DE3420345C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe des Verteilertyps für einen Verbrennungsmotor, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zum Verteilen und Zuführen von Kraftstoff in die Verbrennungsräume eines Verbrennungsmotors.

Bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzpumpen des Verteilertyps, welche ein elektromagnetisches Ventil zur Steuerung der austretenden Kraftstoffmenge verwenden, wird das elektromagnetische Ventil geschlossen, bevor der Kolben der Pumpe unter Einwirkung eines Antriebsnockens oder Steuerkurvenscheibe beginnt, den Kraftstoff unter Druck zu setzen. Nachdem die Pumpenantriebswelle um einen Betrag entsprechend eines vorher bestimmten Nockenwinkels gedreht worden ist, wird das elektromagnetische Ventil geöffnet, um den Austritt von Kraftstoff zu ermöglichen, so daß der Einspritzvorgang abgeschlossen werden kann.

Es sei nun angenommen, daß der Nocken um einen Winkel von 25° vor dem Öffnen des Ventils gedreht wird, um die maximal mögliche Kraftstoffeinspritzmenge von 100 mm³/Hub zu ermöglichen. In diesem Fall ist es nötig, den Drehbetrag des Nockens mit einer Genauigkeit von 0,25° (=25° Nockenwinkel×1/100) zu detektieren, um die Kraftstoffeinspritzmenge, welche eingespritzt werden soll, mit der in der Praxis geforderten Genauigkeit von wenigstens 1 mm³/Hub zu ermöglichen.

Ein konkretes Beispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe ist aus der JP-AS 51-34 936 bekannt. Diese bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe ist mit einem Mechanismus zur Einstellung der Kraftstoffmenge, welche von der Pumpe geliefert wird, versehen. Er weist ein elektromagnetisches Ventil zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffauslasses auf, welcher mit der Pumpenkammer in der Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung steht. Die Arbeitsweise diese elektromagnetischen Ventiles wird gesteuert, um den Kraftstoffauslaß nach dem Verstreichen einer festgelegten Verzögerungszeit zu öffnen, nachdem der Kraftstoff in der Pumpenkammer unter Druck gesetzt wurde, so daß die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Mit anderen Worten, die Menge von Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe eingespritzt 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.

Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der JP-AS 51-34 936 ist jedoch der Sensor zur Erkennung des Rotationswinkels der Antriebswelle unbeweglich angeordnet. Wenn daher die Zeiteinstellungsvorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit der Arbeitsweise des Motors arbeitet, ist der Phasenwinkel zwischen dem Sensor 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 Unterdrucksetzen des Kraftstoffes begonnen wird und welcher durch Erkennen des Rotationswinkels der Antriebswelle mittels des Sensors erhalten wird, nicht mit dem tatsächlichen Zeitpunkt übereinstimmt, zu welchem mit dem Unterdrucksetzen des Kraftstoffes begonnen wird. Dies bedeutet wiederum, daß die Verzögerungszeit, welche beim Unterdrucksetzen des Kraftstoffes beginnt und beim Öffnen des elektromagnetischen Ventiles endet, von dem gewünschten Wert verschoben wird, wodurch es unmöglich gemacht ist, die Kraftstoffeinspritzmenge genau zu regeln.

Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der US-PS 43 42 302 wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bzw. das Zeitverhalten allgemein für die Kraftstoffeinspritzung wie folgt geregelt: Zunächst wird die Drehzahl der Pumpe (des Motors) detektiert unter Verwendung von sowohl einer Signalerzeugungsvorrichtung an der Pumpenwelle als auch einer Signalerkennungsvorrichtung (Sensor) am Gehäuse. Danach wird der Änderungsbetrag der Drehung der Wandlervorrichtung zur Erzeugung der hin- und hergehenden Pumpbewegung zur Bestimmung der momentanen Einspritzzeitpunkte mittels des Detektors zur Erfassung des Drehwinkels der Wandlervorrichtung als Analogwert detektiert. Der Einspritzzeitpunkt wird schließlich in Übereinstimmung mit Motorbetriebsparametern wie Beschleunigung, Ansaugluftdruck, Wassertemperatur, etc. gesteuert, und eine Rückkopplungssteuerung wird so durchgeführt, daß der tatsächliche oder momentane Einspritzzeitpunkt mit einem vorher bestimmten Referenzzeitpunkt identisch wird.

