DE3844391C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ladedruckkompensator für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Dieselmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solcher Ladedruckkompensator ist aus der JP 60-201 029 A2 bekannt. Bei diesem Ladedruckkompensator ist die Ventileinrichtung so ausgebildet, daß sie eine Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Verdichters des Turboladers und der mit dem Ladedruck beaufschlagbaren ersten Kammer des Ladedruckkompensators schließt, wenn der am Ausgang des Verdichters vorliegende Ladedruck den Einstelldruck der Ventileinrichtung übersteigt, so daß eine weitere Erhöhung des Ladedrucks in der zweiten Kammer und damit eine weitere Zunahme der Kraftstoffeinspritzmenge vermieden wird. Demnach kann der vorbekannte Ladedruckkompensator die Kraftstoffeinspritzmenge nur auf einen dem zulässigen Höchstwert des Ladedruckes entsprechenden oberen Grenzwert begrenzen. Eine Absenkung der Kraftstoffeinspritzmenge im Fall einer übermäßigen Zunahme des Ladedruckes ermöglicht der vorbekannte Ladedruckkompensator jedoch nicht. Aus der JP 60-201 029 A2 ist es auch bekannt, eine übermäßige Zunahme des Ladedruckes dadurch zu verhindern, daß das Abgassystem mit einer Bypassleitung versehen wird, die den Turbolader umgibt. Ein solches Abgassystem ist des weiteren in der japanischen Zeitschrift "Jidosha Kogaku" (Kraftfahrzeugtechnik), Seiten 133 bis 135, Ausgabe März 1986, beschrieben. Ein Nebenauslaß, der durch ein Ventil geöffnet und geschlossen werden kann, ist an einem Ende der Bypassleitung vorgesehen, das mit der Abgasleitung an einer Stelle verbunden ist, die in Strömungsrichtung gesehen oberhalb des Turboladers liegt. Das Ventil öffnet den Nebenauslaß, wenn der Ladedruck einen Einstelldruck übersteigt, um einen Teil des Abgases durch die Bypassleitung strömen zu lassen und dadurch die Energie des dem Turbolader zugeführten Abgases zu verringern. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Ladedruck den Einstelldruck übersteigt.

Ein Ladedruckkompensator, der eine übermäßige Rotation des Turboladers und damit das Entstehen eines übermäßigen Ladedruckes vermeiden kann, ist auch in den japanischen Gebrauchsmusteranmeldungen Veröffentlichungs- Nr. 62-156 143 und 59-119 944 offenbart. Bei dem in der ersteren Gebrauchsmusteranmeldung offenbarten Ladedruckkompensator ist ein Ventil in einer Wand eines Gehäuses vorgesehen, welches Gehäuse eine erste Kammer begrenzt, in die der Ladedruck eingeführt wird. Wenn in der ersten Kammer der Ladedruck einen Einstelldruck übersteigt, wird das Ventil geöffnet, um den Druck in der ersten Kammer in die Atmosphäre austreten zu lassen, so daß der Druck in der ersten Kammer auf einen oberen Grenzwert als Einstelldruck gebracht ist. Der Ladedruckkompensator begrenzt die Kraftstoffeinspritzmenge nur auf der Grundlage des oberen Grenzwertes, wenn der Ladedruck übermäßig ansteigt, sie kann aber die Kraftstoffeinspritzmenge nicht ausdrücklich verringern. Somit kann der Ladedruckkompensator nicht sofort die übermäßige Rotation des Turboladers verhindern. Bei dem Ladedruckkompensator, der in der genannten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Veröffentlichungs-Nr. 59-119 944 offenbart ist, hat die Stößelstange entlang ihrer Achse einen ersten sich verjüngenden Abschnitt, dann einen geraden Abschnitt und schließlich einen zweiten sich verjüngenden Abschnitt, der sich umgekehrt zu dem ersten sich verjüngenden Abschnitt verjüngt. Dieser Ladedruckkompensator hat die folgende Aufgabe: Wenn der Ladedruck geringer als ein erster Druckwert ist, ist ein Ende eines Gelenkmechanismus in Kontakt mit dem ersten sich verjüngenden Abschnitt, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge im gewünschten Verhältnis zu einem Anstieg des Ladedruckes zunimmt. Wenn der Ladedruck sich innerhalb eines Bereiches zwischen einem ersten und einem zweiten Druckwert befindet, ist das eine Ende des Gelenkmechanismus in Kontakt mit dem geraden Abschnitt, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge konstant gehalten wird. Wenn der Ladedruck den zweiten Druckwert übersteigt, wird das eine Ende des Gelenkmechanismus in Kontakt mit dem zweiten sich verjüngenden Abschnitt gebracht, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge im nunmehr gewünschten Verhältnis zu dem Anstieg des Ladedruckes abnimmt. Durch die Abnahme der Kraftstoffeinspritzmenge werden die Leistung des Dieselmotors und entsprechend die Abgasenergie verringert, um dadurch eine übermäßige Rotation des Turboladers zu verhindern. Für den Ladedruckkompensator verlängert sich jedoch die Stößelstange, weil zwei sich verjüngende Abschnitte entlang der Achse der Stößelstange erforderlich sind, wodurch der Ladedruckkompensator in seiner Gesamtabmessung zunimmt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den gattungsgemäßen Ladedruckkompensator so auszubilden, daß der Ladedruck und damit die dem Dieselmotor zugeführte Kraftstoffmenge möglichst sofort verringert wird, wenn der Ladedruck einen Einstelldruck übersteigt, um eine übermäßige Rotation des Turboladers zu verhindern und auch eine übermäßige Leistung des Motors zu unterdrücken, wobei der Ladedruckkompensator nicht groß sein soll.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Motor und im Querschnitt eine Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe, die einen Ladedruckkompensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat,

Fig. 2 und 3 jeweils einen Querschnitt von verschiedenen Stellungen eines bei dem in Fig. 1 dargestellten Ladedruckkompensator verwendeten Ventils,

Fig. 4 Betriebscharakteristika des in Fig. 1 dargestellten Ladedruckkompensators,

Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, wobei aber ein abgewandeltes Ventil gezeigt ist,

Fig. 6 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, wobei aber ein weiteres abgewandeltes Ventil gezeigt ist,

Fig. 7 Charakteristika des Ladedruckkompensators, bei dem das in Fig. 6 dargestellte Ventil verwendet wird, und

Fig. 8 einen Querschnitt einer Reihen-Kraftstoffeinspritzpumpe, die mit einem Ladedruckkompensator gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerüstet ist.

