DE19723865A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem temperaturgesteuerten Ventil im Spritzversteller - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs aus.

Aus der DE-OS 27 29 807 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt, die über ein Nockentriebwerk, einen Spritzversteller und eine Kaltstartverstellvorrichtung verfügt. Ein Nocken­ triebwerk erteilt über eine Hubscheibe mit Stirnnocken dem Pumpenkolben eine Hub- und Drehbewegung. Das Nockentriebwerk enthält beispielsweise einen Rollenring, in dem mehrere Rollen gelagert sind, auf denen sich die Hub- oder Stirnnockenscheibe abstützt. Ein federbelasteter Verstellkolben des Spritzver­ stellers ist am schwenkbar im Pumpengehäuse gelagerten Rollen­ ring über einen Verstellbolzen angelenkt. Der Verstellkolben wird u. a. drehzahlabhängig mit dem Förderpumpendruck beauf­ schlagt. Mit Hilfe des Verstellkolbens wird der Rollenring mit wachsender Motordrehzahl entgegen der Pumpendrehrichtung ver­ schwenkt, wodurch der Förderbeginn bzw. der Einspritzzeitpunkt nach "früh" verschoben wird. Da bei Dieselmotoren in der Warm­ laufphase zum Ausgleich des temperaturbedingten Zündverzugs eine bestimmte Früheinspritzung erwünscht ist, wird mit Hilfe der Kaltstartverstellvorrichtung der Rollenring kurzzeitig me­ chanisch verstellt.

Aus der DE 40 16 462 A1 ist eine vergleichbare Kraftstoff­ einspritzpumpe bekannt, die jedoch nicht die mechanische Kalt­ startverstellvorrichtung aufweist. Dafür ist in ihrem Ver­ stellkolben ein Steuerventil angeordnet, mit dem der Verstell­ kolben gesteuert wird. Die Nachlaufsteuerung des Verstellkol­ bens erlaubt u. a. eine drehzahlunabhängige Beeinflussung des Spritzverstellers. Allerdings fehlt ihr auf der Verstellkol­ bendruckseite die Druckunterstützung bei niedrigen Drehzahlen.

Vorteile der Erfindung

In der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe werden die Vorteile einer Kraftstoffpumpe mit Kaltstartverstellvorrich­ tung mit den Vorteilen eines Spritzverstellers mit Nachlauf­ steuerung kombiniert. Eine reine Kombination beider Konstruk­ tionen ist nicht möglich, da bei niedrigeren Drehzahlen in der Warmlaufphase die Kaltstartverstellvorrichtung mechanisch überlastet wird. Bei der Kombination einer Kaltstartverstell­ vorrichtung mit einem üblichen Spritzversteller wird die Kalt­ startverstellvorrichtung durch den auf der Stirnseite des Ver­ stellkolbens anliegenden Druck entlastet, womit ihre mechani­ sche Haltbarkeit gewährleistet wird. Bei einem Spritzverstel­ ler mit Nachlaufsteuerung fehlt diese Kraftunterstützung. Die mechanische Überlastung wird durch ein Ventil verhindert. Das Ventil sitzt beispielsweise im Verstellkolben und verschließt bei kalter Verbrennungskraftmaschine die auf die Steuerdruck­ seite des Verstellkolbens führende Leitung. Dabei ist das Schließglied so angeordnet, daß es in der Strömungsrichtung des Steuermediums öffnet. Nur über Leckage aus dem Pumpenin­ nenraum bzw. dem Rollenringraum gelangt Kraftstoff als Druck­ mittel auf die Druckseite des Verstellkolbens, so daß die Kaltstartverstellvorrichtung kaum belastet wird. Trotzdem ist in der Warmlaufphase auch bei höheren Drehzahlen die normale Nachlauffunktion möglich, da das thermisch gesteuerte Ventil so angeordnet ist, daß es bei einem höheren Kraftstoffdruck aufgestoßen werden kann.

Sobald sich der Motor und der das Pumpengehäuse durchströmende Kraftstoff genügend erwärmt hat, ist das thermisch gesteuerte Ventil permanent offen.

