DE3211877A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

R. 17699

2.3.1932 Wo/Kc

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Kraft stoffeinspritzpumpe
Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraft stoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei solch einer bekannten Pumpe wird die Förderdauer durch das als Regelschieber ausgebildete Stellglied bestimmt, während die Einspritzmenge durch eine verstellbare 3ypassdrossel parallel zur Einspritzdüse verändert wird. Somit ist die Förderdauer unabhängig von der Einspritzmenge frei wählbar. Die Veränderung der Einspritzmenge bei vorgegebener Förderdauer wird durch den veränderbaren Querschnitt der Bypassdrossel -hervorgerufen, die wiederum über einen hydraulischen Stellmotor und ein Differenzdruck-Regelventil solange verstellt wird, bis die Einspritzmenge/Zeit dem Vorgabewert des Differenzdruckventils entspricht. Die Förderdauer wird willkürlich in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung durch Änderung der Sc hieber stellung verändert. Es gelangt jedoch nicht die ganze während der Förderiauer geför-

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derte Kraftstoffmenge zum Einspritzventil. Ein Teil fließt über die verstellbare Bypassdrossel ab. Bei dieser bekannten Kraft stoffeinspritzpumpe ist jedoch keine besondere Regelung der Einspritzmenge bei Leerlauf-Betrieb vorgesehen. Insbesondere im Leerlauf tritt bei der bekannten Mengenregelung eine unerwünscht hohe Zunahme der Leerlauf-Mengenstreuung ein.

Vorteile der Erfindung

Die erfinderische Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln eine drehzahlabhängige Einspritzmengenregelung für den Leerlauf bei langer, frei wählbarer Einspritzdauer ermöglicht wird, um eine weiche und klopffreie Verbrennung im Leerlauf zu erreichen. Da im Leerlauf die Drehzahl als Maß für die Einspritzmenge benutzt werden kann, genügen zu deren Regelung eine Drehzahlerfassung und die Fahrpedalstellung, welche zusammen ein Signal eines elektronischen Steuergeräts für eine Drucksteuereinrichtung bewirken. Die Drucksteuereinrichtung wiederum verstellt das Drosselorgan zum Bestimmen der Sinspritzmenge. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraft stoffeinspritzpumpe möglich.

Zeichnung

Sin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Im Ausführungsbeispiel ist eine Brennkraftmaschine 1 vereinfacht dargestellt. Sie wird in üblicher Weise über Einspritzventile 2 und zu diesen führende Einspritzleitungen 3 von einer Einspritzpumpe k mit Kraftstoff versorgt. In jeder der Einspritzleitungen 3 ist ein in Richtung Einspritzventil 2 hin öffnendes Entlastungsventil 5 eingesetzt. Bei der Einspritzpumpe h handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Verteilereinspritzpumpe mit einem Pumpenkolben 6, der in an sich bekannter Weise durch nicht näher dargestellte Mittel entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in eine hin- und hergehende und zugleich rotierende Bewegung versetzt wird. Der Pumpenkolben 6 bewegt sich in einem geschlossenen Zylinder J und begrenzt mit seiner einen Stirnseite einen Pumpenarbeitsraum 8. Der Pumpenarbeitsraum 8 wird über einen Längskanal 9 im Pumpenkolben 6 und eine vom Längskanal 9 abzweigende Radialbohrung 10 mit anschließender Verteilerlängsnut 11 während des Förderhubs des Pumpenkolbens 6 mit einer der vom Zylinder 7 abführenden Einspritzleitungen 3 verbunden. Die Sinspritzleitungen 3 sind entsprechend der Zahl der zu versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine im gleichmäßigen Abstand voneinander um den Zylinder 7 herum angeordnet und werden infolge der Drehbewegung des Pumpenkolbens 6 jeweils nacheinander während des Förderhubs mit der Verteilerlängsnut 11 verbunden.

Während des Saughubs wird der Pumpenarbeitsraum 8 der Pumpe k über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 6 angeordnete Längsnuten 12 und eine im Pumpengehäuse 13 ausgebildete Bohrung 1k mit Kraftstoff versorgt.

