DE2952308C2

DE2952308C2 - Wandler zur erzeugung eines steuerdrucks, der einen stellantrieb speist und die last einer brennkraftmaschine wiedergibt

Info

Publication number: DE2952308C2
Application number: DE19792952308
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Numazu Shizuoka Sami; Tatehito Susono Shizuoka Ueda
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1978-12-27
Filing date: 1979-12-24
Publication date: 1985-03-14
Also published as: DE2952308A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Steuerung verschiedener Vorrichtungen und Mechanismen an modernen Brennkraftmaschinen, wie /um Beispiel von Unischalteinrichtungen von Autoniatikgclricbcn (vergleiche DH-AS 15 55 229 oder DE-OS 56 548) oder von Abgasrückführventil (vergleiche US-PS 37 39 797). ist es erforderlich, über eine Größe zu verfügen, die die Last bzw. die Belastung der Brennkraftmaschine möglichst genau wiedergibt.

Bei einer Benzin-Brennkraftmaschinc dient zur Regulierung der Last die Einlaßdrosselklappe, die die angesaugte Gemischmenge steuert, wobei die von der Brennkraftmaschine abgegebene Nutzleistung bzw. die Last weitgehend durch die angesaugte Gemischmenge bestimmt ist. Indem die Drehzahl der Brennkraftmaschine und

der Öffnungsgrad der Einlaßdrosselklappe gemessen werden, kann das Lastverhältnis der Brennkraftmaschine in etwa bestimmt werden.

Eine andere Möglichkeit zur Erfassung der Belastungsgrößc einer mit einer Einlaßdrosselklappe ausgestatteten Brennkraftmaschine besteht darin, den Ansaugkrümmerunterdruck heranzuziehen. Beispielsweise sind bei Brennkraftmaschinen, die mit einer elektronischen Kraftstoifeinspritzanlagc ausgerüstet sind, Ausbildungen bekannt, bei denen der Ansaugkrümmerunterdruck gemessen wird und die eingespritzte Kraftstoffmengc in Abhängigkeit von dieser Messung gesteuert wird.

Zur Ansteuerung der verschiedenen, lastabhängig zu regelnden Aggregate benötigt man einen Wandler, der einen die Belastung der Brennkraftmaschine wiedergebenden Steuerdruck erzeugt, mit dem dann der jeweilige Stellantrieb versorgt wird.

Der Wandler muß zu diesem Zweck mit einem die Last der Brennkraftmaschine wiedergebenden Element gekoppelt werden.

So ist aus der US-PS 37 39 797 beispielsweise eine Wandlcrcinhcii bekannt, bei der die Kopplung indirekt mil to der Drosselklappe erfolgt, indem die Druckänderungen im Einlaßkanal und in einem dort ausgebildeten Vcnuiriabschnitt verarbeitet werden, um einen Steuer-Gasdruck auf das in Abhängigkeit vom Molor-Bclriebszustancl /u betätigende Stellglied vorgeben, das ein Abgas-Kückführungsstciiervcnlil darstellt.

Aus der DE-AS 15 55 229 ist ein weiterer Wandler zur Erzeugung eines die Belastung einer Brennkraftmaschine wiedergebenden und den Stellantrieb eines lastabhängig schallenden Getriebes speisenden Drucks bekannt, (.'> bei dem das die Belastung der Brennkraftmaschine wiedergebende Klcment das Gaspedal darstellt, das über ein < ·ι·Μϋιι^ι· direkt riiu'ii Ventilstößel ίΐη.ΜΓίκτι. der zusammen mil einer Öffnung in einer Stcuerdriiekkainmer eine χ .in.ible l>iiissel< >(liHiii(; Inklet. über die der Steuerdruck in der Steuerilruckkiimmer. die über eine unveränderliche Drossel aus einem vom Ansaugsystem evakuierten Unlerdruckbchälter gespeist wird und von der eine

Stcuerdruckleitung zum Stellantrieb abzweigt, lastabhängig verändert wird.

Im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine mit Brennstoff-Einspritzung ist aus der DE-OS 22 56 548 L'in Wandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem das die Last der Brennkraftmaschine wiedergebende Element vom bewegbaren Kraftstoffmengensteuerelement der Kraftstoff-Einspritzpumpe gebildet ist. Dieser Wandler, dessen von einem gesonderten Drucköl-Kreislauf abgeleiteter Steuerdruck ϊ ebenfalls für die Ansteuerung eines automatisch schaltenden Getriebes dient, arbeitet derart, daß die variable Drosselöffnung von den Stcuerkanten eines Ventilgehäuses und darin gleitend verschiebbaren Ventilkolbens gebildet wird, der gegen die Kräfte einer Vorspannfeder vom Druck in einer vom Drucköl-Kreis über eine konstante Drosselöffnung versorgten Steuerdi uckkammer in einer Drosselschwimmsiellung gehalten wird. Der Druck in der Steuerdruckkammer verändert sich dabei mit der Änderung der Kraft der Vorspannfeder, die sich auf einem Stellkolben abstützt. Dieser ist gleitend verschiebbar in einem Zylinder aufgenommen und über eine Stirnlläche auf der der Feder abgewandten Seite vom Drucköl beaufschlagt. In seinem Inneren nimmt er einen Drehschieber auf, der eine Einfräsung mit spiralförmiger Steuerkante und eine Ablauföffnung zu seiner freien Stirnfläche besitzt. Der Steuerkclben weist im Bereich der Einfräsung eine Radialbohrung auf, die unter dem Druck des Drucköls steht, der auf die Stirnfläche wirkt. Der Drehschieber ist abgedichtet aus dem Wandlergehäuse herausgeführt und dort drehfest mit einem Zahnrad verbunden, das mit einer verzahnten Reglerstange der Kraftstoff-Einspritzpumpe kämmt. In Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehschiebers ändert sich der Abstand der spiralförmigen Steuerkante von der Radialbohrung. Damit der Stellkolben aber eine den Druckölstrom durc die Einfräsung zur Ablauföffnung drosselnde Gleichgewichtsstellung einnehmen kann, muß er der Steuerkante folgen, wodurch sich die axiale Lage des Stellkolbens und damit der Druck in der S'-. ^erdruckkammer mit der Belastung der Brennkraftmaschine ändert.

Dieser bekannte Wandler kann zwar zuverlässig einen Steuerdruck liefern, der die Last der Brennkraftmaschine wiedergibt. Dieser Wandler ist aber reir.tiv aufwendig aufgebaut, und er benötigt nicht nur viele Einzelteile, sondern auch einen verhältnismäßig großen axialen Bauraum, da die beweglichen Bauteile, d. h. der Ventil- und der Siellkolben sowie der Drehschieber axial zumindest teilweise versetzt angeordnet werden müssen und ;5 zur Erzeugung des Steuerdrucks verhältnismäßig große axiale Gleitbewegungen des Stellkolbens erforderlich sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Wandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß er bezüglich der Ansteuerung und des konstruktiven Aufbau., vereinfacht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird erkannt, daß es mit einem direkten Abgriff der Stellung bzw. der Verschiebung des Kraftstoffmengensteuerelements einer Einspritzpumpe bei geeigneter Gestaltung der variablen Drosselöffnung möglich ist, auch bei Verwendung eines flüssigen Strömungsmittels, das in geeigneter Form im Kraftstoffkreis bereits vorliegt, ein Steucrdrucksignal zu erzeugen, das trotz der auftretenden sehr kleinen Stellwege die Last der Brennkraftmaschine exakt wiedergibt. Der besondere Vorteil besteht neben der Robustheit und der günstigen Ansprechcharakteristik des Systems darin, daß bei vielen Einspritzpumpen die Menge des in die Zylinder eingespritzten Kraftstoffs ohnehin durch die Stellung und Bewegung eines bewegbaren Kraftstoffmengenstcuerclcmcnt.' gesteuert wird, das bei einer Rcihcneinspritzpuinpe von einer als Zahnstange ausgebildeten Steuerstangc und bei einer als Verteilerpumpc mit drehbarem Pumpenkolben ausgebildeten Einspritzpumpe von einem Überströmring gebildet wird.

