DE4112808A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen von kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Eine solche durch die DE-OS 35 17 521 bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe weist in dem Saugkanal ein Magnetventil auf, das während des Betriebs der Brennkraftmaschine in Offenstellung gehalten wird und bei einem gewünschten Stopp der Brennkraftmaschine in Schließstellung gebracht wird. Dieses Magnetventil ist somit ein sogenanntes Abstellmagnetventil. Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge erfolgt bei der bekannten Pumpe durch einen an sich bekannten Regler, der im vorliegenden Falle einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe auf einen Ringschieber wirkt, der gleitend auf dem hin- und hergehend angetriebenen Pumpenkolben angeordnet ist und dort den Austritt eines im Pumpenkolben verlaufenden Entlastungskanals des Pumpenarbeitsraumes zum Saugraum hin steuert. Die Aufsteuerung des Entlastungskanals ab einem bestimmten Pumpenkolbenförderhub bewirkt die Entlastung des Arbeitsraumes und das Ende der Kraftstoffeinspritzung. Mit Hilfe des Magnetventils wird jedoch im Falle des Abstellens der Brennkraftmaschine die Versorgung des Pumpenarbeitsraumes ganz unterbunden, so daß keine Kraftstoffeinspritzung erfolgen kann.

Aus der US-PS 47 03 823 ist ferner eine Einrichtung bekannt, bei der bei einer gemischansaugenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine das Leistungssteuerglied, die Drosselklappe im Ansaugkanal der Brenn­ kraftmaschine durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird, die das Auftreten von einem zu großem Schlupf an den Antriebsrädern des Fahrzeugs erfaßt. Dieser Schlupf beim angetriebenen Rad tritt immer dann verstärkt auf, wenn die Haftung des Rades auf seinem Untergrund im Mißverhältnis zum Antriebsdrehmoment steht. Um ein Durchdrehen der angetriebenen Räder zu verhindern, wird mit Sensoren der Schlupf erfaßt und die Antriebsleistung bei zu großem Schlupf wieder zurück­ geregelt. Dies erfolgt mit Hilfe eines Eingriffs an der Drossel­ klappe der Brennkraftmaschine.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einer mit einer Dieselkraftstoffeinspritzpumpe betriebenen Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen in sehr einfacher Weise eine Leistungsbegrenzung in Abhängigkeit von auftretendem übermäßigen Schlupf oder zu hoher Fahrgeschwindigkeit erfolgen kann, ohne daß die Kraftstoffeinspritzpumpe in der Grundkonzeption geändert werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe bleibt weiterhin die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge wie bei der bekannten serienmäßigen Pumpe erhalten, nur wird in vorteilhafter Weise über die Füllung des Pumpenarbeitsraumes eine die eigentliche Kraftstoffeinspritzmengenregelung überspielende maximale Kraftstoff­ einspritzmenge gesteuert. In einfacher Weise erfolgt dies mit einem bereits vorhandenen Magnetventil im Saugkanal zum Pumpenarbeitsraum der Kraftstoffeinspritzpumpe. Dieses Magnetventil kann gegebenen­ falls auf eine Funktionsweise des taktenden Betriebes gegenüber der üblichen Aus-Ein-Schaltversion angepaßt werden. Zur Ansteuerung des Magnetventils kann ein an sich bekanntes Steuergerät zur Antriebs­ schlupfregelung bzw. zur Fahrzeughöchstgeschwindigkeitsbegrenzung eingesetzt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung gemäß dem Patentanspruch 3 ist es weiterhin möglich, bei einer antriebsschlupfbedingten Absenkung der Brennkraftmaschinendrehzahl durch Minderung der Antriebsleistung zu verhindern, daß dabei die Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt, indem eine Mindestdrehzahl, die gerade ein Betrieb der Brennkraft­ maschine noch ermöglicht, aufrechterhalten wird. Durch die weitere Ausgestaltung nach Patentanspruch 4 kann zusätzlich auch mit Hilfe der Steuereinrichtung und dem Ventil eine bestimmte Drehzahl einge­ stellt werden. Dies betrifft insbesondere Brennkraftmaschinen an Kraftfahrzeugen, die mit Nebenantrieben, z. B. einer Betonpumpe, ausgerüstet sind, bei deren Betrieb eine bestimmte Drehzahl eingeregelt werden muß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In einem Gehäuse 1 einer Verteilereinspritzpumpe ist eine Zylinder­ buchse 2 eingesetzt, in deren Innenbohrung 3 ein Pumpen- und Ver­ teilerkolben 4 hin- und hergehend und zugleich rotierend von einem nicht weiter gezeigten Nockenantrieb bewegt wird. Der Nockenantrieb wird dabei von der Antriebswelle 9 betätigt. Der Pumpenkolben schließt in der Innenbohrung einen Pumpenarbeitsraum 5 ein, den Füllnuten 6 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens mit einem in die Innenbohrung 3 einmündenden Saugkanal 8 bei der Drehung des Pumpen­ kolbens verbinden. Die Füllnuten sind entsprechend der Zahl der Pumpenkolbensaughübe am Umfang verteilt angeordnet und haben die Form von Längsnuten, die in den Pumpenarbeitsraum stirnseitig am Pumpenkolbens einmünden. Der Saugkanal 8 führt von einem Pumpensaug­ raum 10 ab, der von einer nicht weiter gezeigten Kraftstofförder­ pumpe mit Kraftstoff gefüllt wird, der unter einem meist drehzahl­ abhängigen Druck steht. In dem Saugkanal ist ein elektrisch gesteuertes Ventil, hier in Form eines Magnetventils 12, angeordnet, dessen Schließglied 13 den Durchgangsquerschnitt des Saugkanals 8 steuert.

