EP0250785B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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- F02M41/00—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor
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- F02M41/128—Varying injection timing by angular adjustment of the face-cam or the rollers support
Definitions
- the invention is based on a fuel injection pump for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
- a fuel injection pump known from GB-A 2 057 720
- the pressure valve is designed in such a way that it connects either a pressure relief valve acted upon by the control pressure to be set or the spring chamber of the pressure control valve each with a pressure-relieving line.
- the pressure valve which is loaded by a control pressure to be set against spring force, is designed as a switching valve through which, in particular, the connection from the spring chamber to the pressure-relieved line is switched.
- the pressure-relieving line running from the spring chamber of the pressure control valve via the pressure valve also branches into two lines parallel to one another, one of which contains a pressure-maintaining valve and the other a solenoid valve with which the pressure controlled by the pressure-maintaining valve can be modified.
- the control pressure is switched to lower values of the injection start setting at a specific speed, which are then increased linearly with increasing speed and now suddenly starting pressure control function of the pressure control valve.
- a pressure control valve according to the preamble of claim 1 is also provided for a fuel injection pump, with a spring chamber of the pressure control valve which can be relieved via a pressure control valve.
- a solenoid valve is provided analogously to the known fuel injection pump above, which is opened or closed depending on the speed and temperature.
- EP-A 0 155 404 only a solenoid valve is provided here in the connection from the spring chamber of the pressure control valve to the relief side, which opens or remains closed depending on various operating parameters.
- an adjustable throttle is provided in parallel, via which a parabolic pressure increase is generated after throttle effectiveness is reached, until the solenoid valve is opened and the pressure control valve takes on its intended function of a linear speed-dependent control of the control pressure.
- the fuel injection pump according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the cold start control pressure is kept substantially constant over a certain speed range in the vicinity of the idle speed by continuously controlling the back pressure in the spring chamber of the pressure control valve.
- the cold start control pressure can be set in a certain range to an optimal combustion of the internal combustion engine during the cold start.
- FIG. 1 shows a schematic diagram of a fuel injection pump with an injection start adjustment device
- FIG. 2 shows a functional diagram of the same.
- the injection pump which is shown in simplified form, is generally described in the BOSCH publication "Distributor injection pump type VE technical instruction VDT-U2 / 2 DE (7.83)". It has a housing 1 which contains a pump unit (not shown in detail) and a phase-shiftable cam drive (not shown in detail) and an injection start adjustment device 2.
- the injection start adjustment device 2 has an adjusting piston 7 and a connecting bolt 8 which engages in the cam drive.
- the adjusting piston 6 is acted upon on the one hand by a return spring 9 and on the other hand on its pressure side 10 by a control pressure which also prevails in the suction chamber 5.
- a bore 11 with a throttle point 12 is machined into the adjusting piston 7.
- the control pressure which is equal to the delivery pressure of the pre-feed pump 3, is controlled by a pressure control valve 15 in such a way that it increases in the suction chamber 5 and on the pressure side 10 of the adjusting piston 7 with increasing speed, preferably in proportion to this, so that the adjusting piston 7 is moved in the early direction (to the left).
- a pressure control valve 15 in which the stroke s (ordinate) of the adjusting piston 7 is shown over the speed n (abscissa), the start of injection adjustment in the direction early can be seen linearly over the speed n at normal operating temperature of the internal combustion engine from the characteristic curve I .
- the start of spraying is also adjusted in the early direction in a range of low speed, namely between the starting speed n a and a certain speed n 1 , for example according to characteristic curve II, in order to then have the characteristic curve again.
- the start speed n a should be shifted quickly to early and then slowly adjusted to the speed ni with increasing speed in the early direction.
- the control pressure which is decisive for the adjustment is changed from one to one Channel 14 controlled with the pressure side of the feed pump 3 and the suction chamber 5 connected pressure control valve 15.
- the pressure control valve 15 has in a housing 16 a pressure control piston 17 which is acted upon by the fuel delivered by the pre-feed pump 3 in a pressure chamber 18 and on the other hand a return spring 20 engages in a spring chamber 19.
