DE3138606A1

DE3138606A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3138606A1
Application number: DE19813138606
Authority: DE
Inventors: Max Dipl.-Ing. Dr. 7016 Gerlingen Greiner; Karl 7140 Ludwigsburg Konrath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1983-04-14
Also published as: GB2163278A; GB2163278B; GB2109589A; GB2109589B; FR2513696A1; DE3138606C2; JPH0433971B2; US4475521A; JPS5867929A; JPH0526060A; GB8524087D0; FR2513696B1; JPH0561455B2; US4522181A

Description

R. 17371

Bö/Jä 23.7.1981 '

Robert Bosch GmbH, JOOO Stuttgart

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen fs. Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art erfolgt die Steuerung des den Steuerkolben belastenden Druckes mit Hilfe eines Druckventils, dessen Schließglied eine Kugel ist und von einer Feder belastet wird, deren Vorspannung in Abhängigkeit vom Umgebungsdruck änderbar ist. Diese Ausgestaltung hat den Nachteil, daß sich beim Öffnen des von der Kugel verschlossenen Querschnitts insbesondere bei kleinen Durchflußmengen Druckschwingungen einstellen, die die genaue Steuerung des auf dem Steuerkolben wirkenden Druckes beeinflussen.

Vorteile der Erfindung

D'ie erfindungsgemäße Kraftstoff einspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Weise eine genaue Steuerung des auf den Steuerkolben wirkenden Druckes erzielbar ist.

Eine weitere erfindungsgemäße, vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß ausgehend von der Gattung des Hauptanspruchs das Ventilschließglied des Druckventils ins-

besondere als Schieber ausgebildet ist und daß zusätzlich zwischen dem Steuerkolben und dem Entlastungsraum ■% ein temperaturgesteuertes Druckhalteventil in Reihe zum -Druckventil angeordnet ist und in weiterer Ausgestaltung, daß von der Druckleitung zwischen Druckhalteventil und Druckventil eine Steuerleitung abzweigt» die zu einer Verstelleinrichtung für einen Lastbegrenzuttgsanschlag der Kraftstoffeinspritzpumpe oder zu einer Abgasrückführ^ mengenverstelleinrichtung führt. Mit die's?*· Einrichtung erhält man in vorteilhafter Weise sowohl eine Anpassung des Spritzbeginns an die Höhendruckänderung als auch eine Verschiebung des Spritzbeginns in Richtung Früh beim Kaltstart. Gleichzeitig kann in ergänzter Ausgestaltung bei der Bemessung der Kraftstoffeinspritzmenge ; der in der Höhe absinkende Luftdruck berücksichtigt * werden, vorteilhafterweise in Verbindung mit der entsprechend angepaßten Steuerung der Abgasrückführrate. In besonders vorteilhafter Weise wird der den Steuer- _; kolben beaufschlagende Steuerdruck also für mehrere Korrektureingriffe gleichzeitig verwendet»

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen W der im Hauptanspruch angegebenen Lösung gekennzeichnet.

Zeichnung

Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem durch eine Barometerdose gesteu-j

.erten Druckventil, Fig. 2 ein Funktionsdiagramm des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in Weiterbildung zum Ausführungsbeispiei nach Fig. 1 mit einem zusätzlichen thermostatisch gesteu- -

erten Druckhalteventil in Reihe zwischen Druckventil und Drucksteuerventil, Fig. k ein drittes Ausführungs^..; i, Beispiel der Erfindung mit einer abgewandelten Ausführungsform der Ausführung nach Fig. 3, Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einer in der Funktion erweiterten Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 und Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel mit referenzdruckgesteuertem -Drucksteuerventil.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele .'"■■'

