DE3220982C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kompensier­ vorrichtung für eine Brennstoff-Einspritzpumpe der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art.

Beim Betrieb einer für die Verwendung in niedriger Höhe bestimmten Brennkraftmaschine in größerer Höhe, z. B. bei Bergfahrten eines Kraftfahrzeuges, bewirkt die dünnere Luft die Einspritzung einer übermäßig großen Brennstoffmenge, was nicht nur im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch nachteilig ist, sondern außerdem zu verstärkter Rauchbildung und damit zu Umweltverschmutzungen führt. Eine bekannte Vorrichtung für die Behebung dieser Nach­ teile arbeitet mit einem metallenen Faltenbalg bzw. einer Druckdose, einem bewegungsübertragend mit diesem bzw. dieser verbundenen, eine Kämmfläche aufweisenden Steuerbolzen und einem mit der Kämm­ fläche zusammenwirkenden, betätigungsübertragend mit einer Reglerbuchse der Einspritzpumpe verbun­ denen Abtastglied.

Zur Verbesserung des Beschleunigungsvermögens sind viele moderne Kraftfahrzeuge mit einem Lader, insbesondere einem Turbolader ausgerüstet. Für derartige Fahrzeuge wurde bereits eine auf den vom Lader erzeugten Ladedruck ansprechende, mit einer Membran arbeitende Vorrichtung vorgeschlagen, mittels welcher der Steuerbolzen und damit über dessen Kämmfläche das Abtastglied dem Ladedruck entsprechend verstellbar sind.

Durch die Anbringung sowohl der mit der metallenen Druckdose arbeitenden Vorrichtung als auch der die flexible Membran enthaltenden Kompensiervorrichtung an einer Einspritzpumpe erhält diese jedoch übermäßig große Abmessungen und einen sehr verwickelten Aufbau.

Aus der DE-OS 28 54 422 ist eine Kraftstoffeinspritz­ anlage für Diesel-Brennkraftmaschinen bekannt, die mit einer drehzahlabhängigen Stelleinrichtung zur Einstellung des Einspritzzeitpunktes des Kraft­ stoffes ausgerüstet ist. Zur Berücksichtigung des Einflusses des Umgebungsluftdruckes auf die Kraft­ stoffördermenge ist eine Rauchbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, die sich in einem Raum befindet, der vom Luft- oder Ladedruck beaufschlagt ist und einen Membrandosensatz mit einem entgegen der Kraft einer Rückstellfeder arbeitenden Steuerbolzen enthält, welcher eine Steuerfläche zur Verschiebung eines Abtaststiftes aufweist, der seinerseits einen doppelarmigen Anschlaghebel steuert. Dieser Anschlag­ hebel ist bewegungsübertragend mit einem Regelhebel verbunden, der die axiale Lage eines als Fördermengen­ verstellglieds der Hubkolben-Verteilereinspritzpumpe dienenden Ringschiebers und damit die Einspritzmenge der Pumpe steuert. Derartige Membrandosenanordnungen haben in nachteiliger Weise einen relativ großen Raumbedarf und sind für die Vermittlung präziser Stellwege unter schnell wechselnden Betriebsbe­ dingungen, wie z. B. für den Einsatz bei den lade­ druckabhängigen Vollastausschlägen wenig geeignet.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es daher aus der DE-OS 29 08 792 auch bereits bekannt, eine vom Ladedruck im Ansaugrohr abhängige Steuereinrichtung für eine Kraftstoffpumpe vorzusehen, deren Arbeits­ raum durch eine Stellmembran in zwei getrennte Kammern geteilt ist. Diese Stellmembran ist mit einer federbelasteten Schubstange gekoppelt, die als Stellglied für einen Winkelhebel dient, der auf eine als Fördermengenverstellglied der Kraftstoff­ einspritzpumpe dienende Regelstange einwirkt. Während die eine Druckkammer mit dem Atmosphären- bzw. Ladedruck beaufschlagt wird, dient die durch die Stellmembran abgetrennte gegenüberliegende Druckkammer als Steuerdruckkammer, in der ein unter allen Betriebsbedingungen konstanter Referenzdruck durch Verbindung mit einer äußeren Druckwelle aufrechterhalten wird. Als Referenzdruck kann hierbei in Abhängigkeit von der Einstellung bzw. Vorspannung der übrigen Stellglieder ein Überdruck oder ein Unterdruck verwendet werden. Zur Aufrechter­ haltung eines konstanten Referenzdruckes ist bei dieser Lösung jedoch im allgemeinen die Verwendung eines zwischen der Steuereinrichtung und der Druck­ welle liegender Druckreglers nötig, der seinerseits einen relativ komplizierten Aufbau unter Verwendung einer federbelasteten Membrandruckdose besitzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine luft- oder ladedruckabhängige Kompensiervor­ richtung für eine Brennstoffeinspritzpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die einerseits einen einfachen und robusten Aufbau bei hoher Steuergenauigkeit besitzt und andererseits die Einstellung eines konstanten Referenz- Steuerdruckes mit unkomplizierten Regelungsmitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird somit eine Kompensiervor­ richtung für eine Brennstoff-Einspritzpumpe geschaf­ fen, durch die die Stellung einer Reglerbuchse in Abhängigkeit vom atmosphärischen Druck oder dem Ladedruck genau steuerbar ist, um eine saubere Verbrennung des Brennstoffs in einer Brennkraft­ maschine zu gewährleisten. Hierbei sind Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines im wesentlichen konstanten Bezugsdrucks in der zweiten Kammer und eine das auf Druck ansprechende Trennorgan betätigungsübertragend mit dem Reglerhebel verbindende Anordnung aus einem Kämmglied und einem Abtastglied vorgesehen. Dabei steuert das auf Druck ansprechende Trennorgan die Stellung der Reglerbuchse über das Kämmglied, das Abtastglied und den Reglerhebel in Abhängigkeit von Druckunterschieden zwischen der ersten und der zweiten Kammer.

