DE2641445C2

DE2641445C2 - Verstelleinrichtung für den Spritzbeginn bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2641445C2
Application number: DE2641445A
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart Eheim; Karl 7140 Ludwigsburg Konrath; Manfred 7016 Gerlingen Schwarz; Otmar 7000 Stuttgart Weiß
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-09-15
Filing date: 1976-09-15
Publication date: 1985-06-05
Also published as: GB1577534A; SE428585B; FR2365027A1; DE2641445A1; US4406268A; SE7710299L; JPS6114333B2; FR2365027B1; BR7706124A; US4318382A; IT1084418B; JPS5335819A

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Eine solche Verstelleinrichtung wurde bereits in dem älteren Patent gemäß DE-PS 25 21 827 offenbart. Dieser hieraus hervorgehende Spritzversteller arbeitet kontinuierlich, wobei das Steuerglied ständig der Kraft der Rückstellfeder des Verstellkolbens ausgesetzt ist.

Es ist ferner durch die DE-AS 11 43 675 eine Einrichtung bekannt, bei der der Spritzzeitpunkt rein drehzahlabhängig verstellt wird. Durch einen innerhalb des eigentlichen Spritzverstellerkolbens verschiebbaren zweiten Stellkolben wird in einem engen Drehzahlbereich entsprechend den Startdrehzahlen der Brennkraftmaschine eine Frühverstellung des Einspritzbeginns vorgenommen. Bei dieser Ausgestaltung erstreckt sich somit die besondere Frühverstellung nur auf den Startbereich, nicht jedoch auf den sich anschließenden Warmlaufbereich, in dem der Zündverzug der eingebrachten Kraftstoffmenge noch beachtlich ist und wo bei fehlenden Maßnahmen eine Störung des runden Laufes der Brennkraftmaschine und de^r geforderten Leistungsabgabe auftritt.

Durch die Unterlagen des DE-GM 18 36 346 ist ebenfalls eine Einrichtung bekannt, die rein drehzahlabhängig arbeitet. Auch bei dieser Einrichtung wird die Temperatur nicht berücksichtigt, wobei die obengenannten Nachteile auftreten. Es wird im Prinzip eine hydraulische Betätigung einer Einstelleinrichtung des möglichen Verstellweges des Spritzverstellerkolbens offenbart. Während bei der Einrichtung gemäß der obengenannten DE-AS H 43 675 die Ausgangslage des Ankuppelpunktes des Spritzverstellerkolbens zum Nockenring verstellt wird, wird im Fall gemäß der genannten Gebrauchsmusterschrift die Ausgangslage des Spritzverstellerkolbens selbst variiert, ohne daß Einfluß auf die Rückstellfeder des Verstellkolbens genommen wird.

Es liegt die Aufgabe vor, die gattungsgemäße Verstelleinrichtung für den Spritzbeginn so weiterzubilden, daß das Steuerglied, welches temperaturabhängig arbeitet, in den Arbeitszuständen während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine von Rückstellkräften des Verstellkolbens entlastet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht daß das Steuerglied in den Stufenstellungen des Nockens in vorteilhafter Weise frei von durch den Verstellkolben übertragenen Rückstellkräften ist Die Zuordnung von Spritzversteller-Steuergröße und Drehzahlregler-Steuergröße bleiben dabei voll erhalten, so daß eine jeweilige Optimierung möglich ist. Hierbei ist es möglich, den Automatisierungigrad der Verstellung über Bausteine auszubauen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung geht aus An-Spruch 2 hervor.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig.¹. ein Diagramm über den Grad der Verstellung je Drehzahl, und

