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EP1049860A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number
EP1049860A1
EP1049860A1 EP99964368A EP99964368A EP1049860A1 EP 1049860 A1 EP1049860 A1 EP 1049860A1 EP 99964368 A EP99964368 A EP 99964368A EP 99964368 A EP99964368 A EP 99964368A EP 1049860 A1 EP1049860 A1 EP 1049860A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
pressure
injection
fuel injection
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP99964368A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1049860B1 (de
Inventor
Wolfgang Geiger
Walter Fuchs
Hubert Greif
Stephan Jonas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1049860A1 publication Critical patent/EP1049860A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1049860B1 publication Critical patent/EP1049860B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M41/00—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor
    • F02M41/08—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined
    • F02M41/14—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined rotary distributor supporting pump pistons
    • F02M41/1405—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined rotary distributor supporting pump pistons pistons being disposed radially with respect to rotation axis
    • F02M41/1411—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined rotary distributor supporting pump pistons pistons being disposed radially with respect to rotation axis characterised by means for varying fuel delivery or injection timing
    • F02M41/1416—Devices specially adapted for angular adjustment of annular cam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
    • F02D2001/186—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic using a pressure-actuated piston for adjustment of a stationary cam or roller support

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection pump according to the preamble of the main claim.
  • a fuel injection pump known from DE-OS 24 58 109
  • the pressure in the pressure chamber enclosed by the injection adjuster piston in the cylinder is controlled by a 2/3 directional control valve which connects the pressure chamber either to a pressure oil delivery pump or to a relief line .
  • the injection adjustment piston is displaced against the force of the spring and adjusted in accordance with the start of injection of the associated fuel injection pump.
  • the control takes place in such a way that the spray adjustment piston is adjusted between a first position that opens the relief line and a second position that opens the pressure line by corresponding actuation of the 2/3 directional control valve.
  • pressure-oil-absorbing cell chambers are provided between a drive member and a driven member of the fuel injection pump, the connection of which to an oil feed pump or to a relief channel is controlled by a 2/4 directional control valve.
  • fuel is supplied to the oil pump by one of the pressure chambers supplied and fuel from the other of the pressure chambers via a relief line. If the 2/4 directional control valve is in a different position, the fuel is supplied and removed in the opposite direction.
  • the fuel injection pump according to the invention with the characterized features of the main claim has the advantage that the configuration of the valve member of the control valve as a slide makes it possible to control exact control of the inflow or outflow from the pressure chamber with low actuating forces.
  • a previously set one can be closed by the control collar of the slide by closing the connecting line
  • Positioning of the injection plunger can be maintained.
  • the connecting line By closing the connecting line, the restoring forces transmitted from the cam ring to the injection adjustment piston, which occur during the respective pump piston delivery stroke of the fuel injection pump, are absorbed, since the volume which is enclosed in the cylinder by the injection adjustment piston is formed as a closed volume with the cooperation of the control valve and only evasive the injection adjusting piston is realized within the framework of the elastic compressibility of the enclosed hydraulic column.
  • the injection adjustment piston assumes the previously desired position and thus controls the recommencement of injection in the desired exact manner.
  • the pressure in the pressure chamber can be changed by opening the pressure chamber to the pressure source or to the relief line.
  • the control slide it is also possible to produce overflow cross sections of different sizes between the connecting line and the pressure line or relief line, so that the pressure change rate in the pressure chamber can be of different heights in accordance with the control of the control valve.
  • the valve spool is adjusted by an electromagnet which adjusts the valve spool analogously or proportionally to a control value.
  • the control slide can also be actuated in a clocked manner, which reduces the idle friction which counteracts an adjustment when the valve slide is deflected from longer stationary positions.
  • both the pressure chamber, which is located on one side, are controlled by the control valve
  • Front side of the injection adjustment piston is located, as well as a second pressure chamber, which continues opposite on the other end side of the injection adjustment piston with pressurized medium by the pressure in these pressure chambers by appropriate design of the Control valve spool is complementarily controlled by controlling the pressure medium flow.
  • the control slide is advantageously equipped with two control collars which, in a central position, close the respective connecting lines between the control valve and the pressure chambers on the injection adjustment piston, so that it assumes a neutral position previously preset by the corresponding actuation of the control valve. If operating parameters change, a rapid, efficient adjustment of the injection adjustment piston can be brought about by supplying pressure medium in one pressure chamber and removing pressure medium from the other pressure chamber. Above all, the adjustment speed of the injection adjustment piston can also be increased here.
  • the injection adjustment piston can assume a preferred position of the injection start adjustment in the case of pressure medium delivery quantities that are not yet available, by means of which the starting of the internal combustion engine is favored. In In this position, the pressure chambers are advantageously closed by the control slide and the spray start adjustment piston has moved under the action of the spring and made possible by the leakage losses on the circumference of the injection adjustment piston into said preferred position.
  • the contact surface can be arranged slightly offset from the spray adjustment piston axis, which has the advantage that in this way an automatic self-alignment of the
  • Injection-adjusting piston to the coupling part is ensured, so that the axis of the recess remains essentially coincident with the axis of the coupling part.
  • Figure 1 shows a first embodiment with only one pressure chamber controlled by the control valve
  • Figure 2 shows a second embodiment with two complementary controlled by the control valve pressure chambers.
