DE2648043A1

DE2648043A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE2648043A1
Application number: DE19762648043
Authority: DE
Inventors: Franz Eheim; Werner Faupel; Edgar Dipl Ing Goetz; Gerald Hoefer; Karl Konrath; Edgar Schmitt; Otmar Weiss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-10-23
Filing date: 1976-10-23
Publication date: 1978-04-27
Also published as: US4273090A; US4395990A; JPS5354617A; ATA751377A; FR2368611B1; DE2648043C2; GB1586215A; BR7707059A; US4489698A; AT366154B; FR2368611A1; JPS6137447B2

Description

R. 3528

Anlage zur Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart

Kraftstoffeinspritzpumpe Zusammenfassung

Es wird eine Kraftstoffeinspritzpumpe vorgeschlagen, bei der über einen Stellkolben der Spritzbeginnzeitpunkt während des Warmlaufens auf "früh" gestellt wird. Die Verstellung erfolgt durch Ändern des den Stellkolben beaufschlagenden Kraftstoffdrucks der Förderpumpe .

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ohne hydraulische Spritzzeitpunktverstellung besteht die Möglichkeit, für das Starten den Sprxtzzeitpunkt von Hand auf "früh" zu verstellen. Im unteren Last- und Drehzahlbereich erfolgt bei dieser Kraftstoffeinspritzpumpe keinerlei automatische Spritzbeginnverstellung, so daß diese willkürliche Ver-

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änderung in dem von der Automatik ausgenommenen Bereich erfolgt. In den höheren Last- und Drehzahlbereichen erfolgt dann die Verstellung bei dieser bekannten Vorrichtung im wesentlichen lastabhängig, da als Verbindungsglied zwischen Drehzahlregler und Spritzversteller ein von dem willkürlich betätigbaren Verstellhebel des Reglers angelenktes Gestänge dient. Abgesehen davon, daß die Spritzbeginnverstellung hier lastabhängig erfolgt, ist sie im unteren Drehzahl- und Lastbereich zwar auf "früh" verstellbar, aber im allgemeinen ausgeschaltet. Gerade in diesem Drehzahlbereich hat jedoch der Spritzbeginn einen entscheidenden Einfluß auf Merkmale der Verbrennung, wie Geräusch, Giftgas und Verbrauch.

Bei einer anderen bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe läßt das Drucksteuerventil zur drehzahlabhängigen Drucksteuerung einen Teil der Fördermenge der Förderpumpe entweder zur Saugseite der Pumpe oder zum Tank in die Rücklaufleitung abfliessen. Zusätzlich wird vom Regler der Kraftstoffeinspritzpumpe ein Ventil gesteuert, das lastabhängig eine zusätzliche Teilmenge abfliessen läßt, wodurch sich eine lastabhängige Spritzzeitpunktverstellung ergibt, so daß lediglich auf die Motorkenngröße Last in Bezug auf Geräusch, Giftgas und Verbrauch Rücksicht genommen wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einer überwiegend drehzahlabhängig gesteuerten Spritzbeginnverstellung der Spritzbeginn auch bei niederen Drehzahlen verändert wird und dieser Verstellung eine Frühverstellung vom Start an bis zum Warmlauf der Brennkraftmaschine überlagerbar ist. Die Zuordnung von Spritzversteller-Steuergröße und Drehzahlregler-Steuergröße bleibt dabei voll erhalten, so daß eine jeweilige Optimierung möglich ist. Als weiterer Vorteil, insbesondere der in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale, ist diese einfache Art der überlagerung anzusehen, welche von einer einfachen willkürlichen Druckänderung bis zu einer vollautomatisierten, in verschiedenen Variationen führen kann. Hierbei ist es möglich, den Automatisie-

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rungsgrad bausteinartig auszubauen. Es ist also mit einfachen Mitteln eine Typenvielfalt erreichbar, wobei die grundlegenden Merkmale, nämlich der Änderung der abfließenden Menge, um dadurch eine für den Warmlauf wichtige Frühverstellung durch Druckänderung zu erreichen, bei allen Vorrichtungen gleich sind.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die prinzipielle Darstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit Spritzversteller und Drucksteuerventil,

Fig. 2 ein Diagramm über den unterschiedlichen Grad der Verstellung je Drehzahl,

Fig. 3, 4, 5 und 6 einen jeweils unmittelbaren Eingriff am Drucksteuerventil,

Fig. 7> 8 und 9 die Steuerung einer separaten Abflußleitung, Fig. 10, 11 und 12 eine Drucksteuerung mittels eines zweiten in

Serie zum Drucksteuerventil angeordneten Ventils und

Fig. 13 eine als Sxcherheitsschaltung gedachte Anord

nung von Drucksteuerventil und zusätzlichem Ventil.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Bekanntlich erfolgt die Einspritzung beim Dieselmotor, wenn der Motorkolben 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 am Motor. Diese Veränderung des ZeitVerhältnisses wird durch den

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Spritzzeitpunktversteller ausgeglichen, wofür ein Großteil seines Arbeitsvermögens verwendet wird. Der Rest des Arbeitsvermögens jedoch dient je nach Forderung von der Brennkraftmaschinenseite einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, der Leistung, des Motorgeräuschs und/oder der Abgase. Bekanntlich ist der Zündverzug einer Dieselbrennkraftmaschine abhängig von der Temperatur, und zwar einmal der Kraftstofftemperatur, dann aber auch 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. (Im oberen Drehzahlbereich wirken sich Blaurauch und lauter Gang weniger stark aus.) Bei warmer Brennkraftmaschine würde dies jedoch zu einem harten Gang führen, die Brennkraftmaschine wäre laut. Eine Frühverstellung ist bekanntlich auch 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.