In den Fig. 1 bis 4, insbesondere in Fig. 1, ist ein Ladedruckkompensator 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, der einem Dieselmotor 1 zugeordnet ist. Ein Einlaßleitung 2 und eine Abgasleitung 3 sind mit dem Dieselmotor 1 verbunden. Ein Turbolader 4 umfaßt eine Turbine 4a und einen Verdichter 4b. Die Rotation der Turbine 4a wird auf den Verdichter 4b über eine Welle 4c übertragen. Die Turbine 4a ist in der Abgasleitung 3 vorgesehen, während der Verdichter 4b in der Einlaßleitung 2 vorgesehen ist.

Mit der Abgasleitung 3 ist eine Bypassleitung 5 verbunden, die den Turbolader 4 umgeht. Ein Nebenauslaß 6 ist an einem Ende der Bypassleitung 5 vorgesehen, das mit der Abgasleitung 3 an einer Stelle verbunden ist, die in Strömungsrichtung gesehen oberhalb der Turbine 4a liegt. Der Nebenauslaß 6 wird durch ein Ventil 7 geöffnet und geschlossen, in das ein Ladedruck in Strömungsrichtung gesehen unterhalb des Verdichters 4b als Steuerdruck eingeführt wird. Wenn der Ladedruck einen Einstelldruck übersteigt, wird der Nebenauslaß 6 geöffnet.

In Fig. 1 ist auch eine Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe 10 zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Dieselmotor 1 gezeigt. Die Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe 10 ist bekannt, demzufolge sind nur die für die Erfindung wesentlichen Teile gezeigt und beschrieben. Die Pumpe 10 weist ein Gehäuse 11 auf, von dem nur ein oberer Teil in Fig. 1 dargestellt ist. In dem Gehäuse 11 ist ein Tauchkolben 12 angeordnet, der sich in Abhängigkeit von der Drehung des Motors 1 hin- und herbewegt und der mit einer Kraftstoffüberlaufabsperröffnung 12a versehen ist. Ein Steuerglied 13 in Form einer Steuerhülse ist um den Tauchkolben 12 herum für eine Hin- und Herbewegung an ihm entlang angeordnet. Ein Hub des Tauchkolbens 12, wobei die Absperröffnung 12a durch die Steuerhülse 13 geschlossen gehalten wird, oder anders ausgedrückt, ein Kraftstoffkompressionshub wird in Abhängigkeit von der Stellung der Steuerhülse bestimmt, und infolgedessen wird eine Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt.

Die Steuerhülse 13 hat eine Aussparung 13a. Ein Zapfen 14a, der an einem unteren Ende einer Hebelanordnung 14 vorgesehen ist, ist in die Aussparung 13a eingepaßt. Die Hebelanordnung 14 ist um einen Drehpunkt 14b drehbeweglich. Die Stellung der Steuerhülse 13 wird in Abhängigkeit der Drehstellung der Hebelanordnung 14 bestimmt. Die Drehstellung der Hebelanordnung 14 wird grundsätzlich durch das Gleichgewicht zwischen einer Zugkraft einer (nicht gezeigten) Feder, die sich in Abhängigkeit von dem Grad des Durchtritts eines Gaspedals ändert, und einer Stoßkraft von (nicht gezeigten) Fliehgewichten, die sich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors 1 ändert, bestimmt. Wenn die Hebelanordnung 14 um den Drehpunkt 14b in einer Richtung A gedreht wird, wird die Steuerhülse 13 entlang des Tauchkolbens 12 in einer Richtung C bewegt, in der die Kraftstoffmenge zunimmt. Dagegen, wenn die Hebelanordnung 14 in einer Richtung B gedreht wird, wird die Steuerhülse entlang des Tauchkolbens 12 in einer Richtung D bewegt, in der die Kraftstoffeinspritzmenge abnimmt.

Die Hebelanordnung 14 hat ein oberes Ende, das an die rechte Seitenfläche eines unteren Endes eines Anschlags 15 anstößt, durch den die Hebelanordnung 14 in ihrer Drehbewegung in der Richtung A begrenzt wird. Durch das Anstoßen des oberen Endes der Hebelanordnung 14 an dem Anschlag 15 wird die Bewegung der Steuerhülse 13 in der Richtung C begrenzt und infolgedessen wird die Kraftstoffeinspritzmenge begrenzt.

Der Anschlag 15 ist an dem Gehäuse 11 für eine Drehbewegung relativ zu ihm um einen Drehpunkt 15a angeordnet. Ein Höchstwert der Kraftstoffeinspritzmenge wird durch die Drehstellung des Anschlags 15 bestimmt. Der Anschlag 15 ist mit einem Betätigungsplattenabschnitt 15b versehen.

