DE2923445A1

DE2923445A1 - Steuereinrichtung fuer eine kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE2923445A1
Application number: DE19792923445
Authority: DE
Inventors: Max Dipl Ing Dr Straubel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-06-09
Filing date: 1979-06-09
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE2923445C2; JPS56526A; US4342302A; GB2052647B; GB2052647A; JPH0137578B2

Description

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5.6.1979 Su/Kö

κ. 5524

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Steuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein Mittel der Dämpfung der Geräuschentwicklung von Dieselmotoren besteht in der Verlängerung der Einspritzdauer während des Leerlaufs bzw. der niederen Teillast. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage strömt zur Erzielung der Spritzzeitverlängerung ein Teil des vom Einspritzpumpenkolben geförderten Kraftstoffs unbenutzt ab, so daß zur Aufrechterhaltung der Drehzahl der zur Einspritzung gelangender Anteil verhältnismäßig langer gefördert werden muß. Diese bekannte Regelung ist verhältnismäßig aufwendig und es besteht ein gewisses Problem bei der Mengenregelung des Kraftstoffes, da auch die abströmende Menge bei der durch Absteuerung erfolgenden Regelung mit berücksichtigt werden muß. Diese Nachteile sind schwerwiegender als auf den ersten Anblick erscheint, da bei der Eingabe von irgendwelchen Motorkenngrößen

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für die Regelung, was zunehmend erforderlich ist, eine entsprechende Rücksichtnahme auf diese für den Leiselauf dienende Abströmmenge zunehmend mit all den dazu erforderlichen Korrekturgeberη.

Vorteile- der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer Spritzzeitverlängerung ohne irgendwelche Einflüsse und Nachteile _s insbesondere ohne zusätzliche Aufwendungen für die Einspritzmengenregelung. Die Steuerung der Spritzzeitverlängerung kann auf einfachste Weise mechanisch aber auch elektrisch erfolgen, sie kann willkürlich aber auch automatisch angelenkt sein. Erfindungsgemäß wird die Förderbewegung des Pumpenkolbens pro Drehweinkel zur SpritζzeitVerlängerung verlangsamt. Da ein Verschieben des Spritzverstellkolbens nur bei zunehmender Kraft möglich ist, ist auch eine während des vorgesehenen Einspritzabschnittes kontinuierliche Bewegung des Pumpenkolbens gewährleistet.

Zeichnung

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele in stark vereinfachter Art dargestellt und in Figur 5 ist ein das Beispiel nach Figur k erläuterndes Diagramm gezeigt.

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Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Bei dem in Figur 1 dargestellten Schema einer Kraftstoffeinspritzpumpe wird ein an sich ortsfest gelagerter Rollenring 1 durch einen Spritzverstellkolben 2 relativ in seiner Lage verdreht, über die Rollen 3 wird in bekannter Weise eine Nockenscheibe, die mit dem Pumpenkolben gemeinsam rotiert, mit diesem in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, wobei die rotierende Bewegung die Verteilersteuerung und die hin- und hergehende Bewegung die Pumpfunktion übernehmen. Der■Spritzverstellkolben 2 wird hydraulisch entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 4 verstellt. Je nach Lage des Kolbens 2, d.h» je nach Größe des diesen betätigenden hydraulischen Druck wird der Beginn der Einspritzung verschoben im allgemeinen mit zunehmender Drehzahl in Richtung früher. Im dargestellten Beispiel wird der den Verstellkolben 2 betätigende Hydraulikstrom durch eine Pumpe 5 erzeugt und über ein Magnetventil 6 zum Druckraum 7 des Spritzverstellerkolbens 2 hin gesteuert. Diese Hydraulikflüssigkeit ist normalerweise Dieselkraftstoff, der, wie dargestellt, durch den strichpunktiert angedeuteten Saugraum 8 der Kraftstoffeinspritzpumpe strömt, aus dem der eigentliche, nicht dargestellte Pumpenarbeitsraum ebenfalls mit Kraftstoff versorgt wird. Der Druck des Kraftstoffs wird über ein Drucksteuerventil 9 drehzahlabhängig gesteuert. Die Pumpe 5 ist wie durch, die Achse 10 angedeutet, an die Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelt und fördert eine drehzahlabhängige Menge, deren Druck über das Drucksteuerventil 9 gesteuert mit zunehmender Menge steigt. Das Magnetventil 6 wird gemäß dem Schema über die Anschlüsse A von einem elektronischen Steuergerät 11 angesteuert. Die Spritzbeginnver-

