EP0236691A2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen mit einem hydraulischen Spritzzeitpunktversteller (3), der von einem mit Hilfe eines Drucksteuerventil (11) gebildeten drehzahlabhängigen Druck beaufschlagt ist, wobei die Steuerung des Drucksteuerventils durch Veränderungen des auf dieses wirkenden Steuerdrucks beeinflußt wird. Dies geschieht mit Hilfe wenigestens eines elektrisch gesteuerten Ventils (24), das von einer Steuereinrichtung (32) in Abhängigkeit von Betriebsparametern gesteuert wird. Auf diese Weise kann die richtige Spritzzeitpunkteinstellung im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen und auch während der Warmlaufphase mit geringstem Aufwand sehr genau eingestellt werden.

Description

Stand der Technik
• Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer durch die GB-A-20 56 716 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird das federnde Glied von einer Bimetallfeder beaufschlagt, die am einen Ende ge­häusefest eingespannt ist und mit einer Heizwicklung versehen ist. Diese bewirkt bei Zuschalten an eine Strom- bzw. Spannungsquelle eine Erwärmung der Bimetallfeder und somit eine Änderung der Grund­einstellung der Bimetallfeder durch Verformung derselben. Die Bi­metallfeder muß dabei ständig beheizt werden, um eine bestimmte Vor­spannung auf das Ventilschließglied des Druckventils zu übertragen. Die Beherrschung eines bestimmten Steuerdrucks ist dabei durch die Schwierigkeit gekennzeichnet, die darin besteht, daß die Bimetall­feder Abkühlungs- und Aufwärmungscharakteristiken unterworfen ist und somit verhältnismäßig träge auf einen sich ändernden Heizstrom in der Heizwicklung reagiert. Es ist hier mit erheblichen Schwan­kungen des sich einstellenden Steuerdrucks zu rechnen. Auch wenn, wie vorgeschlagen, die bekannte Einrichtung nur für eine sogenannte Schwarz-weiß-Steuerung vorgesehen ist, ist ihr träges Verhalten dennoch von Nachteil.
• Bei einer durch die GB-A-20 57 720 bekannten Kraftstoffeinspritz­pumpe gemäß der Gattung des Hauptanspruchs ist als Steuerorgan ein Magnetventil vorgesehen, das parallel zu einem Druckhalteventil geschaltet ist (Figur 4). Beide Ventile sind jedoch unmittelbar mit dem Steuerdruckraum des Drucksteuerventils verbunden. Dazwischen ist ein Ventil geschaltet, das in Abhängigkeit von der Temperatur und der Drehzahl entweder die Entlastungsleitung des Steuerdruckraumes zum Druckhalteventil frei­gibt oder verschließt. Zugleich mit der Freigabe der Steuerdruck­leitung wird aber ein parallel zum Drucksteuerventil liegendes Druckhalteventil gesperrt. Dieses Druckhalteventil dient zur Ein­stellung eines bestimmten Steuerdruckes bei kalter Brennkraft­maschine, wobie die Funktion des Drucksteuerventils durch Sperren der Entlastungsleitung aufgehoben ist. Bei warmer Brennkraftmaschine und geöffneter Entlastungsleitung kann mit Hilfe des dem Magnet­ventil parallel liegenden Druckhalteventils eine verschobene Kenn­linie erzeugt werden, wobei das Magnetventil den Zweck hat, die Wirkung des Druckhalteventils gezielt ab- bzw. zuzuschalten. Mit dieser Einrichtung ist es also nur möglich, eine einzige Druck­variante zur normalen Funktion des Drucksteuerventils einzustellen.
• Ausgehend vom obigen Stand der Technkik liegt der Erfindung die Auf­gabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzpumpe zu schaffen, mit der mit geringem Aufwand eine Vielzahl von Kennlinien des Steuerdruck­verlaufs über der Drehzahl zur schnellen und exakten Einstellung des Spritzbeginns bei sich ändernden Betriebsparametern erzielbar ist. Dabei soll es möglich sein, den im Druckraum des Drucksteuerventils wirkenden Steuerdruck in Abhängigkeit von mehreren Parametern wie Luftdruck, Luft- oder Kraftstofftemperatur, Drehzahl oder Temperatur der Brennkraftmaschinen zu beeinflussen mit einem hohen Grad an Genauigkeit.
