DE2906297C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Einrichtung ist aus der CH-PS 5 52 749 be­ kannt. Mit dieser Einspritzeinrichtung sollen große, der vollen Betriebsdrehzahl bzw. der vollen Betriebslast entsprechende Brennstoffmengen auch bei kleineren Dreh­ zahlen als der vollen Betriebsdrehzahl in den Zylinder eingespritzt werden. Dies wird hier durch das Verschwenken der Schwenkhebel sowohl für das Saug- als auch das Überströmventil erreicht, wobei gleichzeitig der Einspritz­ beginn und das Einspritzende während des Betriebes verschoben werden, und zwar ohne Veränderung der einzusprit­ zenden Brennstoffmenge. Die Verstellung erfolgt mit Hilfe einer Stellvorrichtung, die durch eine auf Steuersignale ansprechende Steuervorrichtung gesteuert wird. Dadurch kann in diesem Fall eine rasche Be­ schleunigung der Maschine aus dem Leerlauf oder ein Umsteuern, bei dem die Maschine möglichst rasch in der umgekehrten Drehrichtung ihre Betriebsdrehzahl erreichen soll, erzielt werden.

Hochleistungs-Diesel-Brennkraftmaschinen verlangen das Einspritzen großer Brennstoffmengen auch im Teillastbe­ reich. Aus thermodynamischen Gründen werden diese großen Brennstoffmengen bezüglich des oberen Totpunktes früher als bisher eingespritzt, um der Forderung nach besserem Brennstoffverbrauch und den verschärften Abgasvorschrif­ ten gerecht zu werden. Das Vorverlegen des Einspritz- und Zündpunktes bringt es aber mit sich, daß hierdurch das Kaltstart­ verhalten der Brennkraftmaschine durch harte Verbren­ nungsgeräusche im Zylinder, d. h. starkes Klopfen, ungün­ stig beeinflußt wird. Zudem ergeben die mit dem Klopfen im Zylinder auftretenden steilen Druckgradienten und hohen Spitzendrücke im Zylinder eine erhöhte Beanspru­ chung für das Triebwerk der Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Art so abzuändern, daß das Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschine verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch diese Gestaltung der Einspritzeinrichtung läßt sich auf einfache Weise das Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschine verbessern, indem mit dem Anlassen und während einer Aufwärmperiode (Anlaßphase) der Maschine ein späterer Förderbeginn der Brennstoffeinspritzpumpe und damit ein späterer Zündzeitpunkt eingestellt wird als nach dem Ende der Aufwärmperiode. Dadurch lassen sich die sonst beim Einspritzen großer Brennstoffmengen im Zylinder auftre­ tenden steilen Druckgradienten und hohen Spitzendrücke sowie das damit verbundene Klopfen vermeiden. Eine erhöhte Beanspruchung des Triebwerkes der Brennkraftma­ schine tritt dann nicht mehr auf und es werden nach Ablauf der Anlaßphasendauer durch die Rückstellung auf den frühen Förderbeginn auch die damit verbundenen Vorteile wieder zurückerhalten. Da die Einrich­ tung einfach, billig und zuverlässig ist, ermöglicht sie ein weitgehend problemloses Anpassen an verschiedene Konstruktionen und Anwendungen der Brennkraftmaschine.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen, wobei sowohl ein durch ein Druck­ medium betätigtes Kolben-Zylinder-Aggregat gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 2 als auch ein Steuerventil für die Steuer­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 aus der be­ reits vorstehend in Verbindung mit dem Hauptanspruch ange­ führten CH-PS 5 52 749 bekannt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgen­ den Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Brennstoffeinspritzeinrichtung teilweise im Schnitt und die Steuer- sowie die Stellvorrichtung in Verbindung mit einer Zeitmeßvorrichtung und einen diese beeinflussenden Verstellvorrichtung in Blockdarstellung,

Fig. 2 die Blockdarstellung gemäß Fig. 1 in Form einer pneumatischen Vorrichtungsanordnung für die Betriebsförderbeginnstel­ lung und

Fig. 3 die Vorrichtungsanordnung nach Fig. 2 jedoch für die Anlaß­ förderbeginnstellung.

