DE3721300A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe zur versorgung der brennraeume von fuer fahrzeugantriebe vorgesehenen brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe zur Versorgung der Brennräume von für Fahrzeugantriebe vorgesehenen Brennkraftmaschinen gemäß dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 36 05 824).

Wie im Hauptpatent beschrieben, wird zur Dämpfung von Ruckelschwingungen eine Kraftstoffmengenkorrektur durch direkte Einwirkung auf die Grundeinstellung des Kraftstoffördermengenverstellgliedes erzielt, welche ihrerseits durch die momentan vorliegenden Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bestimmt ist. Die Grundeinstellung wird dabei bei Ruckelschwingungen in Richtung größerer Drehzahl in Richtung kleinerer Fördermenge und bei Ruckelschwingungen in Richtung kleinerer Drehzahl in Richtung größerer Fördermenge verändert.

Vorteile der Erfindung

Die weitere Ausgestaltung der Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem Hauptpatent gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß in einfacher Weise einerseits das Antiruckelsignal gewonnen und andererseits auf die Grundeinstellung des Kraftstoffördermengenverstellgliedes eingewirkt wird. Bei Kraftstoffeinspritzpumpen mit ladedruckabhängigem Vollastanschlag (LDA) für Auflademotoren (DE-OS 32 43 349) ist ein solcher Schrittmotor mit Steuergerät bereits vorhanden. Hier werden dem Steuergerät Drehzahl und Ladedruck zugeführt, das daraus ein Steuersignal für den Schrittmotor generiert, der wiederum im unteren Drehzahlbereich von einem bestimmten Ladedruck an auf das Steuersignal hin die Vollastmenge verringert. Bei solchen Kraftstoffeinspritzpumpen ist ohne mechanischen Zusatzaufwand eine Ruckeldämpfung möglich, wenn man sich dabei auf den Vollastbereich beschränkt, in dem die Ruckelschwingungen am auffälligsten auftreten. Hier ist nur­ mehr aus den dem Steuergerät zugeführten Drehzahlsignal infolge der Ruckelschwingungen überlagerten Signalschwingung elektrisch das Antiruckelsignal abzuleiten, das dem Schrittmotor zugeführt wird und entweder eine konstante oder von der Amplitude des Antiruckelsignals abhängige Schrittzahl des Schrittmotors auslöst, der entsprechend den Vollastanschlag verschiebt und dadurch über den Verstellhebel je nach Vorzeichen des Antiruckelsignals eine Korrektur der Vollast-Grundeinstellung des Fördermengenverstellgliedes in Richtung kleinerer oder größerer Kraftstoffördermenge bewirkt. Die Gewinnung des Antiruckelsignals läßt sich in dem als Mikroprozessor ausgebildeten Steuergerät durch Implementierung eines entsprechenden einfachen Algorithmus mit geringstem Aufwand realisieren.

Will man die Ruckelschwingungen auch im Teillastbereich dämpfen, so arbeitet der Schrittmotor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auf einen drehbar gelagerten Einstellhebel auf dessen einem Hebelarm der Verstellhebel für das Fördermengenverstellglied gelagert ist. In diesem Fall kann jede vom Verstellhebel bewirkte Grundeinstellung der Kraftstoffördermenge über den gesamten Regelbereich durch Verschwenken des Einstellhebels korrigiert werden.

Die Korrektur der Grundeinstellung der Kraftstoffördermenge um einen konstanten Betrag muß dabei an den im Teillastbereich auftretenden Ruckelschwingungen so angepaßt werden, daß diese weitgehend eliminiert werden. Da Ruckelschwingungen im Vollastbereich mit größerer Amplitude auftreten, bleiben sie hier, wenn auch merklich gedämpft, doch noch spürbar. Hier empfiehlt es sich, nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung den Schrittmotor gleichzeitig auf den Vollastanschlag und auf den Einstellhebel mit gleich großen Verstellraten einwirken zu lassen. Im Teillastbereich, wenn der Verstellhebel nicht am Vollastanschlag anliegt, werden die Ruckelschwingungen durch eine konstante, an den Teillastbereich angepaßte Korrektur der Fördermengen-Grundeinstellung gedämpft. Im Vollastbereich, wenn der Verstellhebel am Vollastanschlag anliegt, addieren sich die vom Einstellhebel einerseits und vom Vollastanschlag andererseits über den Verstellhebel auf das Fördermengenverstellglied übertragenen Korrekturbewegungen, so daß die Fördermengenkorrektur bei konstanter Schrittzahl des Schrittmotors im Vollastbereich größer ist.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung eine schematische, ausschnittweise Darstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe, insoweit dies für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Von der Kraftstoffeinspritzpumpe, die im Hauptpatent ausführlich dargestellt und beschrieben ist, ist hier nur das als Ringschieber 19 ausgebildete, auf dem Pumpenkolben 11 verschiebbare Kraftstoffördermengenverstellglied und die Kraftstoffmengensteuereinrichtung 20, auch Drehzahlregler genannt, zum Verschieben des Ringschiebers 19 dargestellt. Die Stellung des Ringschiebers 19 bestimmt die pro Förderhub des Pumpenkolbens 11 zu den Einspritzdüsen geförderte Kraftstoffördermenge und wird in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie Last und Drehzahl, eingestellt. Diese von den Betriebsparametern abhängige Stellung des Ringschiebers 19 wird als Grundeinstellung der Fördermenge oder des Fördermengenverstellgliedes bezeichnet. Diese wird solange beibehalten, wie sich die Betriebsparameter nicht ändern. Jeder Parameterpaarung ist damit eine bestimmte Grundeinstellung zugeordnet.