In Fig. 1 ist eine Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe in vereinfachter Art dargestellt. In einem Gehäuse 1 arbeitet in einer Zylinderbohrung 2 ein Pumpenkolben 3, der durch vereinfacht dargestellte Mittel entgegen der Kraft einer nicht dargestellten Rückstell-• feder in eine hin und her gehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt wird. Der Pumpenarbeitsraum 4 dieser Pumpe wird über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 3 angeordnete Längsnuten 5 und einen im Gehäuse 1 verlaufenden Kanal 6 aus einem Saugraum 7 mit Kraftstoff versorgt, solange der Pumpenkolben seinen Saughub ausführt bzw. seine untere Totpunktlage einnimmt. Sobald beim Beginn des Druckhubs und nach einer entsprechenden Verdrehung des Pumpenkolbens der Kanal 6 geschlossen ist, wird der im Pumpenarbeitsraum 4 befindliche Kraftstoff in einen im Pumpenkolben verlaufenden Längskanal 8 gefördert. Vom Längskanal

8 wird der Kraftstoff weiter über eine abzweigende Radialbohrung

9 (gestrichelt dargestellt) und eine in der Oberfläche des Pumpenkolbens angeordnete Verteilerlängsnut 10 (ebenfalls gestrichelt

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dargestellt) einer von Druckleitungen 11 zugeführt. Die Zahl der Druckleitungen 11 entspricht der Zahl der zu versorgenden Motorzylinder und ist entsprechend auf den Umfang der Zylinderbohrung 2 verteilt angeordnet. In den Druckleitungen 11 ist jeweils ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil 12 vorgesehen.

Der Saugraum 7 wird über eine Förderpumpe 13 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter l4 mit Kraftstoff versorgt. Die Pumpe 13 wird mit motordrehzahlproportionaler Drehzahl angetrieben und ist als volumetrische Pumpe ausgebildet, so daß mit zunehmender Drehzahl auch die Fördermenge zunimmt. Durch weiter unten näher beschriebenes gesteuertes Abfliessenlassen eines Teils der Fördermenge wird der Druck im Saugraum 7 gesteuert.

Um den Pumpenkolben 3 herum ist ein Ringschieber 16 angeordnet, der eine mit dem Längskanal 8 verbundene

Radialbohrung 17 während des Druckhubverlaufs des Pumpenkolbens 3 aufsteuert und damit das Förderende bzw. die vom Pumpenkolben in die Druckleitungen 11 geförderte Kraftstoffmenge bestimmt. Der nach dem Aufsteuern abströmende Kraftstoff strömt in den Saugraum 7 zurück.

Der Ringschieber 16 wird über einen Zwischenhebel 18 verschoben, der um eine fest ins Gehäuse eingesetzte Achse 19 schwenkbar ist und an seinem einen Ende mit einem Kopf 20 in einer Ausnehmung 21 des Ringschiebers 16 eingreift. An dem anderen Arm des Zwischenhebels 18 greift ein nicht dargestellter Fliehkraftregler als Drehzahlsignalgeber an. Weiterhin greift an diesem Zwischenhebel l8 eine in der Vorspannung willkürlich änderbare entgegen der Fliehkraft wirkende Feder an. Die durch die Lage des Ringschiebers l6 festgelegte Kraftstoffeinspritzmenge ist also abhängig von der Drehzahl sowie der willkürlich eingegebenen Federvorspannung (Last)

Der Pump- und Verteilerkolben 3 ist über einen Stift 23 niit einer Scheibe 24 verbunden, an deren Unterseite Stirnnocken 25 angeordnet sind. Die Scheibe 2k ist mit einer Antriebswelle 26 fest verbunden, die mit motordrehzahlsynchroner Drehzahl angetrieben wird.

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Die Stirnnockenscheibe 24, 25 wirkt mit Rollen 27 eines Rollenkranzes 28 so zusammen, daß der Pump- und Verteilerkolben bei der Drehung der Nockenscheibe die erwähnte hin und her gehende Bewegung ausführt. Die Anzahl der Nocken 25 ist so gewählt, daß das Pump- und Verteilerglied bei einer Umdrehung der Nockenscheibe ebenso viele Arbeitsspiele ausführt, wie die von der Einspritzpumpe zu versorgende Brennkraftmaschine Zylinder hat. Der Rollenkranz 28 ist drehverstellbar im Gehäuse 1 gelagert und über eine Kolbenstange 29 mit einem Spritzverstellkolben 30 so verbunden, daß eine Verschiebung des Spritzverstellkolbens 30 eine Verdrehung des Rollenkranzes 28 bewirkt. Hierdurch wird die Lage der Rollen 27 bezüglich der Nocken 25 geändert, so daß der Pörderbeginn, also der Druckhub des Pumpenkolbens 3 bezüglich des Drehwinkels der Antriebswelle 26 geändert wird. Es erfolgt eine Änderung des Spritzbeginns. Der Spritzverstellkolben 30 wird durch den im Saugraum 7 herrschenden Kraftstoffdruck beaufschlagt, der sich über einem Kanal 31 in den oberhalb des Kolbens 30 befindlichen Raum 32 überträgt. Je nach Höhe des Drukkes wird der Kolben 30 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 33 mehr oder weniger verschoben, was jeweils zu einer entsprechenden Änderung des Spritzbeginns führt. Der die Feder 33 aufnehmende Raum 34 ist durch einen Entlastungskanal 35 mit dem Kraftstoffbehälter 14 oder mit der Saugleitung 36 der Förderpumpe 13 verbunden.

