DE3026905C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einspritzzeitpunktregeleinrichtung gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Da bei einem Dieselmotor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bekannterweise mit dem Ansteigen der Mo­ tordrehzahl vorverlegt werden muß, verwendet man bei einer bekannten Einspritzzeitpunktregeleinrichtung von Kraftstoffeinspritzpumpen ei­ nen durch drehzahlabhängig geformten Druck in dem Pumpengehäuse be­ aufschlagten Verstellkolben und überträgt die Lageverschiebung dieses Kolbens auf ein Einspritzzeitpunktsteuerelement.

Bei einer solchen Steuerung, wie sie auch durch die gattungsgemäße DE-OS 26 48 043 bekannt ist, ist jedoch eine lastabhängige Steuerung des Spritzzeitpunktes nicht vorgesehen. Wenn man dort den Spritzzeit­ punkt auf Vollastbetrieb abstimmt, so liegt der Spritzzeitpunkt bei Teillast zu früh, was mit Raucherzeugung oder Wirkungsgradverschlech­ terung verbunden ist. Wenn umgekehrt der Spritzzeitpunkt auf Teillast­ betrieb angepaßt wird, dann ist bei Vollast der Sprizzeitpunkt bezo­ gen auf die optimale Einstellung zu spät, was eine Verringerung der Leistung oder Verschlechterung der Auspuffgase zur Folge hat.

Bei der durch die DE-OS 26 48 043 bekannten Einspritzzeitpunktregel­ einrichtung ist der Kolbenschieber als Stufenkolben ausgebildet und in einer entsprechenden Stufenbohrung verschiebbar. Dabei ist in dem Stu­ fenbohrungsteil mit größerem Durchmesser eine Rückstellfeder angeord­ net, die sich zwischen Stufenbohrungsschulter und der Schulter des Stufenkolbens abstützt. Der Stufenbohrungsteil mit geringerem Durch­ messer mündet in den Saugraum. Im Stufenkolben verläuft ein nicht durchgehender Längskanal, an dessen einem Ende eine Radialbohrung un­ verschließbar in den Stufenbohrungsteil mit größerem Durchmesser ab­ führt. Von diesem Stufenbohrungsteil zweigt in Höhe dieser Radialboh­ rung eine Entlastungsbohrung zur zweiten Entlastungsleitung ab. Am an­ deren Ende der Längsbohrung zweigt eine weitere Radialbohrung ab, die je nach axialer Stellung des Kolbenschiebers mit dem Saugraum verbun­ den ist oder durch die Wand der Stufenbohrung verschlossen ist.

Bei dieser Ausgestaltung fließt also nur in einer einzigen Stellung des Kolbenschiebers Kraftstoff zur zweiten Entlastungsleitung ab. In anderen Stellungen wird das Ventil nicht gespült, und es kann sich Schmutz absetzen, was insbesondere im Ringraum zwischen Stufenbohrung und Stufenkolben saugraumseitig von der Entlastungsbohrung erfolgt. Somit können Schmutzteile die Führung des Stufenkolbens im kleinen Stufenbohrungsteil beeinträchtigen und die einwandfreie Funktion in Frage stellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einpritzzeitpunktregeleinrich­ tung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Funktions­ tüchtigkeit und damit die Regelgenauigkeit erhöht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Da der Kolbenschieber mit Hilfe der weiteren Ent­ lastungsbohrung ständig mit Kraftstoff umspült ist und auch der Elek­ tromagnet über die durchgehende Längsbohrung ständig gekühlt wird, wird die Funktionstüchtigkeit des Ventils und somit die Regelgenauig­ keit und -sicherheit der Einspritzzeitpunktregeleinrichtung erhöht. Mit dieser Einspritzzeitpunktregeleinrichtung kann eine Änderung des Einspritzzeitpunktes nicht nur in Abhängigkeit von der Drehzahl des Dieselmotors sondern auch in Abhängigkeit von den anderen für die Ein­ spritzzeitpunktlage relevanten Betriebsfaktoren des Dieselmotors durchgeführt werden und so beispielsweise auch eine Änderung in Abhän­ gigkeit von der Last oder von der Beschleunigung erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung des Ausführungsbeispieles einer mit der erfindungsgemäßen Einspritzzeitpunktregeleinrichtung ausgerü­ steten Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 eine Schnittdarstel­ lung entlang der Linie II-II des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines wichtigen Teiles des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