Gemäß der Erfindung steuert vorzugsweise eine Membran als nachgiebiges Trennorgan die Stellung einer Regler­ buchse relativ zu einem Pumpenkolben in Abhängigkeit von Druckunterschieden zwischen einer Druckkammer und einer durch die Membran von dieser getrennten Steuerkammer. Die Druckkammer ist mit atmosphärischem oder einem Ladedruck gespeist, und die zweite Kammer ist über ein erstes und ein zweites Rück­ schlagventil wahlweise mit einer Unterdruckquelle bzw. mit der Atmosphäre verbindbar. Das erste und das zweite Rückschlagventil öffnen, wenn der Druck innerhalb der Steuerkammer einen vorbestimmten Bezugsdruck übersteigt bzw. unterschreitet, so daß der Druck in der zweiten Kammer im wesentlichen konstant auf dem Bezugswert gehalten und dadurch eine genaue Steuerung der Reglerbuchse gewährleistet ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Kompensiervorrichtung für eine Brennstoff-Einspritzpumpe in einer Aus­ führungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Wirkungsweise der Vorrichtung in Abhängigkeit von Zeit und Druck.

Die Erfindung ist nicht auf die im folgenden beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern erlaubt die verschie­ densten Abwandlungen derselben. Die dargestellte Ausfüh­ rungsform wurde bereits in zahlreichen Exemplaren gebaut und hat sich in Versuchen sowie im praktischen Betrieb hervorragend bewährt.