Vorteile der Erfindung
• Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
• Mit dieser Lösung läßt sich in vorteilhafter Weise der Steuerdruck im Steuerdruckraum des Drucksteuerventils in mehreren kleinen Schritten modifizieren, wobei in sehr einfacher Weise ohne großen elektronischen Regelaufwand der Spritzzeitpunkt den Betriebs­parametern der Brennkraftmaschine angepaßt werden kann. Dabei können die Druckventile gemäß Anspruch 2 parallel oder gemäß Anspruch 4 in Reihe zueinander geschaltet sein, wobei die Steuerfunktion des einen Druckventils gemäß Anspruch 3 durch Reihenschaltung mit einem Magnetventil gesteuert wird und die Funktion des anderen Druck­ventils durch ein parallel geschaltetes Magnetventil gesteuert wird. Dieses Ventil kann auch durch Taktung eine weitere Variation des Steuerdrucks in Abhängigkeit von Betriebsparametern erzielen. Hier ergeben sich vielfältige Eingriffsmöglichkeiten in die Gestaltung des Steuerdrucks mit sehr einfachen Mitteln. Eine besonders günstige Ausgestaltung ergibt sich gemäß Anspruch 5, wo ein Druckventil und ein elektrisches Steuerorgan in einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Bei der dabei vorgesehenen Reihenschaltung mehrerer Druck­ventile ergibt sich eine besonders einfache, raumsparende und montagefreundliche Ausgestaltung.
• Durch die in den übrigen Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Lösung gekennzeichnet.
Zeichnung
• Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Kraftstoffein­spritzpumpe nach der Gattung der Erfindung und, mit einem der Steuerung des Steuer­drucks des Drucksteuerventils dienenden Ventil, das mit einer analog veränderbaren Schließkraft beaufschlagt ist, Fig. 2 ein Diagramm über den Steuerstromverlauf bei der Ausführung nach Fig. 1, Fig. 3 ein Diagramm des Wegverlaufs des Verstellkolbens, Fig. 4 eine Ausgestaltung mit einem Schaltventil und einem Rückschlagventil zur Steuerung des Steuerdrucks des Drucksteuerventils, Fig. 5 den Wegverlauf des Ver­stellkolben bei sich ändernder Drehzahl, Fig. 6 ein erstes, gegenüber Fig. 4 abgewandeltes Ausführungs­beispiel der Erfindung mit Drosseln zur Kompensation des Drehzahl­einflusses, Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel in Form einer Weiterbildung der Ausgestaltung nach Fig. 4, Fig. 8 ein Diagramm des damit erreichbaren Verstellweges des Verstellkolbens über der Drehzahl, Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel, Fig. 10 eine Detaildarstellung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9, Fig. 11 ein Diagramm über die mit der Ausführung nach Fig. 9 erzielbaren Verstellcharakteristik und Fig. 12 ein viertes Ausführungsbeispiel, das eine äquivalente der Ausgestaltung der Ausführung 9 zeigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• In den Nockentrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1, die hier nicht weiter detalliert dargestellt ist, greift über einen Stift 2 für die Verstellung des Spritzbeginn­zeitpunktes ein Verstellkolben 3 ein. Dieser ist durch in einem Arbeitsraum 4 befindliche Druckflüssigkeit ent­gegen einer Rückstellfeder 5 verschiebbar, wobei, je weiter der Kolben in Richtung Feder verschoben wird, der Spritzzeitpunkt bezüglich des oberen Totpunktes eines Kolben der zugehörigen Brennkraftmaschine nach Früh ver­schoben wird. Eine Förderpumpe 6 saugt aus einem Kraft­stoffbehälter 7 Kraftstoff an und fördert ihn in einen nicht weiter dargestellten Saugraum üblicher Ausgestal­tung der Kraftstoffeinspritzpumpe, aus welchemdie Pum­penarbeitsräume der Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraft­ stoff versorgt werden. Über eine eine Drossel 8 enthaltende Leitung 9 ist der Arbeitsraum 4 mit dem Saugraum verbun­den. Mit Hilfe eines Drucksteuerventils 11 wird der Förderdruck der Förderpumpe 6 und damit der Druck im Saugraum zunächst drehzahlabhängig gesteuert, wobei mit zunehmender Drehzahl der Druck proportional ansteigt. Dieser drehzahlabhängige Druck bewirkt, daß mit zunehmen­der Drehzahl der Spritzverstellkolben 6 in Richtung Früh-­Einstellung des Spritzzeitpunktes verschoben wird.
