DE3420345A1

DE3420345A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE3420345A1
Application number: DE19843420345
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Okazaki Aichi Koide; Akira Aichi Masuda; Masahiko Oobu Aichi Miyaki; Kazuo Toyota Aichi Shinoda
Original assignee: Toyota Motor Corp; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1984-12-06
Also published as: US4505240A; DE3420345C2; JPS59221432A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe des Verteilertypes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Verteilen und Zuführen von Kraftstoff in die Verbrennungsräume eines Verbrennungsmotores und insbesondere betrifft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzpumpe des Verteilertypes zur Verwendung in Dieselmotoren.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzpumpe ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Sho-51/34936 bekannt. Diese bekannte Kraftstoffeinpritzpumpe ist mit einem Kraftstoffeinjustiermechanismus zur Einstellung der Kraftstoffmenge, welche von der Pumpe geliefert wird, versehen. Der KraftstoffJustiermechanismus weist einen Kraftstoffauslaß auf, welcher mit der Pumpenkammer in der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung steht, sowie

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ein elektromagnetisches Ventil zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffauslasses. Die Arbeitsweise dieses elektromagnetischen Ventiles wird gesteuert, um den Kraftstoffauslaß zu öffnen, nachdem eine festgelegte Verzögerungszeit verstrichen ist, nachdem der Kraftstoff in der Pumpenkammer unter Druck gesetzt wurde. Genauer gesagt, der unter Druck stehende Kraftstoff, welcher von der Pumpenkammer in den Verbrennungsraum des Motores geleitet wird, wird nicht von der Pumpenkammer in die Verbrennungskammer geliefert, sondern er tritt durch den Kraftstoffauslaß aus, wenn das elektromagnetische Ventil diesen Kraftstoffauslaß öffnet, wodurch ermöglicht ist, daß die Menge von Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe geliefert wird, eingestellt werden kann. Mit anderen Worten, die Menge von Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe eingespritz wird, kann durch die Zeitverzögerung gesteuert werden, welche beginnt, wenn der Kraftstoff unter Druck gesetzt wird, und welche endet, wenn das elektromagnetische Ventil geöffnet wird.

Der Mechanismus zum Steuern der Arbeitsweise des elektromagnetischen Ventiles erkennt den Rotationswinkel der Antriebswelle der Einspritzpumpe, wobei der Rotationswinkel mit dem Zeitpunkt korrespondiert, bei dem das unter Druck Setzen des Kraftstoffes in der Pumpenkammer beginnt. Das elektromagnetische Ventil wird geöffnet, nachdem die festgelegte Zeitdauer nach dem Beginn des unter Druck Setzens des Kraftstoffes verstrichen ist.

3Q Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß dieser japanischen Offenlegungsschrift ist jedoch der Sensor zur Erkennung des Rotationswinkels der Antriebswelle unbeweglich angeordnet. Wenn daher die Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellungsvorrichtung oder ein Timer in der Kraftstoffeinspritzpumpe

op= in Übereinstimmung mit der Arbeitsweise des Motores arbei-

tet, ist der Phasenwinkel zwischen dem Sensor um die Achse der Antriebswelle und der Antriebswelle selbst inkorrekt. Der Phasenwinkel wird von seinem korrekten Wert aus verschoben. Dies hat zur Folge, daß der Zeitpunkt, zu welchem mit dem unter Druck Setzen des Kraftstoffes begonnen wird und welcher durch Erkennen des Rotationswinkels der Antriebswelle mittels des Sensors erhalten wird, nicht mit der tatsächlichen Zeit übereinstimmt, zu welcher mit dem unter Druck Setzen des Kraftstoffes begonnen wird. Dies bedeutet, daß die Verzögerungszeit, welche beim unter Druck Setzen des Kraftstoffes beginnt und beim Öffnen des elektromagnetischen Ventiles endet, von dem gewünschten Wert verschoben wird, wodurch es unmöglich gemacht ist, die Menge von Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe eingespritzt wird genau zu regeln.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welche in der Lage ist, die Menge von eingespritztem Kraftstoff mit hoher Genauigkeit zu steuern, ohne irgendwelche ungünstigen Einflüsse auf die Menge von eingespritztem Kraf/tstoff auszuüben, selbst dann, wenn der Timer arbeitet. ·

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß ist der Sensor der Sensoreinrichtung mit dem Einstellbauteil einer Wandlervorrichtung verbunden. oQ Selbst wenn daher die Timereinrichtung arbeitet und den Rotationswinkel eines Einstellbauteiles in Abhängigkeit der Arbeitsweise des Motores einstellt, dreht sich der Sensor ebenfalls und wird zusammen mit dem Einstellbauteil um die Achse der Antriebswelle verschoben. Somit entsteht

_os- keine Diskrepanz bezüglich des Phasenwinkels zwischen dem ο ο

Λ».

Sensor der Sensoreinrichtung und den zu erkennenden Abschnitten der Antriebswelle. Somit kann, ungeachtet des momentanen Zustandes des Motores, der tatsächliche Zeitbeginn des unter Druck Setzen des Kraftstoffes in der Pumpenkammer durch die SensoreLnrichtung korrekt erkannt werden. Dies hat zur Folge, daß die Kraftstoffablaßeinrichtung zu einem gewünschten Zeitpunkt betätigt werden kann und die Menge von Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe geliefert wird, kann somit mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, ungeachtet des momentanen Betriebszustandes des Motores.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsformen anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 in seitlicher Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe ;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in

Fig. 1;

Fig. 3 in einem Diagramm die Charakteristik eines PuIssignales, welches von der Sensoreinrichtung

stammt;

Fig. 4 in Diagrammdarstellung die Charakteristika des KraftstoffZufuhrverhältnisses der Kraftstoffeinspritzpumpe;

Fig. 5 in Diagrammdarstellung die Arbeitsweise des Öffnens und Schließens des elektromagnetischen Ventiles; und

Fig. 6 in teilweiser Schnittdarstellung eine andere

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe. Diese Kraftstoffeinspritzpumpe weist ein Pumpengehäuse 10 auf ,in welchem eine Kraftstoffzufuhrkammer 12 ausgebildet ist.

