Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Abstract

 Es wird eine Kraftstoffeinspritzpumpe vorgeschlagen, deren Mengenverstellglied eine Wegbegrenzung in Form eines verstellbaren Anschlags (5) aufweist, der entsprechend der Verschiebung eines Stellkolbens (11) gemäß einer diesem aufgeprägten Kontur (21) eingestellt wird. Die Verschiebung des Stellkolbens erfolgt mit dem drehzahlabhängigen Druck des Saugraumes (17) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (24) und entgegen einem mit Hilfe eines Drucksteuerventils (45) entsprechend Betriebsparametern einstellbaren Druck. Damit erfolgt die Verstellung des Anschlags mit dem hohen Arbeitsvermögen des Saugraumdrucks, wobei die Begrenzung der Verstellung mit Hilfe des vom Saugraumdruck abgezweigten, modulierten Drucks erzielt wird.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer durch die DE-PS 19 12 919 bekannten Einspritzpumpe dieser Art wird die Vollasteinspritzmenge mit Hilfe eines verstellbaren Anschlags begrenzt, der als Winkelhebel ausgestaltet eine Kontur an einem Verstellkolben abtastet, welcher in Abängigkeit vom drehzahlabhängigen Kraftstoffdruck im Saugraum der Einspritzpumpe gegen eine Feder verstellbar ist. Bei dieser Ausgestaltung ist lediglich eine drehzahlabhängige Angleichung der Vollasteinspritzmenge möglich. Weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine können nicht berücksichtigt werden.

[0002] Bei einer anderen durch die DE-OS 28 54 422 bekannten Einspritzpumpe wird die Vollasteinspritzmenge mit Hilfe eines verstellbaren Anschlags begrenzt, der in Abhängigkeit von dem Druck der den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführten Luft, z. B. vom Ladedruck bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen, verstellbar ist. Dazu verschiebt eine dem Ladedruck ausgesetzte Druckdose einen mit einer Kontur an der Mantelfläche versehenen Stellkolben, dessen Kontur mechanisch abgetastet wird.

[0003] Eine solche ladedruckabhängige Korrektur der Einspritzmenge hat den Nachteil, daß sie den dynamischen Änderungen der Last nur relativ langsam folgen kann, insbesondere bei mit Abgas betriebenen Einrichtungen zur Luftverdichtung der Ansaugluft, da die Abgasvolumenänderung nur verzögernd einer Kraftstoffmengenänderung folgt. Ist das Mengenverstellorgan, das auf den Anschlag zur Anlage kommt, hohen Kräften ausgesetzt, so treten bei der Verstellung des Anschlags hohe Reibungskräfte auf, was zu einem ausgeprägten Hystereseverhalten bei der Vollasteinstellung führt. Dieses Verhalten ist bei Einspritzung mit ladedruckabhängiger Angleichung umso nachteiliger als sich Einstellfehler bei zunehmender Drehzahl und Last ganz beträchtlich verstärken. Der Grund dafür liegt darin, daß die Laderkennlinien, Förderdruck in Abhängigkeit von der Last, mit steigender Drehzahl immer flacher werden und mit der sich aus den Erfordernissen der Brennkraftmaschine ergebenden Angleichkennlinie, Angleichmenge über Ladedruck, zunehmend kleiner Winkel einschließen.

[0004] Bei der durch die DE-OS 28 47 572 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe wird ein Raumnocken, der die Lage des Vollastanschlags bestimmt, einerseits durch den drehzahlabhängigen Saugraumdruck der Einspritzpumpe verschoben und andererseits in Abhängigkeit vom Ladedruck verdreht. Dabei wird eine vom Ladedruck beaufschlagte Druckdose als Stellglied verwendet und die Raumkurve auf dem Raumnocken mechanisch abgetastet und auf den Vollastanschlag übertragen. Dies hat ebenfalls den Nachteil, daß durch die Reibung bei der Abtastung Hysteresefehler insbesondere dann auftreten, wenn die Regelfederkräfte über die Abtastvorrichtung auf den Raumnocken übertragen werden. Ferner ist das von der dort gezeigten Stelldose aufbringbare Drehmoment bei

[0005] vertretbaren Abmessungen nur gering. Es müssen Mittel vorgesehen werden, die die Stellkraft noch weiter verstärken.