Das weiter oben erwähnte Abfliessenlassen eines Teils der För dermenge zur Drucksteuerung und damit zur Steuerung des Spritz beginns kann auf verschiedene Weise erfolgen. In jedem Fall ist ein Drucksteuerventil 38 vorgesehen, das die Grundabflußmenge steuert. Dieses Drucksteuerventil 38 arbeitet mit einem Kolben 39, der gegen eine Rückstellfeder 40 durch den geförderten Kraftstoff verschiebbar iet und dabei eine Abflußöffnung 4l mehr oder weniger aufeteuert. Von der Abflußöffnung 41 führt ein Rücklaufkanal 42 zur Saugleitung 36 der Förderpumpe 13. Die Förderpumpe 13 weist eine Druckleitung 43 auf, die in den Saugraum 7 mündet und von der eine Steuerleitung 44 abzweigt, die zum Drucksteuerventil 3Θ führt.

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Erfindungsgemäß soll der Druck im Saugraum 7 vom Starten bis zum Warmlauf des Motors relativ erhöht werden, um dadurch eine vorübergehende zusätzliche Frühverstellung des Spritzbeginnzeitpunktes zu erreichen. Eine Druckerhöhung jedoch bedingt, daß die abfliessende Kraftstoffmenge verringert wird. Diese vorübergehende Verringerung der abströmenden Menge kann erfindungsgemäß auf drei verschiedene Arten erfolgen:

1. durch unmittelbaren Eingriff am Drucksteuerventil 38;

2. durch unabhängig vom Drucksteuerventil 38 erfolgendes gesteuertes Abfliessenlassen einer zusätzlichen Menge über einen gesteuerten Bypaß 46, wie er gestrichelt in der Zeichnung dargestellt ist. Die Lage des Bypaß 46 ist hier willkürlich gewählt. Entscheidend ist jedoch, daß er an irgendeiner Stelle auf der Druckseite der Förderpumpe 13 abzweigt, was vorteilhafterweise bei dem dargestellten Beispiel der Saugraum 7 der Einspritzpumpe ist. Der Bypaß 46 wird durch ein ebenfalls gestrichelt dargestelltes Steuerventil 47 gesteuert,

3. durch ein in der Steuerleitung 44 oder dem Rückstromkanal 42 in Reihe zum Drucksteuerventil 38 angeordnetes gesteuertes Druckhalteventil 49, das jeweils ebenfalls in Figur 1 nur gestrichelt dargestellt ist.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Diagramm ist über der Ordinate der für die Spritzverstellung maßgebende Druck ρ und über der Abszisse die Drehzahl η aufgetragen. Die Kurve I entspricht hierbei der Wirkung des stets vorhandenen Drucksteuerventils 38. Erfindungsgemäß ist angestrebt, den Druck im Saugraum 7 vorübergehend vom Starten bis zum Warmlauf zu erhöhen, um dadurch eine vorübergehende Frühverstellung zu erreichen. Soll die Kennlinie I als Normalarbeitskennlinie dienen, so muß eben für den Start entsprechend der Kennlinie II der Druck erhöht werden, was in einem Teil der dargestellten Ausführungsbeispiele gezeigt ist. Es kann jedoch auch die Kennlinie I als Startkennlinie dienen, so daß bei warmem Motor die Kennlinie einen niederen Druck pro Drehzahl aufweist, wie es beispielsweise durch die Kennlinie III dargestellt ist. Auch hierfür sind diverse Ausführungsbeispiele

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dargestellt. Grundsätzlich gilt, daß durch stärkeres Drosseln der Abflußmenge eine Druckerhöhung und durch stärkeres Abfliessenlassen eine Druckminderung erreicht wird.

Bei den in Fig. 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt der Eingriff zur Druckänderung unmittelbar am Drucksteuerventil 38.

Bei dem ersten in Fig.. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Druckerhöhung bei kaltem Motor mechanisch erreicht, indem die den Kolben 39' des Druckhalteventils belastende Feder 40' in der Vorspannung änderbar ist. Hierzu wird ein in das Gehäuse 51 des Druckhalteventils eingeschraubter Bolzen 52 über einen Hebel 53 verdreht, und verschiebt dabei je nach Steilheit des Gewindes und Drehwinkel mehr oder weniger einen die Feder 40' belastenden Kolben 54. Aus dem Saugraum 7 gelangt der Kraftstoff hierbei durch die Steuerleitung 44 unter den Kolben 39', um von dort über die Abflußöffnungen 4l in den Ruckströmkanal 42 zu gelangen. Wird also der Kolben 52 weiter hereingeschraubt, so erhöht sich der Druck im Saugraum 7 und umgekehrt. Der Hebel 53 ist vorteilhafterweise gegen eine Feder 55 verstellbar und kann durch einen nicht dargestellten Bowdenzug oder ein Gestänge willkürlich oder auch durch eine entsprechende Vorrichtung automatisch verstellt werden. Während bei Normalbetrieb, d.h. warmer Brennkraftmaschine, die Feder 40' leicht entspannt ist, was einer mehr herausgeschraubten Stellung des Kolbens 52 und was der Kurve I entspricht, wird für den Warmlauf der Kolben 52 weiter hereingeschraubt, was eine Zunahme der Vorspannung der Feder 40' zur Folge hat, was der Kurve II in Fig. 2 entspricht.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der die Feder 40' des Drucksteuerventils belastende Kolben 54 durch ein temperaturabhängig arbeitendes Glied 57 verstellt. Im Ausführungsbeispiel dient als temperaturabhängig arbeitendes Glied ein Dehnstoff regler, dessen mit dem Dehnstoff aufgefüllte Patrone 58 durch einen elektrischen Heizwiderstand 59 aufgeheizt einen Arbeitsstift 60 betätigt, der über einen Zwischenkolben 6l auf den Kolben 54

