DE3333931A1

DE3333931A1 - Treibstoff-einspritzpumpe fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3333931A1
Application number: DE19833333931
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Yokohama Kanagawa Etoh; Akihiro Yokosuka Kanagawa Iijima; Nobukazu Kanesaki; Hiroaki Kamakura Kanagawa Miyazaki; Toshiaki Chigasaki Kanagawa Tanaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-10-14
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1984-04-19
Also published as: GB8325385D0; JPS5968554A; GB2128266A; US4530324A; DE3333931C2; GB2128266B; JPH024781B2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Treibstoff-Einspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, etwa einen Dieselmotor .

Dieselmotoren werden mittels Treibstoff-Einspritzpumpen mit Treibstoff gespeist, welche den Treibstoff periodisch bezüglich der Drehung der Motorkurbelwelle unter Druck setzen, um die Treibstoffeinspritzung in die Motor-Verbrennungsräume in einer gewünschten zeitlichen Zuordnung zu bewirken. Sobald Treibstoff in die Verbrennungsräume eingespritzt wird, trifft der Treibstoff auf stark komprimierte und erwärmte Luft, so daß er spontan abbrennt. Somit ist der Zeitpunkt des Beginns der Treibstoffeinspritzung ein wesentlicher Parameter, der die Treibstoffverbrennungscharakteristiken bestimmt. Die Änderung der Menge an eingespritztem Treibstoff mit dem Drehwinkel der Kurbelwelle während eines Treibstoffeinspritztaktes beeinflußt ebenfalls die TreibstoffVerbrennungscharakteristiken.

-r-

Besonders bei Fahrzeugmotoren hängen gewünschte, charakteristische Kurven oder Verlaufsformen der Treibstoff einspritzmenge gegenüber den Kurbelwinkeln ab von den Betriebsbedingungen des Motors, wie etwa der Motorbelastung. Bei niedrigen Lasten sollte die Treibstoffeinspritzkurve eine Platykurtose (eine flache, kompakte Verteilungskurve) sein, so daß die Triebstoffeinspritzmenge, und somit auch die Temperatur und der Druck im Verbrennungsraum, allmählich zu,

IQ nehmen. Dies verhindert den Aufbau eines Ausstoßes schädlicher Stickoxide (NOx). Um eine geeignete Leistungsabgabe sicherzustellen, sollte die Treibstoffein spritzkurve bei höheren Lasten jedoch eine Leptokurtose (Verteilungskurve mit scharfer Spitze und langen Ausläufern) sein, um die intensive Verbrennung auszulösen. Dies verhindert auch den Aufbau von Abgasen mit unerwünschten Kohlenwasserstoffen (HC), von Rauch und von Partikeln.

Es wurde eine Treibstoff-Einspritzpumpe entwickelt, die eine Charakteristik mit varbiablen Kurven oder Verteilungsmuster der Treibstoffeinspritzmenge ermöglicht. Diese Treibstoff-Einspritzpumpe wirkt allerdings verhältnismäßig grob.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine verfeinerte Treibstoffeinspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, die die Treibstoffeinspritzmenge gemäß charakteristischer Kurven oder Verteilungsmuster einstellen kann.

Gemäß dieser Erfindung umfaßt eine Treibstoff-Einspritzpumpe, die an einen Verbrennungsmotor mit einer drehbaren Kurbelwelle und einem Verbrennungsraum angebracht ist, eine erste und eine zweite Kolbenstößelpumpe. Die erste Kolbenpumpe dient zum Einspritzen von Treibstoff in den Verbrennungsraum während des ersten periodischen Verdichtungstaktes,wenn sich die

Kurbelwelle dreht. Die zweite Kolbenpumpe dient zum Einspritzen von Treibstoff in den Verbrennungsraum während des zweiten, periodischen Verdichtungstaktes, wenn sich die Kurbelwelle dreht. Die größte Einspritzmenge an Treibstoff während eines jeden zweiten Verdichtungstaktes der zweiten Kolbenpumpe ist kleiner als die Menge während jedes ersten Verdichtungstaktes der ersten Kolbenpumpe. Ein Meßfühler bestimmt die Motorbelastung. Ein Mechanismus dient dazu, den ersten Verdichtungstakt in seiner zeitlichen Zuordnung zum zweiten Verdichtungstakt in Bezug auf den Drehwinkel der Kurbelwelle vorzuversteilen, wenn die gemessene Motorbelastung zunimmt. Die charakteristische Kurve der Menge oder die Summe der Treibstoffeinspritzmengen, die von der ersten und zweiten Kolbenpumpe bewirkt werden, können sich in Übereinstimmung mit der Motorlast bezüglich dem Drehwinkel der Kurbelwelle ändern.

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele hiervon ersichtlich, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen heranzuziehen ist.

in der Zeichnung ist:

Fig. 1 die Ansicht eines Schnitts durch eine Treibstoff-Einspritzpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, der längs der Vertikalebene vorgenommen wurde, die die Längsachse ^O der Pumpe umfaßt,

Fig. 2 die Ansicht eines Querschnitts durch den ersten Kurvenring und den Läufer mit zugeordneten Teilen der Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht eines Querschnitts durch den zweiten Kurvenring und den Läufer mit zugeordneten Teilen der Fig. 1,

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Zuordnung zwischen der Verlagerung der Kolben und dem Drehwinkel des Läufers für die erste Kolbenpumpe der Fig. 1 zeigt,
Fig. 5 ein Diagramm, das dieselbe Zuordnung zeigt wie

Fig. 4 , und auch den Zusammenhang zwischen der Beschleunigung der Kolben und dem Drehwinkel des Läufers für die erste Kolbenpumpe der Fig. 1 ,

Fig. 6 ein Diagramm, das die Zuordnung zwischen der Verlagerung der Kolben und dem Drehwinkel des Läufers für eine zweite Kolbenpumpe der Fig. 1 zeigt,

Fig. 7 ein Diagramm, das dieselbe Zuordnung wie in ¹^ · .Fig. 4 zeigt, und auch den Zusammenhang zwischen der Beschleunigung der Kolben und dem Drehwinkel des Läufers für die zweite Kolbenpumpe der Fig. 1,

Fig. 8 die Ansicht eines Schnitts durch eine Treibstoffeinspritz-Zeitsteuereinrichtung, die in

der ersten Treibstoffeinspritzpumpe der Fig. 1 umfaßt ist,
Fig. 9 eine Seitenansicht des Endes des Läufers der

Fig. 1,

Fig. 10 eine Seitenansicht der die Treibstoffeinspritzmenge einstellenden Kappe, die passend auf dem Ende des Läufers der Fig. 1 und 9 befestigt ist,

Fig. 11 die Ansicht eines Schnitts durch die Kappe, der

längs der Linie A-A in Fig. 10 vorgenommen wurde,

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung, die die Elektromagnetventile und den Elektromotor der Fig. 1 steuert,

Fig. 13, 14 und 15 jeweils ein Diagramm, das für den Zusammenhang zwischen der Treibstoffeinspritzmenge und dem Kurbelwinkel repräsentativ ist, und zwar bei niedrigen Motorlasten, bei Teillast Oder mittleren Motorlasten bzw. bei hohen Motor-

lasten, wobei sich die gestrichelten Linien

auf die erste Kolbenpumpe der Fig. 1 und die ausgezogenen Linien auf die zweite Kolbenpumpe der Fig. 1 bezieht,

Fig. 16, 17 und 18 jeweils ein Diagramm, das repräsentativ ist für den Zusammenhang zwischen der gesamten Treibstoffeinspritzmenge und dem Kurbelwinkel bei niedrigen Motorlasten, bei Teillast oder mittleren Motorlasten bzw. bei hohen Motorlasten, und

Fig. 19 die Ansicht eines Schnitts durch eine Treibstoff-Einspritzpumpe gemäß einem zweiten Ausführung sbeispiel dieser Erfindung, der längs der vertikalen Ebene vorgenommen ist, die die Längsachse der Pumpe umfaßt.

Gleiche Elemente oder Teile sind durchgehend in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen; eine Verteiler-Treibstoff einspritzpumpe 500 für einen Dieselmotor umfaßt ein Gehäuse 22 und eine Antriebswelle 24, die sich drehbar in das Gebäuse 22 hinein erstreckt. Die Antriebswelle 24 ragt aus dem Gehäuse 22 vor und ist mit der Kurbelwelle des Motors auf herkömmliche Weise derart gekuppelt, daß die sich um ihre Achse mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle dreht?