Gemäß Fig. 1 weist eine Brennstoffeinspritzpumpe einen Pumpenkörper 1, einen in diesem ausgebildeten Pumpenarbeitsraum 2, ein Saugventil 3, ein Überströmventil 4 und ein Druckventil 5 auf. Das Saugventil 3 befindet sich in einem Eingangskanal 6, der an eine nicht dargestellte Brennstoffzuführleitung angeschlossen ist. Das Über­ strömventil 4 ist in einem Überströmkanal 7 angeordnet, der an eine nicht dargestellte Überströmleitung ange­ schlossen ist. Das Druckventil 5 ist in einem Austritts­ kanal 8 untergebracht, an den eine nicht dargestellte Förderleitung angeschlossen ist, die zu einem nicht dargestellten Brennstoffeinspritzventil führt. Ein Pumpenkolben 9 ist in einer zum Druckventil 5 axialen Bohrung des Pumpenkörpers 1 verschiebbar angeordnet, wobei der Förderhub entgegen der Federkraft einer Schrau­ benfeder stattfindet. Er wird über einen aus einer Nockenwelle 10 mit Nocken 10′, einer Rolle 11 und einem Zwischenstück 12 bestehenden Antriebsmechanismus angetrieben. Das Zwischenstück 12 treibt zugleich den Ventilkörper 13 des Saugventiles 3 über einen Steuerhebel 15 und einen Stößel 16 sowie den Ventilkörper 14 des Überströmventiles 4 über einen Steuerhebel 17 und einen Stößel 18 an. Der Steuerhebel 17 für das Überströmventil ist auf an sich bekann­ te Weise auf einem Exzenter 19 einer Exzenterwelle 20 schwenkbar angeordnet, die über ein Gestänge 21 mit einem nicht dargestellten Drehzahlregler in Steuerverbindung steht. Durch Verdrehen der Exzenterwelle 20 um ihre Hauptachse werden die Exzenterachse und damit die Schwenkachse des Steuerhebels 17 verstellt, wodurch die Hubstellung des Ventilkörpers 14 des Überströmventiles 4 und damit das Förderende und die Fördermenge der Brenn­ stoffeinspritzpumpe beeinflußt werden. Auf diese Weise wird durch Veränderung des Überströmzeitpunktes die Fördermenge in Funktion der Last während des gesamten Betriebes gesteuert.

Der ebenfalls vom Zwischenstück 12 angetriebene Steuerhebel 15 des Saugventils 3 ist auf einem Exzenter 22 einer Exzenterwelle 23 schwenkbar angeordnet. Durch Verdrehen der Exzenterwelle 23 um deren Hauptachse werden die Exzenterachse und damit die Schwenkachse des Steuerhebels 15 verstellt und zugleich die Hubstellung des Ventilkörpers 13 des Saugventiles 3 und damit der Förderbeginn beeinflußt. Ein mit der Exzenterwelle 23 fest verbundener Schwenkhebel 24 ist um deren Hauptachse zwischen zwei Endstellungen 24 _N und 24 _S verschwenkbar. Die Endstellung 24 _N ist die Betriebsförderbeginnstellung und entspricht einer Winkelstellung des Exzenters 22, in der der Saugventilhub den Förderbeginn bei Normalbetrieb hervorruft, wogegen die Stellung 24 _S die Anlaßförder­ beginnstellung ist und einer Winkelstellung des Exzenters 22 entspricht, in der der Saugventilhub einen zeitlich verzögerten Förderbeginn während der Anlaßphase hervor­ ruft.