Ein Pumpenwelle 14, welche als Antriebwelle dient ist in dem Pumpengehäuse 10 frei drehbar gelagert. Die Pumpenwelle 14 erstreckt sich mit einem ihrer Enden in die Kraftstoff zufuhrkammer 12, wohingegen sie sich mit ihrem anderen Ende aus dem Pumpengehäuse 10 heraus erstreckt. Dieses andere Ende der Pumpenwelle 14, welches sich außerhalb des Pumpengehäuses 10 erstreckt, ist über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftübertragungsmechanismus mit einem ebenfalls nicht dargestellten Motor verbunden, so daß die Pumpenwelle 14 sich synchron mit dem Motor bewegt.

Weiterhin ist eine Zufuhrpumpe 16, welche Kraftstoff der Kraftzufuhrkammer 12 zuführt, in dem Pumpengehäuse 10 angeordnet. Diese Zufuhrpumpe 16 ist beispielsweise eine Flügelradpumpe und ist über eine Formschlußverbindung 18 mit der Pumpenwelle 14 verbunden. Die Pumpenwelle 14 ist

ßQ der Kraftstoffeinspritzpumpe und der Zufuhrpumpe gemeinsam. Wenn daher die Zufuhrpumpe 16 durch den Motor angetrieben wird, wird Kraftstoff von einem Kraftstofftank einem Kraftstoff ansaugabschnitt 2O des Pumpengehäuses 10 zugeführt, von welchem der Kraftstoff dann weiter der Zufuhrpumpe 16

gc zugeführt wird, nachdem er durch einen Pumpeneinlaßkanal 22 in dem Pumpengehäuse 10 leströmt ist. Der Kraftstoff in

der Zufuhrpumpe Ib wird von der Zufuhrpumpe 16 unter Druck gesetzt und dann in die Kraftstoffzufuhrkammer 12 über einen Pumpenauslaßkanal 24 in dem Pumpengehäuse IO zugeführt. Die Pumpenein- und -auslaßkanäle stehen miteinander über eine Bypass-Kanal 26 in Verbindung, welcher die Zufuhrpumpe 16 umgeht. Ein Einstellventil 28 ist in dem Bypass 26 angeordnet, um den Druck des Kraftstoffes, welcher von der Zufuhrpumpe 16 geliefert wird, einzustellen. Daher wird der Druck des Kraftstoffes in der Kraftstoffzufuhrkammer 12 durch das Einstellventil 28 auf einen festgelegten Wert eingeregelt. In Fig. 1 ist der Abschnitt, welcher der Zufuhrpumpe 16 entspricht in Schnittdarstellung entlang einer Ebene, welche senkrecht zur Längsachse der Pumpenwelle 14 ist, dargestellt, um den Aufbau der Zufuhrpumpe 16 besser darzustellen.

Ein Pumpenkopf 30 ist mittel eines O-Ringes 32 flüssigkeitsdicht an dem Ende des Pumpengehäuses 10 angeordnet, welches von der Zufuhrpumpe 16 am weitesten entfernt ist. Ein zylindrischer Abschnitt 34 ist in dem Pumpenkopf 30 angeordnet und ein Zylinderloch 36 durchtritt den Zylinderabschnitt 34 und erstreckt sich koaxial mit der Achse der Pumpenwelle 14. Ein Pumpenkolben 38 ist in dem Zylinderloch 36 derart angeordnet, daß er sich frei drehen kann und sich innerhalb des Zylinderloches 36 in axialer Richtung frei hin- und herbewegen kann. Eine Pumpenkammer 46 in dem Zylinderloch 36 wird durch ein Ende des Pumpenkolbens 38 und eines Ventilgehäuses 44 eines elektromagnetischen Ventiles 42 in einem Einstellmechanismus 40, der später noch be-

OQ schrieben wird, gebildet. Das andere Ende des Pumpenkolbens 38 erstreckt sich in die Kraftstoffzufuhrkammer 12 und ist dort mit dem anderen Ende der Pumpenwelle 12 über eine Kupplung 48, die in der Fig. 1 grob dargestellt ist verbunden, so daß die Pumpenwelle 14 und der Pumpenkolben

ο,- gemeinsam rotieren, wobei der Pumpenkolben 38 sich in

axialer Richtung bewegen kann. Daher folgt der Pumpenkolben 38 in seiner Drehung der Drehung der Pumpenwelle 14.