  • the cam drive of a fuel injection pump has, in a known manner, a cam track on which rollers run, with relative motion being generated when the pump pistons roll, by means of which the pump pistons move back and forth
  • a cam disc In the case of a reciprocating piston pump, this is a cam disc, and in the case of a radial piston pump, this is e.g. B. a cam ring 1, as indicated in Figure 1.
  • This is rotatably mounted in a circular recess 2 in the housing 3 of the fuel injection pump. Pointing inwards, to the axis of the circular recess 2, the cam ring 1 has a cam track 4 on which rollers 6 mounted in a roller shoe 5 run and thereby radial movements caused by the cams 7 of the cam track onto the pump pistons 8, of which only here one is shown.
  • a coupling part 11 is provided in the form of a radially projecting pin which is formed in one piece with the cam ring and which extends through an opening 12 in the wall of the circular recess 2 into a in the housing 3 of the fuel injection pump arranged cylinder 14 protrudes and is coupled there with an injection adjusting piston 15 which is longitudinally displaceable in a cylinder 14.
  • the injection adjusting piston 15 has a first end face 16 which, together with the closed end of the cylinder 14, encloses a first pressure chamber 17 and has on its opposite side a second end face 18, which together with the closed end of the cylinder 14 there has a second pressure-relieved pressure chamber 20 includes. Between the closed end of the cylinder 14 and the second end face 18, a compression spring 21 is clamped, which axially loads the injection adjustment piston 15 in the direction of a preferred position. The coupling between the coupling part 11 and the injection adjustment piston 15 takes place via a radially oriented recess 22 in the injection adjustment piston 15 in the region of its central lateral surface.
  • This recess is so deep that the pin 11 extends into the region of the longitudinal axis 23 of the injection adjusting piston and there has a line of contact 24 of its head-like end with the cylindrical part of the recess 22 surrounding it. Actuating forces from the pump piston 8 via the cams 7 in
  • the line of contact can be substantially aligned with the injection piston axis, but it can also be slightly z. B. 2 to 6 mm radially offset from this axis thereof. This has the advantage that a small torque in the circumferential direction acts on the injection adjusting piston in such a way that the recess 22 aligns coaxially with the pin 11 and thus a preferred position of the pump piston is automatically maintained without additional guide means being required.
  • a pressure medium source is provided for actuating the injection adjustment piston.
  • B. can be the fuel supply pump of the fuel injection pump, which delivers speed-dependent fuel to a suction chamber of the fuel injection pump, from which the fuel to be injected is then directed into the pump work chambers, compressed there and then for injection by the pump pistons 8 to the injection Valves is deployed.
  • the per se speed-dependent pressure that the speed-dependent delivery pump generates can also cause speed-dependent control processes. For this purpose, the pressure is controlled more precisely by additional pressure valves and is now also available as an actuating medium
  • the fuel pressure is via a control valve 26 to the first pressure chamber 17 via a connecting line 27. This opens directly into the pressure chamber 17 without the inflowing fuel having any radial force and tilting moments on it
  • Injection adjusting piston 15 is generated and axially loaded exclusively by this hydraulic force against the force of the compression spring 21.
  • the connecting line 27 ends at the other end in a valve cylinder 28 in which a control slide 29 is slidably arranged.
  • This carries two frets on a shaft 30, a first collar in the form of a control collar 32 and a second collar in the form of a guide collar 33.
  • the control collar 32 sits at the end of the shaft 30 and is loaded on its axial end face by a return spring 35 which is in contact with one another is supported on the closed end face of the valve cylinder 28 and lies in a space which is relieved by a relief line 36.
  • annular space 37 which is in constant communication with the pressure medium source, the suction space, of the fuel injection pump via a pressure line 38.
  • a further space is enclosed, which is also relieved of pressure by a relief line 36.
  • the stem 30 leads out of the valve cylinder and is connected there to the armature of a proportional electromagnet (not shown further here), which causes the control slide 29 to be adjusted counter to the force of the return spring 25 in accordance with its energization.
  • the control collar 32 has the Entry of the connecting line 27 in the valve cylinder 28 is closed. A certain pressure has set in this space, which is counteracted by the force of the compression spring 21, so that the adjusting piston 15 assumes a force-balanced resulting position.
  • control slide 29 is actuated, for. B. to the left so that fuel from the pressure line 38 via the annular space 37 in the
  • Connection line 27 can flow and can increase the pressure in the first pressure chamber 17 until there is again a balance of forces with the compression spring 21.
  • This adjustment is advantageously monitored by a sensor which detects the adjustment position of the cam ring 1, emits a signal to a control device which compares it with a setpoint value and gives a corresponding control signal to the proportional magnet of the control valve, which moves the control slide into the position for the respective adjustment of the adjusting piston moves the necessary position.
  • Adjustment of the force balance on it moves to the left. This adjustment is again detected by the rotation angle sensor, not shown further.
  • the control can also be influenced by other parameters that are decisive for the start of spray setting.
  • This embodiment has the advantage that the inflow rate of pressure fluid can be influenced by the degree of opening of the connecting line from the annular space 37 to the first pressure space 17. Correspondingly quickly can with large
  • the inflow cross section of the injection adjustment pistons can be adjusted, and a desired position of the injection adjustment piston can also be set exactly by means of an exact feedback of the injection start adjustment result with the electromagnetic intervention on the control valve 29 via the proportional solenoid. Effects in the intermediate area due to the delivery processes of the pump pistons 8 are absorbed by closing the connecting line 27.