Weil der Stcllweg des bewegbaren Kraftstoffmengcnsteuerelcmenis einer Kraftstoff-Einspritzpumpe verhältnismäßig kurz ist, benötigt auch das Ventilclemenl des Drucksteuerventil nur einen verhältnismäßig kurzen Stcllweg, so daß eine sehr genaue Kopplung möglich und gleichzeitig Bauraum eingespart wird.

Da die Ansteuerung des Wand'ers erfindungsgemäß über den Kraftstoff selbst erfolgt, eröffnet sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeil, die Energiequelle des Kraftstoffsystems und darüber hinaus auch dessen ohnehin vorhandene Konstantdruckregelung heranzuziehen, so daß es mit geringstem konstruktiven Aufwand gelingt, definierte Druckverhaltnisse des Stcuerfluids stromauf des Wandlers in der Drucksteuerkammer bereitzustellen, die die Arbciisgenauigkeit des Wandlers zusätzlich verbessern.

Zwar ist es aus der DE-AS 15 55 229 bekannt, die Änderung der freien Querschnittsfläche der variablen Drosselöffnung von der Stellung eines Kral'tstoffmengensteucrelcments direkt abhängig zu machen. Allerdings erfolg! bei diesem Stand der Technik keine direkte Kopplung des Kraftstoffmengensteuerelements einer Einspritzpumpe mit einer Drosselöffnung für Kraftstoff, sonden. lcoiglich eine direkte Kopplung der Gaspedal-Bewegung über ein Gestänge mit einem Ventilstößel, der zusammen mit der öffnung in einer Steuerdruckkammer die variable Drosselöffnung bildet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Insbesondere die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 3 hai den besonderen Vorteil, daß der konstruktive Aufbau dann zusätzlich vereinfacht wird, wenn eine Kraftstoff-Reiheneinspritzpumpe verwendet wrd, deren Regierstange dann einstückig mit dem Nadelclemenl der variablen Drosselöffnung ausgebildet ist.

Die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 4 ist dahingehend besonders vorteilhaft, als sie durch geeignete to Gestaltung bzw. geometrische Anpassung der öffnung in der Hülse und des Lochs im Kolbenelemsnl die Möglichkeit eröffnet, den Steuerdruck nach Belieben mit der Verschiebung des Kolbenelements zu variieren, was bei der Ansteuerung besonderer Aggregate, wie zum Beispiel eines Abgasstcucrventils einer Abgasrückführunlagi; von Vorteil sein kann.

Dor erfindungsgemiiße Wandler läßt sich in vorteilhafter Weise für die Ansteuerung des Stellantriebs eines to Abgassteucrvcniils cinr.r Abgasrückführaiilagc verwenden. Denn in einem solchen Anwendungsfall ist es /weckmäßig, wenn die durch Abgas eiset/ te Lull menge proportional zur Menge derjenigen Luft ist, die über die zur Verbrennung der tatsächlich eingespritzten Kraftsioffmcngc benötigte Luftmenge hinausgeht, damit der

Luftüberschuß im den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführlen Lufl-Gas-Gemisch wcitcstgehend verringert ist, ohne daß die Verbrennung des Kraftstoffs in den Zylindern instabil wird, während gleichzeitig die Stickoxidemission im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine wcitcstmöglieh verringert wird. Weil das Luftvcrhältnis (Luftüberschußzahl) bei Diesel· Brennkraftmaschinen mit zunehmender Belastung der Brennkraftmaschine abnimmt, ist es notwendig, die zurückgeführte Abgasmenge so zu steuern, daß bei steigender Last der Brennkraftmaschine das Abgasrückführungsverhältnis, d. h. der Anteil zurückgeführten Abgases, sinkt. Mit der Ausbildung des Wandlers gemäß Untcranspruch 6 kann dieser Forderung in jeder Hinsicht Rechnung getragen werden. Darüber hinaus ergibt sich der besondere Vorteil, daß durch geeignete Formgebung beispielsweise des Nadelelements der variablen Drossclöffnung im Zusammenwirken mit dem vcnlilsitzartigen Vcnlileinsatz gemäß Unteranspruch 2 ein Drucksignal des Drucks in der Drueksleucrkammer erziclbar ist. der wirkungsgradbedingte Nichtlinearitätcn zwischen der Stellung des bewegbaren Kraftstoffmengensleucrclementsundder Last der Brennkraftmaschine kompensier!.

Nachstehend werden anhand schematischcr Zeichnungen mehrere Ausführung.sbeispielc der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

;5 Fig. 1 eine schematische Darstellung des Kraftstoffsystems einer Diesel-Brcnnkraftmaschine mit einer Einspritzpumpe und einem Wandler zur Erzeugung eines Steuerdrucks;

F i g. 2 eine senkrechte Schnittdarstellung wesentlicher Elemente der Einspritzpumpe des Kraflstoffsyslcnis "eniüß F i**. ! sowie einer ersten Aiisfiihrtirvvsfiirjn des Wandlers, wobei /.usät/üch ein nijkklrurkbpiiiiigtor Gegenkraft-Stellantrieb dargestellt ist, der durch den vom Wandler gelieferten Fluiddruck betätigt wird;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Drehmoment der Brennkraftmaschine und der Stellung des bewegbaren Kraftstoffmcngensteucrclementes der Einspritzpumpe gemäß den Fig. I und 2 wiedergibt;

F i g. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Druck in einer Drueksleucrkammer und der Stellung des bewegbaren Kraftstoffmengensteuerelementes wiedergibt:

F i g. 5 eine ausschnittsweise senkrechte Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Wandlers mit variabler Drosselöffnung;

F i g. 6 eine vereinfachte teilweise im Schnitt gezeigte schematise!-·: Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bzw. eines weiteren Anwendungsgebiets des Wandlers, wobei die Einspritzpumpe der Diesel-Brennkraftmaschine als Reiheneinspritzpumpe ausgebildet ist:

jo Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Diesel-Brennkraftmaschinc mit einer Abgasrünkführanlagc. bei der der Wandler zur Erzeugung eines Steuerdrucks Verwendung findet;

F i g. 8 eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung, die um Elemente einer Abgasrückführanlage einer Diesel-Brennkraftmaschine ergänzt ist;

Fig. 9 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, die zusätzlich ein von dem steuerdruckbetätigten Stellantrieb angetriebenes Abgassteuerventil zur Steuerung der zurückgeführten Abgasmenge zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, das die Abhängigkeit verschiedener Kenngrößen einer Brennkraftmaschine und des zugehörigen Kraftstoffsystems von der Last bzw. dem Drehmoment der Brennkraftmaschine wiedergibt, und
F i g. 11 eine schematische Darstellung des Wandlers zur Analyse von dessen Wirkungsweise.
Im folgenden wird zunächst auf die F i g. I und 2 eingegangen, in denen eine als Vcrteilerpumpc ausgebildete

Einspritzpumpe I für Kraftstoff dargestellt ist. die aus einem Kraftstoffbehälter 2 durch eine erste Leitung 3, eine Krpftstoff-Förderpumpe 4 und eine zweite Leitung 5 mit Kraftstoff versorgt wird. Ein Teil des durch die zweite Leitung 5 strömenden Kraftstoffes wird zum Kraftstoffbehälter 2 durch eine erste Rücklaufleitung 6. einen Druckregler 7 und eine zweite Rücklaufleilung 8 zurückgeführt. Auf diese Weise wird der Kraftstoffdruck in der zweiten Leitung 5 auf einem praktisch konstanten Wert gehalten.

