DE3601021A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz­ pumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zum Abmes­ sen und Fördern von an das gewünschte Drehmoment der Brennkraftmaschine angepaßten Förder- oder Einspritz­ mengen ist es bekannt, eine mit der Einspritzpumpe zu­ sammenwirkende Fördermengenverstelleinrichtung zu ver­ wenden. Eine durch die JP-OS 54-10830 bekannten Ein­ spritzpumpe hat zum Betätigen der Förderverstellein­ richtung ein hydraulisches Stellwerk, bei dem der auf den Stellkolben wirksame und dessen Stellung definie­ rende Steuerdruck über ein Sitzventil mit einem kege­ ligen Schließglied gesteuert wird. Ein solches Druck­ steuerventil hat den Nachteil, daß bei einer gegebenen Stellung seines Betätigungsglieds der Steuerdruck in einem bestimmten Bereich streuen kann. Dies hat zur Folge, daß der Brennkraftmaschine nicht immer die dem gewünschten Drehmoment entsprechende Fördermenge zuge­ führt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demge­ genüber den Vorteil, daß sich in Abhängigkeit von gege­ benen Stellgrößen ein genauer und reproduzierbarer Steuer­ druck einstellt, der wiederum eine abgestimmte Einstellung der Fördermengenverstelleinrichtung bewirkt, so daß die Brennkraftmaschine jeweils die genau erforderliche Ein­ spritzmenge erhält.

Durch die in den Unteransprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Einspritzpumpe möglich. Besonders vorteil­ haft ist, daß durch einen abgesenkten Druck in dem dem Steuerdruckraum gegenüberliegenden Referenzraum geringe Steuerdrücke zum Verstellen des Stellkolbens ausreichen, die mit dem Prallplattensteuerventil besonders fein und mit einer geringen Hilfskraft geregelt werden können.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Kraft­ stoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart vereinfacht im Schnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe der Ver­ teilerbauart umgibt ein Gehäuse 10 einen Pumpensaugraum 11, der von einer Förderpumpe 12 mit Kraftstoff aus ei­ nem Vorratsbehälter 13 versorgt wird. Zum Einstellen des Druckes im Pumpensaugraum 11 ist der Förderpumpe 12 ein Drucksteuerventil 14 parallel geschaltet, das ab einer bestimmten Drehzahl der von der Einspritzpumpe mit Kraft­ stoff versorgten Brennkraftmaschine den Druck im Pumpen­ saugraum 11 auf einer bestimmten Höhe, beispielsweise 8 bar konstant hält. Zum Zumessen von Förder- oder Einspritzmen­ gen dient ein hin- und hergehend sowie gleichzeitig rotie­ rend angetriebener Pumpenkolben 15, der einen Pumpenarbeits­ raum 16 abschließt. Der Pumpenarbeitsraum 16 wird beim Saug­ hub des Pumpenkolbens 15 durch eine Saugleitung 17 und Steuernuten 18 im Pumpenkolben 15 aus dem Pumpensaugraum 11 mit Kraftstoff gefüllt. Beim anschließenden Druckhub des Pumpenkolbens 15 wird eine Einspritzmenge bei geschlossener Saugleitung 17 über eine Längsbohrung 20 und eine mit dieser verbundenen Fördernut 21 im Pumpenkolben 15 und eine Druck­ leitung 22 zu einer nicht näher dargestellten Einspritzdüse am Motorzylinder der Brennkraftmaschine gefördert.

Zum Zumessen veränderlicher Kraftstoffeinspritzmengen, die vom Hub des Pumpenkolbens 15 unabhängig sind, hat die Ein­ spritzpumpe eine Fördermengenverstelleinrichtung 25. Die im Pumpensaugraum 11 angeordnete Fördermengenverstelleinrichtung 25 hat einen auf dem Pumpenkolben 15 im Pumpensaugraum 11 verschiebbaren Ringschieber 26, der eine mit der Längsbohrung 20 im Pumpenkolben 15 verbundene Querbohrung 27 während des Druckhubs des Pumpenkolbens 15 aufsteuert, wobei je nach Stel­ lung des Ringschiebers 26 nach einem variablen Weg des Pumpen­ kolbens der Ringschieber 26 die Querbohrung 27 freigibt. Die Stellung des Ringschiebers 26 wird durch einen zweiarmigen, schwenkbaren Regelhebel 28 eingestellt, der in eine Nut 29 am Schieber 26 eingreift.

