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Dokumentenidentifikation DE2845097C2 26.05.1988
Titel Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
Anmelder Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Eheim, Franz, Ing.(grad.), 7000 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 17.10.1978
DE-Aktenzeichen 2845097
Offenlegungstag 30.04.1980
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.05.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.05.1988
IPC-Hauptklasse F02D 41/40

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Rückmeldeglied von nicht näher benannter Art ist durch die DE-OS 23 37 622 bekannt. Dort ist für das Beispiel einer Reiheneinspritzpumpe und mit Hinweis auf eine mögliche Anwendbarkeit auch bei Kraftstoffeinspritzpumpen der Verteilerbauart die Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe über einen in Drehrichtung festgestellten Verbindungszylinder mit dem Antrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden, wobei die Kupplung zwischen Verbindungszylinder und Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe einerseits und Welle des Antriebs andererseits über eine Verzahnung mit voneinander abweichender Steigung erfolgt und der Zylinder mit einer Verstelleinrichtung zur Spritzbeginnverstellung verbunden ist. Mit der Verstellung des Zylinders wird durch diese Einrichtung die Drehlage der Wellen zueinander verändert.

Auch durch die DE-OS 20 11 712 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art bekannt, jedoch in Anwendung bei einer Reiheneinspritzpumpe mit einem auf induktiver Basis arbeitenden Rückmeldeglied. Für die Übertragung der Stellbewegung der Verstelleinrichtung zur Spritzbeginnverstellung ist dort ein Übertragungsteil zwischen Verstelleinrichtung und Rückmeldeglied notwendig, wobei der Kern des Rückmeldeglieds parallel zur Verstellrichtung der Verstelleinrichtung angeordnet ist. Diese Einrichtung beansprucht einen recht großen Bauraum und wegen der Notwendigkeit eines Übertragungsteils ist hier ferner die Gefahr gegeben, daß unbeabsichtigt eine Verstellung vorgenommen wird. Insbesondere können sich auch Schwingungen und Erschütterungen, die auf die Anordnung einwirken und die beim rauhen Betrieb einer Brennkraftmaschine nicht auszuschließen sind, negativ auf die Funktion des Rückmeldeglieds auswirken.

Bei einer anderen durch die DE-OS 19 32 600 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe mit Spritzbeginnverstellung wird das Rückmeldeglied von einem Verbindungshebel betätigt, der mit einem Verstellkolben der Spritzbeginnverstelleinrichtung gekoppelt ist. Aus der prinzipiellen Darstellung ergeben sich keine anwendungsbezogenen Ausgestaltungen dieser Verbindung.

Bei einer durch die DE-OS 23 42 870 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ähnlicher Art wie die in der DE-OS 23 37 622 gezeigte sind zur Rückmeldung der vorgenommenen Verstellung zwei Rückmeldeglieder erforderlich. Eines der Glieder erfaßt die Drehlage der Welle des Antriebs und das andere die Drehlage der Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe. Diese Einrichtung ist ebenfalls sehr aufwendig und platzraubend und berücksichtigt nicht die mögliche Torsion der Antriebswelle zwischen Nockenantrieb und Ankupplungsstelle mit der Welle des Antriebs.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß eine sichere und genaue Erfassung der Spritzbeginnverstellung bei geringem baulichem Aufwand und Platzbedarf erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Hauptanspruchs gelöst. Dies hat den Vorteil, daß unmittelbar der für die Spritzbeginneinstellung wirksame Teil des Nockenantriebs mit seiner Drehstellung erfaßt wird. Vorteilhaft läßt sich der Stellweg mit der Doppelspulenanordnung besonders genau und in einem großen Meßbereich erfassen. Durch die Art der Abtastung der Drehstellung des im wesentlichen fest stehenden, aber verdrehbaren Teils des Nockenantriebs erhält man vorteilhaft eine große Auflösung der Gesamtdrehbewegung, wodurch diese mittels des Rückmeldeglieds sehr genau erfaßt weren kann. Weiterhin vorteilhaft ist es, daß das Rückmeldeglied auf diese Art und Weise innerhalb des Saugraumes der Kraftstoffeinspritzpumpe untergebracht ist und damit sicher vor Eingriffen oder ungewollten Verstellungen ist. Damit ergibt sich auch eine große Funktionssicherheit, indem der die Ausnehmung abtastende Kern von der Abtaststelle durch den anwesenden Kraftstoff geschmiert wird und keine schädlichen Reibungseinflüsse auftreten.

