DE2644042A1

DE2644042A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE2644042A1
Application number: DE19762644042
Authority: DE
Inventors: Werner Faupel; Paul Dipl Ing Fuessner; Gerald Hoefer; Karl Konrath; Manfred Schwarz; Max Dr Straubel; Gerhard Stumpp; Hans-Joerg Vogtmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1978-04-06
Also published as: JPS5343123A; US4501252A; JPS616252B2; GB1582605A; FR2366446B1; FR2366446A1; DE2644042C2

Description

264A042

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird das die Federvorspannung erhöhende Widerlager zur Spätverstellung des Spritzbeginns drehzahlabhängig verstellt. Während bei Start- und Leerlaufdrehzahlen das Widerlager eine Frühverstellung ermöglicht, wird oberhalb der Leerlaufdrehzahl ab einer bestimmten Drehzahl das Widerlager auf "spät" verstellt. Eine Frühverstellung hat beim Starten zwar den Vorteil des schnellen Hochlaufens der Brennkraftmaschine, hat jedoch den Nachteil, daß bei warmer Brennkraftmaschine der Gang der Brennkraftmaschine sehr hart ist, d.h. daß der Motor laut läuft. Die Temperatur des Motors hat im Zusammenhang mit dem Spritzbeginn einen entscheidenden Einfluß auf Merkmale der Verbrennung, wie Geräusch, Giftgas und Verbrauch. Die Starrheit dieser bekannten Systeme läßt eine Anpassung von Temperatur zu Spritzbeginn in Bezug auf die Drehzahl nicht zu..

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einer überwiegend drehzahlabhängig gesteuerten Spritzbeginnverstellung der Spritzbeginn auch bei niederen Drehzahlen auf "spät" stellbar ist, wenn die Brennkraftmaschine .warm ist, um dadurch Geräusch, Giftgas und Verbrauch bei der Verbrennung zu verbessern. Gemäß den Merkmalen der Unteransprüche hat die erfindungsgemäße Kraftstoff einspritzpumpe zudem den Vorteil einer Überlagerung der spritztechnisch bedingten Spritzverstellung mit der temperaturbedingten Spritzverstellung. Diese Überlagerung kann von einer einfachen willkürlichen Verstellung oder Zuordnung bis zu einer automatisierten führen. Über Bausteine läßt sich der Automatisierungsgrad vorteilhaft ausbauen. Es ist also mit einfachen Mitteln eine Typenvielfalt erreichbar, wobei die grundlegenden Bausteine, wie beispielsweise ein verstellbares Widerlager, bei allen Stellvorrichtungen vorhanden sind. ₆09S1A/0082 -3-

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm über den Grad der Verstellung je

Drehzahl,
Fig. 2 einen Eingriff in die Verstellung mittels eines

Nockens,
Fig. 3j ^i 5 und 6 einen Eingriff in die Verstellung mittels

eines Dehnstoffarbeitselements,

Fig. 7 einen Eingriff mittels Bimetallscheiben, Fig. 8 einen Eingriff mittels eines thermostatisch gesteuerten Hydraulikstroms und

Fig. 9 einen Eingriff mittels eines Elektromagneten, Fig. 10 Steuerung mittels definiertem Drosselspalt.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Bekanntlich erfolgt die Einspritzung beim Dieselmotor, wenn der Motorkolben im Bereich seines oberen Totpunktes OT ist. Dei- Zeitpunkt des Spritzbeginns liegt dabei je nach Drehzahl vor bis kurz nach OT, und zwar im allgemeinen bei höherer Drehzahl früher als bei niederer Drehzahl. Während die Zeit, die der Kraftstoff für den Weg zwischen Pumpe und Düse braucht, unabhängig von der Drehzahl weitgehend konstant bleibt, verzögert sich mit zunehmender Drehzahl der Einspritzbeginn aufgrund der unterschiedlichen Pumpenförderungsgeschwindigkeit und Verbrennung am Motor. Diese Veränderung des Zeitverhältnisses wird durch den Spritzzeitpunktversteller ausgeglichen, wofür ein Großteil seines Arbeitsvermögens verwendet wird. Der Rest des Arbeitsvermögens jedoch dient je nach Forderung von der Brennkraftmaschinenseite einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, der Leistung, des Motorgeräusclis und/oder der Abgase. Bekanntlich ist der

009814/0082

Zündverzug einer Dieselbrennkraftmaschine abhängig von der Temperatur, und zwar

1. der Kraftstofftemperatur und

2. von der Temperatur der Brennkraftmaschine in Form der Zylinderwandtemperatur, Einspritztemperatur usw.