Eine Förderpumpe 25 ist innerhalb des Gehäuses 22 angeordnet und an der Antriebswelle 24 so angebracht, daß sie vom Motor angetrieben wird. Die Förderpumpe 25 saugt Treibstoff aus einem Treibstofftank (nicht gezeigt) über einen Treibstoffeinlaß (nicht gezeigt) an und drückt den Treibstoff dann in einen Treibstoff-Vorratsbehälter oder eine Kammer 23, die innerhalb des Gehäuses 22 gebildet ist.

Ein zylindrischer Treibstoff-Verteilerläufer 26 ist innerhalb des Gehäuses 22 angeordnet und koaxial mit der Antriebswelle 24 verbunden, so daß er sich um seine Achse in Übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle 24 dreht. Der Läufer 26 erstreckt sich drehbar durch eine Hülse 28, die im Gehäuse 22 befestigt ist.

Eine Treibstoffeinlaßöffnung 29, die in den Wänden des Gehäuses 22 und der Hülse 28 ausgebildet ist/ erstreckt sich von der Treibstoffkammer 23 zur inneren Oberfläche der Hülse 28. Der Läufer 26 weist radiale Treibs-coffeinlaßkanäle 30 auf, deren Anzahl mit jener der Verbrennungsräume des Motors übereinstimmt. Die Außenenden der Einlaßkanäle 3O₇ die sich zum Umfang des Läufers 26 Kin öffnen, sind in Umfangsrichtung bezüglich dem Motor 26 mit gleichen Winkelabständen angeordnet und weisen dieselbe axiale Lage wie das innere Ende der Einlaßöffnung 29 auf. Wenn sich der Läufer 26 dreht, dann gelangt die Einlaßöffnung 29 aufeinanderfolgend in und außer fluchtende Anordnung oder Verbindung mit jedem der Einlaßkanäle 30. Der Läufer 26 ist mit einer ersten und zweiten Hochdruck- oder Pumpkammer 32 und 33 ausgebildet, die miteinander durch einen ersten axialen Kanal 31a in Verbindung stehen, der im Läufer 26 ausgebildet ist. Ein zweiter axialer Kanal 31b, der im Läufer 26 ausgebildet ist, erstreckt sich von den inneren Enden des Einlaßkanals 30 zur ersten Pumpkammer 32. Wenn die Einlaßöffnung 29 mit den Einlaßkanälen 30 in Verbindung steht, dann kann Treibstoff aus dem Vorratsbehälter 23 zu den Pumpkammern 32 und 33 über die Einlaßöffnung 29, die Einlaßkanäle 30 und die axialen Kanäle 31a und 31b gedrückt werden.

Der Läufer 26 weist radiale Treibstoffabgabekanäle 43 auf, deren inneres Ende sich in den axialen 'Kanal 31b und;.-deren äußeres Ende sich zum Umfang des Läufers.26 öffnet, der in der Hülse 28 angeordnet ist. Die

-P^- ΛΑ

Wände der Hülse 28 und das Gehäuse 22 begrenzen eine Gruppe von Treibstoffabgabeöffnungen 44, die sich von der Innenoberfläche oder Hülse 28 zur Außenoberfläche des Gehäuses 22 erstrecken. Die Innenenden der Abgabeöffnungen 44 weisen bezüglich der Hülse 28 einen Umfangsabstand mit gleichen Winkelζwischenräumen auf und befinden sich in derselben Axiallage wie der Abgabekanal 43. Wenn sich der Läufer 26 dreht, dann bewegt sich der Abgabekanal 43 aufeinanderfolgend in und außer fluchtende Ausrichtung oder Verbindung mit jeder der Abgabeöffnungen 44. Somit kann Treibstoff aus den Pumpkammern 32 und 33 zu den Abgabeöffnungen 4 4 über die axialen Kanäle 31a und 31b und den Abgabekanal 43 gerichtet werden, wenn der Abgabekanal 43 in Verbindung mit der Abgabeöffnung 44 gelangt. Die Anzahl der Abgabeöffnungen 44 ist gleich jener der Verbrennungsräume des Motors. Jede der Abgabeöffnungen 44 führt über ein Rückschlag-Abgabeventil 45 zu einem Einspritzventil oder einer Einspritzdüse (nicht gezeigt), die so ausgebildet ist, daß sie den Treibstoff in den zugeordneten Verbrennungsraum des Motors einspritzt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist der Läufer 26 ein Paar miteinander verbundener, sich diametral erstreckender Bohrungen 32a und 32b auf, welche sich zueinander senkrecht erstrecken. Ein Paar mit Abstand angeordneter Stößel 34a und 34b sind verschieblich in der ersten Bohrung 32a angeordnet. Die Stößel34 a und 34b erstrekken sich radial bezüglich dem Läufer 26. Ein anderes Paar mit Abstand angeordneter Stößel 34c und 34d sinÜ verschieblich in der zweiten Bohrung 32b angeordnet.. Die Stößel 34c und 34d erstrecken sich bezüglich dem Läufer 26 radial. Die Innenenden der Stößel34a, 34b, 34c und 34d wirken zusammen, um die erste Pumpkammer 3 2 in Verbindung mit den Bohrungen 3 2a und 3 2b zu begrenzen.

-Sr- Λί

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist der Läufer 26 eine diametral verlaufende Bohrung 33a auf, in welcher ein Paar mit Abstand angeordneter Stößel 36a und 36b verschieblich angeordnet sind. Stößel 36a und 36b erstrecken sich bezüglich dem Läufer 26 radial. Die Innenenden der Stößel 36a und 36b wirken zusammen, um die zweite Pumpkammer 33 in Zusammenhang mit der Bohrung 33a zu begrenzen. Die Verlagerung oder das variable Volumen der zweiten Pumpkammer 33 ist so gewählt, daß es kleiner ist als jenes der ersten Pumpkammer 3 2 (sh. Fig. 1 und 2). Zu diesem Zweck ist der Durchmesser der Bohrung 33a bevorzugt so ausgebildet, daß er kleiner ist als jener der Bohrungen 3 2a und 32b. Die Bohrung 33a erstreckt sich in derselben diametralen Richtung wie die Bohrung 3 2a (sh. Fig. 2), so daß die Stößel 36a und 36b sich in denselben radialen Richtungen erstrecken wie die Stößel 34a bzw. 34b.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind Rollenschuhe oder Rollenhalter 34e, 34f, 34g, 34h an den Außenenden der Stößel 34a, 34b, 34c bzw. 34d befestigt. Ein Satz Rollen 38a, 38b, 38c und 38d, die sich bezüglich dem Läufer 26 axial erstrecken, sind drehbar von den Schuhen 34e, 34f, 34g bzw. 34h gehalten. Der Teil einer jeden Rolle 38a, 38b, 38c und 38d, der von den Schuhen 34e, 34f, 34g und 34h freigegeben ist, steht mit der Innenoberfläche eines ersten Kurvenrings 39 in Eingriff, der den Läufer 26 konzentrisch umgibt. Der Kurvenring 39 ist innerhalb des Gehäuses 22 (sh. Fig. 1) angeordnet und getragen. Die Innenoberfläche des Kurvenrings 39 weist eine Gruppe von nockenartigen Vorsprüngen 41a, 41b, 41c und 41d auf, welche mit gleichen Winkelzwischenräumen in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnet sind, wie dies auch bei den Rollen 38a, 38b, 38c