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Der Längskanal 9 des Pumpenkolbens 6 ist als Sackbohrung ausgeführt. Sr ist mit einem Entlastungskanal 15 in Form einer Radialbohrung des Pumpenkolbens 6 verbunden. Die Öffnung des Entlastungskanales 15 wird durch die Oberkante eines auf dem Pumpenkolben 6 verschiebbar angeordneten Ringschiebers 16 kontrolliert. Die Stellung des Ringschiebers 16 wird über einen Hebel 17 bestimmt, der eine im wesentlichen konstante Stellung einnehmen, aber auch entsprechend ausgewählten Betriebsparametern verstellt werden kann. Dazu gehört ein Stellmotor 18, der beim Ausführungsbeispiel von Signalen eines elektronischen Steuergeräts 19 beeinflußbar ist. Je nach Stellung des Ringschiebers 16 kann der Entlastungskanal 15 während des ganzen Förderhubs des Pumpenkolbens 6 verschlossen bleiben. Wird der Ringschieber 16 dagegen tiefer gestellt, so wird der Entlastungskanal 15 gegen Ende des Förderhubs aufgesteuert und der Förderdruck im Pumpenarbeitsraum 8 schlagartig abgebaut, da ab diesem Zeitpunkt die gesamte weiterhin geförderte Kraft stoffmenge über den Längskanal 9 und den Entlastungskanal 15 in einen Entlastungsraum 20, hier den Saugraum der Pumpe, abströmen kann.

Aus dem Entlastungsraum 20 wird der Pumpenarbeitsraum 8 über die Bohrung 1U mit Kraftstoff versorgt. Weiterhin münden in einen Kraft stoffvorratsbehälter 36 eine vom Pumpenkolben β nicht verschließbare Verbindungsleitung 21, welche vom Pumpenarbeitsraum 3 ausgeht. Nach dam Austritt aus dem Pumpenarbeitsraum 8 ist in der Verbindungsleitung 21 ein als Kolbenschieber 22 ausgebildetes Drosselorgan vorgesehen. Der Kolbenschieber 22 ist in einem Zylinder 23 angeordnet und begrenzt mit einer Stirnseite 2k einen Steuerraum 25- An der anderen Stirnseite 26 liegt ein Ende einer Druckfeder 27 an, welche sich in einem Entlastungsraum des Zylinders 23 abstützt. Der Kolbenschieber 22 hat eine Ringnut 29, welche die Austrittsöffnung 30 der Verbin-

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dungsleitung 21 aus dem Zylinder 23 übergreift, während die Eintrittsöffnung 31 durch eine Steuerkante 32 der Ringnut 29 von der Austrittsöffnung 30 der Verbindungsleitung 21 abschließbar ist. Je nach Stellung des Kolbenschiebers 22 ist die Eintrittsöffnung 31 vom Kolbenschieber 22 verschlossen oder ein mehr oder weniger großer Querschnitt zwischen Eintrittsöffnung 31 und Ringnut 29 freigegeben. In den Abschnitt zwischen Austritt soff nung 30 und Kraftstoffvorratsbehälter 36 der Verbindungsleitung 21 ist ein zum Kraftstoffvorratsbehälter 36 hin öffnendes Rückschlagventil 33 eingesetzt. Seine -entlastete Seite ist mit dem Entlastungsraum 28 des Zylinders 23 verbunden. Der Kolbenschieber 22 hat eine durchgehende Längsbohrung 34, in welcher nahe ihrer Mündung in den Steuerraum 25 eine erste Drosselstelle ausgebildet ist.

