DE3336871C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für mehrzylindrige Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einer durch die DE-OS 31 48 688 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe wird die jeweils einzuspritzende Kraftstoffmenge durch den Saughub des Pumpen- und Verteilerkolbens zugemessen und ist durch die Zumeßdauer bestimmt. Die Zumeßdauer ist durch den Beginn des Saughubs (Zumeßbeginn) und durch den Schließzeitpunkt des Magnetventils (Zumeßende) festgelegt. Der Saughub setzt ein, wenn der Pumpenkolben einen bestimmten Kolbenhub ausgeführt hat und die Steuerbohrung im Pumpen- und Verteilerkolben wieder von einer mit dem Pumpeninnenraum verbundenen, den Pumpen- und Verteilerkolben umgebenden Ringnut abgetrennt ist. Für die Kraftstoffmengenregelung ist daher die exakte Erfassung des Zumeßbeginns von wesentlicher Bedeutung.

Bei einer durch die nicht vorveröffentlichte ältere Patentanmeldung DE-OS 34 20 345 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe der eingangs genannten Art wird ein Zumeßbeginn-Signal durch einen den axialen Kolbenhub erfassenden Sensor erzeugt, der aus einem fest am drehfesten Teil des Nockenantriebs angeordneten Geber besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der eingangs diskutierten Art so weiterzubilden, daß der Hub des Pumpenkolbens einfacher und genauer, unabhängig von einer Spritzverstellung erfaßt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese Lösung hat dabei den Vorteil, daß durch die Erfassung des einem vorgegebenen Hub zugeordneten Drehwinkels der Hubscheibe oder der diese drehenden Antriebswelle nur geringe Anforderungen an die Wegauflösung gestellt werden. Die exakte Huberfassung gestaltet sich somit weit problemloser als bei dem durch den vorveröffentlichten Stand der Technik bekannten Hubgeber. Der Drehgeber kann beliebig ausgestaltet sein und z. B. bei entsprechender Anpassung der Marken einen induktiv oder fotoelektrisch arbeitenden Detektor aufweisen.

Die Anordnung des Detektors am Rollenring stellt zugleich sicher, daß bei Verstellung des Einspritzzeitpunktes - was über Drehen des Rollenrings durch den am Rollenring angreifenden Spritzversteller erfolgt - dem erforderlichen Hubweg des Pumpen- und Verteilerkolbens bis Zumeßbeginn immer der exakt gleiche Drehwinkel der Hubscheibe und damit des Pumpen- und Verteilerkolbens zugeordnet ist.

Dabei ergibt sich vorteilhaft gemäß der Erfindung, daß die Zuordnung des Drehgebers zu der Nockenkurve justiert werden kann. Toleranzen, welche den Zusammenhang zwischen Kraftstoffeinspritzmenge und Zumeßdauer beeinflussen, wie z. B. die weniger exakte Anbringung der Markierung oder Toleranzen in anderen Bauteilen, können durch entsprechende Verschiebung des Detektors am Rollenringumfang eliminiert werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 3. Mittels des erfindungsgemäßen Drehgebers kann nicht nur ein Zumeßbeginn-Signal erzeugt werden, sondern auch die Kraftstoffeinspritzmenge aus der Drehzahl der Hubscheibe bzw. eines damit synchron drehenden Teils, wie z. B. die Antriebswelle selbst, bestimmt und damit z. B. ein Rückmeldesignal gewonnen werden. Die Kraftstoffeinspritzmenge ist dabei direkt proportional der Drehzahl n der Hubscheibe und der Zumeßdauer t. Um dabei Meßfehler bei sich zwischen zwei erfaßten Marken ändernder momentaner Drehzahl auszuschalten, sind gemäß Anspruch 4 zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Marken eine Vielzahl von äquidistanten Markierungen auf der Hubscheibe angeordnet. Der Abstand der Markierungen beträgt etwa 5-10° Nockenwinkel. Die Markierungen können sich entweder von den Marken deutlich unterscheiden und werden dann ebenfalls von dem Detektor des Drehgebers erfaßt oder sie können auch mittels eines weiteren Detektors abgetastet werden. Mit dieser Markierung läßt sich die mittlere Drehzahl der Hubscheibe sehr genau messen und ein evtl. Fehler in der Feststellung der Kraftstoffeinspritzmenge sehr klein halten.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzpumpe, teilweise im Längsschnitt,