Der Schwenkhebel 24 ist mit einer Stellvorrichtung 25 verbunden, die ihn in einem Arbeitshub aus seiner Betriebsförderbeginnstellung 24 _N in seine Anlaßförder­ beginnstellung 24 _S und in einem Rückstellhub aus dieser Stellung 24 _S wieder in seine Betriebsförderbeginnstellung 24 _N bewegt. Das Abstimmen der Stellvorrichtung 25 auf die beiden durch Berechnung ermittelten Endstellungen 24 _N und 24 _S des Schwenkhebels 24 wird mittels zweier Vorrichtun­ gen 26 und 27 der Stellvorrichtung 25 bewerkstelligt, von denen die Vorrichtung 26 zum Einstellen der Anlaßförderbeginnstellung 24 _S und die Vorrichtung 27 zum Einstellen der Betriebsförder­ beginnstellung 24 _N dient. Die Vorrichtungen 26 und 27 sind zwischen gewissen Grenzen verstellbar.

Die Stellvorrichtung 25 ist außerdem mit einer Steuer­ vorrichtung 28 verbunden, die ein Anlaßstellsignal S _A und ein Rückstellsignal S _R an die Stellvorrichtung 25 abgibt. Die Steuervorrichtung 28 ist mit einer Signallei­ tung 28′ verbunden, über die ein das Anlaßstellsignal S _A freigebendes Anlaßsignal S für den Start der Brennkraft­ maschine zugeführt wird. Das Anlaßsignal S kann ein beim Brennkraftmaschinenstart selbsttätig erzeugtes Signal oder ein durch manuelles Einschalten einer Signalquelle erzeugtes Signal sein.

Mit der Steuervorrichtung 28 steht außerdem eine Zeitmeßvorrichtung 29 in Wirkverbindung, die nach Ablauf einer gewünschten Anlaßphasendauer ein das Rückstell­ signal S _R freigendes Signal S _D an die Steuervorrichtung liefert und die über eine Signalleitung 29′ ebenfalls das Anlaßsignal S empfängt.

Wenn an die Steuervorrichtung 28 das Anlaßsignal S angelegt wird, wird mit Hilfe des Anlaßstellsignals S _A der Arbeitshub der Stellvorrichtung 25 ausgelöst und der Schwenkhebel 24 in seine Anlaßförderbeginnstellung 24 _S gebracht. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall wird das Anlaßsignal S der Steuervorrichtung und der Zeitmeß­ vorrichtung 29 gleichzeitig zugeführt, so daß letztes den Beginn der Anlaßphase erfährt und nach Ablauf der gewünschten Anlaßphasendauer das Signal S _D an die Steuervorrichtung 28 abgibt, wodurch diese das Rückstellsignal S _R der Stellvorrichtung 25 zuführt, das den Rückstellhub aus­ löst, so daß die Stellvorrichtung den Schwenkhebel 24 in seine Betriebsförderbeginnstellung 24 _N zurückbewegt.

Es kann auch eine mit der Zeitmeßvorrichtung 29 in Wirkverbindung stehende Verstellvorrichtung 30 zum Verstellen der Anlaßphasendauer vorgesehen sein. Diese Verstellvorrichtung 30 kann auch die Funktion haben, Betriebsparameter, die den momentanen Zustand der Brenn­ kraftmaschine wiedergeben, z. B. Motortemperatur, momenta­ ne Motorbelastung, Brennstoffqualität, zu empfangen, aus diesen Parametern eine Anlaßphasendauer zu berechnen und den so berechneten Wert der Zeitmeßvorrichtung 29 in Form eines Signales S _{D 1} zuzuführen.

