DE3204971A1

DE3204971A1 - Elekrtisch gesteuerte treibstoffeinspritzpumpe fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3204971A1
Application number: DE19823204971
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokohama Kanagawa Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1982-02-12
Publication date: 1982-08-26
Also published as: JPS57135232A; US4465044A; DE3204971C2

Description

P 16 959 8OOO MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

Elektrisch gesteuerte Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor

Diese Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor wie etwa einen Dieselmotor.

Es ist .bekannt, elektrische Einrichtungen zum Steuern einer Treibstoffeinspritzpumpe für einen Dieselmotor zu verwenden. Beispielsweise ist in US-PS 3 630 643 (Eheim) eine derartige, elektrisch gesteuerte Treibstoff einspritzpumpe offenbart. Diese Pumpe ist mit einem Elektromagneten ausgestattet _r um· in Abhängigkeit von elektrischen Signalen ein mechanisches Teil anzutreiben, welches die Menge des Treibstoffes bestimmt, der in den Motor alle zwei Umdrehungen der Motor-Kurbelwelle eingespritzt wird. Die den Elektromagneten steuernden Signale umfassen ein Rückkopplungs- bzw. Regelungssignal, welches eine Anzeige über die Winkclposition des Elektromagneten liefert , sowie ein Signal über die Position des Gaspedals (Fahrpedal) . Somit wird der Elektromagnet in Abhängigkeit von der Leistung gesteuert, die vom Motor angefordert

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wirdjUnd zwar durch Verwendung einer Rückkopplungssteuerung bzw. eines geschlossenen Regelkreises. Ein geschlossener Regelkreis liefert allerdings ein überschwingen oder Nachpendeln in Abhängigkeit von übergangsbedingungen. Die obenerwähnte, herkömmliche Pumpe. liefert ein verhältnismäßig starkes Uberschwingen oder Nachpendeln und ist somit beim Regeln des Motors während Übergangsbedingungen oder unmittelbar danach ungenau.

•*0 Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrisch durch Rückkopplung gesteuerte bzw. geregelte Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, welche weniger dem überschwingen ausgesetzt ist, um einen bestmöglichen ■ Motorbetrieb selbst während ,Übergangsbedingungen oder unmittelbar danach zu erzielen. " .

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine elektrisch · geregelte Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrcnnunga-

motor einen Treibstoff-Verteilerkolben, eine Hülse, die mit dem Treibstoff-Verteilerkolben zusammenwirkt, um die Menge des Treibstoffs zu bestimmen, der in den Motor eingespritzt wird, sowie einen Elektromagneten, der einen Drehanker aufweist, der mit der Hülse

■

zu deren Antrieb verbunden ist.'Ein Signalgenerator steht mit dem Drehanker in Eingriff, um die Winkellage des Drehankers zu messen. Ein Signalumformer ist vorgesehen, um die vom Motor angeforderte Abtriebsleistung zu messen. Eine Regelschaltung ist mit dem Signal-

-■-.."

generator und dem Signalumformer verbunden, um die Ausgangssignale hiervon aufzunehmen, und ist auch an den Elektromagneten angeschlossen, um diesen entsprechend den Ausgangssignalen von Signalgenerator und Signalumformer anzutreiben. Die Regelschaltung treibt des-

halb den Elektromagneten mittels der Regelung eines geschlossenen Kreises an, um die Treibstoffmenge zu steuern bzw. zu regeln,, welche in den Motor in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung eingespritzt

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•3-

wird, die vom Motor angefordert wird. Ein Dämpfer ist mit dem Drehanker verbunden, um einen Widerstand gegenüber der Bewegung des Drehankers herzustellen.

Die obengenannten und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter und alternativer Ausführungsbeispiele hiervon offensichtlich, welche im Zusammenhang mit den Zeichnungen vorgelegt ist.

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1A ein schematisches Diagramm einer Steuerschaltung für eine Treibstoffeinspritzpumpe, welche die

vorliegende Erfindung verkörpert,

Fig. 1B eine Draufsicht auf Teile des Rückkopplungs-

Signalgenerators in Fig. 1A,

Fig. 2 die Ansicht eines Längsschnitts der Pumpe, Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf den Anker und

den Dämpfer der Fig. "IA,

Fig. 4 die Ansicht eines. Schnitts durch den Dämpfer

und seiner Umgebung in Fig. 3_f

Fig. 5 bis. 7 jeweils ein auf die Zeit bezogenes Steuerdiagramm der Mengen des Treibstoffs, der durch

die Pumpen bei der vorliegenden Erfindung und

beim Stand der Technik eingespritzt wird,

Fig. 8 die Ansicht eines Schnitts durch einen Dämpfer gemäß einer ersten Alternativausführung der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 9 die Ansicht eines Schnitts durch einen Dämpfer 30

gemäß einer zweiten Alternativausführung der

vorliegenden Erfindung.