Vom Pumpenarbeitsraum 5 führt ferner ein Entlastungskanal 15 ab, der als Längskanal im Pumpenkolben verläuft und über einen Querkanal 16 an der Mantelfläche des Pumpenkolbenteils, der aus der Innenbohrung 3 in den Saugraum 10 ragt, ausmündet. Auf diesem Pumpenkolbenteil ist ein Mengenverstellorgan in Form eines Ringschiebers 18 ver­ schiebbar angeordnet, der seine Stellung mit Hilfe eines Kraftstoff­ einspritzmengenreglers eingestellt bekommt, von dem hier lediglich der den Ringschieber verstellende Reglerhebel 19 dargestellt ist. Vom Entlastungskanal zweigt ferner eine Radialbohrung 21 ab, die in eine Längsnut 22 an dem Umfang des Pumpenkolbens innerhalb der Innenbohrung 3 mündet. Diese Längsnut dient als Verteileröffnung, die im Laufe der Drehung des Pumpenkolbens beim jeweiligen, das Pumpenarbeitsraumvolumen verringernden Förderhub des Pumpenkolbens mit einer von mehreren Einspritzleitungen 24 in Verbindung kommt, die von der Innenbohrung 3 am Umfang derselben abführen zu je einer Einspritzstelle an der zugehörigen Brennkraftmaschine. Wie die Füllnuten sind auch diese Einspritzleitungen entsprechend der Zahl und Folge der Pumpenkolbenförderhübe am Umfang der Innenbohrung verteilt angeordnet.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet in der bekannten Weise derart, daß bei einem den Pumpenarbeitsraum vergrößernden Saughub des Pumpenkolbens, initiert durch den Nockenantrieb, eine der Füllnuten 6 in Verbindung mit dem Saugkanal 8 sind, so daß aus dem Saugraum 10 Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum gelangt, sofern das Magnetventil 12 geöffnet ist. Bei geöffnetem Magnetventil erfährt der Pumpen­ arbeitsraum eine vollstandige Kraftstoffüllung während seines Saug­ hubes. Während des darauffolgenden Förderhubes sind die Füllnuten von dem Saugkanal 8 getrennt und es ist ferner zumindest am Anfang der Austritt des Querkanals 16 durch den Ringschieber 18 verschlossen. Beim den Pumpenarbeitsraum verringernden Förderhub des Pumpenkolbens wird somit Kraftstoff auf Hochdruck gebracht und bei gleichzeitig bestehender Verbindung zwischen Verteilernut und einer der Ein­ spritzleitungen 24 Kraftstoff unter Hochdruck zu einer der Ein­ spritzstellen gefördert. Dies erfolgt solange, bis der Ringschieber im Laufe des Pumpenkolbenförderhubs mit seiner Oberkante den Quer­ kanal 16 aufsteuert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Pumpenarbeitsraum zum Saugraum hin entlastet, so daß kein hoher Einspritzdruck mehr entstehen kann und die Einspritzung unterbrochen wird. Je nach Stellung des Ringschiebers wird somit die pro Pumpenkolbenhub geförderte Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt.

