DE3112487A1

DE3112487A1 - Kraftstoff-einspritzverteilerpumpe

Info

Publication number: DE3112487A1
Application number: DE19813112487
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokosuka Kanagawa Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1982-03-18
Also published as: US4368709A; DE3112487C2; GB2073450B; FR2479341B1; GB2073450A; FR2479341A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Dieselmotoren und insbesondere eine Kraftstoff-Einspritzpumpe des Verteilertyps mit einer automatischen Steuern-Vorrichtung für den Einspritzzeitpunkt.

Kraftstoff-Einspritzpumpen wurden schon bei Dieselmotoren so betrieben, dass sie den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung als Funktion der Drehzahl des Motors ändern. Um einen stetigen Motorbetrieb über den gesamten Laufbereich sicherzustellen, sollte der EinspritzZeitpunkt entsprechend verschiedenen Motorparametern gesteuert werden, übliche Praxis ist es z.B., beim Start oder Anlauf des Motors zur Erzielung einer hohen AnlaufStabilität den Einspritzzeitpunkt vorzustellen.

Zu diesem Zweck wurden Kraftstoff-Einspritzverteilerpumpen zur sukzessiven Zuführung des unter Druck gesetzten Kraftstoffes zu den Motoreinspritzeinrichtungen synchron zur Motordrehung vorgeschlagen. Diese Kraftstoff-Einspritzpumpen enthalten ein winkelmässig bewegbares Steuerelement, das den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung entsprechend seiner Winkelstellung bestimmt, und eine Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt zur Änderung der Winkelstellung des Steuerelementes als Funktion von der Drehzahl. Diese bekannte Steuervorrichtung hat jedoch gewisse Nachteile, auf die im Detail noch eingegangen wird.

Durch die Erfindung wird eine Kraftstoff-Einspritzverteilerpumpe geschaffen, die mit einer einfachen und kompakten Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt ausgestattet ist,

so dass sich der Einspritzzeitpunkt mit hoher Genauigkeit und hoher Ansprechempfindlichkeit auf die Motorbetriebsbedingungen steuern lässt.

Die erfindungsgemässe Kraftstoff-Einspritzverteilerpumpe zur Verwendung bei einem Dieselmotor/um den Motoreinspritzeinrichtungen synchron zur Motordrehung sukzessive unter Druck gesetzten Kraftstoff zuzuführen, umfasst ein winkelmässig bewegliches Steuerelement, das den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung entsprechend seiner Winkelstellung bestimmt und eine Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt zur Änderung des Winkelstellung des Steuerelementes. Die Steuervorrichtung umfasst ein Gehäuse, einen in AntriebsVerbindung mit dem Steuerelement stehenden Kolben, der in dem Gehäuse unter Bildung einer ersten und zweiten Druckkamer an seinen betreffenden Enden hin- und herbeweglich angeordnet ist. Die erste Druckkammer hat einen ersten Auslasskanal und einen ersten Einlasskanal. Die zweite Druckkammer hat einen zweiten Auslasskanal und einen zweiten Einlasskanal. Im Kolben ist eine erste und zweite Druckpassage ausgebildet, wobei die erste Passage eine Druckquelle mit dem ersten Einlasskanal und die zweite Passage die Druckquelle mit dem zweiten Einlasskanal verbindet.

Die Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt umfasst ferner eine Steuerschaltung, die einen optimalen Wert für den Einspritzzeitpunkt bei einem Motorbetriebszustand aus verschiedenen Motorbetriebsparametern errechnet und ein für den errechneten Wert des Einspritzzeitpunktes kennzeichnendes Steuersignal abgibt. Das Steuersignal liegt an einer Ventileinrichtung an, die das Verhältnis der Wirkfläche der ersten Druckpassage zur Wirkfläche der zweiten Druckpassage verändert, um längs des Kolbens einen Druckunterschied hervorzurufen, so dass der Kolben eine Bewegung vornimmt, um das Steuerelement in eine Winkelstellung entsprechend dem errechneten Wert für den Einspritzzeitpunkt zu bewegen.

Die Ventileinrichtung umfasst einen Stössel, der hin- und herbeweglich in einer im Kolben ausgerichtet zu dem ersten und zweiten Einlasskanal ausgebildeten Führungsbohrung angeordnet ist, und eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Stössels in eine Zielstellung entsprechend dem errechneten Wert für den Einspritzzeitpunkt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform trägt der Stössel ein Nadelventil, das sich von seinem einen Ende zum ersten Einlasskanal erstreckt, um den ersten Auslasskanal zu verschliessen, wenn sich der Stössel in einer Stellung nächst der ersten Druckkammer befindet.