• In Fig. 3 is ein Diagramm dargestellt, bei dem über der Drehzahl n der Hub s des Verstellkolbens dargestellt ist. I kennzeichnet die Kennlinie für den Normalbetrieb. Mit zunehmender Drehzahl erfolgt eine lineare Verstellung nach Früh. Mit II ist eine dazu parallel verlaufende Kennlinie bezeichnet, die einzuhalten notwendig wäre, wenn die Brennkraftmaschine in höher gelegenen Gebieten als üblich, z. B. in 2 200 m Höhe betrieben würde. Ähn­liche Verschiebungen ergeben sich auch für andere Um­weltbedingungen, wie z.B. Luft- oder Kraftstofftempera­tur oder Temperatur der Brennkraftmaschine.
• Zur Beeinflussung des auf den Verstellkolben 3 wirken­den Drucks erhält das Drucksteuerventil 11 folgende Ausgestaltung: Das Drucksteuerventil 11 weist einen Steuerkolben 14 auf, der in einem Zylinder 13 dicht verschiebbar angeordnet ist und mit seiner einen Stirn­fläche 15 eine Abflußöffnung 16 in der Wand des Zy­linders 13 steuert. Die Abflußöffnung führt zu einem Entlastungsraum, der z. B. die Saugseite der Förder­pumpe 6 oder der Kraftstoffbehälter 7 sein kann. Auf der anderen Seite ist der Steuerkolben 14 durch eine zwischen Steuerkolben und stirnseitiger Verschluß­wand des Zylinders 13 eingespannte Steuerfeder 17 der­art belastet, daß der Steuerkolben 14 bestrebt ist, die Abflußöffnung 16 zu verschließen. Die erste Stirnseite 15 des Steuerkolbens grenzt an einen Raum 18, der über eine Druckleitung 19 mit der Druckseite der Förderpumpe 6 verbunden ist.
• Auf der Rückseite des Steuerkolbens 14 ist in dem Zylinder 13 ein Steuerdruckraum 20 eingeschlossen, der über eine Drosselbohrung 21 im Steuerkolben 14 mit dem Raum 18 verbunden ist. Aus dem Steuerdruck­raum 20 führt eine Druckleitung 23 ab, die zu einem Druckventil 24 führt. Dieses weist als Schließglied eine Kugel 25 auf, die die Einmündung der Drucklei­tung 23 in einen Ventilraum 26 steuert. Aus dem Ven­teilraum 26 führt eine Entlastungsleitung 34 zum Ent­lastungsraum ab, der wiederum z.B. die Saugseite der Förderpumpe 6 oder der Kraftstoffvorratsbehälter 7 sein kann. Dieses Ventilschließglied wird durch einen federnden Arm 27 belastet und in der Zuordnung zur stutzenförmigen Einmündung 28 der Druckleitung 23 ge­halten. Der federnde Arm ist dabei Teil eines Dreh­ankers 29 einer Elektromagnetanordnung 30. Diese weist eine Feldwicklung 31 auf, die von einer elektrischen Steuereinrichtung 32 mit Strom versorgt wird. Die elek­trische Steuereinrichtung gibt dabei ein in Abhängig­keit von den zu berücksichtigenden Betriebsparametern gebildeten Steuerstrom ab, durch den ein mehr oder weniger starkes Drehmoment auf den Drehanker ausgeübt wird. Zugleich wirkt auf den Drehanker noch eine Basisrückstellkraft, die in bekannter Weise entweder durch Federn oder durch Permanentmagnetismus erzeugt wird. Je nach Erregung der Feldwicklung 31 drückt so­mit der federnde Arm mehr oder weniger stark auf das Schließglied 25 und bestimmt somit den Druck im Steuer­druckraum 20. Bei kalter Brennkraftmaschine kann der Stutzen durch entsprechende Strombeaufschlagung ganz geschlossen werden.
• Diese Wirkung ist in dem Diagramm in Fig. 3 dargestellt durch die Kurve III. Mangels Druckgefälle zwischen Steuer­druckraum 20 und Raum 18 vor dem Steuerkolben 14 wird dieser durch die Steuerfeder 17 so verschoben, daß die Ab­flußöffnung 16 ganz verschlossen ist. Entsprechend wird der gesamte von der Förderpumpe 6 geförderte Kraftstoff dem Saugraum der Brennkraftstoffeinspritzpumpe zur Druckbildung zugeführt, was zu einem wesentlich steileren Druckanstieg führt und zu einer entsprechenden Früh-Ver­stellung des Spritzzeitpunktes. Ab Erreichen einer be­stimmten Temperatur der Brennkraftmaschine kann dann das Drucksteuerventil 24 nach Öffnen zur Entlastungs­leitung 34 seine vorgesehene Arbeitsweise aufnehmen gemäß einer der Kurven I und II.