Das Magnetventil im Saugkanal 8 dient nun weiterhin zu einer Leistungsbegrenzung derart, daß je nach Betätigung des Magnet­ ventils, die durch eine Steuereinrichtung 26 erfolgt, der Pumpen­ arbeitsraum bei seinem Saughub mehr oder weniger gut gefüllt wird. Das bedeutet, daß ab einem bestimmten Saughub nach Einfließen einer bestimmten Kraftstoffmenge in den Pumpenarbeitsraum der Saugkanal verschlossen wird, so daß maximal nur diese Menge zur Einspritzung gelangen kann unabhängig von der Stellung des Ringschiebers 18. Wird jedoch im Laufe der Regelung der Ringschieber in eine Stellung gebracht, bei der bereits, bevor die gesamte in den Pumpenarbeits­ raum eingebrachte Kraftstoffmenge gespritzt ist, der Entlastungs­ kanal geöffnet wird, so läuft die Regelung der Kraftstoffeinspritz­ menge in gewohnter Weise wie bisher ab. Nur wenn eine bestimmte übermäßige Leistung bzw. Kraftstoffeinspritzmenge von der Brenn­ kraftmaschine gefordert wird oder vom Betreiber der Brennkraftma­ schine eingesteuert wird und diese Leistung wegen anderer Parameter nicht erwünscht ist, wird die maximale Kraftstoffeinspritzmenge über die Ansteuerung des Magnetventils 12 begrenzt. Die Steuereinrichtung 26 ist ein Steuergerät, das in bekannter Weise den Schlupf von An­ triebsrädern am zugehörigen Kraftfahrzeug erfaßt und ab Überschrei­ ten eines bestimmten Schlupfes und unter Berücksichtigung der Rad­ beschleunigung ein entsprechendes Steuersignal zur Leistungsbegren­ zung an das Magnetventil 12 abgibt. In gleicher Weise kann das Magnetventil auch in Abhängigkeit von einer höchstzulässigen oder auch vom Fahrer über ein elektrisches Steuersignal frei wählbaren Fahrgeschwindigkeit gesteuert werden, wobei in beiden Fällen an den Kraftfahrzeugrädern Sensoren angebracht sind, die die Drehung der­ selben als Raddrehzahl oder auch Radgeschwindigkeit erfassen. Die Fahrgeschwindigkeit kann jedoch auch auf andere Weise erfaßt werden. Beispielsweise durch direkten Abgriff des Geschwindigkeitssignals ausgehend von der Fahrgeschwindigkeitsanzeigeeinrichtung. Mit dieser Einrichtung erhält man in einfacher Weise eine Leistungsbegrenzung für die Fälle, für die das von der Brennkraftmaschine momentan ab­ gegebene Drehmoment zu hoch ist, um störungsfrei für das Laufver­ halten des Fahrzeugs in Bewegungsenergie des Fahrzeuges umgewandelt zu werden. Dies liegt vor bei schlechten Straßenverhältnissen, bei denen zum Beispiel ein Teil der angetriebenen Räder aufgrund zu geringer Haftung durchdrehen würden oder es liegt vor bei über­ mäßigem Gasgeben beim Start bzw. Anfahren einer Brennkraftmaschine, wobei die Antriebskraft größer würde als die Haftung der Räder auf der Fahrbahn.

Zusätzlich zu der oben beschriebenen Steuerung ist eine Sicherheits­ einrichtung vorgesehen, die verhindern soll, daß im Falle einer Abregelung der Antriebsleistung durch Minderung der Pumpen­ arbeitsraumfüllung mit Kraftstoff eine bestimmte Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine nicht unterschritten werden. Diese Mindestdreh­ zahl ist die Drehzahl, bei der die Brennkraftmaschine gerade noch in der Lage ist, ungestört betrieben zu werden. Diese Drehzahl ent­ spricht der Mindestleerlaufdrehzahl. Wird diese Drehzahl, die mit Hilfe eines Drehzahlsensors gemessen wird, erreicht bzw. unter­ schritten, so wird durch die Steuereinrichtung das zuvor in Schließ­ stellung oder in einem bestimmten Schließtakt gebrachte Magnetventil wieder geöffnet bzw. es werden die Schließtaktzeiten reduziert bis die über den Sollwert vorgegebene Mindestdrehzahl der Brennkraft­ maschine wieder erreicht bzw. eingehalten wird.

Die Einhaltung einer bestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl abwei­ chend von der generell einzuhaltenden höchsten Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine kann z. B. dann notwendig werden, wenn die Brennkraft­ maschine bei Fahrzeugen eingesetzt wird, die mit einer Arbeitsma­ schine ausgestattet sind, die ebenfalls von der Brennkraftmaschine angetrieben wird und bei der nur eine bestimmte Drehzahl erlaubt ist. Diese einzuregelnde Drehzahl kann in solchen Fällen ebenfalls über die Steuereinrichtung und das Magnetventil eingehalten werden. Bei Überschreiten dieser Drehzahl geht das Magnetventil dann in Schließstellung und reduziert die Antriebsleistung.

Dabei kann sowohl die die zu regelnde Drehzahl wie auch die zu re­ gelnde Fahrzeuggeschwindigkeit als Sollwert fest und damit unverän­ derbar in der Steuereinrichtung 26 abgelegt ist oder als EEPROM-Da­ tenwert abgelegt und damit z. B. über Diagnose änderbar sein oder es kann der Sollwert auch vom Fahrer ausgehend geändert werden z. B. über eine manuell zu betätigende Schalter- oder Tastenanordnung. Damit kann vom Fahrer beeinflußt eine frei wählbare Drehzahl oder auch Fahrgeschwindigkeit eingestellt und auch über 26 und 12 gere­ gelt werden.

