DE3336923C2 - - Google Patents

Description

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 Tem­ peratur des Kraftstoffes. Die Temperatur des Kraft­ stoffes ändert sich in Abhängigkeit von der Umgebungs­ temperatur oder aufgrund von Sonneneinstrahlung auf den Kraftstoffbehälter. Da außerdem die Kühlung der Kraftstoffpumpe durch Umwälzung eines Teils des Kraft­ stoffs erfolgt, ändert sich die Kraftstofftemperatur darüber hinaus in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bzw. von der Fahrweise des Kraftfahr­ zeugs.

Mit zunehmender Kraftstofftemperatur sinkt einerseits der Energieinhalt des Kraftstoffes, infolge abnehmender Dichte, und vergrößern sich andererseits in folge gerin­ gerer Viskosität die Leckverluste des Kraftstoffs in der Einspritzanlage. Die Kraftstoffeinspritzpumpe ist gewöhnlich so eingestellt, daß sie die optimale Ein­ spritzmenge bei einer vorbestimmten Kraftstofftempera­ tur von beispielsweise 30°C abgibt. Ein stärkeres Ab­ sinken der Kraftstofftemperatur führt dabei zu einer Vergrößerung der Einspritzmenge mit entsprechend ver­ stärkter 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 ge­ nannten Art (DE-OS 29 32 795) das wärmeempfindliche Stellelement zwischen dem Einstellhebel und einem Teil einer Einstellschraube für die Vollastmenge ange­ ordnet. Das wärmeempfindliche Element ist als Dehnstoff­ element oder als Bimetallglied ausgebildet.

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

Es liegt die Aufgabe vor, die Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art mit durch die Kraftstofftem­ peratur modifizierten Leistungsverhalten dahingehend weiterzubilden, daß der durch den Einfluß der Leckver­ luste bedingte Leistungsabfall im unteren Drehzahlbe­ reich verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Korrektur der Ein­ spritzmenge infolge sich ändernder Temperatur des Kraftstoffes drehzahlabhängig erfolgt. Die gleiche Temperaturzunahme führt bei niedriger Drehzahl zu einer wesentlich stärkeren Vergrößerung der Kraft­ stoffeinspritzmenge als bei hoher Drehzahl, da im ersten Fall der durch die Temperaturzunahme hervor­ gerufene Verschiebeweg des wärmeempfindlichen Stell­ elements vollständig und im zweiten Fall nur teil­ weise auf den den Saughub des Pump- und Verteiler­ kolbens und damit die Kraftstoffeinspritzmenge be­ stimmenden Steuerschieber übertragen wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 und 3 jeweils eine schematische Seitenansicht einer Regelmechanik zur Kraftstoffmengen­ regelung der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem ersten und zweiten Aus­ führungsbeispiel, und

Fig. 4 ein Diagramm des Verschiebewegs des die Einspritzmenge bestimmenden Steuerschiebers der Kraftstoffeinspritz­ pumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl bei unterschiedlicher Kraft­ stofftemperatur.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe hat einen Drehzahlverstell- oder Fahrpedalhebel 10, dessen Schwenkbewe­ gung über eine Regelfeder 11 auf einen Spannhebel 12 über­ tragen 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. Ent­ sprechend der Schwenkbewegung des Starthebels 15 wird der Steuerschieber 19 axial verschoben, wobei letzterer auf einem unteren Abschnitt eines Pump- und Verteiler­ kolbens 20 gleitet. Der Pump- und Verteilerkolben 20 führt in bekannter Weise unter der Wirkung einer ange­ triebenen Hubscheibe 21 in einer Zylinderbuchse 25 eine rotierende und oszillierende Bewegung aus, um Kraft­ stoff 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 Pump- und Verteilerkolben 20 geschieht durch Steuerung des Zeitpunkts, zu welchem ein Rücklaufdurchlaß 24 öffnet und schließt und dabei den Arbeitsraum in der Zylinder­ buchse 25 mit dem Pumpeninnenraum verbindet bzw. die Verbindung trennt. Dieser Zeitpunkt ist durch die jeweilige Stellung des Steuerschiebers 19 be­ stimmt. Eine Verschiebung des Steuerschiebers nach rechts bewirkt dabei eine Verzögerung der Öffnungs­ zeit 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 Steuerschie­ ber 19 abgekehrten Hebelarm, greift eine Reglermuffe 26 eines Drehzahlgebers 27 an, und zwar in einer solchen Weise, daß mit zunehmender Drehzahl der Starthebel 15 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Der Drehzahlgeber 27 wird über eine Antriebswelle 28 zum Antrieb des Pump- und Verteilerkolbens 20 angetrieben, wobei sich zwei Fliehgewichte 29 mit zunehmender Drehzahl aufspreizen und dabei die Reglermuffe 26 axial nach rechts ver­ schieben. Die dadurch hervorgerufene Verschwenkung des Starthebels 15 - und nach Überwindung der Kraft der Startfeder 14 des Spannhebels 12 - führt zu einer Ver­ schiebung des Steuerschiebers 19 nach links und damit zu einer Verkleinerung der Kraftstoffeinspritzmenge.