Vorteile der Erfindung

[0006] Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere von der Dichte der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft ein Druck moduliert wird, der die Verstellung des Verstellkolbens beeinflußt. Die zur Modulation eines Drucks benötigten Kräfte sind dann nicht mehr abhängig von den Kräften, die bei der mechanischen Abtastung des Stellkolbens auftreten. Somit kann der z. B. aus Druckdosen bestehende Steuersignalgeber relativ kleine Abmessungen besitzen. Mit diesen werden ohne großen Energieaufwand Stellkräfte erzeugt, die die Reibung an dem Stellkolben leicht überwinden, ohne daß die Gefahr einer zu großen Hysterese auftritt. Insbesondere ist die Einrichtung für Einspritzpumpen geeignet, bei denen die auf den Stellkolben übertragenen Kräfte bei der mechanischen Abtastung der Kontur bereits sehr gering gehalten werden, weil z. B. nicht die gesamte Kraft der Regelfederanordnung auf den Stellkolben wirkt.

[0007] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Lösung gekennzeichnet,

Zeichnung

[0008] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verstelleinrichtung des Stellkolbens mit einem Drucksteuerventil, das unmittelbar durch einen Druckgeber verstellt wird und Fig. 2 eine Variante zum Ausführungsbeispiel nach Fig.^*1, bei dem der Druckgeber die Vorspannung einer auf den Steuerschieber wirkenden Rückstellfeder verändert.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0009] In Fig. 1 ist ein Teil einer Kraftstoffeinspritzpumpe dargestellt, die z. B. eine Verteilereinspritzpumpe sein kann. Diese weist in bekannter Weise ein als Hebel ausgestaltetes Kraftstoffmengenverstellglied 2 auf, das einen nicht weiter gezeichneten Ringschieber zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge betätigt. Es liegt bei Vollaststellung, ggf. unter Zwischenschaltung eines Winkelhebels 3, an einen verstellbaren Anschlag 5, der in Form eines Abtaststiftes in einer Bohrung 8 geführt ist und rechtwinklig in einen im Gehäuse angeordneten Zylinder 9 hineinragt. In diesem ist ein Stellkolben 11 geführt, der auf seiner einen Stirnseite 12 in dem Zylinder 9 einen Arbeitsraum 14 einschließt. Dieser ist über einen an der Stirnseite 15 des Zylinders 9 befindliche Drosselbohrung 16 ständig mit einem Raum verbunden, der mit Druckmittel gefüllt ist, dessen Druck drehzahlabhängig gesteuert wird. Dieser Raum ist im ausgeführten Beispiel der mit Kraftstoff gefüllte Saugraum 17 der Kraftstoffeinspritzpumpe, wobei die Versorgung mit Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe 18 erfolgt, die aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 19 Kraftstoff ansaugt und deren Förderseite über ein Drucksteuerventil 20 entlastbar ist. Durch diese Anordnung stellt sich in bekannter Weise im Saugraum 17 ein drehzahlabhängiger Druck ein.

[0010] Der Stellkolben 11 weist im Bereich des Eindringens des Abtaststiftes ₅ in den Zylinder 9 an seiner Mantelfläche eine Kontur 21 auf, durch die die Stellung des Abtaststiftes bei Verschieben des Stellkolbens bestimmt wird. Die Rückseite 22 des Stellkolbens 11 schließt in Zylinder 9 einen Druckraum 23 ein, in dem eine Rückstellfeder 24 angeordnet ist, die die Rückseite 22 des Stellkolbens 11 beaufschlagt. Vom Druckraum 23 führt eine Druckleitung 25 ab, die in eine Zylinderbohrung 27 mündet. Dort ist ein Steuerschieber 28 verschiebbar angeordnet, der im Bereich der Einmündung der Druckleitung 25 eine Ringnut 29 aufweist. Diese ist dabei so lang, daß unter Berücksichtigung der Verschiebbarkeit des Steuerschiebers 28 die Druckleitung 25 ständig in Verbindung mit der Ringnut 29 bleibt. Mit der ersten Stirnseite 30 schließt der Steuerschieber in der Zylinderbohrung 27 einen Raum 31, der über eine Entlastungsleitung 32 entlastet und in den eine die erste Stirnseite 30 beaufschlagende Druckfeder 33 eingespannt ist.

