DE3153619C2 - Altitude-compensated IC engine fuel injection pump - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer durch die DE 29 31 944 A1 be­ kannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art erfolgt die Steuerung des den Steuerkolben belastenden Druckes mit Hilfe eines Druck­ ventils, dessen Schließglied eine Kugel ist und von einer Feder belastet wird, deren Vorspannung in Abhängigkeit vom Umgebungsdruck änderbar ist. Weiterhin ist zwischen dem Drucksteuerventil und dem Druckventil in der Entlastungsleitung ein temperaturabhängig ge­ steuertes Ventil angeordnet, dessen Schließglied als Kolbenschieber ausgebildet von einem Dehnstoffstellglied verschiebbar ist. Diese Ausgestaltung hat den Nachteil, daß sich beim Öffnen des von der Kugel verschlossenen Querschnitts insbesondere bei kleinen Durch­ flußmengen Druckschwingungen einstellen, die die genaue Steuerung des auf den Steuerkolben wirkenden Druckes beeinflussen und daß ferner ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil vorgesehen werden muß, damit bei geschlossenem temperaturabhängigen Ventil der höchste zulässige Druck nicht überschritten wird. Mit der bekannten Kraft­ stoffeinspritzpumpe kann lediglich der Spritzbeginn in Abhängigkeit von Drehzahl, Temperatur und Umgebungsdruck gesteuert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß die die Spritzbeginnsteuerung entsprechend den genannten Betriebsparametern beeinflussende Steuerstrecke, die durch die Entlastungsleitung vorgegeben ist, in einfacher Weise auch für weitere Steuer­ zwecke an der Brennkraftmaschine nutzbar gemacht werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So wird gemäß Anspruch 2 mit geringem Aufwand eine Steuerung der Abgasrückführrate erzielt.

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

In den Nockentrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1 greift über einen Stift 2 für die Verstellung des Spritzbeginnzeitpunktes ein Ver­ stellkolben 3 ein. Der Verstellkolben 3 ist durch in einem Arbeits­ raum 4 befindliche Druckflüssigkeit gegen eine Rückstellfeder 5 ver­ schiebbar, wobei, je weiter der Kolben in Richtung Feder verscho­ ben wird, der Spritzbeginn bezüglich des oberen Totpunktes des Kolbens der Brennkraftmaschine nach "Früh" verschoben wird. Eine Kraftstofförderpumpe 6 saugt aus einem Kraftstoffbehälter 7 Kraft­ stoff an und fördert ihn in einen Saugraum 8 der Einspritzpumpe 1, aus welchem - nicht näher dargestellt - die eigentliche Kraftstoff­ einspritzpumpe mit Kraftstoff versorgt wird und welcher über eine Bohrung 9 im Verstellkolben 3 mit dem Arbeitsraum 4 verbunden ist. Über ein Drucksteuerventil 11 wird der Förderdruck der Kraftstofför­ derpumpe 6 und damit der Druck im Saugraum 8 drehzahlabhängig ge­ steuert, wobei mit zunehmender Drehzahl der Druck proportional steigt. Dieser drehzahlabhängige Druck herrscht also auch im Ar­ beitsraum 4, so daß bei zunehmender Drehzahl und somit zunehmenden Druck der Verstellkolben 3 in Richtung "Früh" verschoben wird. Die Frühverstellung nimmt dabei linear mit der Drehzahl zu. Eine parallel dazu verlaufende Kennlinie wäre erforderlich, wenn die Brennkraftmaschine in größerer Höhe gefahren werden würde. Das wird dadurch erreicht, daß der Druck im Saugraum 8 und damit im Arbeitsraum 4 über ein Druckventil 12 beeinflußt wird.

Das Drucksteuerventil 11 weist einen Steuerkolben 14 auf, mit dem eine vom Druckraum 10 vor dem Steuerkolben abzweigende Abflußöffnung 15 steuer­ bar ist und der durch den Förderkraftstoff der Kraftstofförder­ pumpe 6 gegen eine Rückstellfeder 16 verschiebbar ist. Der Steuerkolben 14 weist eine als Drossel 17 ausgebildete Bohrung auf, durch die der auf seiner einen Stirnseite liegende Druckraum 10 mit einem Steuerdruckraum 18 auf seiner anderen Stirnseite verbunden ist. Der die Rückstellfeder 16 aufnehmende Steu­ erdruckraum 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 19 steuert und an dem eine Ventilfeder 21 angreift. Auf der dem Schieber 20 abgewandten Seite stützt sich die Ventilfeder 21 an einer beweglichen Wand 41, z. B. einer Membran, ab. Die Membran schließt dabei einen Referenzdruckraum 42 im Gehäuse des Druckventils 12 dicht ein. Die dem Differenz­ druckraum gegenüberliegende Seite der Membran 41 ist dem atmosphärischen Umgebungsdruck ausgesetzt. Weiterhin ist die Membran durch eine im Referenzdruckraum 42 ange­ ordnete Ausgleichsfeder 43 belastet.