Die Kraftstoffpumpe 1 erhält den Kraftstoff durch die zweite Leitung 5 und liefert die Kraftstoffmenge, die zu jedem Zeitpunkt zum Betreiben der Brennkraftmaschine benötigt wird, durch Einspritzleitungen 9 zu Einspritzdüsen 10. Die Einspritzdüsen 10 spritzen diesen Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine oder alternativ in Nebenräume der Brennkraftmaschine ein, die in den F i g. 1 und 2 nicht dargestellt sind. Obwohl die Fi g. 1 und 2 lediglich eine Einspritzleitung 9 sowie eine Einspritzdüse 10 zeigen, kann die Brennkraftmaschine

mehrere Einsprk „leitungen und Einspritzdüsen aufweisen, und zwar üblicherweise vier oder sechs Einsprilzlc; tungen und -düsen. Von der Einspritzpumpe I zu viel aufgenommener Kraftstoff, d. h. über den momentanen

Bedarf der Brennkraftmaschine hinausgehender Kraftstoff wird durch eine dritte Rücklaufleitung 11 zum Kraftstoffbehälter 2 zurückgefördert.

Wie Fig. 2 deutlicher zeigt, weist die als Verteilerpumpe ausgebildete Einspritzpumpe 1 ein abgedichtetes Gehäuse 20 auf. in das die Kraftstoff-Förderpumpe 4 ständig durch die zweite Leitung 5 flüssigen Kraftstoff einspeist, so daß das Innere der Einspritzpumpe 1 mit Kraftstoff gefüllt ist. Im Gehäuse 20 der Einspritzpumpe ist eine Kolbenhülse 21 befestigt, in der ein Pumpenkolben 22 geführt ist. der entlang seiner Achse so bewegbar ist, daß er von links nach rechts (in Fi g. 2) und zurück hin- und herbewegt werden kann, und der ferner um seine Achse drehbar ist. Der Pumpenkolben 22 ist einstückig mit einer im wesentlichen kreisförmigen Kurvenscheibe

bo 23 ausgebildet oder mit der Kurvenscheibe 23 fest verbunden, die sich in F i g. 2 am linken Ende des Pumpenkolbens 22 befindet. Die Kurvenscheibe 23 und der Pumpenkolben 22 werden von einer nicht dargestellten Federeinrichtung nach links (in Fig. 2) gedrückt. Die Kurvenscheibe 23 liegt an einer Rolle 24 an, die frei drehbar auf einer Achse 25 gelagert ist. die am Gehäuse 20 so befestigt ist. daß sie relativ zum Gehäuse 20 bewegbar ist. Die Kurvenscheibe 23 ist mit einer Antriebswelle 26. die in Fig. 1 erkennbar ist, verbunden und

ti-i wird von dieser angetrieben. Die Antriebswelle 26 dreht sich mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder mit der Hälfte dieser Drehzahl, je nach dem. ob es sich bei der Dicscl-Brcnnkraftmaschinc um einen Zweitaktmotor oder einen Viertaktmotor handelt. Während sich die Kurvenscheibe 23 auf der Achse des Pumpenkolbens 22 dreht, wird der Pumpenkolben 22 aufgrund der Wirkung der Federcinrichiung und aufgrund des Abwälzens der

auf der Achse 25 gelagerten Rolle 24 an der Kurvenscheibe 23 vor- und /uriickbewcgt. d. h. nach links und nach rechts in Γ i g. 2, wobei sich der Pumpenkolben außerdem dreht.

Während sich der Pumpenkolben 22 von rechts nach links und wieder /uriirk bewegt, wird eine KinliiBriffmiiig 27 im tier KolbciihUlsc 21 zur Deckung mit einer von mehreren HinlaLlnuicn 28 gebracht, die in die Mantelfläche des l'iimpenkolbens 22 geschnitten sind und im wesentlichen in Axialrichtung auf der Oberfläche des Pumpen- -, ^;

kolbcns verlaufen. Daher wird im Gchiiusc 20 befindlicher Kraftstoff durch eine Verbindungsbohrung 29 und die Kinlnßöffnung 27 sowie die Einlaßnut 28 in eine Pumpenkammer 30 gesaugt, die sich vor dem in F i g. 2 rechten Eri(./"dc.s Pumpcnkolbens 22 befindet.

Wiinrcnd dann der Pumpenkolben 22 seinen Vorlauf unter gleichzeitiger Drehung fortsetzt, wird die Einlaßöffnung 27 von einer Kante der Einlaßnut 28 zugesteuert, die über die Einlaßöffnung 27 streicht. Als nächstes in ; kommt eine Auslaßöffnung 31 des Pumpcnkolbens 22 zur Deckung mit einem von mehreren Auslaßkanälen 32. die in der Kolbenhülsc 21 ausgebildet sind. Die Alislaßöffnung 31 steht durch einen kurzen radialen Kanal mit einem axialen Kanal 33 in Verbindung, der als Bohrung entlang der Achse des Pumpenkolbcns 22 ausgebildet ist ^; und seinerseits in Verbindung mit der Pumpenkamnier 30 steht. Die Einspritzpumpe weist lediglich eine Einlaß- ; öffnung 27, jedoch mehrere Einlaßnuten 28 auf, und zwar für jede mit Kraftstoff zu versorgende Einspritzdüse ,-> eine Einlaßnut. Ferner sind mehrere Auslaßkanäle 32 vorgesehen, nämlich für jede mit Kraftstoff zu versorgende , Einspritzdüse ein Auslaßkanal, wogegen lediglich eine Auslaßöffnung 31 vorgesehen ist. Durch die Drehung des Pumpcnkolbens 22 wird der Kraftstoff auf die einzelnen Zylinder verteilt, indem der Kraftstoff zum jeweils t !einigen /'Ciip'ünKi VÄ'i'i CTH'-.prCCiiCmiCri r.in.Tpni/uu.SC gCiC'iiC! VVITu.

Wenn dann der Pumpenkolben die Uewcgung nach rechts, d. h. seinen Rücklauf, beginnt, wird der Kraftstoff in 2» der Pumpenkammer 30 unter Druck gesetzt. Dieser Kraftstoff kann nicht durch die Einlaßnut 28 und die Einlaßöffnung 27 abströmen, da die Einlaßöffnung zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist. Daher wird der Kraftstoff in den axialen Kanal 33, durch den kurzen radialen Kanal und durch die Auslaßöffnung 31 in den Auslaßkanal 32 gedrückt, aus dem der Kraftstoff durch ein Auslaßventil in die Einspritzleitung 9 und durch die Einspritzlcitung zur Einspritzdüse 10 gelangt. Das Auslaßventil 34 ist als Einwegventil ausgebildet und hat die Aufgabe. ;;> jegliche Rückströmung von Kraftstoff in die Einspritzpumpe zu verhindern, das Eindringen von Luft in die Einspritzpumpe zu unterbinden und einen gewissen Überdruck notwendig zu machen, bevor Kraftstoff zu den Einspritzdüsen durchgelassen wird.

