DE2908792C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer pneumatischen Steuereinrichtung nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Pneumatische Steuereinrichtungen zur Korrektur der Kraftstoffein­ spritzmenge bei Dieselbrennkraftmaschinen, so z. B. Steuereinrich­ tungen an Einspritzpumpen für aufgeladene Dieselbrennkraftmaschinen (DE-OS 27 31 107), arbeiten in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck im Saugrohr der Brennkraftmaschine. Sie greifen mit einem über eine Druckkammer vom Ladeluftdruck beaufschlagbaren Stellglied entweder in das Reglergestänge ein, um die Regelkennlinie entsprechend dem sich ändernden Ladeluftdruck anzupassen, oder begrenzen als lade­ druckabhängiger Vollastanschlag die jeweils zulässige Vollast­ stellung des Fördermengenverstellglieds der Kraftstoffeinspritz­ pumpe. Bei diesen Einrichtungen wird der Ladeluftdruck als Maß für die zugeführte Luftmenge benutzt und wirkt über eine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschiebbare und als bewegliche Wand dienende Stellmembran auf das Stellglied ein. Die der vom Ladeluft­ druck beaufschlagten Druckkammer gegenüberliegende Gegendruckkammer ist vom Atmosphärenluftdruck beaufschlagt, und so kann dieses Mem­ branstellglied lediglich die Differenz zwischen dem Ladeluftdruck und dem Atmosphärendruck messen. Dies ergibt aber bekanntlich kein genaues Luftmassesignal und verfälscht somit die ladeluftabhängige Korrektur der Einspritzmenge, vor allem wenn die Brennkraftmaschine in größeren Höhen mit entsprechend niedrigerem barometrischen Druck betrieben wird. Um diesem Nachteil abzuhelfen, sind ähnliche Steuer­ einrichtungen bekannt (DE-AS 24 48 656), bei denen als Rückstell­ mittel anstelle von Rückstellfedern eine evakuierte Membrandose ein­ gesetzt wird, wie sie auch bei atmosphärendruckabhängigen Korrektur­ einrichtungen verwendet wird. Diese Membrandruckdosen geben, falls sie auch zusätzlich noch mit einer Temperaturkorrektur versehen sind, ein genaues Luftmassesignal ab, haben jedoch in nachteiliger Weise nur ein geringes Arbeitsvermögen und sind mechanisch nicht hoch belastbar und deshalb für den Einsatz bei ladedruckabhängigen Vollastanschlägen, die starken Lastwechseln und Temperaturbe­ lastungen ausgesetzt sind und große und schnelle Stellhübe ausführen müssen, nicht geeignet.