Beim Gegenstand der US-PS 43 42 302 ist die Signalerkennungsvorrichtung (Sensor) am Gehäuse festgelegt und führt als Funktion die Erfassung der Versetzung der Wandlervorrichtung als Analogwert durch.

In der DE 31 44 361 A1 ist eine gattungsgemäße Kraftstoffspritzpumpe mit einem hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden Pumpenkolben beschrieben, welche einen elektromagnetischen Überlaufmechanismus zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet. Hierbei wird der Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffzufuhr beginnt, durch eine Druckerfassungsvorrichtung detektiert, um einen Referenzzeitpunkt zu ermitteln, auf dessen Grundlage das Öffnen und Schließen des elektromagnetischen Überlaufventils gesteuert wird. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird hierbei durch die Steuerung der Kraftstoffeinspritzzeitpunkte (Drehung der Wandlervorrichtung) nicht beeinflußt. Die Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der DE 31 44 361 A1 benötigt jedoch eine Mehrzahl von unterschiedlichen Verarbeitungsschaltkreisen, da die Zeitpunkte, zu denen das elektromagnetische Ventil einen Öffnungsvorgang durchführt, mittels eines Analogsignals geregelt werden, das eine Druckänderung darstellt, und die Zeiten, zu denen ein Schließvorgang durchgeführt wird, werden durch ein digitales Signal beeinflußt, welches eine Änderung in der Drehung der Pumpenantriebswelle darstellt.

Gemäß der JP-AS 64-582 ist ein Detektor zur Erfassung einer vorher bestimmten Phase in der Drehung der Nockenscheibe vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dieses Standes der Technik benötigt einen Detektor, wie beispielsweise einen oberen Totpunktsensor zur Erfassung einer speziellen Drehphase des Motors und nicht einer Drehphase der Wandlervorrichtung. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der JP-AS 64-582 wird darüber hinaus die Kraftstoffeinspritzmenge mittels eines mechanischen Systems geregelt, was die Verwendung entsprechender mechanischer Bauelemente nötig macht. Es ist somit nötig, beispielsweise ein Getriebe zum Antrieb der zusätzlichen mechanischen Bauelemente an einer Stelle gegenüber der Wandlervorrichtung vorzusehen, wobei jedoch diese Stelle normalerweise die optimale Stelle zur Installierung der Signalerzeugungsvorrichtung wäre.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Kraftstoffeinspritzpumpe des Verteilertyps gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubilden, daß die Menge von in einen Verbrennungsmotor einzuspritzendem Kraftstoff mit hoher Genauigkeit steuerbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Genauer gesagt, es ist erfindungsgemäß eine an ihrem Außenumfang mit für die Drehphase der Pumpenantriebswelle repräsentativen Vorsprüngen versehenen Impulsgebereinrichtung vorgesehen, welche koaxial zur Pumpenantriebswelle fest mit dieser gekoppelt ist. Weiterhin ist ein Sensor vorgesehen, der mit einer Wandlervorrichtung zur Änderung des Beginns des Pumpen-Kompressionshubes verbunden ist und der immer dann gegenüber einem Vorsprung der Impulsgebereinrichtung zu liegen kommt, wenn der Kompressionshub beginnt, wobei die Steuereinrichtung das elektromagnetische Ventil zum Schließen des Durchlasses zwischen Pumpenhochdruckkammer und Kraftstoffzufuhrkammer veranlaßt, von einem Zeitpunkt an, wenn ein Signal von der Impulsgebereinrichtung erzeugt wird, bis zu einem Zeitpunkt hin, wenn die Kurvenscheibe, welche den Pumpenhub erzeugt, sich um einen festgelegten Nockenwinkel zu drehen.