Während der Pumpenkolben seinen Rücklauf fortsetzt, pumpt er Kraftstoff in den Auslaßkanal 32 und zur Einspritzdüse 10, bis sich eine Übcrsirömöffnung 35 aus einem Überströmring 36 herausbewegt hat. der dicht 30 palend auf der Außenseite des Pumpenkolben·. 22 sitzt und links (in F i g. 2) von der Kolbenhülse 21 auf dem dort vorstehenden Abschnitt des Pumpenkolbens angeordnet ist. Wie F i g. 2 zeigt, ist die Überströmöffnung 35 als Durchgangsbohrung radial durch den Pumpenkolben 22 am Ende des axialen Kanals 33 gebohrt, mit dem sie in Verbindung steht. Wenn der Überströmring 36 die Überströmöffnung 35 aufgesteuert hat, steht die Pumpenkammer 30 durch den axialen Kanal 33 und die Überströmöffnung 35 mit dem Inneren des Gehäuses 20 in 35 Verbindung, so daß der unter Druck stehende Kraftstoff in der Pumpenkammer 30 und im axialen Kanal 33 durch die Uberströmöffnung 35 in das innere des Gehäuses 20 abströmen kann, so daß der Kraftstoff nicht mehr _

hohem Druck ausgesetzt ist, sondern den verhältnismäßig niedrigen, im Gehäuse 20 herrschenden Druck annimmt. Durch die Wirkung des Auslaßventils 34 und der Einwegventile in den Einspritzdüsen hört daher schlagartig die Förderung von Kraftstoff zu den Einspritzdüsen auf. -tp

Der Überströmring 36 kann mittels eines I lebeis 37 vor- und zurückbewegt werden, d. h. nach links und nach rechts in F-" i g. 2. Der Hebel 37 kann mittels eines nicht dargestellten, an sich bekannten Steuermechanismus mit ί

einem Gaspedal eines Kraftfahrzeuges so verbunden sein, daß der Uberströmring36 bei erhöhter Belastung der Brennkraftmaschine nach rechts (in F i g. 2) und bei verringerter Belastung der Brennkraftmaschine nach links :

verschoben wird. Es ist deutlich erkennbar, das die mittels der vorstehend beschriebenen Einspritzpumpe 1 45 eingespritzte Kraftstoffmenge durch die Stellung des Übcrströmringes 36 bestimmt ist. Wenn nämlich der ϊ

Überströmring 36 um eine bestimmte Strecke nach links (in F i g. 2) verschoben wird, ist der Zeitraum während i

eines Bewegungszyklus des Pumpenkolbcns 22 länger, währenddessen die Überströmöffnung 35 vom Über- g

strömring 36 freigegeben und somit offen ist. so daß der wirksame Hub der Einspritzpumpe kurzer ist und S

demzufolge die gelieferte Kraftstoffmengc geringer ist. Wenn dagegen der Überströmring 36 um eine bestimm- 50 te Strecke nach rechts (in F i g. 2) verschoben wird, ist der Zeitraum, währenddessen die Überströmöffnung 35 ;

vom Überströmring 36 freigegeben und demzufolge offen ist, während eines einzigen Bewegungszyklus des i

Pumpenkolbens 22 kürzer, so daß der wirksame Hub der Einspritzpumpe langer und dadurch die geförderte Kraftstoffmenge größer ist. i

Der Überströmring 36 der vorstehend beschriebenen Einspritzpumpe kann daher als bewegbares Kraftstoff- 55 mengenstcuereiement bezeichnet werden.

Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Einspritzpumpe ist an sich nicht neu. Erfindungsgemäß ist ;

jedoch diese Einspritzpumpe, die ein bewegbares Kraftstoffmengensteuerelement aufweist, mit einem Wandler ;

50 versehen, der einen Steuerdruck liefert, der der Stellung des Überströmringes 36 bzw. des bewegbaren \

Kraftstoffmengensteuerelementes entspricht. Auf diese Weise steht ein Steuerdruck zur Verfügung, der genau 60 ; der in die Zylinder der Brennkraftmaschine zum jeweiligen Zeitpunkt eingespritzten Kraftstoffmenge und daher j

der Belastung der Brennkraftmaschine entspricht. Wie bereits erwähnt wurde, kann dieser Steuerdruck zu !

mehreren verschiedenen Zwecken günstig benutzt werden. Beim in F ä g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ]

wird der Steuerdruck dazu benutzt, einen druckbeiätigten Stellantrieb 62 anzutreiben, der als Gegenkraft-Steil- j

antrieb ausgebildet ist. 1,5 I

Der Wandler 50 umfaßt einen mit einer vcntilsitzartigen Fläche versehenen Ventileinsatz 51. der am Gehäuse I

20 der Einspritzpumpe 1 befestigt ist, sowie ein Nadelelement 53. das in einer im Gehäuse 20 ausgebildeten S

Bohrung 52 so sitzt, daß es entlang seiner Achse hin- und herbewegt werden kann. d. h. in F i g. 2 nach links und ^

rechts verschoben werden kann. Der Ventileinsatz 51 und das NadclclcmciTt 5.3 begrenzen zusammen eine variable Drosselöffnung, deren wirksame freie Qucrschnittsfüiche somit durch die Kclativstcllung zwischen dem Nadelelement 53 und dem Ventileinsatz 51 bestimmt ist. Das Nadelelcmcnt 53 ist mittels einer Vcrbindungsstange 60 mit dem Überxtrömring 36 verbunden und bewegt sich zusammen mil diesem nach links oder rechts, so daß auf diese Weise die wirksame freie Qucrschnilisflächc der Drosselöffnung, die das Nadelclcment zusammen mit dem Ventileinsatz 51 bildet, festgelegt wird. Beim dargestellten Ausfiihrungsbeispicl gemäß Fig. 2 wird die wirksame freie Querschnittsfläche kleiner, wenn sich das Nadelclcment 53 nach rechts (in F i g. 2) bewegt.

Der Ventileinsatz 51 begrenzt zusammen mit einer Vcrschlußplatlc 54 eine Druekstcucrkammer 55, zu der i:ine Fluidleitung 58 sowie eine Slcuerdrucklcitung 61 führen. Die lluidlcitung 58 führt Kraftstoff und verläuft

ίο durch ein Element, das eine konstante Drosselöffnung 57 aufweist, zu einer Zulaufleitung 56, die von einem Zwischenabschnitt der zweiten Leitung 5 abzweigt, in der sich von der Förderpumpe 4 geförderter Kraftstoff mit im wesentlichen konstantem Druck befindet, wie dies bereits beschrieben wurde. Die Zulaufleitung 56 wird aus der zweiten Leitung 5 mit Kraftstoff gespeist. Die Stcuerdrucklcitung 61 dient dazu, den in der Druckslcuerkammer 55 herrschenden Druck weiterzulciten und zur Verfügung zu stellen, wobei keine nennenswerte Durchströmung der Steuerdruckleitung 61 erfolgt.

