DE3812199A1 - Vorrichtung zur begrenzung der vollasteinspritzmenge bei einer aufgeladenen luftverdichtenden einspritzbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Begrenzung der Einspritzmenge bei einer aufgeladenen luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine mit den weiteren Merkmalen gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Bauart ist bei­ spielsweise aus der DE-OS 27 47 083 bekannt. Die vom Ladedruck beaufschlagte Steuermembran wirkt über die Verbindungsstange auf einen Vollastanschlag an dem För­ dermengenverstellglied der Einspritzpumpe ein und liegt bei einem maximalen Ladedruck an einem Gehäuseanschlag an. Hierdurch wird der Vollastanschlag in einer bestimmten Stellung festgehalten und somit die Vollasteinspritzmenge begrenzt. Eine Reduzierung der Einspritzmenge zur Ver­ meidung einer Überlastung des Motors ist hierdurch nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der bei Erreichen eines vorgegebenen positiven oder negativen Ladedruckes in der Ladeluftlei­ tung das Fördermengenverstellglied selbsttätig in eine Stellung mit begrenzter Einspritzmenge eingestellt wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß neben einer Abstimmung der ladedruckabhängigen Verstellung des Fördermengenverstellgliedes auf einen vorgegebenen maximalen Ladedruck gleichzeitig bei Erreichen dieses Ladedruckes das Fördermengenverstellglied durch Belüften des Stellelementes in Richtung einer Reduzierung der Einspritzmenge verschoben wird. Das Fördermengenverstell­ glied wird dabei auf eine Einspritzmenge zurückgenommen, die zwischen der Vollasteinspritzmenge eines Saugmotors und eines Ladermotors liegt.

Außerdem ist von Vorteil, daß bei einem auftretenden negativen Ladedruck (Druck ist kleiner als der Atmosphä­ rendruck) das Stellelement vom Druckbegrenzungsventil ebenfalls belüftet wird, wodurch das Fördermengenver­ stellglied auf einer dem Saugbetrieb des Motors entspre­ chenden Einspritzmenge gehalten wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Druckbegrenzungsventil in einer von der Lade­ luftleitung zum pneumatischen Stellelement abgezweigten Druckleitung und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Druck­ begrenzungsventiles im Schnitt.

In Fig. 1 ist von einer luftverdichtenden Einspritz­ brennkraftmaschine nur die Ladeluftleitung dargestellt und mit 1 bezeichnet. Von einem nicht gezeigten Verdichter wird Verbrennungsluft unter Druck in die Ladeluftleitung 1 gefördert. Von der Ladeluftleitung 1 ist eine Druckleitung 2 abgezweigt und an ein pneumatisches Stellelement 3 angeschlossen. Das pneumatische Stellelement 3 ist ein Bauelement der Einspritzpumpe, über welches in Abhängig­ keit von dem aus der Druckleitung das Fördermengenver­ stellglied der Einspritzpumpe in Richtung einer Kraft­ stoffmehrmenge ladedruckabhängig verstellt wird. Im Verlauf der Druckleitung 2 befindet sich ein Druckbegren­ zungsventil 4, über das die Verbindung zwischen Ladeluft­ leitung 1 und Stellelement 3 ladedruckabhängig gesteuert wird. Bis zu einem vorgegebenen Druck in der Ladeluftlei­ tung 1 ist das Druckbegrenzungsventil 4 geöffnet, so daß die Einspritzmenge ladedruckabhängig beeinflußt wird. Bei Erreichen eines vorgegebenen Ladedruckes wird vom Ventil 4 die Verbindung zur Ladeluftleitung 1 unterbrochen und das Stellelement 3 belüftet, wodurch das Fördermengenver­ stellglied in Richtung einer reduzierten Einspritzmenge verschoben wird.

