DE2909558A1

DE2909558A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2909558A1
Application number: DE19792909558
Authority: DE
Inventors: Franz Ing Grad Eheim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-03-10
Filing date: 1979-03-10
Publication date: 1980-09-11
Also published as: US4387683A; JPS55123354A

Description

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21.2.1979 Su/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird zur Änderung des an sich zur Drehzahl proportional gesteuerten Spritzbeginns während des Warmlaufens der am Spritsversteller angreifenden Stelldruck durch Abfliegenlassen einer Teilmenge vorübergehend verringert, was zu einer gewünschten Frühverstellung des Spritzbeginns führt. Um diese hier nur während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine vorgesehene Überlagerung bei einer Spritzbeginnsteuerung zu erreichen, muß das Ventil temperaturabhängig gesteuert werden. Dies kann über einen Dehnstoffregler, kann aber

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auch über einen Magneten erfolgen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf sehr einfache Weise auch während des ilormalbetriebes eine Beeinflussung des Spritzbeginns, und zwar lastabhängig erfolgen kann. V/ährend bei mechanischen Drehzahlreglern deren Stellglied von einem drehzahlabhängig sich ändernden Druck umströmt ist, angestrebt ist j daß die am Stellglied angreifenden Hydraulikkräfte möglichst druckausgeglichen sind, ergeben sich beim hydraulischen Regler eine angestrebte Druckdifferenz, die zur Verstellung verwendet wird. Hierdurch läßt sich der Abflußkanal ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand integrieren.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der. Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe im Längsschnitt stark vereinfacht dargestellt, das erste Ausführungsbeispiel enthaltend und Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1 betreffend den Regler, das zweite Ausführungsbeispiel betreffend.

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Beschreibung der Erfindungsbeispiele

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe stark vereinfacht dargestellt. In einem Gehäuse 1 dieser Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet ein Pumpenkolben 2, der durch ein Nockengetriebe in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt wird. Der Pumpenkolben 2 begrenzt im Gehäuse 1 einen Pumpenarbeitsraum 3, der über einen Zulaufkanal 4 mit dem im Gehäuse 1 angeordneten Pumpensaugraum 5 verbunden ist. Im Pumpenkolben 2 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 3 mündender Druckkanal 6 angeordnet, von dem eine Verteilerbohrung 7 abzweigt. Dieser Druckkanal β wird durch einen als Kraftstoffmengensteuerglied dienenden Ringschieber 8 gesteuert. Die Verteilerbohrung 7 wirkt mit Druckleitungen Q zusammen, die meist gleichmäßig um den Pumpenkolben verteilt sind und jeweils ein Rückschlagventil 10 enthalten. Während des Saughubs der Pumpe gelangt aus dem Saugraum 5 über den Zulaufkanal 4 Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 3- Während des anschließenden Druckhubs des Pumpenkolbens 2 wird nach Schließen des Zulaufkanals 4 über die Verteilerbohrung 7 unter hohem Druck stehender Kraftstoff zu einer der Druckleitungen 9 geleitet, um über diese und ein nicht dargestelltes Kraftstoffeinspritzventil in einen Zylinder der zu versorgenden Brennkraftmaschine zu gelangen. Nach Zurücklegung eines entsprechenden Druckhubes wird zur Beendigung der Einspritzung der Druckkanal 6 im Pumpenkolben 2 durch den Ringschieber 8 aufgesteuert, indem eine Mündung des Druckkanals 6 aus dem Ringschieber 8 während der Druckhubbewegung austaucht.

Die Kraftstoffmenge hängt also von der Lage des Ringschiebers 8 ab, welcher über einen bei 11 gelagerten Re-

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gelhebel 12 durch einen hydraulischen Regler 13 verstellbar ist. Der hydraulische Regler arbeitet mit einem Stellkolben lh, dessen eine Stirnseite durch den Kraftstoff aus dem Saugraum 5 beaufschlagt ist und dem entgegen eine Federeinheit 15 am Kolben angreift, deren Kräfte willkürlich änderbar sind. Der Saugraum 5 erhält den Kraftstoff von einer Förderpumpe 16, die mit pumpensynchroner Drehzahl angetrieben wird (meist in der Pumpe integriert), wobei über ein Drucksteuerventil 17 der Druck im Saugraum 5 drehzahlabhängig gesteuert ist, also mit zunehmender Drehzahl zunimmt.

