DE3625946C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Menge des durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe abgegebenen Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist in der GB-PS 4 89 856 gezeigt und weist eine Aufhaltevorrichtung auf, um die Bewegung eines Steuerlementes zu begrenzen. Die Aufhaltevorrichtung umfaßt unter anderem eine Feder, die auf das Steuerelement einwirkt und eine Bremskraft ausübt. Die Feder dient auf diese Weise als Dämpfungsvorrichtung für das Steuerelement und bewirkt eine Verringerung der auftretenden Schwingungen bzw. der dadurch hervorgerufenen Änderungern der abgegebenen Kraftstoffmenge. Die Dämpfungskraft bzw. die Federkraft ist abhängig vom Federweg, d. h. vom Verschiebungsweg des Steuerelementes. Insbesondere unmittelbar nachdem das Steuerelement mit der Dämpfungsvorrichtung in Anlage gerät, ist die Dämpfungswirkung der Feder sehr gering, so daß zu diesem Zeitpunkt Schwingungen des Steuerelementes auftreten können, wodurch die abgegebene Kraftstoffmenge in unerwünschter Weise Schwankungen unterworfen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Menge des abgegebenen Kraftstoffs derart weiterzubilden, daß Schwingungen des Steuerelementes in konstruktiv einfacher Weise zuverlässig vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Menge des abgegebenen Kraftstoffs weist neben einer Federdämpfung, die dem Verschiebungsweg des Steuerelementes proportional ist, eine Fluiddämpfung in Form einer nachgeschalteten, pneumatisch wirkenden und zur Atmosphäre hin offenen Drosselstrecke auf, deren Dämpfungswirkung der Verschiebungsgeschwindigkeit des Steuerelementes proportional ist. Aufgrund der Fluiddämpfung liegt bei Anlage des Steuerelementes an die Dämpfungsvorrichtung eine sofortige hohe Dämpfungswirkung vor. Dadurch kann die nachteilige Beeinflussung des Steuerelementes aufgrund von Schwingungen weitgehend ausgeschlossen werden. Darüber hinaus gewährleistet die Fluiddämpfung eine geringe Bewegungsgeschwindigkeit des Steuerelementes, wodurch plötzliche Änderungen der abgegebenen Kraftstoffmenge vermieden sind, sowie eine geringe Schwingungsamplitude, wodurch die abgegebene Kraftstoffmenge einer nur geringen Schwankung unterliegt.

Die Federdämpfung gewährleistet zusätzlich, daß die Dämpfungs- bzw. Bremskraft bei wachsender Verschiebung des Steuerelementes größer wird, und dient darüber hinaus der Rückführung der Fluiddämpfungsvorrichtung in deren Ausgangszustand, wenn das Steuerelement sich mit der Dämpfungsvorrichtung nicht mehr in Anlage befindet. Hierbei weist die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung einen konstruktiv sehr einfachen Aufbau mit einer geringen Anzahl von Bauteilen auf, wodurch sie sowohl einen nur geringen Bauraum erfordert als auch kostengünstig in der Herstellung und der Montage ist.

Aus der DE-Z "fluid", 9/79, S. 45/46, ist ein hydraulischer Stoßdämpfer bekannt, bei dem die Betätigung einer Kolbenstange ein Druckmedium von einer inneren Kammer in eine äußere Kammer verdrängt wird. Ein derartiger Stoßdämpfer weist allerdings einen aufwendigen konstruktiven Aufbau mit einer Vielzahl von Bauteilen auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 zeigt in grafischer Darstellung die Schwankung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine,

Fig. 3 zeigt schematisch die zeitliche Abhängigkeit der zugeführten Kraftstoffmenge und die Verschiebung des Steuerelementes der Kraftstoffeinspritzpumpe, und

