EP0116168A2 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents
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- EP0116168A2 EP0116168A2 EP83113085A EP83113085A EP0116168A2 EP 0116168 A2 EP0116168 A2 EP 0116168A2 EP 83113085 A EP83113085 A EP 83113085A EP 83113085 A EP83113085 A EP 83113085A EP 0116168 A2 EP0116168 A2 EP 0116168A2
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- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
- F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
- F02M45/06—Pumps peculiar thereto
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- F02M41/08—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined
- F02M41/10—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor
- F02M41/12—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor
- F02M41/123—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor characterised by means for varying fuel delivery or injection timing
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- F02M45/12—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
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- F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
- F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
- F02M59/22—Varying quantity or timing by adjusting cylinder-head space
Definitions
- the invention is based on a fuel injection pump according to the preamble of the main claim.
- a fuel injection pump of this type known from DE-AS 1 576 617
- an evasive piston is provided which delimits a fuel removal space which is connected to the pump work space via a throttle.
- the evasive piston is reset by a compression spring which is supported on a piston-like spring plate. Coaxial with the compression spring, a stop pin protrudes from the spring plate, which blocks the escape piston after a certain compression of the return spring.
- the piston-like spring plate is pressed by the compression spring in a cylinder bore against a stop and is loaded with speed-dependent pressure from the opposite side by pressure medium.
- Such devices serve to make the combustion process softer and, in particular in the case of self-igniting internal combustion engines with fuel injection directly into the combustion chamber, to prevent too much fuel from accumulating in the combustion chamber until the ignition delay has elapsed from the start of the first injection, which then suddenly burns. This combustion leads to a steep rise in pressure and thus to considerable noise during combustion.
- injection nozzles are also known with which a pre-injection can be implemented.
- such nozzles mean a considerable effort compared to an arrangement of the type mentioned.
- the device of the type mentioned at the outset is again relatively complex with regard to the configuration in which a pre-injection is to be achieved which is separate from the main injection and the effectiveness of which depends largely on the speed.
- the throttle connection between the extraction space and the pump work space becomes more noticeable, as do all the other controlled connections.
- the achievable pilot injection changes greatly with the dynamic operating conditions.
- the fuel injection pump according to the invention has the advantage that it is effective over the entire operating range of the fuel injection pump or the associated internal combustion engine with a subdivision of the injection quantities.
- the dynamic influences such as, for example, can advantageously be influenced by the speed-dependent influencing of the pressure of the pressure medium.
- the optimal pre-injection quantity of the internal combustion engine can be maintained in all operating ranges, since the quantity determined as optimal is adjusted by feedback of the nozzle needle movement and thus the actual pre-injection quantity.
- the embodiment according to claim 12 is also advantageous, with which it is ensured that no residual pressure in the removal space influences the opening point of the connection between the pump work space and the removal space at different speeds.
- FIG. 1 shows a first exemplary embodiment with a partial section through the part of a fuel injection pump
- FIG. 2 shows a variant of the design of the piston shown in FIG. 1 serving as a movable wall
- FIG. 3 shows the course of injection at different speeds in a device according to the prior art
- 4 shows the pressure curve in the pump work chamber in the embodiment according to FIG. 1
- FIG. 5 shows the course of the needle stroke at various operating points
- FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of the solution according to the invention with regulated fluid pressure in the reset chamber
- FIG. 7 shows a third exemplary embodiment as a variant of the embodiment according to FIG. 6.
- FIG. 1 shows a part of a known distributor injection pump in a schematic section. It is a pump piston 1 is shown, which encloses a pump working chamber 3 in a cylinder 2 and is set into a reciprocating, pumping and at the same time rotating movement by means not shown.
- the pump piston of this distributor injection pump acts as a distributor during the rotation, fuel being conveyed from the pump work space into one of the injection lines 5 via a distributor groove 4 in the outer surface of the pump piston and being supplied to individual injection valves 6.
- These injection lines are to be supplied accordingly Number of cylinders of the associated internal combustion engine distributed around the cylinder 2.
- the pump work space can be connected to a relief space to end the injection.
- the fuel displaced by the pump piston during a further pump stroke is then via the relief line 7 z.
- a line 9 also leads from the pump work space 3 to a fuel extraction space 10.
- the confluence of the line 9 and the fuel extraction space 10 is designed as a valve seat 11 on which a conical end face 12 of an evasive piston 14 comes to rest.
- the conical end face 12 serves as a valve closing element and controls the connection between the pump work space and the fuel removal space 10.
- the evasive piston serves as a movable wall of the fuel removal space 10.