Zum Betätigen der Verstelleinrichtung 25 ist ein hydraulisches Stellwerk 30 mit einem Stellkolben 31 in einem Stellzylinder 32 vorgesehen. Der Stellkolben 31 hat auf beiden Seiten, die rechts einen Steuerdruckraum 33 und links einen Referenz­ raum 34 abschließen, je eine die Wände des Stellzylinders 32 durchdringende Kolbenstange 35, 36. Die Kolbenstangen haben gleichen Querschnitt, so daß der Stellkolben 31 druck­ ausgeglichen ist und hysteresefrei arbeitet. An einem Absatz der den Steuerdruckraum 33 durchsetzenden Kolbenstange 35 liegt der Regelhebel 28 der Fördermengenverstelleinrichtung 25 unter dem Druck einer Feder 38 an, die auf einer den Re­ gelhebel 28 durchsetzenden Verlängerung 37 sitzt. Eine auf das in den Pumpensaugraum 11 ragende Ende der Kolbenstange 35 aufgesetzte Regelfeder 40, die sich einerseits am Stell­ zylinder 32 und andererseits an einem Bund 41 der Kolben­ stange 35 abstützt, zieht den Stellkolben 31 in Richtung Steuerdruckraum 33. Der Steuerdruckraum 33 des Stellwerks 30 ist durch eine Öffnung 43 mit einer Drossel 44 mit dem Pumpensaugraum 11 verbunden und wird durch diese mit Kraft­ stoff versorgt. Der Druck im Steuerdruckraum 33 des Stell­ werks 30 ist in Verbindung mit der Kraft der Regelfeder 40 maßgebend für die Stellung des Stellkolbens 31, die über die Fördermengenverstelleinrichtung 25 die Zumessung der Ein­ spritzmengen bestimmt. Dieser Steuerdruck wird von einem als Prallplattenventil 50 ausgebildeten Drucksteuerventil ge­ steuert. Das an das Stellwerk 30 angelagerte Prallplattenven­ til 50, das durch die DE-OS 31 09 560 bekannt ist, hat in ei­ nem Gehäuse 51 eine um eine Achse 53 schwenkbare Prallplatte 52. Gegen das rechte Ende der Prallplatte 52 ist von unten her eine Zuflußdüse 55 gerichtet, die über eine Zuflußöff­ nung 56 mit den Steuerdruckraum 33 des Stellwerks 30 verbun­ den ist. Am gegenüberliegenden Ende drückt auf die Prallplat­ te 52 von oben her eine Druckfeder 57. Der drucklos gehaltene Innenraum 54 des Prallplattenventils 50 ist durch einen Abfluß 58 mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden.

Das Prallplattenventil 50 weist einen Dauermagneten 60 auf, der über Jochteile 61, 62 auf einen mit der schwenk­ baren Prallplatte 52 verbundenen Anker 63 einwirkt. Der Anker 63 ist von einer Spule 64 umgeben, die von einem elektroni­ schen Steuergerät 65 angesteuert wird und in vorteilhafter Weise nicht dem Kraftstoff ausgesetzt ist, da sie sich au­ ßerhalb kraftstofführender Teile befindet. Je nach der Größe des vom Steuergerät 65 in Abhängigkeit von verschiedenen Be­ triebsparametern wie Drehzahl, Temperatur, Umgebungsdruck und dergleichen sowie vom Drehmomentwunsch gesteuerten Ma­ gnetfeld der Spule 64 öffnet die Prallplatte 52 die Öffnung der Zuflußdüse 55 mehr oder weniger, so daß durch die Drossel­ kombination der Zuflußdüse 55 und der vom Pumpensaugraum 11 in den Steuerdruckraum 33 führenden Drossel 44 im Steuerdruckraum 33 ein Steuerdruck aufgebaut wird, der kleiner ist als der Druck im Pumpensaugraum 11 aber größer als der Druck im Innen­ raum 54 des Prallplattenventils 50, der über den Abfluß 58 drucklos gehalten ist. Vorzugsweise sind die Drossel 44 und die Zuflußdüse 55 mit der Prallplatte 52 so gewählt, daß wäh­ rend des Betriebs im Steuerdruckraum 33 ein Steuerdruck von 0 bis etwa 1,5 bar angesteuert werden kann.

Im Zusammenwirken mit dem drucklosen Referenzraum 34, der über eine Bohrung 67 mit dem Innenraum 54 des Prallplattenventilge­ häuses 51 verbunden ist, und der Regelfeder 40 nimmt der Stell­ kolben 31 eine vom Steuerdruck im Steuerdruckraum 33 abhängige Stellung ein. Aufgrund der Ausbildung des Prallplattenventils 50 ist der Steuerdruck proportional dem vom Steuergerät 65 der Spule 64 zugeführten Steuerstrom. Dabei ist der Energiebedarf weit geringer als bei sonstigen elektromagnetischen Stellwer­ ken. Die Stellung des Stellkolbens 31 wird dem Steuergerät 65 von einem Weggeber, beispielsweise einem Potentiometer 68 ge­ meldet, das von einer mit der Kolbenstange 26 verbundenen, das Gehäuse 10 durchdringenden Verlängerung 69 betätigt wird. Die Anordnung des Steuerdruckraums 33 und der Regelfeder 40 des Stellwerks 30 ist derart, daß bei drucklosem Pumpensaug­ raum 11 der Steuerdruckraum 33 ebenfalls drucklos ist, wodurch die Regelfeder 40 den Stellkolben 31 nach rechts verschiebt und dadurch die Fördermengenverstelleinrichtung 25 in Rich­ tung Fördermengenreduzierung beeinflußt.

