DE4206882A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe ist durch die EP 01 35 460 A2 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzpumpe weist eine Einrich­ tung zur Verstellung des Einspritzzeitpunkts mit einem beweglichen Verstellglied auf. Das Verstellglied ist als ein Verstellkolben ausgeführt, der mit einem zur Verstellung des Einspritzzeitpunkts verdrehbaren Teil der Kraftstoffeinspritz­ pumpe gekoppelt ist. Der verdrehbare Teil der Kraftstoffein­ spritzpumpe ist als ein Nockenring ausgebildet, durch dessen Nocken der Einspritzhub bewirkt wird. Das Verstellglied ist in einer einer Frühverstellung des Einspritzzeitpunkts entspre­ chenden Richtung von einer veränderlichen Kraft beaufschlagt, die hier durch einen auf die Stirnseite des Verstellglieds wirkenden veränderlichen Druck eines Druckmediums bewirkt wird. Der Druck des auf das Verstellglied wirkenden Druckmediums wird dabei durch eine Steuereinrichtung bestimmt, die auf einen die Stellung eines im Verstellglied angeordneten Steuerkolbens bestimmenden Schrittmotor wirkt. Zur Ermittlung des tatsäch­ lichen Einspritzzeitpunkts ist ein Sensor vorgesehen, der eine der Bewegung des Verstellglieds proportionale Größe erfaßt und der mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Das Verstellglied führt bei jedem Einspritzvorgang durch die Rückwirkung über das verdrehbare Teil der Kraftstoffeinspritzpumpe eine charakteris­ tische Bewegung aus, die durch den Sensor als Signal für den Einspritzzeitpunkt erfaßt wird. Die vom Sensor erfaßte Größe kann dabei die Bewegung des Verstellglieds oder der Druck des Druckmediums sein, da die Bewegung des Verstellglieds eine Druckänderung des Druckmediums bewirkt.

Bei dieser Kraftstoffeinspritzpumpe ist kein Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Verstellglieds vorgesehen. Jedoch kann das Verstellglied am Sensor zur Anlage kommen, wobei dann jedoch das Verstellglied starr abgestützt ist und die charak­ teristische Bewegung beim Einspritzvorgang nicht mehr auftreten kann. Somit steht unter diesen Bedingungen kein Signal mehr für den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt zur Verfügung, so daß durch die Steuereinrichtung der Einspritzzeitpunkt nicht genau eingestellt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Verstellglied immer in Abstand zum Anschlag gehalten wird und somit in jeder Lage des Verstellglieds ein Signal für den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt erhalten wird und der Einspritzzeitpunkt durch die Steuereinrichtung optimal eingestellt werden kann.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpe in stark verein­ fachter schematischer Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine Kraftstoffeinspritzpumpe weist einen in einem Pumpen­ zylinder 10 geführten Pumpenkolben 11 auf, der durch eine auf einem Rollenring 13 ablaufende, von einer nicht dargestellten Antriebswelle angetriebenen Nockenscheibe 14 hin- und her­ gehend und zugleich rotierend angetrieben wird und im Pumpen­ zylinder 10 einen Pumpenarbeitsraum 15 begrenzt. Der Rollenring 13 und die Nockenscheibe 14 bilden ein Nockengetriebe, wobei der Rollenring 13 in der Fig. 1 um 90° geschwenkt und versetzt gezeichnet dargestellt ist. Die Kraftstoffeinspritzpumpe weist ein Gehäuse 16 auf, das einen Innenraum 17 begrenzt, der als Saugraum dient und dem von einer Förderpumpe 19 Kraftstoff zugeführt wird. Der Pumpenkolben 11 ist in seinem im Pumpen­ zylinder 10 liegenden Endbereich mit mehreren Längsnuten 20 versehen, die beim Saughub des Pumpenkolbens 11 mit einem Kraftstoffzulaufkanal 21 verbunden sind, durch den Kraftstoff aus dem Innenraum 17 in den Pumpenarbeitsraum 15 strömen kann. Der Pumpenkolben 11 weist eine Längssackbohrung 22 auf, von der eine Verteilernut 23 abführt, die in bestimmten Drehstellungen des Pumpenkolbens 11 mit einem von mehreren entsprechend der Anzahl der Zylinder der mit der Kraftstoffeinspritzpumpe be­ triebenen Brennkraftmaschine vom Pumpenzylinder 10 abführenden Förderkanälen 24 verbunden ist, durch die Kraftstoff über ein Druckventil 25 und Einspritzleitungen 26 zu den Einspritz­ ventilen an den Zylindern der Brennkraftmaschine gelangen kann.