- the escape piston 14 can be moved tightly in a bore 15 and has a pin 16 on its rear side on which a spring plate 17 is seated.
- the longitudinal displacement of the evasive piston 14 is limited by a stop 18, which is located at the end of the bore 15, at a point where the bore 15 merges into a circular-cylindrical recovery space 19, the diameter of which is larger than the diameter of the bore 15.
- an intermediate piston 21 is tightly displaceable as the second movable wall.
- the intermediate piston separates the reset chamber 19 from a pressure chamber 22, which is depressurized in the embodiment shown here and for this purpose via a leak line 24 with z.
- B. the fuel tank 25 of the fuel injection pump is connected.
- a return spring in the form of a compression spring 27 is clamped, which strives to keep the conical end face 12 on the valve seat 11.
- an additional spring 29, which is a compression spring in the example shown, is clamped in the pressure chamber 22 between the intermediate piston 21 and an adjustable stop 28.
- the evasive piston 14 also has an annular groove 31 in the region of its guidance in the bore 15, which is continuously connected to the resetting space 19 via a longitudinal groove 30 in the piston part of the evasive piston adjacent to the spring plate 17.
- a discharge line 32 branches off from the removal space 10, which contains a throttle 33 and opens into the cylinder 15 such that the opening in the starting position of the escape piston is just connected to the annular groove 31. If the evasive piston lifts off from the valve seat 11, the opening is immediately closed by the piston part of the evasive piston adjoining the annular groove 31. In the area of overlap, the throttle prevents a substantial amount of fuel from being able to flow away from the pump work space to the reset space.
- the throttle can also be formed directly by the overlap of the annular groove 31 with the inlet opening of the relief line 32 in the starting position of the escape piston 14.
- FIG. 2 shows that a separate relief line 32 has been completely dispensed with, but the annular groove 31 'has been set so deep that a throttled connection 34 between the annular groove 31 and the relief chamber 10 is established in the starting position of the escape piston 1.4.
- This configuration also shows that the cone angle ⁇ 1 of the conical end face 12 is smaller than the cone angle ⁇ 2 of the valve seat 11. This has the purpose that in the closed position of the evasive piston during the delivery stroke of the pump piston, the same pressure area determined by the cross section of the line 9 is always used is effective.
- the resetting space 19 is connected via a pressure medium supply line 36 to a pressure medium source which, for. B. the suction chamber 37 of the distributor injection pump.
- a pressure medium source which, for. B. the suction chamber 37 of the distributor injection pump.
- This suction chamber or the pressure medium source is supplied by a fuel delivery pump 38, which is driven synchronously with the fuel injection pump and sucks fuel from a fuel reservoir 25.
- the pressure that forms on the delivery side of the fuel delivery pump 38 is controlled with a pressure control valve 39 as a function of the speed.
- the device described works as follows: During the delivery stroke of the pump piston 1, the pressure in the working space 3 is increased to such an extent that the valve Needle of the injection valve 6 is lifted in a known manner from the fuel pressure against the valve spring and fuel is injected. Due to the pressure build-up in the pump work space 3, the evasive piston 14 is also loaded, on which the restoring forces of the restoring spring 27 and the additional spring -29 act. With the pressure increase in the pump work chamber, the evasive piston 14 is also deflected, so that part of the fuel quantity delivered by the pump piston 1 is withdrawn and the pressure in the pump work chamber or on the pressure side of the injection valve 6 drops.
- the evasive piston 14 also returns to the valve seat 11. In this position, the removal space 10 is then released into the reset space 19 via the relief line 32, the throttle 33, the annular groove 31 and the groove 30.
- This configuration ensures that the pressure is equalized in the fuel removal chamber 10 before each new pump stroke of the pump piston 1, so that none on the conical end face 12 within the removal chamber 10 Resulting forces acting in the opening direction can occur. So that no fuel can flow out of the pump work space via the relief line 32 after the pumping stroke of the pump piston begins, the relief line is closed with the first movement of the evasive piston 14.
- the relief of the fuel removal space 10 can, as can also be seen in FIG. 2, take place instead of the reset space 19 and also towards the fuel tank 25.
- a longitudinal groove 40 is provided in the lateral surface of the bore 15, which is constantly connected to the annular groove 31 and from which a leak line 41 leads to the fuel tank 25.
- the solid lines in FIG. 3 show the injection behavior of the injection valve 6, the stroke of the nozzle needle being plotted via the angle of rotation of the pump piston or representative of the crankshaft of the internal combustion engine to be supplied by the fuel injection pump.
- the needle stroke plotted there also corresponds to the fuel injection quantity that is injected through the injection valve into the combustion chambers of the internal combustion engine.