Gemäß Fig. 2 besteht das Druckbegrenzungsventil 4 aus einem Ventilgehäuse 5 mit einem Gehäuseoberteil 6 und einem Gehäuseunterteil 7, zwischen denen eine kreisförmige Steuermembran 8 eingespannt ist. Die Steuermembran schließt mit dem Gehäuseunterteil 7 einen Arbeitsraum 9 ein, der über einen Ladeluftkanal 10 mit dem zur Lade­ luftleitung 1 führenden Teil der Steuerdruckleitung 2 verbunden ist. Die Steuermembran 8 und das Gehäuseoberteil 6 umschließen einen mit der Atmosphäre verbundenen Feder­ raum 11, in dem eine Druckfeder 12 an einem verstellbaren Sockelteil 13 abgestützt ist, das an der Innenseite eines als abnehmbaren Deckel 14 ausgebildeten Abschnitts des Gehäuseteils 6 mittels einer Schraube 15 verstellbar anliegt. Mit ihrem membranseitigen Ende liegt die Druck­ feder 12 an einer im Federraum 11 in Auslenkrichtung der Steuermembran 8 verschiebbaren Anschlaghülse 16 an.

Die Anschlaghülse 16 besitzt einen nach innen gerichteten Bund 17, gegen den die Steuermembran 8 bei einem im Arbeitsraum 9 anstehenden Ladedruck gedrückt ist. In Entspannungsrichtung der Druckfeder 12 ist die Bewegung der Anschlaghülse 16 durch einen gehäuseseitigen Puffer 18 begrenzt. Es ist nun die Druckfeder 12 so bemessen, daß deren Federkraft bis zum vorgegebenen Ladedruck größer ist als die Druckkraft der Steuermembran 8. Dadurch wird die Steuermembran 8 von der Anschlaghülse 16 bis zum vorgege­ benen Ladedruck in einer durch die Puffer 18 bestimmten ersten Schaltstellung gehalten. Außerdem ist die Membran 8 in dieser Stellung durch Federzungen 19 gesichert, die in einer Rastausnehmung 20 an einem vom Zentrum der Steuer­ membran 8 weg in Richtung des Federraumes 11 vorstehenden Stangenabschnitt 21 eingerastet sind. In Fig. 2 ist diese erste Schaltstellung der Steuermembran 8 in der linken Bildhälfte dargestellt. Der Stangenabschnitt 21 gehört zu einer an der Steuermembran 8 befestigten Stößelstange 22, die einen weiteren in Richtung des Arbeitsraumes 9 vor­ stehenden Stangenabschnitt 23 umfaßt.

Mit Erreichen des vorgegebenen Ladedruckes wird die Druckkraft der Membran größer als die Federkräfte und die Membran bewegt sich sprunghaft in Einfederrichtung der Druckfeder 12 soweit, bis die Federzungen 2 in einer nächsten Rastausnehmung 24 eingerastet sind. Diese zweite Schaltstellung der Steuermembran 8 ist beispielhaft in der rechten Hälfte der Fig. 2 gezeigt.

Vom Arbeitsraum 9 ist eine in Längsrichtung des Ventilge­ häuses 5 verlaufende Überströmbohrung 25 zu einer im Boden des Gehäuseunterteils 7 liegenden Druckkammer 26 abge­ führt. An der Oberseite der Druckkammer 26 befindet sich eine Durchtrittsöffnung 27, welche die Kammer mit einem Kanal 28 in einem Anschlußstutzen 29 verbindet, an den die zum Stellelement 3 führende Drucksteuerleitung 2 ange­ schlossen ist. Die Durchtrittsöffnung 27 ist von einem in der Kammer 26 angeordneten federbelasteten Steuerventil 30 beherrscht, das einen scheibenförmigen Ventilkörper 31 und einen die Durchtrittsöffnung umgebenden Ventilsitz 32 umfaßt.