An der Kraftstoffeinspritzpumpe 10 ist der vorgenannte Ladedruckkompensator 20 befestigt, der die Drehstellung des Anschlags 15 bestimmt. Der Ladedruckkompensator 20 hat ein Gehäuse 21, das aus einem Gehäusekörper 22 und einem Deckel 24 besteht. Der Gehäusekörper 22 ist an dem oberen Ende des Gehäuses 11 der Kraftstoffeinspritzpumpe 10 einstückig mit dem Gehäuse 11 ausgebildet. Der Deckel 24 ist an einem äußeren Umfangsrand eines oberen Endes des Gehäusekörpers 22 mittels Schrauben 23 fest angebracht.

Der Gehäusekörper 22 und der Deckel 24 wirken zusammen, um einen Raum 25 zu begrenzen, der durch eine Membrananordnung 30 in eine erste und eine zweite Kammer 26 und 27 unterteilt ist.

Die Membrananordnung 30 hat eine flexible Membran 31, eine Muttersitzplatte 32, die sich in Kontakt mit einer oberen Fläche der Membran 31 befindet, und eine Federsitzplatte 33, die sich in Kontakt mit einer unteren Fläche der Membran 31 befindet. Die Membran 31 hat einen äußeren Umfang, der fest zwischen den Umfangsrand des oberen Endes des Gehäusekörpers 22 und den Umfangsrand des Deckels 24 eingeklemmt ist.

Eine Stößelstange 35 hat ein oberes Ende 35a, das mit der Membrananordnung 30 verbunden ist. Im einzelnen ist das obere Ende 35a im Durchmesser vermindert und erstreckt sich durch die Mittelpunkte der Membran 31 und der Sitzplatten 32 und 33, so daß das obere Ende 35a teilweise nach oben aus der Muttersitzplatte 32 vorsteht. Eine Mutter 36 ist auf den vorstehenden Teil des oberen Endes 35a aufgeschraubt. Die Membran 31 und die Sitzplatten 32 und 33 sind zwischen die Mutter 36 und einen Absatz 35b, der an der Stößelstange 35 gebildet ist, geklemmt.

Dagegen hat der Gehäusekörper 22 einen Boden, der mit einer Gewindebohrung 22a ausgebildet ist. Ein Zylinder 37 ist in die Gewindebohrung 22a eingeschraubt und so daran befestigt, daß eine Achse des Zylinders 37 vertikal verläuft. Die Stößelstange 35 ist in den Zylinder 37 für eine Gleitbewegung an ihm entlang eingepaßt.

Ein Federhalter 38 ist auf eine äußere Umfangsfläche des Zylinders 37 derart aufgeschraubt, daß der Federhalter 38 an dem Zylinder 37 entlang verstellbar ist. Eine Druckfeder 39 ist zwischen dem Halter 38 und der Sitzplatte 33 angeordnet, um die Membrananordnung 30 und die Stößelstange 35 nach oben vorzuspannen. Die Aufwärtsbewegung der Membrananordnung 30 und der Stößelstange 35 wird durch das Anstoßen der oberen Stirnfläche der Stößelstange 35 an einem Vorsprung 24a der an dem Deckel gebildet ist, begrenzt.

Die Stößelstange 35 hat einen unteren Teil, der in einen sich verjüngenden Abschnitt 35c geformt ist, der sich so verjüngt, daß er zu dem oberen Ende 35a der Stößelstange 35 hin konvergiert. Ein Stift 40 hat ein Ende, das dem sich verjüngenden Abschnitt 35c zugekehrt ist. Der Stift 40 wird durch eine Hülse 41 verschiebbar gelagert, die sich durch die Wand erstreckt, welche die Gewindebohrung 22a umgibt. Letzterwähntes Ende des Stifts 40 ragt in einen oberen Teil des Raumes in dem Gehäuse 11 hinein. Eine Schraube 42 ist in die Wand des Gehäuses 11 an einer Stelle eingeschraubt, die dem anderen Ende des Stifts 40 zugekehrt ist. Die Schraube 42 hat eine Stirnfläche, in der eine Aussparung 42a gebildet ist. Eine Druckfeder 43 hat ein Ende, das von der Aussparung 42a aufgenommen ist, um ein Spiel des Anschlags 15 und des Stifts 40 auszuschalten. Der obenerwähnte Betätigungsplattenabschnitt 15b des Anschlags 15 hat ein oberes Ende, das zwischen der Druckfeder 43 und dem Stift 40 angeordnet ist. Durch die Druckfeder 43 wird ein Kontakt des Stiftes 40 einerseits mit dem Betätigungsplattenabschnitt 15b und andererseits mit dem sich verjüngenden Abschnitt 35c der Stößelstange 35 hergestellt.

Mit dem Deckel 24 ist eine Kupplung 45 fest verbunden, die aus einem geraden Rohr hergestellt ist, das mit einer Druckeingangsöffnung 45a versehen ist. Wie weiter unten beschrieben wird, wird der Ladedruck in der Einlaßleitung 2 des Motors 1 in die erste Kammer 26 durch die Druckeingangsöffnung 45a eingeführt.

Die oben beschriebene Anordnung ist grundsätzlich identisch zu der herkömmlichen Anordnung. Der Ladedruckkompensator 20 nach der Erfindung umfaßt ferner die folgende Anordnung:

Im einzelnen ist eine Kupplung 60, die eine in die zweite Kammer 27 sich öffnende Öffnung 60a hat, in die Umfangswand des Gehäusekörpers 22 eingeschraubt.

Ein Ventil 50, das auf der Außenseite des Gehäuses 21 angeordnet ist, steuert die Verbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer 26 und 27 des Ladedruckkompensators 20 und die Unterbrechung der Verbindung. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat das Ventil 50 einen Körper 51, der rohrförmig ausgebildet ist und eine obere Endwand 51a hat. Eine Kappe 52 ist auf das untere Ende des Körpers 51 aufgeschraubt.