  • the start of injection adjustment device is simple in construction and easy to implement and has the advantage of a balanced force balance on the injection adjustment piston while avoiding radial forces. A long service life of the injection adjustment piston is achieved due to the low frictional forces.
  • a control slide 129 is now provided, which in principle is constructed similarly to the control slide according to FIG. 1.
  • both frets serve as control frets.
  • the control collar 32 adjoining the compression spring 35 and the collar previously used as a guide collar is now one
  • Control collar 133 Again, the pressure medium is supplied via the pressure line 38 in the center of the outer surface of the valve cylinder 28 into the annular space 37, which acts upon the control slide 8 in a force-balanced manner when pressure is applied.
  • the pressure areas of the two frets are the same size.
  • the first control collar 32 controls the first connecting line 27 into the first pressure chamber 17
  • the second control collar 133 now controls a second connecting line 127 into the second pressure chamber 120, which is now no longer basically relieved of pressure.
  • the control collars 32 and 133 close the respective openings of the connecting lines 27 and 127 into the valve cylinder 28.
  • the two pressure chambers 17 and 120 are thus hydraulically locked and the position of the Injection adjustment piston 15 is fixed.
  • the compression spring 121 can only be effective in the region of a position of the injection adjustment piston that goes beyond a preferred position.
  • control slide 129 is now in turn z. B. actuated by a proportional magnet, for. B. to the left against the force of the spring 35.
  • a connection between the annular space 37 and the first pressure chamber 17 is established so that hydraulic fluid can get into the first pressure chamber 17.
  • the connecting line 127 to the relief line 36 is opened by the second control collar 133, so that hydraulic fluid can escape from the second pressure chamber 120. This creates an imbalance of forces on
  • Adjusting piston of a pronounced size so that it moves very quickly to the right until a certain position of the injection adjusting piston 15 is fixed by correcting the position of the control slide 29.
  • This process is also regulated via a control loop in which the injection start adjustment angles are queried and, in accordance with the deviation from a predetermined setpoint, the proportional magnet now actuates the opening of the connecting lines 27, 127 or is set to close them.
  • the control slide 129 is moved to the right, so that pressure medium can flow into the second pressure chamber 120 via the connecting line 127 and pressure medium can also escape from the first pressure chamber 17 via the connecting line 27 to the relief line 36.
  • Axial vibrations are generated, which ensure that the spool is constantly in motion and hysteresis due to frictional forces is largely avoided.
  • the compression spring 121 can be achieved that z. B. at the start of the internal combustion engine, which is supplied with fuel by the fuel injection pump and from which the fuel injection pump is driven, a preferred position can be set.
  • the pressure chambers 17 and 120 are hydraulically locked according to Figure 2.
  • the compression spring 121 can nevertheless move the injection adjustment piston 15 into a preferred position, because of a leakage flow along the lateral surface of the injection adjustment piston.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Es wird eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Nockenantrieb und einem der Spritzbeginnverstellung dienenden auf den Nockenantrieb wirkenden Spritzverstellkolben vorgeschlagen, der stirnseitig wenigstens einen Druckraum (17) einschliesst, welcher über ein Steuerventil (29) entweder mit einer Druckquelle (38), mit einer Entlastungsleitung (36) verbunden werden kann oder ganz verschlossen werden kann, wobei das Steuerventil durch einen Elektromagneten, vorzugsweise durch einen Proportionalelektromagneten, betätigt wird. Dadurch wird mit geringem Stellmittelbedarf eine hohe Effizienz der Spritzbeginnverstellung erzielt, wobei in vorteilhafter Weise der Spritzverstellkolben (15) lediglich axial belastet wird und somit Reibkräfte am Umfang des Spritzverstellkolbens vermieden werden.

