EP0075856B1

EP0075856B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP0075856B1
Application number: EP82108762A
Authority: EP
Inventors: Gerald Höfer; Helmut Laufer; Max Dr. Straubel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1982-09-22
Publication date: 1988-05-18
Also published as: US4796592A; EP0236691A3; EP0236691B1; JPS5867928A; EP0075856A3; DE3138607A1; DE3279951D1; EP0075856A2; DE3278508D1; EP0236691A2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Bei einer durch die GB-A-20 56 716 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art wird das federnde Glied von einer Bimetallfeder beaufschlagt, die am einen Ende gehäusefest eingespannt ist und mit einer Heizwicklung versehen ist. Diese bewirkt bei Zuschalten an eine Strom- bzw. Spannungsquelle eine Erwärmung der Bimetallfeder und somit eine Änderung der Grundeinstellung der Bimetallfeder durch Verformung derselben. Die Bimetallfeder muß dabei ständig beheizt werden, um eine bestimmte Vorspannung auf das Ventilschließglied des Druckventils zu übertragen. Die Beherrschung eines bestimmten Steuerdrucks ist dabei durch die Schwierigkeit gekennzeichnet, die darin besteht, daß die Bimetallfeder Abkühlungs- und Aufwärmungscharakteristiken unterworfen ist und somit verhältnismäßig träge auf einen sich ändernden Heizstrom in der Heizwicklung reagiert. Es ist hier mit erheblichen Schwankungen des sich einstellenden Steuerdrucks zu rechnen. Auch wenn, wie vorgeschlagen, die bekannte Einrichtung nur für eine sogenannte Schwarz-weiß-Steuerung vorgesehen ist, ist ihr träges Verhalten dennoch von Nachteil.
Bei einer durch die GB-A-20 57 720 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs ist als Steuerorgan ein Magnetventil vorgesehen, das parallel zu einem Druckhalteventil geschaltet ist (Figur 4). Beide Ventile sind jedoch nicht unmittelbar mit dem Steuerdruckraum des Drucksteuerventils verbunden. Dazwischen ist ein Ventil geschaltet, das in Abhängigkeit von der Temperatur und der Drehzahl entweder die Entlastungsleitung des Steuerdruckraumes zum Druckhalteventil freigibt oder verschließt. Zugleich mit der Freigabe der Steuerdruckleitung wird aber ein parallel zum Drucksteuerventil liegendes Druckhalteventil gesperrt. Dieses Druckhalteventil dient zur Einstellung eines bestimmten Steuerdruckes bei kalter Brennkraftmaschine, wobei die Funktion des Drucksteuerventils durch Sperren der Entlastungsleitung aufgehoben ist. Bei warmer Brennkraftmaschine und geöffneter Entlastungsleitung kann mit Hilfe des dem Magnetventil parallel liegenden Druckhalteventils eine verschobene Kennlinie erzeugt werden, wobei das Magnetventil den Zweck hat, die Wirkung des Druckhalteventils gezielt ab- bzw. zuzuschalten. Mit dieser Einrichtung ist es also nur möglich, eine einzige Druckvariante zur normalen Funktion des Drucksteuerventils einzustellen.
Ausgehend vom obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzpumpe zu schaffen, mit der mit geringem Aufwand eine Vielzahl von Kennlinien des Steuerdruckverlaufs über der Drehzahl zur schnellen und exakten Einstellung des Spritzbeginns bei sich ändernden Betriebsparametern erzielbar ist. Dabei soll es möglich sein, den im Druckraum des Drucksteuerventils wirkenden Steuerdruck in Abhängigkeit von mehreren Parametern wie Luftdruck, Luft- oder Kraftstofftemperatur, Drehzahl oder Temperatur der Brennkraftmaschinen zu beeinflussen mit einem hohen Grad an Genauigkeit.

Vorteile der Erfindung

Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Diese Lösung weist den Vorteil auf, daß mit der Ausgestaltung des Drehmagneten mit dem Permanentmagneten als Rückstellkraft die vom Drehmagneten erzeugte Steuerkraft proportional der Stromstärke und nicht etwa, wie sonst üblich, proportional dem Quadrat der Stromstärke ist. Der weitere wesentliche Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß das Schließglied zusammen mit dem Drehmagneten nach dem Prallplattenprinzip arbeitet und somit feinfühlig einen vorgegebenen Druck in dem Steuerdruckraum des Drucksteuerventils einregelt. Zwischen dem Schließglied des Druckventils und dem einzuregelnden Druck liegt ein Abströmspalt, durch den bei sich ändernder Annäherung des Schließgliedes an seinen Sitz sich sehr schnell die Druckverhältnisse und Druckrückwirkungsverhältnisse auf das Schließglied ändern. Durch diese Ausgestaltung wird insbesondere der Druck im Steuerdruckraum auf einen durch die Stromstärke vorgegebenen Wert exakt und schnell eingegelt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 das Ausführungsbeispiel mit einem der Steuerung des Steuerdrucks des Drucksteuerventils dienenden Ventil, das mit einer analog veränderbaren Schließkraft beaufschlagt ist, Fig. 2 ein Diagramm über den Steuerstromverlauf bei der Ausführung nach Fig. 1 und Fig. 3 ein Diagramm des Wegverlaufs des Verstellkolbens.