Ein Ventilglied 53 in Form eines Kolbens ist in dem Körper 51 für eine Gleitbewegung entlang einer Achse von ihm angeordnet. Ein Raum in dem Körper 51 ist durch das Ventilglied 53 in eine Steuerdruckkammer 54 und eine Atmosphärendruckkammer 55 unterteilt. Das Ventilglied 53 hat eine äußere Umfangsfläche, die mit einer Ringnut 53a ausgebildet ist. Das Ventilglied 53 ist darin mit einem T-förmigen Durchgang 53b vorgesehen, der mit der Ringnut 53a in Verbindung steht. Das untere Ende des T-förmigen Kanals 53b öffnet sich in die Atmosphärendruckkammer 55.

Die obere Endwand 51a des Körpers 51 ist in der Mitte mit einer abgestuften Druckeingangsöffnung 50a ausgebildet, die mit der Steuerkammer 54 in Verbindung steht. Die Druckeingangsöffnung 50a hat ein unteres Ende, dessen äußerer Rand im wesentlichen in einen Ventilsitz 50x geformt ist. Eine Kupplung 56, die aus einem T-förmigen Rohr gebildet ist, dessen dem senkrechten T-Schenkel bildender Rohrabschnitt 56a mit einem unteren Ende in einen einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt der Druckeingangsöffnung 50a fest eingepaßt ist. Ein seitwärts verlaufender Rohrabschnitt 56b der Kupplung 56 hat ein Ende, das mit der Einlaßleitung 2 über eine Verbindungsleitung 61 verbunden ist. Das andere Ende des seitwärts verlaufenden Rohrabschnittes 56b ist mit der Kupplung 45 des Ladedruckkompensators 20 über eine Verbindungsleitung 62 verbunden. Somit wird der Ladedruck des Motors 1 in die Druckeingangsöffnung 50a des Ventils 50 über die Verbindungsleitung 61 und die Kupplung 56 und auch in die erste Kammer 56 des Ladedruckkompensators 20 über die Verbindungsleitung 61, die Kupplung 56, die Verbindungsleitung 62 und die Kupplung 45 eingeführt.

Die Umfangswand des Körpers 51 hat auch eine abgestufte Verbindungsöffnung 50b. Eine Kupplung 57, die aus einem geraden Rohr hergestellt ist, hat ein Ende, das in einen einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt der Verbindungsöffnung 50b fest eingepaßt ist. Das andere Ende der Kupplung 57 ist mit der Kupplung 60 über eine Verbindungsleitung 63 verbunden. Somit steht die Verbindungsöffnung 50b mit der zweiten Kammer 27 des Ladedruckkompensators 20 über die Kupplung 57, die Verbindungsleitung 63 und die Kupplung 60 in Verbindung.

Die Kappe 52 hat in ihrer Mitte eine abgestufte Freigabeöffnung 50c, die sich zu der Atmosphärendruckkammer 55 hin öffnet. Die Atmosphärendruckkammer 55 steht mit der Atmosphäre über die Freigabeöffnung 50c in Verbindung. Ein Filter 58 ist in einem einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt der Freigabeöffnung 50c angeordnet.

Eine Ventilfeder 59 ist zusammengedrückt in der Atmosphärendruckkammer 55 angeordnet, um das Ventilglied 53 nach oben, d. h. auf die Steuerdruckkammer 54 zu, vorzuspannen. Eine Vielzahl von Beilegscheiben 59a zum Einstellen der Vorspannkraft der Feder 59 ist am Boden der Atmosphärendruckkammer 55 angeordnet.

Die Arbeitsweise des Ladedruckkompensators 20 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird nun mit Bezug auf die Fig. 4 beschrieben. In diesem Zusammenhang wird die folgende Beschreibung der Arbeitsweise unter der Annahme eines Zustandes gemacht, bei dem das Gaspedal vollständig durchgetreten oder um einen Betrag durchgetreten ist, der dem vollständigen Durchtreten angenähert ist, wobei das obere Ende der Hebelanordnung 14 an dem Anschlag 15 anstößt.

Innerhalb eines Bereiches, in dem der in die erste Kammer 26 eingeführte Ladedruck einen Einstelldruck P₁ übersteigt, bewegen sich die Membrananordnung 30 und die Stößelstange 35 nach unten gegen die Vorspannkraft der Druckfeder 39 im richtigen Verhältnis zu einer Zunahme des Ladedruckes. Die Abwärtsbewegung bewirkt, daß der Stift 40 unter der Wirkung des sich verjüngenden Abschnittes 35c nach rechts bewegt wird. Der Bewegung des Stifts 40 nach rechts folgend dreht sich der Anschlag 15 um den Drehpunkt 15a im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 1 zu sehen ist. Die Drehbewegung des Anschlags 15 wird auf die Steuerhülse 13 über die Hebelanordnung 14 übertragen, wodurch die Steuerhülse 13 in der Richtung C bewegt wird, in welcher die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt.

Wenn dagegen der in die erste Kammer 26 eingeführte Ladedruck abgesenkt wird, wird die Stößelstange 35 unter der Vorspannkraft der Druckfeder 39 nach oben bewegt, wodurch der Anschlag 15 um den Drehpunkt 15a im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Infolgedessen wird die Steuerhülse in der Richtung D bewegt, in welcher die Kraftstoffeinspritzmenge abnimmt.

Wenn der Ladedruck einen Einstelldruck P₂ übersteigt, der höher als der Einstelldruck P₁ ist, wird der Nebenauslaß 6 geöffnet, um die der Turbine 4a des Turboladers zugeführte Abgasenergie einzuschränken.