Fig. 2 ein Diagramm des Hubverlaufs des Pumpen- und Verteilerkolbens in Zuordnung zu den Schaltzeiten des Magnetventils (oben) und dem Auftreten des Zumeßbeginn - und Zumeßende-Signals (unten) der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte ausschnittweise Darstellung eines Längsschnitts von Antriebswelle, Rollenring und Hubscheibe der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1, wobei die Schnittfläche gegenüber der Schnittfläche in Fig. 1 in Umfangsrichtung verdreht ist,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 die gleiche Darstellung wie in Fig. 3 bei einer modifizierten Anordnung des Drehgebers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ist in einem Gehäuse 10 eine Antriebswelle 11 gelagert. Diese ist mit einer quer zur Achse der Antriebswelle 11 angeordneten Hubscheibe 12 gekuppelt, die eine Nockenbahn 13 mit Stirnnockenerhebungen 8 trägt. Die Lauffläche der Hubscheibe 12 liegt auf Rollen 14 auf, die in einem feststehenden Rollenring 15 gehalten sind. Durch die drehfeste Verbindung der Hubscheibe 12 mit der Antriebswelle 11 und durch die sich auf den Rollen 14 abwälzende Nockenbahn 13 führt die Hubscheibe 12 eine Dreh-Hub-Bewegung aus.

Ein in einer Zylinderbüchse 16 gleitender und dort einen Pumpenarbeitsraum 9 einschließender Pumpen- und Verteilerkolben, im folgenden Pumpenkolben 17 genannt, saugt aus einem Kraftstoffeinlaßkanal 18, der mit dem Pumpeninnenraum 19 in Verbindung steht, Kraftstoff an und drückt dieser über eine Verteileröffnung 7 in mindestens eine Förderleitung 20, die zu einer Einspritzdüse eines Zylinders der Brennkraftmaschine führt. Der Pumpeninnenraum 19 wird von einer eingebauten Flügelzellen-Förderpumpe 21 mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter versorgt.

In dem zum Pumpenarbeitsraum 9 führenden Kraftstoffeinlaßkanal 18 ist ein Magnetventil 22 angeordnet, das zusammen mit einer im Pumpenkolben 17 angeordneten Sackbohrung 23 und Querbohrung 24 und einer Radialbohrung 25 in der Zylinderbuchse 16 eine Bemessungsvorrichtung für die Kraftstoffeinspritzmenge bildet. Die Radialbohrung 25 ist dabei so angeordnet, daß die Querbohrung 24 im Pumpenkolben 17 ab einem bestimmten Förderhub aufgesteuert wird, so daß der an diesem Punkt bei der weiteren Hubbewegung des Pumpenkolbens 17 geförderte Kraftstoff über die als Entlastungskanal dienende Sackbohrung 23, die Querbohrung 24 und die Radialbohrung 25 in den Pumpeninnenraum 19 abströmen kann und somit die Druckförderung in die Förderleitung 20 unterbrochen wird. Zur Bemessungsvorrichtung für die Kraftstoffeinspritzmenge gehört noch ein Sensor 26 in Form eines Drehstellungsgebers (Fig. 3-5) zur Erfassung des Kraftstoff-Zumeßbeginns (ZB, Fig. 2), der durch eine solche Pumpenkolbenstellung festgelegt ist, bei welcher die Querbohrung 24 wieder von der Radialbohrung 25 abgetrennt ist. Das Magnetventil 22 wird von einem nicht dargestellten Steuergerät gesteuert. Das Steuergerät arbeitet in Abhängigkeit von Parametern, die für die Bemessung und die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzmenge zu berücksichtigen sind, und kann hierzu ein Kennfeld enthalten, in dem Sollwerte für die einzuspritzende Kraftstoffmenge enthalten sind.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung zur Bemessung der Kraftstoffeinspritzmenge sei anhand der Diagramme in Fig. 2 nachstehend kurz erläutert:

Das mittlere Diagramm zeigt die Erhebungskurve h der Nockenbahn 13 der Hubscheibe 12 über den Drehwinkel α der Hubscheibe 12. Der Drehwinkelbereich A entspricht dabei dem Förderhub und der Drehwinkelbereich B dem Saughub des Pumpenkolbens 17. UT ist der untere Totpunkt und OT ist der obere Totpunkt des Pumpenkolbens 17. Bei FB (Förderbeginn) setzt die Kraftstofförderung in die Förderleitung 20 ein bis zum Punkt FE (Förderende). Hier ist die Querbohrung 24 in Verbindung mit der Radialbohrung 25 gebracht, so daß der restliche Kraftstoff aus dem Druckraum in der Zylinderbüchse 16 in den Pumpeninnenraum 19 abfließt. Dies erfolgt in dem Bereich zwischen dem Öffnen des Entlastungskanals, entsprechend dem Förderende FE, und dem oberen Totpunkt OT. Spätestens bei Erreichen des Punktes OT wird das Magnetventil 22 geöffnet. Im Bereich zwischen OT und Schließpunkt des Entlastungskanals, der mit dem Zumeßbeginn ZB übereinstimmt, wird nun bei geöffnetem Magnetventil 22 über den Kraftstoffeinlaßkanal 18 Kraftstoff aus dem Pumpeninnenraum 19 angesaugt. Da nach wie vor der Entlastungskanal (Sackbohrung 23, Querbohrung 24, Radialbohrung 25) wirksam ist, wird auch hierdurch Kraftstoff aus dem Pumpeninnenraum 19 angesaugt. Dadurch ist der Druckraum in der Zylinderbüchse 16 ständig gefüllt und gespült. Mit Einsetzen des Zumeßbeginns ist der Entlastungskanal verschlossen. Nunmehr wird Kraftstoff über das Magnetventil angesaugt, bis das Magnetventil 22 schließt. Die wirksame Saughublänge ist mit α₂ bezeichnet. Die Zumeßdauer t für den Kraftstoff - und damit die Kraftstoffeinspritzmenge - ist damit festgelegt durch den Zumeßbeginn ZB und den Schließzeitpunkt des Magnetventils 22. In dem oberen Diagramm in Fig. 2 sind die Schaltzeiten des Magnetventils über den Drehwinkel der Hubscheibe 12 dargestellt. Beim Abschalten des Magnetventils tritt eine Spannungsdiskontinuität auf, die sich zur Erzeugung eines das Zumeßende ZE charakterisierenden Zumeßende-Signals 37 (unteres Diagramm in Fig. 2) auswerten läßt.

Wie schon erwähnt, dient der Sensor 26 zur exakten Erfassung des Zumeßbeginns und gibt ein Zumeßbeginn-Signal 36 (unteres Diagramm in Fig. 2) ab, wenn der Pumpenkolben 17 die entsprechende, oben beschriebenen Kolbenstellung einnimmt. Wie aus den Fig. 3-5 zu erkennen ist, ist der Sensor 26 ein Drehgeber 27, der einen Detektor 28 aufweist, der an einem mit der Hubscheibe 12 synchron drehenden Teil angeordnete Marken 29 abtastet. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 sind die Marken 29 unmittelbar am Umfang der Hubscheibe 12 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 und 4 sind die Marken 29 am Umfang einer mit der Antriebswelle 11 drehfest verbundenen Scheibe 30 angebracht. Die Zahl der jeweils am Umfang angeordneten Marken 29 entspricht der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine und damit der Zahl der vom Pumpenkolben 17 sukzessive gespeisten Förderleitungen 20. Die Anordnung der Marken 29 ist so getroffen, daß der Detektor 28 jeweils eine Marke 29 erfaßt, wenn die Hubscheibe 12 um einen Drehwinkel α₁ (Fig. 2) verdreht ist. Bei Durchlaufen dieses Drehwinkels α₁ hat der Pumpenkolben 17 exakt den zum Erreichen des Zumeßbeginns erforderlichen Hubweg zurückgelegt. Der Detektor 28 erzeugt den Zumeßbeginn- Impuls 36, was induktiv oder fotoelektrisch erfolgen kann.

Zur Änderung des Spritzzeitpunktes ist in der Kraftstoffeinspritzpumpe weiterhin ein Spritzversteller 31 vorgesehen, der mit zunehmender Drehzahl den Einspritzzeitpunkt auf früh verstellt. Ein solcher Spritzversteller 31 ist in Aufbau und Funktion in der DE-OS 31 23 325 ausführlich beschrieben. Zur Spritzzeitverstellung verdreht der Spritzversteller 31 den Rollenring 15 in Umfangsrichtung. Damit dabei die Zuordnung von Drehwinkel α₁ und Hub des Pumpenkolbens 17 bis zum Erreichen des Zumeßbeginns ZB erhalten bleibt, ist der Detektor 28 am Rollenring 15 befestigt und nimmt somit an der Drehbewegung des Rollenrings 15 teil. Wie aus Fig. 3-5 ersichtlich, kann dabei der Detektor 28 in einem Halter 32 angeordnet sein, der seinerseits mittels zweier Schrauben 33 an dem Rollenring 15 verschraubt ist. Die Schrauben 33 greifen dabei durch Langlochbohrungen 34 im Halter 32 hindurch und sind in ein entsprechendes Gewinde im Rollenring 15 eingedreht. Die Langlöcher 34 gestatten es, zu Justierzwecken den Detektor 28 am Rollenring 15 in dessen Umfangsrichtung in Grenzen zu verschieben und nach erfolgter Justierung mittels der Schrauben 33 festzusetzen. Dadurch können Toleranzen in den Bauteilen oder in der Anbringung der Marken 29 eliminiert werden.