In den Nocken-fcrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1 greift über einen Stift 2 für die Verstellung des Spritzbeginn- ;zeitpunktes ein VerStellkolben 3 ein. Der Verstellkolben ,3 ist durch in einem Arbeitsraum k befindliche Druckflüssigkeit entgegen einer Rückstellfeder 5 verschiebbar, wobei, je weiter der Kolben in Richtung Feder verschoben wird, der Spritzzeitpunkt bezüglich des oberen Totpunktes des Motorkolbens nach Früh verschoben wird. Eine Förderpumpe 6 saugt aus einem Kraftstoffbehälter T Kraftstoff 'an und fordert ihn in einen Saugraum 8 der Einspritzpumpe 1, aus welchem - nicht näher dargestellt - die eigentliche KraftstoffβΐηβρΓίίζρμιιιρβ mit Kraftstoff versorgt wird und welcher über eine Bohrung 9 im Verstellkolben 3 mit dem Arbeitsraum h verbunden ist. Über ein . Drucksteuerventil 1 1 wird der Förderdruck der Förderpumpe 6 und damit der Druck im Saugraum 8 drehzahlabhängig gesteuert, wobei mit zunehmender Drehzahl der Druck proportional steigt. Dieser drehzahlabhängige Druck herrscht also auch im Arbeitsraum U, so daß bei zunehmender Drehzahl und somit zunehmendem Druck der Spritzverstellkolben 3 in Richtung Früh verschoben wird.

ϊϊη Fig, 2 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem über der Drehzahl η (Abszisse) der Hub s (Ordinate) des Verstellkolbens dargestellt ist. Mit I ist die Kennlinie erfaßt

·!■

für die Spritzverstellung, für die der Hub und damit die Frühverstellung linear mit der Drehzahl zunimmt. Mit II ist eine parallel verlaufende Kennlinie dargestellt, deren entsprechender Verlauf des Spritzbeginns erforderlich wäre, wenn der Motor in größerer Höhe gefahren werden würde.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß der Druck im Saugraum 8 und damit im Arbeitsraum h über ein Druckventil 12 beeinflußt wird, welches über eine Barometerdose 13 steuerbar ist. Das Drucksteuerventil 11 weist einen Steuerkolben lh auf, mit dem eine vom Dr.uekraum vor dem S-teuerkolben abzweigende Abflußöffnung 15 steuerbar ist und der durch den Förderkraftstoff der Förderpumpe 6 gegen eine Steuerfeder l6 verschiebbar ist. Der Steuerkolben Ik weist eine Drosselbohrung 17 auf, durch die der Druckräum 10 auf seiner einen Stirnseite mit ί einem Steuerdruckraum 18 auf seiner anderen Stirnseite verbunden sind. Der die Steuerfeder 16" aufnehmende Steuerdruckraum 18 hat eine Entlastungsleitung 19, in dem das Druckventil 12 angeordnet ist. Das Druckventil 12 wiederum weist als Ventilglied einen Schieber 20 auf, der einen Durchtrittsquerschnitt der Entlastungsleitung ¹^ 19 steuert und an dem eine Ventilfeder 21 angreift. Auf der dem Schieber 20 .abgewandten Seite stützt sich die Ventilfeder 21 an der Barometerdose 13 ab, die hier aus zwei Membrandosen besteht und über die die Vorspannung der Ventilfeder 21 änderbar ist. Die Funktion dieser Schaltung ist derart, daß bei Druck etwa auf Meereshöhe die Ventilfeder 21 weitgehend entspannt ist und dadurch der Schieber 20 den Durchtrittsquerschnitt der Entlastungsleitung 19 nahezu voll geöffnet hat. Das Drucksteuerventil 11 arbeitet demnach nahezu unbeeinflußt, wobei über die Drossel 17 eine konstante Menge abströmt. Sobald nun z. B. in einem Fahrzeug der Motor

Q.

- 'I

in einen anderen Hohenbereich gelangt, d. h. der Außendruck abnimmt, wird durch die Entspannungsfunktion der -Barometerdose die Ventilfeder 21 stärker vorgespannt und dem Abfluß in. der Entlastungsleitung 19 ein Widerstand entgegengesetzt. Dieser Widerstand bewirkt eine Erhöhung des Druckes im Steuerdruckraum 18 und damit wiederum eine Erhöhung des Druckes im Saugraum 8 der Einspritzpumpe bzw. dem Arbeitsraum k des Drucksteuerventils, wodurch eine Veränderung des Spritzbeginns in Richtung Früh erfolgt. Dabei ermöglicht die Verwendung eines Schiebers als Ventilschließglied für das Druckventil 12 eine sehr genaue Einstellung des Druckes im Steuerdruckraum, so daß die höhenabhängige Spritzbeginnverstellung sehr genau dem sich ändernden Luftdruck folgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist in die Entlastungsleitung 19 zwischen Drucksteuerventil 11 und Druckventil 12 ein Druckhalteventil 23 eingesetzt, das thermotstatisch gesteuert wird. Dies kann in einer bekannten Ausführungsform derart aufgebaut sein, daß auf das federbelastete Schließglied in Öffnungsrichtung ein Stift 25 wirkt, der von einem Thermostat 26 betätigt wird. Dieser kann entweder über einen elektrischen Heizwiderstand oder auch durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine unmittelbar aufgeheizt werden. Je nach dem wie weit das Ventilschließglied 2k durch den Stift 25 von seinem Sitz entgegen der Kraft der Rückstellfeder abgehoben wird, kann mehr oder weniger Kraftstoff zum Druckventil hindurch fließen. Bei betriebswarmer Brennkraftmaschine ist das Druckhalteventil 23 geöffnet, so daß die Funktion des Drucksteuerventils 11 unbeeinflußt ist. Bei kalter Brennkraftmaschine ist die Entlastungsleitung 19 durch das Ventil 23 geschlossen, so daß sich