Demnach wird bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung die Kraftstoffeinspritzmenge, d. h. der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoffaustritt aus der Pumpe stattfindet, bis zur Beendigung der Einspritzung dadurch präzise geregelt, daß der Rotationswinkel der Pumpenantriebswelle abhängig von der Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes detektiert wird.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 in seitlicher Schnittdarstellung die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 in einem Diagramm die Charakteristik eines Pulssignales, welches von der Sensoreinrichtung stammt;

Fig. 4 die Kraftstoffmengencharakteristik aufgetragen über der Zeit;

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

Fig. 6 in teilweiser Schnittdarstellung die andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist ein Pumpengehäuse 10 auf, in welchem eine Kraftstoffzufuhrkammer 12 ausgebildet ist. Eine Pumpenantriebswelle 14 ist in dem Pumpengehäuse 10 frei drehbar gelagert. Die Pumpenantriebswelle 14 erstreckt sich mit einem ihrer Enden in die Kraftstoffzufuhrkammer 12, wohingegen sie sich mit ihrem anderen Ende aus dem Pumpengehäuse 10 heraus erstreckt. Dieses andere Ende der Pumpenantriebswelle 14, welches sich außerhalb des Pumpnengehäuses 10 erstreckt, ist über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftübertragungsmechanismus mit einem ebenfalls nicht dargestellten Verbrennungsmotor verbunden, so daß die Pumpenantriebswelle 14 sich synchron mit dem Motor bewegt.

Weiterhin ist eine Zufuhrpumpe 16, welche Kraftstoff der Kraftstoffzufuhrkammer 12 zuführt, in dem Pumpengehäuse 10 angeordnet. Diese Zufuhrpumpe 16 ist beispielsweise eine Flügelradpumpe und ist über eine Formschlußverbindung 18 mit der Pumpenantriebswelle 14 verbunden. Diese ist der Kraftstoffeinspritzpumpe und der Zufuhrpumpe gemeinsam. Wenn daher die Zufuhrpumpe 16 durch den Motor angetrieben wird, wird Kraftstoff von einem Kraftstofftank einem Kraftstoffansaugabschnitt 20 des Pumpengehäuses 10 zugeführt, von welchem der Kraftstoff dann weiter der Zufuhrpumpe 16 zugeführt wird, nachdem er durch einen Pumpeneinlaßkanal 22 in dem Pumpengehäuse 10 geströmt ist. Der Kraftstoff in der Zufuhrpumpe 16 wird von dieser unter Druck gesetzt und dann der Kraftstoffzufuhrkammer 12 über einen Pumpenauslaßkanal 24 in dem Pumpengehäuse 10 zugeführt. Die Pumpenein- und -auslaßkanäle stehen miteinander über einen Bypass-Kanal 26 in Verbindung, welcher die Zufuhrpumpe 16 umgeht. Ein Drucksteuerventil 28 ist in dem Bypass 26 angeordnet, um den Druck des Kraftstoffes, welcher von der Zufuhrpumpe 16 geliefert wird, drehzahlabhängig einzustellen. In Fig. 1 ist der Abschnitt, welcher der Zufuhrpumpe 16 entspricht, in Schnittdarstellung entlang einer Ebene, welche senkrecht zur Längsachse der Pumpenantriebswelle 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 Zylinderabschnitt 34 ist in dem Pumpenkopf 30 angeordnet, und ein Zylinderloch 36 durchtritt den Zylinderabschnitt 34 und erstreckt sich koaxial mit der Achse der Pumpenantriebswelle 14. Ein Pumpenkolben 38 ist in dem Zylinderloch 36 derart angeordnet, daß er sich frei drehen und 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 ein Ventilgehäuse 44 eines elektromagnetischen Ventiles 42 in einem Kraftstoffmengen-Einstellmechanismus 40, der später noch beschrieben 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 Fig. 1 schematisch dargestellt ist, verbunden, so daß die Pumpenantriebswelle 14 und der Pumpenkolben 38 gemeinsam rotieren, wobei der Pumpenkolben 38 sich in axialer Richtung bewegen kann.

Weiterhin ist an dem anderen Ende des Pumpenkolbens 38 ein Mechanismus 50 vorgesehen, um die Drehung der Pumpenantriebswelle 14 in eine Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 38 umzusetzen. Dieser Mechanismus 50 weist eine Kurvenscheibe 52 und eine Wandlervorrichtung 54 in Form eines Walzenringes auf. Die Kurvenscheibe 52 ist an dem anderen Ende des Pumpenkolbens 38 befestigt. Das Ende der Kurvenscheibe 52, welches der Pumpenantriebswelle 14 gegenüberliegt, weist eine Nockenoberfläche 56 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 Pumpenantriebswelle 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 der 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 Pumpenantriebswelle 14 gespannt wird, wobei die Feder 62 zwischen einem Federsitz 60 auf dem Pumpenkolben 38 und der anderen Stirnseite des Zylinderabschnittes 34 eingespannt ist. Bei diesem Mechanismus 50 wird die Kurvenscheibe 52 mit der Drehung des Pumpenkolbens 38 gedreht, wobei die Nockenoberfläche 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. Hierbei wird der Pumpenkolben 38 derart hin- und herbewegt, daß die Anzahl dieser Bewegungen bei einer Umdrehung der Anzahl der Zylinder des Motors entspricht.