Dagegen hat das Ventil 50 einen Einstelldruck P₃, der höher als der Einstelldruck P₂ des Ventils 7 ist, so daß, wenn der Ladedruck gleich oder kleiner als der Einstelldruck P₃ ist, das Ventil 50 in dem in Fig. 2 dargestellten Zustand ist. Dies bedeutet, daß das Ventilglied 53 an der oberen Endwand 51a des Körpers 51 unter der Vorspannkraft der Ventilfeder 59 anstößt, so daß die Druckeingangsöffnung 50a durch das Ventilglied 53 geschlossen wird. Die Verbindungsöffnung 50b steht mit der Atmosphärendruckkammer 55 über die Ringnut 53a und den T-förmigen Durchgang 53b in dem Ventilglied 53 in Verbindung. Infolgedessen wird die Verbindung der zweiten Kammer 27 des Ladedruckkompensators 20 zu der ersten Kammer 26 unterbrochen und wird die zweite Kammer 27 auf Atmosphärendruck gebracht.

Wenn eine Störung in dem Ventil 7 auftritt, übersteigt der Ladedruck den Einstelldruck P₂ des Ventils 7. Wenn der Ladedruck den Einstelldruck P₃ des Ventils 50 übersteigt, wird das Ventilglied 53 nach unten gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 59 bewegt. In diesem Augenblick wird der Druckaufnahmebereich auf einen Schlag von dem durch den Ventilsitz 50x umgebenen Bereich auf den gesamten Bereich der oberen Stirnfläche des Ventilglieds 53 erweitert. Daher wird das Ventilglied 53 sofort in die in Fig. 3 gezeigte Stellung bewegt. In der Fig. 3 gezeigten Stellung ist die Verbindung der Verbindungsöffnung 50b zu der Ringnut 53a durch das Ventilglied 53 unterbrochen, so daß die Verbindungsöffnung 50b in Verbindung mit der Druckeingangsöffnung 50a über die Steuerdruckkammer 54 gebracht wird. Demgemäß wird die zweite Kammer 27 von der Atmosphäre abgeschnitten, aber in Verbindung mit der ersten Kammer 26 und der Einlaßleitung 2 gebracht, wodurch der Ladedruck der zweiten Kammer 27 zugeführt wird, so daß die erste (26) und die zweite Kammer 27 druckgleich gemacht werden. Infolgedessen werden die Membrananordnung 30 und die Stößelstange 35 sofort nach oben unter der Vorspannkraft der Druckfeder 39 bewegt, wodurch die Steuerhülse 13 in der Kraftstoffabnahmerichtung bewegt wird. Demgemäß wird die dem Dieselmotor 1 zugeführte Kraftstoffmenge schlagartig vermindert. Anders ausgedrückt, wird die Zufuhr der Kraftstoffmenge im Verhältnis zu dem Ladedruck gestoppt. Unmittelbar nach dem Stoppen wird die Drehzahl des Dieselmotors 1 abgesenkt und damit auch der Ladedruck. Somit ist es möglich, eine Störung des Turboladers 4 und des Dieselmotors 1 zu verhindern.

In Verbindung mit den oben beschriebenen Vorgängen wird die Drehzahl des Turboladers 4 mit dem Absenken der Drehzahl des Dieselmotors 1 infolge der Kraftstoffabnahme verringert. Wenn der Ladedruck auf einen vorbestimmten Wert verringert wird, der kleiner als der Einstelldruck P₃ ist, wird das Ventilglied 53 des Ventils 50 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurückgeführt, wodurch der Druck in der zweiten Kammer 27 in die Atmosphäre entweicht. Infolgedessen kann der Ladedruckkompensator 20 die Kraftstoffeinspritzmenge im richtigen Verhältnis zu dem Ladedruck einstellen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils abgewandelte Formen des Ventils zum Steuern der Verbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer des Ladedruckkompensators und der Unterbrechung der Verbindung. Der grundsätzliche Aufbau von jedem der abgewandelten Ventile ist mit dem in Fig. 2 dargestellten Ventil 50 identisch. In den Fig. 5 und 6 sind die zu den Teilen des Ventils 50 gleichen oder ähnlichen Teile durch die gleichen oder ähnliche Bezugsziffern bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung dieser gleichen oder ähnlichen Teile wird daher weggelassen.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ventil 50A ist ein sich verjüngender Vorsprung 53c in der Mitte der oberen Stirnfläche des Ventilgliedes 53 gebildet. Die sich verjüngende Oberfläche des Vorsprungs 53c kann gegen den Ventilsitz 50x anstoßen, der an dem Umfangsrand des unteren Endes der Druckeingangsöffnung 50a gebildet ist, wodurch Gasdichtheit sichergestellt wird. Somit kann sichergestellt werden, daß, wenn der Ladedruck gleich oder kleiner als der Einstelldruck P₃ ist, der Druckaufnahmebereich des Ventilgliedes 53 auf einen Bereich gebracht wird, der von dem Ventilsitz 50x umgeben ist, wodurch es möglich gemacht wird, die in Fig. 4 gezeigten Charakteristika zu erhalten.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ventil 50B ist ein ringförmiger Vorsprung 53d entlang der äußeren Umfangskante der oberen Stirnfläche des Ventilgliedes 53 gebildet. Der Vorsprung 53d kann an der oberen Endwand 51a des Körpers 51 anstoßen, so daß sich der Druckaufnahmebereich des Ventilgliedes 53 in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilgliedes 53 nicht stark verändern kann. Bei dem Ventil 50B wird die Stellung des Ventilgliedes 53 so bestimmt, daß die abwärts gerichtete Kraft infolge des Ladedruckes im Gleichgewicht mit der Vorspannkraft der Feder 59 ist. Im folgenden wird eine Erläuterung mit Bezug auf Fig. 7 gegeben. Wenn der Ladedruck den Einstelldruck P₃ erreicht, erreicht das obere Ende des Ventilgliedes 53 den oberen Rand der Verbindungsöffnung 50b. Wenn der Ladedruck den Einstelldruck P₄ erreicht, der höher als der Einstelldruck P₃ ist, erreicht das obere Ende des Ventilgliedes 53 den unteren Rand der Verbindungsöffnung 50b. Somit ändert sich die Querschnittsverbindungsfläche der Verbindungsöffnung 50b innerhalb des Bereiches zwischen dem Einstelldruck P₃ und dem Einstelldruck P₄ des Ladedruckes. Im Verlauf eines Anstiegs des Ladedruckes über den Einstelldruck P₃ hinaus steigt der Druck in der zweiten Kammer 27, wie z. B. durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 gezeigt, an, so daß der Druck in der zweiten Kammer 27 gleich dem in der ersten Kammer 26 gemacht wird. Das Ventil 50B hat anders als das Ventil 50 des zuvor mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiels keine Hysteresencharakteristik. Die in Fig. 7 gezeigten Betriebscharakteristika können auch durch Aufrauhen der oberen Stirnfläche des Ventilgliedes 53 und der unteren Oberfläche der oberen Endwand 51a des Körpers 51 bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung erhalten werden.