Fig. 4 zeigt schematisch die zeitliche Abhängigkeit der Verschiebung des Steuerelementes und des Stößels der Dämpfungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein mit einer Zylinderbohrung 12 versehenes Zylindergehäuse 11 ist in einem in Fig. 1 teilweise dargestellten Gehäuse 13 einer Kraftstoffeinspritzpumpe 10 angeordnet. Ein Pumpenkolben 14 ist verschiebbar in der Zylinderbohrung 12 angeordnet, so daß er in ihrem Inneren eine Pumpenkammer 15 begrenzt, und ist um seine Achse drehbar. Ein Druckventil 16 ist auf der dem Pumpenkolben 14 entgegengesetzten Seite der Pumpenkammer 15 vorgesehen und wird durch eine Feder 17 derart beaufschlagt, daß es im Normalzustand die Pumpenkammer 15 verschlossen hält. Das Druckventil 16 öffnet entgegen der Feder 17 die Pumpenkammer 15 und leitet in ihr enthaltenen Kraftstoff durch eine Öffnung 18, wenn der Pumpenkolben 14 die Pumpenkammer 15 verkleinert. Der Pumpenkolben 14 weist an einem Endabschnitt ein Loch 21 und an seiner äußeren Oberfläche eine Nut 22 auf. Das Loch 21 steht mit der Pumpenkammer 15 und der Nut 22, die bezüglich der Achse des Pumpenkolbens 14 schräg verläuft, in Verbindung. Das Zylindergehäuse 11 weist eine Öffnung 23 auf, die mit einem Behälter 24 in Verbindung steht, der Kraftstoff enthält. Die Pumpenkammer 15 steht über das Loch 21, die Nut 22, und die Öffnung 23 entsprechend dem Hub des Pumpenkolbens 14 mit dem Behälter 24 in Verbindung.

Dementsprechend wird die Pumpenkammer 15 bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 14 vergrößert, so daß Kraftstoff aus dem Behälter 24 durch die Öffnung 23, die Nut 22 und das Loch 21 in die Pumpenkammer 15 gesaugt wird, und die Pumpenkammer 15 wird bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 14 verkleinert, so daß in ihr enthaltener Kraftstoff durch das Druckventil 16 aus der Kraftstoffeinspritzpumpe 10 abgegeben wird. Wenn bei der Aufwärtsbewegung die Nut 22 mit der Öffnung 23 in Verbindung tritt, wird die Kraftstoffabgabe unterbrochen, und der Pumpenkolben 14 führt den Kraftstoff über das Loch 21, die Nut 22 und die Öffnung 23 in den Behälter 24 zurück.

Gemäß der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird über ein Getriebe (nicht dargestellt) eine Nockenwelle 31 gedreht, die mit einer Nocke 32 versehen ist. Am unteren Ende des Pumpenkolbens 14 ist ein Flansch 33 ausgebildet, der mit der Nocke 32 mittels der Kraft einer Feder 34 in Eingriff steht, die zwischen dem Flansch 33 und einem Rahmen 35, durch den der Pumpenkolben 14 verläuft, vorgesehen ist. Wenn die Nockenwelle 31 sich dreht, bewegt sich der Pumpenkolben 14 in Übereinstimmung mit dem Profil der Nocke 32 aufwärts und abwärts.

Eine Mehrzahl von Schwungmassen 41 eines Drehzahlgebers sind mittels eines Stiftes 47 schwenkbar an einem Lagerabschnitt 42, der an einem Ende der Nockenwelle 31 ausgebildet ist, gehalten. Zwischen jeder Schwungmasse 41 und zugeordneten Lagerscheiben 44, die um die Schwungmassen 41 herum angeordnet sind, sind Federn 43 vorgesehen. Die Schwungmassen 41 werden bei einer Drehung der Nockenwelle 31 mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagt und entgegen der Kraft der Federn 43 nach außen verschwenkt. Die inneren Endabschnitte der Schwungmassen 41 sind mittels eines Stiftes 45, der mit einer Schiebewelle 46 verbunden ist, miteinander verbunden. Wenn die Schwungmassen 41 bei Drehung um die Stifte 47 nach außen schwenken, so bewegen sich der Stift 45 und die Schiebewelle 46 gemäß Fig. 1 nach links.

Ein Endabschnitt der Schiebewelle 46 ist mit einem Endabschnitt eines Verstellhebels 51 mittels eines Stiftes 52 verbunden. Der Verstellhebel 51 ist mittels eines Stiftes 53 derart drehbar gehalten, daß er sich um den Stift 53 in Uhrzeigerrichtung dreht, wenn die Schwungmassen 41 nach außen schwenken und die Schiebewelle 46 dadurch nach links bewegen. Der Stift 53 wird im Zusammenhang mit einem Gaspedal, das mit einem Drosselventil verbunden ist (beides nicht dargestellt), bewegt. Der andere Endabschnitt des Verstellhebels 51 ist mit einem Endabschnitt 56 eines Steuerelements bzw. einer Steuerstange 54 zur Beeinflussung der Einspritzmenge mittels eines Stiftes 55 verbunden. Die Steuerstange 54 wird mittels eines Lagerelementes 58 so gehalten, daß sie entlang ihrer Längsrichtung bewegt werden kann, und steht mit einem Zahnrad 57 im Eingriff, das mit einem äußeren Abschnitt des Pumpenkolbens 14 verbunden ist.

Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht wird, schwenken die Schwungmassen 41 nach außen und drehen über die Schiebewelle 46 den Verstellhebel 51 in Uhrzeigerrichtung, so daß die Steuerstange 54 sich in Fig. 1 nach rechts bewegt. Als Folge davon dreht sich der Pumpenkolben 14 um seine Achse, so daß sein Hub, bei dem die Nut 22 mit der Öffnung 23 in Verbindung steht, verändert wird, um die über die Öffnung 18 abgegebene Kraftstoffmenge zu verringern. Die Steuerstange 54 wird somit gemäß der Drehzahl der Brennkraftmaschine verschoben, wodurch die Winkelposition des Pumpenkolbens 14 verändert wird, um die abgegebene Kraftstoffmenge zu ändern.

Die Verschiebung der Steuerstange 54 wird mittels einer Dämpfungsvorrichtung 60 begrenzt, um die Schwankungen in der Veränderung der Kraftstoffmenge zu begrenzen.

Die Dämpfungsvorrichtung 60 ist auf der Seite angeordnet, zu der die Steuerstange 54 hin verschoben wird, um die über die Öffnung 18 abgeleitete Krafstoffmenge zu vermindern, d. h. gemäß Fig. 1 rechts von der Steuerstange 54. Die Dämpfungsvorrichtung 60 ist am Gehäuse 13 befestigt und weist ihrerseits ein Gehäuse 61 auf, in dem eine aus Gummi bestehende Membran 62 vorgesehen ist, um darin eine Kammer 63 von einer weiteren Kammer 64 mit konstantem Druck 64 zu trennen. Mit der Membran ist ein Stößel 65 verbunden. Der Stößel 65 durchragt das Gehäuse 61 und das Gehäuse 13 und liegt dem Endabschnitt 56 der Steuerstange 54 gegenüber, so daß der Endabschnitt 56 sich mit dem Stößel 65 in Anlage befindet, wenn die Steuerstange 54 über einen vorbestimmten Wert hinaus in Fig. 1 nach rechts verschoben wird. Die Kammer 64 mit konstantem Druck steht mit dem Inneren des Gehäuses 13 über ein Loch 66, das in dem Gehäuse 61 und dem Gehäuse 13 ausgebildet ist, in Verbindung, so daß der Druck in der Kammer 64 immer konstant ist. Andererseits steht die Kammer 63 mit einer Drosselstrecke 67 in Verbindung, und die Drosselstrecke 67 steht über eine Auslaßöffnung 69 mit der Ausßenluft, d. h. der Atmosphäre in Verbindung. Die Kammer 63 ist mit einer Feder 71 versehen, die mit einer Innenwand des Gehäuses 61 und der Membran 62 im Eingriff steht.

Es sei angenommen, daß sich die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand befindet. In diesem Fall, in dem der Stift 53 an einer Stelle angeordnet ist, die durch einen Öffnungsgrad eines Drosselventils bestimmt ist, unterliegt die Drehzahl der Nockenwelle 31, bedingt durch den Kurbelbetrieb der Brennkraftmaschine, periodischen Schwankungen, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt sind. Demzufolge vibriert der Verstellhebel 51 um den Stift 53, und dementsprechend vibriert die Steuerstange 54 in ihrer Längsrichtung. Die Kraftstoffeinspritzung wird ausgeführt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine sich an einem Minimalwert befindet, wie es in Fig. 2 durch E dargestellt ist.

Wenn die Dämpfungsvorrichtung 60 nicht vorgesehen ist, vibriert die Steuerstange 54 in Abhängigkeit von der Schwankung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, so daß die abgegebene Kraftstoffmenge periodisch variiert. Fig. 3 zeigt schematisch die zeitliche Beziehung der Verschiebung der Steuerstange 54 und der abgegebenen Kraftstoffmenge bei einer geringen Drehzahl der Brennkraftmaschine. Wie dieser Figur zu entnehmen ist, steigt die abgegebene Kraftstoffmenge zuerst stark an (siehe A) und nimmt dann ab (siehe B), wenn die Steuerstange 54 aus einer Position, bei der eine geringe Kraftstoffmenge abgegeben wird (siehe G), in eine Position, bei der eine größere Kraftstoffmenge abgegeben wird (siehe H), verschoben wird. Die Amplitude dieser Schwankungen nimmt ab bis auf null (siehe C). Wenn also die Steuerstange 54 in Positionen zur Mengenerhöhung oder -verringerung verschoben wird, erhöht oder verringert sich die abgegebene Kraftstoffmenge um mehr, als es erforderlich ist. Mit anderen Worten heißt das, daß die Steuerstange 54 bei einer geringen Drehzahl der Brennkraftmaschine zu stark anspricht. Infolge der Schwankung der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird der Leerlaufzustand instabil. Wenn also das Gaspedal plötzlich losgelassen wird, wird der Stift 53 gemäß Fig. 1 nach rechts zurückbewegt, und die Steuerstange 54 wird weit nach rechts verschoben, so daß die Menge des abgegebenen Kraftstoffs zu stark verringert wird, was zum Abwürgen der Brennkraftmaschine führen kann.