Gemäß Fig. 2 und 3 sind als Stellvorrichtung 25 ein mit Luft als Druckmedium funktionierendes Kolben-Zylinder- Aggregat 31, als Steuervorrichtung 28 ein pneumatisches Steuerventil 35 und als Zeitmeßvorrichtung 29 eine Entleerungsvorrichtung 41 vorgesehen, deren Ablaufquer­ schnitt verstellbar ist. Ein aus zwei Gelenkgliedern 33, 34 bestehendes Gestänge überträgt die Bewegung einer Kolbenstange 32 des Aggregates 31 auf den nicht darge­ stellten Schwenkhebel 24. Ein aus zwei Muttern bestehen­ der, auf der Kolbenstange 32 verstellbarer Anschlag 36 begrenzt den in der Zeichnung nach rechts gerichteten Arbeitshub eines Kolbens 37 und dient somit dem Einstellen der Anlaßförderbeginnstellung 24 _S des Schwenkhebels 24. Ein mit Außengewinde versehener, in axialer Richtung des Aggregates 31 verstellbarer, zweiter Anschlag 38 ist mit der Mutter 39 relativ zum Aggregat 31 festgehalten; er begrenzt den in der Zeichnung nach links gerichteten Rückstellhub und dient somit zum Einstellen der Betriebsförderbeginnstellung 24 _N des Schwenkhebels 24. Die Anschläge 36 und 38 entsprechen dabei den Vorrichtungen 26 und 27 in Fig. 1.

Das als Steuervorrichtung 28 dienende Steuerventil 35 ist in Fig. 2 in seiner Normalstellung und in Fig. 3 in seiner Anlaßstellung dargestellt. In seiner Normalstel­ lung (Fig. 2) verbindet es über eine Leitung 48 einen Druckraum 40 des Aggregates 31 mit der Entleerungsvorrichtung 41, wogegen es in seiner Anlaßstellung (Fig. 3) den Druckraum 40 mit einer nicht dargestellten Druckquelle verbindet, die über eine Leitung 42 am Steuerventil 35 angeschlossen ist. Das Steuerventil 35 ist mittels eines über eine Leitung 43 selbsttätig oder über einen Druckknopf 44 manuell ange­ legten Anlaßsignale S aus seiner Normalstellung in seine Anlaßstellung verschiebbar. In der Anlaßstellung des Steuerventils 35 (Fig. 3) wird der Druckraum 40 stoß­ artig unter Druck gesetzt, wobei der Kolben 37 seinen durch den Anschlag 36 begrenzten Arbeitshub ausführt und dabei den Schwenkhebel 24 in seine Anlaßförderbeginn­ stellung 24 _S verschwenkt. Zugleich entweicht Luft auf der anderen Seite des Kolbens 37 über eine Entlüftungsbohrung 47 des Aggregates 31. Sobald das Anlaßsignal S unterbro­ chen wird, wird das Steuerventil 35 durch seine Rück­ stellfeder 46 in seine Normalstellung zurückgestellt (Fig. 2), wodurch die Zeitmeßvorrichtung in Form der Entleerungsvorrichtung 41 eingeschaltet wird, über die nunmehr eine allmähliche Entleerung des Druck­ raumes 40 stattfindet. Der Ablaufquerschnitt der Vorrichtung 41 ist so einge­ stellbar, daß nach Ablauf der gewünschten Anlaßphasendauer der Druck im Druckraum 40 eben auf einen Wert gefallen ist, bei dem die auf den Kolben 37 auf der Druckraumseite einwirkende Kraft kleiner als die auf der anderen Kolbenseite wirkende, von einer Rück­ stellfeder 45 ausgeübte Kraft ist. Ist dies der Fall führt der Kolben 37 seinen Rückstellhub aus und kehrt in seine in Fig. 2 dargestellte Stellung zurück, wobei zugleich der Schwenk­ hebel 24 in seine Betriebsförderbeginnstellung 24 _N gelangt.