Beschreibung des

Ausführungsbeispiels

In den Nockentrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1, die hier nicht weiter detailliert dargestellt ist, greift über einen Stift 2 für die Verstellung des Spritzbeginnzeitpunktes ein Verstellkolben 3 ein. Dieser ist durch in einem Arbeitsraum 4 befindliche Druckflüssigkeit entgegen einer Rückstellfeder 5 verschiebbar, wobei, je weiter der Kolben in Richtung Feder verschoben wird, der Spritzzeitpunkt bezüglich des oberen Totpunktes eines Kolben der zugehörigen Brennkraftmaschine nach Früh verschoben wird. Eine Förderpumpe 6 saugt aus einem Kraftstoffbehälter 7 Kraftstoff an und fördert ihn in einen nicht weiter dargestellten Saugraum üblicher Ausgestaltung der Kraftstoffeinspritzpumpe, aus welchem die Pumpenarbeitsräume der Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraftstoff versorgt werden. Über eine eine Drossel 8 enthaltende Leitung 9 ist der Arbeitsraum 4 mit dem Saugraum verbunden. Mit Hilfe eines Drucksteuerventils 11 wird der Förderdruck der Förderpumpe 6 und damit der Druck im Saugraum zunächst drehzahlabhängig gesteuert, wobei mit zunehmender Drehzahl der Druck proportional ansteigt. Dieser drehzahlabhängige Druck bewirkt, daß mit zunehmender Drehzahl der Spritzverstellkolben 3 in Richtung Früh-Einstellung des Spritzzeitpunktes verschoben wird.
In Fig. 3 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem über der Drehzahl n der Hub s des Verstellkolbens dargestellt ist. I kennzeichnet die Kennlinie für den Normalbetrieb. Mit zunehmender Drehzahl erfolgt eine lineare Verstellung nach Früh. Mit 11 ist eine dazu parallel verlaufende Kennlinie bezeichnet, die einzuhalten notwendig wäre, wenn die Brennkraftmaschine in höher gelegenen Gebieten als üblich, z. B. in 2 200 m Höhe betrieben wurde. Ähnliche Verschiebungen ergeben sich auch für andere Umweltbedingungen, wie z. B. Luft- oder Kraftstofftemperatur oder Temperatur der Brennkraftmaschine.
Zur Beeinflussung des auf den Verstellkolben 3 wirkenden Drucks erhält das Drucksteuerventil 11 folgende Ausgestaltung: Das Drucksteuerventil 11 weist einen Steuerkolben 14 auf, der in einem Zylinder 13 dicht verschiebbar angeordnet ist und mit seiner einen Stirnfläche 15 eine Abflußöffnung 16 in der Wand des Zylinders 13 steuert. Die Abflußöffnung führt zu einem Entlastungsraum, der z. B. die Saugseite der Förderpumpe 6 oder der Kraftstoffbehälter 7 sein kann. Auf der anderen Seite ist der Steuerkolben 14 durch eine zwischen Steuerkolben und stirnseitiger Verschlußwand des Zylinders 13 eingespannte Steuerfeder 17 derart belastet, daß der Steuerkolben 14 bestrebt ist, die Abflußöffnung 16 zu verschließen. Die erste Stirnseite 15 des Steuerkolbens grenzt an einen Raum 18, der über eine Druckleitung 19 mit der Druckseite der Förderpumpe 6 verbunden ist.
Auf der Rückseite des Steuerkolbens 14 ist in dem Zylinder 13 ein Steuerdruckraum 20 eingeschlossen, der über eine Drosselbohrung 21 im Steuerkolben 14 mit dem Raum 18 verbunden ist. Aus dem Steuerdruckraum 20 führt eine Druckleitung 23 ab, die zu einem Druckventil 24 führt. Dieses weist als Schließglied eine Kugel 25 auf, die die Einmündung der Druckleitung 23 in einen Ventilraum 26 steuert. Aus dem Venteilraum 26 führt eine Entlastungsleitung 34 zum Entlastungsraum ab, der wiederum z. B. die Saugseite der Förderpumpe 6 oder der Kraftstoffvorratsbehälter 7 sein kann. Dieses Ventilschließglied wird durch einen federnden Arm 27 belastet und in der Zuordnung zur stutzenförmigen Einmündung 28 der Druckleitung 23 gehalten. Der federnde Arm ist dabei Teil eines Drehankers 29 einer Elektromagnetanordnung 30. Diese weist eine Feldwicklung 31 auf, die von einer elektrischen Steuereinrichtung 32 mit Strom versorgt wird. Die elektrische Steuereinrichtung gibt dabei ein in Abhängigkeit von den zu berücksichtigenden Betriebsparametern gebildeten Steuerstrom ab, durch den ein mehr oder weniger starkes Drehmoment auf den Drehanker ausgeübt wird. Zugleich wirkt auf den Drehanker noch eine Basisrückstellkraft, die in bekannter Weise entweder durch Federn oder durch Permanentmagnetismus erzeugt wird. Je nach Erregung der Feldwicklung 31 drückt somit der federnde Arm mehr oder weniger stark auf das Schließglied 25 und bestimmt somit den Druck im Steuerdruckraum 20. Bei kalter Brennkraftmaschine kann der Stutzen durch entsprechende Strombeaufschlagung ganz geschlossen werden.
Diese Wirkung ist in dem Diagramm in Fig. 3 dargestellt durch die Kurve 111. Mangels Druckgefälle zwischen Steuerdruckraum 20 und Raum 18 vor dem Steuerkolben 14 wird dieser durch die Steuerfeder 17 so verschoben, daß die Abflußöffnung 16 ganz verschlossen ist. Entsprechend wird der gesamte von der Förderpumpe 6 geförderte Kraftstoff dem Saugraum der Brennkraftstoffeinspritzpumpe zur Druckbildung zugeführt, was zu einem wesentlich steileren Druckanstieg führt und zu einer entsprechenden Früh-Verstellung des Spritzzeitpunktes. Ab Erreichen einer bestimmten Temperatur der Brennkraftmaschine kann dann das Drucksteuerventil 24 nach Öffnen zur Entlastungsleitung 34 seine vorgesehene Arbeitsweise aufnehmen gemäß einer der Kurven I und II.
In Fig. 2 ist der lineare Zusammenhang zwischen der Strombeaufschlagung der Feldwicklung 31 und dem im Steuerdruckraum 20 erreichbaren Steuerdruck dargestellt.
In weiterer Ausgestaltung kann der Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 über eine Entlüftungsleitung 36 mit der Druckleitung 23 verbunden sein. Dabei ist der Entlüftungsleitung 36 eine Drossel 37 angeordnet, die jedoch wesentlich kleiner ist als die Drossel der Drosselbohrung 21. Hierbei wird in vorteilhafter Weise die Spülkraftstoffmenge zur Beeinflussung des Drucks im Steuerdruckraum 20 verwendet. Natürlich kann die Verbindung vom Steuerdruckraum 20 zur Druckseite der Förderpumpe 6 anstelle der Drosselbohrung 21 ausschließlich über eine solche Leitung 23 verwirklicht werden.
Durch die oben beschriebene Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung wird somit der Druck im Steuerdruckraum 20 analog gesteuert durch eine Steuereinrichtung, die sämtliche relevanten Parameter für die Spritzzeitpunkteinstellung berücksichtigen kann. Überlagert kann eine temporäre Früh-Verstellung des Spritzzeitpunktes bei kalter Brennkraftmaschine erfolgen.