Zur Behebung des geschilderten Problems arbeitet das oben beschriebene Ausführungsbeispiel wie folgt: Wenn die Steuerstange 54 in eine kraftstoffreduzierende Position verschoben wird, bei der die Menge des abgegebenen Kraftstoffs zu klein zu werden droht, kommt der Endabschnitt 56 der Steuerstange 54 mit dem Endabschnitt 72 des Stößels 65 in Anlage, so daß die Verschiebung der Steuerstange 54 in diejenige Richtung, in der die Menge des abgegebenen Kraftstoffs verringert wird, begrenzt wird. Wenn dabei die Steuerstange 54 gegen den Stößel 65 drückt, um diesen gemäß Fig. 1 nach rechts zu verschieben, wird die Feder 71 zusammengedrückt und die Luft in der Kammer 63 über die Drosselstrecke 67 an die Außenluft abgeleitet. Auf die Steuerstange 54 wirken dabei der Strömungswiderstand der Drosselstrecke 67 und die Kraft der Feder 71, so daß die Steuerstange 54 angehalten wird, d. h., die Dämpfungsvorrichtung 60 hält die Steuerstange 54 an, wenn die Verschiebung der Steuerstange 54 oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Die auf die Steuerstange 54 mittels der Dämpfungsvorrichtung 60 aufgebrachte Kraft ist proportional der Geschwindigkeit der Steuerstange 54 entsprechend dem Strömungswiderstand, den die Luft erfährt, die durch die Auslaßöffnung 69 hindurchströmt. Nachdem die Steuerstange 54 angehalten ist, kehrt sie infolge der Kraft der Feder 71 in Fig. 1 nach links in eine Position zurück, bei der die Menge des abgegebenen Kraftstoffs anwächst. Gleichzeitig wird Luft über die Auslaßöffnung 69 aus der Atmosphäre in die Kammer 63 ausgessaugt. In Fig. 4 zeigen die durchgezogene Linie R schematisch die Verschiebung der Steuerstange 54 und die gestrichelte Linie S die Verschiebung des Stößels 65 im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine. Da die Dämpfungsvorrichtung 60 auf diese Weise die Bewegung der Steuerstange 54 begrenzt, so daß sie nicht übermäßig in die kraftstoffreduzierende Richtung verschoben werden kann, wird die Amplitude der Schwingung der Steuerstange 54 gedämpft und die Drehzahl der Brennkraftmaschine während des Leerlaufzustandes stabilisiert.

Die Wirkung der Dämpfungsvorrichtung ist durch die Dimensionierung der Auslaßöffnung 69 bestimmt.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Menge des durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe abgegebenen Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpenkolben, der in einer Pumpenkammer angeordnet ist und mit dem Kraftstoff in die Pumpenkammer gesaugt sowie aus der Pumpenkammer unter Druck abgegeben wird, mit einem Steuerelement, das in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine verschoben wird und dadurch die Menge des aus der Pumpenkammer abgegebenen Kraftstoffs ändert, und mit einer Dämpfungsvorrichtung zur gedämpften Abbremsung der Verschiebebewegung des Steuerelementes bei Überschreiten eines vorbestimmten Weges des Steuerelementes in Richtung einer Verminderung der abgegebenen Kraftstoffmenge, wobei die Dämpfungsvorrichtung eine mechanische Feder aufweist, die über einen Stößel auf das Steuerelement die Bremskraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung eine mit dem Stößel (65) verbundene Membran (62) aufweist, an der die Kraft der Feder (71) in Richtung zum Steuerelement (54) angreift, und daß der von der Membran (62) begrenzten Kammer (63), die gegen die Feder (71) verkleinert wird, eine pneumatisch wirkende, zur Atmosphäre hin offene Drosselstrecke (67) nachgeschaltet ist.