Wie im Hauptpatent beschrieben, besteht die Steuereinrichtung 20 aus dem Verstellhebel 29, der um die Achse 30 schwenkbar ist und mit dem Ende seines einen Hebelarms an dem Ringschieber 19 angreift, aus der am anderen Hebelarm des Verstellhebels 29 angreifenden Regelfeder 32 und aus dem Fliehkraftdrehzahlgeber 33, der der Regelfeder 32 entgegenwirkt. Der Fliehkraftdrehzahlgeber 33 wird synchron zur Antriebsdrehzahl der Einspritzpumpe angetrieben und ist bestrebt, entgegen der Kraft der Regelfeder 32 den Ringschieber 19 in Richtung geringerer Kraftstoffördermenge zu verschieben. Dies tritt regelmäßig im Abregelfall auf. Die Regelfeder 32 wird in bekannter Weise willkürlich vom Betreiber der Brennkraftmaschine entsprechend der Drehzahl bei gegebener Last vorgespannt. Im Abregelfall wird die Kraft der Regelfeder 32 durch den Fliehkraftdrehzahlgeber 33 überwunden. Für die Einstellung der maximalen Kraftstoffördermenge ist der Vollastanschlag 36 vorgesehen, an welchem sich der Verstellhebel 29 bei maximaler Vorspannung der Regelfeder 32 anlegt. Der Vollastanschlag 36 legt damit die maximale Verschiebung des Ringschiebers 19 auf den Pumpenkolben 11 in Richtung größter Kraftstoffördermenge fest und wird bei sog. Auflademotoren abhängig von Drehzahlbereich und Ladedruck verschoben.

Wie bereits im Hauptpatent beschrieben, sitzt die Achse 30 des Verstellhebels 29 auf dem einen Arm eines zweiarmigen Einstellhebels 38, der um einen gehäusefesten Punkt 37 schwenkbar ist. Durch Schwenken des Einstellhebels 38 wird die Achse 30 des Verstellhebels 29 verschwenkt und damit über den Verstellhebel 29 eine Verschiebung des Ringschiebers 19 bewirkt.

Zur Dämpfung von Ruckelschwingungen, die z.B. durch Drehzahländerungen oder Relativbewegungen zwischen Brennkraftmaschine und Karosserie entstehen, ist ein elektrischer Schrittmotor 140 vorgesehen, der über eine Stellwelle 141 synchron einen ersten Kipphebel 142 und einen zweiten Kipphebel 143 verstellt. Die Stellwelle 141 greift dabei an dem einen Hebelarm der zweiarmigen Kipphebel 142 und 143 an. Am anderen Ende des Kipphebels 142 ist der Vollastanschlag 36 angeordnet, während das Ende des zweiten Kipphebels 143 an dem Einstellhebel 38 angelenkt ist. Der Schrittmotor 140 wird von einem Steuergerät 144 gesteuert, dem als Eingangsgröße zumindest die Drehzahl n der Brennkraftmaschine zugeführt ist. Bei Auftreten von Ruckelschwingungen enthält das dem Steuergerät 144 zugeführte Drehzahlsignal einen Wechselanteil, aus dem das Steuergerät 144 mittels eines Algorithmus ein sog. Antiruckelsignal generiert und dem Schrittmotor 140 zuführt, der sich um eine konstante Schrittzahl dreht und dadurch die Kipphebel 142 und 143 gleichsinnig um einen konstanten Betrag verschwenkt. Je nach Vorzeichen des Antiruckelsignals werden dabei die Kipphebel 142 im bzw. entgegen Uhrzeigersinn verschwenkt, und zwar im Uhrzeigersinn, wenn das Antiruckelsignal von einer Drehzahlschwingung in Richtung kleinerer Drehzahl herrührt, und entgegen Uhrzeigersinn, wenn das Antiruckelsignal von einer Drehzahlschwingung in Richtung größerer Drehzahl herrührt.