^⁵ und 38d der Fall ist. Die Anzahl der Nockenvorsprünge 41a, 41b, 41c und 41d ist gleich jener der Verbrennungsräume des Motors. Wenn der Läufer 26 rotiert, dann rotieren die Rollen 38a, 38b, 38c und 38d um die Achse

des Läufers 26 und auch um ihre eigenen Achsen, während sie in Berührung mit der Innenoberfläche des Nockenrings.39 verbleiben. Es sollte vermerkt werden, daß die Drehung des Läufers 26 Fliehkräfte auf die Rollen 38a, 38b, 38c und 38d ausübt, welche dazu beitragen, sie in Berührung mit dem Kurvenring 39 zu halten. Wenn die Rollen 38a, 38b, 38c und 38d die Nockenvorsprünge 41a, 41b, 41c und 41d in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 26 "hinaufsteigen", dann werden die Stößel 34a, 34b, 34c und 34d radial einwärts verlagert, wobei sie die Pumpkammer 32 verkleinern. Wenn die Rollen 38a, 38b, 38c und 38d von den Nockenvorsprungen 41a_; 41b, 41c und 41d in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 26 "hinuntersteigen", dann werden die Stößel 34a, 34b, 34c und 34d radial auswärts verlagert, wobei sie die Pumpkammer 32 vergrößern.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind Rollenschuhe oder -halter 36e und 36f an den Außenenden des Stößels 36a bzw. 36b befestigt. Ein Paar Rollen 38e und 38f erstrecken sich bezüglich dem Läufer 26 axial und sind drehbar von den Schuhen 36e bzw. 36f gehalten. Der Teil einer jeden Rolle 38e und 38f, der von den Schuhen 36e und 36f freigelassen wird, steht mit der Innenfläche

eines zweiten Kurvenrings 40 in Eingriff, der konzentrisch den Läufer 26 umgibt. Der Kurvenring 40 ist innerhalb des Gehäuses 22 angeordnet und von diesem getragen und weist gegenüber dem ersten Ring 39 ^ου einen axialen Abstand auf (sh. Fig. 1 und 2). Die Innenoberfläche des Kurvenrings 40 weist eine Gruppe von NockenvorSprüngen 42a, 42b, 42c und 42d auf dieselbe Weise wie die Innenoberfläche des ersten Kurvenrings 39 auf. Wenn sich der Läufer 26 dreht, dann ro-

tieren die Rollen 38e und 38f um die Achse des Läufers 26 und auch um ihre eigenen Achsen, während sie in Berührung mit der Innenoberfläche des Kurvenrings bleiben. Es sollte vermerkt werden, daß die Drehung

des Läufers 26 Fliehkräfte auf die Rollen 38e und 38f ausübt, die dazu beibragen, sie in Berührung mit dem Kurvenring 40 zu halten. Wenn die Rollen 38e und 38f auf die Nockenvorsprünge 42a, 4 2b, 42c und 42d in Übereinstimmung mit der Regelung des Läufers 26 "hinaufsteigen" , dann werden die Stößel 36a und 36b radial einwärts versetzt, wobei sie die Pumpkammer 33 verkleinern. Wenn die Rollen 3 8e und 38f von den Nockenvörsprungen 42a, 42b,42c und 42d in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 26 "hinuntersteigen", dann werden die Stößel 36a und 3 6b radial auswärts versetzt, wobei sie die Arbeitskammer 3 2 vergrößeren.

Wenn sich die Pumpkammern 32 und 33 in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 26 vergrößern, dann bleibt die Einlaßöffnung 29 allgemein in Verbindung mit einem der Einlaßkanäle 30, so daß Treibstoff vom Vorratsbehälter 23 zu den Pumpkamraern 3 2 und 33 über die Einlaßöffnung 29, den Einlaßkanal 30 und die axialen Kanäle 31a und 31b gerichtet wird. Auf diese Weise wird der Treibstoff-Ansaugtakt bewirkt. Wenn die Pumpkammern 32 und 24 sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Läufers 26 verkleinern, dann bleibt der Abgabekanal 43 allgemein in Verbindung mit einer der Abgabeöffnungen 44, so daß der Treibstoff aus den Pumpkammern 32 und 33 zur Abgabeöffnung 44 über die axialen Kanäle 31a und 31b sowie den Abgabekanal 43 hinausgepreßt wird. Dann wird der unter Druck gesetzte Treibstoff längs der Abgabeöffnung 44 zu dem

^O zugeordneten Einspritzventil gerichtet, und zwar über das Abgabeventil 45, bevor er in den zugeordneten Verbrennungsraum des Motors über das Einspritzventil eingespritzt wird. So wird der Einspritztakt bewirkt.

Die Zusammenfassung der Stößel 34a, 34b, 34c und 34d, des ersten Kurvenrings 39 und der zugeordneten Elemente bilden eine erste Kolbenpumpe 80, die die erste Pumpkammer 32 umfaßt. Die zusammenwirkende Anordnung

derStößel36a und 3 6b, des zweiten Kurvenrings 40 und der zugeordneten Elemente bildet eine zweite Kolbenpumpe 90, die die zweite Pumpkammer 33 bildet.

Der Läufer 26 ist mit einer axialen Nut 46 gegenüber dem Außenende des Abgabekanals 43 ausgebildet. Wenn sich, der Läufer 26 dreht, dann bewegt sich die Axialnut 46 aufeinanderfolgend in und außer Ausrichtung oder Verbindung mit jeder der Abgabeöffnungen 44. Wenn die Axialnut 46 in Verbindung mit den Abgabeöffnungen 44 gelangt, dann wird der verbleibende oder eingeschlossene Druck in den Abgabeöffnungen 44 auf ein annehmbares Niveau abgesenkt.

Das Profil der Nockenvorsprünge 41a, 41b, 41c und 41d ist so ausgelegt, daß der radiale Hub oder die radiale Versetzung der Stößel 34a, 34b, 34c und 34d in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Läufers 26 bezüglich dem ersten Kurvenring 39 veränderlich ist, wie durch die ausgezogenen Kurven in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. In diesem Fall verändert sich die Radialbeschleunigung der Stößel 34a, 3 4b, 34c und 34d in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Läufers 26 bezüglich dem ersten Kurvenring 39, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5 gezeigt ist.

Das Profil der Nockenvorsprünge 42a, 42b, 42c und 42d ist so ausgelegt, daß der radiale Hub oder die radiale Versetzung der Stößel 36a und 36b in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Läufers 26 bezüglich dem zweiten Kurvenring 4 0 veränderlich ist, wie durch die ausgezogenen Kurven in Fig. 6 und 7 gezeigt ist. In diesem Fall verändert sich die radiale Beschleunigung des Stößels 36a und 36b in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Läufers 26 bezüglich dem zweiten Kurvenring 40, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. gezeigt ist.

->2Τ- Mo

Es ist aus den Fig. 4, 5, 6 und 7 ersichtlich, daß die charakteristische Kurve der Lageveränderung der Kolben 34a, 34b, 34c und 34d gegenüber dem Drehwinkel des Läufers 26 einer Leptokurtose entspricht, während jene der Lageveränderung der Stößel 36a und 36b gegenüber dem Drehwinkel des Läufers 26 in Relation zu einer Platykurtose steht. Insbesondere ist der Spitzenwert der Lageveränderung der Stößel 34a, 34b, 34c und 34d beträchtlich höher als jener der Stößel 36a und 36b. Ferner ist die Dauer, ausgedrückt in Einheiten des Drehwinkels des Läufers 26 oder Kurbelwinkels des Motors, wofür die Lageveränderung der Stößel 34a, 34b, 34c und 34d stattfindet, kleiner als jene, wofür die Lageveränderung der Stößel 36a, und.3 6b stattfindet. Der Mittelwert der Absolutwerte der Beschleunigung der Stößel 34a, 34b, 3 4c und 34d ist beträchtlich größer als jener der Absolutwerte der Beschleunigung der Stößel 36a und 36b.

wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 13 bis 15 gezeigt ist. verändert sich das Maß der Treibstoff einspritzung, das durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, mit dem Kurbelwinkel des Motors. Wie durch die ausgezogenen Linien in Fig. 13 bis 15 gezeigt, verändert sich das Maß der Treibstoffeinspritzung, die durch die zweite Kolbenpumpe 90 bewirkt wird, ebenfalls mit dem Kurbelwinkel des Motors. Insbesondere weist die Kurve der Treibstoffeinspritzcharakteristik der ersten Kolbenpumpe bezüglich dem Kurbelwinkel des Motors einen beträchtlich höheren Spitzenwert auf, und bezeichnet eine merklich kleinere Treibstoffeinspritzdauer als die entsprechenden Werte der charakteristischen Treibstoffeinspritzkurve der zweiten Kolbenpumpe 90 bezüglich dem Kurbelwinkel des Motors, da die Kurve der charakteristischen Lageveränderung der ersten Kolbenpumpe 80 bezüglich dem Kurbelwinkel eine. Leptokurtose bildet, während die Kurve der zweiten Kolbenpumpe 90 bezüglich dem Kurbel-

winkel des Motors eine Platykurtose bildet, wie bereits vorher beschrieben. In anderen Worten, wenn der Kurbelwinkel des Motors erhöht wird, dann nimmt das Maß der Treibstoffeinspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, steil von 0 bis zum Spitzenwert zu und kehrt langsam vom Spitzenwert nach null zurück, während das Maß der Treibstoffeinspritzung, die durch die zweite Kolbenpumpe 90 bewirkt wird, allmählich von null bis zum Spitzenwert zunimmt und dann progressiv vom Spitzenwert nach null abnimmt.