Bei .einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine federnde Einrichtung vorgesehen, die den Stössel in eine Richtung entgegengesetzt zur Stösselbewegungsrichtung beaufschlagt.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung, in der gleiche oder ähnliche Teile das gleiche Bezugszeichen tragen, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine längsgeschnittene Ansicht von einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt, die zur besseren Darstellung in Uhrzeigerrichtung aus ihrer tatsächlichen Stellung um 90° verdreht gezeigt ist,

Fig. 2 eine quergeschnittene Ansicht zur Darstellung der relativen Lage zwischen einem Rollenring und der Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt ,

Fig. 3 eine geschnittene Ansicht von einer Ausführungsform einer erfindungsgemäss aufgebauten Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt,

Fig. 4 eine geschnittene Ansicht der Steuervorrichtung längs der Schnittlinie I-I in Fig. 3,

Fig. 5 ein Schaltbild von einer Steuerschaltung für

die erfindungsgemässe Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt,

Fig. 6 eine geschnittene Ansicht von einer modifizierten Ausbildung der Steuervorrichtung für den Einspritz Zeitpunkt,

Fig. 7 eine fragmentarische geschnittene Ansicht einer weiter modifizierten Ausbildung der Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunktes,

Fig. 8 eine geschnittene Ansicht von einer weiteren Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäss aufgebauten Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt, und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht von einem Federsitz für die in Fig. 8 gezeigte Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt.

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird nachfolgend kurz auf die in Fig. 1 und 2 gezeigte bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe und den damit verbundenen Nachteilen eingegangen.

Die in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Einspritzerverteilerpumpe für den Kraftstoff umfasst ein Pumpengehäuse 10, das eine Förderpumpe 11 enthält, die von einer in Antriebsverbindung mit dem nicht gezeigten Motor stehenden Welle 12 angetrieben wird. Die Förderpumpe 11 saugt den Kraftstoff durch einen Einlass 13 von einem nicht gezeigten · Kraftstoffbehälter an und gibt den unter Druck gesetzten Kraftstoff über ein Druckregelventil 14 in eine Pumpenkammer 15, die im Pumpengehäuse 10 ausgebildet ist. Der in die Pumpenkammer 15 eingegebene Kraftstoff wird zur Schmierung der in der Kammer 15 angeordneten Teile verwendet und ferner einem Kolbenventil 16 zugeliefert. Das Kolbenventil 16 enthält einen am Pumpengehäuse 10 befestigten Zylinder 17 mit einer Einlassöffnung 18, die in die Pumpenkammer 15 ausmündet, während eine Verteileröffnung 19 mit den betreffenden Auslassventilen 21 in Verbindung steht. Des weiteren weist das Kolbenventil einen Überlaufkanal 20 auf.

Ein Verteilerkolben 22 mit einer daran vorgesehenen Passage zur gezielten Verbindung von zwei der Öffnungen oder Kanäle 18, 19 und 20 ist drehbar und hin- und herbeweglich im Zylinder 16 angeordnet. Der Verteilerkolben 22 ist an einer Kurvenscheibe 23 befestigt, die wiederum über eine geeignete Kupplung 24 mit der Antriebswelle 12 in Verbindung steht. Die Kurvenscheibe 23 weist an ihrer Oberfläche stirnseitige Führungsflächen 25 auf, deren Anzahl der Anzahl an Motorzylindern entspricht. Ein Ring 26 trägt Rollen 27, die mit den stirnseitigen Führungsflächen 25 der Kurvenscheibe in Eingriff treten. Bei der Drehung der Antriegswelle 12 dreht sich die Kurvenscheibe 23 ebenfalls, wobei ihre stirnseitigen Führungsflächen 25 über die Rollen 27 laufen und dabei der Verteilerkolben 22 eine Dreh- und Hin- und Herbewegung erfährt. Der Verteilerkolben 22 bewegt sich um eine

Strecke nach rechts, die gleich dem Hub der Führungsflächen ist, wenn die stirnseitige Führungsfläche an den Rollen vorbeiläuft. Infolge der Dreh- und Hin- und Herbewegung des Verteilerkolbens 22 wird der unter Druck gesetzte Kraftstoff von den Verteileröffnungen 19 dem Auslassventil 18 und damit zu den nicht gezeigten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen des Motors zugeliefert.

Die Menge an über die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingegebenem Kraftstoff wird durch die Stellung von einem Überlaufring 28 bestimmt. Der überlaufring 28 ist um einen Teil der äusseren Umfangsflache des Verteilerkolbens 22 angeordnet, so dass er den überlaufkanal 20 abdeckt, wenn sich der Verteilerkolben 22 in der Zeichnung nach links bewegt hat, während er den Überlaufkanal 20 freigibt, um den unter Druck gesetzten Kraftstoff ins Innere der Pumpenkammer 1-5 abfHessen zu lassen, wenn er in der Zeichnung nach rechts bewegt worden ist.