Auf dem in den Innenraum 17 ragenden Teil des Pumpenkolbens 11 ist ein verschiebbarer Ringschieber 27 angeordnet, der bei­ spielsweise durch ein elektromagnetisches Stellwerk 28 oder ein mit einem mechanischen Regler arbeitendes Stellwerk verschieb­ bar ist. Die Längssackbohrung 22 mündet im in den Innenraum 17 ragenden Bereich des Pumpenkolbens 11 in eine Querbohrung 31, die vom Ringschieber 27 während des Förderhubs des Pumpen­ kolbens 11 überdeckt wird und in einer bestimmten Hublage des Pumpenkolbens 11 aus dem Ringschieber 27 austaucht, wodurch der Förderhub des Pumpenkolbens 11 beendet wird, da dann Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 15 in den Innenraum 17 zurückströmen kann.

Beim Saughub des Pumpenkolbens 11 strömt über den Kraftstoff­ zulaufkanal 21 und die Längsnuten 20 Kraftstoff aus dem Innen­ raum 17 in den Pumpenarbeitsraum 15. Nach einem bestimmten Hub des Pumpenkolbens 11 wird der Kraftstoffzulaufkanal 21 durch den Pumpenkolben 11 geschlossen und im Pumpenarbeitsraum 15 Hochdruck aufgebaut. In einer bestimmten Drehlage kommt die Verteilernut 23 in Verbindung mit einem der Förderkanäle 24 und bei Erreichen eines bestimmten Druckes öffnet das Druckventil 25 und Kraftstoff wird durch die Einspritzleitungen 26 zu den Einspritzventilen der Brennkraftmaschine gefördert. Nach einem bestimmten Hub taucht die Querbohrung 31 des Pumpenkolbens 11 aus dem Ringschieber 27 aus und der über den weiteren Hub bis zum oberen Totpunkt vom Pumpenkolben 11 geförderte Kraftstoff strömt in den Innenraum 17 zurück, so daß die Hochdruck­ förderung beendet ist.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe weist ferner eine Einrichtung 33 zur Verstellung des Einspritzzeitpunkts auf, durch die der Rollenring 13 relativ zur Nockenscheibe 14 verdrehbar ist. Durch die Verdrehung des Rollenrings 13 wird die Zuordnung des durch die Erhebungen der Nockenscheibe 14 bewirkten Hubs des Pumpenkolbens 11 relativ zur Antriebswelle geändert, so daß dieser relativ zum Drehwinkel der Antriebswelle früher oder später erfolgt. Die Einrichtung 33 weist einen in einem sich quer zur Pumpenlängsachse 34 erstreckenden Zylinder 36 ver­ schiebbar geführten Verstellkolben 37 als Verstellglied auf. Der Verstellkolben 37 ist über einen radial in diesen und radial in den Rollenring 13 eingreifenden Bolzen 39 mit dem Rollenring 13 gekoppelt. Der Verstellkolben 37 ist in einer einer Spätverstellung des Einspritzzeitpunkts entsprechenden Richtung von einer Druckfeder 40 beaufschlagt. Durch die der Druckfeder 40 abgewandte Stirnseite des Verstellkolbens 37 wird im Zylinder 36 ein Arbeitsraum 41 begrenzt der über eine Bohrung 42 im Verstellkolben 37 mit dem Innenraum 17 der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist, so daß der Verstell­ kolben 37 in einer einer Frühverstellung des Einspritzzeit­ punkts entsprechenden Richtung vom im Innenraum 17 herrschenden Druck beaufschlagt ist. Der Druck des Kraftstoffs im Innenraum 17 kann beispielsweise durch ein Drucksteuerventil 43 drehzahl­ abhängig gesteuert werden, wobei der Druck mit steigender Drehzahl zunimmt. Vom Arbeitsraum 41 führt eine Entlastungs­ leitung 44 ab, deren Durchgang durch ein Magnetventil 45 gesteuert wird.