Andererseits kann in einem Fall, bei dem das Ventil 50B verwendet wird, eine Öffnung 22b in dem Gehäusekörper 22 vorgesehen sein, wie durch die gestrichelten Doppellinien in Fig. 1 angezeigt ist. Wenn der Ladedruck innerhalb des Bereiches zwischen dem Einstelldruck P₃ und dem Einstelldruck P₄ ansteigt, nimmt die Querschnittsverbindungsfläche der Verbindungsöffnung 50b im richtigen Verhältnis zu dem Anstieg des Ladedruckes zu, so daß der Druck in der zweiten Kammer 27 ansteigt. Infolgedessen wird die Stößelstange 35 im richtigen Verhältnis zu dem Anstieg des Ladedruckes nach unten bewegt, wodurch es möglich wird, die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend zu erhöhen.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das bei einer Reihen-Kraftstoffeinspritzpumpe 70 mit einem Gehäuse 71 angewendet ist. Bei der Reihen-Kraftstoffeinspritzpumpe 70 wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung einer das Steuerglied 72 bildenden Steuerzahnstange bestimmt, die sich durch das Gehäuse 71 für eine Gleitbewegung relativ zu ihm erstreckt. Die Bewegung der Steuerzahnstange 72 wird durch einen (nicht gezeigten) Fliehkraftregler gesteuert, der auf der linken Seite der Steuerzahnstange 72 angeordnet ist. Die Steuerzahnstange 72 wird in ihrem Bewegungsbereich durch einen Ladedruckkompensator 80 begrenzt, der auf der rechten Seite der Steuerzahnstange 72 angeordnet ist. Der Ladedruckkompensator 80 hat ein Gehäuse 81, das aus einem Gehäuseteil 82 und einem Deckel 83 besteht. Das Gehäuseteil 82 ist in seiner Mitte mit einer vertikalen Trennwand 82a versehen und hat ein linkes Ende, das fest an dem Gehäuse 71 angebracht ist. Der Deckel 83 ist fest am rechten Ende des Gehäuseteiles 82 angebracht. Der Raum, der von dem Gehäuseteil 82 und dem Gehäuse 71 begrenzt wird, steht mit der Atmosphäre über eine (nicht gezeigte) Bohrung in Verbindung, die in der Wand des Gehäuseteiles 82 gebildet ist, so daß dieser Raum als Atmosphärendruckkammer 88 dient.

Ein innerer Raum 85, der von dem Gehäuseteil 82 und dem Deckel 83 begrenzt wird, wird durch eine Membrananordnung 90 in eine erste (86) und eine zweite Kammer 87 unterteilt. Die Membrananordnung 90 hat eine Membran 91 und zwei Platten 92 und 93. Die Membran 91 hat einen äußeren Umfangsrand, der zwischen das Gehäuseteil 82 und den Deckel 83 eingeklemmt ist. Die Platten 92 und 93 sind derart aneinander befestigt, daß ein innerer Umfangsrand der Membran 91 zwischen die äußeren Umfangsränder der Platten 92 und 93 eingeklemmt ist.

Eine Druckfeder 95 ist in der zweiten Kammer 87 zum Vorspannen der Membrananordnung 90 in Richtung zur ersten Kammer 86 angeordnet. Eine Schraube 96 ist in die Mitte der Endwand des Deckels 83 eingeschraubt, um die Bewegung der Membrananordnung 90 in Richtung zur ersten Kammer 86 zu begrenzen. Die Endwand des Deckels 83 ist mit einer Druckeingangsöffnung 89 ausgebildet, über die der Ladedruck in die erste Kammer 86 eingeführt wird.

In dem Gehäuse 81 ist ein Ventil 100 angeordnet, das der Membrananordnung 90 zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der ersten (86) und zweiten Kammer 87 und die Unterbrechung der Verbindung zu steuern. Das Ventil 100 hat ein napfförmiges Stützteil 101, dessen Flansch am offenen Ende an der Platte 93 der Membrananordnung 90 befestigt ist. Das Stützteil 101 hat eine äußere Wand, in der eine Bohrung 101a geformt ist.