Description

KraftStoffeinspritzpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer solchen, durch die DE-OS 24 58 109 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe erfolgt die Steuerung des Druckes in dem vom Spritz- verstellerkolben in dem Zylinder eingeschlossenen Druckraum durch ein 2/3 -Wegeventil , das den Druckraum entweder mit einer Druckölförderpumpe oder mit einer Entlastungsleitung verbindet. Durch das in den Druckraum eingesteuerte Drucköl wird der Spritzverstellkolben entgegen der Kraft der Feder verschoben und entsprechend der Spritzbeginn der zugehörigen Kraftstoffeinspritzpumpe verstellt. Dabei erfolgt die Steuerung so, daß der Spritzverstellkolben zwischen einer ersten, die Entlastungsleitung öffnenden und einer zweiten, die Druckleitung öffnenden Stellung durch entsprechende Betätigung des 2/3 -Wegeventils verstellt wird. In einer alternativen Ausgestaltung sind Drucköl aufnehmende Zellkammern zwischen einem Antriebsorgan und einem angetriebenen Organ der Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen, deren Verbindung zu einer Ölförderpumpe oder zu einem Entlastungskanal durch ein 2/4 -Wegeventil gesteuert wird. Dabei wird in der einen Stellung des 2/4 -Wegeventils dem einen der Druckräume Kraftstoff von der Ölförderpumpe zugeführt und dem anderen der Druckräume Kraftstoff über eine Entlastungsleitung entnommen. Bei geänderter Stellung des 2/4 -Wegeventils erfolgt die Zufuhr und Abfuhr von Kraftstoff in umgekehrtem Sinne. Auch mit dieser Einrichtung sind gemäß der bekannten Ausführung zwei verschiedene Stellungen des Antriebsorgans zum angetriebenen Organ einstellbar. Demgegenüber ist es erforderlich, entsprechend den vorgegebenen Betriebsparametern auch Zwischenstellungen genau einzustellen und auch einzuhalten.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichneten Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Ausgestaltung des Ventilglieds des Steuerventils als Schieber es möglich ist, mit geringen Stellkräften eine exakte Steuerung des Zuflusses oder Abflusses aus dem Druckraum zu steuern. Insbesondere kann durch Verschließen der Verbindungsleitung durch den Steuerbund des Schiebers eine zuvor eingestellte
Positionierung des Spritzverstellkolbens beibehalten werden. Durch Verschluß der Verbindungsleitung werden auch die vom Nockenring auf den Spritzverstellkolben übertragenen Rückstellkräfte, die beim jeweiligen Pumpenkolbenförderhub der Kraftstoffeinspritzpumpe auftreten, aufgefangen, da das Volumen, das von dem Spritzverstellkolben im Zylinder eingeschlossen wird unter Mitwirkung des Steuerventils als geschlossenes Volumen ausgebildet ist und nur ein Ausweichen der Spritzverstellkolbens im Rahmen der elastischen Kompressibilität der eingeschlossenen hydraulischen Säule verwirklicht wird. Am Ende des jeweiligen Förderhubes der Pumpenkolben der Kraftstoffeinspritzpumpe nimmt der Spritzverstellkolben die zuvor gewünschte Stellung ein und steuert somit den wieder auftretenden Spritzbeginn in gewünschter exakter Weise. Allenfalls wenn in der Zwischenzeit eine Änderung des Spritzbeginns durch entsprechend geänderte Betriebsparameter erforderlich ist, kann durch Öffnen des Druckraumes zur Druckquelle oder zur Entlastungsleitung der Druck im Druckraum geändert werden. Mit Hilfe des Steuerschiebers ist es ferner möglich unterschiedlich große Überströmquerschnitte zwischen Verbindungsleitung und Druckleitung bzw. Entlastungsleitung herzustellen, so daß die Druckänderungsgeschwindigkeit im Druckraum entsprechend der Ansteuerung des Steuerventils unterschiedlich hoch sein kann. Damit ergibt sich eine sehr flexible Steuerung, durch die je nach Anforderung eine gewünschte schnelle und eine gewünschte große Spritzbeginnverstellung zu erzielen. Vorteilhafter Weise erfolgt dabei die Verstellung des Ventilschiebers durch einen Elektromagneten der den Ventilschieber analog bzw. proportional zu einem Steuerwert verstellt. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Steuerschieber auch getaktet ansteuerbar, was die sich einer Verstellung entgegenwirkende Ruhereibungen bei einer Auslenkung aus längeren Verharrungsstellungen des Ventilschiebers vermindert .
Dadurch, daß gemäß Patentanspruch 2 der Steuerschieber 2 Bünde, einen Steuerbund und einen Führungsbund aufweist, ist er hydraulischen in axialer Richtung von gleich großen
Kräften beaufschlagt, so daß der Schieber lediglich entgegen die Kraft einer Rückstellfeder gemäß Patentanspruch 3 durch den Elektromagneten verschoben wird. In vorteilhafter Weiterbildung gemäß Patentanspruch 7 werden durch das Steuerventil sowohl der Druckraum, der sich auf der einen
Stirnseite des Spritzverstellkolbens befindet, als auch ein zweiter Druckraum, der sich gegenüberliegend auf der anderen Stirnseite des Spritzverstellkolbens fortsetzt mit Druckmittel beaufschlagt, indem der Druck in diesen Druckräumen durch entsprechende Ausgestaltung des Steuerventilschiebers komplementär durch Steuerung des Druckmittelflusses gesteuert wird. Dabei ist gemäß Patentanspruch 7 in vorteilhafter Weise der Steuerschieber mit zwei Steuerbünden ausgestattet, die in einer mittleren Stellung die jeweiligen Verbindungsleitungen zwischen dem Steuerventil und den Druckräumen am Spritzverstellkolben verschließen, so daß dieser eine neutrale durch die entsprechende Ansteuerung des Steuerventils zuvor voreingestellte Stellung einnimmt . Ändern sich Betriebsparamter, so kann durch Zufuhr von Druckmittel in dem einem Druckraum und Abfuhr von Druckmittel aus dem anderen Druckraum eine schnelle effiziente Verstellung des Spritzverstellkolbens herbeigeführt werden. Hier läßt sich vor allen Dingen auch die Verstellgeschwindigkeit des Spritzverstellkolbens erhöhen.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemein, daß die Zufuhr von Druckmittel unmittelbar in die Druckräume erfolgen kann, ohne den Spritzverstellkolben radial zu belasten. Dies senkt die Reibungskräfte und Abnutzungen am Spritzverstellkolben und seiner Führung und gewährt eine lange Funktionsfähigkeit. Durch die direkte Einspeisung von Druckmittel und ein Wiederverschließen der Druckräume durch den Steuerschieber wird ein minimaler Druckmittelbedarf eingehalten. Eine hohe Verstellmöglichkeiten ist bereits bei niedriger Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe, die entsprechend dieser Drehzahl eine Druckmmittelpumpe antreibt, möglich da die Abströmverluste minimiert sind. Insbesondere bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8, bei dem in einem der Druckräume zusätzlich zu der
Druckmitteleinspeisung noch eine Rückstellfeder vorgesehen ist, kann der Spritzverstellkolben bei noch nicht bereitstehenden Druckmittelfördermengen eine Vorzugsposition der Spritzbeginnverstellung einnehmen, entsprechend durch die das Starten der Brennkraftmaschine begünstigt wird. In dieser Stellung sind vorteilhaft die Druckräume durch den Steuerschieber verschlossen und der Spritzbeginnverstell- kolben hat sich unter Einwirkung der Feder und ermöglicht durch die Leckverluste am Umfang des Spritzverstellkolbens in die besagte Vorzugsstellung bewegt.