- a throttle connection 21 is provided in the control piston 17, which connects the spring chamber 19 to the pressure chamber 18.
- the control piston 17 controls, depending on its position, a control cross section 22, so that the control pressure increases linearly with increasing speed analogously to the characteristic curve I in the diagram according to FIG.
- a switching valve 24 and a second pressure control valve 25 are connected in the outflow of the spring chamber 19 of the pressure control valve 15.
- the switching valve 24, which is connected on the one hand via a channel 26 to the spring chamber 19 of the first pressure control valve 15 and, on the other hand, via a line 27 to the unpressurized reservoir 4, connects the spring chamber 19 to the unpressurized side when the internal combustion engine is warm;
- an actuator 28 is assigned to it, which preferably consists of a thermal expansion element.
- the expansion element equipped with an electrical heating device is supplied with electricity when the internal combustion engine is started, so that its plunger 29 lifts the valve body 30 from its valve seat after a certain heating-up period.
- the heating time can also be controlled by a heat sensor depending on the temperature of the cooling water.
- To heat the expansion element it can also be thermally conductively connected to the internal combustion engine.
- a solenoid valve can also be arranged, which is controlled depending on the temperature or time and which relieves the pressure on the spring chamber 19 of the first pressure control valve 15 after a certain time after the internal combustion engine has started.
- the second pressure control valve 25 also has a control piston 32 in a housing 31, which is acted upon on the one hand by a line 33 with the control pressure controlled by the first pressure control valve 15 in a pressure chamber 34 and on the other hand acts on a return spring 36 in an opposite reset chamber 35.
- the control piston 32 has a control groove 38 which is connected to the resetting space 35 via a bore 37 and which cooperates with a control cross section 39 in the housing 31.
- the control cross section 39 is connected via a line 40 to the spring chamber 19 of the first pressure control valve 15.
- the preload of the return spring 36 in the reset chamber 35, which is relieved of pressure via the line 27, can be adjusted with an adjusting screw 41.
- the second pressure control valve 25 is thus parallel to the outflow channel 26 leading to the switching valve 24.
- the above-described injection start adjustment device 2 with the control elements assigned to it is shown in FIG. 1 in a position which it assumes when the internal combustion engine is cold and immediately after starting.
- the switching valve 24 and the second pressure control valve 25 still block the outflow from the spring chamber 19 of the first pressure control valve 15.
- a pressure builds up in the spring chamber 19 via the throttle bore 21 in the control piston 17, which, in cooperation with the return spring 20, the control piston 17 quickly pushes into a position in which the discharge cross section 22 is reduced.
- the control pressure rises quickly, so that the adjusting piston 17 is moved to early in accordance with the characteristic curve II.
- the rapidly increased control pressure also displaces the control piston 32 of the second pressure control valve 25, the control cross-section 39 being at least partially opened in cooperation with the return spring 36 via the control groove 38, so that the spring chamber 19 of the first pressure control valve 15 is affected by the action of the throttle 21 sets a back pressure differentiated from the control pressure in the pressure chamber 18.
- the control piston 17 moves into a position in which it sets a small discharge cross-section 22, in which the first pressure control valve 15 generates a high control pressure in accordance with the slightly rising part of the characteristic curve II.
- the throttle bore 21 of the first pressure control valve and the control cross-section 39 and the spring force of the spring 36 of the second pressure control valve 25 must be coordinated with one another.
- the thermal expansion element lifts the valve body 30 with its plunger 29 from its seat, so that the spring chamber 19 of the first pressure control valve 15 via the lines 26, 27 is relieved of pressure. With this position of the switching valve 24, the first pressure control valve 15 then operates in accordance with the characteristic curve I.