Jetzt wird auf die Fig. 1A, IB und 2 Bezug genommen;

das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Drehanker eines 35

Elektromagneten, welcher einen Teil eines Signalumformers bildet und ferner ortsfeste Wicklungen 11 und 12 umfaßt. Diese Wicklungsn sind auf einen Kern 13 derart aufgewickelt, daß ein geschlossener magnetischer

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·"· Kreisfluß bei Schließen des Stromkreises hergestellt ist. Der Anker 10 ist an einer Welle 14 befestigt, welche in einem Teil 15 des Gehäuses der Treibstoffeinspritzpumpe drehgelagert ist. Das untere Ende der Welle 14 trägt ein exzentrisch angebrachtes Segment 16, das ein kugeliges, bewegungsübertragendes Element 17 aufweist (nachfolgend "Kugel" genannt), welches in einer zylindrischen Fassung 18 aufgenommen ist, die. an einer Hülse 19 vorgesehen ist, welche längs eines Teiles eines Treibstoff-Verteilerkolbens 20 diesen umgibt und axial beweglich ist. Dieser ist mit einem Kanal 21 zum Einlassen von Treibstoff in Treibstoffleitungen 25 für die einzelnen Zylinder des Motors versehen. In Abhängigkeit von den axialen Relativlagen

von Hülse 19 und Kolben 20 können Entlastungsöffnungen 21a des Kanals 21 zwischen offen und geschlossen verändert werden. Die Hülse 19 und der Kolben 20 wirken miteinander zusammen, um die Treibstoffmenge zu bestimmen, die in einen Motor eingespritzt wird, und

zwar auf bekannte Weise. Der Kolben 20 ist durch eine

• Feder 22 vorgespannt, welche ihn gegen eine Scheibe 23 andrückt, die dazu dient, den Kolben axial und winklig zu bewegen, und die von einer Abtriebswelle 50 (Fig. 2)

des Motors Bewegung aufnimmt. Obwohl Fig. 2 eine einzige 25

Treibstoffleitung 25 zeigt, soll jedoch vermerkt werden, daß der Kolben 20 die Zeitsteuerung und die EintrittslEienge von Treibstoff auch für zwei oder mehr Treibstoff leitungen regulieren kann..:

Die Abtriebswelle 50 des Motors steht koaxial zum

Kolben 20 und ist mit einem Zahnrad 30 verbunden. Das Zahnrad 30 liegt neben dem Joch 31 des Rückkopplungs-Signalgenerators und stellt hiermit einen _g magnetischen Kreisfluß her, wobei der magnetische

Fluß mit einer Geschwindigkeit pulsiert, welche eine Funktion von der Drehzahl des Zahnxddr. 3 0 ist.. Kim-Induktionsspule 32 am Joch 31 erzeugt in Abhängigkeit von Änderungen des magnetischen Flusses Spannungsimpulse.

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Das Joch 31 umfaßt zwei gezahnte oder gekerbte Abschnitte 31a, 31b, welche nahe dem Umfang des Zahnrades 30 angeordnet sind.

Wenn der Stromkreis der Wicklungen 11, 12 offen ist, dann wird der Anker 10 in einer bestimmten Ausgangsposition durch eine Spanneinrichtung gehalten, die hier als wendeiförmige Rückführfeder 33 gezeigt ist. Die Winkellage des Ankers 10 ist eine Funktion der · Erregung des Elektromagneten. Der Anker 10 trägt eine Betätigungseinrichtung oder einen Nocken 34, welcher dazu dient, den Zustand eines induktiven Rückkopplungssignalgenerators 53 zu bestimmen. Der Signalgenerator 53 umfaßt.zwei in Reihe geschaltete, kreisringförmige Induktoren 35, 36, welche einen axial hin- und herbeweglichen Kern 37 aus Ferrit oder einem ähnlichen ferromagnetischen Material umgeben. Ein Tauchkolben dient als Einrichtung zum übertragen der Bewegung vom Nocken 34 auf den Kern 37. Die Reproduzierbarkeit "des Rückkopplungssignals aus dem Signalgenerator 53 wird dadurch verbessert-, daß man eine Feder 39 vorsieht, welche den Kern 37 gegen den Tauchkolben 38 anstellt, sowie diesen gegen den Nocken 34_r Die Induktoren 35, 36 sind mit einer Oszillator schaltung verbünden, um ein Signal zu erzeugen, welches eine Angabe über die Winkellage des Ankers 10 liefert, und um somit die Winkellage des Ankers 10 zu messen.

Die Wicklungen 11 , 12 des Elektromagneten sind in -Reihe geschaltet und empfangen Strom aus einem Verstärker 41, welcher bevorzugt aus handelsüblich verfügbaren, vorgefertigten Halbleiterblöcken besteht. Der Verstärker 41 ist mit dem Ausgang einer elektronischen Steuer- bzw. Regelschaltung 42 verbunden, deren ³^ Eingänge unmittelbar oder mittelbar mit der herkömmlichen Einrichtung verbunden sind, welche die Induktionsspule 32' und den Signalgenerator 53 umfassen, um Signale zu übertragen, welche verschiedenartige