Zum Ausgleich dieses Zündverzugs, ist es bei kalten Brennkraftmaschinen vorteilhaft, den Spritzbeginn früher zu legen. Bei warmer Brennkraftmaschine würde dieses jedoch zu einem harten Gang führen, die Brennkraftmaschine wäre laut. Eine Frühverstellung ist bekanntlich auch beim Start günstig, um ein schnelles Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu erreichen. Ein weiteres Merkmal der kalten Brennkraftmaschine ist, daß sie bei frühem Spritzbeginn weniger Blaurauch entwickelt als bei spätem Spritzbeginn. Erfindungsgemäß wird deshalb der Spritzbeginn bei kalter Brennkraftmaschine im ganzen Drehzahlbereich auf früh verstellt, um dann bei warmer Brennkraftmaschine a\xt spät verste3.1bar zu sein. Im oberen Drehzahlbereich wirken sich die Nachteile bei kalter Maschine wie Blaurauch und lauter Gang weniger stark aus.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ist über der Ordinate der Spritzverstellwinkel oC und über der Abszisse die Drehzahl η aufgetragen. Unter Spritzverstellwinkel ist die Relativverdrehung zwischen Antriebswelle und Kolbenantrieb zu verstehen, wie weiter unten näher erläutert. Drehzahl η ist die Pumpendrehzahl bzw. die proportionale Motordrehzahl. Die Kennlinie F entspricht der Spritzverstellung bei normaler Arbeitstemperatur. Gemäß dieser Kennlinie F entspricht jeder Drehzahl η ein bestimmter Verstellwinkel OC. Je höher die Drehzahl η ist, desto größer ist der Verstellwinkel OC und desto früher erfolgt dann der Spritzbeginn. Erfindungsgemäß ist eine Verschiebung der Kennlinie F in die gestrichelt dargestellte Lage Fl angestrebt. Für die Kennlinie Fl erfolgt eine bestimmte Verstellung (C

-5-

809ÖH/0082

schon bei einer entsprechend kleineren Drehzahl. Während gemäß der Kennlinie F bei der Drehzahl n., eine Verstellung gerade beginnt, erfolgt bei der Drehzahl n. für die Kennlinie Fl bereits eine Verstellung ¹^l in Richtung "früh". Für die Kennlinie Fl würde eine Verstellung bereits bei der Drehzahl η beginnen, nämlich einer Drehzahl, die weit unterhalb der Leerlaufdrehzahl ist. Fl wird durch eine Verlagerung der Kennlinie F erreicht, nämlich durch Änderung der Rückstellkraft des Spritzverstellers. F2 zeigt einen Übergang zwischen den Kennlinien Fl und F, d.h. einen allmählichen Abbau der Überlagerung mit zunehmender Drehzahl, wobei die Überlagerung motortemperaturabhängig gesteuert ist. Der Abbau

Wie in Fig. 2 dargestellt, erfolgt in ein Nockentriebwerk 1 einer nicht näher dargestellten Einspritzpumpe ein Eingriff durch einen Spritzversteller 2. Bei den gewählten Beispielen handelt es sich um Verteilereinspritzpumpen, bei denen im wesentlichen zwei Arten von Nockentriebwerken verwendet werden. Bei der einen irt sind die Rollen mit dem Pumpenkolben verbunden und die Nocken am Gehäuse geführten Ring angeordnet. Bei der anderen Art, wie sie hier als Beispiel gewählt wurde, sind die Rollen am Gehäuse geführten Ring angeordnet und die Nocken über eine Nockenscheibe mit dem Pumpenkolben. In jedem Fall ist der Pumpenkolben für sich angetrieben, während Rollen und Nocken für den Pumpvorgang zusammenwirken, wobei je nach Antriebs typ über dem Gehäuse geführten Ringdie Rollen oder Nocken relativ zueinander durch den Spritzversteller 2 verdrehbar sind.

In einem Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe des Ausführungsbeispiels (Fig. 2) ist ein Rollenring k geführt, der durch einen Verstellbolzen 5 mit dem Spritzversteller 2 verbunden ist. Am Rollenring k sind auf Achsen 6 Rollen 7 gelagert, und zwar in der Draufsicht dargestellt. Auf diesen Rollen läuft dann eine nicht dargestellte, mit dem Pumpen- und Verteilerkolben verbundene Stirnnockenscheibe. Pumpenkolben

Xl

kann auch drehzahlabhängig erfolgen mit beispielsweise einer Vorrichtung wie in Fig. 9 dargestellt. 809814/0082

-6-

und Stirnnockenscheibe rotieren dabei in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung. Sobald also der Rollenring entgegen dieser Drehrichtung um entsprechend nur einige Winkelgrade verdreht wird, erfolgt der Förderbeginn des Pumpenkolbens früher. Wird die Einspritzmenge nicht durch die Regelung des Förderbeginns, sondern durch Regelung des Förderendes hestiinmt, bedeutet somit eine derartige Verstellung auch eine Änderung des Beginns der Einspritzung in die Brennkraftmaschine.

Der Verstellbolzen 5 des Nockentriebwerks greift in eine Mitnahineausnehmung 8 eines Verstellkolbens 9» der durch einen hydraulischen Druck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 10 verschiebbar ist. Je weiter der Kolben 9 gegen die Feder 10 verschoben ist, desto früher erfolgt demnach der Spritzbeginn. In der dargestellten Ausgangslage liegt der Verstellkolben 9 an einem Anschlag 11 an. Der der Verstellung dienende hydraulische Druck wird in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Fördex'pumpe erzeugt, welche in das Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe integriert ist und mit deren Drehzahl angetrieben wird. Über ein Drucksteuerventil wird der Ausgangsdruck dieser Förderpumpe so gesteuert, daß er sich proportional zur Drehzahl ändert, d.h. mit zunehmender Drehzahl steigt und mit abnehmender Drehzahl sinkt. Bei dem Ausführungsbeispiel fördert diese Förderpumpe in das Gehäuse 3₅ wobei als Flüssigkeit'Kraftstoff dient, der über entsprechende Versorgungsbohrungen zum nicht dargestellten Pumpenarbeitsraum gelangt. Außerdem aber strömt er über eine im Verstellkolben 9 angeordnete Sackbohrung 12, in welche auch der Verstellbolzen 5 ragt, über eine Drosselbohrung 13 und über eine Bohrung Id zur Stirnseite15 des Verstellkolbens 9-Bei ausreichend hohem Förderdruck wird dann der Verstellkolben entgegen der Kraft der Feder 10 verschoben, wodurch der

-7-

8D98U/0082

264A042 Al

Spritzbeginn, wie oben beschrieben, auf "früh" verstellt wird.