Der mit im wesentlichen konstantem Druck von der Kraftstoff-Förderpumpe 4 gelieferte Kraftstoff strömt durch die Zulaufleitung 56, die konstante Drosselöffnung 57 und die Fluidleilung 58 in die Drucksteuerkammer 55, aus der der Kraftstoff durch die variable Drosselöffnung, die vom Ventileinsatz 51 und der Spitze des Nadelelementes 53 begrenzt wird, in den inneren Abschnitt der Bohrung 52 strömt, aus dem der Kraftstoff durch eine Ablaßleitung 50 abgelassen und zum Kraftstoffbehälter 2 zurückgeführt wird, wie dies in F i g. I gezeigt ist.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausbildung ergibt sich, daß während der Strömung des flüssigen Kraftstoffes entlang dem beschriebenen Weg aus der im wesentlichen konstanten Druckquelle mit der Kraftstoff-Förderpumpe 4 der Flüssigkeitsdruck in der Druckstcuerkammer 55 in Abhängigkeit von der Stellung des Nadelelemenies 53 bezüglich des Ventiieinsatz.es 51 und somit in Abhängigkeit von der Stellung des Überström-

:5 ringes 36 höher oder niedriger ist. Dieser Flüssigkeitsdruck gibt daher die Last der Brennkraftmaschine wieder.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Flüssigkeits- bzw. Kraftstoffdruck — lediglich zur Erläuterung — zum Antrieb des Stellantriebes 62 benutzt. Die von der Drucksteuerkammcr 55 ausgehende Stcucrdruckleitung 61 leitet den Flüssigkeitsdruck, der der Last der Brennkraftmaschine entspricht, zu einer Druckkammer 63, die in einem Gehäuse 64 des Stellantriebes 62 ausgebildet ist. Im Gehäuse 64 ist ein Kolben 65 hin- und herverschiebbar, auf den der Druck in der Druckkammer 63 nach rechts (in F i g. 2) wirkt und auf den nach links die Kraft einer als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder 66 sowie ein Flüssigkeitsgegendruck bzw. Flüssigkeitsrestdruck wirken, der möglicherweise in der Ablaßleitung 59 herrscht, die auf der anderen Seile des Kolbens 65 durch eine Leitung 68 angeschlossen ist. die auch dazu dient, jeglichen Kraftstoff abzuleiten, der am Kolben 65 vorbeisickert. Auf diese Weise wird die Wirkung jeglichen Flüssigkeilsgegendruckes im Kraflstoff-

J5 rücklaufsystem weitgehend ausgeglichen. Es ist erkennbar, daß der Kolben 65 nach rechts (in F i g. 2) um eine solche Strecke verschoben wird, die der Verschiebung des Überströmringes 36 entspricht und somit der zum gegebenen Zeitpunkt in die Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmengc, d. h. der gegenwärtigen Last der Brennkraftmaschine, entspricht. Dabei ist zu beachten, daß die Steuerdrucklcitung 61 lang und gewunden sein kann und daß der Gegenkraft-Stellantrieb 62 an ganz anderer Stelle des Kraftfahrzeuges als die Einsprilzpumpe 1 angeordnet sein kann, ohne daß irgendwie die Genauigkeit der Verschiebung des Kolbens 65 ir, cine der Last der Brennkraftmaschine enisprechende Stellung beeinträchtigt wird. Der Kolben 65 ist mit einem Ende einer Kolbenstange 67 verbunden,die zum Antrieb irgendeiner anzutreibenden Vorrichtung dienen kann.

Wie F i g. 3 zeigt, ist das Drehmoment auf der Welle eines Dieselmotors mehr oder weniger proportional zur Stellung des bewegbaren Kratstoffmengcnsteuerelementcs. d.h. zur den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführten Ki aftstoffmenge. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine sich in Abhängigkeit von der Last ändert und daß daher die eingcspritzlc Kraftstoffmenge nicht genau proportional zum Drehmoment auf der Kurbelwelle, sondern nur annähernd proportional dazu ist. Für hohe Last wird der Überströmring 36 der Einspritzpumpe 1 nach rechts (in Fig.2) verschoben, und da dadurch die eingespritzte Kraftstoffmenge zunimmt, steigt das Drehmoment der Brennkraftmaschine. Zusammen mit der Verschiebung

des Überströmringes 36 nach rechts wird auch das Nadelclemenl 53 nach rcchls verschoben, so daß die wirksame freie Querschnittsfläche der variablen Drosselöffnung abnimmt, die vom rechten Ende des Nadclelementes 53 und dem Ventileinsatz 51 begrenzt wird. Aus diesem Grunde steigt der Strömungswiderstand der variablen Drosselöffnung, so daß die aus der Drucksteuerkammer 55 zur Ablaßleitung 59 abströmende Kraftstoffmenge abnimmt und gleichzeitig der Druck in der Drucksteuerkammer 55 zunimmt. Dieser Flüssigkeitsdruck wird durch die Steuerdruckleitung 61 zum Stellantrieb 62 geleitet.

Wenn dagegen die Last der Brennkraftmaschine sinkt, entspricht dem eine Verschiebung des Überströmringes 36 nach links (in Fig. 2), so daß auch das Nadelelement 53 nach links verschoben wird. Daher wird die wirksame freie Querschnitts/lache der variablen Drosselöffnung größer, ihr Strömungswiderstand sinkt, und die Menge des aus der Drucksteuerkammer 55 abströmenden Kraftstoffes steigt dementsprechend, so daß der

bo Druck in der Drucksteuerkammer 55 sinkt. Dieser niedrige Druck wird durch die Steuerdruckleitung 61 zum Stellantrieb 62 geleitet. Wie auch Fig.4 zeigt, steigt somit der Druck in der Druckstcuerkammer 55 bei einer Erhöhung der Last, und er sinkt bei sinkender Last, was mit anderen Worten bedeutet, daß in der Drucksteuerkammer 55 ein Flüssigkeitsdruck erzeugt wird, der die Last der Brennkraftmaschine wiedergibt. Somit wird der Stellantrieb 62 entsprechend der Last der R-ennkraftmaschine betätigt.

F i g. 5 zeigt eine ausschnittsweise Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform des Wandlers, der ebenfalls eine variable Drosselöffnung aufweist. Diejenigen Teile und Elemente in Fig.5, die Teilen und Elementen der Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der in F i g. 5 dargestellte Wandler 70, der die Stellung eines Kraftsloffmengcnsteuerelementcs der

Einspritzpumpe in einen Fluiddruck umwandelt, umfaß' eine Büchse bzw. Hülse 72, die am Gehäuse 20 befestigt ist, das gleich dem Gehäuse der in den F i g. I und 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist. Die Hülse 72 weist eine öffnung 71 auf, und in der Hülse 72 sii/.t ein napfförmiges bzw. hohles Kolbenelement 74 so. daß es entlang seiner Achse verschoben weiden kann. »Das Kolbenclcment 74 ist mit einem Loch bzw. einem Schlitz 73 versehen, der der öffnung 71 zugewandt ist. Somit bilden der Schlitz 73 und die öffnung 71 eine variable > ürosselöffnung für den ablaufenden Kraftstoff. Das Kolbenelemcnt 74 ist mit dem Überströmring 36 (siehe F i g. 1) mittels der Verbindungsstange 60 verbunden und wird entsprechend der Bewegung des Überströmringes 36 vor und zurück, d. h. nach links und nach rechts in F i g. 2, bewegt. Somit wird auch bei diesem Wandler die wirksame freie Qucrschnillsflächc der variablen Drosselöffnung durch die Verschiebung des Koibenelementes 74 nach links oder rechts geändert. Auch bei dieser Ausführungsform der variablen Drosselöffnung wird somit in einer Drucksteuerkammer 75, die sich rechts vom Kolbenelcment 74 befindet, ein Flüssigkeitsdruck, d. h. Kraftstoffdruck, erzeugt, der in Beziehung zur Last der Brennkraftmaschine steht.