Faktoren anzeigen, die den Betrieb des Verbrennungsmotors beeinflussen. Derartige Faktoren umfassen die Rückkopplungssignale, welche vom Generator 53 geliefert werden (welcher mit Wechselstrom aus der Oszillatorschaltung 43 gespeist ist), sowie auch Rückkopplungssignale, die von der Induktionsspule 32 als Funktion der Drehzahl der Welle 50 geliefert werden. Die Regelschaltung 42 ist ferner mit einem Signalumformer 44. verbunden, welcher ein Signal erzeugt, das ¹^ beispielsweise die Position eines Gaspedals,(Fahrpedals) anzeigt, den Druck im Ansaugkrümmer, die Temperatur des Motors und/oder den Umgebungsdruck. Der Pfeil 45 bezeichnet die Verbindung zwischen dem Signalumformer 44 und dem Gaspedal. Um die Leistungsabgage

zu messen, die vom Motor erforderlich ist, d. h., die· Position des Gaspedales, kann der Signalumformer beispielsweise ein gleichstromgespeistes Potentiometer umfassen, welches mechanisch mit dem Gaspedal verbunden ist, um ein Spannungssignal veränderlicher Größe

in Abhängigkeit von der Position des Gaspedals auf an sich bekannte Weise zu liefern.

Die Teile 10 bis 14 und 16 bis 19 bilden, einen Signalumformer, der dazu dient, die Verteilung des Treib-.

Stoffs mittels des Kolbens 20 in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Steuersignale zu beeinflussen, welche dem Elektromagneten 10 bis 13 durch die Schaltung 42 über den Verstärker 41 zugeführt werden.

Das Steuersignal, das von der Schaltung 4 2 geliefert wird, ist eine Funktion der Stellung des Gaspedals (Pfeil 45) wie auch bestimmter anderer Faktoren, welche den Signalumformer 44 beeinflussen, des Rückkopp lungs signals, das von der Spule 3 2 geliefert wird, und des Rückkopplungssignals, das vom Signalgenerator 53 geliefert wird. Der Verstärker 41 überträgt dieses Steuersignal auf die Wicklungen 11, 12, welche die Winkellage des Ankers 10 und somit die Axiallage der

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Hülse 19 mit Bezug auf den Kolben 20 beeinflussen. Änderungen in der Winkellage des Ankers 10 werden der Steuerschaltung 4 2 über den Signalgenerator. 53 mitgeteilt. Die Einstellung des Ankers 10 und die Anzeige seiner Position gegenüber der Steuerschaltung 4 2 werden bevorzugt derart ausgeführt, daß das Rückkopp lungs signal aus dem Signalgenerator 53 das Steuersignal aus der Schaltung 42 in einer bekannten Regelungs-Vorgehensweise modifiziert. Dies stellt sicher, daß die Winkellage des Ankers 10 nicht I_n unzuläßiger Weise durch Reibung, Stoß und andere unerwünschte Einflüsse beeinträchtigt wird. Der Anker 10 stellt die Hülse 19 über den Exzenter 16 und die Kugel-Aufnahme-Verbindung 17-18 ein. Die Hülse 19 beeinflußt ihrerseits die Zeitsteuerung für das Ablassen von Treibstoff in eine Kammer 72 durch den Kanal 21 im Kolben 20, welcher sich dreht und in Achsrichtung bewegt, wenn die Welle 50 von dem Motor, angetrieben wird. Somit beeinflußt die Hülse 19 die Treibstoffmenge, welche in die Treibstoffleitungen 25 eingepumpt wird, so daß die Menge eine Funktion von der Winkellage des Ankers 10 ist. Die Art und Weise, auf welche die Welle 50 den Kolben 20 antreibt und hin- und herbewegt, ist beispielsweise in US-PS 3 333 (Eheim) voll offenbart. Die Feder 22 stellt sicher, ; daß die Stirnfläche 23a der Scheibe 23 stets die Zwischenrollen 51. (Fig. 2) berührt, welche die Scheibe 23 . veranlassen, sich in Achsrichtung in Abhängigkeit von

der Drehung zusammen mit der Welle 50 zu bewegen. 30

Fig. 2 stellt detaillierter den Aufbau der Treibstoffeinspritzpumpe dar. Die Ausgangswelle 50 des Verbrennungsmotors ist zur Drehung mit der Scheibe 23 über Nutkeile 50a gekoppelt, welche es der Scheibe gestatten, sich axial (unter der Kraft der Feder oder gegen diose) /u bewegen, und die Stirnfläche 23ä der Scheibe 23 greift in verschiedene Zwischenrollen 51 im Pumpengehäuse ein, wobei die Ausbildung der