Kraftstoffsaugvertiefungen 64 sind im gleichen Abstand zueinander auf der äußeren Umfangsoberfläche 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 des Motors. Jede der Kraftstoffsaugvertiefungen 64 steht mit dem Ende eines Kraftstoffansaugkanales 66 in dem Zylinderabschnitt 34 und dem Pumpenkopf 30 in Verbindung, wenn der Pumpenkolben 38 seine festgelegten Drehwinkel erreicht. Das andere Ende des Ansaugkanales 66 steht mit der Kraftstoffzufuhrkammer 12 in Verbindung. Immer wenn eine Saugvertiefung 64 auf dem Pumpenkolben 38 mit dem Ansaugkanal 66 in Verbindung gelangt, wird Kraftstoff aus der Kraftstoffzufuhrkammer 12 über den Ansaugkanal 66 in die Pumpenkammer 46 gesaugt. Wenn dann der Pumpenkolben 38 in eine Richtung bewegt wird, welche das Volumen in der Pumpenkammer 46 verringert, d. h. in Fig. 1 nach rechts, wird die Verbindung zwischen der betreffenden Saugvertiefung 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.

Wenn der Kraftstoff in der Pumpenkammer 46, wie oben beschrieben, komprimiert wurde, wird Kraftstoff aufeinanderfolgend jedem Motorzylinder über einen Kraftstoffverteilungs- und Zufuhrmechanismus 68 zugeführt. Dieser Mechanismus 68 weist einen Verbindungskanal 70 in dem Pumpenkolben 38 auf. Der Verbindungskanal 70 erstreckt sich in axialer Richtung des Pumpenkolbens 38 und steht mit einem seiner Enden mit der Pumpenkammer 46 in Verbindung. Eine Verteilervertiefung 72 ist auf der äußeren Umfangsoberfläche 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. Die Öffnungen der Zufuhrkanäle 74 an der inneren Umfangsoberfläche des Zylinderloches 36 weisen gleiche Abstände voneinander auf, wobei die Anzahl der Zufuhrkanäle 74 der Anzahl der Zylinder des Motors 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. Aufgrund der Drehung und Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 38 wird somit der Kraftstoffzufuhrprozeß während einer Umdrehung des Pumpenkolbens 38 so oft wiederholt, wie Motorzylinder vorhanden sind, wodurch ermöglicht wird, daß der komprimierte Kraftstoff nacheinander von der Kraftstoffeinspritzpumpe jedem der Zylinder des Motors zugeführt wird.

Der obenerwähnte Kraftstoffmengen-Einstellmechanismus 40 dient dazu, die Menge von komprimiertem Kraftstoff, welche jedem der Zylinder des Motors zugeführt wird, einzustellen. Wenn das Ventilgehäuse 44 des Ventils 42 in den Pumpenkopf 30 eingeschraubt wird, wird ein O-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 einen kleineren Durchmesser auf und dient als Ventilöffnung 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 80, so daß eine ringförmig umlaufende Kammer 86 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 begrenzt wird. Die Kammer 90 steht weiterhin mit der Kraftstoffzufuhrkammer 12 über einen Überlauf 92 in Verbindung, welcher in dem Zylinderabschnitt 34 ausgebildet ist.

