DE3127543A1

DE3127543A1 - "kraftstoffversorgungseinrichtung fuer brennkraftmaschinen"

Info

Publication number: DE3127543A1
Application number: DE19813127543
Authority: DE
Inventors: Max Dr.-Ing. Straubel; Gerhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Stummp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-07-11
Filing date: 1981-07-11
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE3261842D1; US4459964A; EP0069912B1; EP0069912A1; JPS5818549A; JPH0435624B2

Description

FIRMA ROBERT BOSCH G.MBH, 7000 Stuttgart 1

Kraftstoffversorgungseinrichtung für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffversorgungseinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, bei solchen Kraftstoffeinspritzpumpen eine Kühlung der Verteilerpumpe und damit des von ihr geförderten, den Einspritzventilen zugeführten Kraftstoffs vorzunehmen. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge durch volumetrische Zumessung geregelt und ein Maximum an Leistung ohne überschreiten der Grenzen des maximal zulässigen Schadstoffgehalts im Abgas erhalten werden soll. In diesem Zusammenhang kann auch ein Heizwärmetauscher in Betracht kommen, wobei Temperaturfühler vorgesehen sind, die dem Kühler der Verteilereinspritzpumpe den zur

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Kühlung verwendeten Kraftstoff über zugehörige Kraftstoffleitungen zuführen. Solche KraftstoffVersorgungseinrichtungen arbeiten ergänzend mit einer meistens mechanisch geregelten Abgasrückführanlage, wobei mit Bezug auf die Brennkraftmaschinendrehzahl ein sogenannter Abgastestbereich definiert ist, innerhalb welchem die Abgasrückführung, häufig in ihrem Ausmaß gesteuert, wirksam ist, während bei sehr hohen Maschinendrehzahlen, die außerhalb des Testbereichs liegen, eine Abschaltung der Abgasrückführung erwünscht ist. Bewirkt wird dieshäufig durch eine geeignete, auf die von der Kraftstoffeinspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge bezogene Steuerung der Abgasrückführung. Die Anordnung eines Kühlers mit den dazugehörigen Leitungen für die Verteilerpumpe ist umständlich und bautechnisch sowie kostenmäßig aufwendig.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß in besonders einfacher Weise die Kraftstofftemperatur auf einen im wesentlichen konstanten Wert geregelt werden kann, wobei sich die Anordnung eines Kühlers mit den zugehörigen Leitungen einsparen läßt. Dabei ergibt sich eine wirksame Kühlung der Pumpe insbesondere im kritischen Bereich, also bei hoher Drehzahl, wobei die Uberströmmenge direkt in den Kraftstoff vorratsbehälter zurückgeführt wird. Die Kraftstoffeinspritzpumpe wird somit immer dann, wenn vorgegebene Betriebsbereiche auftreten, also zeitweise, sauber entlüftet.

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Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß im Drehzahlbereich oberhalb der höchsten im Abgastestbereich auftretenden Drehzahl die Abgasrückführmenge vermindert wird infolge des durch die Verteilereinspritzpumpe lediglich gespülten, jedoch von dieser nicht verbrauchten Kraftstoffs. Der ffetor wird so weniger verschmutzt; im niedrigen Drehzahlbereich ergibt sich eine Stabilisierung der Kraftstofftemperatur.

Durch die in dsn Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffversorgungseinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist ferner, daß im Schiebebetrieb über unterer Leerlaufdrehzahl die Entlüftungsleitung ebenfalls direkt in den Tank zurückgeführt werden kann; außerdem lassen sich durch spezielle Druckschalter mit elektrischer Ausgangsgröße Magnetventile ansteuern, wobei auch entsprechende Stellungen des willkürlich betätigten Fahrpedals sowie Betriebszustände des Anlassers und eines gegebenenfalls vorgesehenen Thermoschaltors beim Start und in der KalLlaufphase einbezogen werden können.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer betriebszustandsabhängigen Entlüftung einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit Fig. 1a, die die Abhängigkeit