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Stirnfläche 23a das Ausmaß der Axialbewegung des Kolbens 20 bestimmt. Die Teile 19, 20 sind in der Hochdruckkammer 72 aufgenommen, welche Treibstoff durch ein Filter 52 abgeben kann. Dieses trennt die Kammer 72 von einer Abteilung 75^' welche den Elektromagneten aufnimmt, welcher den Anker 10, die Wicklungen 11, 12 und den Kern 13 umfaßt. Der Kolben 20 saugt Treibstoff aus der Kammer 72 ab. Insbesondere ist eine Pumpkammer 90 neben dem Ende des Kolbens angeordnet, so daß das Volumen der Kammer 90 . entsprechend der Axiallage des Kolbens 20 variert.' Die Pumpkammer 90 steht wahlweise mit der Kammer 72 durch einen Kanal 9'1 in Verbindung, ,. der im Gehäuse der Treibstoff einspritzpumpe vorgesehen ist. Treibstoff wird aus der Kammer 72 in die Pumpkammer '90 durch den Kanal 91 gesaugt, und wird dann- in die Treibstoffleitungen-25 durch den Kanal 21 gefördert, dessen Ende sich zur Pumpkammer 90 hin öffnet. Das Filter stellt sicher, daß Metallspäne oder andere, magnetisierbare Verunreinigungen, welche in der Abteilung enthalten sein könnten, nicht in die Kammer 75 eintreten können und deshalb auch nicht die ordnungsgemäße Funktion des Drehankers 10 dadurch stören können, daß sie zu einer der Wicklungen -11, 12 hin angezogen werden. Derartige Fremdkörper könnten mit der ordnungsgemäßen Zumessung und Verteilung des Treibstoffes auf die Leitungen 25 einen störenden Eingriff herstellen. ' Die Kammer 72 ist groß genug, um viel.mehr Treibstoff

aufzunehmen, als dies zum Einleiten in die Treibstoff-30

leitungen 25 erforderlich ist. Der überschüssige Treibstoff wird aus der Abteilung 75 abgesaugt, welche weiterhin den Rückkopplungs-Signalgenerator 53 aufnimmt (der die Teile 35 bis 38 der Fig. 1A enthält). Auf

diese Weise werden der Elektromagnet und der Rück-35

kopplungssignalgenerator 53 wirksam vom umlaufenden Treibstoff gekühlt.

Das Joch 31, welches die Induktionsspule 32 trägt, ist

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an einem Tragebügel 5 4 angebracht, der mit elastischen Kontakten 55 versehen ist, welche an die Enden der Spule 3 2 angeschlossen sind. Eine entfernbare Abdeckung oder ein Deckel 56 des Pumpengehäuses umfaßt eine Verlängerung 57, die eine Steckdose zum

Einführen eines Steckers bildet, dessen Kontakte mit den.Anschlüssen 61 in der Dose 57 in Eingriff treten, um eine elektrische Verbindung des Elektromagneten und Signalgenerators mit der Steuerschaltung 42 herzustellen. Eine isolierende Trageplatte 58 an der Innenseite des Deckels 56 ist mit einer gedruckten Schaltung versehen, von welcher bestirnte Leiter in Berührung mit den Kontakten 5 5 stehen, wenn der Deckel ordnungsgemäß am Hauptabschnitt 80 des Pumpengehäuses befestigt ist. Die Platte 58 trägt ferner elastische Kontakte 59, welche mit den.Enden der Wicklungen 11, 12 in Eingriff treten, um die Verbindung zwischen dem Verstärker- 41 (in Fig. 2 nicht gezeigt) und dem Elektromagneten (in der Abteilung 75) herzustellen.. Es ist bevorzugt, an- der Platte 58 alle derartigen Leiter vorzusehen, welche die elektrischen Teile im Pumpengehäuse mit elektrischen und elektronischen Teilen verbinden, welche außerhalb der Treibstoff einspritzpumpe angeordnet sind. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet stiftförmige Anschlüsse, welche mit den Leitern an der Platte 58 verbunden sind und in Glasperlen eingebettet sind, um eine zufriedenstellende Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperatur und Druck sicherzustellen. Die Anschlüsse 60 erstrecken sich •30 nach oben in die Steckdose 57 hinein und sind elektrisch mit den Endanschlüssen 61 verbunden» Die Verbindung zwischen den Anshhlüssen 60, 61 ist in eine Masse 62 aus wärmebeständigem Isoliermaterial eingebettet_y Somit sichert die Isoliermasse die Anschlüsse 61 ^ gegen unkontrollierte Bewegung und stabilisiert die Anschlüsse 60 an der Trageplatte 58. Ein Gegengewicht 68, welches oberhalb des Nocken 34 angeordnet ist, und eine Rückführfeder 33 gleichen das Gewicht des

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Exzenters.16 aus. Federnde Kontakte 63 liefern Strom an die Enden.der Wicklungen 11, 12. Der Betrieb der ■ in- Fig. 2 gezeigten Pumpe ist identisch mit jenem des Aufbaus, der in Fig. IA, 1B und TC dargestellt ist. 5

Fig. 2 zeigt auch eine Treibstoffquelle oder einen Tank 71, der mit einem Einlaß der Kammer 72 über eine • Treibstoff-Umlaufpumpe 73 und ein einstellbares Entlastungsventil 77 verbunden ist, welches den Treibstoffdruck im Inneren der Kammer 72 bestimmt. Eine Rückführleitung 74 verbindet den Tank 71 mit der Abteilung 75 und enthält eine Strömungs-Begrenzungseinrichtung 76. Die Pumpe 73 wird vom Motor angetrieben und pumpt Treibstoff in Mengen um, die größer sind . ¹^ als jene, welche vom Motor benötigt werden, do daß der Treibstoff' aus der Kammer 72 durch das Filter 52, . durch die Abteilung 75, die Leitung 74 und zurück in den Tank strömt.