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Description
- Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer solchen, durch die GB-A 2 057 720 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist das Druckventil so ausgestaltet, daß es entweder ein vom einzustellenden Steuerdruck beaufschlagtes Druckbegrenzungsventil oder den Federraum des Drucksteuerventils mit je einer druckentlastenden Leitung verbindet. Dabei ist das von einem einzustellenden Steuerdruck gegen Federkraft belastete Druckventil als Schaltventil ausgestaltet, durch das insbesondere die Verbindung vom Federraum zur druckentlasteten Leitung geschaltet wird. Die vom Federraum des Drucksteuerventils über das Druckventil verlaufende druckentlastende Leitung verzweigt sich ferner in zwei zueinander parallele Leitungen, von denen eine ein Druckhalteventil und die andere ein Magnetventil enthält, mit dem der vom Druckhalteventil gesteuerte Druck modifiziert werden kann. Bei dieser Ausgestaltung kommt es bei einer bestimmten Drehzahl zu einem Umschalten des Steuerdrucks auf niedrigere Werte der Spritzbeginneinstellung, die dann linear mit steigender Drehzahl und nun plötzlich einsetzender Drucksteuerfunktion des Drucksteuerventils erhöht werden.
- Es ist ferner durch die DE-A 3 334 617 eine Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt, bei der ebenfalls ein Drucksteuerventil gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen ist, mit einem Federraum des Drucksteuerventils der über ein Druckhalteventil entlastbar ist. Parallel zum Druckhalteventil ist analog zu obiger bekannter Kraftstoffeinspritzpumpe ein Magnetventil vorgesehen, das in Abhängigkeit von Drehzahl und Temperatur geöffnet bzw. geschlossen wird. Eine ähnliche Ausgestaltung ist auch in der EP-A 0 155 404 offenbart, nur ist hier in der Verbindung vom Federraum des Drucksteuerventils zur Entlastungsseite ein Magnetventil vorgesehen, das in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern öffnet oder geschlossen bleibt. Zusätzlich ist parallel dazu eine verstellbare Drossel vorgesehen, über die ein parabelförmiger Druckanstieg nach Erreichen der Drosselwirksamkeit erzeugt wird, bis das Magnetventil geöffnet wird und das Drucksteuerventil seine ihm zugedachte Funktion einer linearen drehzahlabhängigen Steuerung des Steuerdrucks aufnimmt.
- Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch kontinuierliches Steuern des Gegendrucks im Federraum des Drucksteuerventils der Kaltstart-Steuerdruck über einem bestimmten Drehzahlbereich in der Nähe der Leerlaufdrehzahl im wesentlichen konstant gehalten wird.
- Durch die in den Unteransprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich. Durch die Ausgestaltung der Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder 3 kann der Kaltstart-Steuerdruck in einem bestimmten Bereich beliebig auf eine optimale Verbrennung der Brennkraftmaschine während des Kaltstarts eingestellt werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer Spritzbeginnverstelleinrichtung und Figur 2 ein Funktionsdiagramm derselben.
- Die Einspritzpumpe, die vereinfacht dargestellt ist, ist allgemein in der BOSCH-Druckschrift "Verteilereinspritzpumpe Typ VE-Technische Unterrichtung VDT-U2/2 DE (7.83)" beschrieben. Sie hat ein Gehäuse 1, das eine nicht näher dargestellte Pumpeneinheit und einen nicht näher dargestellten, phasenverschiebbaren Nockenantrieb sowie eine Spritzbeginnverstelleinrichtung 2 enthält. Ein Vorförderpumpe 3, die ebenfalls im Gehäuse 1 angeordnet ist, fördert zum Versorgen der Pumpeneinheit Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 4 in einen Saugraum 5 im Gehäuse 1 für die Pumpeneinheit. Die Spritzbeginnverstelleinrichtung 2 hat einen Verstellkolben 7 und einen Verbindungsbolzen 8, der in den Nockenantrieb eingreift. Der Verstellkolben 6 ist einerseits von einer Rückstellfeder 9 und andererseits auf seiner Druckseite 10 von einem Steuerdruck beaufschlagt, der auch im Saugraum 5 herrscht. Dazu ist in den Verstellkolben 7 eine Bohrung 11 mit einer Drosselstelle 12 eingearbeitet.
