DE3001155A1

DE3001155A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer selbstzuendende brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3001155A1
Application number: DE19803001155
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Dr. Konrad 7000 Stuttgart Eckert; Ing.(grad.) Franz 7000 Stuttgart Eheim; Gerald 7251 Weissach Höfer; Heinz Dipl.-Ing. 7292 Baiersbronn Links
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-01-15
Filing date: 1980-01-15
Publication date: 1981-07-16
Also published as: GB2067680B; JPS56106056A; US4541385A; JPH01163460A; FR2473633A1; GB2067680A

Description

9.1.1980 Su/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzanlage für selbstzündende Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art erfolgt die Kraftstoff zumessung unter Zwischenschaltung von Ausweichkolben, welche in Art einer Speicherung den Kraftstoff aufnehmen, um ihn dann an die Pumpenarbeitsräume abzugeben. Die Abgabesteuerung erfolgt dann gemeinsam mit der Saughubbewegung des Pumpkolbens. Die eigentliche Kraftstoffzumessung erfolgt jedoch stromauf des Ausweichkolbens. Diese bekannte Einspritzanlage hat den Nachteil, daß sich irgendwelche Drosselwirkungen in der Leitung stromab der Zumeßvorrichtung sowie auch das Arbeiten des Ausweichkolbens mit seiner Hysterese und Rückstellfeder nachteilig auswirken, wodurch sich die bereits zugemessene Kraftstoffmenge verändern kann.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffexnsprxtzanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Kombination von Kolben und Steuerglied (Ventil oder Verteiler) stromab der Zumeßeinheit keinerlei die Menge beeinflussende Vorrichtungen vorhanden sind. Außerdem sind mehrere wichtige Bauteile in einer Baueinheit angeordnet, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Nachfolgenden näher beschrieben.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Varianten sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In den Figuren 1 bis 11 ist das erste Ausführungsbeispiel mit verschiedenen Verteilereinheiten mit Zumeßkolbenvorrichtungen und in Figur 12 das zweite Ausführungsbeispiel dargestellt.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage dargestellt für einen Sechs-Zylinder-Motor. Es ist jedoch nur eine Pumpedüse 10 dargestellt, die von einer Ζμπίθβ- und Verteilereinheit 11 angesteuert wird, welche auch die anderen fünf Pumpedüsen steuert. Während die Zumeß- und Verteilereinheit mit einem mittleren Kraftstoffdruck arbeitet, wird durch die Brennkraftmaschine 12 außer der Zumeß- und Verteilerein-

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heit 11 auch ein Pumpensystem 13 angetrieben, das den Hochdruck für eine Servoflüssigkeit, die vorzugsweise auch Kraftstoff ist, erzeugt. Die Regelung des Kraftstoffeinsprit.zsystems erfolgt mit Hilfe eines elektronischen Steuergerätes 14, in dem die wie weiter unten beschriebenen an verschiedenen Stellen aufgenommen Ist-Signale verarbeitet werden und entsprechende Soll-Signale über Wandler den entsprechenden Steuerteilen der Einspritzanlage eingegeben werden.

Das Hochdruckpumpensystem 13 arbeitet mit zwei hintereinander geschalteten Pumpen. Eine Vorpumpe 17, die den Kraftstoff aus einem Behälter 18 ansaugt und über einen Filter 19 zu einer

als Hochdruckpumpe arbeitenden Servopumpe 20 fördert. Ein elektrisches Nullh^bstellwerk "bzw,
'/Druckhalteventil hält einen ausreichenden Vorforderdruck aufrecht. Der Druck der Servopumpe 20 bzw. deren Förderleistung ist über ein Magnetstellwerk 21 änderbar. Das Magnetstellwerk 21 erhält als Wandler über die Klemme 1 vom elektronischen Steuergerät 14 das entsprechende Steuersignal. Von der Servopumpe 20 führt eine Druckleitung 22 zu den einzelnen Pumpedüsen, welche alle aus dieser Hochdruckleitung 22 mit Servoflüssigkeit, meist Kraftstoff versorgt werden. An die Druckleitung 22 ist ein Druckspeicher 23 angeschlossen, um bei den Düsen einen weitgehend konstanten Druck zu erhalten. Die Druckleitung 22 ist gegenüber der Servopumpe 20 durch ein Rückschlagventil 24 angekoppelt. Der Druck in der Leitung 22 wird durch einen Geber 25 gemessen und über die Anschlußklemmen β an das elektronische Steuergerät 14 weiter gegeben. Das elektronische Steuergerät 14 bewirkt dann entweder bei durch den Druckgeber 25 festgestellten Änderungen eine Korrektur des Förderdruckes der Pumpe über das Magnetstellwerk 21 oder dieses bewirkt eine Änderung des Hochdrukkes in Abhängigkeit von sonstigen im elektronischen Steuergerät 14 eingegebenen Motorkenngrößen.