In der durch die Fig. 1 und 2 dargestellten Kraftstoffeinspritz­ pumpe der Verteilerbauart wird der sich in einem Kraftstofftank 1 be­ findende Kraftstoff durch eine über eine Antriebswelle 2 vom Dieselmo­ tor angetriebene Kraftstoffpumpe 3 in einen Saugraum 5 eines Pumpenge­ häuses 4 hineingefördert. Nun ist in einer die Ansaugseite und die För­ derseite der Kraftstoffpumpe 3 verbindenden, als erste Entlastungslei­ tung dienenden Bypassleitung 6 ein durch eine Feder 7 gesteuertes Drucksteuerventil 8 vorgesehen, und aufgrund des Gleichgewichtes zwi­ schen der Druckspannung der obengenannten Feder und dem Förderdruck der Kraftstoffpumpe 3 wird durch Änderung des Abströmquerschnitts der Kraftstoffdruck in dem Saugraum 5 entsprechend drehzahlabhängig ge­ macht.

In einem in dem Pumpengehäuse 4 angeordneten Zylinder 9 ist ein gleichzeitig als Pumpenkolben und als Verteiler dienender Kolben 10 angeordnet. Eine am Ende dieses Kolbens 10 starr befestigte Nockenscheibe 11 und die oben­ erwähnte Antriebswelle 2 sind über eine in der Abbildung nicht dargestellte Antriebsscheibe in der Drehrichtung verbunden. Auf der obenerwähnten Nockenscheibe 11 ist eine Nockenfläche mit der Zylinderzahl des Motors entsprechenden Erhebungen ausgebildet, und diese Nockenscheibe wird durch eine in der Abbildung nicht dargestellte Kolbenfeder an Rollen 13 eines von einem später näher beschriebenen Verstell­ kolben verstellbaren Rollenhalters 12 angedrückt und gehalten.

Während also der Kolben 10 bei der Drehbewegung der Antriebswelle 2 eine der Verteilung dienende Drehbewegung ausführt, führt er unter Einwirkung der Nocken­ fläche der Nockenscheibe 11 und der Rollen 13 eine dem Ansaugen und der Druckförderung des Kraftstoffes dienende hin- und hergehende Bewegung aus. Wenn sich nun der Kolben 10 im Ansaughub befindet, wird der in den Saugraum 5 hineingeförderte Kraftstoff durch eine Ansaugleitung 14 über eine Ansaugnut 15 in den Pumpenarbeitsraum 16 gesaugt, und wenn sich dann der Kolben 10 in den Druck­ förderhub hineinbewegt, wird der sich im Pumpenarbeits­ raum 16 befindende Kraftstoff unter Druck gesetzt und dabei durch eine Verteilernut 17 in die Druckförderleitung 18 hinausgefördert und unter Druck über ein Rückschlag­ ventil 19 in die bei den einzelnen Zylindern der Brenn­ kraftmaschine vorgesehenen, in der Abbildung nicht darge­ stellten Einspritzdüsen gefördert. Die obenerwähnten Druckförderleitungen 18 sind in einer der Motorzylinderzahl entsprechenden Anzahl am Umfang des Kolbens 10 in einer Ebene gleichmäßig verteilt angeordnet und führen entsprechend der Drehbewegung und der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 10 bei Überdeckung mit der Verteilernut 17 den einzelnen Zylindern in einer ganz bestimmten Reihen­ folge den Kraftstoff zu.

Eine auf den sich in den Saugraum 5 erstreckenden Teil des Kolbens 10 aufgepaßte Steuermuffe 20 verschließt und öffnet eine Austrittsöffnung eines mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Entlastungskanals 21 des Kolbens 10 bei der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 10. Ab dem Zeitpunkt des Öffnens der Austrittsöffnung durch die Steuermuffe 20 strömt der sich im Pumpenarbeitsraum 16 befindende und vom Kolben 10 geförderte Kraftstoff in den Saugraum 5, so daß die Einspritzung beendet ist. Die Lage dieser Steuermuffe 20 wird durch einen bekannten Reglermechanismus 22 geregelt und so die Einspritzmenge gesteuert.