Zwischen zwei am Umfang der Hubscheibe 12 oder am Umfang der damit synchron drehenden Scheibe 30 aufeinanderfolgenden Marken 29 sind noch eine Vielzahl äquidistanter Markierungen 35 angeordnet. Als Distanz zwischen den Markierungen 35 wird etwa 5-10° Nockenwinkel gewählt. Diese Markierungen 35 sind deutlich unterscheidbar von den Marken 29 ausgebildet, z. B. durch unterschiedliche Größe. Auch diese Markierungen werden von dem Detektor 28 erfaßt. Es ist jedoch auch möglich, zur Abtastung der Markierungen 35 einen weiteren separaten Drehgeber zu verwenden. Mit Hilfe dieser Markierungen kann die momentane Drehzahl n der Hubscheibe 12 exakt festgestellt werden. Aus der Drehzahl n und der Zumeßdauer t kann unter Berücksichtigung der Kolbenfläche und eines Proportionalitätsfaktors die tatsächliche Einspritzmenge bestimmt werden. Diese kann als Istsignal zur Korrektur des Zumeßende-Signals verwendet werden (Fig. 5).

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe mit wenigstens einem Pumpenkolben, der von einem Nockenantrieb bewegt wird, bestehend aus einem drehfesten Teil (15) und einem von einer Antriebswelle (11) angetriebenen rotierenden Teil (12), von denen der eine Teil (12) eine Nockenbahn (13) mit mehreren Nockenerhebungen (8) aufweist und einer der Teile gegenüber dem anderen Teil mittels einer Spritzverstelleinrichtung (31) verdrehbar und damit die Zuordnung des durch die Nockenerhebungen bewirkten Hubes des wenigstens einen Pumpenkolben (17) zum Drehwinkel der Antriebswelle änderbar ist und mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung eines Sensors (26), der eine bestimmte Hubstellung des Pumpenkolbens erfaßt, wobei der Sensor ein Drehstellungsgeber (27) ist, der einen mit dem einen Teil (15) des Nockenantriebs oder eines zu diesem synchron bewegten Teils verbundenen ersten Geberteil (28) und jeweils mit dem anderen Teil (12) des Nockenantriebs oder eines synchron zu diesem bewegten Teils verbundene zweite Geberteile (29) aufweist, deren Überdeckung miteinander einem der bestimmten Hubstellungen des Pumpenkolbens entsprechenden Punkt der jeweiligen Nockenerhebung entspricht und daß der Drehstellungsgeber zu diesem Zeitpunkt der Überdeckung ein Steuersignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Geberteil (28) mit dem von der Spritzverstelleinrichtung (31) bewegten Teil (15) des Nockenantriebs in Drehrichtung desselben einstellbar gekoppelt ist und die zweiten Geberteile (29) mit dem von der Antriebswelle (11) angetriebenen rotierenden Teil (12) des Nockenantriebs oder einem mit diesem synchron angetriebenen Teil verbunden sind.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (17) in an sich bekannter Weise einen Pumpenarbeitsraum (9) begrenzt, von dem aus über eine Verteileröffnung (7) eines synchron zum Nockenantrieb angetriebenen Verteilers (17) am Umfang des Verteilers angeordnete Förderleitungen (20) nacheinander entsprechend der Zahl der Pumphübe des Pumpenkolbens mit Kraftstoff versorgt werden und der Pumpenarbeitsraum (9) über eine elektrisch gesteuerte in einen Kraftstoffeinlaßkanal (18) angeordnete Kraftstoffzumeßeinrichtung (22) während einem variablen Saughub des Pumpenkolbens entlang der jeweiligen Nockenerhebungskurve von einer durch den Drehstellungsgeber erfaßten Hubstellung ab bis zu einem gesteuerten Schließpunkt der Kraftstoffzumeßeinrichtung mit Kraftstoff versorgt wird.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (9) vom Ende des Förderhubs des Pumpenkolbens (17) bis zu einer durch den Drehstellungsgeber (27) signalisierten Saughubstellung des Pumpenkolbens mit dem Kraftstoffvorrat (19) verbunden ist, von dem aus der Kraftstoffeinlaßkanal (18) abzweigt.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei am Umfang der Hubscheibe (12) oder eines damit synchron drehenden Teils (30) aufeinanderfolgenden Marken (29) eine Vielzahl äquidistanter Markierungen (35) angeordnet ist, die von dem Detektor (28) oder einem weiteren Detektor erfaßt werden.