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des Pumpeninnendrucks von der Motordrehzahl zeigt,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Entlüftung
einer Kraftstoffeinspritzpumpe in schematischer Darstellung mit zwei unterschiedlichen Entlüftungsstellungen
und Fig. 3 eine Variante der Darstellung der Fig. 2 mit vom Pumpeninnenraum gesteuerten Druckschaltern mit
elektrischen Ausgangsgrößen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Fig. 1 gezeigten einfachen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzpumpe mit 1 bezeichnet; ihr wird zur Versorgung einer nicht
weiter dargestellten Brennkraftmaschine Kraftstoff über ein Filter 2 und eine Kraftstofförderpumpe 3 zugeführt, die auch eine Vorförderpumpe sein kann oder gegebenenfalls auch völlig entfallen kann, wenn in der Kraftstoffeinspritzpumpe selbst eine Kraftstofförderpumpe integriert ist. Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe kann es sich um eine bekannte Reiheneinspritzpumpe handeln, wobei in bekannter Weise dem Saugraum der Einspritzpumpe während des Saughubs der Einspritzpumpenkolben der zur Brennkraftmaschine zu fördernde Kraftstoff entnommen wird. Die während des Einspritzhubs der Pumpenkolben beispielsweise im Teillastbereich nicht benötigte Kraftstoffmenge wird dem Saugraum wieder abgeführt, wobei insbesondere dadurch der Kraftstoff im Saugraum auch erwärmt wird. Zwischen das Filter und dem Pumpenzulauf ist üblicherweise noch ein Kraftstof fmengenmesser 4 geschaltet, der Teil des Gemischreglers ist; hierauf braucht jedoch nicht weiter eingegangen zu

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werden. Der Gemischregler bestimmt aus der von der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 geförderten oder ihr zugeführten Kraftstoff die Gemischzusammensetzung und kann in Abhängigkeit zur Kraftstoffmenge eine Drosselklappe im Ansaugrohr öffnen und dabei, gegebenenfalls gleichzeitig auch die Einlaßöffnung einer Abgasrückführleitung in das Saugrohr verschließen.

Der Diagrammverlauf der Fig. 1a zeigt qualitativ die Abhängigkeit des Drucks ρ , im Pumpeninnenraum über der Motordrehzahl n, wobei der bis zur Drehzahl n₁ schraffierte Bereich unterhalb des Kurvenverlaufs I den Abgastestbereich oder auch CVS-Testbereich darstellt. In dem Diagramm der Fig. 1a ist mit p.. der öffnungsdruck eines mechanischen Entlüftungseinschalters 5 angegeben, der als Ventil ausgebildet im überlauf der Einspritzpumpe angeordnet ist und von dem eine Entlüftungsleitung 6 zum Kraftstoffvorratsbehälter 7 geführt ist. Der Entlüftungseinschalter 5 ist vorzugsweise als einfaches Rückschlagventil ausgebildet und umfaßt dann als Ventilglied eine Kugel 5a, die von einer Feder 5b mit vorgegebenem Druck, auf einen Sitz gepreßt wird, wobei im Zulauf zum Kugeldruckventil noch eine Überströmdrossel 8 angeordnet sein kann. Der öffnungsdruck p.. des solchermaßen gebildeten Entlüftungsventils - dieses kann auch ein Druckregler beliebiger Ausbildung sein - ist jedenfalls so eingestellt, daß er oberhalb des bei der höchsten Drehzahl n₁ im Abgastest entwickelten Pumpeninnendrucks ρ . liegt. Wird daher die von der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 mit Kraftstoff versorgte Brennkraftmaschine bei einer Drehzahl betrieben, beispielsweise im Vollastbereich, bei welcher

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der Entlüftungsventil-Öffnungsdruck p.. gleich oder kleiner des dann bei dieser Drehzahl herrschenden Pumpeninnendrucks ist, dann öffnet das Entlüftungsventil und es ergibt sich im kritischen Bereich eine wirksame Kühlung der Pumpe, da dieser nunmehr aus dem als Wärmetauscher benutzten Kraftstoffvorratsbehälter 7 zusätzlich kühler Kraftstoff zugeführt wird, nämlich in der Menge, wie sie über das Entlüftungsventil zum KraftstoffVorratstank 7 zurückgelangt.

