DE3336923A1

DE3336923A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3336923A1
Application number: DE19833336923
Authority: DE
Inventors: Ilija Dipl.-Ing. Djordjevic; Franz Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart Eheim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-10-11
Filing date: 1983-10-11
Publication date: 1985-04-18
Also published as: JPS6075650U; DE3336923C2; JPH0569340U; JPH0543245Y2; JP2525090Y2

Description

R. 18993
3.8.1983 Boer

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des An-Spruchs 1 definierten Gattung.

Bei einer solchen Kraftstoffeinspritzpumpe schwankt die Kraftstoffeinspritzmenge mit sich ändernder Temperatur des Kraftstoffes. Die Temperatur des Kraftstoffes ändert sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur oder aufgrund von Sonneneinstrahlung auf den Kraftstoffbehälter. Da außerdem die Kühlung der Kraftstoffpumpe durch Umwälzung eines Teils des Kraftstoffs erfolgt, ändert sich die Kraftstofftemperatür darüber hinaus in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bzw. von der Fahrweise des Kraftfahrzeugs .

Mit zunehmender Kraftstofftemperatur sinkt einerseits der Energieinhalt des Kraftstoffes, infolge abnehmender Dichte,und vergrößern sich andererseits infolge geringerer Viskosität die Leckverluste des Kraftstoffs in der Einspritzanlage. Die Kraftstoffeinspritzpumpe ist gewöhnlich so eingestellt, daß sie die optimale Einspritzmenge bei einer vorbestimmten Kraftstofftemperatur von beispielsweise 30 C abgibt. Ein stärkeres Absinken der Kraftstofftemperatür führt dabei zu einer Vergrößerung der Einspritzmenge mit entsprechend verstärkter Rauchentwicklung in den Abgasen. Umgekehrt bewirkt ein stärkerer Anstieg der Kraftstofftemperatur eine Verkleinerung der Einspritzmenge, wodurch die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung erheblich absinkt.

Zur Kompensation des Temperatureinflusses ist bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe der eingangs genannten Art (DE-OS 29 32 795) das wärmeempfindliche Stellelement zwischen dem Einstellhebel und einem Teil einer Einstellschraube für die Vollastmenge angeordnet. Das wärmeempfindliche Element ist als Dehnstoffelement oder als Bimetallglied ausgebildet.

Eine solche Kompensation des Temperatureinflusses ist über den gesamten Drehzahlbereich konstant und nur von der Temperatur des Kraftstoffes abhängig. Sie berücksichtigt nicht, daß die Leckverluste mit zunehmender Temperatur bei niedriger Drehzahl größer ist als bei höherer Drehzahl, somit bei gleicher Temperaturzunähme der Leistungsabfall im unteren Drehzahlbereich ein größerer ist als im oberen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Korrektur der Einspritzmenge infolge sich ändernder Temperatur des Kraftstoffes drehzahlabhängig erfolgt. Die gleiche Temperaturzunähme führt bei niedriger Drehzahl zu einer wesentlich stärkeren Vergrößerung der Kraftstoff einspritzmenge als bei hoher Drehzahl, da im ersten Fall der durch die Temperaturzunahme hervorgerufene Verschiebeweg des wärmeempfindlichen Stellelements vollständig und im zweiten Fall nur teilweise auf den den Saughub des Pumpen- und Verteilerkolbens und damit die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmenden Steuerschieber übertragen wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2 - 7.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 jeweils eine schematische Seitenansicht bis 4 einer Regelmechanik zur Kraftstoffmengenregelung der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1 gemäß einem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ,