Die Einspritzpumpe h wird aus dem Kraft stoffvorratsbehälter 36 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 37» in der eine Kraftstofförderpumpe 38 angeordnet ist, mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffversorgungsleitung 37 mündet dazu in den Saugraum 20 der Einspritzpumpe k. Zwischen Kraftstofförderpumpe 38 und Saugraum 20 ist gegebenenfalls ein Kraftstoffilter 39 in die Kraftstoffversorgungsleitung 37 geschaltet. Vom Saugraum 20 der Einspritzpumpe 4 führt eine mit einer Überströmdrossel 40 versehene Leitung U1 zum Kraftstoffvorratsbehälter 3d zurück. Mit der Überströmdrossel 40 kann ein gewünschter, im wesentlichen konstanter Kraftstofförderdruck im Saugraum 20 der Einspritzpumpe 4 erzielt werden, der auch noch entsprechend ausgewählten Betriebsparametern wie z. 3. Luftdruck oder Temperatur beeinflußt werden kann.

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Eine Steuerleitung 42 führt vom Saugraum 20 zum Steuerraum 25 am Kolbenschieber 22. In der Steuerleitung 42 ist eine zweite Drosselstelle 43 ausgebildet. Der unter im ■wesentlichen konstanten Druck stehende Saugraum 20 und die zweite Drosselstelle 43 bilden die Druckquelle für eine nachgeschaltete Drucksteuereinrichtung 44, durch welche wiederum der Kolbenschieber 22 des Drosselorgans in der Verbindungsleitung 21 zwischen Pumpenarbeitsraum 8 und Kraftstoffvorratsbehälter 3β verstellbar und somit die Einspritzmenge durch die Regelung des Drosselquerschnitts 29» 31 32 in der Verbindungsleitung 21 bestimmbar ist.

Die Drucksteuereinrichtung ist bei dem Ausführungsbeispiel als Magnetventil kk ausgebildet, dessen Stellglied 45 durch Signale des elektronischen Steuergeräts 19 steuerbar ist. Als Rückmeldesignal für die richtige Fördermenge im Leerlauf dient die Leerlaufdrehzahl n, welche durch einen Geber hS an das elektronische Steuergerät 19 gelangt. Darüber hinaus beeinflußt die Stellung des Gaspedals 47 das elektronische Steuergerät 19» um nur im Leerlauf den Drehzahleinfluß auf das Steuergerät 19 wirksam werden zu lassen.

Der Kolbenschieber 22 des Drosselorgans ist noch mit einer Querbohrung 48 versehen, die in eine Lecknut 49 am Umfang des Kolbenschiebers 22 mündet. In den Zylinder 23 zwischen Ringnut 29 und Steuerraum 25 gelangender Kraftstoff kann somit vom Umfang des Kolbenschiebers 22 über die Längsbohrung 34, zum Entlastungsraum 28 gelangen, ohne den Druck des Kraftstoffs im Steuerraum 25 in unerwünschter Weise zu beeinflussen.

Zum Anlassen der Brennkraftmaschine muß gewährleistet sein, daß die gesamte in den Pumpenarbeitsraum 8 geförderte Kraft stoffmenge über die EÄnspritzleitungen 3 zu den zugehörigen Einspritzventilen 2 gelangt. Der

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Ringschieber 16 wird dabei vom Stellmotor 18 in Vollaststellung gehalten, in der der Entlastungskanal 15 geschlossen ist. Außerdem sind Eintritts- und Austrittsöffnung 31 bzw. 30 im Zylinder 23 des Drosselorgans und die Ringnut 29 des Kolbenschiebers 22 mit Steuerkante 32 so ausgebildet, daß beim Anlassen die Eintrittsöffnung 31 vom Kolbenschieber 22 verschlossen ist und somit auch der zweite Ausgang des Pumpenarbeitsraumes 8, die Verbindungsleitung 21 geschlossen ist.