Vom Saugraum 5 aus wird auch eine Spritzzeitpunktverstellvorrichtung 18 beaufschlagt.

Von Saugraum 5 zweigt im Gehäuse 1 ein Abflußkanal 19 ab, in dem ein als Konstantstromventil arbeitendes Überlaufventil 20 angeordnet ist. Diesem Überlaufventil 20 kann zur Einflußnahme auf den Steuerdruck ein Drosselventil 21 nachgeschaltet sein. Die Funktion des Überlaufventils bzw. des nachgeschalteten Drosselventils ist folgende: Die überlaufmenge wird durch den Querschnitt χ zwischen Schieberschaft und Bohrung y aufgrund des hydraulischen Gleichgewichts - Druck mal Schieberflächenvorderseite zu verringertem Druck auf Schieberrückseite mal Schieberfläche plus Federkraft - gesteuert.

Die der hydraulischen am Kolben lH angreifenden Kraft entgegenwirkende Federeinheit 15 kann aus einer Feder oder auch mehreren Federn bestehen, die über Federteller zusammenwirken und vorteilhafterweise in der Wirkung hintereinandergeschaltet sind. In jedem Fall kann durch ein Mitnahmeglied 22 die Kraft mindestens einer der Federn geändert werden, wobei dieses Mitnahmeglied hier

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als Kolben ausgebildet achsgleich zum eigentlichen Stellkolben im Gehäuse 1 angeordnet durch einen in Figur 2 dargestellten Verstellhebel von außerhalb des Pumpengehäuses 1 axial verstellbar ist. Nach Ausbau des Mitnahme-Glieds 22 kann auf sehr einfache V/eise die Federeinheit 15 vom Stellkolben 14 getrennt und ausgewechselt werden bzw. es können bei gleicher Grundgestaltung verschiedene Federeinheiten verwendet werden. Der Stellkolben Ik weist eine Stufe 23 auf, deren Absatz als- Auflage einer Muffe mit Federteller 2 4 dient, welche auf den dünneren Abschnitt 25 des Stellkolbens Ik geschoben ist. Die Federtellerkappe 24 stützt sich mit seinem Teller am Gehäuse ab - im dargestellten Beispiel an einer gehäusefesten Büchse 26 -. Zwischen dem Boden 27 der Muffe und der Stirnseite des Abschnitts 25 ist eine Startfeder 28 angeordnet, die bei Stillstand den Stellkolben Ik und damit den Abschnitt 25 ein gewisses Stück aus der Muffe 2k herausschiebt, wodurch wiederum der Ringschieber 8 der Einspritzpumpe so weit (in der Figur nach rechts) verschoben wird, daß die Mündung des Druckkanals 6 nicht mehr aus dem Ringschieber 8 austaucht, so daß die gesamte von der Kraftstoffeinspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge als Startmenge eingespritzt wird. Sobald dann die Brennkraftmaschine gestartet ist und über die Förderpumpe ΐβ im Saugraum 5 ein gewisser Druck aufgebaut ist, wird der Stellkolben 14 gegen die Startfeder 28 verschoben, bis die Stufe 23 auf die Muffe 24 stößt, was bezüglich der Stellung des Ringschiebers 8 der Vollast entspricht.

Die Leerlaufdrehzahl wird durch eine Leerlauffeder 29 geregelt, die sich einerseits am Mitnahmeglied 22 abstützt, andererseits an einem Zwischenfederteller 30, welcher in

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Richtung der Kraft der Feder 29 axial verschiebbar auf einer Federtellerbuchse 31 gelagert ist, die ebenfalls in der gleichen Richtung axial verschiebbar auf.der Muffe 2k angeordnet ist. Die Bewegungsfreiheit in der entgegengesetzten Richtung ist jeweils durch einen an der Muffe 2k bzw. der Federtellerbuchse 31 angeordneten Sicherungsring 32 verhindert. Auf der der Leerlauf feder 29 abgewandten Seite des Zwischenfedertellers.30 greift eine Regelfeder 33 an, die sich andererseits an der Federtellerbuchse 31 abstützt. Zwischen Federtellerbuchse 31 und Federtellermuffe 2k ist eine Angleichfeder ~$k"angeordnet ₃ wobei durch einen Absatz 35 in der FedertellerüUchLBo 31 der V/eg der Muffe 2k, d.h. die Änderung der Kraft der Angleichfeder J>k, begrenzt ist. -