Fig. 5 ein Diagramm des Verschiebewegs eines Steuerschiebers der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1 in Abhängigkeit von der Drehzahl bei unterschiedlicher Kraftstofftemperatur.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe hat einen Drehzahlverstell- oder Fahrpedalhebel 10,dessen Schwenkbewegung über eine Regelfederll auf einen Spannhebel 12 übertragen wird und diesen im Gegenuhrzeigersinn schwenkt. Die Schwenkbewegung des Spannhebels 12 wird über einen spannhebelfesten Anschlag 13 bzw. eine Startfeder 14 auf einen Starthebel 15 übertragen. Spannhebel 12 und Starthebel 15 schwenken um einen gemeinsamen Drehpunkt 16, der auf einen in 17 schwenkbaren Einstellhebel 18 angeordnet ist. Der zweiarmige Starthebel 15 ist an einem Ende mit einem Steuerschieber 19 gekoppelt. Entsprechend der Schwenkbewegung des Starthebels 15 wird der Steuerschieber 19 axial verschoben, wobei letzterer auf einem unteren Abschnitt eines Pumpen- und Verteilerkolbens 20 gleitet. Der Pumpen- und Verteilerkolben 20 führt in bekannter Weise unter der Wirkung einer angetriebenen Hubscheibe 21 in einer Zylinderbuchse 25 eine rotierende und oszillierende Bewegung aus, um Kraftstoff über einen Einlaß 22 anzusaugen und über einen Auslaß 23 in eine Förderleitung zu einem Zylinder der Brennkraftmaschine zu fördern.

Die Steuerung der geförderten Kraftstoffmenge durch den Pumpen- und Verteilerkolben 20 geschieht durch Steuerung des Zeitpunkts, zu welchem ein Rücklaufdurchlaß 24 öffnet und schließt und dabei den Arbeitsraum in der Zylinder-

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buchse 25 mit dem Pumpeninnenraum verbindet bzw. die Verbindung trennt. Dieser Zeitpunkt ist durch die jeweilige Stellung des Steuerschiebers 19 bestimmt. Eine Verschiebung des Steuerschiebers nach rechts bewirkt dabei eine Verzögerung der Öffnungszeit des Rücklaufdurchlasses 24 und damit eine Vergrößerung der Kraftstoffeinspritzmenge. Durch Schwenken des Starthebels 15 und des Spannhebels 12 entgegen Uhrzeigersinn, z.B. durch Niedertreten des Fahrpedals, wird der Steuerschieber 19 nach rechts verschoben und die Kraftstoffmenge vergrößert.

An dem Starthebel 15, und zwar an dem vom Steuerschieber 19 abgekehrten Hebelarm, greift eine Reglermuffe eines Drehzahlreglers 27 an, und zwar in einer solchen Weise, daß mit zunehmender Drehzahl der Starthebel im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Der Drehzahlregler wird über eine Antriebswelle 28 zum Antrieb des Pumpen- und Verteilerkolbens 20 angetrieben, wobei sich zwei Fliehgewichte 29 mit zunehmender Drehzahl aufspreizen und-dabei die Reglermuffe 26 axial nach rechts verschieben. Die dadurch hervorgerufene Verschwenkung des Starthebels 15 - und nach Überwindung der Kraft der Startfeder 14 des Spannhebels 12 - führt zu einer Verschiebung des Steuerschiebers 19 nach links und damit zu einer Verkleinerung der Kraftstoffeinspritzmenge.

Der Spannhebel 12 und Starthebel 15 tragende zweiarmige Einstellhebel 18 mit seinem Schwenkpunkt 17 ist durch eine an seinem unteren Ende angreifende Druckfeder im Uhrzeigersinn belastet, wobei das obere Ende des Einstellhebels 18 in Fig. 1 an der Einstellschraube anliegt. Durch Schwenken des Einstellhebels 18 entgegen Uhrzeigersinn verschiebt sich der Steuerschieber 19 nach

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rechts, so daß die Einspritzmenge vergrößert wird.

Die aus Fahrpedalhebel 10, Regelfeder · 11, Spannhebel 12, Starthebel 15, Einstellhebel 18, Steuerschieber 19 und Drehzahlregler 27 bestehende Regelmechanik zur Kraftstoffmengeneinstellung ist in den Figuren 2-3 schematisch herausgezeichnet. In dieser Regelmechanik ist zur drehzahlabhängigen Kompensation der Kraftstofftemperatur jeweils ein wärmeempfindliches Stellelement 32 und eine Kompensationsvorrichtung 33 vorgesehen. Das wärmeempfindliche Stellelement 32 ist in allen Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2-4 als Dehnstoffelement 34 ausgebildet, das einen Verschiebestößel 35 und einen den Verschiebestößel 35 betätigenden,in einem Gehäuse 36 eingeschlossenen Dehnstoff 37 aufweist. Die in einer Verstellbewegung des Verschiebestößels 35 umgesetzte Ausdehnung des Dehnstoffs 37 bei Temperaturzunähme wird über die Kompensationsvorrichtung 33 in eine Verschiebebewegung des Steuerschiebers 19 umgesetzt, so daß die Stellung des Steuerschiebers 19 entsprechend der Kraftstofftemperatur korrigiert wird. Die Kompensationsvorrichtung 33 ist dabei so ausgebildet, daß sie den Verschiebeweg des Verschiebestößels 35 im unteren Drehzahlbereich voll und im oberen Drehzahlbereich nur teilweise zur Axialverschiebung des Steuerschiebers 19 wirksam werden läßt.