Zur Sicherheit können jedoch diese vom Fahrer frei wählbaren Soll­ werte durch fest abgelegte und damit nicht änderbare Werte (z. B. minimale oder maximale Drehzahlwerte oder gesetzlich vorgegebene Höchstgeschwindigkeiten begrenzt werden.

Im Falle der Geschwindigkeitsregelung kann es beispielsweise bei längerer Talfahrt, d. h. also bei Schiebebetrieb, der Fall sein, daß das Magnetventil 12 relativ lange geschlossen bleibt und damit auch relativ lange eine Nachströmung des Kraftstoffes, der ja gleichzei­ tig die bewegten Pumpenteile mit Schmierstoff versorgt, unterbindet. Um die Gefahr der Unterschmierung zu unterbinden, ist das Ansteuer­ verhalten des Magneten 12 durch die Steuereinrichtung 26 so ausge­ bildet, daß durch einzelne Öffnungstakte in bestimmten zeitlichen Abständen die Schmierung der bewegten Pumpenteile sichergestellt ist. Dies kann auch dadurch geschehen, daß am Ventil eine definierte Undichtheit durch eine Bypassdrossel, z. B. am Ventilsitz oder Ven­ tilglied, vorgesehen ist, über die bei langer in Schließstellung befindlichem Ventil kleine Kraftstoffmengen zur Erhaltung der Schmierung des Pumpens nachlaufen können.

Claims (8)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen mit einem von einem Nockenantrieb angetriebenen Pumpenkolben (4), der in einem Pumpenzylinder (3) einen Pumpen­ arbeitsraum (5) einschließt, der beim Saughub des Pumpenkolbens über einen Saugkanal (8) mit einem Kraftstoffvorratsraum (10) verbunden ist und beim Förderhub des Pumpenkolbens mit einer Kraftstoff­ einspritzleitung (24) verbunden ist, die zu einer Kraftstoff­ einspritzstelle an der Brennkraftmaschine führt, mit einem von einem Kraftstoffeinspritzmengenregler (19) gesteuerten Steuerorgan (18), das einen Entlastungskanal (15) des Pumpenarbeitsraumes (5) steuert und mit einem im Saugkanal (8) angeordneten elektrisch gesteuerten Ventil (12), durch das der Durchflußquerschnitt des Saugkanals steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch gesteuerte Ventil beim Betrieb der Brennkraftmaschine zur überlagernden Steuerung und Begrenzung des Antriebsdrehmoments der Brennkraft­ maschine durch Reduzierung der Pumpenarbeitsraumfüllung beim Saughub des Pumpenkolben von einer Steuereinrichtung (26) steuerbar ist in Abhängigkeit vom Über- oder Unterschreiten einer höchsten, insbeson­ dere einstellbaren Fahrgeschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Schlupfes der Fahrzeugräder entsprechend höchsten Antriebsdreh­ moment, mit dem ein Schlupf oder ein zu großer Schlupf der Fahr­ zeugräder noch vermieden wird.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) mit einem die Radgeschwindigkeit oder die Raddrehzahl messenden Sensor verbunden ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) zusätzlich mit einem die Drehzahl der Brennkraftmaschinen erfassenden Drehzahlsensor oder Drehzahlmeßein­ richtung verbunden ist, dessen Signal mit einem Sollwert der Brenn­ kraftmaschinenmindestdrehzahl in einer Vergleichseinrichtung der Steuereinrichtung verglichen wird und bei Unterschreiten der Brenn­ kraftmaschinenmindestdrehzahl und Schließzustand des von der Steuer­ einrichtung gesteuerten Ventils (12) dieser Schließzustand aufhebbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Drehzahlsensor zusätzlich mit einem Sollwert der Brennkraftmaschinenmaximaldrehzahl verglichen wird, und bei Abwei­ chen davon die Steuerung des Ventils (12) durch die Steuereinrich­ tung korrigierend änderbar ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil getaktet betätigt wird.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil zur Versorgung des Pumpenarbeitsraumes mit den Pumpenkolben schmierenden Kraftstoff in Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, in denen das Ventil längere Zeit zugesteuert wird, eine definierte Undichtheit aufweist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach einer vorgegebenen Zeit des Betriebs der Brenn­ kraftmaschine mit geschlossenem Ventil (12) dieses über die Steuer­ einrichtung kurzzeitig oder geringfügig zum Nachfüllen des Pumpen­ arbeitsraumes mit dem Pumpenkolben schmierenden Kraftstoff geöffnet wird.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte sowohl für die Brennkraft­ maschinendrehzahl als auch für die Fahrzeuggeschwindigkeit vom Fahrer änderbar sind.