Im Teillastbereich liegt der Verstellhebel 29 nicht an dem Vollastanschlag 36 an. Ein Verschwenken des ersten Kipphebels 142 ist damit wirkungslos. Lediglich das Verschwenken des zweiten Kipphebels 143 bewirkt ein Verschwenken des Einstellhebels 38, so daß die Achse 30 des Verstellhebels 29 entgegen bzw. im Uhrzeigersinn um den gehäusefesten Punkt 37 geschwenkt wird. Dadurch wird der Ringschieber 19 auf dem Pumpenkolben 11 in Richtung Mehr- bzw. Mindermenge der beim Förderhub des Pumpenkolbens 11 geförderten Kraftstoffördermenge um einen konstanten Betrag verstellt. Im Teillastbereich ist also allein der Einstellhebel 38 zur Dämpfung der Ruckelschwingungen wirksam. Der Betrag der Verschiebung des Ringschiebers 19 ist dabei so festgelegt, daß die durch die Minder- bzw. Mehrmenge verursachte kurzzeitige Drehzahlreduzierung bzw. -erhöhung die Ruckelschwingungen im Teillastbereich weitgehend dämpfen.

Im Vollastbereich liegt der Verstellhebel 29 an dem Vollastanschlag 36 an. Die Verstellung der Stellwelle 141, die nach wie vor beide Kipphebel 142 und 143 gleichsinnig um den gleichen Betrag bei Auftreten des Antiruckelsignals verschwenkt, bewirkt in gleicher Weise wie im Teillastbereich eine gleiche Verschwenkung des Einstellhebels 38 und zusätzlich eine Verschwenkung des Verstellhebels 29 um dessen Achse 30 auf dem Einstellhebel 38. Die Schwenkbewegung von Einstellhebel 38 und Verstellhebel 29 addieren sich in ihrer Wirkung auf den Ringschieber 19, so daß dieser um einen größeren Betrag als im Teillastbereich verschoben wird und dadurch die Grundeinstellung der Kraftstoffördermenge um einen größeren Betrag reduziert bzw. erhöht. Dies ist erwünscht, da die Ruckelschwingungen im Vollastbereich eine größere Amplitude aufweisen als die Ruckelschwingungen im Teillastbereich, so daß auch diese nahezu vollständig gedämpft werden. Der Schrittmotor führt dabei sowohl im Vollast- als auch im Teillastbereich bei Auftreten eines Antiruckelsignals immer die gleiche Schrittzahl aus, so daß die Verschwenkbewegung der Kipphebel 142 und 143 im Vollast- und Teillastbereich gleich groß sind.

Bei sog. Auflademotoren wird der Vollastanschlag 36 über den Schrittmotor 140 in seiner Position im Schwenkweg des Verstellhebels 29 ladedruckabhängig gesteuert. Hierzu ist dem Steuergerät noch eine den Ladedruck kennzeichnende Eingangsgröße p _L zugeführt. Mit dieser Eingangsgröße und dem Drehzahlsignal n generiert das Steuergerät eine Stellgröße für den Schrittmotor 140 in der Weise, daß im unteren Drehzahlbereich von einem bestimmten wählbaren Ladedruck an, die Vollastmenge durch den Vollastanschlag 36 verringert wird. Damit wird die Kraftstoffmenge an die geringere Luftfüllung der Zylinder der Brennkraftmaschine im unteren Drehzahlbereich angepaßt. Für die ladedruckabhängige Vollastregelung und für die Ruckeldämpfung kann damit das gleiche Stellwerk, bestehend aus Steuergerät 144 und Schrittmotor 140, verwendet werden. Da das Steuergerät 144 im allgemeinen als Mirkoprozessor ausgebildet ist, brauchen für beide Stellvorgänge nur unterschiedliche Algorithmen zur Gewinnung der verschiedenen Stellgrößen für den Schrittmotor 140 im Mikroprozessor implementiert zu werden.