Die Stellung des überlaufringes 28 wird über einen Verknüpfungshebel 29 durch einen Regelmechanismus 30 verstellt, der in Antriebsverbindung mit der Welle 12 steht, so dass die Kraftstoffmenge zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen entsprechend der Motordrehzahl gesteuert wird.

Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, die eintritt, wenn die Führungsflächen 25 an den Rollen 27 vorbeilaufen, wird durch die Winkelstellung des Rollenringes 26 in Bezug auf die Kurvenscheibe 23 gesteuert. Wenn beispielsweise der Ring 26 in eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurvenscheibe 23 gedreht wird, laufen die Führungsflächen zu einem früheren Zeitpunkt an den Rollen 27 vorbei, so dass der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in Bezug auf den Motorkurbelwinkel vorverlegt werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Steuervorrichtung 31 für den EinspritzZeitpunkt

vorgesehen, die die Winkelstellung des Ringes 26 entsprechend der Motordrehzahl verändert.

Nach Fig. 2 enthält die Steuervorrichtung 31 für den Einspritzzeitpunkt einen Zylinder 32 und einen Kolben 33, der in der Bohrung des Zylinders 32 hin- und herbeweglich angeordnet ist und die Zylinderbohrung in zwei Kammern 34 und 35 an den gegenüberliegenden Enden des Kolbens 33 unterteilt. Die Kammer 34 steht über eine Passage 36 in Verbindung mit der Pumpenkammer 15. Die Kammer 35 ist mit der Einlasseite der Förderpumpe 11 verbunden und wird auf einem niedrigen Druck gehalten. Eine Feder 32 ist in der Kammer 35 vorgesehen, um den Kolben 33 in der Zeichnung nach rechts zu drücken. Der Kolben 33 weist eine Ausnehmung auf, die ein Ende von einem Stift 38 aufnimmt, der sich durch die Pumpenkammer 15 zum Rollenring 26 erstreckt.

Der Kraftstoffdruck in der Kammer 15 steigt proportional mit der Drehzahl der Förderpumpe 11 und damit der Motorärehzahl an, was eine Bewegung des Kolbens 33 nach links bewirkt, um den Rollenring 26 in eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurvenscheibe 23 (in Fig. 2 durch den Pfeil F angedeutet)zu drehen und infolge davon die Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Motordrehzahl vorzustellen. Des weiteren ist der Steuervorrichtung 34 für den EinspritzZeitpunkt eine manuelle Einspritzvorstelleinrichtung zugeordnet, um den Kolben 33 gegen die Kraft der Feder nach links zu bewegen und damit während des Motoranlaufes eine Vorstellung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes vorzusehen. Die manuelle Einrichtung 31 umfasst ein Nockenorgan 39 mit einer schrägen Stirnfläche, die in Berührung mit dem Kolben 33 steht. Das Nockenorgan 39 wird über eine Welle durch einen handbetätigten Hebel 41 gedreht, um den Kolben

nach links zu drücken, so dass der Kraftstoff entsprechend einem bestimmten Kurbelwinkel voreingespritzt werden kann.

Bei einer derartigen herkömmlichen Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt, bei der die erforderliche Vorstellung des Einspritzzeitpunktes während des Motoranlaufes durch eine manuelle Drehung des Hebels 41 erfolgt, sind jedoch komplizierte Handhabungen beim Motoranlauf notwendig, die häufig zu einer fehlerhaften Bedienung der manuellen Vorstelleinrichtung und damit zu einem nicht stabilen Motoranlauf führen. Des weiteren ist ein grosses Betätigungsorgan zur automatischen Bewegung des Kolbens 33 gegen die relativ hohe Kraft der Feder 37 notwendig, wenn der Motor anläuft.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform von einer erfindungsgemäss aufgebauten Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt. Obgleich die Steuervorrichtung 50 hier zur Steuerung des Einspritzzeitpunktes der in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe gezeigt ist, versteht es sich, dass die Erfindung auch ohne weiteres zur Steuerung von anderen Einspritzverteilerpumpen für Kraftstoff eingesetzt werden kann.

Der Beaufschlagungsstift 38 ist an seinem unteren Ende über eine Schwenkverbindung mit einem Kolben 52 verbunden. Der Kolben .52 ist hin- und herbeweglich in einem Gehäuse 51 untergebracht, das an dem Pumpengehäuse 10 befestigt ist oder integrales Teil desselben darstellt. Der Kolben bildet eine erste und zweite Druckkammer 54 und 60 an seinen betreffenden Enden. Die erste Druckkammer 54 hat einen Einlasskanal 55, der über eine erste Kraftstoffpassage 58 mit der Pumpenkammer 15 in Verbindung steht. Die erste Druckkammer 54 hat ferner einenAuslasskanal _, 56 mit einer darin vorgesehenen Drosselöffnung 57, die mit der Aussenseite des Gehäuses 51 z.B. dem Kraftstoffbehälter in Verbindung steht. Die zweite

Druckkammer 60 hat einenEinlasskanal 61, der über eine zweite Kraftstoffpassage 64 mit der Pumpenkammer 15 in Verbindung steht, und ferner einen Auslasskanal 62 mit einer darin vorgesehenen Drosselöffnung 63, der mit der Aussenseite des Gehäuses 51,z.B. dem Kraftstoffbehälter, verbunden ist.