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wirkt. Das Drucksteuerventil 39', 40', 4l, 42, 44 arbeitet so, wie in dem mit Fig. 3 dargestellten Beispiel.

Die Punktion der temperaturabhängigen Steuerung ist folgende: Sobald beim Dieselmotor für das Starten vorgeglüht wird, wird gleichzeitig die Heizspule 59 eingestellt, so daß über den sich dadurch ausdehnenden Dehnstoff der Arbeitsstift 60 die Kolben 6l und 54 verschiebt, wodurch die Feder 40' stärker zusammengeschoben wird. Hierdurch steigt, wie weiter oben beschreiben, der Druck im Saugraum 7 (Kurve II), was die gewünschte Frühverstellung zur Folge hat. Sobald dann die Brennkraftmaschine warm ist, wird die Spule 59 abgeschaltet, so daß der Arbeitsstift 60 einfährt und die Feder 40' mit der Folge der Drucksenkung im Saugraum 7 mehr entspannt wird (Kurve I). Die Schaltung der Heizspule 59 erfolgt über einen vorzugsweise temperaturabhängig betätigten Schalter.

Es ist natürlich auch vorstellbar, daß das temperaturabhängig arbeitende Glied durch das Kühlwasser des Motors aufheizbar ist, wobei jedoch die Funktion des Eingriffs in das Drucksteuerventil 38 umgekehrt sein müßte. Es müßte die Feder 40' bei ungeheiztem Glied mehr vorgespannt sein als bei aufgeheiztem. Bei der Verwendung eines Dehnstoffreglers müßte beispielsweise der Arbeitsstift 60 gegen einen festen Anschlag wirken und dabei die Patrone 58, die mittelbar auf die Feder 40 wirkt, verschieben, um dabei die Feder 40 zu entlasten.

Statt einem mechanischen oder temperaturabhängigen Glied kann die Feder 40' auch über einen Magneten im Weg (Vorspannung) geändert werden.

In Fig. 5 ist eine Variation des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt, bei dem der Drehnstoffregler 57 nicht unmittelbar den Kolben 54 betätigt, sondern unter· Zwischenschaltung einer Feder 63· Der in eingefahrener Stellung dargestellte Arbeitsstift 60 wirkt dabei auf einen Federteller 64 der Feder 63. Der Federteller 64 ist in einer sich am Gehäuse 51 abstützender Buchse 65 geführt, die einerseits als Anschlag für

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den Kolben 54 der Feder 40' dient und an der sich andererseits eine Rückstellfeder 66 des Arbeitstiftes 60 abstützt. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausgangslage (wärme Brennkraftmaschine entsprechend Kurve I) ist die Feder 63 weitgehend entspannt. Sie wirkt zumindest nicht den Kolben 54 verschiebend. Sobald jedoch bei Kaltstart der Brennkraftmaschine der Arbeitsstift 60 durch Aufheizen des Dehnstoffreglers ausgefahren wird, bewirkt die Feder 63 über den Kolben 67 eine Verschiebung des Kolbens 54 und damit eine Änderung der Kraft der Feder 40', wordurch sich eine Verstellung entsprechend der Kurve II ergibt. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Kolben 39" des Drucksteuerventils ein temperaturabhängig sich in seiner Länge ändernder Stab 69 angeordnet. Der Kolben 39" ist in seinem mittleren Bereich quergeteilt und von der Teilungsebene aus mit Sackbohrungen 70 versehen. In diesen Sackbohrungen 70 ist der Stab 69 angeordnet, so daß eine Längenänderung des Stabes 69 eine Längenänderung des Kolbens 39" zur Folge hat. Beiden Hälften des Kolbens 39" werden auf den Dehnstab 69 einerseits durch die Feder 40, andererseits durch den in der Leitung 44 herrschenden Kraftstoffdruck gepreßt. Eine Längenänderung des Dehnstabes 69 hat eine Änderung der Abflußöffnung 4l zur Folge, was sich naturgemäß auf den Druck im Saugraum 7 und damit auf die Spritzverstellung auswirkt.