Der Referenzdruckraum 42 ist durch eine Steuerdruckleitung 45 mit einer Referenzdruckquelle 46 verbunden, die einen konstanten Referenzdruck abgibt. Die Funktion dieser Schaltung ist derart, daß bei Druck etwa auf Meereshöhe die Ventilfeder 21 weitgehend entspannt ist und da­ durch der Schieber 20 den Durchtrittsquerschnitt der Entlastungsleitung 19 nahezu voll geöffnet hat. Das Drucksteuerventil 11 arbeitet demnach nahezu unbeein­ flußt, wobei über die Drossel 17 eine konstante Menge abströmt. Sobald nun z. B. in einem Fahrzeug die Brennkraftmaschine in einen anderen Höhenbereich gelangt, wird bei sich änderndem atmosphärischen Druck die Membran 41 mehr oder weniger ausgelenkt, so daß die Ventilfeder 21 mehr oder weniger vorgespannt wird. Durch eine Außendrucksenkung wird die Ventilfeder 21 stärker vorgespannt und dem Abfluß in der Entlastungsleitung 19 ein entsprechend größerer Wider­ stand 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 4 des Spritzbeginnverstellers, wodurch eine Veränderung des Spritzbeginns in Richtung "Früh" erfolgt. Dabei ermöglicht die Ver­ wendung eines Schiebers 20 als Ventilschließglied für das Druckventil 12 eine sehr genaue Einstellung des Druckes im Steuerdruckraum 18, so daß die höhenabhängige Spritzbeginnverstellung sehr genau dem sich ändernden Luftdruck folgt.

In die Ent­ lastungsleitung 19 zwischen Drucksteuerventil 11 und Druckventil 12 ist ferner ein Druckhalteventil 23 eingesetzt, das thermostatisch gesteuert wird. Das Ventil 23 kann in be­ kannter Weise derart aufgebaut sein, daß auf ein federbelastetes Ventilschließglied 24 in Öffnungsrichtung ein Stift 25 wirkt, der von einem Thermostat 26 betätigt wird. Dieser kann entweder über einen elektrischen Heiz­ widerstand oder auch durch das Kühlwasser der Brenn­ kraftmaschine unmittelbar aufgeheizt werden. Je nach dem wie weit das Ventilschließglied 24 durch den Stift 25 von seinem Sitz entgegen der Kraft der Rückstellfeder abgehoben wird, kann mehr oder weniger Kraftstoff zum Druckventil 12 hindurchfließen. Bei betriebswarmer Brenn­ kraftmaschine ist das Druckhalteventil 23 geöffnet, so daß die Funktion des Drucksteuerventils 11 zusammen mit dem Druckventil 12 unbeeinflußt ist. Bei kalter Brennkraftmaschine ist die Entlastungs­ leitung 19 durch das Druckhalteventil 23 geschlossen, so daß sich im Steuerdruckraum 18 ein Druck aufbaut entsprechend dem Haltedruck des Druckhalteventils 23 und der Verstellkolben 3 in Richtung auf frühen Einspritzbeginn verschoben wird.

Zur Begrenzung des Drucks bei geschlossenem Druckhalte­ ventil 23 und geschlossenem Druckventil 12 ist zwischen Druckhalteventil 23 und Drucksteuerventil 11 noch ein Druckbegren­ zungsventil 27 vorgesehen, das einen zu hohen Steuerdruck im Raum 18 vermeidet. Dieses Druckbegren­ zungsventil entlastet direkt zur Entlastungsseite. Dadurch kann ab einer bestimmten Höhe die Spritzbe­ ginnverschiebung begrenzt werden.

Wenn das Druckhalteventil 23 bei betriebswarmer Brenn­ kraftmaschine voll geöffnet wird, ist die Verbindung zwischen Drucksteuerventil 11 und Druckventil 12 herge­ stellt. Der über die Entlastungsleitung 19 dann ab­ fließende Kraftstoff ist der Kraftstoff, der durch die Drossel 17 in den Steuerdruckraum 18 des Drucksteuer­ ventils fließt. Diese Drossel 17 kann auch in einer separaten, von der Entlastungsleitung 19 zur Druckseite der Förderpumpe 6 führenden Verbindungs­ leitung angeordnet sein.