- Der Steuerdruck, der gleich dem Förderdruck der Vorförderpumpe 3 ist, wird von einem Drucksteuerventil 15 in der Weise gesteuert, daß er im Saugraum 5 und auf der Druckseite 10 des Verstellkolbens 7 mit zunehmender Drehzahl, vorzugsweise in Abhängigkeit von dieser proportional, steigt, so daß der Verstellkolben 7 in Richtung früh (nach links) verschoben wird. In dem Diagramm der Figur 2, bei dem über der Drehzahl n (Abszisse) der Hub s (Ordinate) des Verstellkolbens 7 dargestellt ist, ist aus der Kennlinie I die Spritzbeginnverstellung in Richtung früh linear über der Drehzahl n bei normaler Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine zu erkennen. Für Kaltstart und für sonstige Anforderungen der Brennkraftmaschine, beispielsweise Warmlaufen, ist es wünschenswert, daß der Spritzbeginn auch in einem Bereich niedriger Drehzahl und zwar zwischen der Startdrehzahl na und einer bestimmten Drehzahl n1 in Richtung früh verstellt wird, beispielsweise gemäß der Kennlinie II, um danach wiederum den Verlauf der Kennlinie zu haben. Vorzugsweise soll bei der Startdrehzahl na schnell auf früh verlegt werden und danach bis zur Drehzahl ni langsam bei steigender Drehzahl in Richtung früh verstellt werden.
- Zum Steuern der linear über der Drehzahl n zunehmenden Frühverlegung des Spritzbeginns nach der Kennlinie I wird der Steuerdruck, der für die Verstellung maßgebend ist, von einem über einen Kanal 14 mit der Druckseite der Vorförderpumpe 3 und dem Saugraum 5 verbundenen Drucksteuerventil 15 gesteuert. Das Drucksteuerventil 15 hat in einem Gehäuse 16 einen Drucksteuerkolben 17, der einerseits in einem Druckraum 18 von dem von der Vorförderpumpe 3 geförderten Kraftstoff beaufschlagt ist und an dem andererseits in einem Federraum 19 eine Rückstellfeder 20 angreift. Im Steuerkolben 17 ist eine Drosselverbindung 21 vorgesehen, die den Federraum 19 mit dem Druckraum 18 verbindet. Der Steuerkolben 17 steuert je nach seiner Lage einen Absteuerquerschnitt 22, so daß der Steuerdruck linear mit steigender Drehzahl analog zu der Kennlinie I im Diagramm nach Figur 2 ansteigt.
- Um bei Kaltstart den Steuerdruck im niederen Drehzahlbereich zu erhöhen, so daß eine Vorverlegung des Spritzbeginns entsprechend der Kennlinie 11 des Diagramms nach Figur 2 bewirkt wird, sind in den Abfluß des Federraums 19 des Drucksteuerventils 15 ein Schaltventil 24 und ein zweites Drucksteuerventil 25 geschaltet. Das einerseits über einen Kanal 26 mit dem Federraum 19 des ersten Drucksteuerventils 15 und andererseits über eine Leitung 27 mit dem drucklosen Vorratsbehälter 4 verbundene Schaltventil 24 verbindet bei warmer Brennkraftmaschine den Federraum 19 mit der drucklosen Seite, dagegen sperrt es bei kalter Brennkraftmaschine diese Verbindung. Zum Öffnen des Schaltventils 24 ist diesem ein Stellglied 28 zugeordnet, das vorzugsweise aus einem Wärmedehnstoffelement besteht. Das mit einer elektrischen Heizeinrichtung ausgerüstete Dehnstoffelement wird beim Starten der Brennkraftmaschine mit Strom versorgt, so daß sein Stößel 29 nach einer bestimmten Aufheizdauer den Ventilkörper 30 von seinem Ventilsitz abhebt. Die Aufheizdauer kann auch in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlwassers von einem Wärmefühler gesteuert werden. Zum Erwärmen des Dehnstoffelements kann dieses auch mit der Brennkraftmaschine wärmeleitend verbunden sein. Anstelle eines Schaltventils mit einem temperaturabhängigen Stellglied kann auch ein Magnetventil angeordnet sein, das temperatur- oder zeitabhängig gesteuert wird und das nach einer bestimmten Zeit nach dem Starten der Brennkraftmaschine den Federraum 19 des ersten Drucksteuerventils 15 druckentlastet.