Eine Verschiebung der Kennlinie F in Fl wird durch Änderung der Vorspannung der Rückstellfeder 10 erreicht. Sobald die Vorspannung der Feder 10 verringert wird, beginnt eine Sprit?-- beginnverstellung bereits bei kleineren Drehzahlen, beispielsweise bei der Drehzahl η . Hierdurch wird erreicht, daß beim Einst e].len einer Leerlauf drehzahl n. bereits eine Verstellung

o'- 1 in Richtung "früh" erfolgt. Wird dann die Feder 10 wieder stärker vorgespannt, so beginnt eine Verstellung des Kolbens 9 erst bei der Drehzahl 1I₁. Durch die Verwendung von ^xl

Die Feder 10 stützt sich auf der dem Verstellkolben 9 abgewandten Seite an einem Widerlager 1? ab, dessen Lage änderbar ist,um dadurch eine der gewünschten Kennlinien F1 bis F zu erhalten. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstellung des Widerlagers 17 über eine Welle l8, die quer zur Achse des Widerlagers 17 angeordnet ist. Die Welle 18 weist auf ihrer im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Mantelfläche I9 eine Abflachung 20 auf. Je nach Drehst.el3.ung liegt das Widerlager 17 entweder auf der Kreisbahn oder mit Übergang auf der Abflachung an der Welle. Solange das Wider]ager 1? auf der Abflachung 20 aufliegt, wird die Vorspannung der Feder 10 verringert, was der Kennlinie Fl entspricht. Die Welle 18 ist mittels eines Hebels 21 verdrehbar, der als Stellglied dient und an dem ein Steuerglied angreift, das als Thermostat, elektrischer Stellmotor oder auch als mechanische Vorrichtung avisgebildet sein kann. Durch den Hebel 21 kann die Welle l8 in eine entsprechende Lage verdreht werden, in der das Widerlager I7 mit der Mantelfläche 19 in Berührung ist. Hierdurch wird

die Feder 10 stärker vorgespannt, so daß erst bei der Drehzahl H₁ entsprechend der Kennlinie F eine Verstellung des Spritz-

zwei Federn, von denen die eine beispielsweise ~°~ in der Vorspannung temperaturabhängig änderbar ist, kann eine Kennlinie F2 erzielt werden, für die bei niederen Drehzahlen verhültnisnäMg mehr nach "früh" verstellt wird als bei hoher Drehzahl.

8Q98U/0082

beginne erfolgt. In der Figur ist der Hebel 21 in einer Zwischenstellung gezeigt, d.h. das Widerlager I7 liegt nicht mehr an der Fläche 20 an, sondern liegt an einer Übergangsstelle 22 an zwischen Abflachung 20 zur Mantelfläche I9. Eine solche Zwischenstellung festgehalten, entspricht einer Kennlinie F3 in Fig. 1. Eine Verstellung jedoch von niederer Drehzahl zu höherer Drehzahl von der Auflage des Widerlagers I7 auf der Abflachung 20 bis zur Mantelfläche I9 entspricht dann der Kennlinie F2. Bei der Drehbewegung des Hebels 21 wird also die überlagerte Spritzbeginnverstellung mehr oder weniger zugeschaltet. Bei Auflage des Widerlagers I7 auf der Mantelfläche 19 ist keine Überlagerung vorhanden, bei Auflage des Widerlagers I7 auf der Abflachung 20 besteht die maximale Überlagerung.

Die einfachste Art der gewünschten teilweisen Frühverstellung bei kaltem Motor erfolgt mechanisch durch den Fahrer der Brennkraftmaschine. Sobald dann der Motor warm wird, wird er auch verhältnismäßig laut, so daß der Fahrer über eine Vorrichtung den Hebel 21 verdrehen kann, wodurch die überlagerte Frühverstellung ausgeschaltet wird und der Spritzversteller auf später gestellt wird. Hierdurch wird der Fahrzeuggang erheblich leiser. Sollte der Fahrer beim Start des kalten Motors die Frühverstellung vergessen, so hat das zum ersten zur Folge, daß der Motor schlecht startet, zum zweiten, daß er verhältnismäßig laut ist. Er wird also genötigt sein, den Hebel 21 in die entsprechende Startwarmlaufstellung zu stellen, um sie dann, wie oben beschrieben, nach Warmlauf des Motors in die Normalstellung zu verstellen. Eine derartige mechanische Vorrichtung läßt sich mit dem "Schock" der Benzinbrennkraftmaschinen vergleichen, übex- den für den Start bis zum Warmlauf das Kraftstoff-Luft-Gemisch angereichert wird.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist gezeigt, wie die Vorspannung der Spritzverstellerfeder 10 bei