• In Fig. 2 ist der lineare Zusammenhang zwischen der Strombeaufschlagung der Feldwicklung 31 und dem im Steuerdruckraum 20 erreichbaren Steuerdruck dargestellt.
• In weiterer Ausgestaltung kann der Saugraum der Kraft­stoffeinspritzpumpe 1 über eine Entlüftungsleitung 36 mit der Druckleitung 23 verbunden sein. Dabei ist der Entlüftungsleitung 36 eine Drossel 37 angeordnet, die jedoch wesentlich kleiner ist als die Drossel der Dros­selbohrung 21. Hierbei wird in vorteilhafter Weise die Spülkraftstoffmenge zur Beeinflussung des Drucks im Steuerdruckraum 20 verwendet. Natürlich kann die Ver­bindung vom Steuerdruckraum 20 zur Druckseite der Förderpumpe 6 anstelle der Drosselbohrung 21 ausschließ­lich über eine solche Leitung 23 verwirklicht werden.
• Durch die oben beschriebene Ausführung der erfindungs­gemäßen Lösung wird somit der Druck im Steuerdruckraum 20 analog gesteuert durch eine Steuereinrichtung, die sämtliche relevanten Parameter für die Spritzzeitpunkt­einstellung berücksichtigen kann. Überlagert kann eine temporäre Früh-Verstellung des Spritzzeitpunktes bei kalter Brennkraftmaschine erfolgen. Die Gestaltung nach Fig. 4 ist mit gleichen Elementen aufgebaut wie die Ausgestaltung nach Fig. 1. Auch hier fördert eine Kraftstofförderpumpe 6 in den Saugraum einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1, die zur Spritzzeitpunkt­verstellung eine Verstelleinrichtung mit Verstell­kolben 3 wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 auf­weist. Die Druckseite der Förderpumpe 6 ist weiterhin mit einem Drucksteuerventil 11 gleichen Aufbaus verbun­den, dessen Steuerdruckraum über die Druckleitung 23 ent­lastet werden kann. Die Druckleitung 23 bei diesem Aus­führungsbeispiel führt zu einem Schaltventil 41, das an die Stelle des Druckventils 24 beim Ausführungsbei­spiel nach Fig. 1 tritt. Dieses als 2-2 Ventil ausge­bildete Ventil wird elektromagnetisch gesteuert von einer Steuereinrichtung 32ʹ, die in Abhängigkeit von Betriebsparametern gebildete Schaltimpulse an das Schaltventil 41 abgibt. Vom Schaltventil 41 führt die Entlastungsleitung 34 zu einem Entlastungsraum. Ana­log zur Ausgestaltung nach Fig. 1 kann eine Verbin­dung zwischen Pumpensaugraum und Druckleitung 34 über eine Entlüftungsleitung 36 hergestellt werden, die eine Drossel 37 enthält. In zusätzlicher Ausge­staltung ist parallel zum Schaltventil 41 in einer Bypassleitung ein Druckventil 43 angeordnet, das als zur Entlastungsseite hin öffnendes Rückschlag­ventil ausgebildet ist.
• Das Schaltventil bei dieser Ausgestaltung kann von der Steuereinrichtung 32 getaktet gesteuert werden, wobei das Tastverhältnis entsprechend den von der Steuerein­richtung 32ʹ erfaßten Betriebsparametern geändert wird. In diesem Fall stellt sich im Steuerdruckraum des Druck­steuerventils 11 ein quasi analoger Steuerdruck ein, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Das Druckventil 43 ist dabei als Druckbegrenzungsventil aus­gestaltet, mit dessen Hilfe insbesondere bei ständig ge­schlossenem Schaltventil 41 während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine ein zu hoher Druck auf der Förder­seite der Förderpumpe bzw. im Saugraum vermieden wird. Bei dem Diagramm in Fig. 5 ist der Verstellkolben-weg in Abhängigkeit von der Drehzahl beim Kaltstart aufge­tragen. Die sich beim Kaltstart ergebende Druckerhö­hung zeigt abweichend von dem linearen Druckverlauf bei warmer Brennkraftmaschine zunächst steil an, bis der Öffnungsdruck des Druckventils 43 erreicht ist. Ab diesem Punkt verläuft die Kurve IIIʹ waagerecht, bis die Warmlaufphase beendet ist. Im Diagramm Fig. 5 ist ferner eine Spritzverstellkurve über der Dreh­zahl mit I bezeichnet dargestellt, die einer mittleren Betriebsbedingung für den Normalbetrieb entspricht. Die dazu parallelen gestrichelten Kurven Ia und Ib stellen den mit Hilfe des Schaltventils 41 erreich­baren Verstellbereich dar.