Jer Regler arbeitet wie folgt: Nach dem Starten und Zusammenschieben der Startfeder 28 wird, solange das Mitnahmeglied 22 in der der Leerlaufdrehzahl entsprechenden Verlauf stellung steht, der Stellkolben Ik durch den Kraftstoffdruck im Saugraum 5 einschließlich der Federeinheit 15 nach rechts zum Mitnahmeglied 22 hin und der Ringschieber 8 nach links verschoben, bis die Einspritzmenge eine Leerlaufdrehzahl bewirkt, die durch einen restlichen Federweg der Leerlauffeder 29 mit einem möglichst geringen Ungleichformigkextsgrad geregelt wird. In Figur 1 nimmt der Stellkolben Ik die Lage nach dem Starten, aber vor dem Verschieben in Leerlaufstellung ein, hingegen das Mitnahmeglied 22 ist aus der Leerlaufstellung nach links in Richtung Stellkolben Ik verschoben. D.h. also, daß sobald bei ausreichendem Druck im Saugraum 5 der Stellkolben 14 mit dem Federpaket 15 nach rechts verschoben wird, kein Leerlauf mehr erreicht \fird,

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sondern eine Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend einer Teillast bewirkt wird. Sobald nun die Belastung des Motors abnimmt, steigt die Drehzahl und damit der Druck im Saugraum 5 und der Stellkolben 14 verschiebt die Muffe 24 und Federtellerbuchse 31 nach rechts entgegen der Kraft der Regelfeder 33₅ was dann eine Abregelung der Kraftstoff einspritzmenge zur Folge hat. Je nachdem, wie das Hitnahmeglied 22 durch das Gaspedal verschoben wird, wird also eine andere Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt, wobei nach überschreiten der zulässigen Maximaldrehzahl die Feder 33 zusammengeschoben wird und entsprechend eine Abregelung bewirkt wird. In Figur 1 nimmt die Federeinheit 15 die Stellung für Vollast ein, d.h. eine Stellung, die bei Betrieb der Brennkraftmaschine dann eingenommen wird, wenn sie durch das Mitnahmeglied 22 bewirkt wird, indem dieses bis an den Federteller 30 (Vollaststellung) geschoben wurde. Dieser Regler arbeitet also als Leerlaufendregier, nämlich als Regler, der lediglich den Leerlauf bzw. die Enddrehzahl regelt. In den Zwischenlaststeilungen wird die Einspritzmenge durch den Fahrer der Brennkraftmaschine bestimmt. Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel stützt sich die Federtellerbuchse 31 in Vollaststellung an der gehäusefesten Buchse 26 ab, so daß die Angleichfeder 34 über den ganzen willkürlichen Verstellbereich wirken kann, in jedem Fall aber auch bei Vollast. Bei Vollast kann nämlich selbst wenn die Federtellerbuchse 31 an der gehäusefesten Buchse 2β anliegt, die Kappe 24 einen Angleichweg zurücklegen, bevor dann durch Zusammenschieben der Regelfeder 33 die Abregelung erfolgt.

Der die Federeinheit 15 aufnehmende Raum, in den einerseits das Mitnahmeglied 22 und andererseits der Stell-

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kolben 14 taucht, ist über einen Kanal 3? zur Saugseite der Förderpumpe 16 hin druckentlastet. Bei dem erfindungsgemäßen Regler ist das Prinzip des Gleichgewichts zwischen hydraulischem Druck auf der einen Seite und Federkräften auf der anderen Seite durch die günstige konstruktive Anordnung sowie dem kleinen erforderlichen Bauraum optimal gelöst. Erfindungsgemäß kann die Federeinheit 15 auch so gestaltet werden, daß der Regler als Verstellregler arbeitet (Figur 2), d.h. daß jeder Stellung des I'iitnahmegliedes 22 eine bestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht.