Gleichzeitig ergibt sich in diesem Zusammenhang in Verbindung mit der geregelten Abgasrückführung ein Mechanismus, der den Gemischregler veranlaßt, die Abgasrückführmenge zu vermindern bzw. ganz zu unterbinden. Tatsächlich mißt der Kraftstoffmengenmesser 4 im Pumpenzulauf nunmehr sogar eine größere Kraftstoffmenge, als diese von der Brennkraftmaschine effektiv verbraucht wird, so daß auch ein größerer Frischluftanteil vom Gemischregler eingestellt wird, unter Verringerung oder Sperrung der Abgas rückführmenge. Dies geschieht insgesamt in einem Drehzahlbereich oberhalb der höchsten Drehzahl im Abgastest, aufgrund der Einstellung des Öffnungsdrucks des Entlüftungsventils 5, wie schon erwähnt. Es versteht sich im übrigen, daß das Entlüftungsventil 5 so ausgebildet sein muß, daß es im Abgastestbereich, also unterhalb der Drehzahl n.. der Fig. 1a im wesentlichen dicht ist, um zu vermeiden, daß gegebenenfalls ein falsches Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt wird.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist das Entlüftungsventil 5¹ als ebenfalls vom Einspritzpumpeninnen-

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druck ρ . gesteuertes Ventil, jedoch mit zwei Ausgängen 9a, 9b ausgebildet, wobei die Drucksteuerung in zwei Stufen erfolgt. Das Entlüftungsventil 5' der Fig. 2 verfügt über ein Ventilglied in Form eines federbelasteten Kolbens 10; die Vorspannungsfeder ist als Druckfeder ausgebildet und mit 11 bezeichnet. In Abhängigkeit von dem im Diagramm der Fig. 1a schon dargestellten Pumpen-· innenraumdruck wird der federbelastete Kolben vom Innenraum 1a der Kraftstoffeinspritzpumpe 1' an seiner Kolbenfläche 10a drehzahlabhängig gesteuert derart, daß bei niederer Drehzahl und damit niederem Pumpeninnendruck Steuerkanten 12 des Kolbens 10 die Überströmleitung 13 auf den Pumpenzulauf 14 schalten, während bei hoher Drehzahl der Auslaß 9b des Entlüftungsventils 5' gesperrt und der Auslaß 9a freigegeben wird, der die Überströmleitung über eine Verbindungsleitung 15 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 7 verbindet. In beiden Auslaßleitungen des Entlüftungsventils 5' können Rückschlagventile 16 angeordnet sein. Dabei ist das Entlüftungsventil 5' auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 so ausgelegt und eingestellt, daß die überströmmenge der Kraftstoffeinspritzpumpe innerhalb des Abgastestbereichs stromab des Kraftstoffmengenmeasers 4 direkt der Pumpe wieder zugeführt wird, während außerhalb des Testbereichs bei entsprechend hoher Drehzahl die überströmmenge in den Tank gelangt, wodurch sich bei den hier möglicherweise thermisch kritischen Betriebszuständen neben einer sauberen Entlüftung der Pumpe auch eine wirksame Kühlung ergibt. Die Steuerung des Abgasrückführsystems kann in der gleichen Weise über den Kraftstoffmengenmesser erfolgen, wie mit Bezug auf Fig. 1 schon erläutert; auch hier mißt

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der Kraftstoffmengenmesser stets die gesamte, dem Pumpenzulauf zugeführte Kraftstoffmenge, die innerhalb des Abgastestbereichs auch der den Einspritzventilen züge— führten Menge entspricht, während außerhalb des Testbereichs noch die überströmmenge (Rücklaufmenge) hinzukommt .

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das mechanische Entlüftungsventil durch ein Magnetventil 17 ersetzt, wodurch sich auch periphere Randbedingungen noch erfassen lassen. In einer vereinfachten Ausführung kann das Magnetventil lediglich als einschaltendes Magnetventil ausgebildet sein und arbeitet dann so wie das Entlüftungsventil 5 der Fig. 1, wobei die Betätigung des Magnetventils 17 über einen Druckschalter 18 erfolgt, der seinerseits vom Pumpenrauminnendruck betätigt ist. Oberhalb eines vorgegebenen Pumpeninnenraumdrucks, d.h. oberhalb beispielsweise der Drehzahlgrenze, die sich aus dem Abgastestbereich ergibt, schaltet dann das Magnetventil 17 den Entlüftungskreis mit Rückführung der überströmmenge direkt in den Kraftstoffvorratsbehälter 7 ein.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Magnetventil jedoch als umschaltendes Magnetventil ausgebildet, so daß unterhalb der Drehzahlschwelle die überströmmenge stromab des Kraftstoffmengenmessers 4 wieder dem Pumpenzulauf über die Verbindungsleitung 18 zugeführt ist, bis dann oberhalb der Drehzahlschwelle und unter Einschaltung einer wirksamen Kühlung der Kreislauf über den Kraftstoffvorratsbehälter 7 bei Ansprechendes Druckschalters 18 hergestellt wird.