• Bei der Beeinflussung des Steuerdrucks im Drucksteuerven­til 11 durch getaktete Steuerung des Schaltventils 41 tritt bei Drehzahländerung und gleichbleibendem Tastver­hältnis eine Änderung des Steuerdrucks auf. Dies kann für eine Steuerung unerwünscht sein und würde dann eine drehzahlabhängige Korrektur erforderlich machen. Zur Ver­meidung dieses Verhaltens ist gemäß Ausgestaltung nach Fig. 6 die Ausgestaltung nach Fig. 4 derart abgeändert worden, daß in die Leitung 36 stromabwärts der ersten Drossel 37 eine zweite Drossel 45 eingesetzt ist. Die Leitung 36 mündet nach wie vor in die Druckleitung 23, die wiederum das Drucksteuerventil 11 mit dem Schaltven­til 41 verbindet. Eine Drosselbohrung 21 im Steuerkol­ben 14 wie bei Ausgestaltung nach Fig. 1 entfällt hier. Die bei Fig. 4 vorgesehene Bypassleitung 42 zweigt nun als Bypassleitung 42ʹ von der Leitung 36 zwischen der ersten Drossel 37 und der zweiten Drossel 45 ab und enthält das Druckventil 43, das nun nicht mehr als Druckbegrenzungsventil für den höchstzulässigen Druck sondern auf einen niedrigeren Druck eingestellt ist derart, daß der über die zweite Drossel 45 zur Drucklei­tung 23 bzw. zum Steuerdruckraum des Drucksteuerventils 11 fließende Kraftstoff nich mehr einem drehzahlabhän­gigen Druck unterworfen ist. Durch das Abströmen über das Druckventil 43 abgekoppelt durch die beiden Drosseln 37 und 45 kann nun ein drehzahlunabhängiger Ausgangsdruck zur Verfügung gestellt werden, so daß der Steuerdruck bei gleichbleibendem Tastverhältnis der Ansteuerung des Schaltventils 41 drehzahlunabhängig bleibt.
• Der Steuerdruck für das Drucksteuerventil 11 kann jedoch auch stufenweise bei einfachst ausgestalteter Steuer­schaltung verändert werden. Dazu ist die Ausgestaltung nach Fig. 4 gemäß Fig. 7 folgendermaßen modifiziert: Der Steuerdruckraum des Drucksteuerventils wird nach wie vor durch die Druckleitung 23 entlastet, die zu einem Schaltventil 41ʹ führt. Von diesem Schaltventil führt die Entlastungsleitung 34ʹ zu dem Entlastungsraum, in diesem Fall zum Kraftstoffvorratsbehälter 7. Weiterhin zweigt von der Druckleitung 32 eine zweite Entlastungs­leitung 44 ab, in der ein Druckventil 43ʹ angeordnet ist. Dieses Druckventil entspricht dem Druckventil 43 in der Bypassleitung 42 bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 und begrenzt den maximalen auf der Förderseite der Förder­pumpe 6 herrschenden Druck. Weiterhin ist parallel dazu eine erste zusätzliche Entlastungsleitung vorgesehen, die ein zweites Schaltventil 46 und stromabwärts davon ein zweites Druckventil 47 enthält. Beide Schaltven­tile werden von einer elektrischen Steuereinrichtung 32ʺ gesteuert, die wie bei den vorstehenden Ausfüh­rungsbeispielen die für die Spritzzeitpunktverstellung notwendigen Betriebsparameter erfaßt. Diese Steuerein­richtung hält je nach Betriebsbedingung beide Magnetven­tile geschlossen und öffnet entweder das eine oder das andere Schaltventil. Für die Kaltstartbedingung sind beide Schaltventile geschlossen, so daß der Druck auf der Förderseite der Förderpumpe 6 ungehindert ansteigen kann, bis er in seinem Höchstwert durch das Druckventil 43ʹ begrenzt wird. Dies entspricht der Kurve III in Fig. 8, wo der im Saugraum herrschende Druck, der auch auf den Verstellkolben für die Spritzzeitpunktverstellung wirkt, über der Drehzahl aufgetragen ist. Weiterhin sind in dem Diagramm zwei unter konstanter Steigung und zueinander parallel verlaufende Kurven I und II wiedergegeben, die den linearen Druckanstieg bei zunehmender Drehzahl im Saugraum unter verschiedenen Steuerbedingungen des Drucksteuerventils 11 wiedergeben. Die Kurve I zeigt dabei die Verstellcharakteristik bei Normalbedingung der Brennkraftmaschine. In diesem Fall ist das erste Schalt­ventil 41ʹ geöffnet und das zweite Schaltventil 46 ge­schlossen. Um eine Früh-Verstellung gegenüber der Normaleinstellung des Spritzzeitpunktes zu erzielen, wird das zweite Schaltventil 46 geöffnet und das erste Schaltventil 41ʹ geschlossen. Der Kraftstoff kann nun von der Druckleitung 23 über das zweite Druckventil 47 zur Entlastungsseite hin abströmen, wobei der Öffnungs­druck des zweiten Druckventils 47 niedriger liegt als der Öffnungsdruck des Druckventils 43ʹ.
