DE3418437A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
15.5. 1981+ Bö/Jä
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe
nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art erfolgt die
Steuerung des im Sinne einer Rückstellung die bewegliche Wand belastenden Drucks mit Hilfe eines Druckbegrenzungsventils
einerseits und mit Hilfe eines elektromagnetisch betätigten Schaltventils andererseits. Das elektrischmagnetisch
betätigte Schaltventil wird dabei von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von mehreren Betriebsparametern
derart gesteuert, daß es beim Kaltstart und in der Warmlaufphase geschlossen ist. Das ermöglicht, daß der Druck im
Steuerdruckraum unmittelbar nach Betriebsbeginn der Kraftstoff
einspritzpumpe sehr rasch ansteigen kann, dabei durch die bewegliche Wand die Abflußöffnung verschlossen wird und
der Druck auf der Druckseite des Drucksteuerventils bzw. im Arbeitsraum der Spritzverstelleinrichtung schnell hohe
Werte im Sinne einer Frühverstellung des Kraftstoffeinspritzpunktes
annimmt. Der sich auf der Druckseite der Kraftstofförderpumpe bzw. im Arbeitsraum der Spritzverstelleinrichtung
einstellende Druck wird begrenzt durch den Aufsteuerpunkt des Druckbegrenzungsventils, so daß
ab einer bestimmten Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe
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der Druck im Arbeitsraum nicht weiter erhöht wird. Mit einer solchen Ausgestaltung wird an sich das Warmlaufverhalten
der Brennkraftmaschine verbessert, doch ist die Vorverstellung des Spritzzeitpunktes allein oft nicht ausreichend,
einen runden Lauf der Brennkraftmaschine gleich unmittelbar nach.dem Start zu erzeugen. Insbesondere sind die Leistungsverluste der Brennkraftmaschine im kalten Zustand wegen erhöhter
Reibung so groß, daß sie bei gegebener Einspritzmenge die Leerlaufdrehzahl erheblich herabsetzen würden. Im einzelnen
wurden deshalb auch die Vorschläge gemacht, entweder die Kraftstoffeinspritzmenge in der Warmlaufphase oder die
Leerlaufdrehzahl in der Warmlaufphase durch geeignete Mittel
zu erhöhen.
Durch die DE-OS 28 kh 910 ist es bekannt, durch eine
thermostatisch betätigte mechanische Einrichtung zugleich
den Spritzzeitpunkt als auch die Leerlaufdrehzahl zu erhöhen. Dabei wird durch ein thermostatisches Element über
ein geeignetes Kupplungsgestänge einmal ein den Spritzzeitpunkt bestimmendes mechanisches Glied verstellt und zugleich
der Leerlaufanschlag an dem leistungsbestimmenden Verstellhebel der Kraftstoffeinspritzpumpe verändert. Dieser Verstellhebel
ist mit einem Verstellglied für die Vorspannung der Hauptregelfeder verbunden, die auf einen Reglerhebel
wirkt, der einerseits von einer drehzahlabhängigen Kraft beaufschlagt wird und andererseits ein Mengenverstellorgan
der Kraftstoffeinspritzpumpe betätigt. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß die Spritzbeginnverstellung mechanisch
erfolgt und die Einstellung auf einen bestimmten Verstellwinkel festgelegt ist. Es sind ferner aufwendige mechanische
Maßnahmen zu treffen, um diese Verstellung zu bewirken. Dazu muß in aufwendiger Weise im Pumpengehäuse eine Eingriff
soff nung vorgesehen werden, die die Führung des den
Antrieb des Pumpenkolbens der Brennkraftmaschine bewirkenden Nockenelements oder Rollenringelements unterbricht. Ferner
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benötigt das Rollenringelement oder Nockenringelement eine Ausnehmung, in der das mechanische Verstellelement eingreifen
kann. Dies führt allgemein neben dem fertigungstechnischen Aufwand zu einer Schwächung der mechanischen
Festigkeit der Teile und zu einer Verschlechterung der Lagerung dieser Teile.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Weise die Spritzverstellung
auf dem hydraulischen Wege vorgenommen wird, ohne daß dabei wesentliche mechanische Eingriffe in die Antriebsmechanik
der Kraft stoffeinspritzpumpe notwendig sind und daß zugleich
ein Mittel gegeben wird, in einfacher Weise die Leerlaufdrehzahl zur Erzeugung eines guten LeerlaufVerhaltens in der
Warmlaufphase zu erhöhen.
