Vorrichtung zur Einstellung des Einspritzzeitpunktes bei Einspritz-Brennkraftmaschinen

Abstract

 Die Vorrichtung zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes beim Start ist bereits vor dem Start durch eine willkürlich betätigbare Einrichtung in ihre für den Start erforderliche Position bringbar und es wird bereits während des Startvorganges eine Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes gegenüber dem bei Leerlaufdrehzahl eingestellten Einspritzzeitpunkt vorgegeben. Die Verstellung des Einspritzzeitpunktes beim Start wird durch eine Blockiereinrichtung aufrecht erhalten, welche nach dem Anlaufen des Motors durch eine Betriebsgröße entriegelt wird. Diese Betriebsgröße kann beispielsweise durch den sich nach dem Anlaufen aufbauenden Motoröldruck oder die Drehzahl gegeben sein, welche nach Erreichen eines Mindestwertes für den Motoröldruck bzw. die Drehzahl die Verstelleinrichtung für den Einspritzzeitpunkt beim Start wieder außer Wirkung bringt.

Beschreibung

[0001] Einspritz-Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise einen sogenannten Spritzversteller auf, welcher in Abhängigkeit von der Drehzahl automatisch den Einspritzzeitpunkt verstellt. Die üblichen mechanischen oder hydraulischen Spritzversteller haben vom Prinzip her nur die Möglichkeit mit steigender Drehzahl den Förderbeginn der Kraftstofförderpumpe ausschließlich in einer Richtung, vorwiegend im Sinne einer Vorverlegung zu verstellen. Daraus ergibt sich somit, daß bei diesen üblichen Spritzverstellern die Einspritzung beim Start der Maschine erst spät beginnt und erst im Laufe des Betriebes mit steigender Drehzahl verstellt wird. Dies ist nun aber insbesondere für den Kaltstart ungünstig..Der Zündverzug des eingespritzten Kraftstoffes ist bei kaltem Motor besonders lang, daher wäre eine frühere Einspritzung zur Starterleichterung wünschenswert. Um den Verhältnissen beim Kaltstart besser Rechnung zu tragen, wurde bereits vorgeschlagen, den von der Kraftstofförderpumpe aufgebauten Druck solange relativ zu erhöhen, als die Betriebstemperatur des Motors noch nicht erreicht ist, und mit diesem Druck eine Einrichtung zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes zu beaufschlagen. Auf diese Weise wird in der Warmlaufphase eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes verwirklicht, jedoch ist mit einer solchen Ausbildung der Nachteil verbunden, daß die für den Kaltstart erforderliche Spritzverstellung erst nach dem Start eingestellt wird, da erst nach dem Start ein Druck von der Kraftstofförderpumpe aufgebaut wird.

[0002] Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Vorrichtung zur Einstellung des Einspritzzeitpunktes beim Start, insbesondere beim Kaltstart, von Einspritz-Brennkraftmaschinen, welche mit einer Vorrichtung zur automatischen Verstellung des Einspritzzeitpunktes im Betrieb (Spritzversteller) ausgestattet sind, welche in Abhängigkeit von einer im Betrieb auftretenden Betriebsgröße, beispielsweise von der Drehzahl, gesteuert ist, mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes gegenüber dem bei Leerlaufdrehzahl eingestellten Einspritzzeitpunkt während des Warmlaufens, zu schaffen, bei welcher die korrekte Einstellung des Spritzzeitpunktes bereits vor dem Start einstellbar ist und bereits im Augenblick des Kaltstartes eine optimale rauchfreie Verbrennung ermöglicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die zusätzliche Einrichtung zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes beim Start willkürlich betätigbar ist, wobei deren Betätigung beispielsweise mit der Betätigungseinrichtung für den Startschalter gekuppelt ist, und daß eine Blockiereinrichtung, welche die willkürlich betätigbare Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes in ihrer Wirklage blockiert, sowie eine durch eine beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftretende Betriebsgröße, beispielsweise den Motoröldruck, gesteuerte Ausschalteinrichtung für die Blockiereinrichtung vorgesehen ist. Der Einspritzzeitpunkt kann somit bereits zum Zeitpunkt des Startes vorverlegt werden und die die Vorverlegung bewirkende Einrichtung bleibt während des Startes blockiert. Dadurch, daß diese Blockierung durch die Einwirkung einer Betriebsgröße, welche, sobald der Motor zu laufen beginnt, sich auswirkt, aufgehoben wird, wird vermieden, daß der Motor mit einer falschen Einstellung des Einspritzzeitpunktes betrieben und dadurch geschädigt wird. Sobald der Motor zu laufen beginnt, steigt der Motoröldruck auf die für den Betrieb des Motors erforderliche Höhe und es kann daher dieser Motoröldruck für die Ausschaltung der Blockierung nutzbar gemacht werden. Es kann aber auch naturgemäß eine andere Betriebsgröße, wie beispielsweise die Drehzahl, für diesen Zweck nutzbar gemacht werden, in der Weise, daß bei Überschreitung oder bei Erreichung einer gewissen Drehzahlgrenze, beispielsweise bei Erreichung der Leerlaufdrehzahl, die Blockierung ausgeschaltet wird.