F i g. 2 und 3 eine Einstellung eines für den Kaltstart und den Warmlauf der Brennkraftmaschine erforderlichen Spritzbeginns mittels eines drehbaren Nockens.
Bekanntlich erfolgt die Einspritzung beim Dieselmotor, wenn der Kolben der Brennkraftmaschine im Bereich seines oberen Totpunktes OT ist. Der Zeitpunkt des Spritzbeginns liegt dabei je nach Drehzahl vor bis kurz nach OT, und zwar im allgemeinen bei höherer Drehzahl früher als bei niederer Drehzahl. Während die Zeit, die der Kraftstoff für den Weg zwischen Pumpe und Düse braucht, unabhängig von der Drehzahl weitgehend konstant bleibt, ändert sich entsprechend der Drehzahl der Zeitaufwand von Pumpenförderung und Verbrennung. Diese Veränderung des Zeitverhältnisses wird durch den Spritzzeitpunktversteller ausgeglichen. Bekanntlich ist der Zündverzug einer Dieselbrennkraftmaschine abhängig von der Temperatur, und zwar einmal der Kraftstofftemperatur, dann aber auch von der Temperatur der Brennkraftmaschine in Form der Zylinderwandtemperatur, Einspritztemperatur usw. Zum Ausgleich dieses Zündverzugs ist es bei kalten Brennkraftmaschinen vorteilhaft, den Spritzbeginn bei niederen Drehzahlen früher zu legen. Bei warmer Brennkraftmaschine würde dieses Vorverlegen jedoch zu einem harten Betriebsgeräusch führen, die Brennkraftmaschine wäre laut. Eine Frühverstellung ist bekanntlich schon beim Start günstig, um ein schnelles Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu erreichen. Ein weiteres Merkmal der kalten Brennkraftmaschine ist daß sie bei frühem Spritzbeginn weniger Blaurauch entwickelt als bei spätem Spritzbeginn.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm sind über der Ordinate der Spritzverstellwinkel α und über der Abszisse die Drehzahl η aufgetragen. Unter dem Spritzverstellwinkel χ ist die Reiativverdrehung zwischen Antriebswelle und Kolbenantrieb der Einspritzpumpe zu verstehen, wie weiter unten näher ausgeführt; η ist die Pumpendrehzahl bzw. die entsprechende Drehzahl der

Brennkraftmaschine. Die Kennlinie F entspricht der Spritzverstellung bei normaler Arbeitstemperatur. Gemäß dieser Kennlinie F entspricht jeder Drehzahl π ein bestimmter Verstellwinkel tx. Je höher die Drehzahl π ist, desto größer ist der Verstellwinkel α unc desto früher erfolgt der Spritzbeginn. Beim Starten und bei niederen Drehzahlen sowie bei kaltem Mo'.or wird ein in Richtung »früh« gehender Verstellwinkel <x 1 eingestellt, um den obengenannten Forderungen gerecht zu werden. Erst wenn die Drehzahl über eine Drehzahl Πι steigt, erfolgt tine weitere Verstellung von oc in Richtung »früh«, πι kann hier durchaus die Größenordnung der halben Maximaldrehzahl erreichen. Solange also die Drehzahlen kleiner als n, sind, bleibt gemäß der Kennlinie Fi eine Mindestfrühverstellung eingestellt Sobald dann die Brennkraftmaschine warmgelaufen ist, kommt die Linie Fi außer Wirkung, und die Verstellung erfolgt auch in Drehzahlen, die kleiner als n\ sind, gemäß der Kennlinie F.

Wie in F i g. 2 dargestellt, erfolgt in einem Nockentriebwerk 1 einer nicht näher dargestellten Einspritzpumpe ein Eingriff durch einen Spritzversteller 2. Bei den gewählten Beispielen handelt es sich um Verteilereinspritzpumpen, bei denen im wesentlichen zwei Arten von Nockentriebwerken verwendet werden. Bei der einen Art sind die Rollen mit dem Pumpenkolben verbunden und die Nocken an einem gehäusegeführten Ring angeordnet Bei der anderen Art, wie sie hier als Beispiel gewählt wurde, sind die Rollen am gehäusegeführten Ring und die Nocken an einer mit dem Pumpenkolben verbundenen Nockenscheibe angeordnet In jedem F?ll ist der Pumpenkolben für sich angetrieben, während Rollen und Nocken für den Pumpvorgang zusammenwirken, wobei je nach Antriebstyp über den gehäusegeführten Ring die Rollen oder Nocken relativ zueinander durch den Spritzversteller verdrehbar sind.

In einem Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe des Ausführungsbeispiels ist ein Rollenring 4 geführt, der durch einen Verstellbolzen 5 mit dem Spritzverteiler 2 verbunden ist. Am Rollenring 4 sind über Achsen 6 Rollen 7 gelagert, und zwar in der Draufsicht dargestellt. Auf diesen Rollen läuft dann eine nicht dargestellte, mit dem Pumpen- und Verteilerkolben verbundene Stirnnockenscheibe. Pumpenkolben und Stirnnockenscheibe rotieren dabei in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung. Sobald also der Rollenring 4 entgegen dieser Drehrichtung um entsprechend nur einige Winkelgrade verdreht wird, erfolgt der Förderbeginn des Pumpenkolbens früher. Wird die Einspritzmenge nicht durch Regelung des Förderbeginns, sondern durch Regelung des Förderendes bestimmt, bedeutet somit eine derartige Verstellung auch eine Änderung des Beginns der Einspritzung in die Brennkraftmaschine.