Durch die im Anspruch k angegebene Maßnahme ist eine vorteilhafte
Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Lösung gekennzeichnet. Diese hat den
Vorteil, daß die mit Hilfe der geänderten Vorspannung der Leerlauffeder hervorzurufende Leerlaufdrehzahlsteigerung
mit nur geringen Kräften durchführbar ist. Im Gegensatz zu bekannten Lösung, bei denen der Leerlaufanschlag des
die Einspritzmenge steuernden Verstellhebels verstellt wird, sind die zu überwindenden Kräfte hier nur gering.
Bei der bekannten Lösung wirken einmal die Kräfte einer Rückstellfeder für den Verstellhebel und zum anderen wirkt
die Reibung des unter Umständen sehr aufwendigen Gestänges zwischen Gaspedal und Verstellhebel. Bei der Lösung gemäß
dem Anspruch h ist dagegen nur die Vorspannkraft der Leerlaufregelfeder
und geringere Kräfte der einfachen Übertragung wirksam, so daß die Verstellung der Vorspannung der
Leerlauffeder in einzelnen Fällen nicht gesondert gesichert
werden braucht, da die Selbsthemmung reicht, die herbeigeführte Verstellung einzuhalten. Entsprechend gering sind
auch die von einem in Abhängigkeit von Betriebsparametern gesteuerten Stellglied aufzubringenden Kräfte.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und Figur 2 eine grafische Darstellung des mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung über der Drehzahl erreichten Verstellweges der Spritzbeginnsteuereinrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In einem Gehäuse 1 einer Kraft stoffeinspritzpumpe arbeitet
in einer Zylinderbohrung 2 ein Pumpenkolben 3, der an seinem in einem kraftstoffgefüllten Saugraum k im Gehäuse 1 der
Kraftstoffeinspritzpumpe ragenden Ende durch eine sich am Gehäuse abstützende Feder 5 auf einer Stirnnockenscheibe 6
gehalten wird. Die Stirnnockenscheibe wird von einer Antriebswelle
8 über eine Kupplung 9 in drehende Bewegung versetzt und läuft dabei über Rollen 10 eines Rollenrings
11 ab, wodurch der Pumpenkolben in eine hin- und hergehende,
pumpende und zugleich rotierende Bewegung versetzt wird. '
In der Zylinderbohrung 2 schließt der Pumpenkolben stirnseitig einen Arbeitsraum 12 ein, der über eine stirnseitig
von dem Pumpenkolben ausgehende Längsbohrung 1U und eine
sich im Bereich des ständig in den Saugraum tauchenden Teils des Pumpenkolben befindende Querbohrung 15 mit dem Pumpensaugraum
verbindbar ist. Die Öffnung der Querbohrung 15 in den
Saugraum wird durch einen Ringschieber 16 gesteuert, dessen
Axialstellung durch einen Regler 17 eingestellt wird. Weiterhin besitzt der Pumpenkolben Saugnuten 18, die bei seiner
Drehung im Wechsel mit Saugbohrungen 19 in Verbindung kommen und der Füllung des Pumpenarbeitsraumes mit Kraftstoff dienen.
Von der Längsbohrung 1U geht weiterhin eine Verbindung
zu einer Verteilernut 21 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens aus. Die Verteilernut wird bei der Verdrehung des Pumpenkolbens
während seines Förderhubs jeweils nacheinander mit einer von mehreren von der Zylinderbohrung 2 abgehenden Einspritzleitungen
22 in Verbindung gebracht. Diese führen über ein Rückschlagventil 23, gegebenenfalls als Entlastungsventil
ausgebildet, zu einem Einspritzventil 2k an der Brennkraftmaschine .