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stellung erfolgt im allgemeinen drehzahlabhängig, so daß in das elektronische Steuergerät 11 auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. der Pumpe eingegeben werden muß. Aus diesem Grunde ist die Achse 10 mit einer Zahnscheibe 12 gekoppelt, die in bekannter Weise mit einem Geber 13 die Drehzahl erfaßt und, wie dargestellt, dem elektronischen Steuergerät 11 eingibt. Als weitere Größen können dem elektronischen Steuergerät 11 die Last über die Stellung des Gaspedals 14 bei B oder die Temperatur C der Druck D usw. als Ist-Kenngrößen eingegeben werden. Die Ist-Größe der Spritzverstellung selbst wird über einen Geber 15 erfaßt und bei C dem elektronischen Steuergerät 11 eingegeben. Die Auswertung dieser Ist-Werte erfolgt entsprechend dem Programm des Steuergerätes 11. Die dargestellten Beispiele sind entsprechend der Tendenz mehr und mehr die Kraftstoffeinspritzpumpen mit elektrischen Elementen zu versehen ausgebildet, sie kann jedoch auch, wie bekannt, mit mechanischen Mitteln geregelt werden.

Während des Druckhubs des Pumpenkolbens wirken über die Axialkräfte desselben über die Rollen Tangentialkräfte auf den Rollenring 1 und versuchen, diesen in Richtung der Kraft der Feder 4 entgegen dem Druck im Druckraum 7 zu verdrehen, indem sie den Kolben 2 verschieben. Erfindungsgemäß wird diesem Druck leicht nachgegeben, so daß zwar noch ein Hub des Einspritzkolbens erfolgt, dieser jedoch aufgrund des Nachgebens des Rollenrings 1 in seiner Geschwindigkeit verzögert ist. Diese Verzö-gerung bewirkt eine SpritζZeitverlängerung und soll nur in den Bereichen wie Leerlauf und Teillast stattfinden, bei denen die Geräuschentwicklung des Motors besonders störend

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ist. In den anderen Bereichen, insbesondere bei Höchstdrehzahl , würde ein derartiges Nachlaufen den Nachteil mit sich bringen, daß der Zeitabschnitt zwischen den einzelnen Druckhüben der Einspritzpumpe nicht für einen Rücklauf des Verstellkolbens ausreicht. Andererseits, besteht bei diesen hohen Drehzahlen die Möglichkeit, daß aufgrund der Trägheit des Systems ein derartiger Nachlauf nur noch in sehr geringem Umfang eintritt und somit vernachlässigbar wäre. Letzteres hängt im wesentlichen von der Art des Systems ab.

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Die Nachlaufbewegung des Verstellkolbens 2 darf nur in soweit stattfinden, als auch noch eine Pumpeev,^regung des Einspritzkolbens gewährleistet ist. Die aus dem Druckraum 7 während des Druckhubs abströmende Kraftstoff menge muß also gezielt gesteuert werden.

Obwohl bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel das Magnetventil 6 zur Steuerung verwendet wird, ist ein solches zur Verwirklichung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Es ist genauso denkbar, daß zwischen dem Saugraum 8 der Einspritzpumpe und dem Druckraum 7 des Verstellkolbens 2 ein Ventil angeordnet ist, z.B. als Rückschlagventil, das in positiver Richtung entgegen der Kraft der Rückstellfeder 4 ungedrosselt wirkt, hingegen in entgegengesetzter Richtung, also in Verzögerungsrichtung, drosselt. Hierdurch ist gewährleistet, daß nur ein Teil der während der Spritzpausen den Hingang des Verstellkolbens 2 bewirkenden Kraftstoffmenge während des Druckhubs nachgebend über dieses Ventil zurückfließen könnte. Eine genaue Steuerung ist jedoch dann gewährleistet, wenn, wie im Ausführungsbei-