Das Stellglied des thermisch gesteuerten Ventils kann bei­ spielsweise mit Hilfe eines Bimetallelementes betätigt werden. Das Stellglied kann auch selbst aus einem Bimetallelement be­ stehen. Alternativ zum Bimetall ist auch eine Metallegierung denkbar, die im erforderlichen Temperaturbereich über ein "elastisches Formgedächtnis" verfügt.

Selbstverständlich sind auch pneumatische oder hydraulische Ausdehnungskörper als Schaltmittel zum Öffnen oder Schließen des Ventils denkbar.

Der Ort des Ventils ist nicht auf die Stirnseite des Verstell­ kolbens beschränkt. Ferner ist jede denkbare Befestigungsart möglich.

Zeichnungen

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den hier nicht zitierten Unteransprüchen und den Figurenbeschreibungen.

Fig. 1 Schnitt durch einen Spritzversteller mit einem Blattfederventil am Verstellkolben;

Fig. 2 wie Fig. 1, jedoch mit einem Blattfederventil an einem Deckel des Pumpengehäuses.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Spritzversteller (1) ei­ ner mit einem Nockentriebwerk ausgestatteten Kraftstoffpumpe. Das nicht dargestellte Nockentriebwerk umfaßt u. a. einen bei­ spielsweise gehäusegeführten Rollenring mit einer gedachten Schwenkachse (8). In dem Rollenring sind mehrere Rollen gela­ gert, die sich auf radial zur Schwenkachse (8) ausgerichteten Achsbolzen drehen. Auf den Rollen liegt eine mit dem Pumpen­ kolben verbundene Stirnnockenscheibe auf. Bei einer antriebs­ bedingten Relativbewegung zwischen dem Ring und der Stirn­ nockenscheibe wirken die Rollen und die Nockenkontur für den Pumpvorgang zusammen. Der Rollenring steht über einen Ver­ stellbolzen (10) mit dem Spritzversteller (1) mechanisch in Verbindung. Durch ein Verdrehen des Rollenringes wird der Ein­ spritzzeitpunkt verstellt. Im Ausführungsbeispiel wird der Einspritzzeitpunkt durch ein Schwenken des Verstellbolzens im Uhrzeigersinn in Richtung "früh" verstellt.

Der Spritzversteller (1) umfaßt einen über eine Gelenkkugel (9) auf den Verstellbolzen (10) wirkenden Verstellkolben (11), der in einer beidseits mit Gehäusedeckeln (6) und (7) verschlosse­ nen, den Verstellzylinder bildenden Bohrung (12) des Pumpenge­ häuses (5) verdrehsicher gelagert ist. Der Verstellkolben (11) trennt in der Bohrung (12) einen hier unten liegenden Arbeits­ raum (14) von einem im Ausführungsbeispiel oben angeordneten Entlastungsraum (15). Letzterer steht hydraulisch über eine Entlastungsbohrung (16) u. a. mit dem Tankrücklauf und/oder der Pumpensaugseite in Verbindung. Im Entlastungsraum (15) ist eine auf die obere Stirnfläche des Verstellkolbens (11) wir­ kende Rückstellfeder (13) angeordnet, die sich am Gehäuse­ deckel (6) abstützt. In der oberen Stirnfläche des Verstell­ kolbens (11) befindet sich eine zentrale Schieberbohrung (17), in der ein Steuerschieber (18) gelagert ist. Auf den Steuer­ schieber wirkt im Entlastungsraum (15) eine Rückstellfe­ der (19), die sich ebenfalls am Gehäusedeckel (6) abstützt. Die Vorspannung der Rückstellfeder (19) läßt sich - wie halb­ seitig dargestellt - beispielsweise durch Distanzscheiben ein­ stellen. Sie ist hier koaxial innerhalb der Rückstellfe­ der (13) angeordnet. Zwischen dem Steuerschieber (18) und der den Boden der Schieberbohrung (17) bildenden Gelenkkugel (9) befindet sich ein Druckraum (21).