• · * ·« •»•••«a

im Steuerdruckraum 18 ein Druck aufbaut entsprechend dem Ventil 23 und der Verstellkolben 3 in Richtung frühem Einspritzbeginn verschoben wird.

Zur Begrenzung des Drucks bei geschlossenem Druckhalteventil 23 und 12 kann zwischen Druckhalteventil und Drucksteuerventil 11 zusätzlich noch ein Druckbegrenzungsventil 27 vorgesehen werden, das einen zu hohen Steuerdruck im Raum 18 vermeidet. Dieses Druckbegren-s ·.;. zungsventil entlastet direkt zur Entlastungsseite.

Dadurch kann ab einer bestimmten Höhe die Spritzbeginnverschiebung begrenzt werden.

Wenn das Druckhalteventil 23 bei betriebswarmer Brennkraftmaschine voll geöffnet wird, ist die Verbindung zwischen Drucksteuerventil 11 und Druckventil 12 hergestellt. Der über die Entlastungsleitung 19 dann ab- . fließende Kraftstoff ist der Kraftstoff, der durch die Drossel 17 in den Steuerdruckraum 18 des Drucksteuerventils fließt. Diese Drossel 17 kann auch als Drossel 17' in einer separaten, von der Entlastungsleitung 19 zur Druckseite der Förderpumpe 6 führenden Verbindungs-.■ leitung 28 angeordnet sein.

Fig. h zeigt, daß das Druckhalteventil 23 auch stromabwärts des Druckventils 12 in Reihe geschaltet in der Entlastungsleitung 19 angeordnet werden kann.

Fig. 5 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3» Abweichend davon zweigt zwischen Druckhalteventil 23 und Drucksteuerventil 12 von der Entlastungsleitung 19 eine Steuerleitung 30 ab, die zu einer Verstelleinrichtung 31 .führt.·Diese weist ein in einem Gehäuse eingeschlosenen Druckraum

32 auf j in den die Steuerleitung 30 mündet, Die eine Seite des Druckraums 32 ist mit' einer. beweglichen Wand, z. B. eine Membran 33 verschlossen, die auf einen verstellbaren Anschlag 3^ für ein Mengenverstellglied 35 der Kraftstoffeinspritzpumpe wirkt. Dazu weist der verstellbare Anschlag 3Λ eine Kontur auf, und hat die Funktion eines Lastbegrenzungsanschlags, z. B. eines Vollastanschlags:, der die Maximalkraftstoff einspritzmenge , die an der Kraftstoffeinspritzpumpe einstellbar ist, begrenzt. Auf die Membran 33 wirkt entgegen dem ^ Steuerdruck eine Ausgleichsfeder 36, die sich am Gehäuse abstützt. Auf diese Weise kann gleichzeitig mit der Spritzbeginnverstellung in vorteilhafter Weise die maximale Kraftstoffeinspritzmenge an den Umgebungsdruck angepaßt werden.