Andere Ausführungsformen der Erfindung können als Stell­ vorrichtung 25 zum Verschwenken des Schwenkhebels 24 einen Elektromagnet mit geradlinig verschiebbarem Kern oder einen elektrischen Stellmotor aufweisen. Die Steuer­ vorrichtung 28 und die Zeitmeßvorrichtung 29 sowie die Verstellvorrichtung 30 wären dann elektrische und/oder elektronische Vorrichtungen, wobei einige mechanische Eingangsgrößen, z. B. die zeitliche Stellung des Zwi­ schenstückes 12, als elektrische Signale eingegeben werden müßten.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Brennstoffeinspritzung in den Zylinder einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Brennstoffeinspritzpumpe mit einem über einen Antriebs­ mechanismus angetriebenen Pumpenkolben und einem das Förderende festlegenden Überströmventil sowie einen den Förderbeginn festlegenden Saugventil, dessen Ventilkörper durch den Antriebsmechanismus über einen um eine Exzen­ terachse einer Exzenterwelle schwenkbaren Steuerhebel angetrieben ist, wobei der Förderbeginn über einen mit der Exzenterwelle fest verbundenen, zwischen zwei End­ stellungen schwenkbaren Schwenkhebel in der einen End­ stellung auf einen für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlichen frühen und in der anderen Endstellung auf einen hierzu relativ späten Wert einstellbar ist und das durch Steuersignale ausgelöste Verschwenken des Schwenk­ hebels aus der einen in die andere Endstellung mit Hilfe einer mit dem Schwenkhebel verbundenen und durch eine Steuervorrichtung gesteuerten Stellvorrichtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenk­ hebel (24) in Antwort auf ein von der durch ein An­ laßsignal (S) beim Start der Brennkraftmaschine umge­ schalteten Steuervorrichtung (28, 35) ausgelöstes Anlaßstellsignal (S _A ) für die Stellvorrichtung (25, 31) durch letztere aus der einen, die frühe Betriebsförder­ beginnstellung (24 _N ) darstellenden Endstellung in die andere, späte, eine Anlaßförderbeginnstellung (24 _S ) darstellende Endstellung verschwenkbar und in Antwort auf ein über die Steuervorrichtung (28, 35) mit Hilfe einer Zeitmeßvorrichtung (29, 41) mit voreinstellbarer An­ laßphasendauer verzögert ausgelöstes Rückstellsignal (S _R ) für die Stellvorrichtung (25, 31) durch letztere aus der Anlaßförderbeginnstellung wieder in die Betriebs­ förderbeginnstellung rückschwenkbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stellvor­ richtung aus einem durch ein Druckmedium betätigten Kolben-Zylinder-Aggregat besteht und die Bewegung des Kolbens in beiden Richtungen durch Anschläge begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Anlaßförderbeginnstellung (24 _S ) und der Betriebsförder­ beginnstellung (24 _N ) des Schwenkhebels (24) die Anschläge (26, 36 bzw. 27, 38) verstellbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuer­ vorrichtung ein Steuerventil umfaßt, das in Antwort auf ein Signal aus einer eine Verbindung eines Druckraumes des Kolben-Zylinder-Aggregats der Stellvorrichtung mit einer Entlastungsleitung herstellenden Ruhestellung in eine zweite Stellung verschiebbar ist, in der es eine Verbindung zwischen dem Druckraum des Kolben-Zylinder- Aggregats und einer Druckquelle herstellt, um den Druck­ raum stoßartig unter Druck zu setzen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Signal das Anlaßsignal (S) ist, das in Form eines Drucksignals beim die Anlaßphase einleitenden Start der Brennkraftmaschine selbsttätig auf das Steuer­ ventil der Steuervorrichtung (35) gegeben wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuerventil durch Unterbrechen des Anlaßsignals (S) in seine Ruhestellung zurückkehrt und daß in der Entlastungsleitung die Zeitmeßvorrichtung (41) in Form einer Entleerungsvorrichtung angeordnet ist, deren Ablaufquerschnitt zur Festlegung der Anlaßphasen­ dauer einstellbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Anlaßphasen­ dauer eine über ein Verstellsignal (S _{D 1}) auf die Zeit­ meßvorrichtung (29, 41) einwirkende Verstellvorrichtung (30) vorhanden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Abgabe des Verstellsignals (S _{D 1}) die Verstellvorrichtung (30) für die Berechnung der Anlaß­ phasendauer nach Maßgabe momentaner Betriebsparamter ausgebildet ist.