[0001] Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs
aus. Eine solche ist aus der deutschen Patentanmeldung DE-OS 39 12 624 bekannt. Dort
wird über eine hydraulische Blockierung des Drucksteuerventils der Förderpumpe dessen
Absteuerung verhindert und somit der gesamte geförderte Kraftstoff zum Aufbau des
Steuerdrucks verwendet. Auf diese Weise kann auch bei einer kalten Brennkraftmaschine
möglichst schnell ein hoher Saugraumdruck und die damit verbundene Spritzverstellung
in Richtung früh erreicht werden. Das bekannte Kaltstartsystem besteht aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe
mit einer Spritzverstelleinrichtung, einer Förderpumpe über die ein in der Zuleitung
zur Kraftstoffeinspritzpumpe befindliches Drucksteuerventil den Zufluß zum Saugraum
steuert und zwei parallel in der Entlastungsleitung des Drucksteuerventilrückstellraumes
angeordnete Ventile, von denen eins in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des
Motors und das andere in Abhängigkeit vom Steuerdruck im Saugraum geöffnet wird. Diese
beiden Ventile in der Entlastungsleitung des Drucksteuerrückstellraumes ermöglichen
in der Warmlaufphase bzw. beim Anlassen des Motors durch eine hydraulische Blockierung
der Bypassleitung über das Drucksteuerventil, ein Absteuern des Kraftstoffzuflusses,
so daß der gesamte Kraftstoff der Kraftstoffeinspritzpumpe zufließt und in bekannter
Weise den Steuerdruck schnell aufbauen kann, was eine Verstellung der Spritzverstelleinrichtung
in Richtung früh zur Folge hat. Diese spezielle Frühverstellung wird durch Erreichen
eines bestimmten Druckes und dem damit verbundenen Öffnen des Druckventils oder am
Ende der Warmlaufphase durch Aufsteuern des Druckhalteventils aufgehoben, wobei die
Entlastungsleitung des Rückstellraumes des Drucksteuerventils nun geöffnet ist. Danach
wird der auf die Spritzverstelleinrichtung wirkende Druck in bekannter Weise drehzahlabhängig
durch das Drucksteuerventil gesteuert. Die Frühverstellung bewirkt eine Verbesserung
des Kaltstartverhaltens und des Laufes der Brennkraftmaschine in der Warmlaufphase.
Nachteilig bei der genannten Einrichtung ist die aufwendige zusätzliche Anordnung
der Druckventile in der Entlastungsleitung des Drucksteuerventils der Förderpumpe,
mit dem benötigten Bauraum und den damit verbundenen Kosten. Hieraus leitet sich die
Forderung nach einem vereinfachten Aufbau der gesamten Kaltstarteinrichtung für eine
Brennkraftmaschine ab.
[0002] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Position des Stellkolbens
der Spritzverstelleinrichtung als drehzahlproportionales Signal genutzt wird, um die
Blockierung der Entlastungsleitung des Drucksteuerventils zu steuern. Dadurch fällt
ein separates druckgesteuertes Ventil weg, was einen merklichen Kostenvorteil bei
der Herstellung der Kraftstoffeinspritzpumpe darstellt. Zudem können die Toleranzen
der Spritzverstellage beim Übergang von Kaltstartbeschleunigungs- auf Normalfunktion
klein gehalten werden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
[0003] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt
und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die Figur 1 eine schematische Darstellung
der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe und die Figur 2 den Druckverlauf im
Druckraum des Drucksteuerventils bzw. des an der Spritzverstelleinrichtung wirksamen
Steuerdrucks bei verschiedenen Funktionslagen des Stellkolbens.