Der erste Kurvenring 39 ist bezüglich dem Gehäuse in beiden Umfangsrichtungen schwenkbar, d.h. in den Richtungen gleich der Drehrichtung des Läufers 26 und entgegen dieser. Das Schwenken des Kurvenrings in der Richtung entgegen der Drehrichtung des Läufers 26 verursacht eine Vorverstellung der Zeitpunkte, bei denen - in Anbetracht des Drehwinkels des Läufers und somit des Kurbelwinkels des Motors - die Rollen 38a, 38b, 38c und 38d auf die Nockenvorsprünge 41, 41b, 41c und 41d treffen. Eine solche Schwenkverlagerung des Kurvenrings 39 führt somit in einer Zeitvorverstellung der Treibstoffeinspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird. Das Verschwenken des Kurvenrings 39 in der Drehrichtung des Läufers 26 veranlaßt eine Verzögerung der Zeitpunkte, bei denen - im Hinblick auf den Drehwinkel des Läufers 26 und somit dem Kurbelweg des Motors - die Rollen 38a, 38b, 38c und 38d auf die Nockenvorsprünge 41a, 41b, 41c und 41d treffen. Eine solche Schwenkverlagerung des Kurvenrings 3 9 führt somit zu einer Verzögerung des Zeitpunkts der Treibstoffeinspritzung, die von der ersten Kolbenpumpe 80 bewirkt wird. Auf diese Weise bestimmt die Winkellage des Kurvenrings

nc ·

bezüglich dem Gehäuse 22 den Zeitpunkt der Treibstoffeinspritzung im Hinblick auf den Kurbelwinkel des Motors bewirkt durch die erste Kolbenpumpe 80.

Der zweite Kurvenring 4 0 ist auf eine Weise ähnlich jener des ersten Kurvenrings 39 schwenkbar. Das Verschwenken des Kurvenrings 4 0 in der Richtung entgegen der Drehrichtung des Läufers 26 veranlaßt eine Vorverstellung des Zeitpunkts, bei welchem - in Anbetracht des Drehwinkels des Läufers 26 und somit der Kurbelwelle des Motors - die Rollen 38e und 38f auf die Nockenvorsprünge 42a, 42b, 42c und 42 d treffen. Das Schwenken des Kurvenrings 40 in Drehrichtung des Läufers 26 veranlaßt die Verzögerung jenes Zeitpunktes, bei welchem die Rollen 38e und 38f auf die Nockenvorsprünge 4 2a, 42b, 42c und 42d treffen. Auf diese Weise bestimmt die Winkellage des Kurvenrings 40 bezüglich dem Gehäuse 22 die Zeitsteuerung der Treibstoff einspritzung im Bezug auf den Kurbelwinkel des Motors, die durch die zweite Kolbenpumpe 9 0 bewirkt wird.

Wie in Fig. 1 und 8 gezeigt, ist ein Zeitsteuerkolben 48 verschieblich in einer Blindbohrung 50a angeordnet, die in den Wänden des Gehäuses 22 unmittelbar unterhalb des ersten Kurvenrings 39 angeordnet ist. Die Achse der Bohrung 50a steht senkrecht zur Achse des Kurvenrings 39, so daß der Zeitsteuerkolben 48 sich senkrecht zur Achse des Kurvenrings 39 bewegen kann.

Ein Ende des Zeitsteuerkolbens 48 bildet eine Hauptdruckkammer 51a und das andere Ende des Kolbens 48 bildet eine Nebendruckkammer 52a. Die Hauptkammer 51a steht mit dem Vorratsbehälter 23 und somit mit dem Auslaß der Förderpumpe 25 über einen Kanal (nicht ge-

^® zeigt) in Verbindung, der mit einer Blende oder Einschnürung versehen ist, so daß die Hauptkammer 51a mit dem Druck des Treibstoffes am Auslaß der Förderpumpe 25 gespeist werden kann. Die Nebenkammer 52a steHit mit dem Einlaß der Förderpumpe 25 über einen Kanal (nicht gezeigt) derart in Verbindung, daß die Nebenkammer 52a mit dem Druck des Treibstoffs am Einlaß der Förderpumpe 25 gespeist werden kann, der normalerweise niedriger ist als der Treibstoffdruck

-wr-

in ihrem Auslaß. Eine Druckfeder 53a, die in der Nebenkammer 52a angeordnet ist, sitzt zwischen dem Gehäuse 22 und dem Zeitsteuerkolben 48, um diesen Kolben 48 in Richtung zur Hauptkammer 51a zu drücken. Die Verlagerung des Zeitsteuerkolbens 48 hängt vom Druckunterschied zwischen der Haupt- und Nebenkammer 51a und 52a ab. Der Zeitsteuerkolben 48 ist mit dem ersten Kurvenring 39 über eine Verbindungsstange 47a derart gekoppelt, daß der Zeitsteuerkolben 48 die winklige Verlagerung des Kurvenrings 3 9 bezüglich dem Gehäuse verursacht. Deshalb hängt die Zeitsteuerung der Treibstoff einspritzung, die von der ersten Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, ab vom Druckunterschied zwischen der Haupt- und Nebenkammer 51a und 52a.

Die Hauptkammer 51a und die Nebenkammer 52a sind über einen Kanal 54 verbunden, der in den Wänden des Gehäuses 22 gebildet ist. Ein elektromagnetisches oder Magnetspulenventil 56 des Än-Aus-Typs ist am Gehäuse 22 angebracht und dient dazu, den Verbindungskanal zu sperren und zu öffnen. Wenn das Magnetventil 56 elektrisch in und außer Erregung gesetzt wird, dann öffnet und sperrt das Ventil 56 den Kanal 54 entsprechend. Wenn der Kanal 54 geöffnet und gesperrt wird, dann nimmt der Druckunterschied zwischen der Haupt- und Nebenkammer 51a und 52a ab bzw. zu. Wenn das Magnetventil 56 elektrisch von einem Impulssignal mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz angetrieben wird, dann wird der Druckunterschied zwischen der Haupt- und Nebenkammer 51a und 52a bei einer im wesentlichen konstanten Höhe gehalten, die vom Betriebszyklus des Antriebsimpulssignales abhängt. Als Ergebnis kann die Zeitsteuerung der Treibstoffeinspritzung, die von der -ersten Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, über die Steuerung des Betriebszylkus des Antriebsimpulssignales eingestellt werden, das an das Magnetventil 56 angelegt wird.

Ein zweiter Zeitsteuerkolben 49 ist verschieblich in einer Blindbohrung 50b angeordnet, die in den Wänden des Gehäuses 22 unmittelbar unterhalb des zweiten Kurvenrings 40 gebildet ist. Die Achse der Bohrung 50b liegt senkrecht zur Achse des Kurvenrings 40, so daß der Zeitsteuerkolben 49 sich senkrecht zur Achse des Kurvenrings 40 bewegen kann. Ein Ende des Zeitsteuerkolbens 49 begrenzt eine Hauptdruckkainmer 51b, und das andere Ende des Kolbens 49 begrenzt eine Nebendruckkammer 52b. Die Hauptkammer 51b steht mit dem Vorratsbehälter 23 und somit mit dem Auslaß der Förderpumpe 25 über einen Kanal 51c in Verbindung, der mit einer Blende oder Einschnürung (nicht gezeigt) versehen ist, so daß die Hauptkammer 51b mit dem Druck des Treibstoffes am Auslaß der Förderpumpe 25 gespeist werden kann. Die Nebenkammer 52b steht mit dem Einlaß der Förderpumpe 25 über einen Kanal 52c in Verbindung, so daß die Nebenkammer 52b mit dem Treibstoffdruck am Einlaß der Förderpumpe 25 gespeist werden kann, der normalerweise niedriger ist als der Druck des Treibstoffs am Auslaß dieser Pumpe. Eine Druckfeder 53b ist in der Nebenkammer 52b angeordnet und sitzt zwischen ihrem Gehäuse 22 und dem Zeitsteuerkolben 49 , um den Kolben 49 in Richtung zur Hauptkammer 51b zu drücken. Die Verlagerung des Zeitsteuerkolbens 49 hängt vom Druckunterschied zwischen Haupt- und Nebenkammer 51b und 52b ab. Der Zeitsteuerkolben 49 ist mit dem zweiten Kurvenring 40 über eine Verbindungsstange 47b gekoppelt, so daß die Verlagerung des Zeitsteuerkolbens 49 eine winklige Verlagerung des Kurvenrings 40 bezüglich dem Gehäuse 22 verursacht. Deshalb wird die Zeitsteuerung der Treibstoffeinspritzung, die durch die zweite Kolbenpumpe 90 bewirkt wird, vom Druckunterschied zwischen Haupt- und Nebenkammer 51b und 52b abhängen.