In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich im Spritzverstellkolben eine Ausnehmung vorzunehmen, die es gestattet, ein Kupplungsteil, das mit dem Nockenantrieb verbunden ist, gemäß Patentanspruch 10 soweit in den Spritzverstellkolben einzuführen, daß die Kontaktfläche zwischen dem Kupplungsteil und dem Spritzverstellkolben in einem Bereich liegt, der im wesentlichen in der Spritzverstellkolbenachse liegt. Damit werden die Rückkräfte des Nockenantriebs axial auf den Spritzverstellkolben geleitet und es wird vermieden, daß der Spritzverstellkolben Kippmomenten ausgesetzt ist. In vorteilhaf er Weiterbildung kann gemäß Patentanspruch 11 die Kontaktfläche geringfügig aus der Spritzverstellkolbenachse weg versetzt angeordnet sein, was den Vorteil hat, daß auf diese Weise ein sich automatisches Selbstausrichten des
Spritzverstellkolbens zum Kupplungsteil gewährleistet ist, so daß die Achse der Ausnehmung mit der Achse des Kupplungsteils im wesentlichen übereinstimmend eingestellt bleibt.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der Beschreibung näher er- läutert. Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit nur einem vom Steuerventil angesteuerten Druckraum und
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei komplementär zueinander vom Steuerventil angesteuerten Druckräumen.
Beschreibung Der Nockenantrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe weist in bekannter Weise eine Kurvenbahn auf, auf der Rollen ablaufen, wobei beim Abrollen Relativbewegung erzeugt werden durch die die Pumpenkolben in eine hin- und hergehende
Bewegung versetzt werden. Bei einer Hubkolbenpumpe ist dies eine Nockscheibe und bei einer Radialkolbenpumpe ist das z. B. ein Nockenring 1, wie er andeutungsweise in Figur 1 dargestellt ist. Dieser ist in einer kreisförmigen Ausnehmung 2 im Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe drehbar gelagert. Nach Innen weisend, zur Achse der kreisförmigen Ausnehmung 2, besitzt der Nockenring 1 eine Nockenbahn 4, auf der in einem Rollenschuh 5 gelagerte Rollen 6 ablaufen und dabei durch die Nocken 7 der Nocken- bahn verursachte Radialbewegungen auf die Pumpenkolben 8, von denen hier nur einer gezeigt ist, übertragen.
Zur Betätigung des Nockenrings 1 in seiner Umfangsrichtung bzw. zur Einstellung einer Drehlage des Nockenrings ist ein Kupplungsteil 11 vorgesehen in Form eines einteilig mit dem Nockenring ausgebildeten, radial vorstehenden Zapfens, der durch eine Öffnung 12 in der Wand der kreisförmigen Ausnehmung 2 in einen im Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordneten Zylinder 14 ragt und dort mit einem in einem Zylinder 14 längs verschiebbaren Spritzverstellkolben 15 gekoppelt ist. Der Spritzverstellkolben 15 weist eine erste Stirnseite 16 auf, die zusammen mit dem geschlossenen Ende des Zylinders 14 einen ersten Druckraum 17 einschließt und weist auf seiner gegenüberliegenden Seite eine zweite Stirnseite 18 auf, die zusammen mit dem geschlossenen Ende des Zylinders 14 dort einen zweiten druckentlasteten Druckraum 20 einschließt. Zwischen dem geschlossenen Ende des Zylinders 14 und der zweiten Stirnseite 18 ist eine Druckfeder 21 eingespannt, die den Spritzverstellkolben 15 axial in Richtung einer Vorzugsstellung belastet. Die Kupplung zwischen dem Kupplungsteil 11 und dem Spritzverstellkolben 15 erfolgt über eine radial orientierte Ausnehmung 22 im Spritzverstellkolben 15 im Bereich seiner mittleren Mantelfläche. Dabei ist diese Ausnehmung so tief, daß der Zapfen 11 bis in den Bereich der Längsachse 23 des Spritzverstellkolbens ragt und dort eine Berührungslinie 24 seines kopfartigen Endes mit dem diesen umgebenden zylindrischen Teil der Ausnehmung 22 hat. Stellkräfte, die vom Pumpenkolben 8 über die Nocken 7 in
Umfangsrichtung auf den Nockenring übertragen werden und von diesem wiederum in Längsrichtung auf den Verstellkolben 15, greifen somit axial am Spritzverstellkolben 15 an und es wird somit verhindert, daß der Kolben auf Grund dieser Kräfte Kippbewegungen ausgesetzt ist, die einseitigen Verschleiß an den Mantelkontaktflächen mit dem Zylinder 14 hervorrufen würden. Die Berührungslinie kann dabei im wesentlichen mit der Spritzverstellkolbenachse fluchten aber sie kann sie auch geringfügig z. B. 2 bis 6 mm von dieser Achse radial versetzt davon angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, daß ein kleines Drehmoment in Umfangsrichtung auf den Spritzverstellkolben wirkt derart, daß sich die Ausnehmung 22 koaxial zum Zapfen 11 hin ausrichtet und somit eine Vorzugslage des Pumpenkolbens automatisch erhalten bleibt, ohne daß zusätzliche Führungsmittel erforderlich wären.