8098U/0082

-9-

zunehmender Temperatur automatisch erfolgt. Als Steuerslied dient hierzu ein Dehnstoffarbeitselement 23, das in einem Gehäuseabschnitt 24 angeordnet ist, dessen Innenrauin 25 vom Kühlwasser des Motors durchströmbar ist. Das Kühlwasser wird über Anschlüsse 26 zu- und abgeleitet. Am Widerlager greift auf der der Feder 10 abgewandten Seite

eine Entlastungsfeder 27 an, die etwas höher vorgespannt ist als die
Rückstellfeder 10 des SpritzverStellerkolbens 9 ist, deren Vorspannung jedoch über den Thermostat 23 änderbar ist. Hierfür greift der ArbcjLtsstift 28 des Dehnstoffarbeitselements über einen Führuiigsbolzen 29 an einem Federteller 30 der Feder 27 an. Sobald bei zunehmender Temperattxr der Arbeits-

i_ ·' .. ezL_üb_er_ stift 28 ausfährt, verschiebt/dxe Entlastungsfeder 27

das Widerlager I7 an einen gehäusefesten

Anschlag 31. Durch das Verschieben des Widerlagers I7 wird entsprechend die Rückstellfeder 10 stärker gespannt, was eine Verschiebung der Kennlinie von Fl zu F bedeutet. Die

Vorspannung der Entlastungsfeder 27 wird durch den Bolzen 29 bestimmt, der zwischen seinem Kopf 32 und einem Sicherheitsring 33 den Federteller 30 sowie das Widerlager 17 einspannt. Wenn das Widerlager 17 am Anschlag 3I anliegt und die Temperaturen weiterhin steigen, gleitet entsprechend der Arbeitsstift 28 weiter hinaus und preßt dabei die Feder 27 zusammen, ohne daß dadurch eine weitere Änderung des Spritzverstellgrades erfolgt.

In Fig. 4 ist eine prinzipiell ähnlich wie in Fig. 3 funktionierende Automatik dargestellt. Statt der Entlastungsfeder 27 greift jedoch am Federwiderlager der Kraftstoffdruclc der Förderpumpe an. Hierzu ist das Federlager als Stufenkolben ausgebildet, dessen Stirnfläche 35 in einen Raum 36 ragt, in den über eine Leitung 37 Kraftstoff unter Förderpumpendruck geleitet ist. Im Gehäuse 24 ist zum Kolben

-10-

809814/0082

hin eine Radialdichtung 38 vorgesehen. Die Größe der Stirnfläche 35 ist vorzugsweise kleiner als die Stirnfläche I5 (Fig. 1) des Verstellkolbens 9. Aufgrund des im Raum 36 herrschenden Drucks greift am Kolben I7 eine Kraft an, die geringer ist als die Kraft der Feder 10, so daß durch sie kein Verschieben des Kolbens I7 bewirkt wird. Erst wenn bei ausreichender Aufheizung des Thermostats 23 dessen Arbeitsstift 2Ö ausfährt, wird durch diesen an der Stirnfläche 35 angreifenden Stift 28 der Kolben I7 gßgen die Feder verschoben, wodurch, wie beim vorherigen Beispiel, eine Erhöhung der Vorspannung der Feder und damit ein Verschieben von Kennlinie Fl zu F erfolgt. Liegt dann der Kolben I7 ^m Anschlag 11 an, wird bei Weiterheizung des Thermostats 23 dieses entgegen einer Feder 39 verschoben, die nattirgemäß stärker sein muß als die Feder 10. Der Vorteil der hydraulischen Unterstützung durch den Flüssigkeitsdruck auf der Stirnfläche 35 besteht insbesondere darin, daß das vom Stift 28 aufzubringende Arbeitsvermögen sehr viel geringer ist als wenn keinerlei Unterstützung herrschen würde. Hierdurch ist eine sehr viel genauere Wegsteuerung des Αχ-bcitsstiftes 28 mit der Temperatur möglich.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, das eine ähnliche Anordnung aufweist, wie das in Fig. 4 dargestellte, ist der Steuervorgang des thermostatischen Arbeitsgliedes 23 umgekehrt. Über einen elektrischen Heizwiderstand kl wird beim Vorglühen des Dieselmotors das Dehnstoffarbeitselement mit aufgeheizt, so daß durch den Arbeitsstift 28 der Thermostat 23 entgegen der Feder 39 verschoben wird. Hierzu stützt sich der Arbeitsstift 28 an einem gehäusefesten Sockel 42 ab. Das wie in Fig. 4 als Kolben ausgebildete Widerlager 17 ist zwischen der Feder 10 und dem Gehäuse des Thermostats 23 eingespannt. Zur Einspannung dienen Zapfen 44, die entweder am Kolben 17 oder am Gehäuse des Thermostats 23 befestigt sind. Beim Aufheizen und Verschieben des Thermostats' 23 verschiebt sich ebenfalls