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 einer Steuereinrichtung 98 zum Steuern der Arbeitsweise des elektromagnetischen Ventils 42 wird nun im folgenden ein Erkennungsmechanismus 100 beschrieben, welcher vorgesehen ist, um den Zeitpunkt zu erkennen, zu welchem der Kraftstoffkomprimierungsprozeß beginnt. In diesem Zusammenhang werden die Drehwinkel des Pumpenkolbens 38 überwacht. Es ist eine Impulsgebereinrichtung 102 in Form eines Ringes an dem Abschnitt der Pumpenantriebswelle 14 befestigt, welcher von dem Walzenring 54 des Mechanismus 50 umschlossen wird. Der Impulsring 102 dreht sich zusammen mit der Pumpenantriebswelle 14. Eine Mehrzahl von gleichen Abstand aufweisenden Impulsvorsprüngen 104 erstreckt sich radial von der Umfangsoberfläche des Impulsringes 102 nach außen. Die Anzahl der Vorsprünge 104 entspricht der Anzahl der Zylinder des Motors. Weiterhin ist ein Sensor 106 an dem Walzenring 54 befestigt. Ein Abtastabschnitt 108 des Sensors 106 erstreckt sich von der inneren Umfangsoberfläche des Walzenringes 54 und liegt den Vorsprüngen 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 bzw. wenn der Pumpenkolben 38 aus der Totlage nach rechts, wie in Fig. 1 dargestellt, bewegt wird, und zwar während einer Umdrehung.

Die Impulssignale, welche von dem Sensor 106 erzeugt werden, werden der Steuereinrichtung 98 über einen Signalpfad 110 zugeführt. Die Steuereinrichtung 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 obengenannten anderen Sensoren und erzeugt ein Steuersignal, um das elektromagnetische Ventil 42 nach dem Verstreichen eines festgelegten Zeitpunktes seit Beginn des Kraftstoffkomprimierungsvorgangs 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 Detektormechanismus hängt daher der Zeitpunkt, zu welchem das Steuersignal von der CPU 112 ausgegeben wird, bzw. 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 des Motors zugeführt wird, in der Lage sein, in die Kraftstoffkammer 12 über das Ventil 42 und den Überlauf 92 auszuweichen. Auf diese Weise wird die Menge von komprimiertem Kraftstoff, welche von der Kraftstoffeinspritzpumpe jedem der Zylinder des Motors zugeführt wird auf einen festgelegten Wert eingestellt.

Im folgenden wird ein Einspritzzeitpunkt-Einstellmechanismus 116 (im folgenden "Einstellmechanismus" genannt), der normalerweise in der Kraftstoffeinspritzpumpe Verwendung findet, beschrieben. Im Falle dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet der Einstellmechanismus 116 hydraulisch. Eine zylindrische Ausnehmung 118 für den Einstellmechanismus 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 Pumpenantriebswelle 14, tatsächlich jedoch erstreckt sie sich senkrecht zu dieser Achse, wie in Fig. 2 dargestellt. Ein 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 Kolbens 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 dasjenige Ende des Kolbens 120, welches die flüssigkeitsdichte Kammer 122 begrenzt. Eine Feder 126 ist in der Kammer 124 angeordnet. Die Feder 126 zwingt den Kolben 120 in Richtung auf die flüssigkeitsdichte Kammer 122. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, steht die Federkammer 124 mit dem Einlaßkanal 22 der Zufuhrpumpe in Verbindung, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in die Kammer 124 eintreten kann. Der Kolben 120 ist mit dem Walzenring 54 des Mechanismus 50 mittels eines Verbindungsbolzens 128 verbunden, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht.

Bei dem bisher beschriebenen Einstellmechanismus 116 wirkt daher der Flüssigkeitsdruck in der flüssigkeitsdichten Kammer 122, der der Druck in der Kraftstoffzufuhrkammer 12 ist und sich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors ändert, auf ein Ende des Kolbens 120, so daß dieser Kolben 120 in axialer Richtung verschoben wird. Ein Verschieben dieses Kolbens 120 dreht den Walzenring 54 des Mechanismus 50 über den Verbindungsbolzen 128 um die Achse der Pumpenantriebswelle 14. Wenn der Walzenring 54 auf dieses Weise gedreht 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 Kraftstoffkomprimierungszeitverhalten verschoben, so daß der Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff der Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt wird, sich entsprechend der Drehzahl des Motors verändert. Mit anderen Worten, die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte der Kraftstoffeinspritzpumpe können entweder vorgelegt oder verzögert werden, und zwar unter Verwendung des Einstellmechanismus 116 entsprechend der Motordrehzahl.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 wird nun im folgenden die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe zusammen mit der Arbeitsweise des Einstellmechanismus 116 für den Einspritzzeitpunkt und des Einstellmechanismus 40 beschrieben. In Fig. 3 ist die Ausgangscharakteristik des Impulssignales von dem Sensor 106 dargestellt. Die Charakteristik des Kraftstoffzufuhrverhältnisses von einem Kraftstoffverteilungs- und Zufuhrprozeß ist in Fig. 4 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 Ventils 42.