20. Der obenbeschriebene Aufbau der elektrisch gesteuerten Treibstoffeinspritzpumpe ist im wesentlichen ähnlich jenem einer Pumpe, wie sie in US-PS 3 630 643 (Eheim) offenbart ist.

*® ■ In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein neuartiger Dämpfer TOO (siehe Fig. 1A) vorgesehen, welcher -mit dem Anker 10 in Eingriff steht. Der Dämpfer 100 und seine Umgebung werden nun unter

Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben. -

Der Anker 10 weist einen sich radial erstreckenden Arm

101 auf, desseniEnde mit einem oberen und unteren Stift

102 und 103 ausgestattet ist, welche sich bezüglich der Drehung des Ankers 10 axial erstrecken. Ein Ende der Rückstellfeder 33 greift in den oberen Stift 102 ein. Ein Ende einer Betätigungsstange 104 des Dämpfers 100 steht in Schwenkeingriff mit dem unteren Stift 103. Das andere Ende der Rückstellfeder 33 ergreift einen

Stift 105, der an einem zylinderischen Gehäuse 106 Dämpfers 100 befestigt ist. Das Dämpfergehäuse 106 · ist am Pumpengehäuse (siehe Fig. 2) mittels eines Verbindungsteiles (nicht gezeigt) derart getragen, daß' es in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des An-' kers IC schwenkbar ist. Somit steht das Ende der Rückstellfeder .33 seinerseits in Eingriff mit dem Pumpengehäuse. Der Stift 105 verläuft bevorzugt fluchtend mit der Schwenkachse des Dämpfergehäuses 106, so daß das Ende· der Feder 33 an einem ortsfesten Punkt gehalten werden wird, ungeachtet der Winkellage des Ge-. häuses 106. Das Ende der Rückstellfeder 33 kann mit anderen Teilen, in Eingriff stehen, die am Pumpengehäuse befestigt sind. Das Dämpfergehäuse 106 weist in seinem Inneren eine Axialbohrung 10:7 auf, sowie ein geschlossenes und ein offenes Ende, welches vom Arm des Ankers 10 entfernt bzw. dem Arm naheliegend ist.

' · . Ein zylindrischer Hohlkolben 108 ist verschieblich in 20. · der Bohrung 107 angeordnet. Die Betätigungsstange erstreckt sich beweglich durch den Kolben 108 sowie koaxial durch diesen hindurch und weist gegenüber diesem einen Abstand auf. In der Bohrung 107 ist ein Federsitz 109 am Ende der Betätigungsstange 104 vom ²^ Arm 101 entfernt angebracht. Der Kolben 108 weist· einen Ringabsatz 110 an seiner Innenfläche auf. Eine Feder 111 ist zwischen dem Sitz 109 und dem Absatz des Kolbens 108 vorgesehen. Ein konisches Teil 112 ist koaxial an der Betätigungsstange 104 nahe dem

Ende des Kolbens 108 angebracht, und zwar näher am Arm 101.·' Das konische Teil 112 ist im Dämpfergehäuse 106 angeordnet, weist gegenüber diesem jedoch einen Abstand auf. Der Innenumfang des Endes des Kolbens ist abgeschrägt, um zur konischen Oberfläche des Teils 112 zu passen und einen Sitz hierfür zu liefern. Ein Federring 113 ist auf der Betätigungsstange 104 nahe dem konischen Teil 112 angeordnet, um es beim Zusammenbau an Ort und Stelle zu positionieren. Das Dämpfer- .·

gehäuse 106 und der Kolben 108 begrenzen eine Kammer 114 innerhalb des Dämpfergehäuses 106 nahe dem Boden der Bohrung 107» Die Dämpferkammer 114 kann manchmal mit der Abteilung 75 (s. Fig. 2) durch die Höhlung des Kolbens 108 in Verbindung stehen. Der Kolben 108 und das konische Teil 112 bilden einen Satz aus einem Ventilkörper und einem Ventilsitz zum öffnen'und Schließen des Hohlraumes des Kolbens 108. Die Feder 111 wird normalerweise in einem zusammengedrückten Zustand gehalten, um den Kolben 108 gegen das konische Teil 112 anzudrücken, um die Verbindung zwischen der Dämpferkammer 114 und der Abteilung 75 durch den Hohlraum des Kolbens 108 zu sperren·. Das geschlossene Ende des Dämpfergehäuses"- 106 weist ein Loch mit einem kleinen Querschnitt oder eine Blende 115 auf, welche die Dämpferkammer 114 mit der Abteilung 75 verbindet, ■ " um die Strömungsmittelverbindung hierzwischen selbst dann zu ermöglichen, wenn der Hohlraum des Kolbens geschlossen ist. Die wirksame Querschnittsfläche der ' Blende 115 ist vorzugsweise kleiner als .jene des Hohlraumes des Kolbens 108 eingestellt.