[0003] Zweckmäßig ist die willkürliche Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes durch Anschlag begrenzt, so daß durch diesen Anschlag das Erreichen dieses Optimums für den Einspritzzeitpunkt beim Start gewährleistet werden kann.

[0004] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise die willkürlich betätigbare Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes von einem in den Übertragungsmechanismus des Spritzverstellers eingreifenden willkürlich entgegen der Wirkung einer Federung betätigbaren Gestängeteil gebildet sein, wobei die Blockiereinrichtung von einem beweglichen Anschlag gebildet ist, der unter der Wirkung einer Federung in eine diesen Gestängeteil hintergreifende und in der Wirklage blockierende Stellung bringbar ist. Dieser Anschlag kann gemäß der Erfindung von einem Kolben gesteuert sein, der entgegen der den Anschlag in die den Gestängeteil hintergreifende Stellung bringenden Federung durch den Druck des Motoröls beaufschlagbar ist. Durch die Federung wird der Anschlag in die blockierende Stellung gebracht und sobald sich der Motoröldruck beim Lauf des Motors aufgebaut hat, wird auf diese Weise der Anschlag wieder außer Wirkung gesetzt. Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform bildet hiebei die Kolbenstange des durch den Motoröldruck beaufschlagten Kolbens den Anschlag.

[0005] Eine Ausführungsform eines automatischen Spritzverstellers, bei welcher der Spritzversteller durch eine in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Motors verstellbare Steuerkurve betätigt wird und in die Kraftübertragung von der Steuerkurve zu den den Einspritzzeitpunkt verstellenden Verstellgliedern ein Servokolben eingeschaltet ist, der durch einen beim Betrieb des Motors auftretenden Öldruck, insbesondere durch den Druck des Motoröls beaufschlagt ist, bietet den Vorteil, daß die auf den Spritzversteller wirkenden Kräfte wesentlich verstärkt werden und daher, wenn beispielsweise die Spritzverstellung von der Motordrehzahl abgeleitet wird, das Drehzahlmeßwerk nur wenig belastet wird. Eine solche Ausführung hat aber wieder für die Einstellung des Einspritzzeitpunktes beim Start den Nachteil, daß bei stillstehendem Motor der Öldruck für den Servokolben fehlt und daher der Spritzversteller stets in seiner Ausgangslage bleibt. Bei einer solchen Ausführungsform ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß in die Leitung von der Ölpumpe zum Servokolben ein in Richtung zur Ölpumpe schließendes Rückschlagventil eingeschaltet ist und daß an die Ölleitung zwischen Rückschlagventil und Servokolben eine Druckquelle angeschaltet ist, welche durch die willkürlich betätigbare Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes auf den Servokolben zur Wirkung gebracht wird. Das in die Ölleitung eingeschaltete Rückschlagventil schließt, sobald der Motoröldruck od.dgl. beim Stillstand des Motors abfällt, den Raum, an welchen die Druckquelle angeschaltet ist, ab, so daß ein Rückströmen in die Ölleitung vermieden wird und sich die Druckquelle voll auf den Servokolben auswirkt. Auf diese Weise wird bereits beim Startvorgang ein Öldruck erreicht, welcher die Wirkung des Servokolbens ermöglicht. Hiebei kann die Druckquelle von einem durch den Motoröldruck od.dgl. aufgeladenen Druckspeicher gebildet sein, der mit dem Raum zwischen Rückschlagventil und Servokolben über ein zum Druckspeicher hin öffnendes zweites Rückschlagventil verbunden ist, wobei die willkürlich betätigbare Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes von einem in die Leitung vom Druckspeicher zum Servokolben eingeschalteten Absperrventil, vorzugsweise einem elektromagnetisch gesteuerten Ventil, gebildet ist, welches willkürlich vorzugsweise durch die Einschaltung des Startschalters öffenbar ist. Über dieses zweite Rückschlagventil wird der Druckspeicher während des Motorbetriebes aufgeladen und das in die Leitung vom Druckspeicher zum Servokolben eingeschaltete Absperrventil verbindet beim Starten den Druckspeicher mit dem Arbeitsraum des Servokolbens.