Der Verstellbolzen 5 des Nockentriebwerks greift in eine Mitnahmeausnehmung 8 eines Verstellkolbens 9, der durch einen hydraulischen Druck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 10 verschiebbar ist. Je weiter der Kolben 9 gegen die Feder 10 verschoben ist, desto früher erfolgt demnach der Spritzbeginn. In der dargestellten Ausgangslage liegt der Verstellkolben 9 an einem Anschlag 11 an. Der der Verstellung dienende hydraulische Druck wird in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Förderpumpe erzeugt, welche in das Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe integriert ist und mit deren Drehzahl angetrieben wird. Über ein Drucksteuerventil wird der Ausgangsdruck dieser Förderpumpe so gesteuert, daß er sich proportional zur Drehzahl ändert, d. h. mit zunehmender Drehzahl steigt und mit abnehmender Drehzahl sink;- Bei dem Ausführungsbeispiel fördert diese Förderpumpe in das Gehäuse 3, wobei die geförderte Flüssigkeit Kraftstoff ist der über entsprechende Versorgungsbohrungen zum Pumpenarbeitsraum gelangt Außerdem aber strömt er über eine im Verstellkolben 9 angeordnete Sackbohrung 12, welche auch den Verstellbolzen 5 aufnimmt über eine Drosselbohrung 13 und über eine Bohrung 14 zur Stirnseite 15 des Verstellkolbens 9. Bei ausreichend hohem Förderdruck wird dann der Verstellkolben 9 entgegen der Kraft der Feder 10 verschoben, wodurch der Spritzbeginn, wie oben beschrieben, auf »früh« verstellt wird.

Um nun die obengenannte Verstellung entsprechend dem Verstellwinkel χ 1 beim Start bis zum Warmlauf zu erreichen (Fig. 1), wird der Verstellkolben 9 mechanisch über einen Anschlag in Richtung »früh« verschoben. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Beispiel ist das Gehäuse 3 beim Spritzversteller durch einen Deckel 17 verschlossen. In diesem Deckel 17 ist achsgleich zum Verstellkolben 9 ein Drehbolzen 18 angeordnet, der über einen Verstellhebel 19 verdrehbar ist und dessen der Stirnseite 15 des Verstellkolbens 9 gegenüberliegende Stirnseite 20 eine einen Nocken bildende Nut 2t prismatischen Querschnitts aufweist In diese Nut 21 greift eine an der Stirnseite 15 des Verstellkolbens 9 befestigte Walze 22, die im Schnitt dargestellt ist. Die Walze ist zur Befestigung vorzugsweise in einer sie teilweise aufnehmenden Nut verstemmt. Statt einer Walze kann natürlich auch eine dammartige Erhebung auf der Stirnseite 15 dienen. Sobald der Hebel 19 verstellt wird und damit der Drehbolzen 18 verdreht wird, wird die Walze 22 aus der Nut 21 herausgedrängt, da sich der Verstellkolben 9 nicht verdrehen kann. Nut 21 und Walze 22 stehen dann quer zueinander. Hierdurch wird der Verstellkolben 9 in Richtung »früh« verschoben. Er nimmt somit wieder eine Ausgangsstellung ein, die hier als Anschlag dienend durch die Querstellung von Nut und Walze bestimmt ist. Eine weitere Verstellung des Verstellkolbens 9 in Richtung »früh« aufgrund des hydraulischen Drucks wird demnach erst dann erfolgen, wenn die Drehzahl die in Fig. 1 angegebene Drehzahl /?i erreicht hat.