Beim Betrieb ändert, wenn das Gaspedal (Pfeil 4 5) plötzlich niedergerückt wird, um die Motor-Leistungs-²^ abgabe zu erhöhen', die Regelschaltung 42 das Regelsignal für die Windungen 11, 12 in Abhängigkeit von einer Änderung im Ausgangssignal des Signalumformers 43, was die Winkellage des Ankers 10 in der Richtung zur Erhöhung der eingespritzten Treibstoffmenge ändert. Somit schwenkt der Anker 10 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. IA und 3, so daß sich die Betätigungsstange 104 nach rechts bewegt. Da der Dämpfferkolben 108 lose mit der Betätigungsstange 104 mittels der Feder 111 in Eingriff steht und der Reibung infolge der Berührung mit dem Dämpfergehäuse 106 ausgesetzt ist, verbleibt der Kolben 108 ortsfest, wenn die Stange 104 gerade mit ihrer Bewegung beginnt. Deshalb trennt sich das konische Teil 112 vom Kolben 108,

was die verhältnismäßig freie Verbindung zwischen der Dämpferkammer 114 und der Abteilung 75 beim Beginn der Bewegung.der Stange 104 herstellt. Die Kraft der Feder 111 überwindet rasch den Reibungswiderstand und der

• 5 Kolben 108' bewegt sich nach rechts gemeinsam mit der Stange 104, während die freie Verbindung zwischen der Kammer 114.und der Abteilung 75 aufrechterhalten bleibt. In diesem Fall nehmen die Betätigungsstange und somit der Anker 10 zusätzlich eine Belastung oder einen Widerstand auf, der von der Reibung zwischen dem Kolben 108 und dem Dämpfergehäuse 106 herrührt, so daß das überschwingen in Bezug auf jenes, das bei einer herkömmlichen Pumpe stattfindet, etwas verringert ist, wie in Fig. 5 gezeigt, wo die ausgezogene und gestrichelte Linie D bzw. E bei den Pumpen der vorliegenden Erfindung bzw. beim Stand der Technik erzielt sind, während die Linie P den Wert der erforderlichen Treibstoffzufuhr anzeigt, was nachfolgend als Kontrollpunkt bezeichnet wird.

■.. .

Wenn das Rückkopplungssignal aus dem Signalgenerator 53 das Uberschwingen anzeigt, dann ändert die Regelschaltung 4 2 das Regelsignal, um die Winkelposition des Ankers 10 in einer Richtung zum Reduzieren der Menge des eingespritzten Treibstoffes zu ändern. Somit schwenkt der Anker 10 in Fig. 1A und 3 im Uhrzeigersinn, so daß die Betätigungsstange 104 sich nach links bewegt. In diesem Falle schlägt das konische Teil 112 gegen den Kolben 108 an, um den Kolben 108 nach links

zu schieben und auch die im wesentlichen freie Verbindung zwischen der Dämpferkammer 114 und der Abteilung. 75 zu sperren. Als Ergebnis steht die Kammer 114 mit der Abteilung 75 nur durch die Blende 115 in Verbindung und somit werden die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 108 nach links und somit auch jene der Stange 104 auf ein Maß begrenzt, das von der Querschnittsfläche der Blende 115 abhängt. Wie in ' Fig. 5 gezeigt, führt diese Begrenzung zu einer Abnahme

in der Geschwindigkeit der Verringerung der eingespritzten Treibstoff menge, verglichen, mit jener bei einer herkömmlichen Pumpe, was verhindert, daß die Menge an eingespritztem Treibstoff beträchtlich niedriger wird als der Kontrollpunkt F. Somit wird das Nachpendeln unterdrückt, verglichen mit jenem, das bei einer herkömmlichen Pumpe stattfindet.

Wenn das Gaspedal (Pfeil 45) losgelassen wird, um die Motor-Leistungsabgabe auf den Leerlaufwert zu verringern, dann nimmt die Menge an eingespritztem Treibstoff langsamer ab als bei einer herkömmlichen. Pumpe, wie in Fig. 6 gezeigt, wo die ausgezogene und die gestrichelte Linie G und H bei den Pumpen der vorliegenden Er- ' findung bzw. bei einer Pumpe aus dem Stand der Technik erzielt ist, während die L3nie I den Leerlaufwert der einzuspritzenden Treibstoffmenge bezeichnet. Dies rührt von der Tatsache her, daß die Bewegung der Betätigungsstange 104 nach links in ähnlicher Weise zum ²^ · vorherbeschriebenen Fall begrenzt ist. Als Ergebnis wird ein Überschwingen, das das .Stehenbleiben des Motors verursachen könnte, im wesentlichen verhindert. Obwohl die Geschwindigkeit der Verringerung der Drehung des Motors, der mit der Pumpe der vorliegenden Er- "

findung ausgestattet ist, kleiner ist als jene bei der Pumpe aus dem. Stand der Technik, ergibt sich im Fahrverhalten kein Problem, weil ein Dieselmotor an sich bereits eine verhältnismäßig rasche Drehzahl-

■ verringerung in Abhängigkeit von der Verringerung der 30

Treibstoffzufuhr infolge seines hohen Verdichtungsverhältnisses aufweist.