Weiterhin ist an dem anderen Ende des Pumpenkolbens 38 ein Wandlermechanismus 50 vorgesehen, um die Drehung der Pumpenwelle 14 in eine Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 38 umzusetzen. Dieser Wandlermechanismus 50 weist eine Kurvenscheibe 52 und einen Walzenring 54 auf. Die Kurvenscheibe 52 ist an dem anderen Ende des Pumpenkolbens 38 befestigt. Das Ende der Kurvenscheibe 52, welches der Pumpenwelle 14 gegenüberliegt, weist eine Oberfläche 56 mit einer Reihe von Vertiefungen an ihrer Umfangsoberflache auf. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Walzenring 54 derart gelagert, daß er sich entlang der Innenwand des Pumpengehäuses 10 frei um die Achse der Pumpenwelle 14 drehen kann. Eine Vielzahl von Rollen 58 ist an der Umfangsseite des Endes des Walzenringes 54 angeordnet, welches gegenüber der Kurvenscheibe 52 ist, wobei diese Rollen 58 im gleichen Abstand zueinander liegen. Die Rollen 58 liegen drehbar an einer Nockenoberfläche 56 der Kurvenscheibe 52. Der Kontakt zwischen den Rollen 58 und der Nockenoberfläche 56 kann aufrechterhalten werden, indem der Pumpenkolben 38 mittels einer Spiralfeder 62 in Richtung auf die Pumpenwelle 14 gespannt wird, wobei die Feder 60 zwischen einem Federsitz 60 auf dem Pumpenkolben 38 und der anderen Stirnseite des Zylinderabschnittes 34 eingespannt ist. Bei diesem Wandlermechanismus 50 wird die Kurvenscheibe 52 mit der Drehung des Pumpenkolbens 38 gedreht, wobei die Oberfläche 56 in Anlage mit den Rollen 58 auf dem Walzenring 54 bleibt. Daher wird der Pumpenkolben 38 zusammen mit der Kurvenscheibe 52 mit einem festgelegten Hub in axialer Richtung hin- und herbewegt, während er sich dreht. Es ist hier festzuhalten, daß der Pumpenkolben 38 derart hin- und herbewegt wird, daß die Anzahl dieser Bewegungen bei einer Umdrehung der Anzahl der Zylinder in dem Motor entspricht.

Kraftstoffsaugvertiefungen 64 sind im gieichen Abstand zueinander auf der äußeren Umfangsoberfiäche an einem Ende des Pumpenkolbens 38 angeordnet und stehen mit der Pumpenkammer 46 in Verbindung. Die Anzahl der Saugvertiefungen 64 entspricht der Anzahl der Zylinder in dem Motor. Jede der Kraftstoffsaugvertiefungen 64 steht mit dem Ende eines Kraftstoffansaugkanales 66 in dem Zylinderabschnitt 43 und dem Pumpenkopf 3O in Verbindung, wenn der Pumpenkolben 38 seine festgeiegten Drehwinkel· erreicht. Das andere Ende des Ansaugkanaies 6 6 steht normalerweise mit der Kraftstoffzufuhrkammer l·2 in Verbindung. Wenn jede der Saugvertiefungen 64 auf dem Pumpenkoiben 38 mit dem Ansaugkanal· 66 in Verbindung steht, kann der Pumpenkoiben 38 niemal·s in die Richtung bewegt werden, weiche das Volumen der Pumpenkammer 66 vergrößert, d. h. in Fig. l· nach Mnks. Bei diesem Zustand wird daher der Kraftstoff in der Kraftstoffzufuhrkammer i2 über den Ansaugkanal· 66 und eine der Saugvertiefungen 66 am Pumpenkoiben 38 in die Pumpenkammer 46 eingebracht. Dieser Vorgang wird Kraftstoffansaugprozeß der

2Q Kraftstoffeinspritzpumpe genannt. Wenn dann der Pumpenkoiben 38 in eine Richtung bewegt wird, weiche das Volumen in der Pumpenkammer 46 verringert, d. h. in Fig. 1 nach rechts, wird die Verbindung zwischen den Saugvertiefungen 64 und dem Ansaugkanal 66 durch Drehung des Pumpenkolbens 38 gesperrt. Wenn danach der Pumpenkolben 38 gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt wird, wird der Kraftstoff in der Pumpenkammer 46 komprimiert. Dieser Zustand wird Kraftstoff-Komprimierprozeß der Kraftstoffeinspritzpumpe genannt.

g₀ Wenn der Kraftstoff in der Pumpenkammer 46 wie oben beschrieben komprimiert wurde, wird er abgegeben und jedem der Zylinder eines Motores zugeführt. Im foigenden wird ein Kraftstoffverteii- und Zuführmechanismus 68 beschrieben. Dieser Mechanismus 68 weist einen Verbindungskanal· 70 in dem Pumpen-

_o,- kolben 38 auf. Der Verbindungskanal· 70 erstreckt sich ent-

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Atf.

lang der axialen Richtung des Pumpenkolbens 38 und steht mit einem seiner Enden mit der Pumpenkammer 46 in Verbindung. Eine Verteilervertiefung 72 ist auf der äußeren Umfangsoberflache und in der Mitte des Pumpenkolbens 38 ausgebildet. Diese Verteilervertiefung 72 steht mit dem anderen Endabschnitt des Verbindungskanales 70 in Verbindung. Die Vertiefung 72 kann mit einem von verschiedenen Zufuhrkanälen 74 in dem Zylinderabschnitt 34 und Pumpenkopf 30 in Verbindung gebracht werden, wenn der Pumpenkolben 38 in dem oben beschriebenen Komprimierungsprozeß ist und einen seiner festgelegten Drehwinkel erreicht. Genauer gesagt, ein Ende des Zufuhrkanales 74 öffnet sich zu der inneren Umfangsoberflache des Zylinderloches 36 des Zylinderabschnittes 34. Diese Öffnungen der Zufuhrkanäle 74 sind an der inneren Umfangsoberflache des Zylinderloches 36 angeordnet, wobei zwischen ihnen gleiche Abstände herrschen. Es braucht nicht näher erwähnt zu werden, daß die Anzahl der Zufuhrkanäle 74 der Anzahl der Zylinder in dem Motor entspricht. Die anderen Enden der Zufuhrkanäle 74 stehen mit Zufuhrventilen 76 in Verbindung, die, wie in Fig. 1 dargestellt an der äußeren Endfläche des Pumpenkopfes 30 angeordnet sind.