Das Druckhalteventil 23 kann auch stromab­ wärts des Druckventils 12 in Reihe geschaltet in der Entlastungsleitung 19 angeordnet werden.

Mit der Steuerdruckleitung 45 ist ferner ein Referenz­ druckraum 47 einer Verstelleinrichtung 31 verbunden. Dieser Referenzdruckraum wird von einer beweglichen Wand 33 im Gehäuse der Verstelleinrichtung 47 dicht eingeschlos­ sen, wobei auf der dem Raum 47 gegenüberliegenden Seite der beweglichen Wand 33 atmosphärischer Druck herrscht. In dem Referenzdruckraum 47 ist eine Ausgleichfeder 48 zwischen be­ weglicher Wand 33 und Gehäuse der Verstelleinrichtung 31 eingespannt. Mit der beweglichen Wand 33 ist ein verstellbarer Anschlag 34 ver­ bunden, der eine Kontur 49 aufweist, mit der ein Zwischenhebel 50 zusammenarbeitet, der als Anschlag für ein Mengenverstellglied 35 der Kraftstoffeinspritzpumpe dient. Der Zwischenhebel 50 ist mittig gelagert und überträgt den sich mit der Ver­ schiebung des verstellbaren Anschlags 34 ändernden Konturabtastpunkt auf das Mengenverstellglied 35.

Es ist ferner eine zweite Verstelleinrichtung 38 vorgesehen, die ebenfalls mit der Steuerdruckleitung 45 verbunden ist und ein Abgasrückführventil 39 steuert. Dieses kann durch eine Hilfskraft 51 betätigt werden mit pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Mitteln, wobei die zweite Verstell­ einrichtung diese Mittel steuert. Die Verstelleinrichtung 38 ist dabei im Prinzip gleich aufgebaut wie die Verstelleinrichtung 31 oder das Druckventil 12.

Hiermit kann gleichzeitig mit der Spritzbeginnverstellung auch eine Anpassung der Vollasteinspritzmenge und der Abgasrückführmenge an die Druckverhältnisse der Umgebung erfolgen. Gleich­ zeitig ist durch das Ventil 23 auch eine Spritzbeginn­ verstellung nach "Früh" beim Kaltstart gewährleistet.

Der Eingriff über die Verstelleinrichtung 31 in die Kraftstoffmengendosierung erfolgt sowohl als Begren­ zung der Vollastmenge als auch als Änderung der Kraft­ stoffmenge im gesamten Betriebsbereich.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen Kraftstofförder­ pumpe, deren Druckseite mit einem Arbeitsraum vor einem der Spritz­ beginnverstellung dienenden, von einer Rückstellkraft beaufschlagten Verstellkolben verbunden ist und über eine von einem Steuerkolben eines Drucksteuerventils gesteuerte Abflußöffnung mit einem Ent­ lastungsraum zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Steuerdrucks im Arbeitsraum verbindbar ist, wobei der Steuerkolben auf seiner Rück­ seite einen Steuerdruckraum einschließt, der eine den Steuerkolben beaufschlagende Rückstellfeder enthält und mit der Druckseite der Kraftstofförderpumpe über eine Drossel 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 wobei in der Ent­ lastungsleitung zusätzlich ein temperaturgesteuertes Ventil in Reihe zum Druckventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige gesteuerte Ventil als Druckhalteventil (23) ausgebildet ist und daß das Ventilschließglied des Druckventils (12) als Schieber (20) ausgebildet ist und einen in seinem Gehäuse eingeschlossenen, an eine Referenzdruckquelle (46) ange­ schlossenen Referenzdruckraum (42) aufweist, der durch eine beweg­ liche, den verschiebbaren Stützpunkt bildende Wand (41) begrenzt ist, die auf ihrer dem Referenzdruckraum (42) abgewandten Seite dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist, wobei parallel zum Referenzdruckraum (42) des Druckventils (12) ein zweiter Referenz­ druckraum (47) an die Referenzdruckquelle (46) angeschlossen ist, der seinerseits mit einer beweglichen, von einer Feder (48) belasteten Wand (33) gegenüber der Atmosphäre abgegrenzt ist, die mit einer Verstelleinrichtung (31) für die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzpumpe in Wirkverbindung steht.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Referenzdruckraum (42) des Druckventils (12) ein dritter Referenzdruckraum einer Verstelleinrichtung (38) für die Abgasrückführdosierung mit der Referenzdruckquelle (46) verbunden ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Entlastungsleitung (19) zwischen Druckhalteventil (23) und Drucksteuerventil (11) eine ein Druck­ begrenzungsventil (27) enthaltende Leitung zur Entlastungsseite abführt.