[0006] Es kann aber auch gemäß der Erfindung die Druckquelle von einer elektrisch angetriebenen Ölpumpe gebildet sein, so daß der für den Servokolben erforderliche Öldruck durch diese beim Starten betätigte Pumpe aufgebaut wird.

[0007] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert.

[0008] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform mit Servokolben. Fig. 2 bis 5 zeigen eine andere Ausführungsform, wobei die Fig. 2 und 3 die Stellung während des Motorbetriebes und Fig. 4 und 5 die Stellung beim Start zeigen. Fig. 6 zeigt ein Diagramm. Hiebei zeigen Fig. 2 und 4 das Gestänge, betrachtet in Richtung der Pfeile A gemäß Fig. 3 und 5, während die Fig. 3 und 5 das Gestänge, in Richtung der Pfeile B betrachtet, gemäß Fig. 2 und 4 zeigen.

[0009] Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 stellt 1 das Ölreservoir für das Motoröl, 2 die Motorölpumpe und 3 die Öldruckleitung für den Motor dar. 4 ist eine vom Drehzahlmeßwerk verdrehbare Steuerkurve, welche auf einen Rollenstössel 5 wirkt, der einen Kolben 6 betätigt. 7 ist der Servokolben, an welchen bei 8 das Gestänge des Spritzverstellers angeschlossen ist. Der Raum 9 im Arbeitszylinder 11 unter dem Servokolben 7 ist durch den Motoröldruck aus der Leitung 3 beaufschlagt. Durch eine Feder 10 wird der Servokolben 7 nach unten gedrückt. Der Kolben 6, welcher von der Kurvenscheibe 4 gesteuert ist, verbindet nur über Steuerausnehmungen 12 in der bei Servoelementen üblichen Weise die Arbeitsräume 9 und 13 wechselweise mit der Druckleitung 3, so daß der Servokolben 7 der Bewegung des Steuerkolbens 6 folgt.

[0010] Wenn kein Öldruck in der Leitung 14 vorhanden ist, steht somit der Servokolben 7 in seiner tiefsten Lage und kann der Bewegung der Kurvenscheibe 4 nicht folgen.

[0011] Zwischen der Druckleitung 3 und der Leitung 14 ist nun ein in Richtung zur Druckleitung 3 schließendes Rückschlagventil 15 eingeschaltet. An die Leitung 14 ist ein durch eine Feder 16 belasteter und durch eine Membrane 17 abgeschlossener Druckspeicher 18 über ein in Richtung zum Druckspeicher 18 öffnendes Rückschlagventil 19 angeschlossen, Während des Motorbetriebes wird somit der Druckspeicher 18 aufgeladen. Sobald der Motor abgestellt wird und der Motoröldruck auf Null absinkt, schließt sich das Rückschlagventil 15 sowie auch das Rückschlagventil 19. In eine vom Druckspeicher 18 ausgehende Leitung 20 ist ein diese Leitung absperrendes Magnetventil 21 eingeschaltet. Mit 22 ist der Startschalter bezeichnet, der die Batterie 23 einerseits mit dem an die Leitung 24 angeschlossenen Starter und andererseits auch über eine Leitung 25 mit dem Magnetventil 21 verbindet. Beim Starten wird somit das Magnetventil 21 geöffnet, das im Druckspeicher 18 gespeicherte Öl wird durch die Feder 16 über die Leitung 20 in die Leitung 14 gedrückt, welche durch das Rückschlagventil 15 abgeschlossen ist, so daß der Druck aus dem Druckspeicher 17 auf den Servokolben 7 wirksam gemacht wird und dieser Servokolben in gleicher Weise wie beim Betrieb des Motors mit dem Steuerkolben 6 gekuppelt wird und der Kurvenscheibe 4 folgen kann. Das Diagramm nach Fig. 6 zeigt den Verlauf des Einspritzzeitpunktes.