Gemäß dem bisher beschriebenen Kraftstoffverteilungs- und Zufuhrmechanismus steht die Kraftstoffverteilungs-Vertiefung 72 mit einem der Zufuhrkanäle 74 nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeitdauer nach dem Komprimieren des Kraftstoffes in der Pumpenkammer in Verbindung. Der komprimierte Kraftstoff in der Pumpenkammer 46 wird dann zu diesem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzdüse eines bestimmten Zylinders des Motores zugeführt und durchtritt dabei den Verbindungskanal 70,eine Verteilervertiefung 72, den Zufuhrkanal 74 und das Zufuhrventil 76, welches mit dem Kanal 74 in Verbindung steht. Danach wird der komprimierte Kraftstoff in dem Verbrennungsraum des Zylinders durch die Kraftstoffeinspritz-

gg düse eingespritzt. Dieser Zustand wird der Kraftstoffzufuhr-

prozeß in der Kraftstoffeinspritzpumpe genannt. Aufgrund der Drehung und Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 38 wird der Kraftstoffzufuhrprozeß während einer Umdrehung des Pumpenkolbens 38 so oft wiederholt, wie Zylinder in dem Motor vorhanden sind, wodurch ermöglicht wird, daß der komprimierte Kraftstoff nacheinander von der Kraftstoffeinspritzpumpe jedem der Zylinder des Motors zugeführt wird.

Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe ist mit einem Kraftstoffmengen-Einstellmechanismus 40 versehen, um die Menge von komprimiertem Kraftstoff, welche jedem der Zylinder des Motors zugeführt wird, einzustellen. Dieser Kraftstoffmengen-Einstellmechanismus 40 weist ein elektromagnetisches Ventil 42 an der äußeren Endfläche des Pumpenkopfes 30 auf, wie in Fig. 1 dargestellt. Genauer gesagt, ein Ventilgehäuse 44 für das elektromagnetische Ventil 42 ist an der äußeren Endfläche des Pumpenkopfes 30 derart angeordnet, daß es mit einem seiner Enden in den Pumpenkopf 30 eingeschraubt ist. Wenn das Ventilgehäuse 44 in den Pumpenkopf 30 eingeschraubt wird, wird ein 0-Ring 78 zwischen einem Ende des Zylinderabschnittes 34 und dem Ende des Ventilgehäuses 44 eingesetzt, welches in den Pumpenkopf 30 eingeschraubt wurde, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Die Pumpenkammer 46 wird demnach durch die Innenwand des Zylinderloches 36, einem Ende des Pumpenkolbens 38, der Endwand des Ventilgehäuses 44, welche in Richtung auf den Pumpenkolben 38 weist und den O-Ring 78 ausgebildet. Eine abgestufte Öffnung 80, welche koaxial mit der Achse des Pumpenkolbens 38 ist, ist in dem Ventilgehäuse 44 ausgebildet. Die abgestufte Öffnung 80 ist an einem Ende verschlossen, aber öffnet sich in Richtung auf die Pumpenkammer 46 hin. Der Abschnitt der abgestuften Öffnung 80, welcher sich zu der Pumpenkammer 46 hin öffnet, weist

gg einen kleineren Durchmesser auf, und dient als Ventilöff-

/it

nung 82. Andererseits ist ein abgestufter Ventilkolben 84 (Nadeltyp) in die abgestufte Öffnung 80 derart eingesetzt, daß er sich frei in axialer Richtung bewegen kann, um das Ventilloch 82 zu schließen und zu öffnen. Der Abschnitt des Ventilkolbens 84, der an der Seite des Ventilloches 82 angeordnet ist, weist einen Durchmesser auf, der geringer ist als der der abgestuften Öffnung 8O, so daß somit eine ringförmig umlaufende Kammer 46 um diesen Bereich des Ventilkolbens 84 gebildet wird. Die Kammer 86 steht mit einem Überlauf 88 in dem Ventilgehäuse 44 in Verbindung. Der Überlauf 88 steht mit einer ringförmig umlaufenden Kammer 90 in Verbindung, welche zwischen dem Ventilgehäuse 44 und dem Zylinderabschnitt 34 ausgebildet ist und von dem O-Ring 78 gebildet wird. Die Kammer 90 steht weiterhin mit der Kraftstoffzufuhrkammer 12 über einen Überlauf 92 in Verbindung, welcher in dem Zylinderabschnitt 34 ausgebildet ist. Genauer gesagt, der Kanal, der es dem Kraftstoff gestattet, aus der Pumpenkammer 46 auszutreten, besteht aus der Ventilöffnung 82, der Kammer 86, dem Überlauf 88, der Kammer 9o und dem Überlauf 92.

Eine Ventilfeder 94 ist in dem rechten Abschnitt der abgestuften Öffnung 80 in dem Ventilgehäuse 44 angeordnet. Der Ventilkolben 84 wird durch die Ventilfeder 94 derart gespannt, daß er die Ventilöffnung 82 verschließt. Das elektromagnetische Ventil 42 ist normalerweise geschlossen. Weiterhin ist eine Magnetspule 96 in dem Ventilgehäuse 44 angeordnet und umschließt einen Endabschnitt des Ventilkolbens 84. Wenn diese Spule mit Energie versorgt wird, wird der Ventilkolben 84, wie in Fig. 1 dargestellt, nach rechts bewegt, um die Ventilöffnung 82 zu öffnen.