Die Verstellung des als Stellglied dienenden Verstellhebels 19 kann von Hand erfolgen, kann jedoch auch durch ein Steuerglied, wie es unten beispielhaft beschrieben ist, automatisch vor sich gehen.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dient als Anschlag für den Verstellkolben 9 eine Welle 24, die quer zur Längsachse des Verstellkolbens 9 angeordnet ist und eine Abflachung 25 aufweist. Solange der Verstellkolben 9 an der Abflachung 25 anliegt, ist der Spritzbeginn auf »spätestmöglich« eingestellt. Wird jedoch die Welle 24 durch den Hebel 19 -verdreht, so wird der Versiellkolben 9 in Richtung »früh« verschoben, bis seine Stirnseite 15 die Mantelfläche 26 der Welle 24 tangiert. Letztere Stellung entspricht dann wieder einem Verdrehwinkel λ 1. In Fig.3 ist eine Übergangsstellung zwischen Abflachung 25 und Mantelfläche 26 dargestellt, nämlich wo die Übergangskante 27 auf die

Stirnseite 15 stößt. Eine derartige Übergangsstellung entspricht einer der Übergangslinien F2 in Fig. 1. Je nach Übergangsstellung ist der Verstellkolben 15 einer Drehzahl n₂ entsprechend verschoben, d. h. daß bei Drehzahlen, die kleiner als ni sind, keinerlei Verstellung vom Spritzversteller erfolgt.

Am Hebel 19 greift ein Bowdenzug 28 an, der mit dem Steuerglied verbunden ist. Auf der anderen Seite des Verstellhebels, i9 greift eine Rückstellfeder 29 an, die

versucht, die Welle 24 in Normalarbeitslage zu drehen. Entsprechende Glieder können natürlich auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel am Verstellhebel 19 angreifen.

Als Steuerglied dient zfctn Beispiel ein Dehnstoffarbeitselement, das entgegen der Kraft der Rückstellfeder 29 wirkt. Das Dehnstöffarbeitselement arbeilet in der bekannten Weise mit temperaturabhängiger Volumenänderung eines Dehnstoffes (Wachses) in einem Arbeitsraum. Wärmt sich der Dehnstoff auf, so dehnt er sich aus und preßt ein Arbeitselement ein Stück aus dem Raum heraus. Die Verschiebung erfolgt weitgehend proportional zur Temperatur. Um das Dehnstöffarbeitselement kann ein elektrischer Heizwiderstand angeordnet sein. Sobald der Fahrer der Brennkraftmaschine \5 zum Starten »vorglüht«, wird gleichzeitig der Heizwiderstand eingeschaltet, so daß der Bowdenzug verstellt wird. Wenn dann die Brennkraftmaschine gestartet ist, wird auch der Heizwiderstand ausgeschaltet, so daß sich der Dehnstoff wieder abkühlt. Da die Abkühlung jedoch verhältnismäßig langsam vor sich geht, vergeht einige Zeit, bis die Welle 24 wieder ihre Ausgangslage einnimmt, in welcher der Verstellkolben 9 wieder auf »spät« gestellt ist. Diese Zeit reicht im allgemeinen für den Warmlauf der Brennkraftmaschine aus. Es ist auch bei entsprechender Anpassung möglich, daß das Dehnstöffarbeitselement durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine oder im Betrieb elektrisch beheizt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verstelleinrichtung für den Spritzbeginn bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem die Förderbewegung mindestens eines Pumpenkolbens bewirkenden Nockenantrieb, dessen relative Drehstellung zur Antriebsachse des Nockenantriebs zwecks Spritzbeginnverstellung durch einen Verstellkolben verstellbar ist, der von einem von der Antriebsdrehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe abhängigen Druck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder beaufschlagt ist und dessen dem Druck ausgesetzte Seite unter Einwirkung der Rückstellfeder zur Anlage an einen Anschlag bringbar ist der durch eine von einem Steuerglied in Abhängigkeit von der Brennkrafimaschinentesrperatur gesteuerte Stelleinrichtung bis zum Erreichen eines bestimmten Wertes der Brennkraftmaschinentemperatur im Sinne einer Vorverstellung des Einspritzzeitpunktes verstellbar ist, wobei der Anschlag durch die Stelleinrichtung von einer ersten, den Grenzbedingungen einer kalten Brennkraftmaschine entsprechenden Ausgangsstellung in eine zweite, den Grenzbedingungen bei einer betriebswarmen Brennkraftmaschine entsprechenden Endstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als drehbarer, stufenweise wirkender Nocken ausgebildet ist.

2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken von einer eine Abflachung (25) aufweisenden Welle (24) gebildet ist, die quer zum Verstellkolben (9) gelagert ist.