Vorteilhaft wird inbesondere bei Kraftstoffeinspritzpumpen mit Förderendesteuerung mit der Erfindung die Abweichung zwischen tatsächlichem Spritzbeginn an der Kraftstoffeinspritzdüse und dem Sollwert am Spritzbeginnversteller in der Kraftstoffeinspritzpumpe vernachlässigbar klein.

Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das Schema des die Erfindung betreffenden Teils einer Einspritzpumpe,

Fig. 2, 3, 4 und 5 drei verschiedene Arten von Gebern.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schema wird ein an sich ortsfest gelagerter Rollenring 1 durch einen Spritzverstellkolben 2 relativ in seiner Lage verdreht. Über die Rolle 3 wird in bekannter Weise eine Nockenscheibe, die mit dem Pumpenkolben gemeinsam rotiert, mit diesem in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, wobei die rotierende Bewegung die Verteilersteuerung und die hin- und hergehende Bewegung die Pumpfunktion übernehmen. Der Spritzverstellkolben 2 wird hydraulisch entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 4 verstellt. Je nach Lage des Kolbens 2, d. h. je nach diesen betätigendem hydraulischen Druck, wird der Beginn der Einspritzung verschoben, im allgemeinen mit zunehmender Drehzahl in Richtung früher. Um jedoch den heutigen Forderungen einerseits an Laufeigenschaft der Brennkraftmaschine und andererseits in Giftreinheit im Abgas gerecht zu werden, folgt die Spritzbeginnverstellung über den gesamten Last- und Drehzahlbereich einer komplizierten Funktion. Zur Vereinfachung der Regelung bzw. Steuerung der Kraftstoffeinspritzpumpen wird heute zunehmend die Elektronik eingesetzt. Es kann sich hierbei um einen elektronischen Gesamtregler der Kraftstoffeinspritzpumpe handeln, also um Mengenregelung, Startmehrmenge, Warmlauf usw., oder es kann sich auch lediglich um eine Regelung bzw. Steuerung des Spritzbeginns handeln. Im dargestellten Beispiel wird der den Kolben 2 betätigende Hydraulikstrom durch eine Pumpe 5 erzeugt und über ein Magnetventil 6 zum Druckraum 7 des Spritzverstellerkolbens 2 hin gesteuert. Diese Hydraulikflüssigkeit ist normalerweise Dieselkraftstoff, der, wie dargestellt durch den strichpunktiert angedeuteten Saugraum 8 der Kraftstoffeinspritzpumpe strömt, aus dem der eigentliche, nicht dargestellte Pumpenarbeitsraum mit Kraftstoff versorgt wird. Der Druck des Kraftstoffs wird über sein Drucksteuerventil 9drehzahlabhängig gesteuert. Die Pumpe 5 ist über die Achse 10 mit der Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelt und fördert eine drehzahlabhängige Menge, deren Druck über das Drucksteuerventil 9 gesteuert, mit zunehmender Menge steigt. Während normalerweise der Druck im Druckraum 7 mit der Drehzahl entsprechend der Kennlinie des Drucksteuerventils 9 steigen würde, kann durch das Magnetventil 6 und entsprechendes Unterbrechen der Druckverbindung die Spritzverstellkennlinie entsprechend verändern. Das Magnetventil 6 wird gemäß dem Schema über die Anschlüsse A von einem elektronischen Steuergerät 11 angesteuert. Die Spritzbeginnverstellung erfolgt im allgemeinen drehzahlabhängig, so daß in das elektronische Steuergerät 11 auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. der Pumpe eingegeben werden muß. Aus diesem Grunde ist die Achse 10 der Pumpe mit einer Zahnscheibe 12 gekoppelt, die in bekannter Weise mit einem Geber 13 die Drehzahl erfaßt und in der dargestellten Weise dem elektronischen Steuergerät 11 eingibt. Als weitere Größen können dem elektronischen Steuergerät 11 die Last über die Stellung des Gaspedals 14 bei B, oder die Temperatur T der Druck P usw. als Istgrößen eingegeben werden. Der Grad der Spritzverstellung selbst wird über einen Geber 15 erfaßt und bei C dem elektronischen Steuergerät 11 eingegeben. Die Auswertung dieser Istwerte erfolgt entsprechend dem Programm des Steuergerätes 11.