8Q98H/0082

der Kolben I7 in der Fig. nach links, so daß die Vorspannung der Feder 10 verringert wird, was zu einer Frühverstellung des Spritzbeginns bei niederen Drehzahlen führt (siehe Fig, l). Sobald dann die Brennkraf tina .schine gestartet ist, wird der Heizwjderstand hl ausgeschaltet (beispielsweise über den .Anlasserschalter), wonach eine Abkühlung des Dehnstoffarbeitselements 23 erfolgt. Diese Abkühlung dauert naturgemäß wesentlich langer als die Aufheizung, da es sich lediglich um eine durch die Umgebung bewirkte Abkühlung handelt. Erst wenn das Dehnstoffarbo.itsolcment 23 abgekühlt und entsprechend der Arbeitsstift 28 einfährt, werden durch die Feder 39 über das Gehäuse des Thermostaten 23 die Zapfen k.k verschoben, so daß das Widerlager 17 nach rechts in der Zeichnung an den Anschlag 11 gleitet. In dieser Stellung ist dann die Feder stärker vorgespannt und entspricht einer Spritzbeginnverstellung gemäß der Kennlinie F in Fig. 1 für Normalbetrieb. Die Abkühlzeit des Thermostaten 23 und die Aufheizzeit der Brennkraftmaschine können ohne weitere Probleme abgestimmt werden. Unter Umständen muß der lleizvorgang des Heizwiderstandes kl entsprechend verlängert werden. Wie bei dom in Fig. k dargestellten Beispiel wird auch hier die Stirnfläche 35 des Kolbens I7 durch Kraftstoff beaufschlagt, der über die Leitung 37 von der Förderpumpe her in den Raum 36 gefördert wird. Diese am Kolben 17 angreifende Kraft unterstützt dessen Verstellung in Richtung Feder 10. In den Raum 36 ragt jedoch auch die Stirnseite 45 des Thermostaten 23, so daß der Kraftstoffdruck im Raum 36 die Verstellung entgegen der Kraft der Feder 39 unterstützt. Hierdurch können die Stellkräfte des Arbeitsstifts28 auf ein notivendiges Minimum verringert werden, was einer Genauigkeit der Steuerung entgegenkommt.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel ist über das thermostatisch^ Steuerglied eine angestrebte Verstellung des Widerlagers 17 blockierbar. Das Widerlager 17 ist als

-12-

8098H./0082

Stufenkolben ausgebildet, der über seine zwei Stufen und mit dem Gehäuse 34 einen Raum 47 einschließt. Seine Stirnf 1-ache 35 ist wiederum von Kraftstoff unter Förderpumpendruck beaufschlagt, der über die Leitung 37 in den Raum 36 geführt ist. Die Stirnfläche 35 muß hierbei so groß sein, daß sie unter PÖrderpumpendruck- eine Verstellung der Feder 10 ermöglicht. Hierzu muß sie größer sein als die

Stirnfläche I5 des hier nicht dargestellten Spritzverstellkolbens 9· Der Thermostat 23 steuert hier ein Ventil 48, das in einer zum Raum 47 führenden Leitung 49 angeordnet ist, welche mit einer Quelle niederen Drucks verbunden ist. Sobald, wie in der Figur dargestellt, der Arbeitsstift 28 des Thermostaten 23 eingefahren ist, ist die Verbindung offen und der Kolben I7 ist entgegen der Feder 10, diese stärker vorspannend, verschiebbar. Der Thermostat wird, wie beim vorhergehenden Beispiel, durch einen elektrischen Widerstand 4l beim Vorglühen der Brennkraftmaschine aufgeheizt. Hierdurch schließt sich das Ventil 48, indem eine Kugel 50 auf einen Ventilsitz 5I gepreßt wird. Nach Schließen des Ventils kann dann der ganze Thermostat gegen die Feder 39 verschoben werden, um ein weiteres Ausfahren des Arbeitsstiftes 28 zu ermöglichen. Sobald jedoch das Ventil 48 geschlossen ist, kann dann beim Starten der Maschine und Sichaufbauen eines Förderptitnpendrucks im Raum 36 der* Kolben 17 nicht verschoben werden, da der Raum 47 gesperrt ist. Sobald dann nach Abkühlen des Thermostaten 23 das Ventil 48 öffnet, strömt aus dem Raum 47 der Kraftstoff über die Leitung 49 ab und der Kolben I7 wird zur Vorspannungserhöhung der Feder 10 verschoben. Im Ventil 48 ist noch ein Rückschlagventil 52 vorgesehen, um bei Ruhelage der Brennkraftmaschine über den niederen Förderdruck den Raum 47 mit Kraftstoff aufzufülle: Dieses Rückschlagventil 52 ermöglicht auch ein Auffüllen des Raumes 47 solange das Ventil 48 aufgrund der Aufheizung geschlossen ist und der Kolben 17 durch die Feder 10 nach links hin belastet ist. Eine solche Situation kann vorkommen, wenn

-13-

8098U/0082

nach Abstellen der Brennkraftmaschine der Kolben I7 eine entsprechende Spätverstellage (nach rechts geschoben) einnimmt und erst durch das Abbauen des Förderpumpendrucks eine Verschiebung nach links möglich ist. Da die Vorförderpumpe, die den Druck in der Leitung k⁽) erzeugt, bereits beim Vorglühen für das neuerliche Starten anläuft kann dann, bevor sich im Raum 36 ein Druck durch die Förderpumpe einstellt, die Vorförderpumpe über das Ventil 52 den Raum k"7 auffüllen, selbst wenn aufgrund des Vorglühens die Kugel 50 auf dem Ventilsitz 5I bereits aufliegt. Sobald also der Thermostat 23 nach Abschalten des Heizelements kl abkühlt, muß er erst aufgrund der Feder 39 angetrieben seine dargestellte Ausgangslage einnehmen, bevor dann für ein weiteres Hereinfahren do» Arbeitsstiftes 28 die Kugel 50 vom Sitz 5I abhebt. Dieser Zeitabschnitt muß mit dem Zeitabschnitt für das Erwärmen der Brennkraftmaschine abgestimmt werden. Auch wird wenn die Kugel beginnt vom Sitz ^l abzuheben, zuerst lediglich ein Drosselquerschnitt geöffnet, der dann ein langsames Verschieben des Kolbens I7 in Richtung Feder 10 ermöglicht. Man gelangt also nicht plötzlich von der Kennlinie Fl zur Kennlinie F, sondern auf dem Wege der Kennlinie F2 bzw. einer Vielzahl von Kennlinien F3·