Da bei der beschriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe die Einspritzdauer von der Stellung des Ringschiebers 16 bestimmt wird, wird die maximale Verlängerung der Einspritzdauer durch die Stellung des Ringschiebers 16 in Vollast-Stellung erreicht. Diese Stellung des Ringschiebers 16 wird auch bei Leerlauf eingehalten. Die Einspritzmenge wird dabei von der Drehzahl bestimmt. Der Geber h6 erfaßt die Leerlaufdrehzahl, wodurch beim elektronischen Steuergerät 19 ein entsprechendes Signal an die als Magnetventil hk, 1+5 ausgebildete Drucksteuereinrichtung gegeben wird. Aus dem unter im wesentlichen konstanten Druck stehenden Saugraum 20 und durch die in die Steuerleitung h2 eingesetzte zweite Drosselstelle U3 gelangt Kraftstoff unter einem bestimmten Druck an das Magnetventil kh, U5. In Abhängigkeit von den von der Leer laufdrehzahl herrührenden Signalen an das Magnetventil ^u₅ ^5 wird der Druck in dem hinter dem Magnetventil kk, h-3 zum Steuerraum 25 führenden Teil der Steuerleitung k2 ver stellt. Im Steuerraum 25 und somit vor der ersten Drosselstelle 35 baut sich ein Steuerdruck für den Kolbenschieber 22 auf. Der als Bypass wirkende Kolbenschieber 22 öffnet die Verbindungsleitung 21 vom Pumpenarbeitsraum S zum Kraftvorratsbehälter 36. Dadurch wird ein Teil der in den Pumpenarbeitsraum 8 geförderten Kraft-

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stoffmenge abgeleitet. Nur die für die Leerlaufdrehzahl benötigte Einspritzmenge gelangt noch vom Pumpenarbeitsraum 8 über den Längskanal 9 und die Radialbohrungen 10 mit Verteilerlängsnuten 11 und die zugehörigen Einspritzleitungen 3 zu den entsprechenden Einspritzventilen 2.

Um die für den Leerlauf benötigte Sinspritzmenge konstant zu halten, ist der Kolbenschieber 22 und somit der Drosselq.uerschnitt zwischen Eintrittsöffnung 31 der Verbindungsleitung 21 im Zylinder 23 und Ringnut 29 des Kolbenschiebers 22 mit Steuerkante 32 veränderbar. Dies geschieht durch Rückmeldesignale von der Leerlaufdrehzahl über Steuergerät 19 und Drucksteuereinrichtung kk, k^> und entsprechende Druckkräfte, welche entgegen der Kraft der Druckfeder 27 im Steuerraum 25 auf den Kolbenschieber 22 wirken.

Die Öffnungszeit des Magnetventils kk , h-5 ist dazu so ausgelegt, daß mit einer geringen aus dem Saugraum 20 abgezweigten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von den beiden Drosselstellen ^3 und 35 und der Kraft der Druckfeder 27 der für die Stellung des Kolbenschiebers 22 erforderliche Druck im Steuerraum 25 aufgebaut wird, bei welcher Stellung der Drosselschlitz 31, 29, 32 den für die gewünschte aus dem Pumpenarbeitsraum 8 abzuleitende "Bypassmenge" erforderlichen Querschnitt hat und nur die für Leerlauf ausreichende Einspritzmenge zu den Einspritzventilen 2 gelangt.

Bei nicht abgeglichenem Zustand der Mengenregeleinrichtung bestehend aus Drucksteuereinrichtung kk , 45 und Stellkolben 22 als Drosselorgan wird der Stellkolben 22 aufgrund einer von der drehzahlabhängigen Steuerung

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des Magnetventiles kk, h^ bedingten Druckänderung im Steuerraum 25 solange verstellt, bis über die Drosselöffnung 31 j 29s 32 die der gewünschten Leerlaufdrehzahl entsprechende Kraft stoffmenge in die Verbindungsleitung

21 abfließt und somit die Leerlaufdrehzahl dem Vorgabewert entspricht.

Die beiden Drosselstellen 35 und U3 sind so ausgelegt, daß Druckanstieg und -abfall zeitgleich sind. Das in der Verbindungsleitung 21 zwischen Drosselorgan 22 und Kraft stoffvorratsbehälter 3β angeordnete Rückschlagventil 33 sorgt dafür, daß eine Spritzbeginnverschiebung vermieden wird. Seine Ventilfeder übt eine ausreichend hohe Kraft in Schließrichtung aus, wodurch ein hohes Druckniveau zwischen Drosselstelle 31, 29₅ 32 und Rückschlagventil 33 zustandekommt. Dadurch kann während des Förderhubs nicht ständig Kraftstoff durch die Verbindungsleitung 21 aus dem Pumpenarbeitsraum 8 entweichen, was sonst die unerwünschte Spritzbeginnverschiebung zur Folge hätte.