In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 4 ist die Kompensationsvorrichtung 33 als vorgespannte Haltefeder 38 ausgebildet und in Reihe mit dem Verschiebestößel 35 angeordnet. Dehnstoffelement 34 und Haltefeder 38 sind dabei in die Kraftlinie bzw. Kraftkette zwischen Regelfeder 11 und Reglermuffe 26 eingeschaltet.

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und zwar derart, daß die Haltefeder 38 bei kleiner Verschiebekraft der Reglermuffe 26 im wesentlichen inkompressibel und erst bei größerer Reglermuffenkraft teilweise komprimierbar ist. Die Reglermuffenkraft ist drehzahlabhängig und nimmt aufgrund der Fliehgewichte 29 mit zunehmender Drehzahl zu. Die thermische Ausdehnung des Dehnstoffelements 34 infolge einer Temperaturzunähme ΔΤ, die sich in einem entsprechenden Verschiebeweg des Verschiebestößels auswirkt, wird somit im unteren Drehzahlbereich über die nicht zusammendrückbare Haltefeder vollständig in eine Schwenkbewegung des Starthebels umgesetzt und führt zu einer entsprechenden Verschiebung des Steuerschiebers 19 nach rechts, was wiederum eine Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge bewirkt. Der gleiche Verschiebeweg des Verschiebestößels 35 im oberen Drehzahlbereich, also wenn die Gegenkraft der Reglermuffe 26 auf den Starthebel 15 wesentlich größer ist, wird teilweise durch das nunmehr einsetzende Zusammendrücken der Haltefeder 38 kompensiert und nur teilweise in eine Schwenkbewegung des Starthebels 15 umgesetzt. Entsprechend kleiner ist der Verschiebeweg des Steuerschiebers 19 und entsprechend kleiner ist bei gleicher Temperaturzunahme des Kraftstoffs die Vergrößerung der Kraftstoffeinspritzmenge. Diese Wirkungsweise ist anhand des Diagramms in Fig. 5 leicht zu erkennen. Bei einer Temperatur T., die z.B. 30 C ist, ist das wärmeempfindliche Stellelement 32 unwirksam und der Verschiebeweg s des Steuerschiebers 19 ist über den gesamten Drehzahlbereich konstant. Steigt die Temperatur des Kraftstoffes auf die Temperatur T„ an, so dehnt sich das Dehnstoffelement 34, aus und der Verschiebeweg des Verschiebestößels 35 führt zu einem zusätzlichen Verschiebeweg As des Steuerschiebers 19. Mit zunehmender Dreh-

zahl steigt die Verschiebekraft der Reglermuffe 26 am Starthebel 15, so daß die zum Schwenken des Starthebels 15 erforderliche Verschiebekraft des Verschiebestößels 35 größer wird als die Vorspannkraft der Haltefeder 38. Diese wird nunmehr teilweise komprimiert, so daß sich der Verschiebeweg des Verschiebestößels 35 in einen Komprimierweg Af der Haltefeder 38 und in einen Verschiebeweg As des Steuerschiebers 19 aufteilt (Fig. 5).

In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist das Gehäuse des Dehnstoffelements 34 an dem Spannhebel 12 befestigt, während die Haltefeder 38 unter Vorspannung am Starthebel 15 gehalten ist. Verschiebestößel 35 und Haltefeder 38 sind fluchtend ausgerichtet, wobei die Verschieberichtung des Verschiebestößels 35 in Kompressionsrichtung der Haltefeder 38 auf den Starthebel 15 zu gerichtet ist.