Feben dieser Verstelleinrichtung 31 ist eine zweite Verstelleinrichtung 38 vorgesehen, die in ähnlicher .,Weise aufgebaut ist und ein Abgasrückführventil 39 'steuert. Auch hier kann höhenabhängig die Abgasrückführrate verringert werden. Die Betätigung des Abgasrückführventils kann mit Hilfskraft erfolgen mit pneumatischen, hydraulischen oder elektromotorischen Mitteln, wobei die zweite Verstelleinrichtung diese Mittel steuert,

Das Ausführuhgsbeispiel nach Fig. 6 ist grundsätzlich, gleich aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, nur daß das Druckventil 12' und die erste Verstelleinrichtung 31' und die zweite Verstelleinrichtung 38^f in abgewandelter Form aufgebaut ist. Das Druck- -Ventil 12^r weist wie das Druckventil 12 einen Schieber 20 auf, der den Durchtrittsquerschnitt der Entlastungsleitung 19 steuert. Diese Schieber 20 ist weiterhin durch die Ventilfeder 21 belastet, die sich nun aber an

Ma · . ,

einer beweglichen Wand Ul, ζ. B. einer Membran abstützt. Die Membran schließt dabei einen Referenzdruckraum U2 im Gehäuse des Druckventils dicht ein. Die dem Differenzdruckraum gegenüber liegende Seite der Membran U1 ist dem atmosphärischen Umgebungsdruck ausgesetzt. Weiterhin ist die Membran durch eine im Referenzdruckraum U2 angeordnete Ausgleichsfeder U3 belastet.

Der Referenzdruckraum, ist durch eine Steuerdruckleitung U5 mit einer Referenzdruckquelle U6 verbunden, die einen konstanten Referenzdruck abgibt.

Bei sich änderndem atmosphärischen Druck wird nun die Membran Ui mehr oder weniger ausgelenkt, so daß die Ventilfeder 21 mehr oder weniger vorgespannt wird und entsprechend der auf den Steuerkolben 1U des Drucksteuerventils wirkende Druck geändert wird zusammen mit dem Druck im Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe. Mit abnehmendem Höhendruck wird somit der Innenraumdruck der Kraftstoffeinspritzpumpe erhöht und dadurch wiederum der Spritzbeginn in Richtung Früh durch den Verstellkolben verschoben.

Mit der Steuerdruckleitung U5 ist ferner ein Referenzdruckraum Ut in der Verstelleinrichtung 31' verbunden. Dieser Referenzdruckraum wird von einer beweglichen Wand 33" im Gehäuse der Verstelleinrichtung dicht eingeschlossen, wobei gegenüber der beweglichen Wand atmospärischer Druck herrscht. In dem·Referenzdruckraum ist weiterhin eine zweite Ausgleichfeder U8 eingespannt, zwischen beweglicher Wand 33' und Gehäuse der Verstelleinrichtung 31'. ■

Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist nun mit der beweglichen Wand 33' ein verstellbarer Anschlag 3U¹ verbunden, der eine Kontur U9 aufweist. Mit dem Konus U9

'Κι ·"■·■■"·■

• i * ; ι *♦·

3130606

arbeitet ein Zwischenhebel 50 zusammen, der seinerseits wiederum als Anschlag für ein Mengenverstellglied 35' der Kraftstoffeinspritzpumpe dient. Der Zwischenhebel ist mittig gelagert und überträgt den sich mit der Verschiebung des verstellbaren Anschlags 3^·' ändernden Konturabtastpunkt auf das Mengenverstellglied 35'·

Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ferner eine zweite Verstelleinrichtung 38' vorgesehen, die ebenfalls mit der Steuerdruckleitung U5 verbundenist und ein Abgasrückführventil 39' steuert. Dieses kann wie zuvor erläutert durch eine Hilfskraft 51 betätigt werden. Die Verstelleinrichtung ist dabei im Prinzip gleich aufgebaut wie die Verstelleinrichtung 31', oder das Druckventil 12. '

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann gleichzeitig mit der Spritzbeginnverstellung auch eine Anpassung der Vollasteinspritzmenge und der Abgasrückführmenge an die Druckverhältnisse der. Umgebung erfolgen. Gleichzeitig -ist durch das Ventil 23 auch eine Spritzbeginnverstellung nach Früh beim Kaltstart gewährleistet.

Der Eingriff über die Verstelleinrichtung 31 bzw. 31' in die Kraftstoffmengendosierung kann dabei als Begrenzung der Vollastmenge als auch die Änderung der Kraftstoffmenge im gesamten Betriebsbereich erfolgen.