Wie Fig. 5 zeigt, ist nicht nur ein Loch bzw. Schlitz 73 vorgesehen; vielmehr sind mehrere Schlitze an verschiedenen Stellen auf der Außenseite des hohlen zylindrischen Koibenelementes 74 ausgebildet. Obwohl dies nicht in F i g. 5 erkennbar ist, sind auch mehrere über den Umfang der Hülse 72 verteilte öffnungen 71 vorgesehen, und zwar in der Weise, daß jedem Schlitz 73 eine öffnung 71 zugeordnet ist. Alle öffnungen 71 stehen miteinander durch eine Nut in Verbindung, die in Umfangsrichtung in die Wand der zylindrischen Bohrung im Gehäuse 20 geschnitten ist, in die die Hülse 72 eingesetzt ist. Diese Nut ist im Schnitt unmittelbar oberhalb des c^rsrj Endes der Abl2ß!£!tu"^lY 59 in Fi^S erkennbar Damit ist der £3cf«hr des Hon^cnblcibcns und des Verstopfen.·; des Wandlers mit variabler Drosselöffnung vorgebeugt.

In Fi g. f. 'st erkennbar, daß die öffnungen 71 in AxialrichHing etwas kürzer als die Schlitze 73 sind und daß das Kolbenelcment 74 in einer solchen Stellung dargestellt ist, daß die öffnungen 74 von den Schlitzen 73 vollständig freigegeben sind, so daß die variable Drosselöffnung maximal mögliche freie Querschnittsfläche hat. Darüber hinaus ist erkennbar, daß das Kolbenclement 74 des Wandlers in solcher Stellung dargestellt ist. daß es nach rechts (in F i g. 5) beträchtlich über diejenige erste Stellung hinausgeschoben ist, in der seine Schlitze 74 bei der Verschiebung des Koibenelementes nach rechts die öffnungen 71 erstmalig vollständig aufsteuern, so daß der letzte Abschnitt dieser vorhergehenden Bewegung nach rechts keine Auswirkung auf die Größe der wirksamen freien Querschniltsfläche hatte. Dies stellt ein weiteres besonderes Merkmal des Wandlers dar und wird im folgenden näher erläutert.

Wenn die Belastung der Brennkraftmaschine maximal ist, so daß die von der Einspritzpumpe gelieferte Kraftstoffmenge maximal ist, nimmt der Überströmring 36 seine äußerste rechte Stellung ein (siehe F i g. 1), so daß das Kolbenelement 74 in Fig. 5 so weit nach rechts verschoben ist, daß die öffnungen 71 sich mit den Schlitzen 73 überhaupt nicht überschneiden und demzufolge keinerlei Flüssigkeitsströmung durch die Zulaufleitung 56, die konstante Drosselöffnung 57, die Leitung 58, die Druckstcuerkammer 75 und die Ablaßleitung 59 erfolgt. Der auf die Stcuerdrucklcitung 61 gegebene und zum Stellantrieb 62 geleitete Kraftstoff-Steuerdruck nimmt daher seinen Maximalwert an. Wenn dann die Last der Brennkraftmaschine allmählich abnimmt. b^*egt sich der Überströmring 36 nach links, so daß das Kolbenelement 74 nach links in F i g. 5 verschoben wird und demzufolge die linken Ränder der Schlitze 73 mit den rechten Rändern der öffnungen 71 so zusammenwirken, daß sie eine allmählich zunehmende freie Querschniitsfläche bilden. Die KraftstoffströTiung durch die Zulaufleitung 56, die konstante Drosselöffnung 57, die Fluidleitung 58, die Drucksteuerkammer 75, die Schlitze 74, die öffnungen 71 und die Ablaßleitung 59 nimmt daher allmählich zu, so daß dementsprechend in der Drucksteuerkammer 75 ein allmählich und gleichmäßig abnehmender Druck herrscht, der durch die Stcuerdruckieitung 61 zum Stellantrieb 62 gelangt. Die linken Ränder der Schlitze 73 passieren jedoch die linken Ränder der öffnuFgen 71, bevor der Überströmring 36 diejenige Stellung erreicht hat, bei der die Einspritzpumpe 1 minimale Kraftstoffmenge bzw. Leerlaufkraftstoffmenge einspritzt. Dieser Punkt wird erreicht zu einem Zeitpunkt, zu dem die Einspritzpumpe 1 noch eine bestimmte Kraftstoffmenge liefert, und wenn danach der Überströmring 36 weiter nach links (in Fig. 1) verschoben wird und die Menge des von der Einspritzpumpe gelieferten Kraftstoffes weiterhin abnimmt, nimmt die freie Querschnitisfläche der variablen Drosselöffnung des Wandlers 70 wieder auf NuIi ab, so daß schließlich der Druck, mit dem der Stellantrieb 62 beaufschlagt wird, wieder auf seinen Maximalwert steigt. Dieser spezielle Verlauf des Flüssigkeitsdruckcs ist besonders zweckmäßig zur Steuerung eines Abgassteuerventils, das die rückgeführte Abgasmenge steuert.

F i g. 6 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Last-Steuerdruck-Wandler bei einer Einspritzpumpe vorgesehen ist, die als Reiheneinspritzpumpe ausgebildet ist, d. h. als Einspritzpumpe mit mehreren in einer Reihe angeordneten Einzeleinspritzpumpen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind Teile und Elemente, die Teilen und Elementen der vorstehend beschriebenen zwei Ausführungsbeispiele entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei der als Reiheneinspritzpumpe ausgebildeten Einspritzpumpe Γ der Ausführungsform gemäß F i g. 6 erfolgt die Einstellung der gelieferten Kraftstoffmenge mittels einer als Zahnstange ausgebildeten Steuerstange 78. Die Steuerstange 78 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Nadclelement 53 an dessen einem Ende ausgebildet, das Bestandteil des Wandlers 50 mit variabler Drosselöffnung ist. Wenn sich die Steuerstange 78 nach links (in F i g. 6) bewegt. b0 nimmt die eingespritzte Kraftstoffmenge zu, und während dieser Bewegung der Steuerstange 78 nach links nimmt die wirksame freie Querschnittsfläche der variablen Drosselöffnung ab, die durch den Abstand zwischen dem Nadelelcment 53 und dem Ventileinsatz 51 bestimmt ist. Daher wird auch bei dieser Ausführungsform ein Flüssigkeitsdruck, d. h. ein Kraftstoffdruck, in der Drucksteuerkammer 55 erzeugt, der auf gleiche Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Beziehung zur Last der Brennkraftmaschine steht. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 ist es wegen der besonderen konstruktiven Eigenschaften einer Reiheneinspritzpumpe sehr zweckmäßig, das Nadelelement 53 einstückig am Ende der Steuerslange auszubilden, so daß dadurch die Genauigkeit der Einstellung der freien Querschnittsfläche der Drosselöffnung zwischen dem Nadel-

element 53 und dem Ventileinsatz 51 erhöht ist, da kein Verbindungsglied wie beispielsweise die Verbindungsstange 60 bei den anderen beschriebenen Äusführungsbeispielcn notwendig ist

Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, daß durch Anwendung des Wandlers mit einer variablen Drosselöffnung, deren wirksame freie Querschnittsfläche in Abhängigkeit von der Stellung eines bewegbaren KraftstotfmengeKsteuerelemenies der Einspritzpumpe veränderbar ist, ein Flüssigkeitsdruck erhalten werden kann, der der Last der Brennkraftmaschine entspricht Da die Umwandlung direkt aus der Stellung des Kraftstoffmengensteuerelementes in den Flüssigkeitsdruck mittels einer einfachen und robusten hydraulischen Vorrichtung erfolgt, weist das System gute Ansprecheigenschaften auf, wobei seine Konstruktion zugleich verhäitnismäSig einfach ist. insbesondere deshalb, weil als Fluid zur Erzeugung des Flüssigkeitsdrucks der geförderte Kraftstoff dient.