Der Moment, bei dem der Förderhub des Pumpenkolbens beginnt, hängt von der relativen Stellung des Rollenrings 11 ab, der
drehbar im Gehäuse 1 gelagert ist und durch einen Spritzverstellerkolben
25 verstellbar ist. Auf diese Weise wird der Hubbeginn der Stirnnockenscheibe β bezogen auf einen
bestimmten Drehwinkel der Antriebswelle 8 verstellt. Der Spritzverstellerkolben ist mit dem Nockenring 11 über einen
Bolzen 26 gekoppelt und in einem Zylinder 27 verschiebbar. Auf der einen Seite des geschlossenen Zylinders schließt
der Spritzverstellerkolben einen Arbeitsraum 28 ein, der über eine Drossel 29 mit dem Saugraum h verbunden ist. Zum
besseren Verständnis ist in der Figur 1 der Spritzverstellerkolben mit Arbeitsraum 28 nochmals gesondert in einer Prinzipskizze
herausgezeichnet worden. Aus diesem Teil der Zeichnung ergeben sich auch die Verläufe der hydraulischen
Leitungen, die nachfolgend noch beschrieben werden.
Auf der anderen Seite des Spritzverstellerkolbens greift
eine Rückstellfeder 30 an, gegen die der Spritzversteller-
ο 1 .?; *j J '
kolben bei ansteigendem Druck im Saugraum verschoben wird.
Der Saugraum h wird durch eine Förderpumpe 32, die ebenfalls
von der Antriebswelle 8 angetrieben wird, mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 33 versorgt.
Zur Erzielung eines drehzahlabhängigen Kraft stoffdrucks
im Saugraum h und damit einer drehzahlabhängigen Verstellung
des Nockenrings ist ein Drucksteuerventil 35 vorgesehen, das aus einer beweglichen Wand, hier einem
Kolben 36 besteht, dessen Stirnseite 39 in einem ihn führenden
Zylinder 37 einen Arbeitsraum 38 einschließt. Dieser ist mit dem Saugraum k verbunden und über eine
seitlich am Zylinder 37 abführende Entlastungsleitung Uo,
deren Öffnung durch die Stirnseite 39 des Kolbens 36 kontrolliert
wird, mit einem Entlastungsraum, z. B. dem Vorratsbehälter 33 verbindbar. Von der Stirnseite 39 geht weiterhin
eine Drosselverbindung U1 durch den Kolben 36 zu
einem auf der anderem Seite von diesem im Zylinder 37 eingeschlossenen Federraum k2, in der eine den Kolben beaufschlagende
Rückstellfeder k3 angeordnet ist. Der Federraum
k2 ist ebenfalls über eine zweite Entlastungsleitung kh
mit dem Entlastungsraum 33 unabhängig von der Stellung des Kolbens verbindbar. Es geht weiterhin von dem Zylinder 37
eine dritte Entlastungsleitung k5 ab, die vor vollständigem
Öffnen der ersten Entlastungsleitung ^O über eine Steuerfläche
h6 am Kolben 36 mit dem Federraum k2 verbindbar
ist.
Mit Hilfe der pumpensynchronangetriebene Förderpumpe 32 und dem Drucksteuerventil 35 wird im Pumpensaugraum ein dreh-'
zahlabhängig ansteigender Druck erzeugt, der eine drehzahlabhängige Verstellung des Spritzverstellerkolbens und damit
eine Verstellung des Rollenrings bewirkt.
- * - ι tf O a
Die Einspritzmengensteuerung erfolgt über den Regler IT9
der in bekannter Weise eine Reglerliebelanordnung bestehend aus einem Spannhebel k8 und einem Starthebel U9 gebildet
wird. Der Spannhebel ist als einarmiger Hebel ausgeführt, der sich um dieselbe, gegebenenfalls einstellbare Achse
dreht, an der auch der zweiarmig ausgebildete Starthebel gelagert ist. Der eine Arm des Starthebels ist mit dem
Ringschieber 16 gekoppelt während der andere Arm des Starthebels eine Startfeder 51 trägt, die zwischen Spannhebel
kS und Starthebel U9 liegt und nach deren Zusammenpressung
der Starthebel zur Anlage an einen Anschlag 52 des Spannhebels
gelangt. Am Spannhebel ist über eine Zwischenfeder 5*J- eine Regelfeder 55 angehängt, die an ihrem anderen
Ende an einem Hebelarm 56 befestigt ist. Dieser sitzt auf
einer Welle 5T5 die durch die Wand des Gehäuses 1 geführt
ist und von außerhalb durch einen Verstellhebel 58 verdrehbar
ist. Mit diesem wird die Vorspannung der Regelfeder 55 und Zwischenfeder 5^ verändert. Falls die
Regelfeder als vorgespannte Feder ausgeführt ist, verstellt der Verstellhebel 58 direkt den Spannhebel, wobei die Abregelung
nach Überwindung der Vorspannung der vorgespannten Feder 55 erfolgt.