Begnügt man sich mit einer Ruckeldämpfung ausschließlich im Vollastbereich, was mitunter sinnvoll ist, da hier die Ruckelschwingungen wesentlich merkbarer sind, so kann der Kipphebel 143 entfallen. Zur Ruckeldämpfung wird lediglich der Kipphebel 142 durch den Schrittmotor 140 angesteuert.

In gleicher Weise kann auch in einer vereinfachten Ausführungsform auf die Ansteuerung des Kipphebels 142 zum Zwecke der Ruckeldämpfung verzichtet werden. Durch alleinige Ansteuerung des Einstellhebels 38 wird über den gesamten Lastbereich eine Ruckeldämpfung erzielt, allerdings mit dem Nachteil, das bei konstanter Schrittzahl des Schrittmotors 140 die Ruckelschwingungen im gesamten Lastbereich gleichmäßig bedämpft werden. Da die Ruckelschwingungen im Teillastbereich geringer sind als im Vollastbereich, bleiben die Ruckelschwingungen im Vollastbereich - wenn auch wesentlich verringert - merkbar.

Um auch diese Rest-Ruckelschwingungen zu kompensieren, kann am - ggf. am feststehenden - Vollastanschlag 36 ein Fühler angeordnet werden, der die Anlage des Verstellhebels 29 am Vollastanschlag 36 sensiert. Das Sensorsignal wird dem Steuergerät 144 zugeführt und beeinflußt dieses in der Weise, daß bei Vorliegen des Vollast kennzeichnenden Sensorsignals, das an den Schrittmotor 140 ausgegebene Antiruckelsignal so vergrößert wird, daß der Schrittmotor eine größere Schrittzahl ausführt. Dadurch wird im Vollastbereich eine gegenüber dem Teillastbereich größere Verschwenkung des Einstellhebels 38 ausgelöst und damit eine größere Mengenreduzierung bewirkt. Bei richtiger Abstimmung werden damit auch die Ruckelschwingungen im Vollastbereich vollständig unterdrückt.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe zur Versorgung der Brennräume von Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffördermengenverstellglied (19), das durch eine Kraftstoffmengensteuer- oder -regeleinrichtung (20) entsprechend Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und zusätzlich durch ein Betätigungsorgan (140) verstellbar ist, das seinerseits von einem in Abhängigkeit vom Auftreten von als Ruckeln bezeichneten schnellen Drehzahländerungen oder Relativbewegungen der Brennkraftmaschine am Fahrzeug gebildeten, dem Ruckeln durch Kraftstoffördermengenänderung entgegenwirkenden Antiruckelsignal gesteuert wird, und mit einem von dem Betätigungsorgan (140) betätigten Einstellorgan (29, 38) zur Veränderung der Grundeinstellung der Kraftstoffördermenge wenigstens um einen bestimmten konstanten Betrag nach Patent .... (Patentanmeldung P 36 05 824. ), dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan einen elektrischen Schrittmotor (140) aufweist, der von einem das Antiruckelsignal generierenden, vorzugsweise aus Drehzahlschwingungen ableitenden, Steuergerät (144) gesteuert ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (140) auf einen ladedruckabhängig gesteuerten Vollastanschlag (36) im Schwenkweg eines am Kraftstoffördermengenverstellglied (19) angreifenden Verstellhebels (29) der Kraftstoffmengensteuereinrichtung (20) einwirkt und daß der Verstellhebel (29) das Einstellorgan bildet.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellorgan ein schwenkbar gelagerter zweiarmiger Einstellhebel (38) dient, auf dessen einen Hebelarm der Schrittmotor (140) einwirkt und auf dessen anderem Hebelarm die Schwenkachse (30) eines am Kraftstoffördermengenverstellglied (19) angreifenden Verstellhebels (29) gehalten ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (140) über einen ersten Kipphebel (142) am Vollastanschlag (36) und über einen dazu synchron betätigten zweiten Kipphebel (143) am Einstellhebel (38) angreift.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einem im Schwenkweg eines Verstellhebels (29) der Kraftstoffmengensteuereinrichtung (20) angeordneten feststehenden oder ladedruckabhängig gesteuerten Vollastanschlag (36) ein Fühler angeordnet ist, der die Anlage des Verstellhebels (29) am Vollastanschlag (36) sensiert und ein elektrisches Sensorsignal an das Steuergerät (144) liefert, und daß das Steuergerät (144) derart ausgebildet ist, daß es bei Auftreten des Sensorsignals das Antiruckelsignal zur Erhöhung der Schrittzahl des Schrittmotors (140) verändert.