Zur Betätigung des Spritzverstellkolbens ist eine hier nicht weiter dargestellte Druckmittelquelle vorgesehen, die z. B. die Kraftstoffversorgungspumpe der Kraftstoffeinspritzpumpe sein kann, welche drehzahlabhängig fördernd Kraftstoff in einen Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe fördert, aus dem dann der einzuspritzende Kraftstoff in die Pumpenarbeitsräume geleitet wird, dort verdichtet und dann zur Einspritzung durch die Pumpenkolben 8 zu den Einspritz- Ventilen ausgebracht wird. Der an sich drehzahlabhängige Druck, den die drehzahlabhängig fördernde Förderpumpe erzeugt kann auch drehzahlabhängige Steuervorgänge bewirken. Dazu wird der Druck exakter durch weitere Druckventile gesteuert und steht nun auch als Stellmedium zur
Spritzbeginnverstellung zur Verfügung. Der Kraftstoffdruck wird über ein Steuerventil 26 dem ersten Druckraum 17 über eine Verbindungsleitung 27. Diese mündet direkt in den Druckraum 17 ein, ohne daß der zuströmende Kraftstoff irgendwelche radialen Kraft- und Kippmomente auf den
Spritzverstellkolben 15 erzeugt und ausschließlich durch diese hydraulische Kraft entgegen der Kraft der Druckfeder 21 axial belastet. Die Verbindungsleitung 27 mündet anderen Endes in einen Ventilzylinder 28, in dem verschiebbar ein Steuerschieber 29 angeordnet ist. Dieser trägt auf einem Schaft 30 zwei Bünde, einen ersten Bund in Form eines Steuerbundes 32 und einen zweiten Bund in Form eines Führungsbundes 33. Der Steuerbund 32 sitzt am Ende des Schaftes 30 und ist auf seiner axialen Stirnseite durch eine Rückstellfeder 35 belastet, die sich an der geschlossenen Stirnseite des Ventilzylinders 28 abstützt und in einem durch eine Entlastungsleitung 36 entlasteten Raum liegt. Zwischen dem Steuerbund 32 und dem Führungsbund 33 befindet sich ein Ringraum 37, der über eine Druckleitung 38 in ständiger Verbindung mit der besagten Druckmittelquelle, dem Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe ist. Auf der im Ringraum 37 abgewandten Seite des Führungsbundes 33 wird ein weiterer Raum eingeschlossen, der ebenfalls durch eine Entlastungsleitung 36 druckentlastet ist. Auf dieser Seite führt der Schaft 30 aus dem Ventilzylinder hinaus und ist dort mit dem Anker eines hier nicht weiter dargestellten Proportionalelektromagneten verbunden, der entsprechend seiner Bestromung eine Verstellung des Steuerschiebers 29 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 25 bewirkt. In der gezeigten Ausgangsstellung hat der Steuerbund 32 den Eintritt der Verbindungsleitung 27 in den Ventilzylinder 28 verschlossen. Es hat sich in diesem Raum ein bestimmter Druck eingestellt, dem die Kraft der Druckfeder 21 entgegen wirkt, so daß der Verstellkolben 15 eine kraftausgeglichene resultierende Stellung einnimmt.
Soll die Einstellung des Druckverstellkolbens aus der gezeigten Lage verändert werden, so wird der Steuerschieber 29 betätigt, z. B. nach links, so daß Kraftstoff von der Druckleitung 38 über den Ringraum 37 in die
Verbindungsleitung 27 einströmen kann und den Druck im ersten Druckraum 17 erhöhen kann, bis wiederum ein Kräftegleichgewicht mit der Druckfeder 21 besteht. Dieses Verrstellen wird vorteilhaft durch ein Sensor überwacht, der die Verstellage des Nockenringes 1 erfaßt, ein Signal an eine Steuereinrichtung abgibt, die dieses mit einem Sollwert vergleicht und ein entsprechendes Steuersignal an den Proportionalmagneten des Steuerventils gibt, der den Steuerschieber in die für die jeweilige Verstellung des Verstellkolbens notwendige Stellung bewegt.