Vor der Beschreibung eines Steuermechanismus 98 zum Steuern der Arbeitsweise des elektromagnetischen Ventils 42 wird nun im folgenden ein Erkennungsmechanismus 100 beschrieben,

welcher vorgesehen ist, den Zeitpunkt zu erkennen, zu welchem der Kraftstoffkomprimierungsprozeß begonnen werden soll. Bei dieser Ausführungsform ist der Erkennungsmechanismus 100 derart ausgelegt, daß er den Zeitpunkt erkennt, zu dem der Kraftstoffkomprimierungsprozeß begonnen werden soll oder wenn der Kraftstoff in der Pumpenkammer 46 beginnt, komprimiert zu werden, indem die Drehwinkel des Pumpenkolbens 38 überwacht werden. Genauer gesagt, ist ein Impulsring 102 ist an dem Abschnitt der Pumpenwelle 14 befestigt, welcher von dem Walzenring 54 des Wandlermechanismus 50 umschlossen wird und dreht sich zusammen mit der Pumpenwelle 14. Eine Mehrzahl von Impulsvorsprüngen 104 erstrecken sich radial von der Umfangsoberfläche des Impulsringes 102 im gleichen Abstand zueinander nach außen. Die Anzahl der Vorsprünge 104 entspricht der Anzahl der Zylinder in dem Motor. Weiterhin ist ein Sensor 106 an dem Walzenring 54 befestigt. Ein Abtastabschnitt 108 des Sensors 106 erstreckt sich von der inneren Umfangsoberflache des Walzenringes 54 und liegt den Vor-Sprüngen 104 des Impulsringes 102 gegenüber.

Der Sensor 106 erzeugt immer dann ein Impulssignal, wenn einer der Vorsprünge 104 den Abschnitt 108 des Sensors 106 passiert. Beispielsweise kann für den Sensor 106 ein elektromagnetischer Wandler, wie ein elektromagnetischer Aufnehmer verwendet werden, es sind aber auch andere Sensoren denkbar. Es können z. B. Hall-Sensoren, optische Winkelerkenner oder ähnliche Sensoren verwendet werden.

Von größter Wichtigkeit ist hier, daß bei der Anordnung der Vorsprünge 104 auf dem Impulsring 102 und bei der Anordnung des Sensors 106 beachtet wird, daß jeder Vorsprung 104 genau dann unter dem Abschnitt 108 des Sensors 106 zu liegen kommen muß, wenn der Kraftstoffkomprimierungsprozeß beginnt, oder wenn der Pumpenkolben 38 aus der Tot-

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lage nach rechts, wie in Fig. 1 dargestellt, bewegt wird, und zwar während einer Umdrehung.

Die Impulssignale, welche von dem Sensor 106 erzeugt werden, werden dem Steuermechanismus 98 über einen Signalpfad 110 zugeführt. Der Steuermechanismus 98 weist eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) 112 auf, welcher die Impulse von dem Sensor 106 zugeführt werden. Weiterhin werden der CPU 112 Sensorsignale von anderen Arten von Sensoren zugeführt, um die Drehzahl des Motors, die Stellung des Gaspedales, Kühlmitteltemperatur usw. zu überwachen. Die CPU 112 verarbeitet die Impulssignale von dem Sensor 106, sowie die Sensorsignale von den oben genannten anderen Sensoren und erzeugt ein Steuersignal, um das elektromagnetisehe Ventil 42 nach dem Verstreichen eines festgelegten Zeitpunktes nach dem Kraftstoffkomprimierungsvorgang zu öffnen. Genauer gesagt, wenn das Steuersignal von der CPU 112 einem Treiber 114 zugeführt wird, der das elektromagnetische Ventil 42 treibt, wird die Spule 96 des elektromagnetischen Ventils 42 mit Energie versorgt, um das Ventil 42 zu öffnen. Gemäß dem bisher beschriebenen Steuer- und Detektörmechanismus hängt daher der Zeitpunkt, zu welchem das Steuersignal von der CPU 112 ausgegeben wird oder der Zeitpunkt, zu welchem das elektromagnetische Ventil 42 geöffnet wird, von der Arbeitsweise des Motors ab. Wenn die Kraftstoffeinspritzpumpe den Kraftstoff verteilt und zuführt, muß der komprimierte Kraftstoff, der von der Pumpenkammer 46 den Zylindern in dem Motor zugeführt wird, in der Lage sein, in die Kraftstoffkammer 12 über die Kanäle 82, 86, 88, 90 und 92 auszuweichen. Auf diese Weise wird die Menge von komprimiertem Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe jedem der Zylinder in dem Motor zugeführt wird auf einen festgelegten Wert eingestellt.

Im folgenden wird ein Timer-Mechanismus 116, der normaler-

weise in der KraEtstoffeinspritzpumpe Verwendung findet, beschrieben. Im Falle dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet der Timermechanismus 116 hydraulisch. Eine zylindrische Ausnehmung 118 für den Timer ist in einem unteren Abschnitt des Pumpengehäuses 10 vorgesehen, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Die zylindrische Ausnehmung 118 erstreckt sich in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit parallel zu der Achse der Pumpenwelle 14, tatsächlich jedoch erstreckt sie sich senkrecht zu dieser Achse, wie in Fig. 2 dargestellt. Ein Timer-Kolben 120 ist frei gleitbeweglich in der zylindrischen Ausnehmung 118 eingesetzt und eine flüssigkeitsdichte Kammer 122 und eine Federaufnahmekammer 124 sind an beiden Seiten des Timerkolbens 120 in der zylindrischen Ausnehmung 118 ausgebildet. Der Kraftstoff aus der Kraftstoffzufuhrkammer 12 wird über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kanal der Kammer 122 zugeführt. Der Druck des Kraftstoffes aus der Kraftstoffzufuhrkammer 12 wirkt auf ein Ende des Timerkolbens 120, welches die flüssigkeitsdichte Kammer 122 bildet. Eine Timerfeder 126 ist in der Kammer 124 angeordnet. Die Feder 126 zwingt den Timerkolben 120 in Richtung auf die flüssigkeitsdichte Kammer 122. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, steht die Federkammer 124 mit dem Absaugkanal 22 in Verbindung, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in die Kammer 124 eintreten kann. Der Timerkolben 120 ist mit dem Walzenring 54 des Wandlermechanismus 50 mittels eines Verbindungsbolzens 128 verbunden, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht.