In Fig. 1 erkennt man zunächst gewisse Teile des insge­ samt mit 10 bezeichneten Reglers einer herkömmlichen Ein­ spritzpumpe. Zu dem Regler 10 gehören (nicht gezeigte) Fliehgewichte und eine bewegungsübertragend damit verbun­ dene (nicht gezeigte) Druckbuchse zum Verstellen eines Reglerhebels 12 gegen den Widerstand einer (nicht gezeigten) Reglerfeder. Der Reglerhebel 12 ist verschwenkbar im Gehäuse der Pumpe gelagert und bewegungsübertragend mit einer verschieblich auf einem Pumpenkolben 16 geführten Reglerbuchse 14 verbunden, welche die mittels des Pumpenkolbens 16 in eine Brennkraftmaschine eingespritzte Brennstoff­ menge steuert. Gemäß der Erfindung ist der Reglerhebel 12 über eine insgesamt mit 20 bezeichnete Kompensiervorrich­ tung steuerbar.

Die Kompensiervorrichtung 20 hat ein Gehäuse 22 mit einer Bohrung 24, in welcher ein Steuerbolzen 26 axialverschieb­ lich geführt ist. Das den Steuerbolzen 26 aufnehmende Teil des Gehäuses 22 hat eine Vertiefung 28, welche zusam­ men mit einem zylindrischen Deckel 32 einen Innenraum 30 umgrenzt. Der Deckel 32 hat einen Boden 34 und ist mit einem Ringflansch 36 auf dem Gehäuse 22 befestigt. Zwi­ schen dem Ringflansch 36 des Deckels 32 und dem Rand einer Umfangswand 40 des Gehäuses 22 ist der äußere Rand einer Membran 38 eingespannt, welche den Innenraum 30 in eine über einen Anschluß 44 mit einem Lader verbun­ dene Druckkammer 42 und eine Steuerkammer 46 unterteilt. An der der Steuerkammer 46 zugewandten Seite trägt die Membrane 38 einen Federsitz 48, an welchem sich eine den Steuerbolzen 26 umgebende Feder 50 abstützt, um den Sitz 48 und den fest damit verbundenen Steuerbolzen 26 in Richtung auf den Boden 34 des Deckels 32 zu belasten. Die Bewegung des Steuerbolzens 26 in dieser Richtung ist durch einen in der Druckkammer 42 am Boden 34 des Deckels 32 angebrachten Anschlag 52 begrenzt, an welchem ein End­ stück 51 des Steuerbolzens in Anlage kommt.

Die Umfangswand 40 des Gehäuses 22 ist von zwei Durch­ lässen 54, 56 durchsetzt. Eine am Durchlaß 54 angeschlos­ sene Leitung mit einem darin angeordneten Rückschlag­ ventil 58 dient der Verbindung der Steuerkammer 46 mit der Atmosphäre. Eine am Durchlaß 56 angeschlossene Lei­ tung 60 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 62 dient der Verbindng der Steuerkammer 46 mit einer Unter­ druckquelle. Als eine solche kann der Kompressor einer pneumatischen Bremsanlage an einem Fahrzeug verwendet werden. Das Rückschlagventil 58 enthält ein Absperrglied 58 a, welches gegen den Widerstand einer Feder 64 öffnend betätigbar ist, wenn der Druck Px innerhalb der Steuer­ kammer unterhalb eines vorbestimmten Bezugswerts absinkt, um dadurch unter atmosphärischem Druck stehende Luft in die Steuerkammer 46 einzulassen. Dadurch ist die Druck­ verminderung in der Steuerkammer auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. Das Absperrglied 58 a ist von einem engen Durchlaß 66 durchsetzt, über welchen die Steuerkammer 46 ständig mit der Atmosphäre strömungsverbunden ist. Das Rückschlagventil 62 enthält ein Absperrglied 62 a, welches bei einem Anstieg des Drucks Px in der Steuerkammer 46 über den Bezugswert gegen den Widerstand einer Feder 68 öffnend betätigbar ist, um den Druck Px zu verringern.

Die Vorspannung der Federn 64 und 68 ist so gewählt, daß der Druck Px in der Steuerkammer 46 auf einem konstanten Wert von beispielsweise 400 mm Hg gehalten wird. Beim Absinken des Drucks Px unter 400 mm Hg öffnet dann das Rückschlagventil 58, während das andere Rückschlagventil 62 bei einem Anstieg des Drucks Px über 400 mm Hg öffnet.