- Figure 4 shows the pressure curve in the pump workspace or on the high pressure side of the pump piston in an embodiment according to the invention: It can be seen here that after an initial pressure increase, the pressure drops below the opening pressure of the nozzle needle of the injection valve and then, after the evasive movement of the Dodge piston 14 rises steeply again to its final value until the end of the injection.
- an increasing pressure is built up in the reset space 19 with increasing speed of the fuel injection pump, which loads the intermediate piston 21. This is shifted against the force of the additional spring 29 and at the same time the bias of the return spring 27 is reduced.
- the reduced restoring force on the evasive piston makes it easier for the latter to react more quickly to the pressure increase in the pump work space, so that the desired small pre-injection quantity can also be achieved at higher speeds, as can be seen from FIG. 5.
- a constant pre-injection quantity of fuel and a main injection quantity increasing with the load are preferably obtained.
- the bias of the return spring 27 and the bias of the additional spring 29 can be influenced.
- FIG. 6 An improvement in the adaptation of the pilot injection quantity to the respective operating conditions of the internal combustion engine is achieved with the embodiment according to FIG. 6.
- This is a device of essentially the same construction as in FIG. 1, except that a throttle 45 is arranged here in the pressure medium supply line 36 ' that serves as a decoupling throttle.
- the fuel feed pump 38 is again available as a pressure medium source, the feed pressure of which can be varied by a pressure control valve 39, but does not have to be varied for the purposes of the intervention in this exemplary embodiment.
- the fuel delivery pump 38 is advantageously used together with the pressure control valve 39 to supply pressure to the pump suction chamber of the fuel injection pump, with its speed-dependent pressure, for. B. a spray adjuster, not shown here, is operated depending on the speed.
- the reset space 19 ' is also connected to a relief line 46, in which a solenoid valve 47 is arranged and which leads to the fuel tank 25.
- the solenoid valve is controlled by a control device 48.
- an actual value for the pilot injection quantity is formed from the control value corresponding to the valve needle stroke and compared with a target value.
- a correction signal is generated in accordance with the deviation of the actual value from the target value. according to which the control of the solenoid valve 47 is changed.
- the solenoid valve can be clocked or operated analogously, preference being given to the clocked operation.
- the pulse duty factor of the control signals for the solenoid valve is changed in accordance with the correction value and the amount of fuel flowing out of the reset space 19 ′ is also influenced accordingly.
- any pressure can be set in the resetting space 19 ', but this will change in a first approximation depending on the speed.
- the setpoint for the pre-injection quantity is either formed analogously from operating parameters that affect the combustion behavior of the fuel in the combustion chamber.
- B. speed, temperature or load or optimum values of this setpoint are stored in a one- or multi-dimensional map from where it is called up by the control device.
- Such functions can preferably be carried out by a computer or microprocessor.
- the functioning of the device is the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, that is to say that the restoring force acting on the avoiding piston 14 is modified by the pressure in the restoring space 19 '.
- the pressure chamber 22 ′ is supplied with pressure medium from the pressure medium supply line 36 in a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 6, the pressure chamber 22 ′ likewise being decoupled from the pressure source by a decoupling throttle 45.
- the pressure chamber 22 ' can be relieved in a controlled manner via the relief line 46', which also contains the solenoid valve 47 ';
- the solenoid valve 47 ' is activated in the same way as in the embodiment Example according to Figure 6, only that the control is complementary to the control in Figure 6, since here the pressure in the pressure chamber 22 'must decrease with increasing speed.
- the additional spring 29 'can also be designed as a tension spring, in which case the pressure in the pressure chamber 22' can increase with increasing speed.
- an additional spring in the pressure chamber 22 or 22 'can also be dispensed with entirely, since the force exerted on the intermediate piston can be replaced by the pressure in the pressure chamber 22.
- the reset space 19 'in the exemplary embodiment according to FIG. 7 is connected to the fuel tank 25 via a leak line 50, so that no pressure influencing the pressure control in the pressure space 22 can build up in the reset space and the amount of leakage fuel coming from the annular groove 31 can also flow away.