Eine Feder 66 ist in der ersten Druckkamer 54 angeordnet und drückt den Kolben 52 in Fig. 3 nach links. Die Feder 66 hat eine solche Länge, dass bei Stillstand des Motors der Kolben 52 um eine Strecke 1 von der rechten inneren Oberfläche der ersten Druckkammer 53 in Abstand liegt und dadurch der Kolben 52 eine Stellung einnimmt, die zu einer geeigneten Vorstellung des Einspritzzeitpunktes beim Motoranlauf führt.

Im Kolben 52 ist eine Führungsbohrung 70 ausgebildet, die sich in Längsrichtung des Kolben 52 erstreckt und zu den Einlassöffnungen bzw. Kanälen 55 und 61 ausgerichtet liegt. Die Führungsbohrung 70 enthält einen Stössel, der in der Bohrung 70 unabhängig von der Bewegung des Kolbens 52 hin- und herbewegt werden kann. Der Stössel 71 dient als hydraulisches Servoventil zur Veränderung des Verhältnisses der effektiven Fläche der ersten Kraftstoffpassage 58 zur effektiven Fläche der zweiten Kraftstoffpassage 64, um längs des Kolbens eine Druckdifferenz hervorzurufen, so dass der Kolben eine Bewegung erfährt und dabei der Rollenring 38 in eine Winkelstellung verlagert wird. So steigt das Verhältnis der wirksamen Fläche der ersten Kraftstoffpassage 58 zu der wirksamen Fläche der zweiten Passage 64 bei einer Bewegung des Stössels nach links an. Der Stössel 71 hat eine Länge, dass er nahezu die erste und zweite Kraftstoffpassage 58 und 64 oder den ersten oder zweiten Einlasskanal 55 und 61 verschliessen kann, wenn er die in Fig. 3 gezeigte

GleichgewichtsStellung einnimmt. Der Stössel 71 trägt ein Nadelventil 72, das sich vom rechten Ende des Stössels nach rechts erstreckt und den Auslasskanal 56 verschliesst, wenn der Stössel 71 seine äusserste rechte Stellung einnimmt.

An dem mittleren Abschnitt des Stössels 71 ist eine Zahnstange 73 ausgebildet, um die der Kolben 52 eine Öffnung 74 aufweist. Die Öffnung 74 steht mit der Einlasseite der Pumpe 11 über eine im Gehäuse 51 ausgebildete Auslassbohrung 75 in Verbindung, um einen Verlust an unter Druck gesetztem Kraftstoff zu verhindern. Die Zahnstange 73 kämmt mit einem Ritzel 76.

Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, ist das Ritzel 76 auf einer Welle 77 vorgesehen, die von einem an der äusseren Oberfläche des Gehäuses 51 befestigten umkehrbaren Antriebsmotor 80 in Drehbewegung versetzt wird. Der Antriebsmotor 30 dreht sich in entgegengesetzten Richtungen, um den Stössel 71 über die Ritzelzahnstangenverbindung in Richtung auf und weg von der ersten Druckkamer 54 zu bewegen. Das Bezugszeichen 78 betrifft eir.e Öldichtung, die durch den Motorflansch 81 gegen das Gehäuse 51 gedrückt wird.

Fig. 5 zeigt eine Steuerschaltung 100 zur Steuerung des Betriebes des Antriebsmotors 80, Die Steuerschaltung wird über einen Starterschalter 101 von einer Batterie 102 gespeist. Die Steuerschaltung 100 erhält Eingangssignale von verschiedenen Sensoren,und diese Eingangssignale geben die Motorbetriebsparameter, wie den EinspritzZeitpunkt, die Umgebungstemperatur, die Motorbelastung, die Motortemperatur, die Motordrehzahl und dgl. wieder. Die Steuerung 100 berechnet den optimalen EinspritzZeitpunkt für den jeweiligen Motorbetriebszustand entsprechend den

Eingangssignalen und liefert ein für den berechneten Einspritzzeitpunkt kennzeichnendes Steuersignal an den Antriebsmotor 80, der demgemäss den Stössel 71 über das Ritzel 76 und die Zahnstange 73 in eine gezielte Stellung bewegt,bei der eine Vorstellung des EinspritzZeitpunktes entsprechen dem berechneten EinspritzZeitpunkt erfolgt.