OQ Bei dem bisher beschriebenen Timermechanismus 116 wirkt daher der Flüssigkeitsdruck in der flüssigkeitsdichten Kammer 122 oder der Kraftstoffzufuhrkammer 12, welcher sich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motores ändert auf ein Ende des Timerkolbens 120, so daß dieser Kolben 120

ge in axialer Richtung verschoben wird. Ein Verschieben dieses

Kolbens 120 dreht und verschiebt den Walzenring 54 des Wandlermechanismus 50 über den Verbindungsbolzen 128 um die Achse der Pumpenwelle 14. Wenn der Walzenring 54 auf diese Weise gedreht und verschoben wird, wird auch das ° Hin- und Herbewegungszeitverhalten des Pumpenkolbens 38, welches durch den Kontakt zwischen der Kurvenscheibe 52 und den Rollen 58 des Walzenrings 54 erzwungen wird, verschoben. Entsprechend wird auch das Kraftstoffkomprimierungstiming verschoben, so daß das Timing, zu welchem der Kraftstoff der Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt wird, sich entsprechend der Drehzahl des Motores verändert. Mit anderen Worten, das Kraftstoffeinspritztiming der Kraftstoffeinspritzpumpe kann entweder vorgelegt oder verzögert werden, und zwar unter Verwendung des Timermechanismus 116 entsprechend der Motorendrehzahl.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 5 wird nun im folgenden die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe zusammen mit der Arbeitsweise des Timermechanismus 116 und des Kraftstoffmengen-Einstellmechanismus 40 beschrieben. In Fig. 3 ist die Ausgangscharakteristik des Impulssignales von dem Sensor 106 dargestellt. Die Charakteristik des KraftstoffZufuhrverhältnisses von einem Kraftstoffverteilungs- und Zufuhrprozesses ist in Fig. 4 grob dargestellt. Das KraftstoffZufuhrverhältnis entspricht der Menge von Kraftstoff, welche bei jeder festgelegten Bewegungseinheit des Pumpenkolbens 38 geliefert wird. Fig. 5 zeigt die Arbeitscharakteristik des elektromagnetischen Ventiles 42.

Betrachtet man die Figuren 3 bis 5 zusammen, wird deutlich, daß der Betrag G von komprimiertem Kraftstoff, welcher von der Kraftstoffeinspritzpumpe geliefert wird, durch die schraffierten Bereichein Fig. 4 dargestellt werden kann, wenn das elektromagnetische Ventil 42 nach dem Verstreichen

einer festgelegten Zeitdauer T oder nach der Lieferung eines Impulssignales von dem Sensor 106 öffnet. Es sei nun angenommen, daß die Drehzahl des Motores sich nicht ändert, daß sich demzufolge auch die Arbeitsweise des Timermechanismus 116 nicht ändert und daß auch in den anderen Umständen keinerlei Änderungen auftreten. Es leuchtet ein, daß die Menge von Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe geliefert wird, immer derselben Menge Q entspricht.

Wenn sich jedoch die Arbeitsweise des Timermechanismus 116 aufgrund eines Ansteigens oder Abfallens der Motorendrehzahl ändert, ändert sich die Charakteristik des Kraftstoff Zufuhrverhältnisses von qO nach ql, wie in Fig. 4 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt, und zu q2, wie durch eine Zweipunkt-Strichlinie dargestellt, wodurch es ermöglicht wird, daß das Kraftstoffeinspritztiming vorverlegt oder verzögert wird. In diesem Falle ändert sich jedoch das Timing, bei welchem das Impulssignal von dem Sensor 106 geliefert wird, ebenfalls von to nach ti oder t2, wie in Fig. 3 dargestellt und folgt dadurch der Änderung in der Kraftstoffzufuhrverhältnis-Charakteristik, da der Sensor 106 an dem Walzenring 54 des Wandlermechanismus 50 befestigt ist. Somit stimmt das Timing der Impulssignale von dem Sensor 106 mit dem Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff komprimiert wird, überein, ungeachtet irgendwelcher Änderungen der Arbeitsweise des Timermechanismus 116. Da das Timing, zu welchem das elektromagnetische Ventil 42 geöffnet ist nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeitdauer T gesetzt wird und nachdem ein Impulsssignal von dem Sensor 106 wie oben beschrieben geliefert wird, wird die Menge von zugeführtem Kraftstoff nur durch die Verzögerungszeit T festgelegt, wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, ungeachtet irgendwelcher Änderungen in der Arbeitsweise des Timermechanismus 116. Dies hat zur Folge, daß die Menge von Kraftstoff, die zugeführt wird, mit hoher Genauigkeit