Claims

^jy-öl 3138106

Bö/Jä 23.7.1981

Robert Bosch GmbH, 7OOO Stuttgart .1

Ansprüche

1,)Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen Kraftstofförderpumpe, deren Druckseite mit einem Arbeitsraum vor einem der Spritzbeginnverstellung dienenden, von einer Rückstellkraft beaufschlagten Verstellkolben verbunden ist und über eine von einem Steuerkolben eines Drucksteuerventils gesteuerte Abflußöffnung mit einem Entlastüngsraum zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Steuerdrucks im Druckraum verbindbar ist, wobei der Steuerkolben auf seiner Rückseite einen Steuerdruckraum einschließt, und dort von einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, und der Steuerdruckraum mit der Druckseite der Kraftstofförderpumpe über eine Drosselverbindung und mit dem Entlastungsraum über eine Entlastungsleitung verbunden ist, in der ein Druckventil angeordnet ist, dessen Ventilschließglied von einer Ventilfeder beaufschlagt ist, deren Vorspannung durch einen in Abhängigkeit vom Luftdruck verschiebbaren Stützpunkt änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil-

Schließglied (2Ö) des Druckventils (.12) als Schieber ausgebildet ist. :

2. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit' einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen Kraftstofförderpumpe, deren Druckseite mit einem Arbeitsraum vor einem der Spritzbeginnverstellung dienenden, von einer Rückstellkraft beaufschlagten Verstellkolben verbunden ist und über eine von einem Steuerkolben ·■;-. eines Drucksteuerventils gesteuerte Abflußöffnung mit einem Entlastungsraum zur Erzeugung eines dr-ehzahlab:- hängigen Steuerdrucks im Druckraum verbindbar ist, wobei der Steuerkolben auf seiner Rückseite einen Steuer- -·. druckkraum einschließt, und dort von einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, und der Steuerdruckraum mit der Druckseite der Kraftstofförderpumpe über eine Drosselverbindung und mit dem Entlastungsraum über eine Entlastungsleitung verbunden ist, in der ein Druckventil angeordnet ist, dessen Ventilschließglied von einer Ventilfeder beaufschlagt ist, deren Vorspannung durch einen in Abhängigkeit vom Luftdruck verschiebbaren Stützpunkt änderbar ist," und dessen Ventilschließglied insbesondere als Schieber ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung zusätzlich ein temperaturgesteuertes Druckhalteventil (23) in Reihe zum Druckventil (12) angeordnet ist»

•ί " *> 7-5

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Entlastungsleitung zwischen Druckhalteventil (23) und Druckventil (12) eine Steuerleitung (30) abzweigt, die zu einer Verstelleinrichtung (31) für die Verstellung der Kraftstoffeinspritzmenge und/oder zu einer Verstelleinrichtung (38) zur Beeinflussung -der Abgasrückführmenge führt.

U-. Kraftstoff einspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil einen im Gehäuse des Druckventils eingeschlossenen, an eine Referenzdruckq.uelle (1+6) angeschlossenen Referenzdruckraum (1+2) aufweist, dessen eine Seite durch ein bewegliches Stellglied (1+1) verschlossen ist, das auf der anderen Seite dem atmosphärischen Druck ausgesetzt zur Beeinflussung der Vorspannung in Wirkverbindung mit der Ventilfeder (21) des pruckventiis steht.

5. Kraftstoff einspritzpumpe nach Anspruch 1+, dadurch gekennzeichnet, daß.parallel zum Referenzdruckraum (1+2) des Druckventils ein zweiter Referenzdruckraum (1+7),. der mit einem beweglichen, von einer Steuerfeder (U8) belasteten Stellglied (33¹) gegenüber der Atmosphäre abgegrenzt ist, an die Steuerdruckquelle (1+6) angeschlossen ist und daß das Stellglied (33¹ )

mit einer Verstelleinrichtung der Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzpumpe in Wirkverbindung steht.

β. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Referenzdruckraum (k2.) des Druckventils (12') ein dritter Referenzdruckraum einer Verstelleinrichtung (38' ) für die Abgasrückführdosierung mit der Steuerdruckq.uelle (k6) verbunden ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ■, daß von der Entlastungsleitung (1.9) zwischen Druckhalteventil (23) und Drucksteuerventil (11) _eine ein Druckbegrenzungsventil (27) enthaltende Leitung zur Entlastungseite abführt.