[0011] Die Zylinderbohrung 27 mündet an dem dem Raum 31 gegenüber liegenden Ende in einen Entlastungsraum 34 größeren Durchmessers, so daß sich am Übergang von Zylinderbohrung 27 zum Entlastungsraum 34 eine Steuerkante 35 bildet. Vom Entlastungsraum 34 führt eine Entlastungsleitung 32' ab, z. B. zur Saugseite der Förderpumpe 18. An dem sich an die Ringnut 29 in Richtung Entlastungsraum 34 angrenzenden Kolbenteil 36 des Steuerschiebers 28 ist in der Mantelfläche eine Ausnehmung 37 eingeformt, die im wesentlichen dreieckig ist und von der Ringnut 29 ausgeht. Die Spitze der Ausnehmung 37 weist in der Richtung zum Entlastungsraum 34 und kommt bei entsprechender Auslenkung des Steuerschiebers 28 in Überdeckung mit der Steuerkante 35. An dieser Stelle wird je nach Auslenkung des Steuerschiebers 28 ein mehr oder weniger großer Abströmquerschnitt 39 zwischen der Begrenzungskante der Ausnehmung 37 und der Steuerkante 35 freigegeben, wie das gestrichelt in der Zeichnung dargestellt ist.

[0012] Koaxial zum Steuerschieber ragt in den Entlastungsraum 34 von der gegenüber liegenden Seite ein Stellstift 40 hinein, der von einer Stelleinrichtung 41 betätigbar ist und zur Anlage an der anderen Stirnseite 38 des Steuerschiebers 28 kommt. Die Stelleinrichtung 41 besteht im gezeigten Beispiel aus einer Stellmembran 42, an die der Stellstift 40 angelenkt ist und die einen Steuerdruckraum 43 von einem Referenzdruckraum 44 trennt. Der Referenzdruckraum kann dabei entweder der atmosphärische Druck sein oder ein konstanter Druck, z. B. das Vakuum in einer Barometerdose. Der Steuerdruck im Steuerdruckraum ist der Druck, der die Dichte der den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführten Luft bestimmt. Dies kann z. B. der Ladedruck oder bei nicht aufgeladenen Brennkraftmaschinen der Umgebungsdruck sein, entsprechend dem der Steuerschieber verschoben und der Abströmquerschnitt 39 verändert wird.

[0013] Die Einheit Stelleinrichtung 41 mit Steuerschieber 28 stellt also ein Drucksteuerventil 45 dar, mit dessen Hilfe der Druck im Druckraum 23 in Abhängigkeit von Betriebsparametern, insbesondere vom Ladedruck oder vom Luftdruck, gesteuert wird. Die Druckquelle 46 zur Bereitstellung des Ausgangsdrucks ist mit der Druckleitung 25 über eine Verbindungsleitung 47 verbunden, in der eine Abkoppeldrossel 48 angeordnet ist. Durch Abströmenlassen von Druckmittel stromabwärts der Abkoppeldrossel kann mit Hilfe des Drucksteuerventils 45 ein Druck eingestellt werden, der kleiner ist als der Ausgangsdruck der Druckquelle 46.

[0014] Die Druckquelle 46 im ausgeführten Beispiel wird dadurch realisiert, daß von dem Saugraum 17 eine Kraftstoffleitung 49 abzweigt, in der eine zweite Drossel 50 angeordnet ist und die zur Abkoppeldrossel 48 führt. Zwischen Abkoppeldrossel 48 und zweiter Drossel 50 zweigt ferner eine Entlastungsleitung 51 von der Kraftstoffleitung ab, wobei in der Entlastungsleitung 51 ein Druckbegrenzungsventil 52 angeordnet ist. Dieses bewirkt, daß im Bereich zwischen Abkoppeldrossel 48 und zweiter Drossel 50 ein konstanter Druck herrscht, sofern die Druckversorgung von Saugraum 17 her ausreichend ist.

[0015] Bei der beschriebenen Einrichtung wird bei Betriebsaufnahme der Brennkraftmaschine der drehzahlabhängige Druck in den Arbeistraum 14 aufgebaut, so daß der Stellkolben 11 entsprechend diesem Druck entgegen der Kraft der Rückstellfeder 24 ausgelenkt wird. Der Abtaststift 5 wird dabei entsprechend der Kontur 21 verschoben. Weiterhin wirkt jedoch auf die Rückseite 22 ein hydraulischer Druck, der durch das Drucksteuerventil 45 bestimmt ist und dem Druck im Arbeitsraum 14 entgegen wirkt. Dieser Druck begrenzt quasi die Auslenkbarkeit des Stellkolbens 11, so daß der Stellkolben 11 abhängig von der Drehzahl, maximal jedoch nur in den durch den Ladedruck gegebenen Grenzen, verstellbar ist. Es kann hier das hohe Arbeitsvermögen des Saugraumdrucks für die Verstellung des Vollastanschlages verwendet werden, wobei mit geringem Energieaufwand der resultierende Stelldruck modifiziert wird.