. Das Nachpendeln unmittelbar nach Übergangsbedingungen

ist detaillierter in Fig. 7 gezeigt, wo die ausge-35

fahren© und gestrichelte Linie J und K bei der Pumpe der vorliegenden Erfindung bzw. aus dem Stand der Technik erzielt ist, während, die Linie L einen Kontrollpunkt bezeichnet. Der Dämpfer 100 verhindert das Über-

schwingen in die untere Seite des Kontrollpunktes, wobei das Nachpendeln unterdrückt wird, verglichen mit dem, das bei der herkömmlichen Pumpe stattfindet.

Der Abstand zwischen dem konischen Teil 112 und dem Dämpfergehäuse 106 kann verhältnismäßig klein eingestellt werden, was einen verhältnismäßig großen Widerstand gegenüber der Bewegung der Betätigungsstange 104 nach rechts liefert, um das Maß der Zunahme der Treibstoffmenge noch weiter zu verringern, die in • den Motor eingespritzt wird.

■ Eine erste Alternativausführung des neuartigen Dämpfers ist in Fig. 8 gezeigt, wobei ähnliche und entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen wie jene in Fig. bezeichnet sind, jedoch mit dem Zusatz von Buchstaben. Bei diesem Ausführungsbeispiel durchdringt eine Dämpfer-Retätlgungsstange 104a verschieblich einen Dämpferkolben 108a, welcher verschieblich in einem zylindri-

²⁰. sehen' Dämpfergehäuso 106a angeordnet ist_r Eine Dämpferkammer 114a, die im Dämpfergehäuse 106a ausgebildet ist, steht mit der Abteilung 75 (s. Fig. 2) nur durch ein Loch mit einem kleinen Querschnitt oder eine: Blende 115a in Verbindung., welche durch den Kolben 108a durchgehend vorgesehen ist. In der Kammer 114a ist eine Feder 111a zwischen dem Kolben 108a und dem Federsitz 109a vorgesehen, der am Ende der Betätigungsstange 104a angebracht ist. Die Feder 111a wird normalerweise in zusammengedrücktem Zustand

gehalten, um den kolben 108a gegen einen Federring 113a anzudrücken, der an der Betätigungsstange 104a angebracht ist. Das rechte Ende der Betätigungsstange 104a steht mit einem Anker-arm 101a mittels eines unteren Stiftes 103a in Eingriff, der am Arm 101a befestigt ist. Da die Dämpferkammer 114ä mit der Abteilung 75 (s-, Fig. 2) nur durch die Blende 115a in Verbindung steht, ist die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 108a auf ein Maß begrenzt, welches von der Querschnitts-

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fläch« der Blende' Π 5a abhängt.

Beim Betrieb des Dämpfers der Fig. 8 ist die Geschwindigkeit der Bewegung der Betätigungsstange 104a nach . links begrenzt, da die Stange 104a den. Kolben 108a über den Federing 113a bewegt, der gegen den Kolben 108a anschlägt. Die Geschwindigkeit der Bewegung der Stange 104a nach rechts ist, zumindest anfangs, nicht so sehr begrenzt, da die Feder 11.1a noch weiter zusammengedrückt werden kann, um es der Stange 104a zu ermöglichen, sich vom Kolben 108a'wegzubewegen. Somit weist der Dämpfer der Fig. 8 eine ähnliche Wirkung wie jener der Fig. 4 am Anker 10 auf (s. Fig. 4), wobei er das überschwingen und Nachpendeln unterdrückt.

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Eine zweite Alternätivausführung eines neuartigen Dämpfers ist in Fig. 9 gezeigt, wobei ähnliche und entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen wie jene der Fig. 4 bezeichnet sind, jedoch mit der · Hinzufügung von Buchstaben. Bei diesem Ausführungsbeispiel durchdringt eine Dämpfer-Betätigungsstange 104b "einen Dämpferkolben 108b, welcher verschieblich inner-■ halb eines zylindrischen Dämpfergehäuses 106b angeordnet ist. Eine Dämpferkammer 1T4b, welche im Dämpfergehäuse 106b ausgebildet ist, steht mit der Abteilung 75 (s. Fig. 2) nur durch ein Loch mit kleinem Querschnitt oder eine Blende 115b in Verbindung, welche durch den Kolben 108b hindurchgehend vorgesehen ist.

Die Blende 115b befindet sich bevorzugt in der höchst-

möglichen Position, um mühelos Luft aus der Kammer 114b abzugeben, falls Luft in die Kammer 114b gelangt. Das rechte Ende der Betätigungsstange 104b greift in einen Ankerarm 101b mittels eines unteren Stifts 103b

ein, der am Arm 101b befestigt ist. Da die Dämpfer-35

kammer 114b mit der Abteilung 75 (s. Fig. 2) nur durch die Blende 115b in Verbindung steht, ist die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 108b auf ein Maß begrenzt, welches von der Querschnittsfläche der

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Blende 115b abhängt.

Beim Betrieb des Dämpfers der Fig..9 sind die Geschwindigkeiten der Bewegung sowohl nach links als auch nach rechts der Betätigungsstange 104b begrenzt, da der Kolben 108b an der Stange 104b befestigt ist. und sich ständig gemeinsam mit dieser bewegt. Diese Begrenzung führt zu einer Geschwindigkeitsverringerung bei der Änderung der Menge an eingespritztem Treibstoff, was das überschwingen und Nachpendeln unterdrückt. · ■

• Es wird darauf hingewiesen, daß weitere Anpassungen und Abänderungen bei der vorliegenden Erfindung vor-' genommen werden, ohne daß man den Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung verläßt, wie diese auch den beigefügten Ansprüchen entnehmbar sind.

