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Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird die abfließende Kraftstoffmenge über fremdbetätigte Ventile gesteuert, insbesondere jedoch in Abhängigkeit der Temperatur, um vorübergehend insbesondere bei kalter Brennkraftmaschine auch bei niederen Drehzahlen eine Frühverstellung des Spritzbeginns zu bewirken. Eine derartige Steuerung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig und in ihrer universellen Anwendbarkeit häufig nicht erforderlich, da in den meisten Fällen eine Abhängigkeit des Spritzzeitpunktes lediglich von der Drehzahl ausreicht. Das Problem, die Spritzverstellcharakteristik jedem Motortyp anzupassen, ist bei dieser bekannten Anlage nur verhältnismäßig aufwendig zu lösen, nämlich durch Ist-Geber und ein Steuerprogramm.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß die Spritzbeginnverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl zusätzlich zur bereits drehzahlabhängig erfolgenden Spritzbeginnverstellung mit einfachen Mitteln modifiziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß ein drehzahlabhängiges Spritzbeginnverstellprogramm auf einfachste Weise bestimmbar ist. Die erfindungsgemäße Steuerung arbeitet sicher und ist äußerst preisgünstig herstellbar. Die Anpassung an den jeweiligen Motortyp erfolgt im wesentlichen durch Bestimmung der Steuerstelle bzw. der Lage der Steueröffnung, so daß der Grundtyp des Spritzverstellkolben bzw. Zylinders für eine Großserienfertigung vorteilhaft gleich sein kann. Die pro Typ unterschiedlich geforderte Lage der entsprechenden Bohrung kann in den Bearbeitungsautomaten derartiger Verstellkolben programmiert werden, so daß auch diese Änderung nach Stückzahleingabe automatisch berücksichtigt werden können.
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Ausgestaltung der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
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Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch den Nockentrieb einer Einspritzpumpe mit einem Kolbenspritzversteller,
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Fig. 2 das dazugehörige Funktionsdiagramm,
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Fig. 3 einen Teilausschnitt aus Fig. 1, jedoch mit anderer Lage der Steueröffnung,
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Fig. 4 das dazugehörige Funktionsdiagramm und
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Fig. 5 und 6 Diagramme für Spritzverstellvorrichtungen, bei denen die in Fig. 1 oder 3 gezeigten Steueröffnungen kombiniert enthalten sind.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Teilquerschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe in Höhe des Nockentriebs 1 erfolgt die Verstellung mittels eines Spritzverstellers 2. Dabei 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 am gehäusegeführten Ring angeordnet. Bei der anderen Art, wie sie hier als Beispiel gewählt wurde, sind die Rollen im gehäusegeführten Ring angeordnet und die Nocken über eine Nockenscheibe mit dem Pumpenkolben. In jedem Fall wirken für den Antrieb des Pumpenkolbens Rollen und Nocken zusammen, wobei je nach Antriebstyp über den gehäusegeführten Ring die Rollen oder die Nocken relativ zueinander durch den Spritzversteller 2 verstellbar sind.
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In einem Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe des Ausführungsbeispiels ist hier ein Rollenring 4 geführt, der durch seinen Verstellbolzen 5 mit dem Spritzversteller 2 verbunden ist. Am Rollenring 4 sind über Achsen 6 Rollen 7 gelagert, die in der Draufsicht dargestellt sind. Auf diesen Rollen läuft dann eine nicht dargestellte mit dem Pump- 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.
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Der Verstellbolzen 5 des Nockentriebwerks greift in eine Mitnahmeausnehmung 8 eines Verstellkolbens 9, der durch einen hydraulischen Druck entgegen der Kraft der Rückstellfeder 10 verstellbar 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 als Deckel 11 dienenden Anschlag 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 ebenfalls nicht dargestelltes 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 sinkt. Bei dem Ausführungsbeispiel fördert diese Förderpumpe in das Gehäuse 3, wobei als Flüssigkeit Kraftstoff dient, 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. 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. Die Feder 10 stützt sich über Unterlegscheiben 17 einerseits am Verstellkolben 9, andererseits an einem Gehäusedeckel 18 ab. Durch die Deckel 11 und 18 sind die Enden eines Arbeitszylinders 19 des Verstellkolbens 9 verschlossen. Dabei ist der die Feder 10 aufnehmende Abschnitt des Zylinders 19 über einen nicht dargestellten Kanal druckentlastet.
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In der Wand des Zylinders 19 im mittleren stets vom Verstellkolben 9 überdeckten Bereich ist eine eine Steueröffnung 20 in Form einer Nut vorgesehen, die mit einer zum Pumpensaugraum hin führenden Ausnehmung 21 des Gehäuses 3 stets verbunden ist. Die Sackbohrung 12 ist ebenfalls in stetiger Verbindung mit dieser Ausnehmung 21. Durch die ungedrosselte Verbindung der Ausnehmung 21 mit dem Saugraum der Einspritzpumpe herrscht in ihr der vom Drucksteuerventil bestimmte drehzahlabhängige Druck. Im Verstellkolben 9 ist eine zum Entlastungsraum 22 hin offene Längssackbohrung 23 angeordnet, welche über eine weitere Steueröffnung 24 in Form einer als Drosselstelle wirkenden Stichbohrung mit der Steueröffnung 20 in der Wand des Zylinders 19 zusammenwirkt. Nach Zurücklegung des Hubes S 1 des Verstellkolbens 9 wird durch die Sackbohrung 23 und die Stichbohrung 24 eine Verbindung von der Nut 20 und der Ausnehmung 21, also vom Saugraum der Einspritzpumpe her zum Entlastungsraum 22 hergestellt. Hierdurch kann ein Teil des Kraftstoffes aus dem Saugraum abfließen, wodurch ein Einfluß auf den den Spritzverstellkolben beaufschlagenden Kraftstoffdruck ( Saugraumdruck) genommen wird.