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Abstract
Description
- Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer durch die die DE-AS 1 576 617 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art ist ein Ausweichkolben vorgesehen, der einen Kraftstoffentnahmeraum begrenzt, welcher über eine Drossel mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden ist. Der Ausweichkolben wird von einer Druckfeder rückgestellt, die sich an einem kolbenartig ausgebildeten Federteller abstützt. Koaxial zur Druckfeder ragt vom Federteller ein Anschlagzapfen herein, der ab einer bestimmten Zusammenpressung der Rückstellfeder den Ausweichkolben blockiert. Der kolbenartige Federteller wird von der Druckfeder in einer Zylinderbohrung an einen Anschlag gedrückt und wird von der entgegengesetzten Seite von Druckmittel mit drehzahlabhängigem Druck belastet. Überschreitet dieser Druck die Spannung der Rückstellfeder, so wird der kolbenartige Federteller soweit verschoben, bis der Ausweichkolben blockiert ist. Diese Einrichtung zur Verschiebung des kolbenartigen Federtellers dient dabei zur drehzahlabhängigen Abschaltung der Bewegung des Ausweichkolbens. Mit Hilfe des Ausweichkolbens und des über die Drossel mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Entnahmeraumes wird bei der bekannten Einrichtung ein stufenförmiger Verlauf der Einspritzrate pro Kurbelwellenwinkel während einer Einspritzung erzielt. Nach dem Blockieren des Ausweichkolbens soll der sonst übliche Einspritzverlauf eingehalten werden. Bei einer anderen Ausgestaltung wird durch ein Zusatzventil am Ausweichkolben parallel zur Drosselverbindung zum Pumpenarbeitsraum eine zusätzliche Verbindung ab einem bestimmten Hub aufgesteuert. Dies hat bei der bekannten Einrichtung zur Folge, daß der Einspritzdruck so stark reduziert wird, daß das Einspritzventil zwischenzeitlich schließt, so daß hier kein Kraftstoff mehr zur Einspritzung gelangt. Mit einer solchen Einrichtung wird eine Voreinspritzung erzielt, die von einer Haupteinspritzung getrennt ist. Ab einer bestimmten Drehzahl wird auch hier der Ausweichkolben blockiert, so daß weiterhin wieder in üblicher Weise Kraftstoff eingespritz wird.
- Solche Einrichtungen dienen dazu, den Verbrennungsablauf weicher zu gestalten und insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung direkt in den Brennraum zu verhindern, daß bis zum Ablauf des Zündverzugs ab Beginn der'ersten Einspritzung sich zuviel Kraftstoff im Brennraum angesammelt hat, der dann schlagartig verbrennt. Diese Verbrennung führt zu einem steilen Druckanstieg und damit zur erheblichen Geräuschentwicklung bei der Verbrennung.
- Außer der oben geschilderten bekannten Einrichtung sind auch noch Einspritzdüsen bekannt, mit denen eine Voreinspritzung verwirklicht werden kann. Solche Düsen bedeuten jedoch einen erheblichen Aufwand gegenüber einer Anordnung der eingangs genannten Art.
- Die Einrichtung der eingangs genannten Art ist wiederum bezüglich der Ausgestaltung, bei der eine zeitlich von der Haupteinspritzung abgesetzte Voreinspritzung erzielt werden soll, relativ aufwendig und in ihrer Wirksamkeit stark von der Drehzahl abhängig. Mit steigender Drehzahl macht sich die Drosselverbindung zwischen Entnahmeraum und Pumpenarbeitsraum stärker bemerkbar, wie auch alle übrigen gesteuerten Verbindungen. Demzufolge ändert sich die erzielbare Voreinspritzung stark mit den dynamischen Betriebsverhältnissen. Zwar wird bei der bekannten Einrichtung dieser Einfluß dadurch ausgeschaltet, daß ab einer bestimmten Drehzahl der Ausweichkolben blockiert wird, doch hat demzufolge die bekannte Einrichtung den Nachteil, daß diese nur über einen kleinen Teil des gesamten Betriebsbereiches wirksam ist.
- Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe hat den Vorteil, daß sie über den gesamten Betriebsbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe bzw. der zugehörigen Brennkraftmaschine mit einer Unterteilung der Einspritzmengen wirksam ist. Vorteilhaft können durch die drehzahlabhängige Beeinflussung des Drucks des Druckmittels die dynamischen Einflüsse, wie z. B. das Trägheitsverhalten des Ausweichkolbens oder die drehzahlabhängigen Drosselwirkungen von Leitungsverbindungen kompensiert werden.
- Insbesondere gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 7 kann in allen Betriebsbereichen die jeweils von der Brennkraftmaschine optimale Voreinspritzmenge eingehalten werden, da die als optimal ermittelte Menge durch Rückmeldung der Düsennadelbewegung und damit der tatsächlichen Voreinspritzmenge eingeregelt wird.
- Vorteilhaft ist weiterhin die Ausgestaltung gemäß Anspruch 12, mit der gewährleistet ist, daß kein Restdruck in dem Entnahmeraum den Öffnungspunkt der Verbindung zwischen Pumpenarbeitsraum und Entnahmeraum bei unterschiedlichen Drehzahlen beeinflußt.