Durch eine Verstellung des Steuerschiebers 29 nach rechts wird der erste Druckraum 17 entlastet werden, so daß unter Einwirkung des nun verminderten Drucks und der vorgespannten Kraft der Druckfeder 21 der Verstellkolben wiederum bis
Einstellung des Kräftgleichgewichts an ihm sich nach links bewegt. Auch diese Verstellung wird wiederum durch den nicht weiter gezeigten Drehwinkelsensor erfaßt . Die Steuerung kann dabei auch noch von anderen Parametern, die für die Spritzbeginneinstellung maßgeblich sind, beeinflußt werden.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß durch den Öffnungsgrad der Verbindungsleitung vom Ringraum 37 zum ersten Druckraum 17 die Einströmgeschwindigkeit von Druckflüssig- keit beeinflußbar ist. Entsprechend schnell kann bei großem Einströmquerschnitt der Spritzverstellkolben verstellt werden und es läßt sich ferner durch eine exakte Rückmeldung des Spritzbeginnverstellergebnisses mit dem elektromagnetischen Eingriff am Steuerventil 29 über dem Proportionalma- gneten eine gewünschte Lage des Spritzverstellkolbens exakt einstellen. Wirkungen im Zwischenbereich auf Grund der Fördervorgängen der Pumpenkolben 8 werden durch Verschließen der Verbindungsleitung 27 abgefangen. Die Spritzbeginnver- stelleinrichtung ist einfach aufgebaut und leicht reali- sierbar und hat den Vorteil einer ausgeglichenen Kräftebilanz am Spritzverstellkolben unter Vermeidung von Radial- kräften. Es wird eine hoher Lebensdauer des Spritzverstellkolbens auf Grund geringer Reibkräfte erzielt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Figur 2 ist nun ein Steuerschieber 129 vorgesehen, der im Prinzip ähnlich aufgebaut ist, wie der Steuerschieber nach Figur 1. Hier dienen jedoch beide Bünde als Steuerbünde. Es gibt weiterhin den an die Druckfeder 35 angrenzende Steuerbund 32 und der zuvor als Führungsbund dienende Bund ist nun ein
Steuerbund 133. Wiederum erfolgt der Druckmittelzulauf über die Druckleitung 38 mittig an der Mantelfläche des Ventilzylinders 28 in den Ringraum 37, der bei Druckbeaufschlagung den Steuerschieber 8 kraftausgeglichen beaufschlagt. Die druckausgesetzten Flächen der beiden Bünde sind gleich groß. Während wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 der erste Steuerbund 32 die erste Verbindungsleitung 27 in den ersten Druckraum 17 steuert, steuert nun der zweite Steuerbund 133 eine zweite Verbindungsleitung 127 in den zweiten Druckraum 120, der nun nicht mehr grundsätzlich druckentlastet ist. In der gezeigten neutralen Stellung verschließen die Steuerbünde 32 und 133 die jeweiligen Einmündungen der Verbindungsleitungen 27 und 127 in den Ventilzylinder 28. Die beiden Druckräume 17 und 120 sind hydraulisch somit verriegelt und die Lage des Spritzverstellkolbens 15 ist fixiert. Dabei kann die Druckfeder 121 nur im Bereich einer über eine Vorzugstellung hinausgehende Stellung des Spritzverstellkolbens wirksam sein.
Zur Verstellung des Spritzverstellkolbens wird der Steuerschieber 129 nun wiederum z. B. durch einen Proportionalmagneten betätigt, z. B. nach links entgegen der Kraft der Feder 35. Dabei wird eine Verbindung zwischen dem Ringraum 37 und dem ersten Druckraum 17 hergestellt, so daß Druckflüssigkeit in den ersten Druckraum 17 gelangen kann. Zugleich wird durch den zweiten Steuerbund 133 die Verbindungsleitung 127 zur Entlastungsleitung 36 geöffnet, so daß Druckflüssigkeit aus dem zweiten Druckraum 120 entweichen kann. Dadurch entsteht ein Kräfteungleichgewicht am
Verstellkolben von einem ausgeprägten Maße, so daß sich dieser sehr schnell nach rechts bewegt solange, bis durch eine Korrektur der Stellung des Steuerschiebers 29 eine bestimmte Stellung des Spritzverstellkolbens 15 fixiert wird. Dieser Vorgang wird ebenfalls über eine Regelschleife geregelt, in dem die Spritzbeginnverstellwinkel abgefragt werden und entsprechend der Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert nun der Proportionalmagnet die Öffnung der Verbindungsleitungen 27, 127 betätigt oder zu deren Verschlie- ßen eingestellt wird. Für eine umgekehrte Bewegungsfolge des Spritzverstellkolbens nach links wird der Steuerschieber 129 nach rechts bewegt, so daß Druckmittel über die Verbindungsleitung 127 in den zweiten Druckraum 120 einfließen kann und zugleich Druckmittel aus dem ersten Druck- räum 17 über die Verbindungsleitung 27 zur Entlastungsleitung 36 entweichen kann. Dies wiederum so lange, bis über eine Rückmeldung der Steuerschieber 129 wieder in die die Verbindungsleitungen 27, 127 verriegelnde Stellung gebracht wird. Statt eines proportional läßt sich der Steuerschieber 29 bzw. 129 auch getaktet verstellen mit einer Impulsfolge, die auf den Elektromagneten wirkt und somit eine quasi analoge Verstellung seines Ankers erzeugt, der wiederum mit dem Steuerschieber gekoppelt ist. Es können dabei leichte
AxialSchwingungen erzeugt werden, die gewährleisten, daß der Steuerschieber ständig in Bewegung ist und eine Hysterese auf Grund von Reibkräften weitgehendst vermieden wird.