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Die Pumpe-.düsen 10, von denen nur eine dargestellt ist, arbeiten mit einem Servokolben 26. Der Servokolben 26 ist als Stufenkolben ausgebildet (oder bestehend aus zwei Kolben unterschiedlichen Durchmessers), dessen größere Fläche einen Servodruckraum 27 und dessen kleinere Fläche den Pumpenarbeitsraum 28 begrenzt. Vom Pumparbeitsraum 28 führt eine Druckleitung 29 zum Druckraum 30 der Düse. Die Düse arbeitet mit einer Düsennadel 31» die durch eine Schließfeder 32 in Schließrichtung belastet ist. Die Schließfeder 32 stützt sich auf ihrer der Düsennadel 31 abgewandten Seite am Bund 33 eines' Schließkolbens 34 ab, der mit seiner der Düsennadel abgewandten Stirnseite in den Pumparbeitsraum 28 ragt.

Die Verbindung zwischen Servodruckleitung 22 und Servodruckraum 27 wird durch ein Schieberventil 35 gesteuert. Dieses Schieberventil 35 wird von der Zumeß- und Verteilereinheit 11 her synchron zum Gang des Motors 12 betätigt und verbindet dabei abwechselnd den Servodruckraum 27"entweder mit der Druckleitung 22 oder einer Entlastungsleitung 36. Das Schiebeventil 35 arbeitet mit einem Steuerschieber 37, der hydraulisch angetrieben, gegen eine Rückstellfeder 38 verschiebbar ist. Der durch die Stufe des Servokolbens 26 gebildete Raum 39 sowie die die Federn 32 und 38 aufnehmenden Räume sind über eine Leckleitung 40 mit der Entlastungsleitung 36 verbunden. Die Lage und/oder auch der Weg des Steuerschiebers 37 wird über einen Weggeber 41 gemessen, und über die Klemmen 7 dem elektronischen Steuergerät 14 eingegeben.

Die beschriebene Pumpedüse arbeitet wie folgt: über eine Zumeßleitung kh und ein Rückschlagventil 43 wird der Pumparbeitsraum 28 von der Zumeß- und Verteilereinheit her mit Kraftstoff zugemessener Menge versorgt. Hierbei wird der Servokolben 26 in den Servoraum 27 geschoben und verdrängt

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dabei Kraftstoff über das Schiebeventil 35 in die Entlastungsleitung 36. Sobald dann der Steuerschieber 37 von der Zumeß- und Verteilereinheit 11 her betätigt entgegen der Feder 38 verschoben wird, wird die Servodrucklextung 22 mit dem.Servodruckraum 27 verbunden, nach dem oder kurz bevor dieser von der Entlastungsleitung 36 getrennt wurde. Hierdurch wird der Servokolben bzw. der Pumpkolben 26 in den Pumparbeitsraum 28 verschoben und verdrängt dabei über die Druckleitung 29 Kraftstoff in den Druckraum 30. Sobald ein ausreichender Druck erreicht ist, wird die Ventilnadel 31 entgegen der Feder 32 verschoben., so daß der Kraftstoff über Spritzöffnungen 42 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Nach einem bestimmten Förderhub des Pumpkolbens 26 wird durch seine untere Stirnkante der Abfluß zur.Druckleitung 29 gesperrt, so daß der Kraftstoffdruck im Raum 28 weiter ansteigt bis der Schließkolben 34 zuerst gegen die Feder 32 und danach unmittelbar gegen die Düsennadel 31 verschoben wird . Da inzwischen die Förderung zum Druckraum. 30 über die Druckleitung 29 unterbrochen ist, erfolgt ein schnelles und gutes Schließen der Einspritzdüse. Sobald dann der Steuerschieber 37 wieder in die dargestellte Ausgangslage gleitet, und zwar gesteuert durch die Zumeß- und Verteilereinheit 11 kann auch wieder in den Pumparbeitsraum 28 Kraftstoff zugemessen werden, wobei dann der Pumpkolben 26 entsprechend verschoben wird. Es kann ein neuer Einspritzvorgang erfolgen.

Die Zumeß- und Verteilereinheit 11 arbeitet it einem Verteiler 45 der von der Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird. Die Drehzahl des Verteilers 45 und bei dem Ausführungsbeispiel auch der Hochdruckpumpe 20 wird über einen Drehzahlgeber 46 gemessen und über die Klemme N/N dem elektronischen Steuergerät 14 eingegeben. Der Verteiler 45 hat eine doppelte

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Steuerfunktion. Einerseits verteilt er jeweils eine zugemessene Kraftstoffmenge zu den einzelnen Pumpedüsen und andererseits bestimmt er den Spritzbeginn., indem er entsprechend

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die Steuerschieber 37/betätigt. Den Kraftstoff erhält er von einer Pumpe 47 her, die einen mittleren Druck erzeugt. Der Förderdruck dieser Pumpe 47 wird durch ein Drucksteuerventil 48 bestimmt. Zwischen Pumpe 47 und Verteilereinheit 11 ist ein Filter 49 angeordnet. Der Kraftstoff gelangt von der Mitteidruckpumpe 47 her in einen Sammelraum 50 im Gehäuse der Zumeß- und Verteilereinheit 11. Von dem Sammelraum