Wenn beispielsweise der EinspritzZeitpunkt vorgestellt werden muss, steuert die Steuerschaltung 100 den Motor 80 dergestalt, dass sich das Ritzel 76 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, was den Stössel 71 in Fig. 3 nach links bewegt. Dies verringert die Wirkfläche der zweiten Kraftstoffpassage 64 und beschränkt den Kraftstoffluss durch den zweiten Einlasskanal 61 in die zweite Druckkammer 60. Gleichzeitig erhöht sich die Wirkfläche der ersten Kraftstoffpassage 58, was zu einem erhöhten Kraftstoffluss durch den ersten Einlasskanal 55 in die erste Druckkammer 54 führt. Infolge davon fällt der Druck in der zweiten Druckkammer 60 ab, während der Druck in der ersten Druckkammer 54 ansteigt, so dass der Kolben 52 eine Bewegung nach links in Fig. 3 vornimmt. Die linksgerichtete Bewegung des Kolbens 52 relativ zum Stössel 71 vergrössert die Wirkfläche der zweiten Kraftstoff passage 64 und verringert die Wirkfläche der ersten Kraftstoffpassage 58. Wenn die Wirkflächen von erster und zweiter Kraftstoffpassage einander gleich werden und damit die Drücke in der ersten und zweiten Druckkammer im Gleichgewicht zueinander stehen, kommt der Kolben 52 in seiner Bewegung zu der angezielten Stellung zum Stillstand und verleiht dem Einspritzzeitpunkt eine Vorstellung entsprechend dem von der Steuerschaltung 100 berechneten Wert.

Um den EinspritzZeitpunkt zu verzögern, kann die Steuerschaltung 100 den Motor 80 so steuern, dass sich das Ritzel 76 in Uhrzeigerrichtung dreht, was den Stössel 71- in Fig. 3 nach rechts bewegt. Dies verkleinert die Wirkfläche der ersten

Kraftstoffpassage 58, so dass der Kraftstoffluss durch den ersten Einlasskanal 55 in die erste Druckkammer 54 eingeschränkt wird. Gleichzeitig vergrössert sich die Wirkfläche der zweiten Kraftstoffpassage 54, was zu einem höheren Kraftstof fluss durch den zweiten Einlasskanal 61 in die zweite Druckkammer 60 führt. Folglich fällt der Druck in der ersten Druckkammer 54 ab und steigt der Druck in der zweiten Druckkammer 60 an, so dass der Kolben 52 eine Bewegung nach rechts vornimmt. Infolge der nach rechts gerichteten Bewegung des Kolbens 52 relativ zum Stössel 71 steigt die Wirkfläche der ersten Kraftstoffpassage 58 an, während die .Wirkfläche der zweiten Kraftstoffpassage 64 kleiner wird. Wenn die Wirkflächen von erster und zweiter Kraftstoffpassage einander gleich werden und damit die Drücke in der ersten und zweiten Druckkammer ins Gleichgewicht kommen,beendet der Kolben 51 seine Bewegung in die angezielte Stellung, was dem Einspritzzeitpunkt eine Vorstellung entsprechend dem berechneten Wert verleiht.

Eine geeignete Vorstellung für den Einspritzzeitpunkt bei Motoranlauf kann erhalten wöstden, wenn der Stössel· 71 in seine äusserste rechte Stellung bewegt wird. Wenn der Starterschalter 101 eingeschaltet wird, steuert die Steuerschaltung 100 den Antriebsmotor 80 dergestalt, dass sich das Ritzel 76 in Uhrzeigerrichtung dreht, um den Stössel 71 in seine äusserste rechte Sterling zu bewegen, bei der der Stössel 71 den ersten Einlasskanal 55 und das Nadelventil 72 den Auslasskanal· 56 Versct^iesst, so dass der Kraftstoff in der ersten Druckkammer 54 eingeschlossen wird. Dies hält den Koiben 52 in der Ste^ung, die durch die Feder 66 bei Stillstand des Motors gegen irgendwelche auf den Kolben einwirkende Kräfte bestimmt ist. Die Kraft der Feder 66 kann relativ gering sein, da bei Sti^stand des Motors kein Druck in der zweiten Druckkammer 60 aniiegt.

Wenn eine äussere Kraft auf den Kolben 52 über den Stift 38 einwirkt, um den Kolben 52 z.B. nach rechts zu bewegen, öffnet sich die erste Kraftstoffpassage 58 und wird die zweite Kraftstoffpassage 64 geschlossen. Infolge davon steigt der Druck in der ersten Druckkammer 54 an und fällt der Druck in der zweiten Druckkammer 60 ab, so dass der Kolben eine Bewegung nach links vornimmt. Folglich stoppt der Kolben 52 an der Ausgangsstellung, bei der die Wirkflächen von erster und zweiter Kraftstoffpassage einander gleich sind.