• Eine ähnliche stufenförmige Verstellung ist mit der Aus­gestaltung nach Fig. 9 möglich. Auch hier versorgt die Förderpumpe 6 die nicht dargestellte Kraftstoffeinspritz­pumpe aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 7 mit Kraftstoff. Die Druckseite der Kraftstofförderpumpe 6 ist mit dem Drucksteuerventil 11 verbunden, von dessen Steuerdruck­raum die Druckleitung 39ʹ abzweigt. Diese führt zu einer ersten Ventilanordnung 49, die von einer elektrischen Steuereinrichtung 32ʺ gesteuert wird. Diese ist ähnlich aufgebaut wie die Steuereinrichtung 32ʺ beim Ausführungs­beispiel nach Fig. 7 und berücksichtigt die für die Spritz­zeitpunkteinstellung wesentlichen Parameter. Der Auslaß der ersten Ventilanordnung 49 ist mit einer Entlastungs­leitung 34ʺ verbunden, in der eine zweite Ventilanord­nung 50, die ebenfalls von der elektrischen Steuerein­richtung 32ʺ gesteuert wird, angeordnet ist. Der Auslaß der zweiten Ventilanordnung 50 führt als Entlastungslei­tung 34 ʺ weiter zur Saugseite der Förderpumpe 6. In Fig. 10 ist der Aufbau der Ventilanordnungen 49 bzw. 50 näher dargestellt. Diese besteht aus einem Ventilgehäuse 51, in der ein Ventilschließglied 52 angeordnet ist, das den Eintritt von z. B. der Druckleitung 39ʹ in z. B. die erste Ventilanordnung 49 kontrolliert. Das Ventilschließ­glied ist mit einer Druckfeder 53 belastet, die sich am Gehäuse abstützt und dem Ventilschließglied 52 die Ar­beitscharakteristik eines Druckbegrenzungsventils ver­leiht. Mit dem Ventilschließglied 52 ist ferner ein Anker 54 verbunden, der in eine Ringspule 55 taucht. Diese wird über eine Stromzuleitung 56 von der Steuer­einrichtung 32 ʺ angesteuert. Der Innenraum der Ven­tilanordnung 49 weist ferner einen Auslaß 57 auf, über den er ständig mit der sich anschließenden Entlastungs­leitung 34ʺ verbunden ist.
• Die zweite Ventilanordnung 50 ist gleich aufgebaut wie die erste Ventilanordnung 49 jedoch mit dem Unterschied, daß die Schließkraft der Druckfeder 53 bei der ersten Ventil­anordnung 49 kleiner ist als die der Druckfeder der zweiten Ventilanordnung 50.
• Bei nicht erregter Ringspule arbeiten folglich die beiden Ventilanordnungen 49 und 50 wie Druckbegrenzungsventile, die in Reihe hintereinander geschaltet sind. Dieser Zu­ stand entspricht dem Betrieb in der Warmlaufphase bei kalter Brennkraftmaschine. Durch die hintereinander ge­schalteten Ventile kann Kraftstoff erst bei sehr hohem Druck abfließen, so daß mit steigender Drehzahl bei Be­triebsbeginn der Brennkraftmaschine der Druck im Saugraum zunächst sehr schnell ansteigen kann. Da über die Druck­leitung 39ʹ kein Kraftstoff abfließt, herrscht im Steuer­druckraum des Drucksteuerventils derselbe Druck wie auf der Druckseite der Förderpumpe bzw. im Saugraum der Ein­spritzpumpe. Das Drucksteuerventil schließt demzufolge. Mit steigender Drehzahl kann der Druck jedoch nur soweit ansteigen, bis beide Ventilanordnungen 49 und 50 öffnen.