Das Ventil 100 hat ferner eine Vielzahl von Ventilbohrungen 102, die in die Platten 92 und 93 geformt sind, ein Ventilglied 103, das die Ventilbohrungen 102 öffnet und schließt, und eine Ventilfeder 104, die das Ventilglied 103 ist in dem Stützteil 101 angeordnet und besteht aus einer Scheibe 103a und einer Vielzahl von Schließelementen 103b, die an der Scheibe 103a angebracht sind. Die Scheibe 103a ist zwischen einer Stellung, in der die Schließelemente 103b jeweils in Kontakt mit den äußeren Rändern der Ventilbohrungen 102 gebracht werden, und einer Stellung, in der die Schließelemente 103b einen Abstand von den äußeren Rändern der Ventilbohrungen 102 haben, bewegbar. Außerdem ist ein Balg 105 in dem Stützteil 101 derart angeordnet, daß ein Ende des Balgs 105 an einem äußeren Rand der Scheibe 103a befestigt ist, während das andere Ende an der Bodenwand des Stützteiles 101 befestigt ist. Die Ventilfeder 104 ist in einem geschlossenen Raum angeordnet, der von der Scheibe 103a des Ventilgliedes 103, der Bodenwand des Stützteiles 101 und dem Balg 105 begrenzt wird.

Ein Ende einer Stößelstange 110 ist mit der Mitte der Bodenwand des Stützteiles 101 des Ventils 100 verbunden. Die Stößelstange 110 erstreckt sich durch eine Bohrung 82x, die in die Trennwand 82a des Gehäuseteiles 82 geformt ist, so daß das andere Ende der Stößelstange 110 in die Atmosphärendruckkammer 88 vorsteht. Dieses vorstehende Ende der Stößelstange 110 ist mit einem Widerlager 110a versehen, das sich senkrecht zu dem Zeichnungsblatt erstreckt. Ein Hebel 111 ist in der Atmosphärendruckkammer 88 für eine Drehbewegung um einen Drehpunkt 111a angeordnet. Das untere Ende des Hebels 111 steht in Eingriff mit dem Widerlager 111a, durch das die Drehbewegung des Hebels 111 im Uhrzeigersinn in Fig. 8 begrenzt wird. In das obere Ende des Hebels 111 ist eine Schraube 112 derart eingeschraubt, daß die Stirnfläche der Steuerzahnstange 72 der Kraftstoffeinspritzpumpe 70 an der Schraube 112 anstoßen kann.

Wenn bei der oben beschriebenen Anordnung der in die erste Kammer 86 eingeführte Ladedruck auf einen Wert angehoben wird, der die Vorspannkraft der Druckfeder 95 überwindet, werden die Membrananordnung 90 und die Stößelstange 110 nach links, wie in Fig. 8 gesehen, bewegt, so daß sich der Hebel 111 um den Drehpunkt 111a im Uhrzeigersinn drehen kann. Infolgedessen kann sich die Steuerzahnstange 72 nach rechts, d. h. in der Kraftstoffzunahmerichtung, bewegen. Diese Arbeitsweise entspricht der herkömmlichen Arbeitsweise.

Wenn der Ladedruck einen Einstelldruck des Ventils 100 übersteigt, wird das Ventilglied 103 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 104 so bewegt, daß die Ventilbohrungen 102 geöffnet werden. Infolgedessen kann der Ladedruck aus der ersten Kammer 86 in die zweite Kammer 87 über die Ventilbohrungen 102 und die Bohrung 101a in dem Stützteil 101 eintreten. Als Ergebnis gleichen sich der Druck in der ersten Kammer 86 und der Druck in der zweiten Kammer 87 aus, so daß die Membrananordnung 90 und die Stößelstange 110 unter der Vorspannkraft der Druckfeder 95 nach rechts zurückgedrängt werden. Somit wird die Steuerzahnstange 72 in der Kraftstoffabnahmerichtung bewegt, um die dem Dieselmotor zugeführte Kraftstoffmenge zu verringern.

Wenn der Ladedruck durch das Absenken der Drehzahl des Dieselmotors als Folge der Abnahme der zugeführten Kraftstoffmenge abgesenkt wird, schließt das Ventilglied 103 die Ventilbohrungen 102 unter der Vorspannkraft der Ventilfeder 104. Die in der zweiten Kammer 87 verbleibende Hochdruckluft entweicht nach außen nach und nach über ein Steuerventil 120 mit veränderlichem Durchfluß, das mit dem Gehäuse 81 verbunden ist. Nachdem die Ventilbohrungen 102 geschlossen sind und der Druck in der zweiten Kammer 87 auf Atmosphärendruck zurückgebracht ist, kann der Ladedruckkompensator 80 wieder die Kraftstoffeinspritzmenge im richtigen Verhältnis zu dem Ladedruck einstellen.

Anstelle des Steuerventils 120 mit veränderlichem Durchfluß kann nur eine Öffnung 121 in der Trennwand 82a des Gehäuses 81 gebildet sein, wie durch die gestrichelte doppelte Linie in Fig. 8 angezeigt ist.

Außerdem kann auf den Balg 105 des Ventils 100 bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel eventuell verzichtet werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen spielt das in dem Ladedruckkompensator vorgesehene Ventil eine Sicherheitsrolle für den Fall, daß eine Störung in dem Ventil auftritt, das den Nebenauslaß in dem Abgassystem öffnet und schließt. Es ist jedoch hervorzuheben, daß das Ventil bei dem Ladedruckkompensator dazu verwendet werden kann, um auf das den Nebenauslaß öffnende und schließende Ventil zu verzichten.

Außerdem kann der Einstelldruck des in dem Ladedruckkompensator vorgesehenen Ventils auf einen Wert gebracht werden, der geringer als bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, derart, daß die erste und zweite Kammer innerhalb eines normalen oder regelmäßigen Ladedruckbereiches in Verbindung miteinander gebracht werden. In diesem Fall arbeitet das Ventil als Ausgleichsvorrichtung bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge im Einklang mit dem normalen oder regelmäßigen Ladedruck.