F i g. 7 zeigt schematisch eine Diesel-Brennkraflmaschine mit einer Abgasrückführanlage, bei der ein vorstehend beschriebener Wandler angewendet ist. Die Diesei-Brcnnkraftmaschine 101 saugt Luft durch einen Luftfilter 102, eine Einlaßleitung 103, in der ein Abgassteuerventil 104 angeordnet ist, das die zurückgeführte Abgasrnenge steuert, sowie einen Ansaugkrümmer 105 an und mischt mit dieser Luft den von einer Einspritzdüse 10 eingespritzten Kraftstoff. Diese Einspritzdüse entspricht der Einspritzdüse 10 gemäß den Fig. J und 2 und spritzt den Kraftstoff in den nicht dargestellten Brennraum ein. Die Abgase werden von der Diesel-Brennkraftmaschine 101 durch einen Auspuffkrümmer 107 und eine Auspuffleitung 108 abgegeben. Der Einspritzdüse 10 wird eine bestimmte Menge flüssigen Kraftstoffes am Ende des Verdichtungstaktes von einer Einspritzpumpe zugeführt, beispielsweise der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Einspritzpumpe 1.

Ferner weist die Diesel-Brennkraftmaschine gemäß F i g. 7 eine Abgasrückführleitung 110 auf, durch die ein Teil des Abgases aus einem Zwischenabschnitt des Auspuffkrümmer 107 abgezogen und zu einem Zwischenabschnitt der Einlaßleitung 103 geleitet wird, wo sich das Abgassteuerventil 104 befindet, das die Menge des zurückgeführten Abgases steuert.

Das Abgassteuerventil 104 wird von einem Stellantrieb 111 eingestellt der seinerseits vom Flüssigkeits- und Steuerdruck eines Wandlers in noch zu beschreibender Weise betätigt wird, wie er beispielsweise in den F i g. 1 und 2 dargestellt und als Wandler 50 bezeichnet ist Das Abgasstcuerventil 104 steuert die Abgasrückführung in Abhängigkeit von der Einstellung der Einspritzpumpe 1.

Die F i g. 8 und 9 zeigen in den F i g. 1 und 2 ähnlichen Darstellungen eine Aüsführungsform, bei der zusätzlich das Abgassteuerventil 104 sowie sein Stellantrieb 111 vorgesehen sind. In den Fig.8 und 9 werden Teile und Elemente, die denen der ersten Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 bezeichnet.

Die von der Drucksteuerkammer 55 ausgehende Steuerdruckieitung 61 leitet den Flüssigkeitsdruck in der Drucksteuerkammer 55, der der Last der Brennkraftmaschine entspricht, zur Druckkammer 63, die im Gehäuse 64 des Gegenkraft-Stellantriebes für das Abgasstcuerventil 104 ausgebildet ist, der in den F i g. 8 und 9 mit dem Bezugszeichen 111 bezeichnet ist. Im Gehäuse 64 ist der Kolben 65 hin- und herbewegbar, der vom Druck in der Druckkammer 64 nach unten (in Fig.9) beaufschlagt ist und von der Kraft der als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder 66 sowie einem möglicherweise in der Ablaßleilung 59 herrschenden Flüssigkeitsrestdruck bzw. Flüssigkeitsgegendruck nach oben beaufschlagt ist. Die Ablaßleitung 59 ist durch die Leitung 68 mit der anderen Seite des Kolbens 65 verbunden, wobei die Leitung 68 auch zum Ableiten von Kraftstoff dient, der möglicherweise am Kolben 65 vorbeisickert. Der Kolben 65 ist mit einem Ende der Kolbenstange 67 verbunden. Somit werden der Kolben 65 und die Kolbenstange 67 in Fig.9 um eine Strecke nach unten verschoben, die der Verschiebung bzw. Stellung des Überströmringes 36, d. h. der Menge des zum gegebenen Zeitpunkt gerade in die Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffes, und somit der momentanen Last der Brennkraftmaschine entspricht.

Das Abgassteuerventil 104 umfaßt eine Vcntilklappc 80, die an ihrem einen Ende von einer Welle 81 getragen wird. Wenn die Welle 81 im Uhrzeigersinn (in F i g. 9) gedreht wird, wird die Ventilklappe 80 weiter von einem Gaseinlaß 82 entfernt, der sich an der Mündung der Abgasrückführlcilung 110 befindet, so daß das Abgasstcuerventil 104 weiter geöffnet wird, wobei die Ventilklappe 80 gleichzeitig eine Einlaßleitung 83 für Luft drosselt, so daß eine stärkere Abgasrückführung erfolgt Ein Ende eines Antricbshebcls 84 ist mil der Welle 81 verbunden. und das andere Ende des Antriebshebels ist mit dem anderen Ende der Kolbenstange 67 mittels eines Stiftes 85 mit dem Stellantrieb 111 verbunden. Die Welle 81 steht im Uhrzeigersinn, d.h. in Richtung zunehmender öffnung des Abgassteuerventils 104, unter elastischer Vorspannung durch eine Spiralfeder 87, die zwischen dem Antriebshebel 84 und einem Stift 86 wirkt, der an einem Rohr 90 angebracht ist, in dem die Einlaßisitung 83 ausgebildet ist. Das maximale Öffnungsausmaß der Ventilklappc 80 ist durch einen Anschlaghebel 88, der an der Welle 81 befestigt ist, sowie eine einstellbare Ansohlagschraubc 89 bestimmt, die in Berührung mit dem Anschlaghebel 88 treten kann und am Rohr 90 befestigt ist Die Vcntilklappe 80 ist in F i g. 9 in ihrer am weitesten geöffneten Stellung strichpunktiert dargestellt.

Das abgegebene Drehmoment einer Dicsel-Brennkraftmaschine bzw. deren Last ist im wesentlichen proportional zur eingespritzten Kraftstoffnienge und somit zur Verschiebung bzw. Stellung eines Kraftstoffmengen· Steuerelementes, wie es der Überströmring darstellt. Allerdings ist diese Beziehung nicht genau proportional, da sich der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine mit der Lh si iinderi. Dies hat zur Folge, daß die Beziehung zwischen der Last der Brennkraftmaschine und der Stellung des Kraflstoffmcngenstciierclcmcntcs dem in Fig. 10 (A) gezeigten Verlauf folgt.

Wie bereits erwähnt wurde, ist der Druck in der Druckstcuerkammcr 55 im wesentlichen proportional zur Verschiebung bzw. Stellung des Kraftstoffmengcnstcuerclcmentcs, beispielsweise des Überströmringes 36 Daher ist der Druck in der Druckstcuerkammer 55 im wesentlichen proportional zur Last dor Brennkraftmaschine, wie dies in Fig. 10(B)dargestcll! ist. Wenn sich der Druck in der Druckstcucrkammcr 55 gemäß der Kurve ir Fig. 10 (B) ändert, verläuft die öffnung des Abgassteuervcnlils 104. das die Ventilklappc 80 aufweist und vorr

Stellantrieb 111 angetrieben wird, wie dies in Fig. 10 (C) dargestellt ist. Wie die Kurve 1 in Fig. 10 (C) zeigt, nimmt das Ventilöffnungsverhältnis des Abgassteuerventils bei sinkender Last der Brennkraftmaschine zu, bis es einen Maximalwert des Vcntilöffnungsverhälmisses erreicht, der durch Anlage des Anschlaghebels 88 an der Anschlagschraube 89 bestimmt ist Danach behält das Ventilöffnungsverhältnis seinen Maximalwert

Im Wege einer mehr theoretischen Analyse kann die in F i g. 10 (B) dargestellte Beziehung in folgender Weise erhalten werden, wobei auf F i g. 11 Bezug genommen wird. F i g. 11 zeigt den Wandler 50 gemäß F i g. 9 schematisch, wobei diejenigen Teile und Elemente in Fig. 11, die Teilen und Elementen gemäß Fig. 9 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 9 bezeichnet sind.