Der obenerwähnte Rollenhalter 12 ist konzentrisch zum Kolben 10 drehbar angeordnet, und das Ende eines mit dem genannten Halter 12 verbundenen Hebls 23 mit dem Verstellkolben 24 in Eingriff gebracht.

An der einen Stirnseite des Verstellkolbens 24 ist eine Druckkammer 26 ausgebildet, die mit dem Saugraum 5 durch eine Bohrung 25 verbunden ist; der Verstellkolben 24 wird, in der Fig. 2, derart von links nach rechts verschoben, daß sich der Druck in der genannten Druckkammer 26 und die Belastung durch die Druckspannung der auf der entgegengesetzten Seite wirkenden Feder 27 das Gleichgewicht halten. Entsprechend wird der Hebel 23 mitgeführt und damit die Lage des Rollenhalters 12 in der Drehrichtung bestimmt. Wenn nun mit steigender Motor­ drehzahl der Druck im Saugraum 5 ansteigt, dann steigt auch der Druck in der Druckkammer 26 an. Dies hat zur Folge, daß der Verstellkolben 24 entgegen der Kraft der Feder 27 in der Abbildung nach rechts verschoben wird und über den Hebel 23 der Rollenhalter 12 entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Kolbens 10 gedreht wird. Aus diesem Grunde wird der Kolben 10 um eine ganz bestimmte Zeit früher in den Druckförderhub bewegt, so daß der Einspritzzeitpunkt eine Winkelvorverstellung erfährt. Wenn der Druck im Saugraum 5 abgesunken ist, d. h. also, wenn die Motordrehzahl niedriger geworden ist, wird der Verstellkolben 24 in der Abbildung nach links verschoben und damit die Winkelvorverstellgröße des Einspritz­ zeitpunktes kleiner.

Eine im Pumpengehäuse 4 vorgesehene Überströmöffnung für den überschüssigen Kraftstoff ist so ausgeführt, wie dies die Fig. 3 zeigt.

In eine von außen durch das Pumpengehäuse 4 hindurch in den Saugraum 5 führende Gewindebohrung 29 ist das vordere mit Gewinde versehene Ende 31 des Gehäuses 30 eines Elektromag­ netventils 28 eingeschraubt. In diesem Ventilgehäuse 30 sind ein Elektromagnet mit einer auf einen festen Eisenkern 32 aufgewickelten Spule 33 sowie ein dem obenerwähnten festen Eisenkern 32 unter Zwischenlegung einer Feder 34 gegen­ überliegend angeordneter, einen beweglichen Eisenkern dar­ stellender Kolbenschieber 35 als Umschaltventilschließglied einge­ baut. Dieser ist in einer Zylinderbohrung 36 frei gleitend verschiebbar eingesetzt und wird auf seiner der Feder 34 abgewandten Seite in seiner axialen Verschiebbarkeit durch eine vom Saugraum her in die Bohrung 36 eingeschraubte Gewindebüchse 38 begrenzt. In nichterregtem Zustand des Elektromagneten wird der in der Fig. 3 dargestellte Kolbenschieber 35 durch die Feder 34 bis zum Anschlag an die Gewinde­ büchse 38 nach unten bewegt und gehalten, und wenn die Spule 33 Strom bekommt und somit der Elektromagnet erregt wird, dann wird der Kolbenschieber 35 entgegen der Kraft der Feder 34 nach oben bewegt.