Auf den Starthebel kommt eine Verstellmuffe 59 eines
Drehzahlgebers 60 zur Anlage, der mit steigender Drehzahl die Abregelung der Einspritzmenge bewirkt. Der Drehzahlgeber
wird synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetrieben.
Weiterhin greift am Ende des Starthebels das eine Ende einer Leerlaufregelfeder 6l an, deren anderes Ende
an einem Hebelarm 62 befestigt ist. Dieser sitzt, ähnlich wie der Hebelarm 56, auf einer durch das Gehäuse 1 nach
auSen geführten Welle, an dessen anderem Ende ein Betätigungshebel 63 sitzt, über diesen kann die Vorspannung der
Leerlaufregelfeder eingestellt werden.
Der Regler arbeitet folgendermaßen: Beim Start wird der
Starthebel k9 durch die Startfeder 51 auf der sich in Ausgangsstellung
befindlichen Verstellmuffe 59 gehalten. Dabei
spreizt die Startfeder den Starthebel von dem Spannhebel i+S ab. Dabei wird der Ringschieber 16 in seine
höchste Stellung gebracht, so daß der Pumpenkolben nahezu seinen gesamten Hub ausführen kann, bevor die Querbohrung
15 durch den Ringschieber 16 aufgesteuert wird. Dies entspricht
der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge. Mit zunehmender
Drehzahl verstellt der Drehzahlgeber den Starthebel zum Spannhebel hin, bis dieser zur Anlage an den
Anschlag 52 kommt. In dem Zwischenbereich kommt die Wirkung der Leerlaufregelfeder zum Tragen. Im Teillastbereich
bestimmt die Stellung des Verstellhebels 58 bzw. die von der Regelfeder 55 auf den Spannhebel ausgeübte Kraft die
Kraftstoffeinspritzmenge. Überschreitet die Drehzahl die
zulässig eingestellte Drehzahl, so wird der Spannhebel zusammen mit dem Starthebel vom Drehzahlgeber entgegen
der Kraft der Regelfeder 55 verstellt. Damit wird die Kraftstoffmenge abgeregelt derart, daß die eingestellte
Höchstdrehzahl nicht überschritten wird. Im Zwischenbereich kann zur Angleichung die Zwischenfeder 5k zur Wirkung
kommen.
Um beim Kaltstart und in der Warmlaufphase den Einspritzzeitpunkt
den Bedingungen der Brennkraftmaschine anzupassen, ist es notwendig, von der reinen drehzahlabhängigen
Steuerung des Spritzbeginns abzuweichen. Zu diesem Zweck wird die zweite Entlastungsleitung kk in einem ersten Zweig
kka. über ein Ventil 65 geleitet und in einem zweiten Zweig
kkb über ein Druckhalteventil 66 geleitet, daß sich zur
Entlastungsseite nach Überschreiten des an diesem eingestellten Drucks öffnet. Das Ventil 65 ist mechanisch über
ein Gestänge 6f mit dem Hebel 63 gekoppelt und zugleich oder verzögert mit diesem betätigbar. Die Betätigung des
«I r* - Λ ,
Gestänges kann dabei von Hand oder von einem temperaturgesteuerten
Stellelement oder von einem Stellelement erfolgen, das von einer Steuereinrichtung angesteuert wird,
welche verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine erfaßt. Mit dem Ventil 65 wird bei der Betätigung der Entlastungsleitungsteil
kka. geschlossen und zugleich oder verzögert
die Vorspannung der Leerlauffeder 61 erhöht. Dies
bewirkt, daß die durch die im Kolben 35 eingebrachte Drossel Ul abfließende Menge in dem jetzt als Steuerdruckraum
dienenden Federraum k2 des Drucksteuerventils einen Druck aufbaut, der durch den Öffnungsdruck des Druckhalteventils
66 bestimmt wird. Dieser Gegendruck bewirkt eine gleichzeitige Erhöhung des Drucks im Saugraum h und damit eine
Verschiebung des Spritzverstellerkolbens in Richtung "früh".