Es gelten folgende Definitionen: Der Druck in der Fluidleitung 58 wird mit Po bezeichnet: der Druck in der Drucksteuerkammer 55 wird mit P bezeichnet; der Durchfluß des durch die konstante Drosselöffnung 57 strömenden Kraftstoffes wird mit Qo bezeichnet; die freie Querschnittsfläche der konstanten Drosselöffnung 57 wird mit Ao bezeichnet; die Durchflußzahl der konstanten Drosselöffnung 57 wird mit Mo bezeichnet: der -

Durchfluß des durch die variable Drosselöffnung, die vom Ventileinsatz 51 und vom Nadelelement 53 begrenzt wird, strömenden Kraftstoffes wird mit Q bezeichnet; die wirksame freie Querschnittsfläche der variablen Drosselöffnung wird mit A bezeichnet; die Durchfiußzahl der variablen Drosselöffnung wird mit Mbezeichnet; der Durchfluß des durch den Spalt zwischen dem Kolben 65 und dem Gehäuse 64 des Stellantriebes 111 strömenden Kraftstoffes wird mit Q'bezeichnet; die freie Querschnittsfläche des Spaltes wird mit A 'bezei .nnet; die Durchfiußzahl des Spaltes wird mit M' bezeichnet; die Erdbeschleunigung wird mit g bezeichnet; und das spezifische Gewicht des Kraftstoffes wird mit r bezeichnet. Dann gilt für den Durchfluß Qo des durch die konstante Drosselöffnung 57 und die Leitung 58 in die Drucksteuerkammer 55 strömenden Kraftstoffes folgende Gleichung:

Qo = MoAo^IgZr(Po - P) (1)

Der Durchfluß Qdes Kraftstoffes, der aus der Drucksteuerkammer 55 durch die variable Drosselöffnung und die Ablaßleitung 59 strömt, ist durch folgende Gleichung bestimmt:

Q = MA ]/2g/r(P- P') (2)

Der Durchfluß Q' des durch den Stellantrieb 111 leckenden Kraftstoffes ist durch folgende Gleichung gegeben:

Q' = M'A'^gZr(P - P'J (3)

Da gilt Qo = Q+ Q', ergibt sich aus den Gleichungen (1), (2) und (3) folgende Beziehung:

MoAo^IgZr(Po -P)= (MA + M'A')^IgZr(P - P') (4)

Daraus ergibt sich:

Mo² Ao² (Po -P)= (MA + M'A V(P- H (5)

Durch Auflösen von Gleichung (5) nach Pergibt sich:

P = (Mo² Ao² Po + (MA + M'A') P')Z((MA + M'A')² + Mo² Ao²) (6)

Darin ist Po im wesentlichen konstant, während P' im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck ist. Wenn die Formendes Vcntileinsatzcs51 und des Nudelelemcntcs 53 entsprechend so ausgelegt sind, daß sich ein geeignetes Verhalten von MA ergibt, wird somit /wischen dem Flüssigkeitsdruck in der Drucksteuerkammer 55 und der Last der Brennkraftmaschine die in I'ig. 10(B)dargcsieIltc Beziehung erhalten.

Im folgenden wird erneut :iuf Fig. 10 eingegangen. Fig. 10 (D) zeigt den Verlauf der NOx-Emission in g/psh. Dabei gilt die Kurve II für den Fall mit Abgasrückführung, wogegen die Kurve III für den Fall ohne Abgasrückführung gilt.

Ferner zeigt Fig. 10 (E) ilen Verlauf der Rauchdichte. In Fig. 10 (E) gilt die Kurve IV für den Fall ohne Abgasrückführung.

Die Kurve V gilt für den Fall, daß die Abgasrückführung unter Steuerung durch den vorstehend beschriebenen Wandler erfolgt. Die Kurve Vl gilt für den Fall, daß die Abgasrückführung ungesteuert erfolgt. Aus Fig. 10 (E) ist erkennbar, daß dann, wenn die Abgasrückführung unter Steuerung mittels des beschriebenen Wandlers erfolgt, im Bereich hoher Last der Brennkraftmaschine die Rauchdichte auf praktiscl; den gleichen Wert im Fall ohm; Abgasrückführung herabgedrückt ist. bo

Hierzu b Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wandler zur Erzeugung eines Steuerdrucks, der einen Stellantrieb speist und die Last einer Brennkraftmaschine wiedergibt, die eine Kraftstoff-Förderpumpe und eine Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem bewegbaren Kraftstoffmengensteuerelement aufweist, dessen Stellung die Menge des von der Einspritzpumpe gelieferten Kraftstoffs bestimmt, mit einer konstanten Drosselöffnung (57), an die stromauf ein im wesentlichen konstanter Druck eines Fluids angelegt ist, einer stromab der konstanten Drosselöffnung verlaufenden Fhiidleitung (58), einer von der Fluidleilung abzweigenden Steuerdruckleitung (61) und einer variabfen Drosselöffnung (51, 53; 72, 74) stromab der Fluidleitung, wobei die wirksame freie Querschnitt.sfläche der ίο variablen Drosselöffnung lastabhängig verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der freien Querschnittsfläche der variablen Drosselöffnung (51, 53; 72, 74) in an sich bekannter Weise von der Stellung des Kraftstoffmengensteuerelements (36; 73) der Kraftstoff-Einspritzpumpe (1) direkt abhängig ist und daß das Fluid der geförderte Kraftstoff si.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drossclöffnung einen ventilsitzartigen Ventileinsatz (51) sowie ein Nadelelemenl (53) mit einem spitz zulaufenden Ende aufweist, das mit dem Ventileinsatz einen Durchlaß bildet, dessen wirksame freie Qucrschnittsflächc entsprechend der Axialstellung des Nadelelementes variabel ist.

3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelelement (53) einstückig mit dem Kraftstoffcrringensteuerelement (78) ausgebildet ist.

4. Wandler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drossclöffnung eine zylindrische Hülse (72) sowie ein hohles Kolbenelcment (74) umfaßt, das gleitend hin- und herverschiebbar in der Hülse (72) sitzt, daß die Hülse (72) eine Öffnung (71) in ihrer zylindrischen Wand aufweist und daß durch das Kolbenelement ein Loch (73) verläuft, das der öffnung so zugeordnet ist, daß bei der Hin- und Herbewegung des Kolbenelements in der Hülse das Loch und die öffnung zusammen einen Durchlaß mit variabler freier Querschnittsfläche bilden, wo^ei der Kraftstoff zwischen dem Inneren des Kolbcnclcmenls und dir öffnung (71) strömt.

5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolbenelement (74) mehrere Löcher (73) ausgebildet sind und daß in der Hülse (72) eine gleiche Anzahl von öffnungen (71) ausgebildet ist.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der wirksamen freien Quers^hnittsfläche der variablen Drosselöffnung (51,53; 72, 74) in der Weise erfolgt, daß der Steuerdruck in der Steuerdrv.ckleitiv.g (61) zunimmt, wenn die Last der Brennkraftmaschine durch Verschiebung des Kraftstoffmengenstpuerelementes (36,78) zunimmt.

7. Wandler nach einem der '.nsprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (111) ein Abgassteuerventil (104) einer Abgasrückführanlagc antreibt.