Um erfindungsgemäß eine Stellgröße für die Lastabhängigkeit in den Regelkreis zu bringen, fließt ein Teil des sich im Saugraum 5 befindlichen Kraftstoffes lastabhängig gesteuert ab, wodurch sich der Druck entsprechend lastabhängig ändert, was eine entsprechende Änderung des auf den Stellkolben Ik wirkenden Druckes und andererseits eine Änderung der Stellgröße des Spritzverstellers 18 mit sich bringt. Hierdurch wird der Spritzbeginn lastabhängig geändert. Um diesen Abfluß gezielt zu steuern, ist im Stellkolben Ik eine Ringnut 37 angeordnet, die mit Steueröffnungen 38 im gehäusefesten Ring 26 zusammenwirkt. Die Steueröffnungen 38 stehen über Bohrungen 393 eine Ringnut kO - jeweils im gehäusefesten Ring 26 angeordnet und eine Bohrung kl mit dem Saugraum 5 in Verbindung. Die Ringnut 37 ist durch einen im Stellkolben Ik verlaufenden Kanal k2, der auf der Federseite des Stellkolbens Ik mündet, mit dem druckentlasteten und die Federeinheit 15 aufnehmenden Raum kj> verbunden. Je nach Stellung des Stellkolbens Ik gelangt die Ringnut 37 mehr oder weniger in überdeckung mit den Steueröffnungen 38, die beispielsweise Dreiecksform haben können. Da die Stellung des

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b ο b ο

Stellkolbens l4 lastabhängig ist, ist entsprechend der Abflußquerschnitt ebenfalls lastabhängig. Der Druck im Saugraum 5 steigt demnach nicht proportional zur Drehzahl, sondern in Abhängigkeit der Last mit zunehmender Last etwas unfcerproportional. Der sich bei Maximaldrehzahl dadurch ergebende geringere Druck kann federseitig entsprechend kompensiert werden.

Um durch den Regelhebel 12 eine Verschiebung des Ringschiebers 8 in Richtung Abstellung der Brennkraftmaschine unabhängig von der Stellung des Reglers 13 su ermöglichen, greift der Regelhebel 12 auf der dem Ringschieber 8 abgewandten Seite in eine verhältnismäßig breite Ringnut 44 des Stellkolbens 14, wobei eine Spielausgleichfeder 45 bewirkt, daß der Regelhebel 12 nur in Abregelrichtung zwangsmäßig durch den Stellkolben 14 mitgenommen wird, demnach also in dieser Richtung willkürlich verstellbar ist.

Mit dem Pumpenkolben 2 ist ein Nockenring 46 drehschlüssi& verbunden, der mit seiner Nockenbahn 47 auf Rollen eines im .Gehäuse 1 gelagerten verdrehbaren Rollenringes 49 läuft. Der Rollenring 49 kann durch einen Verstellkolben 50 verdreht werden. Je nach Verdrehung ändert sich der Beginn des Druckhubs des Pumpenkolbens 2 und entsprechend der Spritzbeginn. Der Stellkolben 50 ist auf seiner einen Seite durch den in dem ihn aufnehmenden Zylinderraum 51 herrschenden Druck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 52 belastet. Der Zylinderraum 51 steht ungedrosselt mit dem Saugraum 5 in Verbindung, so daß sich die durch den Stellkolben 14 und die Steuerung der Abflußmengen ergebende lastabhängige Druckänderung unmittelbar auf den Spritzbeginn auswirkt. Bei dem in der

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Figur ? dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Stellkolben IV als Hohlkolben ausgebildet einseitig geschlossen und auf einer gehäusefesten Stange 55 verschiebbar angeordnet. Als Verschluß des Kolbens 1V dient ein..-. Stopfen 56. Der zwischen Kolben lV, Stopfen 5o und Stange 55 eingeschlossene Raum 57 ist über eine Entlastungsbohrung 'j 8 di'uckentlastet. Am Kolben lV greift, im Prinzip wie beim ersten Ausführungsbeispiel ein Federpaket 15' an, welches durch ein Stellglied 22' in der Spannung änderbar ist. Das Stellglied 22' weist an seiner Mantelfläche eine Zahnreihe 59 auf, in die ein Ritzel 60 greift, welches über einen Verstellhebel 6l verdrehbar ist. Dieser Verstellhebel 6l wird willkürlich in Anpassung an die Last verstellt, wodurch sich die Last abgesehen über die Drehzahl auch über die Federeinheit 15' bzw. die direkte I-Iitnahrue des Kolbens IV durch das Verstellglied 22''als die Lage des Stellkolbens Ik beeinflussende Motorkenngröße auswirkt. Der erfindungsgemäße lastabhängige KraftstoffabflUi'6 aus dem Saugraum 5 erfolgt über eine mit dem Saugraum 5 verbundene Ringnut 39'j die mit Steueröffnüngen 38' in der Stange 55 zusammenwirkt.