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spiel, das Magnetventil 6 verwendet wird. Dieses Ventil gibt jeweils während des Saughubs des Pumpenkolbens den Durchgang Raum 8 - Raum 7 frei, wie in der Figur dargestellt, und schaltet dann während des Druckhubes für die Zeitspanne um, für die ein Nachlaufen des Verstellkolbens 2 erfolgen soll. Durch die Verwendung einer verstellbaren Drossel 17 im Abflußkanal 18 kann dieser Abfluß bzw. Nachlauf entsprechend verzögert werden. Auch hier kann, muß jedoch nicht, in dieser Verbindungsleitung 19 ein Rückschlagventil 20, ebenfalls in bekannter Weise, eingeschaltet werden, welches verhindert, daß die Förderdruckstöße ein Zurückstellen des Verstellkolbens 2 bewirken. Bei höheren Drehzahlen ist dann das Magnetventil 6 während des Förderhubes in der dargestellten Schaltstellung, oder es muß parallel zum Rückschlagventil 20 eine Rücklaufdrossel vorgesehen werden, so daß Hin- und Rückfluß zwischen Druckraum 7 und Saugraum 8 in der üblichen Weise erfolgt.

Bei dem in TPigur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Abflußleitung 18 ein verstellbares Rückschlagventil 21-angeordnet. Das Magnetventil 6' ist hier im Gegensatz zu dem 3/2-Wegeventil des ersten Ausführungsbeispiels ein 2/2-Wegeventil ausgebildet und wird nur bei niederen Drehzahlen, also Leerlauf und Teillast eingeschaltet, wenn nämlich der Nachlauf für die Spritzverlängerung erfolgen soll. Der Öffnungsdruck dieses Rückschlagventils 21 muß größer sein als der Stelldruck des Verstellkolbens 2 bei Leerlauf und niederer Teillast, jedoch kleiner sein als dieser Verstelldruck plus vom ^Pumpenkolben her bewirktem Reaktionsdruck während des Druckhubs. In der Leitung 19

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zwischen Druckraum 7 und Saugraum 8 ist in bekannter Weise eine Drossel 22 angeordnet.

Bei dem in Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind in der zwischen Saugraum 8 und Druckraum 7 des Spritzverstellkolbens 2 gelegenen Leitung eine Drossel 22' und ein Rückschlagventil 20' hintereinander angeordnet. Hierdurch wird vorteilhafter Weise erreicht, daß die Drossel 22' groß gewählt werden kann und damit gewährleistet ist, daß zwischen zwei Einspritzaugen genügend Menge aus Raum 8 in Raum 7 fließer, kann und der Kolben 2 wieder rechtzeitig in seine Ausgangslage zurückkehrt. Das Rückschlagventil 20' verhindert ein Rückfließen aus dem Raum 7 nach 8₃ also ein Nachgeben des Kolbens in Betriebsbereichen, in denen eine Spritzdauerverlängerung unerwünscht ist.

Bei dem in Figur H dargestellten vierten Äusführungsbeispiel ist der Abflußkanal 18 in zwei Leitungen aufgeteilt, in denen jeweils ein Magnetventil -6', nämlich als 2/2-Wegeventil ausgebildet angeordnet sind. Diese Wegeventile haben einen unterschiedlich großen Durchgangsquerschnitt, wobei das mit dem größeren Querschnitt zur Steuerung der Nachgiebigkeit des Verstellkolbens 2 verwendet wird, während das mit dem kleineren Querschnitt für Normalbetrieb verwendet wird. Es ist jedoch auch denkbar, daß für die Nachgiebigverstellung beide Ventile eingeschaltet werden und für Normalbetrieb nur eines. Die Verwendung von 2 Magnetventilen ist deshalb von Vorteil, weil wohl für die Verlängerung der Spritzdauer im Leerlauf eine große Nachgiebigkeit erwünscht ist, sich aber durch großen Ventilquerschnitt eine zu große Ver-

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Stellgeschwindigkeit nach "Spät" in Betriebsbereichen ergibt, in denen das nicht erwünscht ist. Da gleichzeitig Magnetventile mit großem Querschnitt langsamer sind, kann diese schnelle "Spät"-Verschiebung nicht schnell genut korrigiert werden. Deshalb für Normalbetrieb ein Magnetventil mit kleinem Querschnitt.