- Durch die in den übrigen Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe gegeben. Sie werden anhand von Ausführungsbeispielen mit ihren Vorteilen in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
- Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Teilschnitt durch den Teil einer Kraftstoffeinspritzpumpe, Figur 2 eine Variante der Ausgestaltung des in Figur 1 gezeigten als bewegliche Wand dienenden Kolbens, Figur 3 der Einspritzverlauf bei verschiedenen Drehzahlen bei einer Einrichtung nach dem Stand der Technik, Figur 4 der Druckverlauf im Pumpenarbeitsraum bei der Ausgestaltung nach Figur 1, Figur 5 der Verlauf des Nadelhubs bei verschiedenen Betriebspunkten Figur 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung mit geregeltem Flüssigkeitsdruck im Rückstellraum und Figur 7 ein drittes Ausführungsbeispiel als Variante zur Ausgestaltung nach Figur 6.
- Figur 1 zeigt einen Teil einer an sich bekannten Verteilereinspritzpumpe im schematischen Schnitt. Dabei ist ein Pumpenkolben 1 gezeigt, der in einem Zylinder 2 einen Pumpenarbeitsraum 3 einschließt und durch nicht weiter gezeigte Mittel in eine hin- und hergehende, pumpende und zugleich rotierende Bewegung versetzt wird. In bekannter Weise wirkt der Pumpenkolben dieser Verteilereinspritzpumpe während der Drehung als Verteiler, wobei über eine Verteilernut 4 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum in eine der Einspritzleitungen 5 gefördert wird und.einzelnen Einspritzventilen 6 zugeführt wird, Diese Einspritzleitungen sind entsprechend der zu versorgenden Zahl von Zylindern der zugehörigen Brennkraftmaschine um den Zylinder 2 herum verteilt angeordnet. Über eine vom Pumpenarbeitsraum abzweigende, im Pumpenkolben 1 verlaufende Entlastungsleitung 7 kann zur Beendigung der Einspritzung der Pumpenarbeitsraum mit einem Entlastungsraum verbunden werden. Der während eines weiteren Pumpenhubs vom Pumpenkolben verdrängte Kraftstoff wird dann über die Entlastungsleitung 7 z. B. dem Pumpensaugraum, aus dem aus der Pumpenarbeitsraum 3 mit Kraftstoff versorgt wird, zugeführt.
- Vom Pumpenarbeitsraum 3 führt ferner eine Leitung 9 zu einem Kraftstoffentnahmeraum 10. Die Einmündung der Leitung 9 in den Kraftstoffentnahmeraum 10 ist dabei als Ventilsitz 11 ausgebildet, auf dem eine kegelförmige Stirnseite 12 eines Ausweichkolbens 14 zur Anlage kommt. Die kegelförmige Stirnseite 12 dient als Ventilschließglied und steuert die Verbindung zwischen Pumpenarbeitsraum und Kraftstoffentnahmeraum 10. Der Ausweichkolben dient als bewegliche Wand des Kraftstoffentnahmeraums 10.
- Der Ausweichkolben 14 ist in einer Bohrung 15 dicht verschiebbar und weist auf seiner Rückseite einen Zapfen 16 auf, auf dem ein Federteller 17 aufsitzt. Die Längsverschiebung des Ausweichkolbens 14 wird durch einen An- .schlag 18 begrenzt, der am Ende der Bohrung 15 liegt, an einer Stelle, wo die Bohrung 15 in einen kreiszylindrischen Rückstellraum 19, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Bohrung 15, übergeht. In dem Rückstellraum 19 ist als zweite bewegliche Wand ein Zwisehenkolben 21 dicht verschiebbar. Der Zwischenkolben trennt dabei den Rückstellraum 19 von einem Druckraum 22, der im hier gezeigten Ausführungsbeispiel drucklos ist und zu diesem Zweck über eine Leckleitung 24 mit z. B. dem Kraftstoffvorratsbehälter 25 der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist. Zwischen dem Zwischenkolben 21 und dem Federteller 17 ist eine Rückstellfeder in Form einer Druckfeder 27 eingespannt, die bestrebt ist, die kegelförmige Stirnseite 12 auf dem Ventilsitz 11 zu halten. Weiterhin.ist im Druckraum 22 zwischen dem Zwischenkolben 21 und einem verstellbaren Anschlag 28 eine Zusatzfeder 29 eingespannt, die im gezeigten Beispiel eine Druckfeder ist.