Im Verstellkolben (11) ist ein aus Bohrungen gebildeter Ka­ nal (27) angeordnet. Dieser Kanal (27) verbindet den mittleren Bereich der Schieberbohrung (17) mit der unteren Stirnflä­ che (30) des Verstellkolbens (11). Eine Bohrung (28) erstreckt sich zwischen der Schieberbohrung (17) und dem Rollenring­ raum (4), in dem der für die Verstellung des Verstellkol­ bens (11) notwendige Steuerdruck ansteht. Im Ausführungsbei­ spiel endet die Bohrung (28) in einer Nut (29), die gegenüber einer Gehäuseöffnung (31) liegt. Die Gehäuseöffnung (31) ver­ bindet den Verstellzylinder (12) mit dem Rollenringraum (4). Die Nut (29) und die Gehäuseöffnung (31) überdecken sich bei jeder Position des Verstellkolbens (11) zumindest bereichs­ weise, so daß an der Bohrung (28) immer der Steuerdruck an­ liegt.

Das in den Arbeitsraum (14) mündende Ende des Kanals (27) ist mittels eines Blattfederventils (35) verschlossen. Das Blatt­ federventil (35) ist im wesentlichen ein flaches, blechartiges Schließglied (36), das beispielsweise mit einer Schraube (37) befestigt ist. Das Schließglied (36) ist hier ein Bimetall­ streifen, der im kalten Zustand gestreckt ist und somit flach an seiner Befestigungsfläche anliegt und den Kanal (27) zumin­ dest annähernd verschließt. Im warmen Zustand krümmt sich das Schließglied (36) nach unten, vgl. in Fig. 1 die gestrichelte Darstellung des Schließgliedes (36). Der Kanal (27) mündet dann ungedrosselt in den Arbeitsraum (14).

Das Blattfederventil (35) sitzt in Fig. 1 in der Stirnseite in einer beispielsweise nutförmigen Ausnehmung (34). Die Tiefe der Ausnehmung (34) wird so groß gewählt, daß das maximal gekrümmte Schließglied (36) nicht über die Stirnfläche (30) hinaus in den Arbeitsraum (14) hineinragt.

In Fig. 2 ist ein Blattfederventil (45) dargestellt, das mit Hilfe einer an einer Blattfeder (46) angeordneten Kugelka­ lotte (38) den Kanal (27) verschließt. Das Kanalende ist dazu mit einem Ventilsitz (49) ausgestattet. Das Blattfederven­ til (45) ist in einer Ausnehmung (44) des Gehäusedeckels (7) angeordnet und mittels einer Schraube (47) befestigt.

Im Steuerschieber (18) ist ein zentraler Kanal (24) angeord­ net, der von der oberen Stirnseite des Steuerschiebers (18) kommend in eine in die Mantelfläche des Steuerschiebers (18) eingearbeitete Ringnut (26) mündet. Der Kanal (24) ist ein Entlastungskanal, der zusammen mit dem Kanal (27) den Arbeits­ raum (14) dann mit dem Entlastungsraum (15) verbindet, wenn sich die Ringnut (26) des Steuerschiebers (18) und die Mündung des Kanals (27) einander gegenüberliegen oder wenigstes über­ schneiden.

Neben der Ringnut (26) befindet sich auf der Außenkontur des Steuerschiebers (18) eine zweite Ringnut (23). Beide Ringnu­ ten (23) und (26) liegen in Schieberlängsrichtung gesehen so weit auseinander, daß der Kanal (27) und die Bohrung (28) zum einen durch den Steuerschieber getrennt und zum andern über die Ringnut (23) miteinander verbunden werden können.