- Das zweite Drucksteuerventil 25 hat ebenfalls in einem Gehäuse 31 einen Steuerkolben 32, der einerseits über eine Leitung 33 mit dem vom ersten Drucksteuerventil 15 gesteuerten Steuerdruck in einem Druckraum 34 beaufschlagt wird und an dem andererseits in einem entgegengesetzten Rückstellraum 35 eine Rückstellfeder 36 angreift. Der Steuerkolben 32 hat eine über eine Bohrung 37 mit dem Rückstellraum 35 verbundenen Steuernut 38, die mit einem Steuerquerschnitt 39 im Gehäuse 31 zusammenwirkt. Der Steuerquerschnitt 39 ist über eine Leitung 40 mit dem Federraum 19 des ersten Drucksteuerventils 15 verbunden. Die Vorspannung der Rückstellfeder 36 im Rückstellraum 35, der über die Leitung 27 druckentlastet ist, ist mit einer Stellschraube 41 einstellbar. Das zweite Drucksteuerventil 25 liegt somit parallel zum zum Schaltventil 24 führenden Abströmkanal 26.
- Die oben beschriebene Spritzbeginnverstelleinrichtung 2 mit den ihr zugeordneten Steuerelementen ist in Figur 1 in einer Lage dargestellt, die sie bei kalter Brennkraftmaschine und unmittelbar nach dem Starten einnimmt. Das Schaltventil 24 und das zweite Drucksteuerventil 25 sperren noch den Abfluß aus dem Federraum 19 des ersten Drucksteuerventils 15. Dadurch baut sich im Federraum 19 über die Drosselbohrung 21 im Steuerkolben 17 schnell ein Druck auf, der im Zusammenwirken mit der Rückstellfeder 20 den Steuerkolben 17 schnell in eine Lage schiebt, in der der Absteuerquerschnitt 22 verringert wird. Dadurch steigt der Steuerdruck schnell, so daß der Verstellkolben 17 gemäß der Kennlinie II auf früh verschoben wird.
- Der schnell erhöhte Steuerdruck verschiebt jedoch auch den Steuerkolben 32 des zweiten Drucksteuerventils 25, wobei über die Steuernut 38 der Steuerquerschnitt 39 im Zusammenwirken mit der Rückstellfeder 36 wenigstens teilweise aufgesteuert wird, so daß sich im Federraum 19 des ersten Drucksteuerventils 15 durch die Wirkung der Drossel 21 ein gegenüber dem Steuerdruck im Druckraum 18 differenzierter Gegendruck einstellt. Dadurch verschiebt sich der Steuerkolben 17 in eine Lage, in der er einen kleinen Absteuerquerschnitt 22 einstellt, bei dem das erste Drucksteuerventil 15 einen hohen Steuerdruck entsprechend des leicht ansteigenden Teils der Kennlinie II erzeugt. Zum Er-: zeugen der dargestellten oder einer etwas davon abweichenden Kennlinie II sind die Drosselbohrung 21 des ersten Drucksteuerventils sowie der Absteuerquerschnitt 39 und die Federkraft der Feder 36 des zweiten Drucksteuerventils 25 aufeinander abzustimmen.
- Wenn die Brennkraftmaschine nach einiger Zeit die vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht hat oder nach einer bestimmten Aufheizdauer des Stellglieds 28, hebt das Wärmedehnstoffelement mit seinem Stößel 29 den Ventilkörper 30 von seinem Sitz ab, so daß der Federraum 19 des ersten Drucksteuerventils 15 über die Leitungen 26, 27 druckentlastet wird. Bei dieser Stellung des Schaltventils 24 arbeitet dann das erste Drucksteuerventil 15 entsprechend der Kennlinie I.
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