In der Gewindebüchse 38 sowie im Kolbenschieber 35 sind koaxiale durchgehende Längsbohrungen 40 bzw. 42 ausgebildet, wobei die Bohrung 40 der Gewindebüchse 38 über eine an der Feder 34 abgewandten Stirnfläche des Kolbenschiebers 35 des Umschaltventils ausgebildeten radialen Nut 43 in einen Zwischenraum zwischen Gewindebüchse 38, Kolbenschieber 35 und Bohrung 36 mündet. Der Zwischenraum ist mit dem Äußeren des Gehäuses 30 durch eine erste Entlastungsbohrung 44 verbunden. Die obenerwähnte Längsbohrung 42 ist über eine radiale Bohrung 45 mit einer an der äußeren Umfangsfläche des Kolbenschiebers 35 ausgebildeten ring­ förmigen Nut 46 verbunden. Wenn sich der Kolbenschieber 35 in seiner unteren Endlage befindet, wird über die Ringnut 46 die Verbindung mit einer das Innere und das Äußere des Gehäuses 30 verbindenden zweiten Entlastungsbohrung 47 hergestellt, während, wenn sich der Kolbenschieber 35 nach oben bewegt hat, das Innere mit dem Äußeren des Gehäuses 30 aus­ schließlich über die obenerwähnte erste Entlastungsbohrung 44 verbunden wird. Weiterhin ist am anschlagseitigen Ende des Kolbenschiebers 35 ein Teil mit kleinem Außendurchmesser ausgebildet unter Bildung eines Raumes 51 zwischen dem Teil mit kleinem Außendurchmesser und der Bohrung 36. Eine kleine radiale Bohrung 52 verbindet die Längsbohrung 42 mit dem Raum 51. Somit wird also erreicht, daß zwischen dem Kolbenschieber 35 und der Bohrung 36 dauernd ein überströmender Kraftstoff fließt, so daß ein Anfressen von Staub oder dergleichen zwischen dem Kolbenschieber 35 und der Bohrung 36 verhütet werden kann. Das jeweilige äußere Ende der ersten Entlastungsbohrung 44 bzw. der zweiten Entlastungsbohrung 47 mündet in einen Sammler 48, an welchen eine Rohrleitung angeschlossen ist, welche als zweite Entlastungsleitung 49, wie dies aus der Fig. 1 zu ersehen ist, mit dem Kraftstofftank 1 verbunden ist.

Andererseits ist die obenerwähnte Spule 33 über eine An­ schlußklemme 50 an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Steuereinheit angeschlossen, von der der Stromdurchgang durch die Spule in Abhängigkeit von Signalen gesteuert wird, welche zu den verschiedenen Betriebsdaten des Motors, wie etwa zu der Last, der Temperatur, der Beschleunigung und der Drehzahl in Beziehung stehen. So wird beispielweise für die mit der Last zusammenhängenden Signale die Durchtret­ stellung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Gaspedales oder die Stellung der obenerwähnten Steuermuffe 20 oder die Stellung eines Spannhebels oder dergleichen des Regler­ mechanismus 22 abgegriffen. Die mit der Temperatur zusammen­ hängenden Signale wie die Temperatur des Motorkühlwassers, die Temperatur des Kraftstoffes, die Temperatur der angesaugten Luft oder die Temperatur der Auspuffgase werden abgegriffen und in die Steuereinheit eingegeben. Bei Vollastbetrieb wird beispielsweise die Steuereinheit so eingestellt, daß die Spule 33 Strom bekommt. Dadurch wird erreicht, daß sich der Kolbenschieber 35 bei Vollast­ betrieb nach oben bewegt. Da die Ringnut 46 und die zweite Entlastungsbohrung 47 nicht miteinander in Überdeckung sind, ist die zweite Entlastungsbohrung 47 verschlossen. Da dies zur Folge hat, daß der überströmende Kraftstoff aus dem Saugraum 5 über die Längsbohrung 40 und die Nut 43 ausschließlich durch die erste Entlastungsbohrung 44 abströmt und in den Sammler 48 hineingelangt, wird die Überströmmenge kleiner. Somit wird also der den Verstellkolben 24 betätigende, sich in dem Saugraum 5 befindenden Kraftstoff­ druck sich in der oben beschriebenen Weise entsprechend der Motordrehzahl ändern, und, da die Überströmmenge klein ist, auf einem Wert gehalten werden, der höher ist als der festgelegte Wert. Dies hat zur Folge, daß der Vorverstell­ winkel des Spritzzeitpunktes größer wird.