Beim Anlassen der Brennkraftmaschine in Meereshöhe beträgt der Druck Px in der Steuerkammer 46 ca. 700 mm Hg, liegt also beträchtlich über dem Bezugsdruck von 400 mm Hg, so daß das Ventil 62 unter Einfluß des von der Unterdruck­ quelle erzeugten Unterdrucks öffnet und damit das Absin­ ken des Drucks Px bewirkt. Obgleich die Steuerkammer 46 über den engen Durchlaß 66 des Absperrglieds 58 fortlau­ fend mit unter atmosphärischem Druck stehender Luft ge­ speist wird, ist der dadurch bewirkte Druckanstieg in bezug auf den von der Unterdruckquelle erzeugten Druck­ abfall vernachlässigbar. Erreicht der Druck Px dann den Bezugswert von 400 mm Hg, so öffnet das Rückschlagventil 58 und verhindert damit ein weiteres Absinken des Drucks. Solange anschließend der Druck Px dem Bezugswert ent­ spricht, bleiben beide Rückschlagventile 58 und 62 ge­ schlossen. Dabei steigt jedoch der Druck Px in der Steuer­ kammer 46 durch das fortlaufende Einströmen von atmosphä­ rischer Luft über den verengten Durchlaß 66 stetig an, bis schließlich das Rückschlagventil 62 öffnet, um den Druck wieder auf 400 mm Hg zu senken. Auf diese Weise wird der Druck Px innerhalb der Steuerkammer 46 durch wiederholte Betätigung der Rückschlagventile 58 und 62 im Betrieb der Brennkraftmaschine im Bereich des Bezugs­ drucks von 400 mm Hg gehalten, wie in Fig. 2 dargestellt.

Bei einer Drehzahlerhöhung der Brennkraftmaschine und dadurch bewirktem Anstieg des vom Lader der Druckkammer 42 zugeführten Ladedruckes wird die Membrane 38 gegen den Widerstand der Feder 50 abwärts verformt, während der Druck Px in der Steuerkammer 46 weiterhin im wesentlichen konstant gehalten wird. Dabei schiebt die Membrane 38 den Steuerbolzen 26 tiefer in die Bohrung 24 des Gehäuses 22, so daß sich ein Abtaststift 70 entlang einer Kämm­ fläche 72 des Steuerbolzens 26 einwärts bewegt. Dabei ver­ schwenkt der Abtaststift 70 einen in einem Gelenk 76 gelagerten Zwischenhebel 74 im Uhrzeigersinn und über diesen den Reglerhebel 12 im Gegenzeigersinn. Dies hat eine Verschiebung der Reglerbuchse 14 im Sinne einer Vergrö­ ßerung der Einspritzmenge zur Folge.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine in zunehmender Höhe, etwa bei Bergfahrt eines Fahrzeugs verringert sich der Druck in der über den Anschluß 44 mit dem Lader verbun­ denen Druckkammer 42. Dadurch wird die Membrane 38 durch die Feder 50 in Richtung auf den Boden 34 des Deckels 32 verformt und nimmt dabei den Steuerbolzen 26 mit. Dies hat zur Folge, daß der Abtaststift 70 auf der Kämmfläche 72 anläuft und sich auswärts bewegt, um den Zwischen­ hebel 74 im Gegenzeigersinn und damit den Reglerhebel 12 im Uhrzeigersinn zu verschwenken. Dadurch wird die Regler­ buchse 14 in die andere Richtung verschoben, um die einge­ spritzte Brennstoffmenge zu verringern.