Die Hauptkaitimer 51b und die Nebenkaimer 52b sind über einen Kanal miteinander verbunden, der in den Wänden des Gehäuses 22 ausgebildet ist. Ein zweites elektromagnetisches Ventil oder Magnetspulenventil des An-Aus-Typs (Absperrventil) ist am Gehäuse 22 angebracht und dient zum Sperren und öffnen des Verbindungskanales 55. Wenn das Magnetspulenventil 57 elektrisch in und außer Erregung gesetzt wird, dann öffnet bzw. sperrt das Ventil 57 den Kanal 55. Wenn der Kanal geöffnet und gesperrt wird, dann nimmt der Druckunterschied zwischen Haupt- und N±ericammer 51b und 52b ab bzw. zu. Wenn das Magnetspulenventil 57 elektrisch von einem Impulssignal mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz betrieben wird, dann wird der Druckunterschied zwischen Haupt- und Nebenkammer 51b und 52b auf einem im wesentlichen konstanten Niveau gehalten, welches vom Betriebszyklus des Antriebsiinpulssignales abhängt. Als Ergebnis kann der von der zweiten Kolbenpumpe herbeigeführte Treibstoffeinspritzzeitpunkt über die Steuerung des Betriebszyklus des Antriebsimpulssignales gesteuert werden, das in das Magnetspulenventil 57 eingegeben wird.

wie in Fig. 1 gezeigt, bilden das äußere Ende der Hülse 28 und die Wände des Gehäuses 22 eine Kammer 23a, die mit dem Vorratsbehälter 23 über einen geeigneten Kanal (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Der Läufer 26 ragt aus der Hülse 28 heraus und in die Kammer 23a hinein. Wie in Fig.1 und 9 gezeigt, weist der Umfang des Läufers 26 innerhalb der Kammer 23a Entlastungsöffnungen oder -nuten 58 auf, die unter gleichen Umfang sab ständen angeordnet sind. Die Entlastungsnuten 58 erstrecken sich schräg zur Achse des Läufers 26.

Die Anzahl der Entlastungsnuten 5 8 ist gleich jener der Verbrennungsräume des Motors. Der axiale Kanal 31b führt zu den Entlastungsnuten 58 über radiale Kanäle (nicht bezeichnet). Das Ende des Läufers 26 und die Entlastungsnuten 58 sind von einem Steuerteil oder einer Kappe 60 abgedeckt, welche in der Kammer 23a angeordnet ist und sich frei axial bezüglich dem Läufer 26 bewegen kann, während sie die Drehung des Läufers 26 zuläßt. Wie in Fig. 1, 10 und

gezeigt, weist die Steuerkappe 60 Entlastungskanäle 61 auf, welche sich durch diese hindurch in etwa radialen Richtungen bezüglich dem Läufer 26 erstrecken. Die Innenenden der Entlastungskanäle 61 weisen bezügliehe dem Läufer 26 gleiche Umfangsabstände auf. Die Anzahl der Entlastungskanäle 61 ist gleich jener der Entlastungsnuten 58. Die Steuerkappe 60 ist nur in axialer Richtung bezüglich dem Läufer 26 beweglich. Der Bereich der Axialbewegung der Entlastungskanäle ist so gewählt, daß sie innerhalb der axialen Erstrekkung der Entlastungsnuten 58 bleiben. Wenn sich der Läufer 26 dreht, dann bewegen sich die Entlastungsnuten 58 aufeinanderfolgend in und außer Verbindung mit den Entlastungskanälen 61. Da die Entlastungskanäle 61 sich zur Kammer 23a hin öffnen, können die Entlastungsnuten 58 mit der Kammer 23a über die Entlastungskanäle 61 in Verbindung treten. Die Steuerkappe 60 sperrt die Entlastungsnuten 58, während die Entlastungskanäle 61 außer Verbindung mit den Entlastungsnuten 58 bleiben.

Während des Treibstoff-Einspritztaktes wird, wenn die Entlastungsnuten 58 in Verbindung mit den Entlastungskanälen 61 gelangen, der Treibstoff aus den Pumpkammern 32 und 33 in den Vorratsbehälter 23 über die axialen Kanäle 31a und 31b, die Entlastungsöffnungen 58, die Entlastungskanäle 61 und die Kammer 23a zurückgeführt, und dementsprechend wird der Strömungsmittelstron aus den Pumpkammern 32 und 33 zu den Treibstoffeinspritzdüsen unterbrochen. Auf diese Weise unterbricht die Verbindung zwischen den Entlastungsnuten 58 und den Entlastungskanälen 61 den Treibstoffeinspritzvorgang. Da die Entlastungsnuten 58 schräg zur Achse des Läufers 26 stehen, hängt die zeitliche Abstimmung der

^° Verbindung zwischen den Entlastungsnuten 58 und den Entlastungskanälen 61, bezogen auf den Kurbelwinkel des Motors, von der Axiallage der Steuerkappe 60 bezüglich dem Läufer 26 ab. Als Ergebnis hängt die

zeitliche Steuerung des Endes des Einspritzvorganges, bezogen auf den Kurbelwinkel des Motors, von der Axiallage der Steuerkappe 60 bezüglich dem Läufer 26 ab, so daß der wirksame Treibstoffeinspritztakt und somit die eingespritzte Treibstoffmenge während eines jeden Treibstoffeinspritztaktes als Funktion von der Axiallage der Steuerkappe 60 bezüglich dem Läufer 26 variiert. Der wirksame Treibstoffeinspritztakt bedeutet die Dauer der Treibstoffeinspritzung, gemessen am Kurbelwinkel oder Kurbelwinkeleinheiten des Motors. Die Treibstoffeinspritzmenge während des Treibstoffeinspritztaktes bedeutet die Treibstoff-menge, die während eines jeden Treibstoffeinsprxtztaktes eingespritzt wird.

Es sollte vermerkt werden, daß die Ausbildung der Entlastungsnuten 58 und der Entlastungskanäle 61 ausgetauscht werden kann.

Ein elektrischer Linearmotor 59, der am Gehäuse 22 angebracht ist, weist eine geradlinig bewegliche Welle (nicht bezeichnet) auf, die sich verschieblich in die Kammer 23:a hinein erstreckt. Die Welle des Motors 59 liegt parallel zur Achse des Läufers 26. Die Steuerkappe 60 ist mit der Welle des Motors 59 gekoppelt, so daß die Axiallage der Steuerkappe 60 bezüglich dem Läufer 26 vom Motor 59 gesteuert werden kann. Eine Feder 60a, die in der Kammer 23a angeordnet ist, sitzt zwischen dem Gehäuse 22 und der Steuerkappe 60,

^ΰυ um auf die Steuerkappe 60 bezüglich dem Gehäuse 22 einen Druck auszuüben. Die Steuerkappe 60 wird in einer Axiallage gehalten, in welcher die Kraft, die auf die Steuerkappe 60 von der Feder 60a augeübt wird, im Gleichgewicht mit jener Kraft steht, die auf die Steuerkappe 60 vom Motor 59 ausgeübt wird.

Fig. 12 zeigt eine elektrische Steuereinrichtung, die eine Steuereinheit 100 umfaßt, die aus einer Mikrocomputereinheit besteht. Die Steuereinheit 100 umfaßt eine Eingangs-/Ausgangs-Schaltung 102 (I/0-Schaltung), eine zentrale Prozessoreinheit 104 (CPU), einen Ablesespeicher 106 (ROM) sowie einen Random-Speicher 108 (RAM). Die zentrale Prozessoreinheit 104 ist mit der I/O-Schaltung 102 und den Speichern 106 und 108 verbunden .