Mit der Druckfeder 121 kann erreicht werden, daß bei noch fehlendem Druckmittel z. B. beim Start der Brennkraftmaschine, die von der Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraftstoff versorgt und von der die Kraftstoffeinspritzpumpe angetrieben wird, eine Vorzugsstellung eingestellt werden kann. Beim Start sind die Druckräume 17 und 120 gemäß Figur 2 hydraulisch verriegelt. Die Druckfeder 121 kann dennoch den Spritzverstellkolben 15 in eine Vorzugslage bewegen, wegen einer Leckage Strömung entlang der Mantelfläche des Spritzverstellkolbens .
Bereits mit Aufnahme des Betriebs der Brennkraftmaschine bei geringer Drehzahl steht Kraftstoffdruck mit erst allmählich zunehmendem Fördervolumen zur Verfügung . Durch die Ausgestaltung der Erfindung, die es ermöglicht die Druckräume über das Steuerventil hydraulisch zu verriegeln sind nur kleinste Mengen an hydraulischer Flüssigkeit bzw. Druckflüssigkeit, im vorgegebenen Fall Kraftstoff, notwendig, um die gewünschte Einstellung des Spritzbeginnverstellkolbens zu erzielen. Damit wird die Arbeitsfähigkeit des Spritzbeginnverstellers schon bei kleinen Drehzahlen garantiert bei insgesamt sehr geringem Steueraufwand und bei hoher Lebenserwartung wegen vermiedenen radialen Belastungen des Spritzverstellkolbens.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Nockenantrieb (1, 5, 6, 8) für wenigstens Pumpenkolben (8) und einem der Spritzbeginnverstellung dienenden auf den Nockenantrieb wirkenden Spritzverstellkolben (15) , der durch einen von einem elek- trisch gesteuerten Steuerventil (26, 126) gesteuerten Druck entgegen einer Ruckstellkraft (21) verstellbar ist, wobei durch das Steuerventil (29) ein von der einen Stirnseite (16) des Spritzverstellkolbens (15) in einem Zylinder (14) eingeschlossener Druckraum (17) entweder mit einer Druck- quelle (38) hohem Niveaus oder mit einem Entlastungsraum
(36) verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (26, 126) als Ventilglied einen in einem Ventilzylinder (28) verschiebbaren Ventilschieber (26, 126) aufweist, der einen Steuerbund (32, 133) aufweist, durch den eine in der Ventilzylinder (28) mundende Verbindungsleitung (27,
127) zum Druckraum (17, 120) entweder mit einem in den Ventilzylinder (28) mundende von einer Druckquelle herkommende Druckleitung (38) oder mit einer vom Ventilzylinder (28) abfuhrende Entlastungsleitung (36) verbunden oder verschlossen wird.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (29) zusatzlich zum Steuerbund einen Fuhrungsbund (33) aufweist, zwischen dem und dem Steuerbund (32) ein Ringraum (37) im Ventilzylinder (28) eingeschlossen wird, der entweder mit der Druckleitung (38) oder mit der Entlastungsleitung (36) standig verbunden ist.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Steuerschieber (29, 129) durch einen Elektromagneten entgegen der Kraft einer Ruckstellfeder (35) einstellbar ist.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Elektromagnet den Steuerschieber gegen die Kraft der Ruckstellfeder entsprechend einem Steuerwert analog verstellt.
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Elektromagnet den Steuerschieber gegen die Kraft der Ruckstellfeder (35) entsprechend einem Steuerwert getaktet verstellt.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Elektromagnet durch eine die Spritzverstellparameter erfassende Regeleinrichtung mit einem Ruckmeldeglied für die Spritzverstellposition des Nockena- triebes betätigt wird.
7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Ruckstellkraft eine Ruckstellfeder (20) ist.
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Anspru- ehe 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuhrungsbund als ein zweiter Steuerbund (133) ausgebildet ist, durch den eine in der Ventilzylinder (28) mundende zweite Verbindungsleitung (127), die zu einem zweiten, von der anderen Stirnseite (18) des Spritzverstellkolbens (15) im Zylinder (14) eingeschlossenen Druckraum (120) fuhrt, entweder mit der in den Ventilzylinder (28) mundende von einer Druckquelle herkommende Druckleitung (38) oder mit der vom Ventilzylinder (28) abfuhrende Entlastungsleitung (36) verbunden oder ver- schlössen wird, wobei durch den Steuerbund (32) und dem zweiten Steuerbund (133) der Druckraum (17) und der zweite Druckraum (129) komplementär zu einander mit der Druckquelle (38) oder der Entlastungsleitung (36) verbunden werden oder beide Verbindungsleitungen (27, 127) in einer mittleren Stellung der Steuerschieber (129) verschlossen sind.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (37) mit der Druckquelle (38) standig verbunden ist.
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzverstellkolben (15) eine Ausnehmung (22) in seiner Mantelflache aufweist, in die ein mit dem Nockenantrieb verbundenes Kopplungsteil (11) eingreift und dabei die die Verstellung der Spritzverstellkolbens (15) auf den Nockenantrieb (1) übertragenden Kontaktflache (24) am Spritzverstellkolben (25) im wesentlichen im Bereich der Spritzverstellkolbenachse (23) liegt.
11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kontaktflache (24) um etwa 2 bis 6 mm von der Spritzverstellkolbenachse (23) weg versetzt angeordnet ist.
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