[0012] Im Diagramm nach Fig. 6 zeigt die Kurve 26 den Verlauf des Einspritzzeitpunktes. Auf der Ordinate sind die Winkel der Kurbelwelle vor dem oberen Totpunkt in Grad eingetragen, bei welchen der Spritzbeginn stattfindet. Auf der Abszisse ist die Motordrehzahl aufgetragen. Die Motordrehzahl verändert sich im Betrieb zwischen n_minund n_max · n _Start entspricht der Drehzahl beim Start und durch die Form der Kurvenscheibe 4 wird der Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt des Motorzylinders, bei welchem die Einspritzung beim Start beginnt, vergrößert. Dies zeigt der Kurventeil 26a im Diagramm.

[0013] Fig. 2 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Eingriff in das Gestänge des Spritzverstellers während des Startes mechanisch erfolgt. In Fig. 2 und 3 ist die Stellung während des Betriebes dargestellt.

[0014] 27 ist das durch eine Betriebsgröße, beispielsweise durch die Drehzahl, bewegte Gestänge, welches an einem um einen Drehpunkt 28 schwenkbaren Hebel 29 bei 30 angelenkt ist. Bei einer Bewegung in Richtung des Pfeiles 31 des Gestänges 27 wird der Einspritzzeitpunkt in Richtung früher verstellt. Um den gleichen Drehpunkt 28 ist ein Hebel 32 schwenkbar gelagert, an dessen Ende 33 ein Bowdenzug 34 angreift. Durch Angriff an diesen Bowdenzug, dessen Handhabe mit 35 bezeichnet ist, kann der Hebel 32 entgegen der Kraft einer Feder 36, in Fig. 3 gesehen, nach links verschwenkt werden. Im Hebel 32 ist eine Stellschraube 38 angeordnet. 39 ist ein Stift, der mit einem in einem Zylinder 40 geführten Kolben 41 verbunden ist, der durch eine Feder 42 belastet ist. Während des Betriebes wirkt im Raum 43 des Zylinders 40 über eine Leitung 44 der Motoröldruck. Während des Betriebes ist somit der Kolben 41 mit dem Stift 39, in Fig. 2 gesehen, nach links verschoben und ragt nicht in den Weg der Stellschraube 38, so daß der Hebel 32, in Fig. 3 gesehen, unter der Wirkung der Feder 36 nach rechts verschwenkt ist.

[0015] Beim Start ist im Raum 43 kein Öldruck vorhanden. Die Feder 42 drückt daher den Kolben 41 mit dem Stift 39, in _Fig. 2 gesehen, nach recht, so daß dieser Stift 39 an der Stellschraube 38 anliegt.

[0016] Beim Start (siehe Fig. 4 und 5) wird nun mittels des Bowdenzuges 34 der Hebel 32 entgegen der Kraft der Feder 36 nach links geschwenkt (siehe Stellung in Fig. 5). Der Stift 39 wird nun durch die Wirkung der Feder 42, in Fig: 4 gesehen, nach rechts gedrückt, hintergreift die Stellschraube 38 und as wird dadurch der Hebel 29, wie in Fig. 5 dargestellt, nach links in die Stellung "Voreinspritzung" gedrückt, wobei in dieser Stellung der Stift 39 den Hebel 32 in Startstellung blockiert. Sobald aber der Motor zu laufen beginnt und die Leerlaufdrehzahl erreicht, wird durch den sich aufbauenden Motoröldruck im Raum 43 der Kolben 44 mit dem Stift 39, in Fig. 4 gesehen, nach links verschoben und gelangt wieder in die Stellung nach Fig. 2, in welcher er die Stellschraube 38 freigibt. Der durch den Bowdenzug 34 betätigte Hebel 32 wird nun wieder durch die Kraft der Feder 36 nach rechts in die in Fig. 3 dargestellte Stellung gedrückt, so daß das Gestänge 27 mit dem Hebel 29 sich wieder frei bewegen kann.

[0017] Die Startstellung ist durch einen Anschlag 45, welcher mit der Stellschraube 38 zusammenwirkt, begrenzt und durch die Einstellung der Stellschraube 38 kann das Ausmaß der Voreinspritzung beim Start beliebig eingestellt werden.