Aus der DE-AS 14 76 010 ist eine Steuereinrichtung der gattungs­ gemäßen Bauart bekannt, die die wesentlichen Nachteile der vorstehend aufgeführten Steuereinrichtungen nicht aufweist und als Druckquelle zur Bereitstellung des in der Gegendruckkammer wirksamen Referenz­ druckes einen Behälter aufweist, der eine nach außen hin abge­ schlossene Luftfüllung enthält. Der Druck in diesem Behälter ist gleich dem atmosphärischen Druck des Ortes, an dem die Grundein­ stellung vorgenommen wurde. Diese Luftfüllung ergibt in nachteiliger Weise zwangsläufig, und damit auch nicht mehr beeinflußbar, eine temperaturabhängige Korrektur, die nicht mehr korrigierbar oder regelbar ist. Damit ist bei dieser bekannten Anordnung eine genaue Abstimmung der Regelung und ein Fahren an der Rauchgrenze äußerst schwierig bzw. unmöglich zu verwirklichen. Auch die durch die funk­ tionsgemäß sich verschiebende bewegliche Wand bewirkte Volumenän­ derung der Luft im Behälter ergibt eine gewisse Druckdifferenz, die einen nicht kompensierbaren Fehler darstellt.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Steuereinrichtung der gattungsgemäßen Bauart derart zu verbessern, daß das von der beweglichen Wand betätigbare Stellglied eine genau dem Luftgewicht entsprechende und auch in unterschiedlichen Höhen dem dort wirksamen Ansaugluftdruck proportionale Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzpumpe steuert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Der vom Absolutdruckregler auf eine konstante Absolutdruckhöhe ein­ geregelte, in der Gegendruckkammer wirksame Referenzdruck ersetzt in vorteilhafter Weise die sehr schwingungsanfälligen und festigkeits­ mäßig empfindlichen Membrandruckdosen und ermöglicht damit die Ver­ wendung der sehr robusten, seit Jahrzehnten z. B. bei ladedruckab­ hängigen Vollastanschlägen bewährten Stellmembranen als bewegliche Wand. Solche Stellglieder sind bekanntlich für starke Lastwechsel, hohe Tempera­ turbelastungen und für große und schnelle Stellhübe geeignet und können ein sehr genaues Luftmassesignal verarbeiten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vor­ teilhafte Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der im Hauptan­ spruch angegebenen Steuereinrichtung möglich. So kann, wie in An­ spruch 2 angegeben, als Druckquelle eine Vakuumpumpe, vorzugsweise die Vakuumpumpe der Brennkraftanlage des Fahrzeugs, eingesetzt werden, die bei mit einer Unterdruckbremsanlage ausgestatteten Dieselfahrzeugen ohnehin vorhanden ist. Alternativ dazu kann jedoch die Druckquelle auch eine an der Brennkraftmaschine befindliche Überdruckquelle sein, deren Druck z. B. der Luftdruck einer Luft­ druckbremsanlage, der Auspuffgegendruck oder der Ladeluftdruck eines Ladeluftverdichters ist. Systembedingte Druckschwankungen werden zweckmäßigerweise dadurch ausgeglichen, daß die Druckquelle mit einem Druckspeicher versehen ist. Um ein absolut genaues Luftmasse­ signal zu erhalten und die bei Temperaturerhitzung geringere Luft­ masse durch eine entsprechende herabgesetzte Kraftstoffeinspritz­ menge auszugleichen, wird der Referenzdruck in Abhängig­ keit von der Lufttemperatur, vorzugsweise der Ansaugluft­ temperatur, im Sinne einer Druckerhöhung bei steigender Lufttemperatur korrigiert; und gemäß Anspruch 6 ist eine zusätzliche Korrektur in Abhängigkeit von der Kraftstoff­ temperatur der lufttemperaturabhängigen Korrektur über­ lagert, wodurch auch die temperaturabhängige Volumenän­ derung des Kraftstoffs berücksichtigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich­ nung beschrieben.

An das Pumpengehäuse 10 einer als Kraftstoffzumeßeinrich­ tung dienenden Kraftstoffeinspritzpumpe 11 ist das Gehäuse 12 ei­ ner als ladedruckabhängiger Vollastanschlag 13 ausgebilde­ ten Steuereinrichtung angeflanscht. Dieser Anschlag 13 arbeitet in bekannter Weise direkt auf eine als För­ dermengenverstellglied der Kraftstoffeinspritzpumpe 11 dienende Regelstange 14. Der Anschlag 13 besitzt einen in seinem Gehäuse 12 gelagerten Winkelhebel 15, dessen einer Hebelarm 15 a an der Regelstange 14 anliegt und dessen anderer Hebelarm 15 b mit einer als Stellglied dienenden Schubstange 16 gekoppelt ist, wel­ che mit einer als bewegliche Wand dienenden Stellmembran 17 verbunden ist. Die mit der Stellmembran 17 versehene Schubstange 16 ist durch die Vorspannkraft zweier Rück­ stellfedern 18 und 19 in der gezeichneten Einbaulage ge­ halten, wobei sich die eine Rückstellfeder 18 einerseits an der Stellmembran 17 und andererseits an einer in das Gehäuse 12 eingeschraubten Stellhülse 21 abstützt. Die andere Rückstellfeder 19 stützt sich einerseits an der Stellmembran 17 und andererseits an einem topfförmigen Hubanschlag 22 ab, der ein Teil eines Gehäusedeckels 23 ist. Die Stellmembran 17 trennt eine im Gehäuse 12 be­ findliche Druckkammer 24 druckdicht von einer vom Ge­ häusedeckel 23 umschlossenen Gegendruckkammer 25. An die Druckkammer 24 ist über eine Anschlußbohrung 26 eine lediglich durch einen Pfeil angedeutete Ladeluftleitung 27 angeschlossen, über die die Druckkammer 24 mit dem Saugrohr einer aufgeladenen Bremskraftmaschine verbunden und somit vom Ladeluftdruck in diesem Saugrohr beaufschlagt ist. Die Gegendruckkammer 25 ist über eine im Hubanschlag 22 befindliche Anschlußbohrung 28 und eine Leitung 29 an eine Druckquelle 31 angeschlossen. Diese Druckquelle 31 ist im vorliegenden Fall eine an der Bremskraftmaschine vorhandene Überdruckquelle, z. B. der Luftspeicher der Luftdruckbremsanlage des zugehörigen Fahrzeugs, und ein in die Leitung 29 eingefügter Absolutdruckregler 32 regelt den der Gegendruckkammer 25 zugeführten Luftdruck auf eine konstante Absolutdruckhöhe, wodurch in der Ge­ gendruckkammer 25 ein unter allen Betriebs­ bedingungen konstanter Referenzabsolutdruck p _R herrscht. Dieser Referenzabsolutdruck p _R wirkt auf die mit 17 a be­ zeichnete eine Druckseite der Stellmembran 17, während die andere mit 17 b bezeichnete Druckseite vom Druck der über die Ladeluftleitung 27 zugeführten Ladeluft beauf­ schlagt ist.