Claims

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe (1) angetriebenen Kraftstoffförderpumpe (6), deren Druckseite mit einem Arbeitsraum (4) vor einem der Spritzbeginnverstellung der Kraftstoffeinspritzpumpe dienenden, von einer Rückstellkraft (5) beaufschlagten Verstellkolben (3) verbunden ist und ferner über eine von einem Steuerkolben (14) eines Drucksteuerventils (11) gesteuerte Abflußöffnung (16) mit einem Entlastungsraum (7) zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Steuerdrucks verbunden ist, wobei der Steuerkolben (14) auf der Rückseite von einer Rückstellkraft beaufschlagt ist und ein auf der Rückseite des Steuerkolbens (14) befindlicher Steuerdruckraum (20) über eine Drosselverbindung (21) mit der Druckseite der Kraftstofförderpumpe (6) und über eine Entlastungsleitung (23) mit dem Entlastungsraum (7) verbunden ist, wobei in der Entlastungsleitung (23) ein Druckventil (24) angeordnet ist, das ein Schließglied (25) aufweist, welches einerseits von einem federnden Glied (27) und andererseits vom Druck im Steuerdruckraum (20) belastet wird, und die Belastung des Schließglieds (25) durch das federnde Glied (27) durch ein in Abhängigkeit von Betriebsparametern gesteuertes elektrisches Steuerorgan (30) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Steuerorgan ein Drehanker (27, 29) ist, der seinen Drehpunkt zwischen Polpaaren einer Elektromagnetanordnung (30) hat und durch eine mit Hilfe von Permanentmagneten erzeugte Rückstellkraft in eine Ausgangslage bringbar ist und daß das federnde Glied (27) Teil des Drehankers (29) ist und das Schließglied (25) des Ventils (24) mit einer einer elektrischen Steuergröße proportionalen Schließkraft belastet.