Je nach Art des Dehnstabes 69 kann diese Anordnung zur Viskositätskorrektur des Kraftstoffes oder zur WarmlaufSpritzverstellung verwendet werden. Bekanntlich ändert sich mit der Temperatur auch die Viskosität des Kraftstoffes. Er wird mit zunehmender Temperatur dünnflüssiger. Um die Spritzbeginnverstellung beim Warmlauf des Motors besonders gut zu beherrschen, geht man bei der Drucksteuerung von einer konstanten Kraftstofftemperatur aus. Die Kraftstofftemperatur ändert sich jedoch nicht unbedingt mit der Motortemperatur. Je nachdem wieviel Kraftstoff über das Drucksteuerventil von der Druckseite der Pumpe zur Saugseite gefördert wird, ändert sich die Temperatur in Abhängigkeit dieser Verlustenergie. Durch einen Dehnstab 69» der sich mit zunehmender Temperatur ausdehnt, kann bei entsprechender Aus-

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dehnung pro Temperatur eine temperatur- oder viskositätsabhängige Änderung der Abflußöffnung 4l erreicht werden, die bewirkt, daß sich der Steuerdruck nicht in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur ändert.

Da sich die Kraftstofftemperatur auch auf die Verbrennung auswirkt, wie eingangs ausgeführt, kann es jedoch wünschenswert sein, bei kaltem Kraftstoff eine Frühverstellung zu erhalten, was durch eine Druckerhöhung im Saugraum 7 erreichbar ist. Ein normales Drucksteuerventil üblicher Bauart weist hierbei eine gewisse Selbstregelung auf, die sich durch die veränderte Viskosität des Kraftstoffes ergibt. Soll jedoch darüber hinaus eine Druckzunahme bei kaltem Kraftstoff erreicht werden, so muß der Dehnstab 69 mit zunehmender Temperatur eine Längenverkürzung aufweisen.

In Fig. 7 bis 10 sind Beispiele der Drucksteuerung dargestellt, bei denen unabhängig vom Drucksteuerventil 38 über einen Bypaß 46 Kraftstoff aus dem Saugraum 7 abströmen kann, wobei der Bypaß 46 durch eine Drucksteuerventil 47 gesteuert wird. Diese Art des Eingriffs hat den Vorteil, daß an einer üblichen Serienpumpe eine derartige Drucksteuerung zusätzlich oder später anbaubar ist in Form beispielsweise eines Baukastensystems. Um die eingangs genannte Frühverstellung zu erreichen, muß dieser Bypaß für Normalbetrieb (warmer Motor) weiter aufgesteuert wer den, hingegen bei Warmlauf weniger Kraftstoff abfließen lassen bzw. ganz gesperrt sein. Der beim Starten und Warmlauf im Saug raum 7 erforderliche höhere Druck wird somit durch das Drucksteuerventil 38 bestimmt entsprechend der Kurve I in Fig. 2. Die Kurve III in Fig. 2 würde dann dem Normalbetrieb bzw. der Wirkung des Drucksteuerventils 47 entsprechen.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel dient als Steuerventil ein Magnetventil 72. Das Magnetventil 72 ist in einen Flansch 73 eingeschraubt, der am Gehäuse 1 der Einspritzpumpe befestigt ist. Durch den Anker 74 des Magnetventils 72

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wird der Durchgang durch eine im Plansch 73 angeordnete Drosselbohrung 75 gesteuert, über die Kraftstoff vom Saugraum 7 zu dem Abflußkanal 46 strömen kann, der in seinem ersten Abschnitt 46' ebenfalls im Flansch angeordnet ist. In der Figur ist der Abflußkanal 46' aufgesteuert dargestellt, d.h. das Magnetventil nimmt die Schaltstellung für Normalbetrieb (warmer Motor) ein. Hierbei ist es denkbar, daß das Magnetventil in stromlosem Zustand dargestellt ist oder in erregtem Zustand. Für die Start- und Warmlaufphase jedoch wird das Magnetventil entweder unter Strom oder durch Abschalten umgeschaltet, so daß der Abflußkanal 46' von der Drossel 75 und vom Saugraum 7 getrennt ist, was eine entsprechende Druckerhöhung und eine Spritzfrühverstellung zur Folge hat. Der Stromkreis des Magnetventils 72 wird vorteilhafterweise durch einen Thermoschalter gesteuert.

Zur Steuerung der Verbindung zwischen Drosselbohrung 75 und Abflußkanal 46' kann auch ein thermostatgesteuertes Ventil dienen, das dann wie weiter oben ausgeführt entweder über eine Heizwicklung oder durch das Kühlwasser des Motors erregt wird. Statt einer Drossel 75 kann natürlich auch ein federbelastetes Ventilglied dienen, welches in seiner hydraulischen Steuerwirkung dem Drucksteuerventil 38 angepaßt ist und bei dem als Mittel zur Sperrung des Ventils bzw. Änderung von dessen Aufsteuerdruck ein Magnet oder ein Thermostat dient. Das denkbare Prinzip der Drucksteuerung des beweglichen Ventilteils ist den oben beschriebenen Beispielen entnehmbar. Die Abflußmenge durch den Bypaß wird also entweder durch Sperren des Bypaßes oder durch Ändern der Ventilschließkraft erreicht.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein bewegliches Ventilteil 77 durch den im Saugraum 7 herrschenden Druck von einer Feder 78 unterstützt auf seinen Ventilsitz 79 gepreßt. An diesem beweglichen Ventilteil 77 greift ein Dorn 80 des Steuerventils 47" an, um zum Aufsteuern des Bypaß 46' das bewegliche Ventilteil 77 entgegen der Kraft der Feder 78 und entgegen dem im Saugraum 7 herrschenden Druck zu verschieben. Je nachdem wie weit das Ventilglied von dem Sitz