Der den Spannhebel 12 und den Starthebel 15 tragende zweiarmige Einstellhebel 18 mit seinem Schwenkpunkt 17 ist durch eine an seinem unteren Ende angreifende Rückführfeder 30 im Uhrzeigersinn belastet, wobei das obere Ende des Einstellhebels 18 in Fig. 1 am Verschiebestößel 35 einer Kompensationsvorrichtung 33 anliegt. Durch Schwenken des Einstellhebels 18 entgegen Uhrzeigersinn verschiebt sich der Steuerschieber 19 nach rechts, so daß die Einspritzmenge vergrößert wird. In der aus Fahrpedalhebel 10, Regelfeder 11, Spann­ hebel 12, Starthebel 15, Einstellhebel 18, Steuerschie­ ber 19 und Drehzahlgeber 27 bestehenden Regel­ mechanik zur Kraftstoffmengeneinstellung ist zur drehzahlabhängigen Kompensation der Kraftstofftemperatur die Kompensationsvorrichtung 33 vorgesehen, die ein wärmeempfindliches Stellelement 32 enthält. Das wärmeempfindliche Stellelement 32 ist in beiden Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2 und 3 als Dehnstoffelement 34 ausgebildet, das einen Verschiebestößel 35 und einen den Verschie­ bestößel 35 betätigenden, in einem Gehäuse 36 einge­ schlossenen Dehnstoff 37 aufweist. Die in einer Ver­ stellbewegung des Verschiebestößels 35 umgesetzte Aus­ dehnung des Dehnstoffs 37 bei Temperaturzunahme wird über die Kompensationsvorrichtung 33 in eine Verschie­ bebewegung des Steuerschiebers 19 umgesetzt, so daß die Stellung des Steuerschiebers 19 entsprechend der Kraftstofftemperatur korrigiert wird. Die Kompensations­ vorrichtung 33 ist dabei so ausgebildet, daß sie den Verschiebeweg des Verschiebestößels 35 im unteren Dreh­ zahlbereich voll und im oberen Drehzahlbereich nur teilweise zur Axialverschiebung des Steuerschiebers 19 wirksam werden läßt. Die Kompensationsvorrichtung 33 ist als vorgespannte Haltefeder 38 ausgebildet, die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in Reihe mit dem Verschie­ bestößel 35 angeordnet ist. Dehnstoffelement 34 und Halte­ feder 38 sind dabei in den Kraftfluß zwischen Regelfeder 11 und Reglermuffe 26 eingeschaltet, wobei das Gehäuse 36 des Dehnstoffelements 34 an dem Spannhebel 12 befestigt ist, während die Haltefeder 38 unter Vorspannung am Start­ hebel 15 gehalten ist. Verschiebestößel 35 und Halte­ feder 38 sind zueinander fluchtend ausgerichtet, wobei die Ver­ schieberichtung des Verschiebestößels 35 in Kompressions­ richtung der Haltefeder 38 auf den Starthebel 15 zu ge­ richtet ist. Die Haltefeder 38 ist an dem Starthebel 15 mittels eines axial verschieb­ lichen Spanngliedes 39 befestigt. Der Verschiebestößel 35 liegt an dem einen Ende des Spanngliedes 39 an. Die Wirkungsweise ist derart, daß die Haltefeder 38 bei kleiner Verschiebekraft der Reglermuffe 26 im wesentlichen inkompressibel und erst bei größerer Reglermuffen­ kraft teilweise komprimierbar ist. Die Reglermuffen­ kraft ist drehzahlabhängig und nimmt aufgrund der Fliehgewichte 29 mit zunehmender Drehzahl zu. Die thermische Ausdehnung des Dehnstoffelements 34 in­ folge einer Temperaturzunahme, die sich in einem entsprechenden Verschiebeweg des Verschiebestößels 35 auswirkt, wird somit im unteren Drehzahl­ bereich über die nicht zusammendrückbare Haltefeder 38 vollständig in eine Schwenkbewegung des Starthebels 15 umgesetzt und führt zu einer entsprechenden Verschie­ bung 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 Zu­ sammendrücken der Haltefeder 38 kompensiert und nur teilweise in eine Schwenkbewegung des Starthebels 15 um­ gesetzt. Entsprechend kleiner ist der Verschiebeweg des Steuerschiebers 19, und entsprechend kleiner ist bei gleicher Temperaturzunahme des Kraftstoffs die Vergröße­ rung der Kraftstoffeinspritzmenge. Diese Wirkungsweise ist anhand des Diagramms in Fig. 4 leicht zu erkennen. Bei einer Temperatur T₁, die z. B. 30°C ist, ist das wärmeempfindliche Stellelement 32 unwirksam, und der Ver­ schiebeweg s des Steuerschiebers 19 ist über den gesamten Drehzahlbereich konstant. Steigt die Temperatur des Kraftstoffes auf die Temperatur T₂ an, so dehnt sich das Dehnstoffelement 34 aus, und der Verschiebeweg des Ver­ schiebstößels 35 führt zu einem zusätzlichen Verschie­ beweg Δs des Steuerschiebers 19. Mit zunehmender Dreh­ zahl steigt die Verschiebekraft der Reglermuffe 26 am Starthebel 15, so daß die zum Schwenken des Start­ hebels 15 erforderliche Verschiebekraft des Verschie­ bestößels 35 größer wird als die Vorspannkraft der Haltefeder 38. Diese wird nunmehr teilweise kompri­ miert, so daß sich der Verschiebeweg des Verschiebe­ stößels 35 in einen Komprimierweg Δf der Haltefeder 38 und in einen Verschiebeweg Δs des Steuerschiebers 19 aufteilt (Fig. 4).