50 gelangt der Kraftstoff dann über eine Leitung 51 zn der eigentlichen Kraftstoffzumeßeinrichtung. Diese Kraftstoffzumeßeinrichtung besteht in einem hin- und hergehenden Zumeßkolben 52, dessen Hub durch einen Anschlag 53 bestimmt wird. Über entsprechende Verteilerbohrungen 54 im Verteiler 45 werden die Räume 55 beiderseits des Zumeßkolbens 52 mit der Leitung 51 bzw. der Zumeßleitung 44 der Pumpedüse verbunden, und zwar derart, daß immer einer der Räume 55 mit der Leitung

51 und der andere der Räume 55 mit dem Pumparbeitsraum 28 mit der Pumpedüse verbunden ist. Der Zumeßkolben 52 wird dabei durch den über die Leitung 51 zuströmenden Kraftstoff verschoben und fördert dabei über die Zumeßleitung 44 in den Pumparbeitsraum 48 solange bis der Zumeßkolben 52 an den Anschlag 53 stößt. Der Anschlag 53 wiederum ist verstellbar, so daß der zulässige Weg des Zumeßkolbens 52 die Einspritzmenge bestimmt. Die Anfangender Zumeßleitungen 44 sowie die Mündungen der Leitung 51 sind derart um den Verteiler aufgeteilt, daß immer abwechselnd der Pumparbeitsra ..i 28 "einer anderen Pumpedüse mit Kraftstoff versorgt wird, und zwar immer abwechselnd aus einem der zwei Zumeßräume 55. Der Anschlag 53 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Stellmotor Q verstellt, der sein Steuersignal über die Klemme 4 vom elektronischen Steuergerät 14 her erhält. Im

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Stellmotor Q ist gleichzeitig ein Ist-Wertgeber vorhanden, der die Ist-Lage des Anschlags 53 über die Klemmen 5 dem elektronischen Steuergerät 14 eingibt. Die einzuspritzende Kraftstoffmenge wird im elektronischen Steuergerät in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangsgrößen bestimmt. Eine dieser Eingangsgrößen ist die Stellung des Gaspedals 57, eine andere Größe ist die Drehzahl über die Klemme N vom Drehzahlgeber 46 her eingegeben. Weitere Größen können die Temperatur T oder der Luftdruck P,- sein. In jedem Fall besteht hier ein nahezu optimaler Freiheitsgrad in der Einflußnahme auf die Kraftstoffeinspritzmenge. Da der Spritzbeginn hier unabhängig von der Kraftstoffzumessung bestimmt wird, kann mit verhältnismäßig groben Toleranzen bei der Verteilung der Zumeßmengenzu den einzelnen Düsen gearbeitet werden.

Die zweite Funktion des Verteilers 45 ist die Steuerung des Spritzbeginns. Hierfür ist um den Verteiler im Bereich des Sammelraums 50 ein Ringschieber 58 angeordnet. Dieser Ringschieber weist radial Bohrungen 59 auf, die von in der Mantelfläche des Verteilers angeordneten Längsnuten 60 während des Rotierens des Verteilers aufgesteuert werden. Von den Längsnuten 60 führt ein im Verteiler 45 angeordneter Kanal 61 zu einer in der Mantelfläche des Verteilers angeordnete Verteilerlängsnut 62. Diese Verteilerlangsnut 62 steuert die Mündungen von Steuerleitungen 63 auf, die jeweils zu den Pumpendüsen und dort zu den Schieberventilen 35 führen. Die Anfänge der Steuerleitungen 63 sind entsprechend um den Verteilerumfang verteilt, so daß nacheinander die Schieber 37 durch den vom Sammelraum 50 herströmenden Kraftstoff betätigbar sind. Die überdeckung der Längsnut 62 an den einzelnen Steuerleitungen 63 ist verhältnismäßig groß, so daß hier keine genauen Toleranzen eingehalten werden müssen. Die Aufsteuerung der Bohrungen durch die Längsnuten 60 hingegen muß sehr genau arbeiten, da diese den Spritzbeginn bestimmen. Jeweils dann, wenn

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der Schieber 37 der Pumpedüse die Druckleitung 22 mit dem Servodruckraum 27 verbindet, beginnt die Einspritzung. Um diesen Einspritzbeginn variieren zu können, ist der Ringschieber 58 auf dem Verteiler 45 verdrehbar. Hierdurch wird der Zeitpunkt zu dem die Längsnuten 60 die Radialbohrungen 59 aufsteuern bezüglich der Drehlage der Antriebswelle verschoben. Entsprechend wird der Beginn der Einspritzung, d. h. der Beginn des Betätigens des Schiebers 37 verstellt. Eine derartige Spritzbeginnverstellung kann aus verschiedenen