- Der Ausweichkolben 14 weist ferner im Bereich seiner Führung in der Bohrung 15 eine Ringnut 31 auf, die über eine Längsnut 30 im zum Federteller 17 hin angrenzenden Kolbenteil des Ausweichkolbens ständig mit dem Rückstellraum 19 verbunden ist. Vom Entnahmeraum 10 zweigt eine Entlastungsleitung 32 ab, die eine Drossel 33 enthält und in den Zylinder 15 so einmündet, daß die Einmündung in der Ausgangsstellung des Ausweichkolbens gerade noch mit der Ringnut 31 in Verbindung steht. Hebt der Ausweichkolben vom Ventilsitz 11 ab, so wird die Einmündung durch den an die Ringnut 31 angrenzenden Kolbenteil des Ausweichkolbens augenblicklich verschlossen. Die Drossel verhindert im Überdeckungsbereich, daß eine wesentliche Kraftstoffmenge vom Pumpenarbeitsraum zum Rückstellraum abfließen kann.
- Anstelle der in der Entlastungsleitung 32 angeordneten Drossel 33 kann die Drossel auch unmittelbar durch die Überdeckung der Ringnut 31 mit der Eintrittsöffnung der Entlastungsleitung 32 bei Ausgangsstellung des Ausweichskolbens 14 gebildet werden. Eine weitere Variante zeigt die Ausgestaltung nach Figur 2, wo auf eine gesonderte Entlastungsleitung 32 ganz verzichtet wurde, sondern die Ringnut 31' so tief gelegt wird, daß in Ausgangsstellung des Ausweichkolbens 1.4 eine gedrosselte Verbindung 34 zwischen Ringnut 31 und Entlastungsraum 10 hergestellt ist. Dieser Ausgestaltung entnimmt man ferner, daß der Kegelwinkel α 1 der kegelförmigen Stirnseite 12 kleiner ist als der Kegelwinkel α2 des Ventilsitzes 11. Dies hat den Zweck, daß in Schließstellung des Ausweichkolbens beim Förderhub des Pumpenkolbens immer dieselbe, durch den Querschnitt der Leitung 9 bestimmte Druckfläche wirksam ist.
- In weiterer Ausgestaltung ist der Rückstellraum 19 über eine Druckmittelversorgungsleitung 36 mit einer Druckmittelquelle verbunden, die z. B. der Saugraum 37 der Verteilereinspritzpumpe sein kann. Dieser Saugraum bzw. die Druckmittelquelle wird von einer Kraftstofförderpumpe 38, die synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetrieben wird und aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 25 Kraftstoff ansaugt, versorgt. Der sich auf der Förderseite der Kraftstofförderpumpe 38 bildende Druck wird mit einem Drucksteuerventil 39 drehzahlabhängig gesteuert.
- Im Betrieb arbeitet die beschriebene Einrichtung folgendermaßen: Beim Förderhub des Pumpenkolbens 1 wird der Druck im Arbeitsraum 3 soweit erhöht, daß die Ventilnadel des Einspritzventils 6 in bekannter Weise vom Kraftstoffdruck entgegen der Ventilfeder abgehoben wird und Kraftstoff zur Einspritzung gelangt. Durch den Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum 3 wird weiterhin auch der Ausweichkolben 14 belastet, auf den die Rückstellkräfte der Rückstellfeder 27 und der Zusatzfeder -29 wirken. Mit dem Druckanstieg im Pumpenarbeitsraum wird auch der Ausweichkolben 14 ausgelenkt, so daß ein Teil der vom Pumpenkolben 1 geförderten Kraftstoffmenge entnommen wird und der Druck im Pumpenarbeitsraum bzw. auf der Druckseite des Einspritzventils 6 absinkt. Dies führt dazu, daß der Öffnungsdruck der Düsennadel im Einspritzventil 6 unterschritten wird und die die Düsennadel schließt. Das führt zu einer Unterbrechung der Einspritzung solange, bis aufgrund der weiteren Förderbewegung des Pumpenkolbens 1 wieder ein ausreichender Kraftstoffdruck im Pumpenarbeitsraum 3 bzw. in der Einspritzleitung 5 aufgebaut ist und die Düsennadel wieder geöffnet wird. Danach wird dann der restliche zu fördernde Kraftstoff eingespritzt, bis durch Öffnen der Entlastungsleitung 7 der Druck auf der Hochdruckseite des Pumpenkolbens, im Arbeitsraum 3 wieder zusammenbricht und damit die Einspritzung beendet wird.