In Fig. 6 ist eine modifizierte Ausführungsform der Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt gezeigt, bei der der Stössel 71 in einer im oberen Bereich des Kolbens 52 ausgebildeten Führungsbohrung angeordnet ist. Diese Modifikation erlaubt die Ausbildung des ersten Auslasskanals 56 an einer Stelle, bei der der obere Bereich der ersten Druckkammer 54 mit der Aussenseite in Verbindung kommt, was die Luft- und Gasableitung erleichtert. Dies verhindert eine Ansammlung von Luft und Gasen in der ersten Druckkammer 54 , wodurch die Genauigkeit und Beständigkeit der hydraulischen in der Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt hervorgerufenen Steuerung beeinträchtigt werden könnte.

Fig. 7 zeigt eine weitere Modifikation der besagten Steuervorrichtung. Danach ist eine Entlüftungspassage 59 vorgesehen, die einen oberen Bereich der ersten Druckkammer mit dem ersten Auslasskanal 56 verbindet, so dass in der ersten Druckkammer 54 angesammelte Luft und Gase entweichen können. Das Nadelventil 72 verschliesst die Entlüftungspassage 59 und den Auslasskanal 56, um den Kraftstoff in der ersten Druckkammer 54 einzuschliessen, wenn der Stössel 71 in seine äusserste rechte Stellung bewegt worden ist.

Da der Durchmesser des Stössels 71 gering und die auf den Kolben 76 von dem Stössel 71 ausgeübte Reaktionskraft, sehr klein ist, kann der bei der erfindungsgemässen Steuervorrichtung für den EinspritzZeitpunkt verwendete Antriebsmotor 80 eine kleine Leistung haben.

Es versteht sich, dass das Nadelventil 72 entfernt werden kann, da sich der Kolben 52 mit sehr hoher Ansprechempfindlichkeit auf die Bewegung des Stössels 71 bewegt, so dass der Abstand zwischen der ersten und zweiten Kraftstoffpassage 58 und 64 und den entsprechenden Enden des Stössels 71 1 mm nicht überschreiten kann.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 8 tragen gleiche Teile wie in Fig. 3 die gleichen Bezugszeichen. Teile, die die gleiche Funktion haben, sich jedoch etwas in ihrer Ausbildung unterscheiden, haben das gleiche Bezugszeichen mit dem Zusatz a.

Die Führungsbohrung 70 enthält einen Stössel 71a, der in der Führungsbohrung hin- und herbewegt werden kann. Eine erste Feder 90 erstreckt sich zwischen dem rechten Ende des Stössels 71a und einem ersten Federsitz 91, der im ersten Einlasskanal 55 befestigt ist. Eine zweite Feder 92 erstreckt sich zwischen dem linken Ende des Stössels 71a und einem zweiten Federsitz 93, der in dem zweiten Einlasskanal 61 befestigt ist. Die erste und zweite Feder 90, 92 haben gleiche Federsteifigkeit. Der erste und zweite Federsitz 91, 93 haben eine stangenförmige Ausbildung mit einer Grosse, die ausreichend kleiner als die Wirkfläche der zugehörigen Einlasskanäle 55 und 61 ist, so dass durch die Einlasskanäle ein stetiger Kraftstoffluss gewährleistet ist. Wie in Fig. 9 gezeigt, kann jeder Federsitz 91, 93 eine Nut 96 mit einer flachen Bodenfläche haben, die ein Abspringen der zugehörigen Feder verhindert.

Wenn der Antriebsmotor 80 den Stössel 71a aus der in Fig. 8 gezeigten Gleichgewichtslage nach links bewegt, um den Einspritzzeitpunkt vorzustellen, wird die zweite Feder 92 zusammengedrückt, was ihre auf den Stössel 71a nach rechts wirkende Kraft erhöht, während sich die erste Feder 90 ausdehnt und damit die Kraft dieser Feder, die den Stössel 71a nach links drücken will, herabgesetzt wird. Die resultierende Federkraft, die den Stössel 71a nach rechts drückt, steigt bei einer Bewegung des Stössels 71a nach links an. Wenn die resultierende Federkraft auf einen Wert ansteigt, der gleich der Kraft ist, die über das Ritzel 76 und die Zahnstange 73 von dem Motor 80 zur Bewegung des Stössels 71 nach links übertragen wird, kommt der Stössel 71a bei einer neuen Gleichgewichtslage zum Stillstand. Unter diesen Umständen vergrössert der Stössel 71a die Wirkfläche der ersten Kraftstoffpassage 58, so dass durch den ersten Einlasskanal 55 ein erhöhter Kraftstofffluss in die erste Druckkammer 54 gelangen kann. Dagegen wird die Wirkfläche der zweiten Kraftstoffpassage 54 verringert, was den Kraftstoffluss durch den zweiten Einlasskanal 61 in die zweite Druckkammer 60 einschränkt. Infolge davon steigt der Druck in der ersten Druckkammer 54 an und fällt der Druck in der zweiten Druckkammer 60 ab, so dass das Kolben 52 eine Bewegung nach links erfährt.