Gründen erforderlich sein z.B. in Abhängigkeit der Dreh-Last der zahl, aber auch in Abhängigkeit von der/Temperatur und anderen Motorkenngrößen. Die Verdrehung des Ringschiebers 58 erfolgt iiiit Hilfe eines Stellmotors 64. Dieser Stellmotor erhält als Wandler sein Betätigungssignal vom elektronischen Steuergerät 14 her über die Klemmen 2. Die Ist-Lage des Drehschiebers wird über die Klemmen 3 als Gebergröße dem elektronischen Steuergerät 14 eingegeben. Um irgendwelche sich durch die hydraulische Betätigung ergebende Fehler zu korrigieren, wird der Geberwert des Stellmotors 64 mit dem Geberwert des Geber 4l vom Schieberventil 35 verglichen. Auch hier ist ein Optimum an Feineinstellung und an Einflußnahme insbesondere Berücksichtigung von Motorkenngrößen möglich.

Durch die gewählte Kombination zwischen elektronischen Gebern, elektrischen Wandlern sowie mechanischen Steuerteilen ist es möglich, über Motorkenngrößen Einflüsse auf das Einspritzgesetz zu nehmen, ohne daß nachteilige Nebeneinflüsse zwischen den Steuereinheiten wie z. B. Zumeßeinrichtung und Spritzbeginneinrichtung bestehen.

In Fig. 2 ist eine Zumeß- und Verteilereinheit dargestellt, die im Prinzip so wie in Fig. 1 dargestellt, arbeitet. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird für die Spritzbeginnsteuerung die Flüssigkeit nicht

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von der Mitteldruckpumpe für Kraftstoff her bezogen, sondern von der Hochdruckleitung 22' der Servoflüssigkeit. Die Servorflüssigkeit kann beispielsweise ein dickeres Öl als Kraftstoff sein, um dadurch die Leckagen geringer zu halten, die insbesondere bei Hochdruck wirksam sind. Um auf einen vertretbaren Steuerdruck zu kommen, ist in der von der Hochdruckleitung 22' zur Verteilereinheit 11' führenden Leitung 66 eine Drossel 67 geschaltet. Stromab dieser Drossel -67 zweigt von der Leitung 66 eine Steuerleitung 68 ab, in der ein Druckhalteventil 69 angeordent ist. Diese Art des Bezugs der Steuerflüssigkeit für den Spritzbeginn ist hier nur beispielhaft gezeigt. Selbstverständlich kann auch bei diesem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als Steuerflüssigkeit Kraftstoff dienen oder Flüssigkeit, die von einer Mitteldruckpumpe gefördert wird.

Aus der Leitung 66 gelangt dann der Kraftstoff über die Radialbohrung 59' und vcn dort in eine in der Mantelfläche des Verteilers 45' angeordnete Ringnut 70. Von dieser Ringnut 70 zweigt dann die Verteilerlängsnut 62' ab, welche die um den Verteiler herum verteilten Mündungen der zu den Pumpedüsen führenden Steuerleitungen 63' zur Betätigung des an der Pumpedüse angeordneten Steuerschiebers aufsteuert. Die nicht der Verteilernut 62' verbundenen Steuerleitungen 63' können über Längsnuten 65' druckentlastend sein, um einen Rücklauf des Steuerschiebers der Pumpedüse zu ermöglichen. Die Längsnut 65' ist ebenfalls /der Mantelfläche des Verteilers 45' angeordnet. Sie mündet in eine Ringnut 71, die wiederum mit einer Leckleitung 72 in stetiger Verbindung ist. In der Leckleitung 72 ist ein Druckhalteventil 73 angeordnet, um einen Mindestdruck im

Steuersystem für den Spritzbeginn aufrechtzuerhalten, damit ein Übereixtlasten der Steuerleitung vermieden wird.

In Fig. 5 ist ein Schnitt durch den Verteiler gemäß der Linie c in Fig. 2 dargestellt. Die Von der Verteilereinheit 11' ange-

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steuerten Pumpedüsen sind mit 1 bis 6 durchniin^i^nerUrir Während die Steuerschieber 37' der Düsen 1, J>, 4, 5 und 6 gerade im Rücklauf sind bzw. ihre Ausgangsstellung einnehmen, bewegt sich der Steuerschieber 37' der Pumpedüse 2 entgegen seiner Rückstellfeder 38' und verbindet dabei die Druckleitung 22' mit dem Servordruckraum 27' der Pumpedüse. Die in dieser Figur dargestellte Pumpedüse 10' ist in Ausgangsstellung des Pumpkolbens 26' dargestellt. Entsprechend der dargestellten Steuerstellung ist die Steuerleitung 63' der Pumpedüse 2 mit der Verteilernut 62' verbunden. Die Steuerleitungen 63' der Pumpedüaen 1, 3, 4, 5 und 6 hingegen sind mit der Entlastungslängsnut 65' verbunden.