• Wenn nun die Magnetwicklungen 55 beider Ventilanordnungen erregt werden, so werden die Ventilschließglieder 52 entgegen der Kraft der Ventilschließfeder 53 von ihrem Sitz abgehoben und die Verbindung zwischen Druckleitung 39ʹ und Entlastungsleitung 34ʺ zur Entlastungsseite her­gestellt. Dies entspricht dem Normalbetrieb. Wie aus Fig. 11 ersichtlich, nimmt dann bei warmer Brennkraftmaschine bzw. nach Abschluß der Warmlaufphase der Druck im Saug­raum der Brennkraftmaschine bzw. im Arbeitsraum 4 des Verstellkolbens mit steigender Drehzahl linear zu. Wird dagegen nur eine der Ventilanordnungen geöffnet, so stellt sich entweder die links neben der Normalkurve N liegende parallele Kurve M ein, die den Betrieb der Brennkraftmaschine in mittlere Höhenlage kennzeichnet oder die noch weiter links liegende, parallele Kurve H ein, die den Betrieb der Brennkraftmaschine bei großen Höhen kennzeichnet. Vorteilhafterweise kann hier mit nur zwei Ventilanordnungen und mit einer sehr einfach aus­gestalteten elektrischen Steuereinrichtung der Spritz­beginn den wesentlichsten Betriebssituationen der mit der Kraftstoffeinspritzpumpe betriebenen Brennkraft­maschine angepaßt werden. Die elektrische Steuereinrich­tung besteht dabei im wesentlichen aus Schwellwertschal­ tern, die mit von den entsprechenden Gebern der Betriebs­parameter gesteuerten und entsprechend angepaßten Schalt­schwellen versehen sind.
• Fig. 12 zeigt eine äquivalente Augestaltung zur Ausfüh­rung nach Fig. 9. Hier sind anstelle der Schaltanordnun­gen 49 und 50 ein erstes Schaltventil 59 und ein zweites Schaltventil 60 vorgesehen. Diese sind als Zweistellungs-­Dreiwegeventile ausgestaltet und elektromagnetisch schalt­bar. Die von dem Drucksteuerventil 11 abführende Druck­leitung 39ʹ führt zum einen Eingang des ersten Schalt­ventils 59, dessen Ausgang mit der Entlastungsleitung 34ʺ ständig verbunden ist. Von der Druckleitung 39ʹ zweigt eine erste Bypassleitung 61 ab, die zum zweiten Eingang des ersten Schaltventils 59 führt und ein erstes Druckstufenventil 62 enthält. Weiterhin ist in die Ent­lastungsleitung 34ʺ das zweite Schaltventil 60 ge­schaltet, wobei von der Entlastungsleitung 34ʺ strom­aufwärts des zweiten Schaltventils 60 eine zweite Bypassleitung 63 abzweigt, die zum anderen Eingang des zweiten Schaltventils 60 führt. In der zweiten Bypass­leitung 63 ist ein zweites Druckstufenventil 64 ange­ordnet.
• Durch die Steuereinrichtung 32ʺ werden die Schaltventile 59 und 60 so geschaltet, daß sie entweder den Durchgang zwischen Druckleitung 39ʹ und Entlastungsleitung 34ʺ freigeben, oder die Verbindung über die Bypassleitung 61 bzw. 63 herstellen. Dieser Schaltzustand entspricht dem Schaltzustand der ersten Schaltanordnung 49 bzw. zweiten Schaltanordnung 50 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bei nicht erregter Magnetwicklung 55. Weiterhin sind die Druckstufenventile so ausgelegt, daß das erste Druckstufenventil 62 einen niedrigeren Öffnungs­druck hat als das zweite Druckstufenventil 64. Sind beide Druckstufenventile hintereinander geschaltet, so entspricht dies der Kaltstartsituation. In diesem Falle baut sich sehr schnell ein hoher Druck auf der Förderseite der Förderpumpe 6 auf, der nur durch den gemeinsamen Öffnungsdruck beider Druckstufenventile begrenzt wird. In dem Druckdiagramm über der Drehzahl ergibt sich dabei die Kurve KSB. Werden nur eines oder beide der Druckstufenventile 62 bzw. 64 auf Durchgang geschaltet, so ergeben sich eine der parallelen Kurven H, M oder N.