Um eine möglichst kompakte Einrichtung mit kurzen Druckleitungen zu erhalten, sind beispielsweise Drosselorgan

22 und Magnetventil UU, U5 am Gehäusekopf der Einspritzpumpe U angeordnet. Das Drosselorgan 22 ist in den Kopf eingeschraubt, während das Magnetventil UU, U5 in einem am Kopf befestigten Flansch sitzt.

Der wesentliche Vorteil der auf die beschriebene Weise betriebenen Kraft stoffeinspritzpumpe liegt darin, daß ein konstanter Förderhub eingehalten werden kann und somit trotz kleinster Sinspritzmengen - eben die zum Leerlauf ausreichenden Kraftstoffmengen - eine sehr lange Einspritzdauer erzielt wird. Dadurch wird eine wesentliche Minderung des Verbrennungsgeräusches von Dieselmotoren auch bei Leerlauf erzielt.

Claims (1)

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   Ansprüche

   / 1.) Kraft stoff einspritzpumpe mit einem Pumpenkolben, einem Stellglied, dessen Stellung die Dauer der vom Pumpenkolben bewirkten Kraftstoffänderung bestimmt, und mit einer iron Pumpenarbeitsraum zu einem Kraft stoffentnahmeraum führenden Verbindungsleitung, deren Querschnitt durch ein Drosselorgan zum Bestimmen der Einspritzmenge verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (22) vom Druck in einem Steuerraum (25) verstellbar ist, welcher an eine Druckq.uelle (20, 43) über eine Drucksteuereinrichtung (44, 45) anschließbar ist, die von einem elektronischen Steuergerät (19) drehzahlabhängig steuerbar ist.

   2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung als Ventil (44, 45) ausgebildet ist, dessen Stellglied (45) vom elektronischen Steuergerät (19) drehzahlabhängig getaktet oder analog steuerbar isti

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   3. Kraft stoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Drucksteuereinrichtung (hk , 1+5) verbundene Druckwelle aus dem
   Kraftstoff im wesentlichen unter konstantem Druck entlastenden Saugraum (20) und einer dem Saugraum (20)
   nachgeschalteten Drosselstelle (1+3) gebildet ist.

   4. Kraft stoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerleitung (1+2) von der Druckquelle (20, 1+3) zum Steuerraum (25) geführt ist, deren Querschnitt von der Drucksteuereinrichtung (kh, 1+5) verstellbar ist.

   5. Kraft stoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (25) des Drosselorgans (22) über eine Abströmdrossel (35) mit dem Kraftstoff entnahmeraum (36) verbunden ist.

   6. Kraft stoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die den Steuerraum (2.5! mit dem Kraft stoffentnahmeraum (36) verbindende Abströmdrossel (35) im Drosselorgan (22) untergebracht ist.

   T- Kraft stoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan als Kolbenschieber (22) ausgebildet ist, der zwischen dem Steuerraum (25) und einer Feder (2T) angeordnet ist und eine den Querschnitt der Verbindungsleitung (21) verändernde Steuerkante (32) hat.

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   8. Kraft stoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das von der Drehzahl beeinflußte elektronische Steuergerät (19) zugleich ein Stellmotor (18) des die Dauer der Kraftstofförderung bestimmenden Stellglieds (16) steuerbar ist.

   9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das die Dauer der Kraftstoffförderung bestimmende Stellglied als einen Entlastungskanal (9, 15) des Pumpenarbeitsraums (8) aufsteuernder Ringschieber (16) ausgebildet ist.

   10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung (21) zwischen dem Drosselorgan (22) und dem Kraftstoffentnahmeraum (36) ein zum Kraftstoffentnahmeraum (36) öffnendes Rückschlagventil (33) angeordnet ist.'>o