Ein herkömmlicher Motordrehzahlfühler 110 ist der Kurbelwelle oder Nockenwelle des Motors zugeordnet, um die Drehzahl des Motors zu überwachen und ein diese anzeigendes Signal S. zu erzeugen. Der Motordrehzahlfühler 110 ist mit der I/O-Schaltung 102 verbunden, um dieser das Signal S₁ einzugeben· . Ein bekannter Motor-Belastungsfühler 112 ist dem Gaspedal oder dergleichen zugeordnet, dessen Lage die Leistungsabgabe bestimmt, die vom Motor gefordert wird und die Motorbelastung darstellt. Der Motorlastfühler 112 mißt die Motorbelastung und erzeugt ein diese anzeigendes Signal S„. Der Motorlastfühler 112 ist auch mit der I/O-Schaltung 102 verbunden, um in diese das Signal S- einzugeben.

Die Steuereinheit 100 erzeugt Signale S₃, S. und S₅, die über die I/O-Schaltung 102 abgegeben werden. Die Magnetspulenventile 56 und 57 und der Elektromotor 59 sind mit der I/O-Schaltung 102 verbunden, um die Signale S₃, S₄ bzw. S₅ aufzunehmen. Die Signale S₃,

S. und Sc- sind dazu bestimmt, die Magnetspulenventile 56 und 57 sowie den Elektromotor 59 zu steuern.-Die Steuereinheit 100 stellt die Steuersignale S₃, S. und S₁. in Abhängigkeit von den Signalen S₁ und S„ ein,

°° um die zeitliche Steuerung der Treibstoffeinspritzung durchzuführen, die von der ersten Kolbenpumpe 80 (sh. Fif. 1) bewirkt wird, die Zeitsteuerung der Treibstoff einspritzung, die von der zweiten Kolbenpumpe 90

-.2-T- 25

(sh. Fig. 1) bewirkt wird, sowie die Treibstoffeinspritzmenge während eines jeden Treibstoffeinspritztaktes in Übereinstimmung mit der gemessenen Motordrehzahl und -last. Die Steuersignale S-. und S. liegen in der Form einer Impulskette vor. Die Steuereinheit 100 stellt die Betriebszyklen der Steuersignale S_ und S. in Abhängigkeit von den Signalen S₁ und S„ ein, um die zeitliche Steuerung des Treibstoffeinspritzvorganges zu bewirken. Das Steuersignal S₅ hat eine veränderliche Gleichspannung oder einen veränderlichen Gleichstrom. Die Steuereinheit 100 stellt die Spannung oder den Strom des Steuersignals S₁- in Abhängigkeit von den Signalen S. und S„ ein. Die Einstellung der Spannung oder des Stromes des Steuersignals S₁. führt zur Steuerung der Intensität der elektrischen Erregung des Elektromotors 59. Da die Axiallage der Welle des Elektromotors 59 von der Intensität der elektrischen Erregung des Elektromotors 59 abhängt, veranlaßt die Einstellung der Spannung oder des Stromes des Steuersignals S₁.

die Steuerung der Treibstoffeinspritzmenge während eines jeden Treibstoffeinspritztaktes.

Die Steuereinheit 100 arbeitet in Übereinstimmung mit einem Programm, das im Speicher 106 gespeichert ist.

Zuerst entnimmt die Steuereinheit 100 die Werte der Motordrehzahl und Motorbelastung aus den Signalen S₁ und S„. Auf der Grundlage der Werte der Motordrehzahl und der Motorlast bestimmt die Steuereinheit die angestrebte zeitliche Steuerung des Einspritz-Vorganges, der von der ersten Kolbenpumpe 80 (sh.

Fig. 1) bewirkt wird, die angestrebte zeitliche Steuerung des Treibstoffeinspritzvorganges, der von der zweiten Steuerpumpe 90 bewirkt wird (sh. Fig. 1), und die angestrebte Treibstoffeinspritzmenge während eines jeden Treibstoffeinspritztaktes. Bei diesem Verfahrensschritt benutzt die Steuereinheit 100

eine bekannte Tabellcnabsuchtechnik mit

Interpolation. Insbesondere enthält der Speicher 106 drei Tabellen, in welchen eine Gruppe von gewünschten TreibstoffeinspritzZeitwerten, die sich auf die erste Kolbenpumpe 80 beziehen, eine Gruppe von gewünschten TreibstoffeinspritzZeitwerten, die sich auf die zweite Kolbenpumpe 90 beziehen, und eine Gruppe von gewünschten Treibstoffeinspritzmengenwerten jeweils als Funktionen von Motordrehzahl und Motorlast aufgetragen sind. Durch Bezugnahme auf diese Tabellen und,

XO falls notwendig, durch die Durchführung einer Interpolation in Übereinstimmung mit den Werten von Motordrehzahl und Motorlast bestimmt die Steuereinheit 100 die gewünschten Werte der Treibstoffeinspritzzeit und den gewünschten Wert der Treibstoffeinspritzmenge.

Dann stellt die Steuereinheit 100 die Steuersignale S-,, S₄ und Sj- in Übereinstimmung mit den gewünschten Treibstoffeinspritz-Zeitwerten und dem gewünschten Treibstoffeinspritz-Mengenwert derart ein, daß die tatsächlichen Treibstoffeinspritzzeiten und die tatsächliche Treibstoffeinspritzmenge mit den gewünschten Treibstoffeinspritz-Zeitwerten bzw. den gewünschten Treibstoffeinspritz-Mengewerten zusammenfallen.

Die Tabllen, die die gewünschten Treibstoffeinspritz-Zeitwerte bezeichnen, sind so ausgelegt, daß die Zeiten möglicher Treibstoffeinspritzvorgänge, die von der ersten und zweiten Kolbenpumpe 80 und 90 bewirkt werden, bezüglich dem Kurbelwinkel bzw. in Einheiten des Kurbelwinkels des Motors bei zunehmender Motordrehzahl vorverstellt werden. Zusätzlich wird, wie in Fig. 13, 14 und 15 gezeigt, die zeitliche Steuerung der möglichen Treibstoffeinspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, bezüglich der Zeitsteuerung möglicher Einspritzvorgänge, die durch die zweite Kolbenpumpe 90 durchgeführt wird, bei Zunahme der Motorlast vorverstellt·

Insbesondere ist bei niedrigen Motorlasten, wie in Fig. 13 gezeigt, der Zeitpunkt einer möglichen Treibstoff einspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, beträchtlich gegenüber jener verzögert, die von der zweiten Kolbenpumpe 9 0 bewirkt wird.

Tatsächlich ist die Treibstoffeinspritzung über die erste Kolbenpumpe 80 so verzögert, daß sie überhaupt nicht mit der Treibstoffeinspritzung aufgrund der zweiten Kolbenpumpe 90 zusammenfällt. Bei Motorteillast oder mittleren Motorbelastungen, wie in Fig. 14 gezeigt, fällt die Treibstoffeinspritzdauer der ersten Kolbenpumpe 80 vollständig in die Treibstoffeinspritzdauer der zweiten Kolbenpumpe 90, während der Spitzenwert der Treibstoffeinspritzmenge der ersten Kolbenpumpe 80 geringfügig gegenüber jenem der zweiten Kolbenpumpe 90 verzögert ist. Bei hohen Motorbelastungen wie in Fig. 15 gezeigt, fällt die Treibstoffeinspritzdauer der ersten Kolbenpumpe 80 vollständig in die Treibstoffeinspritzdauer der zweiten Kolbenpumpe 90, während der Spitzenwert der Treibstoffeinspritzmenge der ersten Kolbenpumpe 80 geringfügig gegenüber jenem der zweiten Kolbenpumpe 90 voreilt.

Die Fig. 16 bis 18 zeigen charakteristische Kurven der tatsächlichen Treibstoffeinspritzmenge bezüglich dem Kurbelwinkel des Motors bei niederer Last, Teillast oder mittlerer Last bzw. hoher Last. Die gesamte Treibstoffeinspritzmenge ist normalerweise, jedoch nicht immer, die Summe aus jener Menge, die von der ^ow ersten Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, sowie jener, die von der zweiten Kolbenpumpe 90 bewirkt wird, und hängt von der Treibstoffeinspritzmengensteuerung über den Elektromotor 59 ab (sh. Fig. 1 und 12). Da die zeitliche Steuerung der Treibstoffeinspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, bezüglich jener der Treibstoffeinspritzung voraneilt, die durch die zweite Kolbenpumpe 90 bewirkt wird, wenn die Motorlast zunimmt, verändert sich die charak-

-25-

■*■ teristische Kurve der gesamten Treibstoffeinspritzmenge bezüglich dem Kurbelwinkel des Motors in Übereinstimmung mit der Motorlast. Die Treibstoffeinspritz-Mengensteuerung über den Elektromotor 59 beeinflußt also auch die charakteristische Kurve der gesamten Treibstoffeinspritzmenge.