Die Haltefeder ist an dem Starthebel 15 mittels eines axial verschieblichen Spanngliades 39 befestigt. Der Verschiebestößel 35 liegt an dem einen Ende des Spanngliedes 39 an.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird die Haltefeder 38 von einer üblicherweise vorhandenen Leerlauffe- der 40 gebildet, die zwischen dem Spannhebel 12 und der Regelfeder 11 eingeschaltet ist und im Leerlauf das Gleichgewicht zu der von den Fliehgewichten 29 erzeugten Kraft hält. Das Dehnstoffelement 34 ist gehäuseseitig mit der Regelfeder 11 verbunden, während der zentral durch den Dehnstoff 37 und das Gehäuse 36 geführte Verschiebestößel 35 durch den Spannhebel 12 hindurchtritt und das Halteglied für die Leerlauffeder 40 am Spannhebel

bildet. Die Leerlauffeder 40 stützt sich somit an dem Spannhebel 12 und an einem endseitigen Querstück 41 des Verschiebestößels 35 ab. Innerhalb des Gehäuses 36 weist der Verschiebestößel 35 eine endseitige Kolbenfläche 42 auf. Bei Ausdehnung des Dehnstoffes 37 wird der Verschiebestößel 35 in Fig. 4 nach links verschoben, wodurch über die Haltefeder 38 der Spannhebel 12 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird. Diese Bewegung des Spannhebels 12 wird auf den Starthebel 15 übertragen, der den Steuerschieber 19 in Fig. 4 nach rechts in Richtung größerer Kraftstoffeinspritzmenge verstellt. Auch hier wiederum ist die Haltefeder 38 vorgespannt, so daß im unteren Drehzahlbereich, also bei geringer Kraft der Reglermuffe 26,die Haltefeder 38 im wesentlichen inkompressibel ist und erst bei Ansteigen der Drehzahl und damit einer Kraft der Reglermuffe 26, die größer ist als die Vorspannkraft der Haltefeder 38, teilweise bei der Verschiebung des Schiebestößels 35 zusammengedrückt wird.

Bei dein Ausführungsbeispiel in Fig. 3 wird die Kompensationsvorrichtung 33 von einem Stellkolben 43 gebildet, der von dem Saugdruck einer Förderpumpe 44 (Fig. 1) beaufschlagt wird. Die Förderpumpe 44 fördert Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Vorratsbehalter in den Pumpeninnenraum. Der Stellkolben 43 ist in einer mit der Förderpumpe 44 verbundenen Steuerkarnmer 46 angeordnet und von einer Rückstellfeder 45 entgegen dem Saugdruck p_c der Förderpumpe beaufschlagt. Infolge des Saugdrucks p_c der Förderpumpe 44, der sich mit zunehmender Drehzahl vergrößert, verschiebt sich der Stellkolben 43 in Fig. 3 unter Zusammendrücken der Rückstellfeder 45 nach rechts.

Das wiederum als Dehnstoffelement 34 ausgebildete ■wärmeempfindliche Stellelement 32 ist unmittelbar in dem Stellkolben 43 angeordnet und beaufschlagt den Einstellhebel 18 entgegen der Rückstellwirkung der Druckfeder 30. Bei geringer Drehzahl ist der

Druck der Förderpumpe 44 gering. Der Stellkolben 43 nimmt in etwa die in Fig. 3 gezeigte Stellung ein. Nimmt die Kraftstofftemperatür zu, so dehnt sich der Dehnstoff 37 aus und das Verschiebeele-.

ment 35 schwenkt den Einstellhebel 18 entgegen Uhrzeigersinn. Der Schwenkpunkt von Starthebel 15 und Spannhebel 12 wird dadurch in Fig. 3 nach rechts verschoben, wobei die gleiche Verschiebebewegung auf den Steuerschieber 19 übertragen wird. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird erhöht. Bei großer Drehzahl bewirkt der erhöhte Druck der Förderpumpe 44 eine Verschiebung des Stellkolbens 43 in Fig. 3 nach rechts. Damit gewinnt der Verschiebestößel 35 einen mehr oder weniger großen Abstand vom Einstellhebel 18. Ein gleicher Temperaturanstieg im Kraftstoff, der den gleichen Verschiebeweg des Verschiebestößels 35 auslöst, führt erst nach Überwindung des Abstandes zwischen Verschiebestößel 35 und Einstellhebel 18 zu einem Schwenken des Einstellhebels 18. Dieses ist somit wesentlich geringer und damit auch der Verschiebeweg des Steuerschiebers 19. Die bei höherer Drehzahl und gleicher Temperaturzunahme eingestellte Kraftstoffeinspritzmenge ist somit geringer.