• Natürlich lassen sich noch weitere Druckabstufungen einbauen, in denen noch mehrere Schaltventile bzw. Druckstufenventile hintereinander angeordnet werden. Eine entsprechende verfeinerte Abstufung läßt sich durch Parallelschalten von Schaltventilen und Druckventilen auch bei der Ausgestaltung nach Fig. 7 erzielen.
• Die vorgenannten Ausführungsformen haben den Vorteil, daß auf eine gesonderte thermostatisch Druckerhöhungs­einrichtung für die Kaltstartspritzbeginneinstellung verzichtet werden kann und in einfacher Weise, einfach gesteuert verschiedene Betriebsbereiche der Brennkraft­maschine berücksichtigt werden können.

Claims (8)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe (1) angetriebenen Kraftstoff­förderpumpe (6), deren Druckseite mit einem Arbeitsraum (4) vor einem der Spritzbeginnverstellung dienenden, von einer Rückstell­kraft (5) beaufschlagten Verstellkolben (3) verbunden ist und ferner über eine von einem Steuerkolben (14) eines Drucksteuerventils (11) gesteuerte Abflußöffnung (16) mit einem Entlastungsraum (7) zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Steuerdrucks verbunden ist, wobei der Steuerkolben (14) auf der Rückseite von einer Rückstellkraft beaufschlagt ist und ein auf der Rückseite des Steuerkolbens (14) befindlicher Steuerdruckraum (20) über eine Drosselverbindung (21) mit der Druckseite der Kraftstofförderumpe (6) und über eine Ent­lastungsleitung (23) mit dem Entlastungsraum (7) verbunden ist, wobei in der Entlastungsleitung (23) ein Druckventil angeordnet ist, dessen Steuerfunktion durch von einer elektrischen Steuereinrichtung (32ʺ) in Abhängigkeit von Betriebsparametern gesteuertes elek­trisches Steuerorgan (41, 46, 54, 55, 59, 60) aufhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckventile(43ʹ, 47; 49, 50; 62, 64) zur Verbindung des Steuerdruckraums (20) mit dem Entlastungsraum (7) mit voneinander abweichendem Öffnungsdruck vorgesehen sind und bezüglich ihrer drucksteuernden Funktion durch je ein von der Steuereinrichtung (32ʺ) schaltend gesteuertes elektrisches Steuer­organ (41ʹ, 46; 54, 55; 59, 60) zu- oder abschaltbar sind (Fig. 7, 9 und 12).

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Druckenventile (43ʹ, 47) parallel zueinander in je einem Entlastungsleitungszweig (44, 45) liegen.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Entlastungsleitungszweig (44) eines der Druck­ventile (43ʹ) angeordnet ist, dem parallel als elekstrisches Steuer­organ ein Schaltventil (41ʹ) geschaltet ist und in einem wenigstens einen der anderen Entlastungsleitungszweige (45) das andere der Druckventile (47) und in Reihe dazu ein zweites elektrisch ge­steuertes Schaltventil (46) angeordnet sind (Fig. 7).

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Druckventile (49, 50) in Reihe zueinander in der Entlastungsleitung (34ʺ) angeordnet sind (Fig. 9 + 12).

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Schließglieder (52) der Druckventile (49, 50) jeweils mit dem Anker (54) eines Elektromagneten verbunden sind, der mit einer Magnetspule (55) und der Druckfeder (53) des Druckventils zusammen ein als elektrisches Steuerorgan dienendes Magnetventil bildet.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu wenigstens einem der Druck­ventile (43ʹ, 62, 64) ein elektrisch gesteuertes Schaltventil (41ʹ; 59, 60) als elektrisches Steuerorgan geschaltet ist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch gesteuerte Ventil getaktet gesteuert wird, mit einem Tastverhältnis, das entsprechend einem oder mehreren Betriebs­parametern änderbar ist.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jedem der Druckventile (62, 64) eine Leitung vor­gesehen ist, die jeweils durch ein als elektrisches Steuerorgan dienendes Umschaltventil (59, 60) statt der Verbindung des ent­sprechenden Druckventils zum abführenden Entlastungsleitungsteil mit der anschließenden Entlastungsleitung (34ʹ) verbunden wird, wobei der Öffnungsdruck des jeweils stromaufwärts eines anderen Druck­ventils (64) liegenden Druckventils (62) kleiner ist als der Öffnungsdruck dieses anderen Druckventils (64).

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