Die linksgerichtete Bewegung des Kolbens 52 bewegt den ersten und zweiten Federsitz 91 und 93 nach links in Bezug auf den Stössel 71a, was die erste Feder 90 in einem gewissen Ausmass zusammendrückt und die zweite Feder 92 expandieren lässt, so dass sich die resultierende,den Stössel 71a nach rechts drückende Federkraft verringert. Hierdurch kann der Antriebsmotor 80 den Stössel 71a weiter nach links bewegen.

Dieser Arbeitsablauf wiederholt sich solange, bis der Stössel 71a eine angezielte Stellung erreicht, bei der der Einspritzzeitpunkt eine Vorstellung entsprechend dem von der Steuerschaltung 100 berechneten Wert für den Einspritzzeitpunkt erfährt. Der Stössel 71a bewegt sich in die neue Gleichgewichtslage innerhalb sehr kurzer Zeiten.

Zur Verzögerung des Einspritzzeitpunktes kann die Steuern schaltung 100 den Antriebsmotor 80 so beaufschlagen, dass der Stössel 71a über die Zahnstange 73 und das Ritzel 76 nach rechts bewegt wird. Die resultierende, den Stössel 71a nach links drückende Federkaft steigt an, wenn sich der Stössel 71a nach rechts bewegen. Der Stössel 71a kommt bei einer neuen Gleichgewichtslage zum Stillstand, wenn die resultierende, den Stössel 71a nach links drückende Federkraft auf einen Wert angestiegen ist, der gleich der Kraft ist, die von dem Antriebsmotor 80 auf den Stössel· 71a wirkt. In der neuen Gleichgewichtslage vergrössert der Stössel 71a die Wirkfläche der zweiten Kraftstoffpassage 64, so dass ein erhöhter Kraftstoffluss durch den zweiten Einlasskanal 61 in die zweite Druckkammer 60 erfolgen kann, während die Wirkfläche der ersten Kraftstoffpassage 58 abnimmt und damit der Kraftstoffiuss durch den ersten Einlasskanal· 55 in die erste Druckkammer 54 herabgesetzt wird. Infolge davon fällt der Druck in der ersten Kammer 54 ab und steigt der Druck in der zweiten Druckkammer 60 an, so dass der Kolben 52 eine Bewegung nach rechts vornimmt.

Die nach rechtsgerichtete Bewegung des Kolbens 52 bewegt den ersten und zweiten Federsitz 91 und 93 nach rechts, was zu einer Expansion der ersten Feder 90 und einer Kompression der 2weifcsn Feder 32 in einem gewissen umfang führt, so dass dift resultierende,- dem Stössel 71a nach 1 Lnks drückende Federkraft abniiamto Dies ermöglicht eine "isitere Beiv^gung des

Stössels 71a nach rechts durch den Antriebsmotor 80. Dieser Arbeitsvorgang wiederholt sich solange, bis der Stössel eine angezielte Stellung erreicht, bei der eine Vorstellung des EinspritzZeitpunktes entsprechend dem von der Steuerschaltung 100 berechneten Wert für den Einspritzzeitpunkt erfolgt.

Im Laufe der Bewegung des Stössels 71a in die Zielstellung kommt der Stössel in Gleichgewichtslagen unter der resultierenden Kraft der Federn zum Stillstand, die den Stössel in eine Richtung beaufschlagt, die entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Stössels liegt. Folglich wird die Zeit, die für die Bewegung des Stössels 71a in die Zielstellung durch den Antriebsmotor 80 erforderlich ist, in gewissem Ausmass vergrössert, was einen Betrieb des Antriebsmotors 80 unter der Rückführsteuerung der Steuerschaltung 100 ermöglicht. Der Stössel 71a kann ohne überlauf in die Zielstellung mit hoher Genauigkeit bewegt werden. Dies schaltet die Möglichkeit aus, dass der Stössel 71a am Gehäuse plattgedrückt wird , was zu einem Ausfall des Antriebsmotors 50,der Zahnstange 73 und des Ritzels 76 führen würde.

Claims

PATENTANWÄLTE

A. GRÜNECKER

DfPL-ING.

H. KINKELDEY

DR-ING

W. STOCKMAIR

DR-ING /Ui (CALTKrt

K. SCHUMANN

DR. RCR NAT DIPL-PHYS

P. H. JAKOB

DIPL-ING

G. BEZOLD

ORBERMAT DIFL-CHEM

P 16 010/Da

Nissan Motor Co., Ltd.