Insbesondere bei niederen Motorlasten, wie in Fig. gezeigt, dient die Treibstoffeinspritz-Mengensteuerung über den Elektromotor 59 allgemein dazu, die Treibstoff einspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 erzeugt wird, derart unwirksam zu machen, daß die gesamte Treibstoffeinspritzung nur von der Treibstoffeinspritzung herrührt, die von der zweiten Kolben- ° pumpe 90 bewirkt wurde. Deshalb nimmt, wenn der Kurbelwinkel des Motors zunimmt, die Menge der gesamten Treibstoffeinspritzung allmählich von null bis zu ihrem Spitzenwert zu und fällt dann fortschreitend vom

Spitzenwert auf null ab. Diese Charakteristik der Treiböl")

stoffeinspritz-Gesamtmenge veranlaßt allmähliche und sanfte Zunahmen in Temperatur und Druck in den Motorverb rennung sräumen, wobei der Aufbau eines Abgases mit schädlichen Stickoxiden (NOx) auf ein Mindestmaß reduziert wird. Es sollte vermerkt werden, daß die

Treibstoffeinspritz-Mengensteuerung über den Elektromotor 59 die Dauer der Treibstoffexnspritzung einstellen kann, die von der zweiten Kolbenpumpe 90 bewirkt wird, und zwar in Übereinstimmung mit der

Motorbelastung.
30

Bei Motor-Teillast oder bei mittlerer Motorlast, wie in Fig. 17 gezeigt, ergibt sich die gesamte Treibstof f einspritzung sowohl aus jener Treibstoffeinspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt 35

wird, als auch aus jener, die durch die zweite Kolbenpumpe 90 bewirkt wird. Wenn deshalb der Kurbelwinkel des Motors zunimmt, dann nimmt die gesamte Treibstoffeinspritzmenge zunächst allmählich und dann

steil bis zu ihrem Spitzenwert zu und fällt dann von diesem rasch bis auf null ab. Die erste allmähliche Zunahme in der Gesamt-Treibstoffeinspritzmenge gibt die Zunahme in der Treibstoffeinspritzmenge wieder, die von der zweiten Kolbenpumpe 90 herrührt, während die steile Zunahme in der gesamten Treibstoffeinspritzmenge die Zunahme in der Treibstoffeinspritzmenge wiedergibt, die von der ersten Kolbenpumpe 80 herrührt. Diese Charakteristik der Treibstoffeinspritz-Gesamtmenge verursacht maßvolle Zunahmen in Temperatur und Druck in den Motorverbrennungsräumen, wobei der Aufbau eines Ausstoßes an schädlichem Stickoxid (NOx) und Kohlenwasserstoff (HC) bei erträglichen Niveaus gehalten wird, während die notwendige Motor-Leistungsabgabe sichergestellt ist. Es sollte vermerkt werden, daß die Treibstoffeinspritz-Mengensteuerung über den Elektromotor 59 die Dauer der gesamten Treibstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit der Motorlast einstellen kann.

Bei hohen Motorlasten, wie in Fig. 18 gezeigt, dient die Treibstoffeinspritz-Mengensteuerung, die vom Elektromotor 59 durchgeführt wird, allgemein dazu, den letzten Teil der Treibstoffeinspritzung im wesentliehen außer Kraft zu setzen, der durch die zweite Kolbenpumpe 90 bewirkt wird, so daß die gesamte Treibstoffeinspritzung hauptsächlich von jener Treibstoffeinspritzung herrührt, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird. Wenn deshalb der Kurbelwinkel des

^ow Motors zunimmt, dann nimmt die Menge der gesamten Treibstoffeinspritzung steil von null bis zu ihrem Spitzenwert zu und fällt dann rasch vom Spitzenwert wieder auf null ab. Diese Charakteristik der Treibstof fein spritz-Ge samtmenge veranlaßt intensive Zunahmen in Temperatur und Druck in den Verbrennungsräumen, wobei der Aufbau eines Ausstoßes an unerwünschtem Kohlenwasserstoff (HC) auf ein Mindestmaß verringert wird, während eine geeignete Mo tor-Leistung s-

abgabe sichergestellt ist. Es sollte vermerkt werden, daß die Treibstoffeinspritz-Mengensteuerung über den Elektromotor die Dauer der Treibstoffeinspritzung steuern kann, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, und zwar in Übereinstimmung mit der Motorlast.

Das zweite Magnetspulenventil 57 und.der Verbindungskanal 55 können weggelassen werden. In diesem Fall wird die Zeitsteuerung der möglichen Treibstoffeinspritzung, die von der zweiten Kolbenpumpe 90 veranlaßt wird, automatisch vorverstellt, wenn die Motordrehzahl zunimmt, da der Druckunterschied zwischen Auslaß und Einlaß der Förderpumpe 25 zunimmt, wenn auch die Motordrehzahl· zunimmt. Die Zeitsteuerung der möglichen Treibstoffeinspritzung, die durch die erste Kolbenpumpe 80 bewirkt wird, wird über das erste Magnetspulenventil 56 auf eine Weise gesteuert, die der vorangehend beschriebenen ähnlich ist. Die eingespritzte Treibstoffmenge ι während jedes Treib stoff einspritztaktes wird über den Elektromotor 59 auf eine Weise gesteuert, die der bereits vorher beschriebenen ähnlich ist.

Fig. 19 zeigt eine Treibstoffeinspritzpumpe 600 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Ein Steuerteil oder eine Hülse 200 ist koaxial und verschieblich am Ende des Läufers 26 angebracht. Die Steuerhülse 200 ist im wesentlichen ähnlich der

^O Steuerkappe 60 (sh. Fig. 1, 10, 11) des ersten Ausführungsbeispiels derart.ausgebaut, daß die Axiallage der Steuerhülse 20 0 die Treibstoffeinspritzraenge während eines jeden Treibstoffeinspritztaktes bestimmt. Im einzelnen weist die Steuerhülse 200 Entlastungskanäle (nicht gezeigt) auf, die ähnlich den Kanälen-61 ausgebildet sind (sh. Fig. 1, 10 und 11) und mit den Entlastungsnuten 58 zusammenwirken, die im Läufer 26 ausgebildet sind. Eine elektrisch be-

·*■ triebene Betätigungseinrichtung oder ein Drehmomentmotor 202, der am Gehäuse 22 angebracht ist, umfaßt einen ortsfesten Permanentmagneten 204 und ein Drehteil 206, an welchem eine Steuerwicklung angebracht ist. Eine Rückstellfeder 210 in Form einer flachen Spirale ist zwischen dem Permanentmagneten 204 und dem Drehteil 206 vorgesehen, um das Drehteil 206 bezüglich dem Magneten 204 in der Drehrichtung des Teils 206 zu drücken. Die Winkellage des Drehteils 206 hängt von der Größe eines Stromes ab, der die Steuerwicklung durchströmt. Das Drehteil 206 ist an einer Drehwelle 212 derart angebracht, daß das Teil 206 die Drehung der Welle 212 verursacht. Ein Ende der Drehwelle 212 ist mit einem Nocken 214 versehen.

¹^ Eine Feder 216 sitzt zwischen dem Gehäuse 22 und der Steuerhülse 200, um die Steuerhülse 200 axial bezüglich dem Gehäuse 22 in Eingriff mit dem Nocken 214 zu drücken. Das Profil des Nocken 214 ist so gewählt, daß die Drehung des Nocken 214 infolge der Drehung der

^^u Welle 212 die Axiallage, der Steuerhülse 200 verändert. Auf diese Weise hängt die Axiallage der Steuerhülse 200 von der Größe eines Stromes ab, der die Steuerwicklung durchströmt.

Der ortsfeste Magnet 204 und das Drehteil 206 sind innerhalb eines Gehäuses 220 angeordnet, das am Gehäuse 22 angebracht ist. Das Innere des Gehäuses mit der Kammer 23 über einen geeigneten Kanal

(nicht bezeichnet) in Verbindung, um mit Treibstoff

gespeist zu werden, der den Magneten 204 und das Teil 206 abkühlt.