[0016] Eine Variante zum Drucksteuerventil 45 nach Fig. 1 zeigt das Drucksteuerventil 45' nach Fig. 2. Auch dort schließt der Steuerschieber 28 in der Zylinderbohrung 27 mit seiner einen Stirnseite 30 einen Raum 31 ein, der nun jedoch unmittelbar mit der Druckleitung 25 verbunden ist und in dem also der eingesteuerte Druck vorherrscht. Die den Steuerschieber 28 entgegen diesem Druck rückstellende Feder ist nun als Steuerfeder 53 im Entlastungsraum 34 angeordnet und beaufschlagt die andere Stirnseite 38 des Steuerschiebers 28. Die Steuerfeder 53 stützt sich dabei an dem mit einem Federteller 54 versehenen Ende eines Stellstifts 40', der wie im ersten ausgeführten Beispiel von einer Stellmembran 42 verstellbar ist.

[0017] Bei dieser Ausgestaltung ist die auf die Stellmembran 42 wirkende bewegte Masse und der Einfluß von Reibungskräften geringer, so daß hier mit einem geringeren Hystereseverhalten beim Steuern des Drucks im Druckraum 24 zu rechnen ist.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffmengenverstellglied und einer diesem zugeordnetem Einrichtung zur Veränderung des möglichen Weges des Mengenverstellgliedes bestehend aus einer Verstelleinrichtung, die einen entgegen einer Rückstellfeder verstellbaren Stellkolben aufweist, entsprechend dessen Stellung mittels einer Übertragungseinrichtung der mögliche Weg des Mengenverstellgliedes veränderbar ist, wobei der Stellkolben einen Arbeitsraum begrenzt, der mit einer Druckquelle verbindbar ist, dessen Druck abhängig von der Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die andere, dem Arbeitsraum (14) abgewandte Stirnseite (22) des Stellkolbens (11) einen Druckraum (23) begrenzt, der in Unterstützung der Rückstellfeder (24) von einem in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere von der Dichte der den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführten Luft, steuerbaren Druck beaufschlagt ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (23) über eine Abkoppeldrossel (48) mit einer Druckquelle (17; 46) und zudem über ein Drucksteuerventil (45, 45') mit einem Entlastungsraum (34) verbindbar ist, wobei die Steuerkraft des Drucksteuerventils abhängig von Betriebsparametern ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil einen Steuerschieber (28) aufweist, der von einem Stellglied (42, 40, 40') in Abhängigkeit von Betriebsparametern entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (33, 53) verschiebbar ist und dabei einen Abströmquerschnitt (39) steuert.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil einen Steuerschieber (28) aufweist, der in einer Bohrung (27) dicht verschiebbar mit der einen, ersten Stirnseite (30) einen mit dem Druckraum (23) verbundenen Raum (31) einschließt und auf der anderen Stirnseite (38) von der Kraft einer Feder (53) belastet ist, deren Vorspannung abhängig von Betriebsparametern änderbar ist und an dem Steuerschieber eine Steuerkante (35) zugeordnet ist, die einem Abströmquerschnitt (39) steuert.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (28) eine Ringnut (29) aufweist, die ständig mit dem Druckraum (23) über eine Druckleitung (25) verbunden ist und deren eine Begrenzungskante (37) zusammen mit der Steuerkante (35) den Abströmquerschnitt (39) bildet.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskante eine von der Ringnut (28) an der Mantelfläche des Steuerschiebers abzweigende Ausnehmung (37) begrenzt, die mit einer am Übergang der Bohrung (27) in einen Entlastungsraum (34) mit größerem Durchmesser gebildete Steuerkante (35) zusammenarbeitet.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckquelle, von der der Arbeitsraum (14) mit Druck versorgt wird, eine Druckleitung (49) führt, in der eine zweite Drossel (50) und eine Abkoppeldrossel (48) in Reihe nacheinander angeordnet sind und zum Druckraum (23) führt und daß ferner von der Druckleitung (49) zwischen der zweiten Drossel (50) und der Abkoppeldrossel (48) eine Entlastungsleitung (51) abführt, die ein Druckbegrenzungsventil (52) enthält, durch das der Druck zwischen den beiden Drosseln auf einen konstanten Wert bei Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe haltbar ist.

Zeichnung