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einstellbar ist ohne irgendwie durch die Arbeitsweise des Timermechanismus 116 beeinflußt zu werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf des oben beschriebene Beispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe beschränkt.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel,bei welchem die vorliegende Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe einer anderen Bauart verwendet wurde. Gleiche Teile wie in Fig. 1 und sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen und eine Be-Schreibung dieser Teile wird nicht nochmal vorgenommen. Eine Pumpenwelle 140 der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 6 führt nur eine Drehbewegung aus. Ein scheibenförmiger Pumpenkopf 300 ist einstückig an der Pumpenwelle 140 ausgebildet. Ein Paar von Pumpenkolben 380 sind in dem Pumpenkopf 300 eingesetzt und führen eine freie Hin- und Herbewegung in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Pumpenwelle 140 aus. Zwischen den Pumpenkolben 380 ist eine Pumpenkammer 460 ausgebildet. Die Pumpenkammer 460 steht mit einem Durchlaß 200 in Verbindung, der in der Pumpenwelle 140 ausgebildet ist, um als Kraftstoffansaug- und Zufuhrkanal zu dienen. Das andere Ende des Kanales 200 ist mit dem Kraftstoffansaug- und Verteilmechanismus (nicht dargestellt) verbunden.

Im Falle der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 6 weist der Wandlermechanismus 50 einen Nockenring 501 und einen Ventilstößel 502 auf. Der Nockenring 501 ist in dem Pumpengehäuse 10 angeordnet und umschließt den Pumpenkopf 300. Der Nockenring 501 wird in dem Pumpengehäuse 10 derart gelagert, daß er sich frei um die Achse der Pumpenwelle 140 drehen kann. Die innere Umfangsoberflache des Nockenringes 501 ist als Nockenoberfläche ausgebildet. Der Ventilstößel 502 ist mit dem Pumpenkolben 380 derart in Anlage, daß er frei gleitbeweglich in dem Pumpenkopf 300 gehalten ist, und zwar in der Richtung, in welcher sich

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die Pumpenkolben 380 verschieben.

Bei dem Wandlermechanismus 50 gemäß dem oben beschriebenen Aufbau werden die Pumpenkolben 380 aufgrund der Wirkung zwischen der Nockenoberfläche des Nockenringes 501 und des Ventilstößels 502 hin- und herbewegt, wenn die Pumpenwelle 140 oder der Pumpenkopf 300 sich drehen, wodurch der Kraftstoffansaug- und Verteil- und Zufuhrprozeß erreicht wird. Diese Arbeitsweise ist überlicherweise bekannt.

Im Falle der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 6 ist ein Sensor 106 an dem Nockenring 501 befestigt. Der Verbindungsbolzen 128 des Timermechanismus 116 ist ebenfalls an dem Nockenring 501 befestigt. Auch bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 6 mit dem oben beschriebenen Aufbau kann die Menge von zuzuführendem Kraftstoff mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, ähnlich wie im Falle der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 und 2, wobei die Einstellung nicht durch die Arbeitsweise des Timermechanismus 116 verändert wird.

Obwohl als Timermechanismus in den oben beschriebenen Ausführungsformen ein hydraulischer Timer verwendet wurde, kann auch ein hydraulischer Timer mit servogesteuerten Kolben oder ein elektronischer Steuertimer verwendet werden, der den Flüssigkeitsdruck der flüssigkeitsdichten Kammer 122 unter Verwendung eines elektromagnetischen Ventiles steuert.

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Claims

Patentansprüche

10

15

/IJ Kraftstoffeinspritzpumpe des Verteiler-Types zum Zuführen von Kraftstoff in Zylinder eines Verbrennungsmotores

mit einem Pumpenkopf (30, 300) in dessen Innenraum eine Pumpenkammer (46, 460) vorgesehen ist, in welche Kraftstoff eingeleitet wird;

mit wenigstens einem Pumpenkolben (38, 380), welcher in dem Pumpenkopf angeordnet ist und welcher sich hin- und herbewegt, um den Kraftstoff in der Pumpenkammer des Pumpenkopfes zu komprimieren; mit einer Antriebswelle (14, 140),welche sich synchron mit dem Motor dreht;

mit einer Wandlereinrichtung (50), um den Pumpenkolben durch Drehung der Antriebswelle hin- und herzubewegen, um den Kraftstoff in der Pumpenkammer zu komprimieren, wobei die Wandlereinrichtung mit einem Einstellbauteil (54, 501) versehen ist, welches die Antriebswelle

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umgibt und welche drehbar um die Achse der Antriebswelle verschoben werden kann, um einen Zeitpunkt einzustellen, zu welchem der Kraftstoff in der Pumpenkammer unter Bezugnahme auf den Rotationsphasenwinkel der Antriebswelle komprimiert wird; mit einer Timereinrichtung (116) zum Einstellen des Winkels des drehbar verschobenen Einstellbauteiles der Wandlervorrichtung in Abhängigkeit von der Arbeitsweise des Motors;