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In dem Diagramm ist über der Drehzahl n (Abszisse) der Hub S des Verstellkolbens 9 (Ordinate) aufgetragen. Der Drehzahl n entspricht, wie oben beschrieben, der Druck im Saugraum, welcher auch den Verstellkolben 9 entgegen der Kraft der Feder 10 beaufschlagt. Wie im Diagramm (Fig. 2) dargestellt, hat die Verstellkennlinie V einen geradlinigen Verlauf, bis der Hub S 1 zurückgelegt ist. Nach diesem Hub gelangt, wie aus Fig. 1 herleitbar, die Stichbohrung 24 in Überdeckung mit der Nut 20. Die Drehzahl hat hier die Größe n 1 erreicht. Sobald nun die Stichbohrung 24 aufgesteuert wird, strömt ein Teil des Kraftstoffes aus dem Saugraum der Einspritzpumpe über die Sackbohrung 23 zum die Feder 10 enthaltenden Entlastungsraum 22 drucklos ab, so daß auch bei weiterem Ansteigen der Drehzahl der Druck im Saugraum nicht steigen kann. Hierbei wirkt die Überschneidung zwischen Stichbohrung 24 und Nut 20 in Art einer Drucksteuerung, derart nämlich, daß auch bei steigenden Drehzahlen der Druck kontant bleibt. Sobald dann die Stichbohrung 24 voll in Überdeckung mit der Nut 20 ist und aufgrund der Drosselwirkung der Stichbohrung 24 mehr Kraftstoff von der Förderpumpe gefördert wird, als über deren Drucksteuerventil sowie die Stichbohrung 24 abfließen kann, steigt der Druck im Saugraum wieder, so daß ab der Drehzahl n 2 der Verstellkolben 9 seinen Hub fortsetzt. Die Steuerung durch die Stichbohrung 24 entspricht einem Druckverlust von Δ P 1 zwischen den Drehzahlen n 1 und n 2. Natürlich kann statt einer Stichbohrung 24 auch ein Kanal mit entsprechendem Mündungsquerschnitt dienen, beispielsweise von rechteckiger oder dreieckiger oder ovaler Form. Je nach Gestaltung dieser Mündung könnte die Kennlinie V in dem zwischen n 1 und n 2 liegenden Bereich entsprechend steigend, fallend oder sogar kurvenförmig verlaufen.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich die die Steueröffnung bildende Stichbohrung 24&min; an einer anderen Stelle angeordnet. Sie ist in der dargestellten Ausgangslage in Überdeckung mit der Nut 20 und wird nach Zurücklegung des Hubes S 2 von der Nut 20 getrennt und verdeckt, so daß das Abströmen einer Teilmenge aus dem Saugraum gestoppt wird. Wie aus dem entsprechenden, in Fig. 4 dargestellten Diagramm ersichtlich ist, erhöht sich bei der Drehzahl n 3 nach Zusteuern der Stichbohrung 24&min; der Druck sprunghaft um die Größe Δ p 2, so daß der Verstellkolben 9&min; sprunghaft um den Weg zwischen S 2 und S 3 verschoben wird. Ausgehend von einer nahezu unelastischen Flüssigkeit setzt sich dann eine kontinuierliche Drucksteigerung fort mit einer Verschiebung des Verstellkolbens 9&min; entsprechend der Kennlinie V in Fig. 4. Auch hier ist wie beim vorherigen Beispiel die Kennlinie V durch eine entsprechende Gestaltung der Stichbohrung 24&min; bestimmbar. Ist die Druckzunahme aufgrund des Verschließens der Stichbohrung 24&min; bei einem Weg Δ S größer als die für diesen Weg erforderliche Drucksteigerung, so ergibt sich ein instabiles Verhalten, d. h. es tritt ein Sprung auf. Dies bedeutet, daß die Kennlinie senkrecht verläuft.
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In den Fig. 5 und 6 sind Kennlinien für Spritzversteller dargestellt, bei denen jeweils zwei Stichbohrungen nach den Beispielen von Fig. 1 sowie Fig. 2 vorgesehen sind, die in unterschiedlicher Reihenfolge entweder zu- oder aufgesteuert werden. Nach dem in Fig. 5 dargetellten Diagramm wird zuerst eine Stichbohrung 24&min; entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel gesperrt und nach einer gewissen Unterbrechung des Kraftstoffabflusses eine Stichbohrung 24 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel aufgesteuert. Auch hier kann der Kennlinienverlauf durch entsprechende Ausgestaltungen der Stichbohrungen zusätzlich verändert werden.
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Die in Fig. 6 dargestellte Kennlinie entspricht einer Spritzverstellvorrichtung, bei der zuerst entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel eine Stichbohrung 24 geöffnet und nach einer gewissen Zeit eine zweite Stichbohrung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel gesperrt wird. Es ist auch denkbar, daß bei entsprechender Gestaltung in der Nut 20 eine Stichbohrung zuerst auf- und nach Durchlaufen der Nut wieder zugesperrt wird.
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Erfindungsgemäß kann die Nut 20 auch im Verstellkolben 9 angeordnet sein und die mit ihr zusammenwirkende Steueröffnung bzw. Stichbohrung im Gehäuse 3 verlaufen.
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In jedem Fall bewirkt die hin- und hergehende Bewegung des Verstellkolbens 9 beim Steuern der Stichbohrung 24 eine Druckhysterese, obwohl jeder Kolbenstellung ein Druck zugeordnet ist. Durch die Wahl mindestens einer zweiten Bohrung kann die Hysteresefläche verkleinert, im Falle einer zweiten Bohrung halbiert werden.