[0004] In Figur 1 ist ein Teil einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe 1 dargestellt mit
einer Spritzverstelleinrichtung 2, die einen in einem Zylinder 3 verschiebbaren Verstellkolben
4 aufweist, der auf seiner einen Stirnseite von einer Rückstellfeder 5 beaufschlagt
ist, die sich ortsfest an einer Stirnseite des Zylinders 3 abstützt und sich in einem
Rückstellraum 9 befindet, der von einer Stirnseite und der Wand des Zylinders 3, sowie
einer Stirnseite des Spritzverstellkolbens 4 gebildet wird, auf dessen anderer Stirnseite
ein Spritzverstellerarbeitsraum 6 im Zylinder 3 begrenzt wird. Der Spritzverstellerarbeitsraum
6 ist über eine Drosselbohrung 7 im Spritzverstellkolben 4 mit einem Saugraum 8 im
Inneren der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden. Im Bereich des Rückstellraumes 9 weist
der Zylinder 3 an seiner zylindrischen Wand eine Eintrittsbohrung 10 auf, die über
eine durch eine mit dem Rückstellraum ständig verbundene Bohrung im Spritzverstellkolben
4 gebildete Steuerkante 11 während der axialen Bewegung des Spritzverstellkolbens
4 im Zylinder 3 geöffnet oder verschlossen wird. Zudem mündet über die Stirnseite
des Zylinders 3 eine Entlastungsbohrung 12 in den Rückstellraum 9 der Spritzverstelleinrichtung
2, so daß dieser über eine Rücklaufleitung 13 zum Kraftstofftank 14 ständig druckentlastet
ist. Der Saugraum 8 wird von einer synchron zur Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe
1 angetriebenen Förderpumpe 15 über eine Druckleitung 16 mit Kraftstoff versorgt,
wobei die Förderpumpe 15 über eine Saugleitung 17 den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank
14 entnimmt. Parallel zur Förderpumpe 15 ist eine Bypassleitung 18 angeordnet, in
der sich ein Drucksteuerventil 19 befindet. Dieses weist eine verstellbare Wand in
Form eines Steuerkolbens 20, der in einem Zylinder 21 dicht gleitet und auf der einen
Stirnseite einen Druckraum 22 begrenzt, in den die Bypassleitung 18 von der Druckleitung
16 einmündet, auf. Auf der anderen Stirnseite begrenzt der Steuerkolben 20 einen Rückstellraum
25, in dem eine Rückstellfeder 26 angeordnet ist, die sich am Steuerkolben 20 einerseits
und an der oberen Stirnseite des Zylinders 21 andererseits abstützt. Außerdem ist
eine Abflußleitung 23 des Druckraumes 22 in die zylindrische Wand des Zylinders 21
eingebracht, deren Querschnitt durch eine vom Boden des Steuerkolbens 20 gebildeten
Steuerkante 24 je nach axialer Stellung des Steuerkolbens 20 geöffnet oder verschlossen
wird. Diese Abflußleitung 23 mündet über die Bypassleitung 18 wieder in die Saugleitung
17 zur Förderpumpe 15. Der Rückstellraum 25 ist mit dem Druckraum 22 ständig über
eine Drossel 27 verbunden. Weiterhin ist der Rückstellraum 25 über eine Entlastungsleitung
29 mit dem Kraftstofftank 14 verbunden. In dieser Entlastungsleitung 29 ist ein Druckhalteventil
30 angeordnet, das das Abströmen aus dem Rückstellraum 25 blockieren kann. Dieses
Druckhalteventil 30 ist als Rückschlagventil ausgebildet und wird von einem Kugelventil
31 mit Federelement 32 verschlossen, wobei das Verschließglied durch ein temperaturabhängig
betätigtes Stellglied 33 aufgestoßen werden kann. Dieses Stellglied 33 ist zum Beispiel
ein Thermostat oder ein Dehnstoffelement, das dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine
ausgesetzt ist und somit die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine erfaßt. Dementsprechend
wird durch das Stellglied 33 bei betriebswarmer Brennkraftmaschine das Schließglied
gegen die Federkraft des Kugelventils 31 aufgestoßen und somit die Entlastungsleitung
29 zum Kraftstofftank 14 hin geöffnet. Parallel zum Druckhalteventil 30 führt eine
Entlastungsleitung 39 zur Eintrittsbohrung 10 in den Zylinder 3 der Spritzverstelleinrichtung
2, wobei durch den Spritzverstellkolben 4 ab einer bestimmten axialen Stellung ein
Öffnungsquerschnitt freigegeben wird und der Kraftstoff aus dem Rückstellraum 25 des
Drucksteuerventils 19 über den Rückstellraum 9 der Spritzverstelleinrichtung 2 zum
Kraftstofftank 14 abfließen kann. Im Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe ist ihr
Saugraum mit Kraftstoff gefüllt. Da im Druckraum 22 und im Rückstellraum 25 des Druckventils
19 derselbe Druck anliegt, verstellt die Rückstellfeder 26 den Steuerkolben 20 zum
Boden des Zylinders 21 des Drucksteuerventils 19 und verschließt somit die Abflußleitung
23. Auch der Verstellkolben 4 wird dementsprechend von der Rückstellfeder 5 in seiner
Ausgangslage gehalten und verschließt mit seinem Umfang die Eintrittsbohrung 10. Beim
Start wird die Förderpumpe 15 in Bewegung versetzt und erzeugt einen Druck im Saugraum
8 bzw. im Druckraum 22 des Drucksteuerventils 19. Da die Entlastung des Rückstellraumes
25 bei noch kalter Brennkraftmaschine im Drucksteuerventil 19 über das Druckhalteventil
30 und über die Spritzverstelleinrichtung 2 blockiert ist, wird der Steuerkolben 20
in seiner Ausgangslage gehalten und die Bypassleitung 18 bleibt verschlossen. Infolge
dessen strömt der gesamte geförderte Kraftstoff in den Saugraum 8 der Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe
1, so daß sich dort sehr schnell ein wirksamer Steuerdruck aufbauen kann. Dieses rasche
Ansteigen des Druckes im Saugraum 8, bringt auch einen schnellen Druckanstieg über
die Drosselbohrung 7 im Spritzverstellerarbeitsraum 6, wo es dann über eine axiale
Bewegung des Verstellkolbens 4 zu einer Spritzbeginnverstellung in Richtung früh kommt.