Das in Fig. 7 dargestellte Ausführurigsbeispiel arbeitet im Prinzip wie das in Fig. 3 dargestellte. Statt einem Dehn» stoffarbeitselement als Thermostat hier eine Patrone 53 *dient mit Bimetallscheiben 5k. Die Patrone 53 ist ebenfalls im Gehäuse 2k angeordnet und von Kühlwasser umströmt, das über Anschlüsse 26 zu- und abgeführt wird. Diese Bimetallscheiben 54 krümmen sich zunehmend mit der Temperatur. In der Patrone 53 sind eine Anzahl derartiger Bimetallscheiben 5k angeordnet, welche dann in der Summe auf das Widerlager I7 der Feder 10 wirken. Da sich auch über den gewünschten Hub hinaus die Bimetallscheiben 5k krümmen und damit eine Wegverlängerung bewirken, dient als Ausgleich eine Feder 56,

-Ik-

80S8U/0082

"2Γ 26ΛΑ042

die über einen Federteller 57 mit den Bimetallscheiben $h zusammenwirkt und einen Überweg aufnimmt. Zur Justierung der Grundeinstellung ist im Federteller 57 eine Stellschraube 58 angeordnet. In der Figur sind die Bimetallscheiben 54 in warmem Zustand gezeigt, d.h. die Feder 10 ist vorgespannt und entsprechend der Spritzversteller auf später gestellt.

Es ist auch eine Anordnung mit Bimetallscheiben denkbar, bei denen die Bimetallscheiben sich mit zunehmender Temperatur begradigen, also in kaltem Zustand am stärksten gekrümmt sind, wobei dann, ähnlich wie in den Figuren 5 und 6, eine Aufheizung der Bimetallscheiben vor Start erfolgt, wodurcli die Feder 10 dann stärker entlastet wird. Nach Starten der Brennkraftmaschine kühlen sich dann diese Bimetallscheiben 5'± ^ab, wodurch sie sich krümmen und den Kolben 17 i*i die dargestellte Lage schieben, für die die Feder 10 wieder stärker vorgespannt ist.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird, wie bei dom in Fig. 6 dargestellten Beispiel, die Stirnseite 35 des als Kolben ausgebildeten Widerlagers 17 der Feder mit Kraftstoff unter Fb'rderpumpendruck beaufschlagt. Um eine Verstellung des Kolbens I7 unabhängig vom Verstellkolben 9 zu erhalten, ist die Stirnfläche 35 größer als die Stirnfläche 15 des Verstellkolbens 9. Die Kraftstoff unter Förderpumpendruck führende Leitung 37 wird durch ein Thermostatventil 60 gesteuert, bevor sie/den Raum 36 mündet. Dieses Thermostatvent.il enthält ein Dehnstoffarbeitselement 23, dessen Arbeitsstift 28 das Ventilglied 6l betätigt, so daß bei ausgefahrenem Stift 28 eine Ringnut 62 auf dem Ventilglied 6l die Leitung 37 aufsteuert. Das Ventilglied 6l wird entgegen der Kraft einer Feder 63 verschoben» Das Dehnstoffelement 23 ist wiederum in einem Gehäuse 2'i angeordnet, dessen Innenraum 25 von Kühl\rrasser durchströmt ist, welches über die

-15-

8098U/0Q82

26U042 SO

Anschlußnippel 26 zu- bzw. abgeführt wird. Bei kaltem Motor nimmt der Kolben 17, durch die Feder 10 verschoben, eine dem Ventil 6ü zugewandte Ausgangslage ein, für welche die Vorspannung der Feder 10 verringert ist, was einer früheren Verstellung entsprechend der Kennlinie Fl entspricht. Sobald dann nach Erwärmen der Brennkraftmaschine die Leitung 37 wie dargestellt aufgesteuert und der Kolben 17 in Richtung Feder 10 verschoben ist, wird diese stärker vorgespannt, was einer "späteren" Verstellung entsprechend der Kennlinie F entspricht. Da auch hier das Ventilglied 61 allmählich verschoben wird, ergeben sich entsprechend der Drosselwirkung Zwischenstellungen des Kolbens 17· Um einen geringen, jedoch konstanten Kraftstoffstrom durch die Leitung 37 bei aufgesteuertem Thermostatventil 60 zu gewährleisten, ist in dem Kolben 17 eine Drosselbohrung 64 angeordnet, die den Raum 36 mit dem die Feder 10 aufnehmenden druckentlasteten Raum verbindet.

Statt einem Dehnstoffelement kann auch ein Magnet sum Antrieb des Ventilglieds 61 dienen. Beim Abstellen des Motors würde dann die Leitung 37 gesperrt werden, bevor der Kolben 17 seine Ausgangslage erreicht hätte. Durch die Drosselbohrung 64 kann dann trotzdem der Kolben 17 in seine Ausgangslage gleiten, um bei neuerlichem Kaltstart die entsprechend gewünschte Feinverstellung zu ermöglichen.