Der Verteiler 45 ist in einer Steuermuffe 75 gelagert, die im Gehäuse 76 der Verteilereinheit 11' verdrehbar angeordnet ist. Beim Verdrehen der Steuermuffe 75 wird der Zeitpunkt, zu dem die Verteilerlängsnut 62' die Steuerleitung 63' aufr steuert verändert. Diese Veränderung bewirkt eine entsprechende Verschiebung des Einspritzbeginns. Da der Spritzbeginn in erster Linie drehzahlabhängig geändert werden soll, greift an einem Arm JJ der Steuermuffe 75 ein Kolben 78 an, der auf seiner dem Arm 77 abgewandten Seite von Flüssigkeit beaufschlagt ist, deren Druck sich in Abhängigkeit der· Drehzahl ändert. Diese Spritzzeitpunktänderung ist jeweils in Bezug auf die Motorwellendrehlage zu verstehen, d. h. auf die Lage der Kolben der Brennkraftmaschine. Je höher die Drehzahl ist, desto früher soll der Spritzbeginn erfolgen. Da für die Aufbereitung des Kraftstoffes entsprechend weniger Zeit zur Verfügung steht, als bei kleinen Drehzählen. Aus diesem Grunde wird bei zunehmendem Druck des Jen Kolben 78 beaufschlagenden Kraftstoffes der Kolben in der Figur 5 nach unten verschoben, was entsprechend eine Veränderung des Spritzbeginns auf früh bewirkt, da die Verteilernut 62' etwas früher die Steuerleitung 63' aufsteuert. Die Verschiebung des Kolbens 78 erfolgt gegen die Kraft einer Rückstellfeder 79-

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Der drehzahlabhängige Druck dieser Spritzbeginnverstellvorrichtung wird durch eine Pumpe 80 erzeugt (Fig. 2), die mit dem Verteiler 45' von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der Förderdruck der Pumpe 80 wird zusätzlich durch ein Drucksteuerventil 81 gesteuert, so daß er sich proportional mit der Drehzahl ändert. Von der Druckleitung 82 dieser Pumpe 80 zweigt abgesehen von der zur Spritzverstellvorrichtung führenden Leitung 83 eine Leitung 84 ab, die zu der Zumeßeinheit der rumpedüsen führt. Diese Leitung ist durch ein Magnetventil 85 sperrbar. Die in der Verteilereinheit 11' untergebrachte Zumeßeinheit arbeitet wiederum mit einem Zumeßkolben 52', dessen Hub durch einen Anschlag 53' änderbar ist. Die Räume auf beiden Seiten des Zumeßkolbens 52' werden durch im Verteiler 45' angeordnete Radialbohrungen 54' abwechselnd mit der Leitung 84 bzw. einer zu den Pumpedüsen führenden Zumeßleitungen 44' verbunden.

Figur 3 zeigt einen Teilquerschnitt durch die Verteilereinheit 11' gemäß der Linie A in Figur 2. In der dargestellten Stellung kann der Kraftstoff unmittlbar von der Pumpe 80 über die Leitung 84 und die Radialbohrung 54' in den Raum 55' vor den Zumeßkolben 52' gelangen. Dieser wird dabei entsprechend verschoben. In der Ebene AA werden die Pumpedüsen 2, 4 und 6 vom Verteiler versorgt.---'-l'₌l~ .... Die Zumeßleitungen 44' sind in dieser Stellung gerade durch den Verteiler 45' gesperrt.

In Figur 4 ist ein Schnitt durch den mittleren Teil der Verteilereinheit 11' gemäß der Linie B in Figur 2 dargestellt. Die Stellungen in Figur 2, 3₃ 4 und 5 entsprechen einander, d. h. die Darstellungen zeigen ein und dieselbe Stellung des Verteiler 45'. Im Schnitt BB hat die Radialbohrung 54' gerade eine der Steuerleitungen 44' aufgesteuert, nämlich die zu der Pumpedüse 1. Die Verbindungen zur Zuführleitung 84 bzw. zu den Zumeßleitungen 44' der Pumpedüsen und 5 sind gesperrt. Der Zumeßkolben 52' verdrängt also die durch seinen möglichen Hub bestimmte Kraftstoffmenge zur

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Pumpedüse 1 hin.