Claims

3.8.1983

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem auf einem Pumpen- und Verteilerkolben gleitenden Steuerschieber zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge, mit einer Regelmechanik zur Verschiebung des Steuerschiebers und mit einem der Kraftstofftemperatur im Pumpeninnenraum ausgesetzten •wärmeempfindlichen Stellelement zur Beeinflussung der Steuerschieberstellung in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem wärmeempfindlichen Stellelement (32) eine Kompensationsvorrichtung (33) gekoppelt ist, die eine durch Temperaturänderung hervorgerufene Verstellbewegung des Stellelements

(32) im unteren Drehzahlbereich voll und im oberen Drehzahlbereich nur teilweise als Axialverschiebung des Steuerschiebers (19) wirksam werden läßt.

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2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, bei welcher die Regelmechanik einen am Steuerschieber zu dessen Axialverschiebung angreifenden, um einen Drehpunkt schwenkbaren zweiarmigen Starthebel, an dessen vom Steuerschieber abgekehrtem Hebelarm eine axial verschiebbare Reglermuffe eines Drehzahlreglers angreift, und einen um den Drehpunkt des Starthebels schwenkbaren und mit letzterem kuppelbaren Spannhebel aufweist, an dem über eine Regelfeder ein Drehzahlverstellhebel angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeempfindliche Stellelement (32) als Dehnstoff element (34) mit in einem Gehäuse (36) eingeschlossenem Dehnstoff (37) und von diesem betätigtem Verschiebestößel (35) und die Kompensationsvorrichtung (33) als eine in Reihe mit dem Verschiebestößel (35) angeordnete vorgespannte Haltefeder (38) ausgebildet ist und daß das Dehnstoffelement (34) und die Haltefeder (38) in die Kraftlinie zwischen Regelfeder (11) und Reglermuffe (26) des Drehzahlreglers (27) derart eingeschaltet sind, daß die Haltefeder (38) bei kleiner Reglermuffenkraft im wesentlichen inkompressibel und erst bei größerer Reglermuffenkraft komprimierbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (36) des Dehnstoffelements (34) an dem Spannhebel (12) und die vorgespannte Haltefeder (3 8) an dem Starthebel (15) befestigt ist und daß die Haltefeder (38) in Verschieberichtung des Verschiebestößels (35) an diesem anliegt.

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4. Kraftstoff einspritzpumpe nach Anspruch 1, mit einer den Kraftstoff in den Pumpeninnenraum fördernden Förderpumpe und mit einem schwenkbar gelagerten Einstellhebel mit Rückführfeder, auf welchem der gemeinsame Drehpunkt von Start- und Spannhebel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsvorrichtung (33) einen vom Saugäruck der Förderpumpe (44)beaufschlagten Stellkolben (43) aufweist, daß das wärmeempfindliehe Stellelement (32) im Stellkolben (43) angeordnet ist und den Einstellhebel (18) entgegen dessen Rückführfeder (30) beaufschlagt und daß der Stellkolben (43) derart ausgebildet ist, daß er sich mit zunehmendem Saugdruck (ρ ) der Förder-

pumpe (44) entgegen der Verstellbewegung des wärmeempfindlichen Stellelements (32) verschiebt.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeempfindliche Stellelement (32) einen im Stellkolben (43) eingeschlossenen Dehnstoff (37) und einen vom Dehnstoff beaufschlagten Verschiebestößel (35) aufweist, der am Einstellhebel (18) anliegt, und daß die vom Verschiebestößel (35) abgekehrte Kolbenfläche des Stellkolbens (43) eine mit der Förderpumpe (44) verbundene Steuerkammer (46) begrenzt.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellkolben-Rückstellfeder 45 in der Steuerkamm^r

(46) angeordnet ist.

Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, mit
einer zwischen Spannhebel und Regelfeder eingeschalteten Leerlauffeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefeder (38) von der Leerlauffeder (40) gebildet und daß das Dehnstoffelement (34) an der Regelfeder (11)
derart befestigt ist, daß die Verschiebebewegung des Verschiebestößels (35) in Kompressionsrichtung der Leerlauffeder (40) gerichtet ist.