- Zu diesem Zeitpunkt kehrt auch der Ausweichkolben 14 wieder auf den Ventilsitz 11 zurück. In dieser Stellung wird dann der Entnahmeraum 10 über die Entlastungsleitung 32, die Drossel 33, die Ringnut 31 und die Nut 30 in den Rückstellraum 19 hin entlastet. Diese Ausgestaltung gewährleistet, daß vor jedem neuen Pumpenhub des Pumpenkolbens 1 im Kraftstoffentnahmeraum 10 der Druck ausgeglichen ist, so daß auf die kegelförmige Stirnseite 12 innerhalb des Entnahmeraumes 10 keine in Öffnungsrichtung wirkende resultierende Kräfte auftreten können. Damit kein Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum über die Entlastungsleitung 32 nach Beginn des Pumphubs des Pumpenkolbens abströmen kann, wird die Entlastungsleitung mit der ersten Bewegung des Ausweichkolbens 14 verschlossen.
- Die Entlastung des Kraftstoffentnahmeraumes 10 kann, wie auch der Figur 2 entnehmbar ist, statt zum Rückstellraum 19 auch zum Kraftstoffvorratsbehälter 25 hin erfolgen. Dabei ist in der Mantelfläche der Bohrung 15 eine Längsnut 40 vorgesehen, die ständig mit der Ringnut 31 in Verbindung steht und von der eine Leckleitung 41 zum Kraftstoffvorratsbehälter 25 führt.
- In Figur 3 ist mit den durchgezogenen Linien das Einspritzverhalten des Einspritzventils 6 dargestellt, wobei über den Drehwinkel des Pumpenkolbens bzw. repräsentativ der Kurbelwelle der von der Kraftstoffeinspritzpumpe zu versorgenden Brennkraftmaschine der Hub der Düsennadel aufgetragen ist. Der dort aufgetragene Nadelhub entspricht zugleich der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch das Einspritzventil in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Man sieht bei der durchgezogenen Linie 42 die Voreinspritzung und bei'der durchgezogenen Linie 43 die Haupteinspritzung. Eine solche Einspritzung würde sich auch dann ergeben, wenn der Ausweichkolben 14 nur durch einen sich an einem festen Anschlag abstützende Rückstellfeder 27 belastet wäre und wenn der Rückstellraum 19 drucklos wäre. Bei einer solchen Ausgestaltung würde jedoch mit zunehmender Drehzahl sich eine Kraftstoffverteilung ergeben, wie sie aus der gestrichelten Linienführung'42' und 43' in Figur 1 ersichtlich ist. Durch das Trägheitsverhalten verzögert sich mit zunehmender Drehzahl die Ausweichbewegung des Ausweichkolbens 14, so daß der Anteil der Voreinspritzung 42' mit zunehmender Drehzahl größer wird und der Anteil der Haupteinspritzung 43' mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Dies ist jedoch nicht erwünscht und wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch vermieden. Figur 4 zeigt den Druckverlauf im Pumpenarbeitsraum bzw. auf der Hochdruckseite des Pumpenkolbens bei einer Ausgestaltung gemäß der Erfindung: Es ist hier ersichtlich, daß nach einem anfänglichen Druckanstieg der Druck unter den Öffnungsdruck der Düsennadel des Einspritzventils wieder absenkt und dann, nach Beendigung der Ausweichbewegung des Ausweichkölbens 14 wieder steil auf seinen Endwert bis zur Beendigung der Einspritzung insgesamt ansteigt.
- Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird in den Rückstellraum 19 mit steigender Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe ein steigender Druck aufgebaut, der den Zwischenkolben 21 belastet. Dieser wird gegen die Kraft der Zusatzfeder 29 verschoben und gleichzeitig wird die Vorspannung der Rückstellfeder 27 reduziert. Die damit verminderte Rückstellkraft auf den Ausweichkolben erleichtert es diesem, schneller auf den Druckanstieg im Pumpenarbeitsraum zu reagieren, so daß auch / und Lasten bei höheren Drehzahlen die gewünschte kleine Voreinspritzmenge erzielt werden kann, wie aus Figur 5 zu ersehen ist. Vorzugsweise erhält man eine konstante Voreinspritzmenge von Kraftstoff und eine mit der Last zunehmende Hauptanspritzmenge. Mit dem verstellbaren Anschlag kann die Vorspannung der Rückstellfeder 27 und die Vorspannung der Zusatzfeder 29 beeinflußt werden.