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79 abgehoben wird, entsteht ein mehr oder weniger großer Drosselspalt. Die abfliessende Menge kann nun entweder durch diesen Drosselspalt bestimmt werden oder durch einen im Abflußkanal 46' angeordneten Drosselquerschnitt 8l. Auch ist es denkbar, wie gestrichelt dargestellt, daß ein konstanter zusätzlicher Abflußkanal 82 vorgesehen ist. Dieses ist mehr eine Frage der Abstimmung der gesamten Steuerung, insbesondere mit dem Drucksteuerventil 38. Durch das konstante Abströmen wird in jedem Fall eine gewisse Kühlung der Einspritzpumpe und auch eine Entfernung der Luftblasen im Kraftstoff erreicht. Letzteres hängt jedoch auch von der Lage des Beginns des Bypaßes 46^r ab. Als Steuerglied des Steuerventils dient bei dem in Fig. 8 dargestellten Beispiel ein Dehnstoffregler 83, der in einem Gehäuse 84 angeordnet ist, welches von Kühlwasser durchströmt wird. Bei kaltem Motor bleibt der Dorn 80 des Dehnstoffreglers 83 eingefahren, so daß auch das Ventil 77, 78, 79 geschlossen bleibt. Demzufolge ist der Druck im Saugraum 7 entsprechend Kennlinie II in Fig. 2 erhöht. Sobald dann bei zunehmender Motortemperatur der Dorn 80 ausfährt, wird das Ventil geöffnet und es kann eine zusätzliche Menge aus dem Saugraum 7 abströmen, wodurch der Druck dort in der gewünschten Weise sinkt. Da der Dorn 80 in seinem Weg rein temperaturabhängig gesteuert ist, könnte bei Übertemperaturen des Motors der Dorn eine Zerstörung des Ventils bewirken. Aus diesem Grunde ist der Dehnstoffregler 83 durch eine Feder 85 belastet, die gegebenenfalls ein Ausweichen des gesamten Drehnstoffreglers 83 ermöglicht.

Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Variation des in Fig. 8 dargestellten. Statt einem Kugelventil wird hier ein Schieber 87 betätigt, in den ein Drosselkanal 75' angeordnet ist. Der Schieber wird gegen eine Feder 88 verschoben, wobei nach Zurücklegung eines bestimmten Weges die Drosselbohrung 75' aufge-^ steuert wird, so daß Kraftstoff aus dem Saugraum 7 abströmen kann.

In Fig. 10 bis 12 ist in Beispielen die dritte Art des Eingriffs zur Abflußmengenänderung und damit Druckänderung im Saugraum 7 dargestellt. Gemäß diesen Eingriffsmöglichkeiten ist ein Druckhalteventil 49, dessen Haltedruck gesteuert änderbar ist, in den Hy-

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draulikkanälen des Drucksteuerventils 38 angeordnet (Fig. 1) und bewirkt dadurch bei Erhöhung des Haltedrucks auch eine Erhöhung des Drucks im Saugraum 7. Das Druckhalteventil 49 kann in der Steuerleitung 44 stromauf des Drucksteuerventils 38 angeordnet sein, es kann jedoch stromab der Abflußöffnung 4l im Rückströmkanal 42 angeordnet sein, wobei vorteilhafterweise die Rückseite des Kolbens 39 von dem durch das Ventil 49 gestauten Druck beaufschlagt wird. Für den Start und Warmlauf wird der Haltedruck des Druckhalteventils 49 höher eingestellt entsprechend der Kennlinie II in Fig. 2. Bei Normalbetrieb (warmem Motor) wird das Ventil 49 entweder ausgeschaltet oder der Haltedruck entsprechend verringert, was dann der Kennlinie I in Fig. 2 entspricht. Am Drucksteuerventil 38 selbst wird jedoch nichts geändert.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Drucksteuerventil 38 und das Druckhalteventil 39 zu einer Ventileinheit zusammengebaut. Das eigentliche Drucksteuerventil 38 ist genauso aufgebaut wie das in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte. Der Kraftstoff gelangt aus dem Saugraum 7 über die Steuerleitung 44 unter den Kolben 39' des Drucksteuerventils, welcher durch eine Feder 40' belastet ist. Während bei den Beispielen nach Fig. 3 bis 5 diese Feder in der Vorspannung änderbar ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel in den über den Federraum abströmenden Kraftstoff ein Druckhalteventil 49 geschaltet. Dieses Druckhalteventil 49 hat ein bewegliches Ventilteil 90, was hier als Kugel ausgebildet ist und welches durch eine Feder 91 belastet wird, deren Vorspannung änderbar ist. Nach Durchströmen der Abflußöffnung 41 am Drucksteuerventil 38 gelangt der Kraftstoff in den Rückstromkanal 42, der bei diesem Beispiel über den Federraum 89 und das Druckhalteventil 49 läuft. Das Druckhalteventil 49 bewirkt einen Stau, der von der Kraft der Feder 91 abhängt und der die Feder 40' des Drucksteuerventils 38 unterstützt. Die Kraft der Feder 91 des Druckhalteventils 49 wiederum wird durch ein Steuerglied 92 geändert, das in Abhängigkeit von der Motortemperatur arbeitet. Bei diesem Beispiel dient als Steuerglied ein Dehnstoffregler 93, der wie in Fig. 3 dargestellt bei Start und Warmlauf der Brennkraftmaschine aufgeheizt ist, wodurch die Kraft

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der Feder 91 größer ist. Nach dem Warmlauf wird die Heizwicklung abgeschaltet j so daß der Steuerdorn 94 des Dehnstoffreglers wieder einfährt und damit die Feder 91 stärker entspannt wird. Diese Entspannung hat zur Folge, daß der Druck im Saugraum 7 wieder abnimmt. Hierbei ist es durchaus möglich, die Feder 91 derart zu entlasten, daß das Ventil 49 keinerlei Drosselwirkung auswirkt und die gesamte Drucksteuerung bei warmem Motor lediglich über das Drucksteuerventil 38 erfolgt.