In Figur 6 ist wiederum ein Schnitt CC entsprechend dem in Figur 5 dargestellt. Die Verteilereinheit 11' ist jedoch für eine andere Art von Düsen ausgebildet, nämlich für offene Düsen. Die offene Düse hat keine Düsennadel, sondern der Kraftstoff wird unmittelbar den Spritzöffnungen vorgelagert, um für die Einspritzung dann vom Pumpenkolben durch die Gpritzöffnungen gepreßt zu werden. Damit jedoch bei einer derartigen offenen Düse während der nicht einer Explosion dienenden Hübe der Motorkolben der Pumparbeitsraum nicht mit Gasen gefüllt wird, bleibt der Pumpenkolben in seiner ausgefahrenen Stellung bis unmittelbar vor dem Einspritzhub. Eine derartige offene Düse ist in Figur 14 dargestellt. In Figur 6 ist nun die Längsnut 62''. , die unter Kraftstoffdruck steht, entsprechend breit ausgeführt um die Steuerschieber 37' der Pumpedüsen 2, 3, 4 und 5 in ausgefahrener Stellung zu halten und damit entsprechend die Pumpenkolben in ihrer ausgefahrenen Lage zu halten. Die Steuerleitungen der Pumpedüsen 1 und 6 hingegen stehen mit der Längsnut 65'' in Verbindung, die druckentlastet ist, so daß die zugehörigen Steuerschieber 37' in ihrer Ausgangslage sind, wodurch die Pumpkolben 26' ebenfalls in Ausgangslage sind. Während dieses Zeitabschnittes wird von der Verteilereinheit bei der Pumpedüse 1 der Pumparbeitsraum 28' mit Kraftstoff gefüllt. Sobald dann der Verteiler 45'' um ca. 60 Grad weitergedreht hat, ist die Pumpedüse 6 in Einspritzfunktion, hingegen die Pumpedüse 1 unmittelbar davor. In den Pumparbeitsraum 28' der Pumpedüse 2 hingegen wird dann gerade Kraftstoff zugemessen.

In den Figuren 7 bis 11 sind verschiedene Vorrichtungen dargestellt, mit denen der Anschlag 53 des Zumeßkolbens 52 verstellbar ist. Es handelt sich also um die eigentliche

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Zumeßvor richtung Q. "A& ' 300 Ί 1 OO

Bei dem in Figur 7 dargestellten Beispiel folgt die Verstellung elektrohydraulisch. Die Druckflüssigkeit einer Pumpe 86 dient zur Verstellung eines Kolbens 87, der am Anschlag 53 angreift. Die Verstellung erfolgt entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 88. Statt der Pumpe 86 kann auch eine Kraftstoffquelle der Kraftstoffeinspritzanlage dienen, die dafür geeignet erscheint. Die Steuerung der Flüssigkeit erfolgt über ein Magnetventil 89, das drei verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann. Eine neutrale Stellung und jeweils eine durch einen der zwei Magnete bewirkten Stellung. In der dargestellten Einstellung ist der Verstellkolben 87 gesperrt. Sobald der untere Magnet erregt wird, verschiebt sich der Verstellkolben 87 durch die Feder 88 angetrieben nach rechts. Hierdurch .wird der Hub des Zumeßkolbens 52 vergrößert, d. h. die Einspritzmenge der Pumpedüsen nimmt zu. Wenn der obere Magnet des Magnetventils 89 erregt wird, wird der Verstellkolben 87 entgegen der Kraft der Feder nach links verschoben, d. h. die Einspritzmenge nimmt ab. Die jeweilige Lage des Kolben 87 kann durch einen Weggeber 90 gemessen werden, was insbesondere eine Rolle spielt, wenn, wie in Figur 1 dargestellt, die Anlage mit einem elektronischen Steuergerät betrieben wird. Eine derartige Vorrichtung ist besonders für die zunehmend an Bedeutung gewinnende digitalelektronischen Steuergeräte von Interesse.

In Figur 8 ist eine rein hydraulisch arbeitende Kraftstoff zumeßvorrichtung dargestellt. Der von der Flüssigkeitsquelle 86' erzeugte Druck beaufschlagt einen Stellkolben 87¹, der wiederum unmittelbar am Anschlag 53 angreift. Der Rückstellfeder 88', die sich an einem Federteller 91 abstützt, wirkt eine Ausgleichfeder 92 entgegen. Der Druck der Stellflüssigkeit wird durch ein Drucksteuerventil 93 bestimmt, bei dem ein Kolben 94 entgegen einer Rückstellfeder 95 verschoben wird und dabei eine Abflußöffnung 96 mehr oder aufsteuert.

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In der Abflußleitung 97 des Drucksteuerventils 93 ist eine verstellbare Drossel 98 angeordnet. Stromauf dieser Drossel 98 ist eine Leitung 99 vorgesehen, die in dem die Feder 95 aufnehmenden Raum führt. Je nachdem, wie stark die Drossel 98 wirkt, erhöht sich auch der Druck auf der Rückseite des Steuerkolbens 9^ und damit auch der auf dem Kolben 87^r der Mengenstellvorrichtung wirkende Druck. Die Drossel 98 dient also als Steuergröße für die Kraftstoffeinspritzmenge. Wird die Drossel verkleinert, wird der Kolben 87' nach links verschoben und auch die Kraftstoffeinspritzmenge verkleinert. Wird hingegen die Drossel vergrößert, so wird der Kolben 87' nach rechts verschoben und die Einspritzmenge vergrößert.

Bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Anschlag 53 über eine Schraubenspindel 100 verstellt, ' welche durch einen Stellmotor 101 verdrehbar ist. Der zurückgelegte Spindelhub kann über einen Weggeber 102 gemessen werden. Auch bei dieser Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn sie mit einem elektronischen Steuergerät zusammenwirkt .

Bei dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstellung des Anschlags 53 über einen Nocken 104, der über eine Achse 105, zum Beispiel durch einen Drehmagneten betätigbar ist. Der Nocken 104 verschiebt dabei einen Zwischenkolben 106 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 107.

Eine Vorrichtung mit der die Rückstellkräfte besonders günstig aufgefangen werden können, ist in Figur 11 dargestellt. Der Abschlag 53 des Zumeßkolbens erhält bei dem Aufschlagen des Zumeßkolbens auf ihn einen Stoß, der bei schwächeren Verstellvorrichtungen eine Verregulierung zur Folge haben kann. Die Stoßrichtung ist in Richtung zunehmender Einspritzmenge, so daß bei einem sich Auswirken der Stöße auf die Verstellvorrichtung eine unerwünschte Zunahme der Einspritzmenge und damit ein Durchgehen des Motors die Folge sein können.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Stellgröße über einen quer zur Verteilerachse verschiebbaren Kolben 109 eingegeben, der über einen Hebel 110 eine Rolle mit Rädern 111 und 111' mit zweierlei Durchmessern verschiebt.. Diese Rolle stützt sich einerseits mit dem Rad 111' an einer schrägen Ebene 112 ab und wirkt mit dem Rad 111 andererseits auf einen Zwischenkolben 113, welcher wiederum an dem Anschlag 53 angreift. Das größere Rad 111 wird dabei in einer Nut 112' der Ebene 112 freigehalten. Um eine konstante Verbindung zwischen dem Anschlag 53 und dem Zwischenkolben 113 zu gewährleisten, ist der Zwischenkolben 113 über eine Feder 114, die sich an einem Federteller 115 abstützt, in Richtung Anschlag 53 belastet. Die vom Anschlag 53 über den Zwischenkolben 113 und die Rolle 111 auf den Kolben 109 wirkenden Kräfte sind somit auf ein Minimum reduziert. Die Übertragung der Kräfte hängt natürlich von der Steigung der schrägen Ebene 112 ab. Je flacher die Schrägung ist, desto größer ist der erforderliche Weg des Kolbens 109 um eine entsprechende Verstellung des Anschlags 53 zu bewirken.

Bei dem in Figur 12 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel besteht die Zumeß- und Verteilereinheit aus zwei 2/3-Magnetventilen und einer Äusweichkolbenvorrichtung 120. Das Magnetventil 121, von dem jeder Pumpedüse eines zugeordnet ist, dient der Spritzbeginnverstellung durch Betätigung des Schieberventils 35 (Figur 1), indem je nach Schaltstellung die Pumpe 47 entweder mit der zum Schieberventil führenden Leitung 63 oder diese Leitung mit einem Leckkanal 122 verbunden wird. Die Kraftstoffzumessung erfolgt hingegen über das Magnetventil I23, welches in der einen Schaltstellung die Pumpe 47 mit der Ausweichkolbenvorrichtung 120 und in der anderen Schaltstellung letztere mit der zum Pumparbeitsraum führenden Leitung 44 verbindet. Die Äusweichkolbenvorrichtung 120 arbeitet mit einem durch eine Feder 12,4 belasteten Kolben 125. Der Hub des Kolbens l'S5 und damit die durch, die Feder 124 in den Pumparbeitsraum zu fördernde Kraftstoffmenge wird durch

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einen Hubgeber 126 gemessen. Da immer nur ein Teil der Pumpkolben eine Füllung des Pumparbeitsraums aufgrund ihrer Arbeitsstellung ermöglicht, können durch ein Magnetventil mehrere Pumpedüsen versorgt werden. Im Beispiel sind es drei, Es wird immer nur die Pumpedüse versorgt, die einen Saughub vollzieht oder beendet hat.

Der Geber 126 sowie die Magnetventile 121 und 123 wirken mit dem elektronischen Steuergerät zusammen.

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Kraftstoffeinspritzanlage für selbstzündende Brennkraftmaschinen

Zusammenfassung

Es wird eine Pumpedüsen-Einspritzanlage vorgeschlagen, mit einem zentralen Kraftstoffzumeßgerat, das mit einem Ausweich- bzw. Zumeßkolben und einem Verteiler oder Wegeventil als Zumeßsteuerglied arbeitet.