Betätigt wird das Steuerventil 30 von der Steuermembran 8 aus über den Stangenabschnitt 23, der bis in den Bereich der Durchtrittsöffnung 27 reicht. Dabei durchsetzt der Stangenabschnitt 23 eine Gehäuseöffnung 38 innerhalb der dieser durch eine Rollmembran 39 geführt ist und gleich­ zeitig der Arbeitsraum 9 gegenüber dem Kanal 28 abgedich­ tet wird. Bis zum vorgegebenen Ladedruck befindet sich die Steuermembran 8 in der zum Arbeitsraum 9 hin ausgelenkten ersten Schaltstellung. Dabei durchstößt der Stangenab­ schnitt 23 die Durchtrittsöffnung 27 und hält den Ventil­ körper 31 in der geöffneten Stellung 9, wodurch der in der Druckkammer 26 anstehende Ladedruck in den Kanal 28 und damit zum Stellelement 3 ausgesteuert wird.

Bei Erreichen des vorgegebenen Ladedruckes schnappt die Steuermembran 8 in die zweite Schaltstellung ein. Der Stangenabschnitt 23 rückt vom Ventilkörper 31 ab, der sich daraufhin gegen den Ventilsitz 32 legt und damit die Durchtrittsöffnung 27 verschließt. Zwischen dem Ende des Stangenabschnittes 23 und dem Ventilkörper 31 verbleibt ein Spalt 33, über den zusammen mit einer in der Stößel­ stange 22 angeordneten Längsbohrung 34, der Kanal 28 über den Federraum 11 belüftet wird. Infolge der Belüftung wird vom Stellelement 3 an der Einspritzpumpe eine reduzierte Kraftstoffmenge eingestellt.

Im unteren Drehzahlbereich des Motors wird vom Abgasturbo­ lader noch keine Ladeluft gefördert. Der Motor arbeitet als Saugmotor. Hierdurch steht dann im Arbeitsraum 9 ein Unterdruck (negativer Ladedruck) an. Ohne weitere Maß­ nahmen würde der Unterdruck über das offene Steuerventil 30 und den Kanal 28 das Stellelement 3 beaufschlagen, wodurch an der Einspritzpumpe eine für den Saugbetrieb unzureichende Einspritzmenge eingestellt würde. Um dies zu verhindern wird bei Saugbetrieb der Kanal 28 belüftet.

Erreicht wird dies durch einen Belüftungskanal 35 in der Steuermembran 8, welcher den Federraum 12 mit dem Ar­ beitsraum 9 verbindet. Der mit geringem Abstand von der Stößelstange 22 liegende Belüftungskanal 35 ist an den Öffnungen auf beiden Seiten der Steuermembran 8 von je einem Dichtring 36 und 37 umschlossen, wobei der Dichtring 36 die federraumseitige Öffnung eng umschließt. Dagegen ist der Dichtring 37 mit einem relativ großen Durchmesser ausgeführt, wobei der Belüftungskanal 35 innerhalb des vom Dichtring eingeschlossenen Membranbereiches und der Ladeluftkanal 10 außerhalb dieses Membranbereiches in den Arbeitsraum 9 mündet.

Bei einem im Arbeitsraum 9 anstehenden Ladedruck liegt der Dichtring 36 am Bund 17 an. Der Belüftungskanal 35 ist verschlossen und hat somit während des Ladebetriebes des Motors keinen Einfluß auf das Steuerungsverhalten des Druckbegrenzungsventiles 4.