Da zum Starten der Brennkraftmaschine relativ große Ein­ spritzmengen erforderlich sind, der Druck im Pumpensaug­ raum 11 jedoch nicht so hoch ist, daß ein hoher Steuer­ druck im Steuerdruckraum 33 herrscht, ist axial ausge­ richtet zum Stellkolben 31 und dessen die Fördermengen­ verstelleinrichtung 25 betätigende Kolbenstange 35 in einem Zylinder 71 im Gehäuse 10 ein Startkolben 70 von einer Druckfeder 72 verschiebbar, der bei drucklosem Pumpensaugraum 11 von der Druckfeder 72 an der Verlänge­ rung 37 der Kolbenstange 35 angreifend den Stellkolben 31 nach links verschiebt. Der rückwärtige Referenzraum 73 ist durch eine Leitung 74 mit dem Innenraum 54 des Prallplat­ tenventils 50 verbunden und damit ebenfalls drucklos.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoff unter Druck aufnehmenden Pumpensaugraum (11), mit einer aus dem Pumpensaugraum mit Kraftstoff versorgten Pumpeneinheit, die einen hin- und hergehenden Pumpenkolben (15) zum Zumessen von Kraftstoffördermengen hat, mit einer mit der Pumpeneinheit zusammenwirkenden Fördermengenverstelleinrichtung (25), mit einem die För­ dermengenverstelleinrichtung betätigenden, hydraulischen Stellwerk (30), das in einem geschlossenen Zylinder (32) einen beweglichen Stellkolben (31) hat, der auf der ei­ nen Seite einen Steuerdruckraum (33) und auf der anderen Seite einen Referenzdruckraum (34) abschließt und der eine vom Steuerdruck im Steuerdruckraum abhängige Stel­ lung einnimmt, mit einer den Steuerdruckraum mit dem Pumpensaugraum verbindenden Drossel (44) und mit einem den Steuerdruck im Steuerdruckraum regelnden, mit dem Steuerdruckraum und einer Entlastungsseite verbundenen Drucksteuerventil (50), dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil als hilfskraftgesteuertes Prallplat­ tenventil (50) mit Zuflußdüse (55) und auslenkbarer Prallplatte (52) ausgebildet ist, daß die Zuflußdüse (55) mit dem Steuerdruckraum (33) verbunden ist, und daß die hilfskraftabhängig auslenkbare Prallplatte den auf den Stellkolben (31) wirksamen Steuerdruck im Steuerdruck­ raum (33) regelt.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der dem Steuerdruckraum (33) gegenüberliegende Referenzdruckraum (34) im Zylinder (32) mit einer Entla­ stungsseite verbunden ist, in der ein gegenüber dem Pum­ pensaugraum (11) reduzierter Druck wirksam ist.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß durch die durch die Drossel (44) und die Dros­ selwirkung der Prallplatte (52) und der Zuflußdüse (55) erzeugte Drosselkombination im Steuerdruckraum (33) ein Druck einstellbar ist, der kleiner ist als der Druck im Pumpensaugraum (11), aber größer als der Druck im Refe­ renzraum (34).

4. Einspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß auf den Stellkolben (31) ein Federorgan (40) entgegen dem wirksamen Steuerdruck wirkt.

5. Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß ein einerseits vom Druck im Pumpensaugraum (11) und andererseits von einem Federglied (72) beaufschlagter Kolben (70) angeordnet ist, der bei fehlendem oder niedri­ gem Druck im Pumpensaugraum auf die Fördermengenverstell­ einrichtung (25) entgegen dem auf den Stellkolben (31) wir­ kenden Federorgan (40) in Richtung Fördermengenerhöhung wirkt.

6. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (52) des Prallplatten­ ventils (50) mit einem Anker (63) eines Magnetkreises ver­ bunden ist, der von einem elektronischen Steuergerät (65) gesteuert wird, welches von für die Kraftstoff/Luft-Gemisch­ bildung maßgebenden Betriebsparametern der Brennkraftmaschine beeinflußt wird.

7. Einspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Stellkolben (31) des Stellwerks (30) ein Weg­ geber (68, 69) verbunden ist, der zu Lagerückmeldung mit dem Steuergerät (65) in Verbindung steht.