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In einer weiteren Ausgestaltung können auch zwei vom Pumpeninnenraumdruck betätigte Druckschalter vorgesehen sein, wobei der zweite Druckschalter mit 20 bezeichnet ist. Dieser kann bei einer wesentlich niedrigeren Drehzahlschwelle ansprechen und die Überströmleitung zum Kraftstoffvorratsbehälter 7 öffnen; er ist in diesem Fall jedoch in Reihe geschaltet mit einem vom Fahrpedal betätigenden Schalter 21 und dient dann dazu, im Schiebebetrieb oberhalb der Leerlaufdrehzahl zusätzlich über den Kraftstoffvorratsbehälter 7 zu entlüften. Da das Magnetventil 17 elektrisch eingeschaltet werden kann, läßt es sich beispielsweise auch bei Betätigung des Anlassers einschalten, gegebenenfalls auch noch durch einen nicht dargestellten Thermoschalter beim Start und in der Kaltlaufphase der Brennkraftmaschine, so daß auch bei diesen Betriebszuständen auf Entlüftung über den Kraftstoff vorratsbehälter 7 umgeschaltet werden kann.

Claims

P atentansprüche

1y Kraftstoffversorgungseinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe zur Förderung einer regelbaren Kraftstoffeinspritzmenge, einer Entlüftung sanordnung für die Kraftstoffeinspritzpumpe sowie mit einer kraftstoffmengengesteuerten Abgasrückführung, dadurch gekennzeichnet, daß im überlauf der Einspritzpumpe (1, 1') ein druckgesteuertes Entlüftungsventil (5, 5¹; 17, 18, 20) angeordnet ist, welches sich in einen Wärmetauscher öffnet, vom Pumpen-Innenrauitidruck (p .) gesteuert und so eingestellt ist, daß sein die Öffnung bewirkender Druck (p..) größer ist als der größte Innenraumdruck der Einspritzpumpe im Abgastestbereich .
2. KraftstoffVersorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Kühleinrichtung vom Kraftstoffvorratsbehälter (7) gebildet ist.
3. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf der Kraftstoffeinspritzpumpe ein Kraftstoffmengenmesser (4) des Gemischreglers angeordnet ist, der die Frischluftzufuhr und entsprechend die Menge des rückgeführten Abgases regelt.

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4. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (5¹) als Zweiwegeventil ausgebildet ist mit einem vom Pumpeninnendruck (p .) in seiner Position gesteuerten, zwei Auslaßöffnungen je wahlweise freigebendem, federbelasteten Kolben (10), wobei bei einem einer innerhalb d2S Abgastestbereichs liegenden Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechendem Pumpeninnendruck die Überströmleitung stromab des Kraftstoffmengenmessers (4) zum Pumpenzulauf freigegeben ist, während bei einem Pumpeninnendruck, der einer außerhalb des Abgastestbereichs liegenden Drehzahl entspricht, der Überströmkreislauf über den Kraftstoffvorratsbehälter (7) freigegeben ist, zur wirksamen Kühlung und Entlüftung der Kraftstoffeinapritzpumpe in vorgegebenen Betriebsbereichen;
5. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil als von elektrischen Druckschaltern geschaltetes Magnetventil (17) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine, das Magnetventil (17) steuernde Druckschalter seinerseits vom Pumpeninnenraumdruck betätigt ist.
6. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil als umschaltendes Magnetventil ausgebildet ist und bei fehlender Ansteuerung über den zugeordneten Druckschalter (18) die Überströmleitung in den Pumpenzulauf stromab des Kraftstoffmengenmessers (4) öffnet, bei einer

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außerhalb cfes Abgastestbereichs liegenden Ansteuerung durch den Druckschalter (18) jedoch die Überströmleitung mit dem Kraftstoffvorratsbehälter (7) verbindet.
7. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweiter Druckschalter mit einer bei einer wesentlich niedrigeren Drehzahl liegenden AnsprechschwelIe vorgesehen ist, der mit einem vom Fahrpedal geschalteten Schalter (21) in Reihe liegt derart, daß im Schiebebetrieb oberhalb der Leerlaufdrehzahl eine zusätzliche Entlüftung über den Kraftstoffvorratsbehälter (7) möglich ist.
8. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (17) in der Überströmleitung ergänzend bei Betätigung des Anlassers und/oder durch einen Thermoschalter beim Start und/oder in der Kaltlaufphase geschaltet ist zur Bildung des Entlüftungskreises über den Kraftstoffvorratsbehälter (7).