Bei einer abgeschalteten und abgekühlten Dieselverbrennungs­ kraftmaschine steht der Verstellkolben (11) des Spritzverstel­ lers auf seinem unteren Anschlag. An ihm steht kein Kraft­ stoffdruck an. Mit dem Starten der Verbrennungskraftmaschine wird der Rollenring mittels einer nicht dargestellten Kalt­ startverstellvorrichtung um einige Winkelgrade im Uhrzeiger­ sinn um die Rollenringachse (8) zur Einstellung einer den Kaltstart begünstigenden Früheinspritzung mechanisch verdreht. Folglich schwenkt der Verstellbolzen (10) um diese Winkelgrade nach oben. Der Verstellkolben folgt dieser Bewegung zwangsläu­ fig. Sobald in der Anfahrphase der Kraftstoffdruck u. a. in Ab­ hängigkeit von der steigenden Motordrehzahl und der zunehmen­ den Last ein bestimmtes Niveau übersteigt, bewegt sich der Steuerkolben (18) gegen die Wirkung der Rückstellfeder (19) nach oben. Der den Steuerkolben (18) bewegende Kraftstoff fließt entlang der Gelenkkugel (9) vom Rollenringraum (4) in den Druckraum (21). Die Ringnut (23) verbindet die Boh­ rung (28) mit dem Kanal (27). Da bei kaltem Kraftstoff und kalter Verbrennungskraftmaschine das Blattfederventil (35) ge­ schlossen ist, kann sich im Arbeitsraum - wenn überhaupt - nur ein geringer, leckagebedingter Druck aufbauen. Folglich liegt zwar der Verstellkolben (11) am Verstellbolzen (10) an, drückt aber nicht mit großer Kraft gegen ihn, womit die Kaltstartver­ stellvorrichtung mechanisch nur unwesentlich belastet wird. Ohne das geschlossene Blattfederventil (35) würde der Kraft­ stoffdruck dem Verstellkolben (11) mit voller Last gegen den Verstellbolzen (10) pressen und so die Kaltstartverstellvor­ richtung belasten.

Das Blattfederventil (35) öffnet, sobald die Kaltstartbedin­ gungen weggefallen sind. Schon vorher wird die Kaltstartver­ stellung des Rollenrings rückgängig gemacht, wodurch der Ver­ stellkolben hydraulisch die Verstellung des Einspritzzeitpunk­ tes steuert.

Bezugszeichenliste

1

Spritzversteller

4

Rollenringraum

5

Pumpengehäuse

6

,

7

Gehäusedeckel

8

Ringachse

9

Gelenkkugel

10

Verstellbolzen

11

Verstellkolben

12

Bohrung, Verstellzylinder

13

Rückstellfeder

14

Arbeitsraum

15

Entlastungsraum

16

Entlastungsbohrung

17

Schieberbohrung

18

Steuerschieber

19

Rückstellfeder

21

Druckraum

24

Entlastungskanal

23

,

26

Ringnuten

27

Kanal

28

Bohrung

29

Nut

30

Stirnseite von (

10

)

31

Gehäuseöffnung

34

,

44

Ausnehmung

35

,

45

Blattfederventil

36

,

46

Schließglied, Bimetallblattfeder, Bimetallstreifen

37

,

47

Schraube

49

Ventilsitz

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Nockentriebwerk, einem Spritzversteller und einer Kaltstartverstellvorrichtung, wobei das Nockentriebwerk zur Beeinflussung des Einspritzzeitpunktes zum einen über die Kaltstartverstellvorrichtung und zum ande­ ren über einen Verstellkolben des Spritzverstellers hydrau­ lisch in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungskraft­ maschine und deren Last verstellt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Verstellkolben (11) ein den Nachlauf des Verstellkol­ bens (11) bewirkendes Steuerventil (17-19) angeordnet ist und
• - daß die auf die Steuerdruckseite (30) des Verstellkol­ bens (11) führende Leitung (27, 28) mit einem in Strömungs­ richtung des Steuermediums öffnenden Ventil (35) verschließ­ bar oder zumindest drosselbar ist, wobei sich das bei kaltem Motor verschlossene Ventil (35) mit zunehmender Kraftstoff- und/oder Motortemperatur öffnet.

2. Kraftstoffpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (35) ein Blattfederventil ist, dessen Schließ­ glied (36) aus einem Bimetallstreifen besteht.

3. Kraftstoffpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (35) in einer in der Stirnseite (30) angeordne­ ten Ausnehmung (34) versenkt angeordnet ist.

4. Kraftstoffpumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (46) am Gehäusedeckel (7) befestigt ist.