Betrachtet man die Fig. 3 bis 5 zusammen, so wird deutlich, daß der Betrag von komprimiertem Kraftstoff, welcher von der Kraftstoffeinspritzpumpe geliefert wird, durch die schraffierten Bereiche in 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.

Wenn sich jedoch die Motordrehzahl ändert, ändert sich die Charakteristik des Kraftstoffzufuhrverhältnisses von q0 nach q1, wie in Fig. 4 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt, und zu q2, wie durch eine Zweipunkt-Strichlinie dargestellt, wodurch es ermöglicht wird, daß der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverlegt oder verzögert wird. In diesem Falle ändert sich der Zeitpunkt, bei welchem das Impulssignal von dem Sensor 106 geliefert wird, ebenfalls von t0 nach t1 oder t2, wie in Fig. 3 dargestellt, da der Sensor 106 an dem Walzenring 54 des Mechanismus 50 befestigt ist. Somit stimmt der Zeitpunkt der Impulssignale von dem Sensor 106 mit dem Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff komprimiert wird, überein, ungeachtet der Stellung des Einstellmechanismus 116. Da der Zeitpunkt, zu welchem das elektromagnetische Ventil 42 geöffnet ist, nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeitdauer T ab Vorliegen eines Impulssignals von dem Sensor 106 gesetzt wird, ist die Menge von zugeführtem Kraftstoff nur durch die Verzögerungszeit T festgelegt, wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Dies hat zur Folge, daß die Menge von Kraftstoff, die zugeführt wird, mit hoher Genauigkeit einstellbar ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe beschränkt. Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel, bei welchem die vorliegende Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe einer anderen Bauart verwendet wird. Gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und eine Beschreibung dieser Teile wird nicht nochmal vorgenommen.

Ein Pumpenantriebswelle 140 der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 6 führt nur eine Drehbewegung aus. Ein scheibenförmiger Pumpenkopf 300 ist einstückig an der Pumpenantriebswelle 140 ausgebildet. Ein Paar von Pumpenkolben 380 ist in dem Pumpenkopf 300 eingesetzt und führt eine freie Hin- und Herbewegung in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Pumpenantriebswelle 140 aus. Zwischen den Pumpenkolben 380 ist eine Pumpenkammer 460 ausgebildet. Die Pumpenkammer 460 steht mit einem Durchlaß 200 in Verbindung, der in der Pumpenantriebswelle 140 ausgebildet ist und als Kraftstoffansaug- und zufuhrkanal dient. Das andere Ende des Kanales 200 ist mit dem Kraftstoffansaug- und Verteilungsmechanismus (nicht dargestellt) verbunden.

Im Falle der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 6 weist der Mechanismus 50 als im Pumpengehäuse verstellbare Wandlervorrichtung einen Nockenring 501 und einen Stößel 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 Pumpenantriebswelle 140 drehen kann. Die innere Umfangsoberfläche des Nockenringes 501 ist als Nockenoberfläche ausgebildet. Der Stößel 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 die Pumpenkolben 380 verschieben.

Bei dem Mechanismus 50 gemäß dem oben beschriebenen Aufbau werden die Pumpenkolben 380 aufgrund der Wirkung zwischen der Nockenoberfläche des Nockenringes 501 und des Stößels 502 hin- und herbewegt, wenn die Pumpenantriebswelle 140 sich dreht, wodurch der Kraftstoff angesaugt, verteilt und den Einspritzdüsen angeführt wird. Diese Arbeitsweise ist bekannt.

Im Falle der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 6 ist ein Sensor 106 an dem Nockenring 501 befestigt. Der Verbindungsbolzen 128 des Einstellmechanismus 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 unabhängig von der Stellung des Einstellmechanismus 116 wie im Falle der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 eingestellt werden.