Ein Meßfühler 222 für die Winkellage oder Drehlage

ist dem Drehteil 206 oder der Drehwelle 212 zugeordnet, 35

um die Winkellage des Drehteils 206 bezüglich dem ortsfesten Magneten 204 festzustellen, die die Axiallage der Steuerhülse 200 darstellt, d.h., den tatsächlichen Wert der Treibstoffeinspritzmenge. Der

Meßfühler 222 erzeugt ein Signal, das den tatsächlichen Wert der Treibstoffeinspritzmenge darstellt. Eine Steuereinheit (nicht gezeigt) bestimmt einen gewünschten Wert der Treibstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorbelastung und erzeugt ein Hauptsteuersignal, welches den gewünschten Wert der Treibstoffeinspritzmenge darstellt. Eine Servoschaltung (nicht gezeigt) erzeugt ein Nebensteuersignal in Abhängigkeit von den Signalen aus dem Meßfühler 222 und der Steuereinheit die den tatsächlichen und den gewünschten Wert der Treibstoffein sprit zmenge darstellen. Das Nebensteuersignal wird an die Steuerwicklung angelegt, um einstellbar die Größe eines Stromes zu bestimmen, der die Steuerwicklung durchströmt. In anderen Worten, die Größe des Stromes, der die Steuerwicklung durchströmt, ist als Funktion des tatsächlichen und gewünschten Wertes der Treibstoffeinspritzmenge variabel. Das Nebensteuersignal ist so ausgebildet, daß der tat-

^O sächliche Wert der Einspritzmenge nacheilt und den gleichen Wert wie den gewünschten der Treibstoffeinspritzmenge erreicht. Die Servoschaltung umfaßt im einzelnen einen Differenzverstärker, der ein Signal erzeugt, das die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Wert der Treibstoffeinspritzmenge anzeigt. Auf der Grundlage dieses Differenzsignales erzeugt die Servoschaltung das NebenSteuersignal.

Andere Teile des zweiten Ausführungsbeispiels sind'

auf eine Weise ausgelegt, die im wesentlichen ähnlich bzw. gleich jener beim ersten Ausführungsbeispiel ist, so daß die Beschreibung dieser Teile des zweiten Ausführungsbeispiels weggelassen werden kann.

Leerseite

Claims

Ansprüche

M Λ Treibstoff-Einspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor, der eine drehbare Kurbelwelle und einen Verbrennungsraum aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) eine erste Kolbenpumpe (80) zum Einspritzen von
Treibstoff in den Verbrennungsraum während erster, periodischer Verdichtungstakte bei der Drehung der Kurbelwelle,

b) eine zweite Kolbenpumpe (90) zum Einspritzen von
Treibstoff in den Verbrennungsraum während zweiter, periodischer Verdichtungstakte bei der Drehung der Kurbelwelle, wobei die maximale Menge des von der
zweiten Kolbenpumpe während eines jeden zweiten
Verdichtungstaktes eingespritzten Treibstoffes
kleiner ist als die maximale Menge des Treibstoffes, der von der ersten Kolbenpumpe während eines jeden ersten Verdichtungstaktes eingespritzt wird.

c) eine Einrichtung (112) zum Messen der Motorbelastung,

d) eine Einrichtung, die auf die gemessene Motorbelastung anspricht, um den Zeitpunkt der ersten Verdichtungstakte relativ zum Zeitpunkt der zweiten Verdichtungstakte hinsichtlich dem Drehwinkel der Kurbelwelle vorzuversteilen, wenn die gemessene Motorlast zunimmt, und

e) die charakteristische Kurve der Menge aus der Summe der Treibstoffeinspritzungen, die durch die erste und zweite Kolbenpumpe bewirkt werden, bezüglich dem Drehwinkel der Kurbelwelle, kann in Übereinstimmung mit der Motorlast variieren.
2. Treibstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) ein Läufer (26), der mit der Kurbelwelle zur Drehung um die Achse des Läufers bei Drehung der Kurbelwelle gekoppelt ist und sowohl einen Teil der ersten als auch der zweiten Kolbenpumpe bildet,

b) eine Vorratskammer (23) , die mit Treibstoff gespeist ist,

c) eine erste Pumpkammer (32) , die im Läufer ausgebildet ist und einen Teil der ersten Kolbenpumpe bildet,
d) eine Einrichtung zum Vergrößern und Verkleinern der

ersten Pumpkammer bei Drehung der Kurbelwelle, e) eine Einrichtung zum Lenken von Treibstoff aus der Vorratskammer in die erste Pumpkammer, wenn sich diese vergrößert,

f) eine Einrichtung zum Lenken von Treibstoff aus der ersten Pumpkammer in den Verbrennungsraum, um die Treibstoffeinspritzung zu bewirken, wenn sich die erste Pumpkammer verkleinert,

g) eine zweite Pumpkammer (33), die im Läufer ausgebildet ist und einen Teil der zweiten Kolbenpumpe bildet,

h) eine Einrichtung zum Vergrößern und Verkleinern der

zweiten Puitipkammer bei Drehung der Kurbelwelle, i) eine Einrichtung zum Lenken von Treibstoff aus der Vorratskammer in die zweite Pumpkammer, wenn sich diese vergrößert,

j) eine Einrichtung zum Lenken von Treibstoff aus der zweiten Pumpkammer zum Verbrennungsraum, um die Treibstoffeinspritzung zu bewirken, wenn sich die zweite Pumpkammer verkleinert,

k) ein Entlastungskanal (31a, 31b, 58), der sich von der ersten und zweiten Pumpkammer zum Umfang des Läufers erstreckt, um sich zum Umfang des Läufers zu öffnen, wobei das offene Ende des Entlastungskanales sich schräg bezüglich der Drehachse des Läufers erstreckt,

1) ein Steuerteil (60, 200), das verschieblich am Läufer angebracht ist, um das offene Ende des Entlastungskanales abzusperren, wobei das Steuerteil eine Entlastungsöffnung (61) aufweist, die zur Vorratskammer führt, wobei es der Entlastungsöffnung gestattet ist, sich periodisch in und außer Verbindung mit dem offenen Ende des Entlastungskanales zu bewegen, wenn sich der Läufer dreht, wobei die Treibstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum ermöglicht wird, wenn das offene Ende des Entlastungskanales vom Steuerteil versperrt ist, und außer Kraft gesetzt ist, wenn das offene Ende des Entlastungskanales über die Entlastungsöffnung mit der Vorratskammer verbunden ist, um es dem Treibstoff zu ermöglichen, aus der ersten und zweiten Pumpkammer in die Vorratskammer zurückzukehren, wobei die Gesamtmenge der Treibstoffeinspritzung, die sowohl von der ersten als auch zweiten Kolbenpumpe bewirkt wird, von der Axiallage des Steuerteils bezüglich dem Läufer abhängt, und m) eine Einrichtung zum Einstellen der Axiallage des Steuerteils.
3. Treibstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen der Lage des Steuerteils die folgenden Merkmale aufweist:

a) ein Gehäuse (22) zum Tragen des Läufers, während es dessen Drehung ermöglicht,

b) eine Feder (60a, 216), welche das Steuerteil bezüglich dem Gehäuse in einer axialen Richtung des Läufers vorspannt,

c) ein Elektromotor (59, 202), und

d) eine Einrichtung zur Herstellung eines mechanischen Anschlusses 'zwischen Motor und Steuerteil, um es dem Motor zu ermöglichen, das Steuerteil in Achsrichtung zu bewegen.
4. Treibstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindungseinrichtung eine geradlinig bewegliche Welle umfaßt, die vom Motor betätigt wird, wobei das Steuerteil mit der geradlinig beweglichen Welle gekoppelt ist.
5. Treib stoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindungseinrichtung eine rotierende Welle (212) und einen Nocken (214) umfaßt, der an der rotierenden Welle angebracht ist, welche von dem Motor betätigt wird, wobei der Nocken mit dem Steuerteil in Eingriff steht, um das Steuerteil bei der Drehung der rotierenden Welle in Achsrichtung zu bewegen.
6. Treibstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer eines jeden ersten Verdichtungstaktes, in Einheiten des Drehwinkels der Kurbelwelle gemessen, kürzer ist als die Dauer eines

jeden zweiten Verdichtungstaktes. 35