Claims (10)

1. Ladedruckkompensator für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Dieselmotor, wobei der Ladedruckkompensator an einer Kraftstoffeinspritzpumpe zum Zuführen von Kraftstoff zum Dieselmotor befestigt ist, mit

• (a) einem Gehäuse,
• (b) einer Membran, die einen Raum in dem Gehäuse in eine erste und zweite Kammer unterteilt,
• (c) einer Öffnung, durch welche der Ladedruck der ersten Kammer zugeführt wird, so daß die Membran durch den Ladedruck in Richtung zur zweiten Kammer beaufschlagt wird,
• (d) einer in dem Gehäuse angeordneten Federeinrichtung zum Vorspannen der Membran in Richtung zur ersten Kammer,
• (e) einer Stößelstange, die von dem Gehäuse für eine Gleitbewegung relativ zu diesem aufgenommen und mit der Membran fest verbunden ist, wobei ein Steuerglied zum Einstellen der von der Kraftstoffeinspritzpumpe eingespritzten Kraftstoffeinspritzmenge mit der Stößelstange in Wirkverbindung steht und wobei, wenn die Membran unter der Wirkung des Ladedrucks in Richtung zur zweiten Kammer bewegt wird, die Stößelstange in die gleiche Richtung wie die Membran bewegt wird, um das Steuerglied in Kraftstoffzunahmerichtung zu verstellen, und mit
• (f) einem auf den Ladedruck ansprechenden und eine gegensinnig zum Ladedruck wirkende Ventilfeder aufweisenden Ventil,

dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (26, 27; 86, 87) über das Ventil (50; 100) ladedruckabhängig miteinander verbindbar sind, derart, daß, wenn der Ladedruck kleiner als der Einstelldruck des Ventils (50; 100) ist, dieses eine Verbindung zwischen der ersten (26; 86) und der zweiten Kammer (27; 87) unterbricht und die zweite Kammer (27; 87) zur Atmosphäre hin entlüftet, hingegen, wenn der Ladedruck den Einstelldruck übersteigt, die erste (26; 86) und die zweite Kammer (27; 87) miteinander in Verbindung bringt, so daß durch die Verbindung der Kammern der Druck in der zweiten Kammer (27; 87) auf den Ladedruck angehoben wird und die Membran (31; 91) zusammen mit der Stößelstange (35; 110) unter der Wirkung der Federeinrichtung in Richtung zur ersten Kammer (26; 86) bewegt wird, wodurch das Steuerglied (13; 72) in Kraftstoffabnahmerichtung verstellt wird.

2. Ladedruckkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (50) außerhalb des Gehäuses (21) vorgesehen ist.

3. Ladedruckkompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (50) entsprechend seiner Unterbrechungs- bzw. Verbindungsstellung für die beiden Kammern (27, 28) ein Zweistellungsventil ist, dessen steuerungsaktives Teil ein Kolben (53) ist.

4. Ladedruckkompensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterbrechungsstellung der Kolben (53) mit seiner vom Ladedruck beaufschlagbaren Stirnfläche an einem Ventilsitz (50x) anliegt, so daß nur ein vom Ventilsitz (50x) begrenzter Teil der Stirnfläche des Kolbens (53) vom Ladedruck beaufschlagt wird, und daß in der Verbindungsstellung die Stirnfläche des Kolbens (53) vom Ventilsitz (50x) entfernt ist, so daß die gesamte Stirnfläche des Kolbens (53) vom Ladedruck beaufschlagt wird.

5. Ladedruckkompensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Ladedruck beaufschlagbare Bereich der Stirnfläche des Kolbens (53) in der Verbindungsstellung im wesentlichen gleich dem in der Unterbrechungsstellung vom Ladedruck beaufschlagten Bereich der Stirnfläche des Kolbens (53) ist, daß der Kolben (53) durch eine auf seine Stirnfläche wirkende Kraft infolge des Ladedruckes und der dieser Kraft entgegengerichteten Kraft der Ventilfeder (59) in eine Stellung bewegbar ist, in welcher die beiden Kräfte im Gleichgewicht sind, und daß eine mit der zweiten Kammer (25) in Verbindung stehende Öffnung (50b) des Ventils (50B) eine variable Querschnittsfläche hat, deren Größe von der Stellung des Kolbens (53) abhängt.

6. Ladedruckkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (100) an der Membran (91) befestigt und innerhalb des Gehäuses (81) angeordnet ist.

7. Ladedruckkompensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (100) mindestens eine in die Membran (90) geformte Ventilbohrung (102) und ein von der Ventilfeder (104) beaufschlagtes Ventilglied (103) aufweist, das in der zweiten Kammer (87) angeordnet und mit der Ventilbohrung (102) zusammenwirkt, um sie zu öffnen oder zu schließen, und daß das Gehäuse (81) eine Einrichtung (120; 121) zum Verbinden der zweiten Kammer (87) mit der Atmosphäre aufweist.

8. Ladedruckkompensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (100) ein an der Membran (91) auf der Seite der zweiten Kammer (87) befestigtes Stützteil (101) aufweist und die Ventilfeder (104) zwischen dem Stützteil (101) und dem Ventilglied (103) angeordnet ist.

9. Ladedruckkompensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (100) einen Balg (105) aufweist, der zwischen dem Stützteil (101) und dem Ventilglied (103) angeordnet ist, daß die Ventilfeder (104) in einem geschlossenen Raum untergebracht ist, der von dem Stützteil (101), dem Ventilglied (103) und dem Balg (105) begrenzt wird, und daß ein Ende der Stößelstange (110) mit dem Stützteil (101) verbunden ist.