Auf vorstehend beschriebene Weise sorgt die erfindungs­ gemäße Kompensiervorrichtung für eine bessere Verbrennung in einer Brennkraftmaschine durch Steuerung der einge­ spritzten Brennstoffmengen in Abhängigkeit von Änderungen des Ladedrucks oder des atmosphärischen Druckes. Dies geschieht durch Verformung einer flexiblen Membrane in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem sie auf einer Seite beaufschlagenden, im wesentlichen konstanten Bezugsdruck und einem sie auf der anderen Seite beauf­ schlagenden, veränderlichen Druck, beispielsweise einem Ladedruck oder dem atmosphärischen Druck. Dank der Ver­ wendung einer Membrane als nachgiebiges Trennorgan hat die Vorrichtung einen einfachen Aufbau und kleine Abmessungen. Durch die Verwendung einer solchen Vorrichtung an einer Einspritzpumpe wird darüber hinaus ein vereinfachter Aufbau der Pumpe insgesamt erzielt.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann im Rahmen der Ansprüche auf verschiedene Weise abgewandelt werden. So kann der Bezugsdruck in der Steuerkammer 46 auf einen höheren oder niedrigeren Wert als 400 mm Hg eingestellt sein. Anstelle des Kompressors einer pneumatischen Brems­ anlage kann als Unterdruckquelle auch eine allein zu die­ sem Zweck im Fahrzeug installierte Luftpumpe verwendet werden. Ferner kann anstelle des Rückschlagventils 58 ein Drosselglied in der Leitung 54 angeordnet sein, welches eine Einstellung der Durchströmung gestattet.

Claims (6)

1. Kompensiervorrichtung für eine, einen Pumpenkolben, eine verschieblich auf dem Pumpenkolben geführte Regler­ buchse und einen um ein Gelenk verschwenkbaren, bewe­ gungsübertragend mit der Reglerbuchse verbundenen Regler­ hebel aufweisende Brennstoff-Einspritzpumpe, mit einem an der Einspritzpumpe angeordneten Gehäuse dessen Innenraum durch ein bei Veränderungen einer darauf einwirkenden Druckkraft seine Stellung veränderndes Trennorgan in eine mit atmosphärischem Druck oder Ladedruck gespeiste erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt ist, und mit ei­ ner zwischen das nachgiebige Trennorgan und den Reglerhebel einge­ schalteten Übertragungsvorrichtung zur Umwandlung von Stellungsänderungen des nachgiebigen Trennorgans in Bewegungen des Reg­ lerhebels, mit einem Kämmglied und einem Abtastglied, wo­ bei die Stellung der Reglerbuchse in Abhängigkeit von der Stellung des Reglerhebels steuerbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die zweite Kammer (46) mit einem mittels einer Druckregelungseinrichtung (58, 62) im we­ sentlichen konstant gehaltenen Bezugsdruck beaufschlagt ist, und daß die Druckregelungseinrichtung ein die zwei­ te Kammer (46) mit einer Unterdruckquelle verbindendes, bei Überschreitung des Bezugsdruckes in der zweiten Kammer öffnendes erstes Rückschlagventil (62) und ein die zwei­ te Kammer mit der Atmosphäre verbindendes, bei Unter­ schreitung des Bezugsdrucks öffnendes zweites Rückschlag­ ventil (58) aufweist.

2. Kompensiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweite Kam­ mer (46) mit der Atmosphäre verbindende Rückschlagventil (58) ein Absperrglied (58 a) aufweist, welches mit einem Durchlaß (66) ausgebildet ist, über welchen die Steuer­ kammer (46) ständig mit der Atmosphäre strömungsverbun­ den ist.

3. Kompensiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trenn­ organ eine nachgiebige Membran (38) ist, welche mit ihrem Umfangsrand im Gehäuse (22) festgehalten ist.

4. Kompensiervorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bezugsdruck in der zweiten Kammer (46) auf ca. 400 mm Hg eingestellt ist.

5. Kompensiervorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Unterdruckquelle der Kompressor einer pneumatischen Bremsanlage eines Fahrzeugs ist.

6. Kompensiervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Unterdruckquelle eine allein zu diesem Zweck in einem Fahrzeug installierte Luftpum­ pe ist.