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Leerseite

Claims

Elektrisch gesteuerte Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor Ansprüche

1. J Elektrisch gesteuerte Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) ein Treibstoff-Verteilerkolben (20),

b) eine Hülse (19) , welche mit dem Treibstoff-Verteilerkolben zusammenwirkt, um die Treibstoffmenge zu bestimmen, die in den Motor eingespritzt wird,

c) ein Elektromagnet (10, 11, 12, 13.) , der einen Drehanker (10) aufweist, welcher mit der Hülse zu deren Antrieb verbunden ist,

d) ein Signalgenerator (53), der mit dem Drehanker in Eingriff steht, um die Winkellage des Drehankers zu messen,

e) ein Signalumformer (44), um die Leistungsabgabeerfordernisse des Motors zu messen,

f) eine Steuer- bzw. Regelschaltung (42), welche mit dem Signalgenerator und dem Signalumformer verbunden ist, um deren Ausgangssignale aufzunehmen, wo-

TELEFON (089)3338 S3

TELEX 05-30 38O

bei die Regelschaltung auch mit dem Elektromagneten zu dessen Antrieb in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen aus dem Signalgenerator und dem Signalum*- former verbunden ist, wobei die Regelschaltung den Elektromagneten mittels eines geschlossenen Regelkreises antreibt, um die Treibstoffmenge, welche in den Motor eingespritzt wird, in Abhängigkeit von den Leistungsabgabeerfordernissen des Motors zu steuern, und

g) ein Dämpfer (100), der mit dem Drehanker verbunden ist, um einen Widerstand gegenüber der Bewegung des Drehankers herzustellen.

2. Elektrisch gesteuerte Treibstoffeinspritzpumpe

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfer ein Gehäuse (106b) und einen Dämpferkolben (108b) aufweist, welcher verschieblich im Gehä/use derart angeordnet ist, daß er eine Kammer (114b) im Inneren des Gehäuses begrenzt, daß der Dämpferkolben eine Blende.

(115b) aufweist, durch welche die Kammer mit der Außenseite des Gehäuses in Verbindung steht, und daß der ■ Dämpferkolben mit dem Drehanker verbunden ist.

3. . Elektrisch gesteuerte Treibstoffeinspritzpumpe

2'5 '

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfer ein Gehäuse (10Oa)^ einen Dämpferkolben (108a), der verschieblich im Gehäuse derart angeordnet ist, daß er eine Kammer (114a) im Inneren des Gehäuses

begrenzt, eine Betätigungsstange (104a), welche sich 30

verschieblich durch den Dämpferkolben hindurch erstreckt, einen Federring (113a), der an der Betätigungsstange angebracht ist, einen Federsitz (109a), der an der Betätitfigungsstange angebracht ist, und eine Feder (111a) umfaßt, welche zwischen dem Dämpferkolben und ·

dem .Federsitz vorgesehen ist, um den Kolben gegen den Federring anzudrücken, daß der Dämpferkolben eine Blende (115a) aufweist, durch welche die Kammer mit der Außenseite des Gehäuses in Verbindung steht, und

daß die Betätitigungsstange mit dem Schwenkanker in Verbindung steht, wobei die Betätigungsstange sich vom Dämpferkolben trennen kann, wenn sie sich in einer Richtung bewegt, und sich gemeinsam mit dem Dämpferkolben bewegt, wenn sie sich in die andere Richtung bewegt.

4. Elektrisch gesteuerte Treibstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfer ein Gehäuse (106), einen hohlen Dämpferkolben (108) , der verschieblich im Gehäuse derart angeordnet ist, daß er eine Kammer (114) im Inneren des Gehäuses begrenzt, eine Betätigungsstange (104), welche sich beweglich durch den Hohlraum des Dämpferkolbens hindurcherstreckt, ein konisches Teil (112), das an der Betätigungsstange angebracht .ist, einen Federsitz (109), der an der Betätigungsstange angebracht ist, und eine Feder (111) umfaßt, welche zwischen dem Federsitz und dem Dämpferkolben derart angebracht ist, . daß sie den Dämpferkolben gegen das konische Teil drückt, daß das Gehäuse eine Blende (115) aufweist, durch welcher die Kammer mit der Außenseite des • Gehäuses in Verbindung steht, daß der Hohlraum des Dämpferkolbens die Kammer mit der Außenseite des Gehäuses verbindet, daß das konische Teil den Hohlraum des Dämpferkolbens verschließt, wenn es gegen den Dämpferkolben anschlägt, und daß das konische Teil den Hohlraum des Dämpferkolbens dann öffnet, wenn es sich vom Dämpferkolben löst, wobei die Be-

^ou tätigungsstange sich vom Dämpferkolben trennen kann, ■wenn sie sich in der einen Richtung bewegt, und sich wie ein Teil zusammen mit dem Dämpferkolben bewegt, wenn sie sich in der anderen Richtung bewegt.