In Fig. 9 ist eine weitere Möglichkeit der Änderung der Vorspa.nnung der Feder 10 dargestellt. Über einen Elektromagneten 65, der in das Gehäuse 24 geschraubt ist, kann dor Federteller 17 entgegen der Kraft der Feder 10 verschoben v/erden. Der Anker 66 des Magnetventils wirkt hierfür mit dem Widerlager 17 zusammen. Zum ted!weisen Kräfteausgleich greift auf der der Feder 10 abgewandten Seite des Widerlagers 17 eine Feder 67 an, die sich auf der Rückseite am Gehäuse 24 abstützt. Es sind; v/ie bei den oberen Ausführungßbeispielen, mehrere Möglichkeiten des Angriffes und der Steuerung denkbar. Die dargestellte I-Iögld chkeit besteht darin, daß der Anker 66 fest mit dem Widerlager 17 verbunden ist und daß man beim Starten dem Magneten 65 einschaltet und damit das Widerlager 17 entgegen der Feder 67 verschiebt. Hierdurch wird die Vorspannung der

809814/0082

- 16 -

Feder 10 in der gewünschten Weise verringert. Sobald dann die Brennkraftmaschine warmgelaufen ist, wird der Magnet abgeschaltet und die Feder 67 verschiebt das Widerlager 17 entgegen der Feder 10, so daß deren Vorspannung jetzt der Kennlinie F in Fig. 1 entspricht. Es ist jedoch auch die andere Möglichkeit denkbar, daß der Magnet als in der umgekehrten Richtung wirkend ausgebildet ist, so daß der Magnet erst nach dem Warmlauf eingeschaltet wird, urn dann das Widerlager 17 gegen die Feder 10 zu verschieben. Hierzu müßte die Feder 67 im Gegensatz zum vorherigen Beispiel schwächer sein als die Feder 10. Eine derartige Schaltung hätte zwar den Nachteil, daß beim Normalbetrieb der Magnet eingeschaltet ist, sie hätte jedoch den Vorteil, daß auch bei Ausfall des Magneten die Brennkraftmaschine gut startbar wäre.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel wird wie bei dem in Fig. 8 dargestellten Beispiel zur Änderung der Vorspannung der Feder 10 ein. Kolben 17 verwendet,. der einen größeren Durchmesser als der Verstellkolben 9 aufweist und der durch den seine eine Stirnfläche 35 mit Kraftstoff beaufschlagenden Druck der Förderpumpe verschiebbar ist.

Zwischen Kolben 17 und dem ihn führenden Zylinder 69 ist eine Dichtung' 70 angeordnet, um eine Dichtheit zwischen Raum 36 und Federraum zu gewährleisten.

Am Kolben 17 ist zur Forderseite hin ein Kolbenabschnitt 71 kleineren Durehmessers angeordnet, der in einer Bohrung 72 des Verstellkolbens 9 geführt ist und zu dieser hin eine Dichtung 73 aufweist. Die Bohrung 72 wiederum ist im Verstellkolben 9 mit der Sackboh-rung 12 (Fig. 2) verbunden, in der Förderpumpendruck herrscht. Durch Kolben 17 und Kolbenabschnitt 71 führt eine Bohrung T¹I, die den Raum 36 mit der Bohrung 72 und damit der Sackbohrung 36 verbindet.

Die Bohrung 72 ist als Drosselbohrung ausgebildet, so daß nach Starten des Motors entsprechend der Drosselwirkung in der Bohrung Jh sehr langsam der Kolben 17 entgegen der Feder 10 verschoben wird, was der Kennlinie F2 entspricht. Die Drossel nuß verhältnis-

8Q98H/0082

• ■ - 17 -

mäßig eng sein, da die Verstellzeit der Warmlaufzeit des Motors entsprechen muß. Beim Abkühlen und Stand des Motors gleitet dann der Kolben 17 allmählich wieder in seine Ausgangs.laße zurück. Um diese Drossel kalibrieren zu können, ist in der Bohrung 7^ ein Dorn 75 angeordnet, der an der Stirnwand des Raumes 36 befestigt ist. Durch die Relativbewegung von Dorn 75 zu Kolben 17 wird ein Verstopfen des Ringspaltes vermieden.

Der unter Förderpumpendruck stehende Kraftstoff kann natürlich auch von außen in den Raum J>6 eingeführt werden, wobei dann der Dorn vorteilhafterweise am Kolben befestigt ist und in die Zufuhrbohrung ragt. Auch kann statt einem zur Änderung der Vorspannung der Feder 10 dienenden Kolben ein im Verstellkolben 9 axial angeordneter Zusatzkolben kleineren Durchmessers Verwendung finden, der durch eine Zusatzfeder belastet ist. Der von Verstellkolbenbohrung und Zusatzkolben begrenzte Raum steht dann in gedrosselter Verbindung mit dem Förderpuinpendruck, so daß durch Verschieben des Zusatzkolbens eine Insgesamtverschiebung in Richtung "spät" erfolgt.

Wie aus den vielen einzelnen Beispielen hervorgeht, ist jede mögliche Kombination der einzelnen Stell- und Steuerglieder denkbar, im erfindungsgemäß eine relativ stärkere Verstellung nach "früh" hin bei kalter Brennkraftmaschine zu erreichen als bei warmer Brennkraftmaschine.