Bei einer Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit der Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe
steigt der Saugraumdruck weiter an, bis die Lage der Steuerkante 11 des Verstellkolbens
4 die Eintrittsbohrung 10 der Entlastungsleitung 29 des Rückstellraumes 25 des Steuerventils
19 freigibt. Nun ist die Enlastungsleitung nicht mehr blockiert, der Kraftstoff aus
dem Rückstellraum 25 kann über den Rückstellraum 9 der Spritzverstelleinrichtung 2
abfließen, was einen sofortigen Druckabfall im Rückstellraum 25 des Drucksteuerventils
19 zur Folge hat. Der von der Förderpumpe 15 im Druckraum 22 erzeugte Druck reicht
nun aus, den Steuerkolben 20 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 26 zu bewegen
und somit über die Steuerkante 24 am Steuerkolben 20 die Abflußleitung 23 freizugeben.
Da nun ein Teil des geförderten Kraftstoffes über die Bypassleitung 18 des Drucksteuerventils
19 abfließt, kommt es zu einem Abregeln des steilen Druckanstieges im Saugraum 8 und
der damit verbundenen Frühverstellung der Spritzverstelleinrichtung 2. Bei weiterem
Drehzahlanstieg ergibt sich ein mit der Drehzahl zunehmender Verlauf des Steuerdruckes,
da nun der Rückstellraum 25 des Drucksteuerventils 19 entlastet ist und das Drucksteuerventil
19 nun drehzahlabhängig den Druck im Saugraum 8, durch mehr oder weniger öffnen der
Abflußdrossel 23 steuert. Das Druckhalteventil 30 wird temperaturabhängig bei einer
bestimmten Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine ebenfalls öffnen. Dieses Ventil
in der Entlastungsleitung 29 des Rückstellraumes 25 des Drucksteuerventils 19 hat
die Aufgabe, die extreme Frühverstellung der Spritzverstelleinrichtung 2 nach Erreichen
der Betriebstemperatur zu beenden und beim Anlassen der warmen Brennkraftmaschine
einen frühen Spritzbeginn mit der damit verbundenen hohen Schadstoffemission zu vermeiden.
Dies wird erreicht, indem das temperaturabhängige Stellglied 33 auch bei abgestelltem
Motor und dem damit verbundenen Kraftstoffdruckabfall, bei heißem Kühlmittel das Druckhalteventil
30 geöffnet hält und somit die ständige Entlastung des Rückstellraumes 25 im Drucksteuerventil
19 gewährleistet. Wird nun der Motor gestartet, erfolgt die Druckregelung und damit
auch die Spritzverstellung sofort drehzahlabhängig über das Drucksteuerventil 19.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht somit die extreme Spritzverstellung, bis
zu einem durch den Verstellkolben des Spritzverstellers begrenzten Grad, nur bei kalter
Brennkraftmaschine. Auf diese Weise wirkt sich der Vorteil einer starken Frühverstellung
bei kalter Brennkraftmaschine nicht nachteilig auf das Anlassen bei betriebswarmer
Brennkraftmaschine aus. Der hervorzuhebende Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe
besteht in der Einsparung eines Druckventils in der Entlastungsleitung 29 des Drucksteuerventils
19, indem die drehzahlabhängige Steuerung während der Warmlaufphase des Motors über
den Verstellkolben 4 der Spritzverstelleinrichtung 2 der Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe
1 realisiert wird. In der Figur 2 ist der Verlauf der Spritzverstellung in einem Diagramm
über der Drehzahl dargestellt. Dabei zeigt die gestrichelte Linienführung die erfindungsgemäße
Kraftstoffeinspritzpumpe gegenüber der Vollinie einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe
ohne Kaltstartbeschleuniger. Nach Anlassen des Motors ist der rasche Druckaufbau im
Saugraum und damit verbunden der steile Anstieg des Spritzbeginns zu erkennen (Punkt
A - Punkt B). Im Punkt B kommt es mit Erreichen einer bestimmten Frühverstellung und
der damit verbundenen Stellung des Verstellkolbens der Spritzverstelleinrichtung zum
Öffnen der Entlastungsleitung 29 im Rückstellraum 25 des Drucksteuerventils 19 und
der damit verbundenen und bereits beschriebenen Abregelung des Kraftstoffzuflusses
zum Saugraum 8 der Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe 1. Von diesem Drehzahlpunkt an,
bis zum Erreichen der dem Punkt C entsprechenden Drehzahl bleibt der Druck im Saugraum
gleich oder steigt nur leicht an. Ab dem Drehzahlpunkt C übernimmt das Drucksteuerventil
19 die übliche drehzahlabhängige Steuerung des Steuerdrucks und damit des Spritzbeginns
der Kraftstoffeinspritzpumpe.