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird die Kom­ pensationsvorrichtung 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 Vorratsbe­ hälter in den Pumpeninnenraum. Der Stellkolben 43 ist in einer mit der Förderpumpe 44 verbundenen Steuer­ kammer 46 angeordnet und von einer Rückstellfeder 45 entgegen dem Saugdruck p _s der Förderpumpe beaufschlagt. Infolge des Saugdrucks p _s 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 Wirkung der Rückführfeder 30. Bei geringer Drehzahl ist der Saugdruck der Förderpumpe 44 gering. Der Stellkol­ ben 43 nimmt in etwa die in Fig. 3 gezeigte Stellung ein. Nimmt die Kraftstofftemperatur 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 Kraftstoff­ einspritzmenge wird erhöht. Bei großer Drehzahl be­ wirkt der erhöhte Saugdruck der Förderpumpe 44 eine Verschiebung des Stellkolbens 43 in Fig. 3 nach rechts.

Dieser Bewegung folgt der Einstellhebel 18 im Sinne einer Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem auf einem Pump- und Verteilerkolben gleitenden Steuer­ schieber zur Einstellung der Kraftstoffeinspritz­ menge, mit einer Regelmechanik zur Verschiebung des Steuerschiebers und mit einem der Kraftstoff­ temperatur im Pumpeninnenraum ausgesetzten wärme­ empfindlichen Stellelement zur Beeinflussung der Steuerschieberstellung in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem wärmeempfindlichen Stellelement (32) eine eine vorgespannte Haltefeder (38) aufweisende Kompensationsvorrichtung (33) gekoppelt ist, die eine durch Temperaturänderung hervorgerufene Verstellbewegung des Stellelements (32) im unteren Drehzahlbereich voll und nach Überwindung der Vorspannung der Haltefeder (38) im oberen Drehzahlbereich nur teilweise als Axialverschiebung des Steuerschiebers (19) wirksam werden läßt.

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 Dreh­ zahlgebers angreift, mit einem um den Drehpunkt des Starthebels schwenkbaren und mit letzterem kuppelbaren Spannhebel, an dem über eine Regelfeder ein Drehzahlverstellhebel angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeempfindliche Stellelement (32) als Dehn­ stoffelement (34) mit in seinem Gehäuse (36) ein­ geschlossenem Dehnstoff (37) und von diesem betä­ tigtem Verschiebestößel (35) ausgebildet ist und daß die Haltefeder (38) in Reihe mit dem Verschie­ bestößel (35) angeordnet ist.

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

4. Kraftstoffeinspritzpumpe 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 Kompenstionsvorrichtung (33) einen vom Saug­ druck der Förderpumpe (44) beaufschlagten Stell­ kolben (43) aufweist, daß das wärmeempfind­ liche Stellelement (32) im Stellkolben (43) ange­ ordnet ist und den Einstellhebel (18) entgegen dessen Rückführfeder (30) beaufschlagt und daß der Stellkolben (43) mit zunehmendem Saugdruck (p _s ) der Förder­ pumpe (44) von diesem entgegen der Verstellbewegung des wärme­ empfindlichen Stellelements (32) verschoben wird (Fig. 3).

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das wärmeempfindliche Stellelement (32) einen im Stell­ kolben (43) eingeschlossenen Dehnstoff (37) und einen vom Dehnstoff beaufschlagten Verschiebe­ stößel (35) aufweist, der am Einstellhebel (18) anliegt, und daß die vom Verschiebestößel (35) abge­ kehrte Wirkfläche des Stellkolbens (43) eine mit der Förderpumpe (44) verbundene Steuerkammer (46) begrenzt.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Stellkolben-Rückstellfeder (45) in der Steuerkammer (46) angeordnet ist.