- 13 -

8 09 8 U /00 8-2

^sz ■

Leerseite

Claims

Jär-

Ansprüche

(iJ Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem die Förderbewegung mindestens eines Pumpenkolbens bewirkenden Nockenantrieb, dessen im Pumpengehäuse gelagerter Teil zwecks Spritsbeginnverstellung relativ gegen seinen umlaufenden Teil durch einen mit drehzahlabhängigem Druck einer Förderpumpe beaufschlagten Verstellkolben entgegen der Kraft mindestens einer Rückstellfeder (Spritzverstellfeder) verdrehbar ist, wobei die Vorspannung mindestens einer Feder nach dem Start erhöhbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich -in an sich bekannter Weise mindestens eine Feder an einem nach dem Start der Brennkraftmaschine verschiebbaren und dadurch die Federvorspannung erhöhenden Widerlager abstützt und daß das Widerlager. (17) frühestens während des Warmlaufs des Motors über ein Stellglied (18, 29, 30, 47, 48, 66) verschiebbar ist, welches durch ein Steuerglied (21, 23, 5¹J, 65) betätigbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied ein elektrisch und/oder mit Kühlwasser beheizbarer Thermostat (23, 54) dient, dessen Steuerweg über das Stellglied die V/ider lager verschiebung bewirkt.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermostat ein Dehnstoffarbeitselement (23) dient.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermostat hintereinander angeordnete und in einer Patrone .(53) zusammengefaßte Bimetallscheiben (54) dienen (Fig. 7).

8098U/0082

- 19 -
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu den Bimetallscheiben (5^) eine Ausgleichsfeder (56) geschaltet ist.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (23 5 5*0 durch einen elektrischen Heizwiderstand (¹H) nur während der Warra.1 auf phase aufheizbar ist.
7. Kraftstoffeinspritzpurupe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied ein elektrischer Stellmotor dient, insbesondere in Form eines Elektromagneten (65) (Fig. 9).
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (23) ein Ventil (Ί8,

60) betätigt, welches einen Flüssigkeitsstrom zu einem als Stell-.glied dienenden Servokolben (17) steuert, in dem vorzugsweise eine einen konstanten Abfluß zulassende Drosselbohrung angeordnet ist (Fig. 8).
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Stellglied und/oder Steuerglied eine Rückstellkraft (27, 39, 63, 67) angreift.
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerverschiebung durch Verdrehen des Stellgliedes (18) erfolgt (Fig. 2).
11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekenn-

SQdeU/0082

- 20 -

zeichnet, daß beim Verdrehen zwei einander gegenüberliegende Glieder (17, 18) durch Nocken (20, 22) auseinandergeschoben werden.
12. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied eine quer zum Widerlager (17) gelagerte um ihre Längsachse verdrehbare Welle (18) dient, die eine mit dem Widerlager (17) mindestens mittelbar zusammenwirkende Bahn (19) aufweist, welche als Nocken exzentrisch zur Drehachse verläuft.
13. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (l8) eine Abflachung (20) aufweist.
IU. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9_} da-durch gekennzeichnet, daß am Widerlager (17) auf der der Spritzverstellfeder (10) abgewandten Seite ein vom Forderpumpendruck beaufschlagter Entlastungskolben (35) angreift (Pig. U).
15. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch lU, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (35) am Entlastungskolben (17) ungleich der des Spritzverstellkolbens (9) ist.
16. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch lU, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskolben als Stufenkolben ausgebildet ist und durch das Steuerglied (23, U8) ein die Bewegung des Stufenkolbens (17) in Richtung Spritzverstellfeder (10) hinderndes Volumen (U7) ■einschließbar ist (Fig. 6).

8Q98U/00-8-2 -21-
17. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (23, 54) in aufgeheiztem Zustand die Vorspannung der Spritzverstellfeder (10) verringert (Fig. 5)·
18. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Thermostat (23) mit seinem Arbeitsglied (28) am Gehäuse (42) abstützt und beim Aufheizen einen Anschlag (44) des Widerlagers verschiebt.
19. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet anker (66) mit dem Widerlager (17) verbunden ist, an dem eine Druckfeder (67) entgegen der Rückstellfeder (10) angreift.
20. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet als Zugmagnet auf das Widerlager (17) wirkt und die Druckfeder (67) in der Kraft stärker als die Rückstellfeder (10) ausgebildet ist, wobei der Magnet beim Warmlauf eingeschaltet ist.
21. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager als Stellglied dienend als Hydraulikkolben ausgebildet ist, dessen der Feder abgewandte Stirnseite von über eine als Steuerglied dienende Drossel zugeführten unter Förderpumpendruck stehendem Kraftstoff beaufschlagbar ist.

809814/0082 -22-
22. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel als in die Zuflußbohrung ragender Dorn ausgebildet ist, dessen axiale Lage bei der Stellbewegung in Bezug auf die Bohrungslage änderbar ist.
23. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager einen in einer Bohrung des 'Verstellkolbens dichtend geführten Abschnitt aufweist und daß eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckseite des Verstellkolbens und der Bohrung besteht.

2k. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Verstellkolbens kleiner als der des Widerlagers und größer als der des Abschnitts ist, daß die Spritzverstellfeder zwischen dem Widerlager und dem Verstellkolben angeordnet ist und daß der Dorn mit dem Pumpengehäuse verbunden in eine durchgehende Axialbohrung von Widerlager und Abschnitt ragt.

8098U/0082