In Figur 5 ist in einem Diagramm der mögliche Steuerablauf dieser zwei Ventile dargestellt, über der Abszisse

, auf der der Nockenwinkel der Pumpe dargestellt ist, ist auf der Ordinate im unteren Bereich der Hub s des Pumpenkolbens und darüber jeweils die Magnetventil-Schaltstellung dargestellt, wobei a eingeschaltet und b ausgeschaltet heißt. Die obere Schaltkennlinie betrifft das bei Normalbetrieb geschaltete Ventil mit kleinerem Durchgangsquerschnitt und die untere Schaltkennlinie das die eigentliche Spritzzeitverlängerung bewirkende Magnetventil mit größerem Durchgangsquerschnitt. Bis zu Beginn des Druckhubs ist das Magnetventil für Normalbe-

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trieb als Linie a geöffnet, um dann als Linie b geschlossen zu werden, bis gegen Ende des Druckhubes. Anders das die_ Spritzzeitverlängerung bewirkende Magnetventil, das an sich bis zum Drehwinkel I₃ also nach Beginn des Druckhubes, geschlossen ist, um dann als Linie

a bis in den Beginn des neuen Saughubes beim Drehwinkel 2

geöffnet zu sein. Der öffnungszeitabschnitt kann je

nach Bedarf variiert werden, z.B. Öffnungsbeginn bei ^

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und Schließen bei

Wie die einzelnen Beispiele zeigen, ist eine Vielfalt von Variationen denkbar, diesen die Spritzzeitverlängerung bewirkenden Nachlauf des Verstellkolbens 2 während' des Druckhubs bei Leerlauf und niederer" Teillast zu steuern. Diese Steuerung kann mechanisch, elektrisch oder auch in Kombinationen erfolgen-.

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Claims

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Ansprüche

fl .J Steuereinrichtung für die Änderung des Förderbeginns einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem in dem Kolbennockentrieb eingreifenden Verstellkolben, der von unter drehzahlabhängigem Druck in einem Arbeitsraum des Verstellkolbens stehender Flüssigkeit entgegen einer Rückstellkraft verstellbar ist und auf den eine sich während der Pumpenförderung durch eine Nockenkraftkomponente ergebende, der Rückstellkraft gleichgerichtete Reaktionskraft wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur FörderZeitverlängerung und mindestens während der Pumpenförderung aufgrund der Rückstell- und Reaktionskraft durch gezielte Steuerung eines Flüssigkeitsstroms aus dem Arbeitsraum (7) des Verstellkolbens (2) dieser entgegen dem Flüssigkeitsdruck verschiebbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung ein Rückschlagventil (21) dient, dessen Öffnungskraft höher als die Rückstellkraft

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(4) aber kleiner als die Summe von Rückstellkraft. (4) und Rekationskraftist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (21) steuerbar bei Drehzahlen oberhalb der Leerlaufdrehzahl sperrbar ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventilsteuerung mindestens mittelbar durch ein Glied des Drehzahlreglers der Einspritzpumpe erfolgt.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Steuerflüssigkeitszufluß und Arbeitsraum (7) ein zum Arbeitsraum (7) hin öffnendes Rückschlagventil (20, 20^f) angeordnet ist,

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (20, 20') entriegelbar ist und der Zuflußkanal (19) als Entlastungskanal dient.

7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung ein insbesondere elektromagnetisch betätigtes Wegeventil (6)' dient,

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8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Wegeventils (6) in einer Schaltstellung der Zufluß mit dem Arbeitsraum (7) und in der anderen der Arbeitsraum (7) mit dem Abflußkanal (18) verbindbar ist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wegeventile, vorzugsweise unterschiedlicher Durchgangsquerschnitte, parallelgeschaltet vorgesehen sind.

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