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Claims

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9.1.1980 Su/Kö

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

ν l.yKraftstoffeinspritzanlage mit Pumpedüsen für selbstzündende Brennkraftmaschinen mit einer die einspritzende Kraftstoffmenge bestimmenden in den Pumparbeitsraum unter den Pumpkolben vorlagernden Kraftstoffzumeßeinrichtungj dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit einem im Hub änderbaren Kolben (52) arbeitet, dessen Förderraum (55) über ein Steuerglied (45) abwechselnd mit einer Kraftstoffquelle bzw. dem ^aPumparbeitsraum (28) einer der Pumpedüsen (10) verbunden wird.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als doppeltwirkender Zumeßkolben (shuttle) ausgebildet vor seinen Stirnseiten je einen Pörderraum (55) aufweist und daß das als Verteiler (45) ausgebildete Steuerglied abwechselnd die Förderräume (55) mit der Kraftstoffquelle bzw. dem Pumparbeitsraum (28) einer der Pumpedüsen verbindet, so daß die Kraftstoffquelle (47, 80) als Förderantrieb des Zumeßkolbens (52) dient (Figuren 1 bis 11).

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3· Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Zumeßkolbens (52) durch einen über einen Zuiueßwandler (Q) verstellbaren Anschlag (52) änderbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zumeßkolben (52) in einer Zentralbohrung des Verteilers (45) koaxial zu diesem angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (53) in die Zentralbohrung ragt, diese verschließend.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die am Anschlag (53) vom Förderraum (55) her angreifende Kraft durch eine in entgegengesetzter Richtung angreifende Feder (92) mindestens teilweise ausgeglichen ist (Figur 8 und 11).

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der am Anschlag (53) vom Förderraum (55) her angreifenden Kraft zwei Baueinheiten (11) vorgesehen sind, deren Anschläge (53) auf ihrer dem jeweiligen Förderraum (55) abgewandten Seite einander zu-

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gewandt sind, wobei zwischen den Anschlägen ein über den
Zumeßwandler (Q) verschiebbarer Keil angeordnet ist (nichtdargestellt).

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 3
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (53) über
eine Schraubspindel (100) verstellbar ist (Figur 9).

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als gegen eine Feder verschiebbarer Ausweichkolben ausgebildet ist und daß das Steuerglied als insbesondere 3/2-Wegeventil in einer Steuerstellung den auf der Feder abgewandten Seite des Kolbens angeordneten Zumeßraum mit der Kraftstoffquelle und in der
anderen Steuerstellung diesen Zumeßraum mit dem Pumparbeitsraum der Pumpedüsen verbindet, wobei die Feder als Antrieb für die Förderung aus dem Zumeßraum in den Pumparbeitsraum dient (Figur 12).

10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil hydraulisch über einen
Verteiler bzw. elektrohydraulisch betätigt wird (nicht
dargestellt).

11. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch S, dadurch ge

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kennzeichnet j daß das Wegeventil mechanisch betätigt wird (nicht dargestellt).

12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil als Magnetventil ausgebildet ist.

13- Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Zumeß- bzw. Ausweichkolbens mindestens mittelbar durch einen entsprechenden Geber gemessen wird und daß der Meßwert in einem elektronischen Steuergerät verarbeitet wird, in dem sonstige Kenngrößen wie insbesondere des Motors verarbeitet werden und durch welches Wandler der Einspritzanlage wie beispielsweise Magnetventile oder Zumeßwandler ansteuerbar sind.

14. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennnzeichnet, daß mehrere Pumpedüsen gleichzeitig während ihres Saughubes durch ein Wegeventil mit Ausweichkolben versorgt werden.

15. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit durch Servoflüssigkeit angetriebene Pumpkolben der Pumpe-

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düsen (10) arbeitet, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von im Durchmesser größerem Servokolben (26).

16. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit einer proportional zum Takt der Brennkraftmaschine die Servoflüssigkeit für den Pumpkolbenantrieb steuernder Vorrichtung (¹Il) für den Spritzbeginn j insbesondere in Form eines Wegeventils arbeitet.

17· Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumeßvorrichtung und Spritzbeginnvorrichtung gemeinsam angetrieben werden, wobei für die Flüssigkeitssteuerung eine gemeinsame mit nur einem insbesondere rotierenden Verteiler (45) arbeitende Baueinheit dient.

18. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der mit motorsynchroner Drehzahl rotierende Verteiler (45) in einer Zylinderbohrung arbeitet, wobei die Vorrichtung zwar nebeneinander aber unabhängig voneinander in bekannter Weise über in Mantelfläche und Zylinder angeordnete Nuten (60, 62-, 65, 70, 71) und Bohrungen (54, 59) gesteuert werden und die Flüssigkeitsquelle (22) jeweils mit mindestens einer Pumpedüse (10) oder mindestens eine Pumpedüse mit einer Entlastungsleitung (36) verbunden wird.

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19. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 15 oder 16j dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzbeginnvor- " richtung mit elektrischen Mitteln, insbesondere in Form von Magnetventilen arbeitet, welche durch das elektronische Steuergerät angesteuert, in einer Zentralbaueinheit angeordnet in den einzelnen Pumpedüsen angeordnete Wegeventile hydraulisch betätigt.

20. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorrichtungen unabhängige Kraftstoffquellen dienen.

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