[0018] Die Verstellung des Einspritzzeitpunktes kann in beliebiger Weise erfolgen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bis 5 ist ein Einspritzelement 46 dargestellt, welches eine Baueinheit von Düse und Einspritzpumpe darstellt. Die Betätigung des Einspritzkolbens erfolgt über einen bei 47 schwenkbar gelagerten Kipphebel 48, welcher an einem Ende eine Rolle 49 aufweist, die mit dem Einspritznocken 50 zusammenwirkt. Das andere Ende 51 wirkt über eine Stelze 52 auf einen den Einspritzkolben betätigenden Stössel 53. Wenn der Hebel 29, in Fig. 3 und 5 gesehen, nach links verschwenkt wird, wird der Schwenkpunkt 47 des Kipphebels 48 nach links im Sinne einer Voreinspritzung verlagert.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Einstellung des Einspritzzeitpunktes beim Start, insbesondere beim Kaltstart, von Einspritz-Brennkraftmaschinen, welche mit einer Vorrichtung zur automatischen Verstellung des Einspritzzeitpunktes im Betrieb (Spritzversteller) ausgestattet sind, welche in Abhängigkeit von einer im Betrieb auftretenden Betriebsgröße, beispielsweise von der Drehzahl, gesteuert ist, mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes gegenüber dem bei Leerlaufdrehzahl eingestellten Einspritzzeitpunkt während des Warmlaufens, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzliche Einrichtung zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes beim Start willkürlich betätigbar ist, wobei deren Betätigung beispielsweise mit der Betätigungseinrichtung für den Startschalter (22) gekuppelt ist, und daß eine Blockiereinrichtung (21, 39), welche die willkürlich betätigbare Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes in ihrer Wirklage blockiert, sowie eine durch eine beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftretende Betriebsgröße, beispielsweise den Motoröldruck, gesteuerte Ausschalteinrichtung (15, 40) für die Blockiereinrichtung (21, 39) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die willkürliche Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes durch Anschlag (45) begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die willkürlich betätigbare Einrichtung (35) zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes von einem in den Übertragungsmechanismus (27) des Spritzverstellers eingreifenden willkürlich entgegen der Wirkung einer Federung (36) betätigbaren Gestängeteil (34) gebildet ist und die Blockiereinrichtung von einem beweglichen Anschlag (39) gebildet ist, der unter der Wirkung einer Federung (42) in eine diesen Gestängeteil (32) hintergreifende und in der _Wirk- lage blockierende Stellung bringbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlag (39) von einem Kolben (42) gesteuert ist, der entgegen der den Anschlag (39) in die den Gestängeteil (32) hintergreifenden Stellung bringenden Federung durch den Druck des Motoröls beaufschlagbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (39) des durch den Motoröldruck beaufschlagten Kolbens (41) den Anschlag bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Anordnung, bei welcher der Spritzversteller die Schwenkachse eines doppelarmigen Kipphebels (48) verstellt, dessen einer Arm durch den Einspritznocken (50) verstellt wird und dessen anderer Arm auf den Einspritzpumpenkolben (Stelze 52) wirkt, der die willkürlich betätigbare Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes bildende Gestängeteil von einem Hebel (32) gebildet ist, der die Lage der Schwenkachse verstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Spritz_- versteller durch eine in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Motors verstellbare Steuerkurve betätigt wird und in die Kraftübertragung von der Steuerkurve zu den den Einspritzzeitpunkt verstellenden Verstellgliedern ein Servokolben eingeschaltet ist, der durch einen beim Betrieb des Motors auftretenden Öldruck, insbesondere durch den Druck des Motoröls beaufschlagt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Leitung (14) von der Ölpumpe (2) zum Servokolben (7) ein in Richtung zur Ölpumpe (2) schließendes Rückschlagventil (15) eingeschaltet ist und daß an die Ölleitung zwischen Rückschlagventil (15) und Servokolben (7) eine Druckquelle (18) angeschaltet ist, welche durch die willkürlich betätigbare Einrichtung (21) zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes auf den Servokolben (7) zur Wirkung gebracht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckquelle von einem durch den Motoröldruck od. dgl. aufgeladenen Druckspeicher (18) gebildet ist, der mit dem Raum zwischen Rückschlagventil (15) und Servokolben (7) über ein zum Druckspeicher hin öffnendes zweites Rückschlagventil (19) verbunden ist, und daß die willkürlich betätigbare Einrichtung zur Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes von einem in die Leitung (20) vom Druckspeicher (18) zum Servokolben (7) eingeschalteten Absperrventil, vorzugsweise einem elektromagnetisch gesteuerten Ventil (21), gebildet ist, welches willkürlich vorzugsweise durch die Einschaltung des Startschalters (22) öffenbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckquelle von einer elektrisch angetriebenen Ölpumpe (2) gebildet ist.

Zeichnung