Dieser Druckanstieg bewirkt einen Spritzverstellerverlauf gemäß Kurve II wie in Figur 2 dargestellt. Man sieht aus
diesem Schaubild, daß eine Verstellung des Spritzverstellers schon bei einer wesentlich niedrigeren Drehzahl
erfolgt als beim Kormalbetrieb, bei dem das Ventil 65 geöffnet
ist. Der Kurve II entnimmt man ferner, daß man durch
geschickte Gestaltung der Steuerstelle h6 am Kolben 36 einen geknickten Verlauf des Spritzverstellerstellwegs über
der Drehzahl erreichen kann. Das bedeutet, daß durch die über die Entlastungsleitung Uo und k-5 abfließende Menge nur
noch ein geringer Druckanstieg im Saugraum k erfolgt, bis
ein Spritzverstellverlauf gemäß Kurve I für Normalbetrieb erreicht ist. Die Steuerstelle U6 mit der Entlastungsleitung
U5 übernimmt dabei eine Sicherheitsfunktion, falls trotz warmen Motors das Ventil 65 nicht geöffnet wird,
da sonst eine thermische Überlastung des Motors erfolgt.
-ti-
- Leerseite
Claims (5)
- R. I V15.5- 198^4- Bö/JäROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1Ansprüche1J Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen Kraftstofförderpumpe (32), deren Druckseite mit einem Arbeitsraum (28) vor einem der Spritzverstellung dienendem Stellglied (25) und ferner mit dem Arbeitsraum (38) vor einer beweglichen Wand (36) eines Drucksteuerventils (35) verbunden ist, das mit der beweglichen Wand, die entgegen dem einzusteuernden Druck von einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, eine Abflußöffnung zu einer Entlastungsleitung (Uo) steuert und auf der Druckseite einen im wesentlichen drehzahlabhängigen Druck einstellt und mit einem von der beweglichen Wand andererseits begrenzten Steuerdruckraum (U2), der über eine Drosselverbindung (Ui) mit der Druckseite der Förderpumpe (32) und über eine zweite Entlastungsleitung (UU) mit einem Entlastungsraum (33) verbunden ist und mit einem in der zweiten Entlastungsleitung (UUb) angeordneten Druckbegrenzungsventil (66) zu dem parallel ein Ventil (65) in einen Zweig (UUa) der zweiten Entlastungsleitung (UU) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (65) mechanisch mit einem verstellbaren Teil (62) gekoppelt ist, an dem eine andererseits an einem Reglerhebel (U8, U9) der Kraftstoffeinspritzpumpe angreifende Leerlauffeder (63) befestigt ist und durch die entsprechend bei Schließstellung des Ventils (65) die Vorspannung der Leerlauffeder (61) erhöht wird.■ 4 t\ '*·*
- 2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (65) in Abhängigkeit von einer das Laufverhalten der Brennkraftmaschine beeinflussenden Temperatur verstellbar ist.
- 3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (65) durch ein temperaturgesteuertes Stellelement betätigt wird.
- h. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Leerlauffeder (61) unabhängig von der Einstellung der Hauptregelfeder (55) der Kraftstoffeinspritzpumpe änderbar ist.
- 5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauffeder (öl) einen als Starthebel ausgebildeten, mit einem Mengenverstellorgan (16) gekoppelte Reglerhbel (i*9) beaufschlagt, der von einer drehzahlabhängigen Kraft betätigbar ist und von dieser entgegen der Kraft einer Startfeder (51) zur Anlage an einem als Spannhebel (k8) ausgebildeten zweiten Regelhebel bringbar ist, zwischen welchem umd dem Starthebel die Startfeder (51) eingespannt ist und welcher an seinem Ende von der Regelfeder (55, 5^) entgegen der Arbeitsrichtung der drehzahlabhängigen Kraft beaufschlagt ist.
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