2, Takara-cho, Kanagawa-ku,

Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Kraftstoff-Exnsprxtzverteilerpuinpe

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE A3

30. März 1981

PATENTANSPRÜCHE

Kraftstoff-Einspritzverteilerpumpe für einen Dieselmotor zur sukzessiven Zuführung von unter Druck gesetztem Kraftstoff zu den Motoreinspritzeinrichtungen synchron zur Motordrehung, mit einem winkelmässig bewegbaren Steuerelement, das den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung entsprechend seiner Winkelstellung bestimmt, und einer Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt zur Änderung der
Winkelstellung des Steuerelementes, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung aufweist:

TELEFON (OBS) S9SSS9

TELEX 06-20 3BO

TELEORAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

a) ein Gehäuse (51),

b) einen Kolben (52), der in Antriebsverbindung mit dem Steuerelement steht und in dem Gehäuse unter Bildung einer ersten und zweiten Druckkammer (54, 60) an seinen betreffenden Enden hin- und herbeweglich angeordnet ist, wobei die erste Druckkammer (54) einen ersten Auslasskanal (56) und einen ersten Einlasskanal (55) und die zweite Druckkammer (60) einen zweiten Auslasskanal (63) und zweiten Einlasskanal (61) aufweist, während in dem Kolben eine erste und zweite Druckpassage (58, 64) ausgebildet sind, wobei die erste Druckpassage eine Druckquelle mit dem ersten Einlasskanal und die zweite Druckpassage die Druckquelle mit dem zweiten Einlasskanal verbindet,

c) eine Steuerschaltung (100) zur Berechnung eines optimalen Wertes für den EinspritzZeitpunkt bei einem Motorbetriebszustand aus verschiedenen Motorbetriebsparametern und zur Abgabe eines für den berechneten Wert des EinspritzZeitpunktes kennzeichnenden Steuersignales, und

d) eine auf das Steuersignal von der Steuerschaltung ansprechende Ventileinrichtung (70, 71, 71a)zur Änderung des Verhältnisses der Wirkfläche der ersten Druckpassage zu der Wirkfläche der zweiten Druckpassage, um längs des Kolbens einen Druckunterschied hervorzurufen, so dass der Kolben eine Bewegung erfährt, um das Steuerelement in eine Winkelstellung entsprechend dem berechneten Wert für den Einspritzzeitpunkt zu bewegen.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung einen Stössel (71, 71a) umfasst, der hin- und herbeweglich in einer im Kolben (52) ausgerichtet zu dem ersten und zweiten Einlasskanal ausgebildeten Führungsbohrung (70) angeordnet ist, und eine

Antriebseinrichtung zur Bewegung des StÖssels in eine Zielstellung entsprechend dem berechneten Wert für den Einspritzzeitpunkt.
3. Pumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine federnde Einrichtung, die den Stössel in eine Richtung drückt entgegengesetzt zur Stösselbewegungsrichtung.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Einrichtung eine erste Feder (90), die an ihrem einen Ende in dem ersten Einlasskanal befestigt ist und sich mit ihrem anderen Ende an einem Ende des Stössels abstützt, und eine zweite Feder (92) umfasst, die mit ihrem einen Ende in dem zweiten Einlasskanal befestigt ist und sich mit ihrem anderen Ende an dem anderen Ende des Stössels abstützt.
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Feder (90, 92) gleiche Federkonstanten haben.
6. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 'der Stössel (71, 71a) in einer Gleichgewichtsstellung die erste und zweite Druckpassage nahezu verschliesst.
7. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (71) ein Nadelventil (72) trägt, das sich von einem Ende des Stössels zum ersten Einlasskanal erstreckt, um den ersten Auslasskanal zu verschliessen, wenn der Stössel eine Stellung nächst der ersten Druckkammer einnimmt .
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass der Stössel (71) in einer Gleichgewichtsstellung die erste und zweite Druckpassage nahezu verschliesst.
9. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine am Stössel ausgebildete Zahnstange (74), ein mit der Zahnstange kämmendes Ritzel (76) und einen auf das Steuersignal von der Steuerschaltung ansprechenden Antriebsmotor (80) zur Verdrehung des Ritzels umfasst.
10. Pumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (66) zur Versetzung des Stössels in eine Stellung, die eine geeignete Vorstellung des Einspritzzeitpunktes beim Motoranlauf vorsieht.
11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Einrichtung eine in der ersten Druckkammer angeordnete Feder (66) mit einer Länge ist, die bei Stillstand des Motors den Kolben (62) in eine Stellung versetzt, die eine geeignete Vorstellung des Einspritzzeitpunktes beim Motoranlauf vorsieht.