- Eine Verbesserung der Anpassung der Voreinspritzmenge an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erzielt man mit der Ausgestaltung nach Figur 6. Es handelt sich dabei um eine im wesentlichen gleich aufgebaute Einrichtung wie in Figur 1, nur daß hier in der Druckmittelversorgungsleitung 36' eine Drossel 45 angeordnet ist, die als Abkoppeldrossel dient. Als Druckmittelquelle steht hier wiederum die Kraftstoffförderpumpe 38 zur Verfügung, deren Förderdruck durch ein Drucksteuerventil 39 variiert werden kann, für die Zwecke des Eingriffes bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht variiert werden muß. Vorteilhaft dient jedoch die Kraftstofförderpumpe 38 zusammen mit dem Drucksteuerventil 39 zur Druckversorgung des Pumpensaugraumes der Kraftstoffeinspritzpumpe, mit dessen drehzahlabhängigem Druck, z. B. ein hier nicht weiter gezeigter Spritzversteller, drehzahlabhängig betätigt wird.
- Der Rückstellraum 19' ist weiterhin mit einer Entlastungsleitung 46 verbunden, in der ein Magnetventil 47 angeordnet ist und die zum Kraftstoffvorratsbehälter 25 führt. Das Magnetventil wird von einer Steuereinrichtung 48 gesteuert. Diese hält als wesentliches Steuersignal das Ausgangssignal eines Nadelhubgebers 49 am Einspritzventil 6 und als zusätzliche Signale zur Bil- dung oder Abrufung eines Sollwertes Steuersignale, die z. B. der Drehzahl, der Temperatur oder der Last entsprechen. In der Steuereinrichtung wird aus den dem Ventilnadelhub entsprechenden Steuerwert ein Istwert für die Voreinspritzmenge gebildet und mit einem Sollwert verglichen. Entsprechend der Abweichung des Istwerts vom Sollwert wird ein Korrektursignal gebildet, entsprechend dem die Ansteuerung des Magnetventils 47 verändert wird. Das Magnetventil kann getaktet oder analog betätigt werden, wobei der getakteten Betätigung der Vorzug zu geben ist. Entsprechend dem Korrekturwert wird das Tastverhältnis der Steuersignale für das Magnetventil verändert und entsprechend auch die Menge des vom Rückstellraum 19' abfließenden Kraftstoffs beeinflußt. Auf diese Weise kann unter Mitwirkung der Abkoppeldrossel 45 im Rückstellraum 19' ein beliebiger Druck eingestellt werden, der sich jedoch in erster Näherung drehzahlabhängig ändern wird. Der Sollwert für die Voreinspritzmenge wird entweder analog aus Betriebsparametern gebildet, die sich auf das Brennverhalten des Kraftstoffs im Brennraum auswirken, so z. B. Drehzahl, Temperatur oder Last oder es werden optimale Werte dieses Sollwertes in einem ein- oder mehrdimensionalen Kennfeld abgespeichert, von wo er durch die Steuereinrichtung abgerufen wird. Solche Funktionen können vorzugsweise durch Rechner oder Mikroprozessor durchgeführt werden.
- Im übrigen ist die Funktionsweise der Einrichtung gleich wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1, das heißt also die auf den Ausweichkolben 14 wirkende Rückstellkraft wird durch den Druck im Rückstellraum 19' modifiziert.
- Beim dritten Ausführungsbeispiel nach Figur 7 wird in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel nach Figur 6 der Druckraum 22' von der Druckmittelversorgungsleitung 36 mit Druckmittel versorgt, wobei der Druckraum 22' ebenfalls durch eine Abkoppeldrossel 45 von der Druckquelle abgekoppelt ist. Über die Entlastungsleitung 46', die ebenfalls das Magnetventil 47` enthält, kann der Druckraum 22' gesteuert entlastet werden; Die Ansteuerung des Magnetventils 47' erfolgt dabei in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6, nur daß hier die Steuerung komplementär zu der Steuerung bei Figur 6 erfolgt, da hier der Druck im Druckraum 22' mit zunehmender Drehzahl abnehmen muß. Es kann aber bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Zusatzfeder 29' als Zugfeder ausgebildet werden, wobei dann sich der Druck im Druckraum 22' mit zunehmender Drehzahl steigern kann. Es kann aber bei entsprechender Anpassung auch eine Zusatzfeder im Druckraum 22 bzw. 22' völlig entfallen, da die von ihr ausgeübte Kraft auf den Zwischenkolben durch den Druck im Druckraum 22 ersetzt werden kann. Der Rückstellraum 19' beim Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist über eine Leckleitung 50 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 25 verbunden, damit sich im Rückstellraum kein die Druckregelung im Druckraum 22 beeinflussender Druck aufbauen kann und auch die von der Ringnut 31 kommende Leckkraftstoffmenge abfließen kann.
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