Wie in der Zeichnung schematisch angedeutet, enthält der vereinfacht als Druckregelventil dargestellte Ab­ solutdruckregler 32 eine evakuierte Membrandruckdose 34, die unabhängig von Luftdruckschwan­ kungen im Eingang an dem zur Gegendruckkammer 25 führen­ den Ausgang einen konstanten Absolutdruck einregelt. Wie durch einen Pfeil angedeutet, werden auch noch die Lufttemperatur T _L und gegebenenfalls auch die Kraftstoff­ temperatur T _K als Korrekturgrößen in den Absolutdruck­ regler 32 eingegeben. Die in Abhängigkeit von der Luft­ temperatur T _L erfolgende Korrektur berücksichtigt die Volumenänderung der Luft, wodurch die Stellung des Winkelhebels 15 exakt in Abhängigkeit von der zugeführ­ ten Luftmasse durch die Schubstange 16 fest­ gelegt wird. Da der eingespritzte Kraftstoff auch bei Temperaturänderungen eine Volumenänderung erfährt, kann diese Volumenänderung dadurch berücksichtigt werden, daß der auf eine absolute Druckhöhe gehaltene Referenz­ druck p _R in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur T _K korrigiert wird.

Die gezeichnete Ausgangslage der Schubstange 16 und da­ mit des Winkelhebels 15 bzw. dessen Hebelarms 15 a ist für eine z. B. beim Starten noch im Saugbetrieb arbeitende Brennkraftmaschine dargestellt, und der in der Gegendruckkammer 25 herrschende Referenz­ absolutdruck p _R ist durch den Absolutdruckregler 32 auf einen konstanten Wert geregelt. Bei mit steigender Dreh­ zahl in die Druckkammer 24 über die Ladeluftleitung 27 zugeführtem erhöhten Ladeluftdruck wird die Schubstange 16 über die Stellmembran 17 entgegen der Kraft der Rück­ stellfeder 19 nach oben auf den Hubanschlag 22 hin ver­ schoben. Das Gleichgewicht der Kräfte zwischen den bei­ den Rückstellfedern 18 und 19 und den Drücken in den Kam­ mern 24 und 25 bestimmt die Stellung des Winkelhebels 15 und damit die Vollasteinspritzmenge. Die Einstellung der Federn 18 und 19 sowie der zugeführte Referenzabsolut­ druck p _R stellen sicher, daß die Einspritzmenge in Ab­ hängigkeit der der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehenden Luft­ menge begrenzt wird. Wenn der Hebelarm 15 a an einer An­ schlagschraube 35 zur Anlage kommt, ist die Steuereinrich­ tung außer Funktion gesetzt und die Einspritzmenge nach anderen Gesichtspunkten begrenzt.