mit einer Einrichtung (68) zum Verteilen und Zuführen des Kraftstoffes in der Pumpenkammer, welcher von dem Pumpenkolben komprimiert wurde, nacheinander in jeden der Zylinder des Motors; und
mit einer Einstelleinrichtung (40) zum Einstellen der Menge des komprimierten Kraftstoffes, welche jedem der Zylinder des Motores zugeführt wird, indem dem Kraftstoff, welcher in der Pumpenkammer in dem Pumpenkopf komprimiert wurde und von der Kammer geliefert wird, gestattet wird, zu einem festgelegten Timing zu entweichen, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von zu erkennenden Abschnitten (104), welche auf der äußeren Umfangsoberflache der Antriebswelle angeordnet sind und welche verwendet werden, den Drehwinkel der Antriebswelle zu erkennen; eine Sensoreinrichtung (100) zum Erkennen der zu erkennenden Abschnitte auf der Antriebswelle und zum Erzeugen von Signalen, welche die Drehwinkel der Antriebswelle vertreten, wobei die Einrichtung (100) mit einem Sensor (106) versehen ist, welcher auf dem Einstellbauteil der Wandlervorrichtung angeordnet ist; und eine Steuereinrichtung (98) zum Erkennen des Kraftstoffkomprimierungs-Anfangszeitpunkts auf der Grundlage der Signale von der Sensoreinrichtung und zum Aktivhalten der Kraftstoffmengeneeinstelleinrichtung nach dem Verstreichen einer festgelegten Verzögerungszeit,nachdem der Kraftstoff komprimiert wurde.
2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung eine Kupplung (48) aufweist, um den Pumpenkolben mit der Antriebswelle derart zu verbinden, daß der Pumpenkolben sich in axialer Richtung der Antriebswelle hin- und herbewegen kann; daß der Pumpenkolben zusammen mit der Antriebswelle gedreht werden kann; daß ein ringförmiges Bauteil (54) koaxial die Antriebswelle umschließt und als Einstellbauteil dient und mit einer Vielzahl von Nockenwalzen

(58) versehen ist; und daß eine Kurvenscheibe (52) an dem Pumpenkolben angeordnet ist und eine Nockenoberfläche aufweist, welche mit den Walzen des ringförmigen Bauteils in Anlage ist, um die Drehung der Antriebswelle in die Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens umzuwandeln.
3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (300) koaxial mit der Achse der Antriebswelle ist; daß er zusammen mit der Antriebswelle(140) drehbar ist; daß Pumpenkolben (380) vorgesehen sind, welche in einer Richtung senkrecht zur Achse der Antriebswelle hin- und herbewegbar sind; daß die Wandlereinrichtung ein ringförmiges Bauteil (501) aufweist, welches koaxial mit der Achse der Antriebswelle angeordnet ist und den Pumpenkopf umfaßt, um als Einstellbauteil zu dienen; daß die innere Umfangsoberflache des ringförmigen Bauteiles als Nockenoberfläche ausgeformt ist, um die Drehung des Pumpenkopfes in eine Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens

gQ umzuwandeln; und daß Ventilstößel (502) zwischen den Pumpenkolben des Pumpenkopfes und dem ringförmigen Bauteil angeordnet sind, welche zusammen mit ihren entsprechenden Pumpenkolben in axialer Richtung hin- und herbewegbar sind und Nockenwlazen (503) aufweiseni

gc welche in gleitbeweglichen Kontakt mit der nockenförmigen Oberfläche des ringförmigen Bauteiles sind.
4. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung einen Sensor (106) vom Typ eines elektromagnetischen Übertragers aufweist, welcher an dem Einstellbauteil angeordnet ist und auf die äußere Umfangsoberflache der Antriebswelle zuweist; und daß die zu erkennenden Abschnitte (104) Impulsvorsprünge sind, welche auf der äußeren Umfangsoberfläche der Antriebswelle angeordnet sind, wobei die Vorsprünge zueinander gleichen Abstand haben und daß ein Pulssignal jedesmal dann erzeugt wird, wenn einer der Impulsvorsprünge den Sensor passiert.
5. Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Impulsvorsprünge der Anzahl der Zylinder in dem Motor entspricht.
6. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen Kraftstoffauslaßkanal (82, 86, 88, 90, 92) aufweist, welcher mit der Pumpenkammer des Pumpenkppfes in Verbindung steht, sowie ein elektromagnetisches Ventil (42), welches an dem Kraftstoffauslaßkanal angeordnet ist, um den Kraftstoff auslaßkanal zu öffnen und zu schließen.
7. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen Kraftstoffauslaßkanal (82, 86, 88, 90, 92) aufweist, welcher mit der Pumpenkammer des Pumpenkopfes in Verbindung steht, sowie ein elektromagnetisches Ventil (42), welches an

go dem Kraftstoffauslaßkanal angeordnet ist, um den Kraftstoff auslaßkanal zu öffnen und zu schließen, wobei die Steuereinrichtung einen elektronischen Schaltkreis (112, 114) aufweist, welcher das Sensorsignal von der Sensoreinrichtung erhält, um die Arbeitsweise des elektro-

rj,- magnetischen Ventiles zu steuern.
8. Einspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (112) aufweist, welcher ein Sensorsignal der Sensoreinrichtung zugeführt wird und welche andere Signale von anderen Arten von Sensoren erhält, um die Arbeitsweise des Motors zu überwachen.
9. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Timereinrichtung einen Timerzylinder (116) aufweist, welcher einen Timerkolben (120) beinhaltet, der frei gleitbeweglich in Abhängigkeit von der Arbeitsweise des Motors bewegbar ist, sowie ein Verbindungsbauteil (128) zum Verbinden des Timerkolbens mit dem Einstellbauteil und zur Übertragung der Bewegung und Verschiebung des Timerkolbens auf das Einstellbauteil, um das Einstellbauteil um die Achse der Antriebswelle herum zu drehen und zu schieben.
10. Einspritzpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Timerkolben (120) in dem Timerzylinder mittels einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit bewegt wird, welche ihren Druck in Abhängigkeit von der Arbeitsweise des Motors ändert.

25II. Einspritzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck gesetzte Flüssigkeit komprimierter Kraftstoff ist, welcher der Pumpenkammer in dem Pumpenkopf mittels einer Zufuhrpumpe (16), welche von der Antriebswelle betrieben wird, zugeführt wird.