Das in Fig. 11 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet im Prinzip so wie das in Fig. 10 dargestellte. Der Unterschied besteht in der Art des Steuerglieds 92. Dieses Steuerglied ist wie bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel vom Warmwasser der Brennkraftmaschine beheizt, so daß eine Entlastung des beweglichen Ventilglieds 90' nach dem Warmlauf der Brennkraftmaschine erfolgt sein muß. Hierfür greift der Dehnstoffregler 83' über seinen Dorn 80' am beweglichen Ventilteil 90' an und verschiebt dieses entgegen der Kraft der Feder 91'· Bei warmem Motor ist demnach der Rückströmkanal 42' ungedrosselt aufgesteuert, so daß die Drucksteuerung des Saugraums 7 lediglich vom Drucksteuerventil 38 vorgenommen wird.

In Fig. 12 ist eine Variante der vorherigen Ausführungsbeispiele dargestellt. Das Drucksteuerventil 38 weist in seinem Kolben 39" eine Bohrung 96 auf, die einen gedrosselten Abschnitt 97 hat. Ein Teil des abfliessenden Kraftstoffes strömt somit anstatt über die Abflußöffnung 4l über diese Drosselbohrung 97 ab. Diese Drossel 97 hat entweder die Funktion der stets offenen Drosselbohrung 82 in dem in Fig. 8 dargestellten Beispiel oder es ist stromab der Drossel ein hier nicht dargestelltes Ventil angeordnet. Der Rückströmkanal 42 ist dann wie hier nicht näher dargestellt geteilt, wobei die durch die Abflußöffnung 4l bzw. die durch die Drossel abströmende Menge später wieder zusammengeführt wird. Im Fall der Nachschaltung eines Ventils gelangt der Kraftstoff nach Durchströmen der Drosselbohrung 97 in den Vorraum dieses Ventils, das wie in Fig. 11 dargestellt aufgebaut sein kann. Das Ventil ist bei kaltem Motor geschlossen und bewirkt dadurch beim Durchströmen des Drucksteuerventils 38 eine Druckerhöhung im Saugraum 7 und

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somit eine Frühverstellung des Spritzverstellers. Das nach dem Start elektrisch oder durch das Kühlwasser aufgeheizte Dehnstoff-Arbeitselement öffnet dann allmählich das Ventil, so daß der Druck im Saugraum 7 niedriger wird.

Bei allen automatischen Steuerungen besteht die Gefahr, daß die Automatik versagt und dadurch der angestrebte Vorteil nicht erreicht wird bzw. sogar Schaden auftreten können. So kann es beispielsweise für manche Brennkraftmaschinen schädlich sein, wenn die bei kalter Brennkraftmaschine angestrebte Frühverstellung bei warmem Motor nicht abgestellt wird. Die Zündung erfolgt dann so weit vor OT, daß dies für das Material unvertretbar ist, ganz abgesehen von den Nachteilen für den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine. Diese nicht zurückgenommene Frühverstellung bei warmem Motor ist besonders bei höheren Drehzahlen gefährlich. Andererseits ist die Frühverstellung bei kaltem Motor, insbesondere in niederem Drehzahlbereich, von Vorteil und notwendig, umsomehr als bei kaltem Motor dieser Drehzahlbereich hauptsächlich benutzt wird.

In Fig. 13 ist eine Ausgestaltung des Drucksteuerventils 38 dargestellt, mit dem wie in Fig. 2 dargestellt ab einer Drehzahl nl der Druck vorübergehend auf einem etwa konstanten Druck pl bleibt, um dann ab der Drehzahl n2 den für warme Brennkraftmaschine erforderlichen Druck einzustellen. Bis zur Drehzahl nl folgt also die Drucksteuerung der Kennlinie II und ab der Drehzahl n2 der Kennlinie I.

Der Kolben 39"' des Drucksteuerventil ist hierbei ebenfalls mit der Axialbohrung 96 und Drossel 97 ausgestattet. Die Stirnseite 98 steuert die Abflußöffnung H und der Kolben 39^IM ist gegen dit Fedtr ¹JO¹ verstellbar. Die vom Federraum 89' abströ mende Mtng· kenn durch das Druckhalteventil 49 gestaut werden, die Drucksteuerung kann jedoch auch als in den Figuren 7 bis 9 dargestellte Bypaßsteuerung erfolgen. Erfindungsgemäß ist am Steuerkolbtn 39"^f eine »weite Steueratelle vorgesehen, die bei einer der kritischen Drehzahl nl entsprechenden Stellung einen