Die mittels eines Einschraubgewindes 21 a verstellbare Stellhülse 21 dient im wesentlichen der Vorspannungsän­ derung der Rückstellfeder 18 und ist in ihrer Lage durch eine in Rasten 36 eingreifende Federzunge 37 gesichert. Eine die Schubstange 16 aufnehmende Führungsbohrung 38 in der Stellhülse 21 ist mit einem Dichtring 39 verse­ hen, der die Druckkammer 24 gegenüber dem Innenraum des Gehäuses 12 abdichtet.

Der auf einen Referenzabsolutdruck p _R geregelte Druck in der Gegendruckkammer 25 ersetzt die Funktion einer Mem­ brandruckdose und gestattet die Verwendung der robusten und vielfach bewährten Stellmembran 17.

Wenn der Referenzabsolutdruck p _R auf einen Druck in der Nähe des Atmosphärenluftdrucks geregelt wird, dann kommt die Anlage mit einer Druckquelle 31 aus, die nur einen geringen Überdruck aufzuweisen braucht. Anstelle des Luft­ speichers einer Luftdruckbremsanlage kann auch ein vom Auspuffgegendruck oder vom Ladeluftdruck aufgeladener Speicher dienen. Ist das zugehörige Fahrzeug mit einer Unterdruckbremsanlage versehen, dann kann die zugehörige Vakuumpumpe als Druckquelle 31 dienen, und der Absolutdruckregler 32 muß entsprechend auf die Rege­ lung eines Unterdrucks abgestellt sein. In der Zeichnung sind die Korrekturgrößen T _L und T _K parallel zur Rückstellfeder 33 wirkend eingezeichnet. Selbstverständlich können diese Korrektur­ größen auch ein mit 41 bezeichnetes Widerlager der Rückstellfeder 33 und der Membrandruckdose 34 zur Beeinflussung der Luftdruckregelung in seiner Lage korrigieren.

Claims (6)

1. Pneumatische Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzmenge einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Dieselbrennkraftmaschine, mit einer entgegen der Kraft von Rückstellmitteln vom Ansaugluftdruck der Brennkraftma­ schine verschiebbaren beweglichen Wand, die zur Korrektur der Kraft­ stoffeinspritzmenge ein den Stellbereich oder die Vollaststellung des Fördermengenverstellgliedes der Kraftstoffeinspritzpumpe verän­ derndes Stellglied betätigt und deren durch sie begrenzte Druckkammer mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine verbunden und durch die bewegliche Wand von einer nach außen hin druckdichten Gegendruckkammer getrennt ist, an die zur Bereitstellung eines Referenzdruckes für die Gegendruck­ kammer eine Druckquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckquelle (31) und der Gegendruckkammer (25) ein eine evakuierte Membrandruckdose (34) enthaltener Absolutdruck­ regler (32) geschaltet ist, der den in die Gegendruckkammer (25) eingeleiteten Druck der Druckquelle (31) auf eine konstante Absolut­ druckhöhe einregelt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckquelle eine Vakuumpumpe, vorzugsweise die Vakuumpumpe der Bremsanlage des Fahrzeugs, verwendet wird.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (31) eine an der Brennkraftmaschine befindliche Überdruckquelle ist, deren Druck z. B. der Luftdruck einer Luft­ druckbremsanlage, der Auspuffgegendruck oder der Ladeluftdruck eines Ladeluftverdichters ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckquelle (31) mit einem Druckspeicher ver­ sehen ist.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ gekennzeichnet, daß der Referenzdruck (P _R ) in Abhängigkeit von der Lufttemperatur (T _L ), vorzugsweise der Ansauglufttemperatur, im Sinne einer Druckerhöhung bei steigender Lufttemperatur korrigierbar ist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Korrektur in Abhängigkeit von der Kraftstoff­ temperatur (T _K ) der lufttemperaturabhängigen Korrektur im Sinne einer Druckabsenkung bei steigender Kraftstofftemperatur überlagert ist.