Bei Saugbetrieb des Motors, wenn also im Arbeitsraum 9 ein Unterdruck ansteht, wird die Steuermembran 8 weit in den Arbeitsraum 9 ausgelenkt. Der Belüftungskanal 35 ist offen, so daß vom belüfteten Federraum 12 aus über den Belüftungskanal 35, die Überströmbohrung 25, die Druck­ kammer 26 und das offene Steuerventil 30 der Atmosphären­ druck im Kanal 28 und damit auf der Steuerseite des Stellelementes 3 anliegt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Begrenzung der Einspritzmenge bei einer aufgeladenen luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine mit einem pneumatischen Stellelement, das vom Ladeluft­ druck aus einer an die Ladeluftleitung angeschlossenen Drucksteuerleitung beaufschlagbar ist und über eine Verbindungsstange auf das Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckleitung (2) ein Druckbegrenzungsventil (4) angeordnet ist, das bei Erreichen eines vorgegebenen Ladedruckes oder bei einem in der Ladeluftleitung (1) auftretenden Unterdruck das Stellelement (3) belüftet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (4) als Membranventil mit einer im Ventilgehäuse (5) eingespannten Steuermembran (8) ausgebildet ist, durch die ein vom Ladedruck beauf­ schlagter Arbeitsraum (9) von einem belüfteten Federraum (11) getrennt ist, in der eine Druckfeder (12) unter Vorspannung am Ventilgehäuse (5) abgestützt und mit ihrem membranseitigen Ende in einer in Auslenkrichtung der Steuermembran (8) verschiebbaren Anschlaghülse (16) gehalten ist, an der die Steuermembran (8) bei einem im Arbeitsraum (9) aufgebauten Ladedruck anliegt und bis zum Erreichen des vorgegebenen Ladedruckes durch ein feder­ belastetes Rastelement in einer ersten Schaltstellung gesichert ist, aus der die Steuermembran (8) mit Erreichen des vorgegebenen Ladedruckes entgegen der Wirkung von Druckfeder (23) und Rastelement in eine zweite Schalt­ stellung verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steuermembran (8) eine sowohl in Richtung des Feder- (11) als auch des Arbeitsraumes (9) vorstehende Stößelstange (22) mit einer Längsbohrung (34) befestigt ist, durch die in der zweiten Schaltstellung der Steuer­ membran (8) ein Anschlußstutzen (29) zur Verbindung mit dem Stellelement (3) belüftet wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in Richtung Arbeitsraum (9) vorstehende Stangen­ abschnitt (23) der Stößelstange (22) im Bereich einer Durchtrittsöffnung (27) zwischen dem Anschlußstutzen (29) und einer mit dem Arbeitsraum (9) durch eine Überström­ bohrung (25) verbundenen Druckkammer (26) endet, wobei die Durchtrittsöffnung (27) von einem federbelasteten Steuer­ ventil (30) beherrscht ist und wobei in der ersten Schalt­ stellung der Stößelstange (22) das Steuerventil (30) vom Stangenabschnitt (23) in einer geöffneten Stellung ge­ drückt gehalten wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Schaltstellung das Steuerventil (30) geschlossen und der Stangenabschnitt (23) vom Ventilkörper (31) abgehoben ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Federraum (11) vorstehende Stangenabschnitt (21) der Stößelstange (22) mit Rastausnehmungen (20, 24) versehen ist, die mit den als Federzungen (19) ausgebil­ deten und am Ventilgehäuse (5) gehaltenen Rastelementen zusammenwirken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermembran (8) einem den Arbeits- (9) mit dem Federraum (11) verbindenden Belüftungskanal (35) aufweist, dessen Öffnungen auf beiden Seiten der Steuermembran (8) von je einem Dichtring (36, 37) umschlossen sind, wobei der Belüftungskanal (35) bei einem im Arbeitsraum (9) anstehenden Ladedruck durch Anlage des Dichtringes (36) an dem Bund (17) der Anschlaghülse (16) geschlossen ist und wobei der Belüftungskanal (35) bei einem im Arbeitsraum (9) anstehenden Unterdruck zur Verbindung des Federraumes (11) mit dem Anschlußstutzen (29) geöffnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmbohrung (25) im Ventilgehäuse (5) inner­ halb des vom Dichtring (37) auf der Arbeitsseite der Steuermembran (8) umfaßten Membranbereiches und der Ladeluftkanal (10) außerhalb davon angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenabschnitt (23) in einer Gehäuseöffnung (38) zwischen Arbeitsraum (9) und Druckkammer (26) mittels einer Rollmembran (39) geführt ist.