Wenn beim Betrieb des Motors mit niedriger Last durch die Spule 33 kein Strom hindurchfließt, dann befindet sich in diesem Zustand des Niedriglastbetriebes der Kolbenschieber 35 dank dem Einwirken der Feder 34 in seiner unteren Endlage. Dies hat zur Folge, daß der sich in dem Saugraum 5 befindende Kraftstoff nicht nur durch die erste Entlastungs­ bohrung 44, sondern auch durch die zweite Entlastungsbohrung 47 zum Kraftstofftank 1 hin abströmt und der Druck im Saug­ raum 5 niedriger als der festgesetzte Wert wird. Somit wird also der Spritzzeitpunktvorverstellwinkel beim Niedrig­ lastbetrieb kleiner.

Auch mit Bezug auf die anderen Betriebsbedingungen des Motors erfolgt die Regelung des Spritzzeitpunktes in der gleichen Weise wie oben beschrieben.

Wie oben im einzelnen beschrieben, erhält man durch die vorliegende Erfindung auch in bezug auf andere, über die Motordrehzahl hinausgehende Steuerfaktoren eine den Betriebs­ bedingungen des Motors entsprechende optimale Spritzzeit­ punktcharakteristik. Da verhütet ist, daß sich zwischen dem Umschaltventil und der Gleitbewegungsbohrung Staub oder dergleichen festfrißt, kann man den Druck im Gehäuse viel genauer regeln und erhält damit auch eine genauere Spritz­ zeitpunktregelung.

Claims (4)

1. Einspritzzeitpunktregeleinrichtung für Kraftstoffeinspritzpumpen von Dieselmotoren, mit einer Spritzzeitpunktverstelleinrichtung, die einen mit drehzahlabhängigem Druck entgegen der Kraft einer Feder be­ aufschlagten Verstellkolben aufweist, wobei vom Saugraum eine erste Entlastungsleitung und zusätzlich eine zweite Entlastungsleitung ab­ zweigen, in der ein in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Diesel­ motors schaltbares Elektromagnetventil angeordnet ist, das ein Ventil­ schließglied in Form eines Kolbenschiebers aufweist, der mit dem Anker des Elektromagnetventils verbunden ist, in einer vom Saugraum ausge­ henden Zylinderbohrung des Gehäuses des Elektromagnetventils dicht gleitet und eine Längsbohrung mit hiervon ausgehenden Radialbohrungen aufweist, von denen eine über eine von der Zylinderbohrung ausgehende Entlastungsbohrung im Gehäuse des Elektromagnetventils die Verbindung zur zweiten, am Gehäuse dieses Ventils angeschlossenen Entlastungslei­ tung herstellen kann, und wobei der Kolbenschieber bei Erregung des Elektromagnetventils entgegen der Kraft einer Rückstellfeder aus einer ersten in eine zweite Stellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (40) im Kolbenschieber (35) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und ständig mit dem Saugraum (5) verbunden ist, daß der Kolbenschieber (35) an seinem Außenumfang einen Abschnitt verrin­ gerten Durchmessers hat und der zwischen diesem Abschnitt und der Zy­ linderbohrung (36) gebildete Raum (51) einerseits ständig über eine Radialbohrung (52) im Kolbenschieber (35) mit dessen Längsbohrung (40) und andererseits ständig mit einer weiteren Entlastungsbohrung (44) im Gehäuse (30) des Elektromagnetventils (28) verbunden ist, die in die zweite Entlastungsleitung (49) mündet, und daß nur in der ersten Stel­ lung des Kolbenschiebers (35) die die Verbindung zur zweiten Entla­ stungsleitung (49) herstellende Radialbohrung (45) im Kolbenschieber (35) zur zweiten Entlastungsleitung (49) durchgeschaltet ist.

2. Einspritzzeitpunktregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolbenschieber (35) von der Rückstellfeder (34) bei nicht erregtem Elektromagneten (32, 33) in seiner ersten Stellung an einem festen, saugraumseitigen, ringförmigen Anschlag gehalten wird, der die eine axiale Begrenzungswand des Raumes (51) bildet.

3. Einspritzzeitpunktregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag (38) eine saugraumseitig in die Zylinder­ bohrung (36) eingeschraubte Gewindebüchse (38) ist.

4. Einspritzzeitpunktregeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der saugraumseitigen Stirnseite des Kolbenschiebers (35) eine radiale Nut (43) angeordnet ist.