Das Magnetventil 45 und das elektromagnetische Stellwerk 28 werden von einer Steuereinrichtung 46 angesteuert, in der für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge und der erforderliche Einspritzzeitpunkt ermittelt werden. Die Steuereinrichtung 46 bewirkt über die Ansteuerung des Stellwerks 28 die Einstellung des Ringschiebers 26 auf die zur Erzielung der ermittelten Kraftstoffeinspritzmenge erforderliche axiale Lage auf dem Pumpenkolben 11. Durch die Ansteuerung des Magnetventils 45 wird der Druck im Arbeitsraum 41 auf den zur Einstellung des Verstellkolbens 37 in die dem ermittelten Einspritzzeitpunkt entsprechende Stellung erforderlichen Wert in Abwandlung der drehzahlabhängigen Verstellung durch den drehzahlabhängig ge­ steuerten Druck im Innenraum 17 gesteuert. Zur Abkopplung ist dabei eine Drossel in der Bohrung 42 angeordnet. In der Steuereinrichtung 46 können verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden, beispielsweise Last, Temperatur, Ansaugtemperatur und Ladedruck. Außerdem sind für die Steuereinrichtung 46 Signale über die Drehzahl sowie Dreh­ stellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erforderlich, die über entsprechende Sensoren gewonnen werden. Es kann auch die Drehzahl sowie Drehstellung der Antriebswelle der Kraft­ stoffeinspritzpumpe erfaßt werden, die der der Kurbelwelle pro­ portional sind, da die Antriebswelle von der Kurbelwelle ange­ trieben wird. In der Steuereinrichtung 46 sind für durch die Betriebsparameter definierte unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine Daten für den jeweils optimalen Ein­ spritzzeitpunkt gespeichert.

Für die Steuereinrichtung 46 ist bei Regelung des Einspritz­ beginns ein Signal für den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt erforderlich, damit ermittelt werden kann, ob eine Verstellung des Einspritzzeitpunkts erforderlich ist. Die zeitliche Lage des Einspritzzeitpunkts wird dabei in der Steuereinrichtung 46 in Relation zur Drehstellung der Kurbelwelle der Brennkraft­ maschine ausgewertet und die Abweichung von der gespeicherten optimalen zeitlichen Lage für den Einspritzzeitpunkt ermittelt. Zur Ermittlung des tatsächlichen Einspritzzeitpunkts ist ein Sensor 48 vorgesehen, der eine der Bewegung des Verstellkolbens 37 proportionale Größe erfaßt. Der Rollenring 13 stützt sich beim Förderhub des Pumpenkolbens 11 über den Verstellkolben 37 ab, wobei wegen des beim Einspritzvorgang auf den Rollenring 13 wirkenden hohen Drehmoments dieser zusammen mit dem Verstell­ kolben 37 eine stoßartige, kurze Bewegung in einer einer Spät­ verstellung des Einspritzzeitpunkts entsprechenden Richtung ausführt. Diese Bewegung tritt bei jedem Einspritzvorgang auf, so daß für jeden Einspritzvorgang ein Signal für den Einspritz­ zeitpunkt zur Verfügung steht. Die Bewegung des Verstellkolbens 37 führt auch zu einem Druckanstieg im Arbeitsraum 41, wobei der Druckanstieg durch die abkoppelnde Drossel in der Bohrung 42 deutlich ausgeprägt ist. Als der Bewegung oder Beschleu­ nigung bzw. dem Ruck des Verstellkolbens 37 proportionale Größe kann durch den Sensor 48 beispielsweise die Bewegung des Ver­ stellkolbens selbst, also dessen Geschwindigkeit oder Beschleu­ nigung, oder der im Arbeitsraum 41 sich verändernde Druck erfaßt werden. Der Sensor 48 kann zur Erfassung der Bewegung des Verstellkolbens 37 einen durch den Verstellkolben 37 bewegten Kern 49 aus magnetisierbarem oder magnetischem Material und eine feststehende stromdurchflossene oder nicht stromdurchflossene Spule 50 aufweisen, also als induktiver Geber ausgeführt sein. Auch Weggeber anderer bekannter Art sind hier anwendbar. Wird der Sensor 48 zur Erfassung des Drucks im Arbeitsraum 41 verwendet, so kann dieser in bekannter Weise als Drucksensor ausgebildet sein. In der Steuereinrichtung 46 kann der zeitliche Verlauf der der Bewegung des Verstellkolbens 37 proportionalen Größe durch Differentiation ausgewertet werden, wobei so sehr genau der Beginn des Einspritzvorgangs ermittelt werden kann.