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zusätzlichen Abflußquerschnitt aufsteuert, so daß die Summe der aufgesteuerten Querschnitte eine Drucksteuerung gemäß warmer Brennkraftmaschine entspricht. Wie in Fig. 13 dargestellt, ist die Bohrung 96 durch eine Querbohrung 99 ^mit einer in der Mantelfläche des Kolbens 39'" angeordneten Ringnut 100 verbunden. Diese Ringnut 100 steuert nach Zurücklegung des oben genannten Weges einen Abflußkanal 101 auf, der in den Rückströmkanal 42 mündet. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist natürlich nicht auf einen Kolben mit Mittelbohrung und entsprechender Querbohrung eingeschränkt. Der Steuereffekt kann natürlich auch durch die Form der gesteuerten Abflußöffnung 41 oder durch eine sonstige vom Kolben gesteuerte Stelle erreicht werden. Maßgebend ist, daß ab einer bestimmten Drehzahl unabhängig von der Motortemperatur auf die Normaldruckkennlinie die dem warmen Motor entspricht, eingesteuert wird.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

ί1J Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem die Förderbewegung mindestens eines Pumpenkolbens bewirkenden Nockenantrieb, dessen im Pumpengehäuse gelagerter Teil zwecks Spritzbeginnverstellung relativ gegen seinen umlaufenden Teil durch einen entgegen einer Rückstellkraft verschiebbaren Verstellkolben verstellbar ist, dessen Arbeitszylinder an eine Kraftstofförderpumpe angeschlossen ist, deren Förderdruck mittels eines Drucksteuerventils und durch gesteuertes Abfliessenlassen einer Teilmenge mindestens drehzahlabhängig steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Eingriff eines Steuergliedes (52, 57, 47, 92) die Steuerung vorübergehend, insbesondere beim Starten bis zum Warmlauf des Motors, die abfliessende Teilmenge relativ verringert und der Druck relativ erhöht wird.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff am Drucksteuerventil (38) erfolgt.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Drucksteuerventil (38) eine zusätzliche Abflußstelle (46) vorgesehen ist und daß der Eingriff an dieser Abflußstelle (46) über ein Steuerventil (47) erfolgt.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff an einem im Flüssigkeitsstrom

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stromauf oder stromab des Drucksteuerventils (38) angeordneten Druckhalteventil (49) erfolgt.
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Druckhalteventil (49) stromab des Drucksteuerventils (38) angeordnet ist und daß der Leitungsabschnitt (42) zwischen Drucksteuerventil (38) und Druckhalteventil (39) mit dem je Feder (40) des Drucksteuerventils (38) aufnehmenden Raum verbunden ist.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (38, 47* 49) ein vom Kraftstoff beaufschlagtes bewegliches Ventilglied (39, 74, 77j 87, 90) aufweist, das einen Durchgang steuert und gegen eine Schließkraft, insbesondere Feder, verschiebbar ist und das beim Eingriff die Schließkraft (40, 9I) durch das Steuerglied (52, 57, 93) änderbar ist.
7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schließkraft zwei unabhängig am Ventilteil (39') angreifende Federn dienen, von denen eine stets in Wirkung ist und die andere beim Eingriff durch das Steuerglied (57) zugeschaltet oder in der Vorspannung geändert wird.
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schließkraft zwei hintereinander angeordnete Federn (40', 63) dienen, von denen mindestens eine (40¹) stets in Wirkung ist und die andere beim Eingriff durch das Steuer-

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glied (57) die Vorspannung der einen Feder (4O¹) ändert.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein vom Kraftstoffdruck beaufschlagtes bewegliches Ventilglied (77, 87, 90) aufweist, welches durch eine Schließkraft, insbesondere Feder (78, 88, 91) belastet ist und daß beim Eingriff durch das Steuerglied (47, 92) entgegen der Schließkraft verschiebbar den Durchgangsquerschnitt bestimmt.
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein vom Kraftstoffdruck beaufschlagtes bewegliches Ventilglied (39") aufweist, das durch eine Schließkraft, insbesondere Feder (40), belastet ist und das beim Eingriff das Steuerglied (69) den Abstand zwischen Schließkraftangriffspunkt am Ventilglied (39) und der Steuerstelle des Ventilglieds selbst ändert.
11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (39) als quergeteilter Kolben ausgebildet ist, zwischen dessen Teilen das Steuerglied (69) angeordnet ist.
12. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied ein elektrisch und/oder mit Kühlwasser heizbarer Thermostat (57, 83, 92) dient.

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13. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat ein Dehnstoff- oder Bimetall-Arbeitselement aufweist.
lh. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 12 oder -13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Thermostat auf seiner der Steuerseite abgewandten Seite an einer Feder (85) abstützt, die nach Beendigung des Steuervorgangs ein Ausweichen des Thermostats (83) ermöglicht (Fig. 8 und 11).
15. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied ein elektrischer Stellmotor, insbesondere in Form eines Elektromagneten (72), dient.
16. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (52) als ein willkürlich betätigbares Hubglied ausgebildet ist.
17· Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventilteil des Drucksteuerventils ein eine erste Abflußöffnung (hl) steuernder Kolben (39"') dient, der nach Zurücklegung eines von der Drehzahl entsprechenden Weges eine zweite Abflußöffnung (101) bestimmten Querschnitt aufsteuert.
18. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Abflußquerschnitte (¹Jl, 101) dem

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Abflußquerschnitt bei Normalbetrxeb (warmer Motor) entspricht,

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