Der oben beschriebene hydraulische Einstellmechanismus kann auch servogesteuert oder elektronisch angesteuert ausgeführt werden, wobei dann Flüssigkeitsdruck in der flüssigkeitsdichten Kammer 122 unter Verwendung eines elektromagnetischen Ventils gesteuert wird.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe des Verteilertyps für einen Verbrennungsmotor, mit
einem hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden Pumpenkolben oder mit mehreren radial beweglichen Pumpenkolben in einem rotierenden Pumpenkopf;
einer vom Verbrennungsmotor angetriebenen Pumpenantriebswelle (14; 140), die innerhalb des Pumpengehäuses gelagert ist;
einer Kurvenscheibe (52) mit Nocken zur Umwandlung der Drehung der Pumpenantriebswelle in die hin- und hergehende Bewegung des bzw. der Pumpenkolben;
einer relativ zur Pumpenantriebswelle drehbaren Wandlervorrichtung (54) zur Änderung des Beginns des Kompressionshubes des bzw. der Pumpenkolben, die zur Umwandlung der Drehung der Pumpenantriebswelle (14; 140) in die hin- und hergehende Bewegung des bzw. der Pumpenkolben im Falle des hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden Pumpenkolbens mit der die Nocken aufweisenden Kurvenscheibe (52) dieses Pumpenkolbens zusammenwirkt bzw., wenn es sich um die Radialkolbenanordnung handelt, die Nocken selbst trägt;
einem mit der Wandlervorrichtung gekoppelten Einspritzzeitpunkt-Einstellmechanismus (116) zur Justierung des Zeitpunktes des Beginns der Einspritzung von Kraftstoff, indem die Wandlervorrichtung veranlaßt wird, sich relativ zu der Pumpenantriebswelle zu drehen;
einem elektromagnetischen Ventil (42) zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses von der Hochdruckkammer der Einspritzpumpe zu deren Kraftstoffzufuhrkammer (12); und
einer Steuereinrichtung (98) zur Änderung des Zeitpunktes, zu dem das elektromagnetische Ventil den Durchlaß öffnet oder schließt, so daß die einzuspritzende Kraftstoffmenge geregelt wird,
gekennzeichnet durch
eine an ihrem Außenumfang mit für die Drehphase der Pumpenantriebswelle (14; 140) repräsentativen Vorsprüngen (104) versehenen Impulsgebereinrichtung (102), welche koaxial zur Pumpenantriebswelle fest mit dieser gekoppelt ist; und
einen Sensor (106), der mit der Wandlervorrichtung verbunden ist und immer dann gegenüber einem Vorsprung (104) der Impulsgebereinrichtung (102) zu liegen kommt, wenn der Kompressionshub des bzw. der Pumpenkolben (38; 83) beginnt, wobei die Steuereinrichtung (98) das elektromagnetische Ventil (42) zum Schließen des Durchlasses veranlaßt von einem Zeitpunkt an, wenn ein Signal von der Impulsgebereinrichtung (102) erzeugt wird, bis zu einem Zeitpunkt hin, wenn die Kurvenscheibe (52) sich um einen festgelegten Nockenwinkel gedreht hat.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Wandlervorrichtung (54) verbundene Sensor (106) vom Typ eines elektromagnetischen Übertragers ist.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (98) einen elektronischen Schaltkreis (112, 114) aufweist, welcher das Signal von dem mit der Wandlervorrichtung (54) verbundenen Sensor (106) erhält, um das elektromagnetische Ventil (42) zu steuern.

4. Einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis (112, 114) eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (112) aufweist, welcher das Signal von dem mit der Wandlervorrichtung (54) verbundenen Sensor zugeführt wird und welche Signale von anderen Sensoren erhält, um die Arbeitsweise des Verbrennungsmotors zu überwachen.

5. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzzeitpunkt-Einstellmechanismus (116) einen Verstellzylinder mit einem darin befindlichen Verstellkolben (120) aufweist, der frei gleitbeweglich in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors bewegbar ist, wobei ein Verbindungsbauteil (128) zwischen Verstellkolben (120) und der Wandlereinrichtung (54) der Übertragung der Verschiebung des Verstellkolbens (120) auf die Wandlereinrichtung dient, um diese um die Achse der Pumpenantriebswelle zu drehen.

6. Einspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkolben (120) mittels einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit bewegbar ist, deren Druck in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors geändert wird.

7. Einspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck gesetzte Flüssigkeit komprimierter Kraftstoff ist, welcher der Kraftstoffzufuhrkammer (12) mittels einer von der Pumpenantriebswelle betriebenen Zufuhrpumpe (16) zugeführt wird.