Die Bewegung des Verstellkolbens 37 ist in Richtung einer Spät­ verstellung des Einspritzzeitpunkts durch einen Anschlag 52 begrenzt, der durch die Stirnwand des Zylinders 36 gebildet ist. Es kann jedoch auch ein gesonderter Anschlag vorgesehen werden. Wenn der Verstellkolben 37 am Anschlag 52 anliegt, so kann dieser beim Einspritzvorgang keine Bewegung ausführen und sich auch kein Druckanstieg ergeben, so daß in dieser Stellung trotz betriebener Kraftstoffeinspritzpumpe kein Signal für den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt vom Sensor 48 abgegeben wird. Dieser Zustand wird von der Steuereinrichtung 46 erkannt und das Magnetventil 45 geschlossen, so daß der Druck im Arbeits­ raum 41 gerade so stark erhöht wird, daß der Verstellkolben gerade vom Anschlag 52 abhebt. In dieser Stellung des Ver­ stellkolbens 37 tritt dann wieder dessen Bewegung und der Druckanstieg beim Einspritzvorgang auf und es steht ein Signal für den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt zur Verfügung. Das Anliegen des Verstellkolbens 37 kann aber auch durch einen separaten Sensor erfaßt werden, worauf bei Anliegen des Ver­ stellkolbens am Anschlag das Magnetventil kurzzeitig ge­ schlossen werden kann, um den notwendigen minimalen Abstand des Verstellkolbens vom Anschlag zu bewirken. Die Bewegung des Verstellkolbens 37 kann auch in Richtung einer Frühver­ stellung des Einspritzzeitpunkts durch einen Anschlag 54 be­ grenzt sein, wobei für diesen Anschlag ebenso verfahren wird wie vorstehend beschrieben. Dabei wird durch Öffnen des Magnet­ ventils 45 der Druck im Arbeitsraum 41 etwas reduziert, so daß der Verstellkolben 37 etwas in Richtung einer Spätverstellung des Einspritzzeitpunkts vom Anschlag 54 abhebt. Die Steuerein­ richtung 46 bildet zusammen mit dem Sensor 48 oder dem gegebe­ nenfalls separaten Sensor eine Erkennungseinrichtung, durch die die Anlage des Verstellkolbens am Anschlag 52 oder 54 erkannt wird.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit wenigs­ tens einem Pumpenkolben (11), der durch ein Nockengetriebe (13, 14) angetrieben wird, mit einer Einrichtung (33) zur Ver­ stellung des Einspritzzeitpunkts, die ein verschiebbares Ver­ stellglied (37) aufweist, das mit einem zur Verstellung des Einspritzzeitpunkts verdrehbaren Teil (13) des Nockengetriebes gekoppelt ist, und mit einer Steuereinrichtung (46) zur Steue­ rung des Einspritzzeitpunkts in Abhängigkeit von Betriebspara­ metern der Brennkraftmaschine, durch die eine Verschiebung des Verstellglieds (37) bewirkt werden kann, wobei ein Sensor (48) vorgesehen ist, der zur Ermittlung des tatsächlichen Einspritz­ zeitpunkts eine einer Reaktionsbewegung des Verstellglieds (37) bei Förderhubbeginn des Pumpenkolbens (11) entsprechende Größe erfaßt und als Steuersignal an die Steuereinrichtung (46) gibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Verstellglieds (37) zumindest in einer einer Spätverstellung des Einspritz­ zeitpunkts entsprechenden Richtung durch einen Anschlag (52) begrenzt ist, daß eine Erkennungseinrichtung vorgesehen ist, durch die die Anlage des Verstellglieds (37) am Anschlag (52) als Signal erkannt wird, bei dessen Auftreten eine zusätzliche Änderung der Verstellung des Verstellglieds (37) gesteuert wird, und daß beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe das Verstell­ glied (37) durch die Steuereinrichtung (46) bewirkt in einem das Ausweichen des Verstellglieds (37) bei den aufeinander­ folgenden Pumpenkolbenförderhüben ermöglichenden Abstand vom Anschlag (52) gehalten wird.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verstellglied (37) ein von einem Druckmedium in einer einer Frühverstellung des Einspritzzeitpunkts entspre­ chenden Richtung entgegen einer Rückstellkraft beaufschlagter Verstellkolben ausgebildet ist, wobei der Druck des Druckmediums durch die Steuereinrichtung (46) bestimmt wird.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckmedium mit einer Druckquelle (17) ver­ bunden ist und daß das Druckmedium zur Steuerung des Drucks über eine von einem durch die Steuereinrichtung (46) beeinfluß­ ten Ventil (45) gesteuerte Entlastungsleitung (44) abströmen kann.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Verstell­ glieds (37) auch in einer einer Frühverstellung des Ein­ spritzzeitpunkts entsprechenden Richtung durch einen Anschlag (54) begrenzt ist und daß beim Betrieb der Kraftstoffeinspritz­ pumpe das Verstellglied (37) durch die Steuereinrichtung (46) in Abstand vom Anschlag (54) gehalten wird.