdrängte Kraftstoff zurück in den Saugraum 5 strömen kann. Von diesem Moment an beginnt, wie aus dem oberen Diagramm ersichtlich ist, der durch die Rückstellfeder 24- bewirkte Rückgang des Regelschiebers, bei dem er Kraftstoff über die Drossel 31 verdrängt und dabei je nach Drosseiquerschnitt mehr oder weniger gebremst wird. Dem Kolbenweg Sp₀ entspricht der Drehwinkel ^α20·

Da der Kreuzungspimkt der Linien S„und α,μ, auf bzw. unmittelbar über der Kennlinie liegt, ist ersichtlich, daß, solange der Regelschieber an seinen festen Anschlag zurückläuft, solange also kein flüssiger Anschlag eintritt, der zweite Entlastungskanal' 33 von der Ringnut 34- getrennt ist, bevor der Regelschieber den zweiten Entlastungskanal 33 aufsteuert.

Die vom Einspritzpumpenkolben 2 geförderte Kraftstoffmenge kann man sich in zwei Mengen unterteilt denken, nämlich die

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Menge q.jdie er vom Drehwinkel Op, bis α,^ (Schnittpunkt d- - S^c) fördert, und die Menge q₂, die er von Drehwinkel a_7l, bis <x.£ (Schnittpunkt a.g - S.g) fördert. Die Pumpenregelung ist nun so ausgelegt, daß die erste, verhältnismäßig kleine zwischen S₂- und S^ geförderte Menge q^zur Auffüllung des Volumenverlustes dient, der bei der Entlastung .der Kraftstoffdruckleitung durch den Entlastungskolben 13' des Rückschlagventils 13 entsteht, während die zweite Menge als effektive Einspritzmenge eingespritzt wird. Im gesamten VoIl-Last-Drehzahlbereich bleibt dieses Verhältnis unverändert. Sobald jedoch ein flüssiger Anschlag eintritt und beispielsweise bei a₂^ die Höhe S₂ einnimmt, wird bei Drehwinkel a₂ der zweite Entlastungskanal durch den Regelschieber 14 aufgesteuert (Schnittpunkt α,ρ - S^^), wodurch die Förderung in den Förderkanal 12 unterbrochen wird und die Menge q¹ in den Saugraum 5 abfließt (Leerförderung). Erst wieder, wenn bei Drehwinkol a_7l^ der zweite Entlastungskanal durch den Pumpenkolben 2 gesperrt wird, wird die Förderung in den Förderkanal 12 fortgesetzt. Deshalb ist erst bei Drehwinkel a^ das Entlastungsvolumen in der Druckleitung durch die Menge q'' = q' so aufgefüllt, daß die eigentliche Einspritzung beginnen kann, die dann beim Drehwinkel α,-, dadurch unterbrochen wird, daß der Regelschieber bei S.g den Abschnitt 16b des ersten Entlantungskanals auf steuert (Schnittpunkt S_x.^- - α,-;)· Abgesehen davon, daß, wie ersichtlich, die Einspritzmenge wesentlich vermindet wird, ergibt sich eine Verschiebung des Spritzbeginnzeitpunktes, und zwar gemäß der mit S bezeichneten, gestrichelt dargestellten Kannlinie.

Sobald der flüssige Anschlag auf die Höhe S^ gestiegen ist, ist die Leerförderung durch den zweiten Entlastungskanal 33» nämlich zwischen dem Drehwinkel cu und a^, genauso groß wie der Förderabschnitt zwischen dem Drehwinkel α,y, und dem Drehwinkel ag, bei dem der Entlastungßkanalabschnitt 16b aufgesteuert wird, wodurch die Einspritzung beendet wird (Schnitt-

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punkt Kennlinie III mit S^.^-), so daß die vom Pumpenkorben '2 geförderte Kraftstoffmenge lediglich zum Auffüllen des Entlastungsvolumens dient, also ,keine Einspritzung stattfindet. Steigt der flüssige Anschlag weiter an, so erfolgt keine Einspritzung mehr. Ab einer gewissen Höhe, z. B. der Höhe des flüssigen Anschlags, steuert der Regelschieber "bei S^p die Sicherheitsbohrung 32 auf, die seinen Maximalhut) "bestimmt. Ab Aufsteuern dieser Sicherheitsbohrung 32 verläuft die Kennlinie IV waagrecht und fällt dann, wie die anderen Kennlinien, ab dem Drehwinkel <Xp₀ wieder ab. .._-..

Wie also mit Hilfe der Diagramme erläutert, wird durch die erfindungsgemäße Regelung der Spritzzeitpunkt im Abregeldrehzahlbereich auf "spät" verstellt, und zwar mit abnehmender Last, d. h. auch zunehmender Drehzahl, auf zeitlich gesehen zunehmend "spät".

Wird anstelle.des Rückschlagventils 13 mit Entlastungskolben 13' ein Rückschlagventil ohne Ent1astungskoIben eingebaut, so wird im Teillastgebiet oder im Leerlaufbereich durch die Fördermenge q^ eine Voreinspritzung erzielt, die Im Leerlauf einen weichen Gang ermöglichen kann.

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Ansprüche

' 1. )Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit Änderung der geförderten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl durch Unterbrechen der Pumpenförderung mindestens bei Erreichen der Maximaldrehzahl infolge Aufsteuerns eines ersten Entlastungskanals des Pumpenarbeitsraums während des Förderhubs des Pumpenkolbens mittels eines hin- und hergehenden Regelgliedes, das durch die Druckflüssigkeit einer synchron mit der Hauptpumpe angetriebenen Hilfspunrpe im Sinne seines Hingangs angetrieben wird und während senes durch eine Rückstellkraft bewirkten Rückgangs dadurch gebremst wird, daß es wenigstens einen Teil der Flüssigkeit, die seinen Hingang verursacht hat, durch eine Regeldrossel hindurchpressen muß, so daß das Regelglied bei einem bestimmten Drosselquerschnitt und Erreichen einer bestimmten Drehzahl infolge Eintretens des sogenannten flüssigen Anschlags nicht mehr in seine Ausgangslage an einen festen Anschlag zurückläuft, wobei der Pumpenarbeit sraum der Hauptpumpe einen zweiten Entlastungskanal hat, der durch das Regelglied und durch einen synchron mit der Hauptpumpe und Hilfspumpe arbeitenden Kolbenschieber gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Entlastungskanal (33 )durch das Regelglied (1A-)vor dem ersten Entlastungskanal (166 ) aufgesteuert wird, und daß der zweite Entlastungskanal (33) vor Eintreten des flüssigen Anschlags durch den Kolbenschieber (2) geschlossen wird, bevor er durch das Regelgiied (14) aufgesteuert

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'wird und nach Eintreten des flüssigen Anschlags, mit dessen Steigen in . zunehmendem Maße früher durch das Regelglied(i4-) aufgesteuert, als durch den Kolbenschieber(2)geschlossen wird. ..-'".
2. Kraftstoff einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise ein Entlastungsvolumen in der Einspritzleitung vorgesehen ist. ' , ;
3. Kraftstoff einspritzpumpe nach' Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kolbenschieber in an sich bekannter Weise der Pumpenkolben^)der Hauptpumpe dient.
4. Kraft stoff einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kolbenschieber in an sich bekannter Weise der Pumpenkolben(18)der Hilfspumpe dient. .

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