Beim ersten sowie dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der zusätzliche Abfluß aus dem Saugraum 5 erst- dann aufgesteuert, wenn der Stellkolben Ik eine Stellung für Teillast einnimmt. Bei- Vollast, wie sie jeweils in der Figur dargestellt ist, sind die Steuerquerschnitte voneinander getrennt. Gleiches gilt für die Startstellung. Bei dem zweiten in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dient ein im Querschnitt dargestellter, eine Kurvenbahn aufweisender Stellkolben 62 als Anschlag für den Kolben lV also für die Startstellung oder Vollaststellung desselben.

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Claims

R- 53 5 5 21.2.1979 Su/Kü RQBSRT BOSCH GHBH, 7OOO Stuttgart 1 Ansprüche

1.'K_raftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem die Förderbewegung mindestens eines Pumpenkolbens bewirkenden nockenantrieb, dessen im Pumpengehäuse gelagerter Teil zwecks Spritz-beginnverstellung relativ gegen seinen umlaufenden Teil durch einen entgegen einer Rückstellkraft verschiebbaren Verstellkolben verstellbar ist, dessen Arbeitszylinder mindestens mittelbar an eine Kraftstofförderpumpe angeschlossen ist, deren Förderdruck proportional zur Drehzahl durch ein Drucksteuerventil, steuerbar ist und mit Änderung des gesteuerten Druckes durch zusätzliches Abfließenlassen einer Teilmenge durch einen Abflußkanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe durch einen hydraulischen Drehzahlregler (13) gesteuert wird, der ein vom Förderdruck der Kraftstof förderpumpe (l6) beaufschlagten und entgegen der insbesondere änderbaren Kraft von Regelfeder (15) verstellbaren Regelkolben (1^1) aufweist und daß dieser mindestens mittelbar den Abflußkanal (37 bis Hz, 58) des Arbeitszylinders (51) des Stellkolbens (50) steuert.

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2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (14)'in einer Bohrung (Figur 1) oder als Hohlkolben (I¹J¹) (Figur 2) auf einer Stange (55) radial dichtend geführt ist und daß in der Innenbohrung und Mantelfläche der Führung Mündungen (37, 38 j 39) des Abflußkanals bei der Regelkolbenbewegung zur Querschnittssteuerung mehr oder weniger in Überdeckung gelangen.

3· Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (l4) mit der dem Flüssigkeitsdruck abgewandten Seite in einen druckentlasteten die Federn (15) aufnehmenden Raum (43) ragt und der Entlastungskanal (42) von der gesteuerten Mündung (37) auf der Mantelfläche bis zur druckentlasteten Stirnseite des Regelkolbens (14) in demselben verläuft.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mantelfläche des Regelkolbens (l4) eine mit dem Entlastungskanal (42) verbundene Ringnut (37) angeordnet ist, die mit in der den Regelkolben (l4) aufnehmenden Zylinderbohrung angeordneten Steueröffnungen (38) zusammenwirkt.

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5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (14¹) als einseitig geschlossener Hohlkolben auf einer einseitig gehäusefesten Tragstange (55) geführt ist und mit deren freien Ende sowie seinem Innenraum einen über eine in der Stange verlaufenden Entlastungskanal (58) druckentlasteten Raum (57) begrenzt und daß in der Hohlkolbenwand Öffnungen (39') angeordnet sind, die mit Öffnungen (38') des Entlastungskanals (58) auf der Mantelfläche der Stange (55) zusammen-

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet , daß auf der Stange (55) mit dem Entlastungskanal (58) verbundene Steueröffnungen vorgesehen sind.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsquerschnitt mit zunehmender Drehzahl und bei zunehmender Last abnimmt.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe als Verteilerpumpe mit einem hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden Pumpenkolben (2) ausgebildet ist und daß durch den Regelkolben (1*0 ein Ringschieber (8) für die Steuerung der Einspritzmenge angelenkt wird.

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