Der Geber 15 ist bei dem ersten in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nahezu radial zum Rollenring 1 angeordnet. Auf dem Außenumfang des Rollenrings 1 ist eine Kurve 16 angeordnet, die beim Verstellen des Rollenrings durch den Geber 15 entsprechend abgetastet wird. In Fig. 2 ist dieser Geber konstruktiv und im Schnitt dargestellt. In Ringnuten eines Gehäuses 17 des Gebers sind Induktionsspulen 18 angeordnet, die nach Einbau des Gebers 17 in die Innenbohrung eines Halters 19 tauchen, welcher im Gehäuse der Einspritzpumpe befestigt ist. In der Zentralbohrung des Gehäuses 17 ist ein Führungsstab 20 des Gebers angeordnet, der mit einer endseitig angeordneten Kugel 21 die Kurve 16 abtastet. Der Führungsstab 20 ist zweiteilig ausgebildet, wobei ein Stab 22 des die Kugel 21 tragenden Teils 23 in ein als Mutterstück ausgebildetes Teil 24 geschraubt ist. Um den Stab 22 ist ein Kern 25 aus ferromagnetischem Material angeordnet und durch eine Feder 26 gegen das Mutterstück 24 gespannt. Wird nun die relative Lage zwischen den beiden Führungsstabteilen durch stärkeres Herein- und Herausschrauben geändert, so ändert sich dadurch die relative Lage des Kerns 25 bezüglich der Induktionsspulen 18. Durch eine weitere Feder 27, welche sich am Gehäuse 17 abstützt, wird der Führungsstab 20 gegen die Kurve 16 geschoben.

Die Verwendung eines derartigen Hubgebers ist jedoch auch denkbar, wenn dieser statt an einer Kurve 16 an einem senkrecht zur Drehrichtung des Rollen- oder Nockenringes angeordneten Winkel angreift. Dabei würde jedoch der Geberhub dem genauen Drehwinkel entsprechen, während dem dargestellten Beispiel durch die Kurve 16 und die relative Anordnung des Gebers 15 zur Kurve 16 eine zusätzliche Funktion einprägbar ist.

Im Falle einer Radialkolbenpumpe dient als an sich ortsfester aber für die Spritzverstellung relativ verstellbarer Ring ein Nockenring, welcher die Pumpenkolben in radialer Richtung antreibt. Bei einem derartigen Nockenring ist eine Kurve wie beim ersten Ausführungsbeispiel nicht anbringbar. Der Ring als solcher muß mit seiner Innenfläche als Laufbahn zur Verfügung stehen. Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist, um auch für Radialpumpen geeignet zu sein, an dem Rollen- bzw. Nockenring 1&min; ein Leitstück 29 angeordnet, demgegenüber ein zwei Spulen 30 tragender Anker 31 am Gehäuse befestigt angeordnet ist. Die beiden Spulen 30 sind auf der sich zugewandten Seite miteinander und mit einer Klemme E verbunden. Die anderen Seiten der Spule 30 führen jeweils zu Klemmen D bzw. F. Das Leitstück 29 hat ungefähr die Länge von Mitte zu Mitte der Spulen 30. Zwischen den Spulen sowie außerhalb sind am Anker 31 Polschuhe 32 angeordnet. Die Änderung der Spannung zwischen der Klemme E und der Klemme D bzw. der Klemme E und der Klemme F sind ein Maß für die Lage des Leitstücks 29 gegenüber dem Anker 31.

Der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Geber als drittes Ausführungsbeispiel arbeitet mit einem Kurzschlußring 34, durch dessen Öffnungen 35 ein U-förmiger Kern 36 verschiebbar ist. Der Kern 36 ist an Gehäuseteile 37 festgeschraubt, so daß er eine Segmentform annimmt. Der Kern 36 besteht aus mehreren übereinanderliegenden Blechen. Um die Verbindungsstelle der Schenkel des Kerns 36 ist eine Spule 38 angeordnet. Die angelegte Spannung an dieser Spule ändert sich je nach Lage des Kurzschlußrings 35, der an den Ring 1&min;&min; so befestigt ist, daß er in seinem durchbrochenen Teil senkrecht zum Kern verschiebbar ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Nockenantrieb bestehend aus einem im wesentlichen feststehenden Teil (1) und einem durch die Antriebswelle (10) der Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen rotierenden Teil und mit einer Verstelleinrichtung (2), durch die die Drehlage periodisch wiederkehrender Punkte des rotierenden Teils in bezug auf entsprechende Punkte des im wesentlichen feststehenden Teils des Nockenantriebs zwecks Spritzbeginnverstellung geändert wird, ferner mit einem auf induktiver Basis arbeitenden Rückmeldeglied (15) zur Ermittlung des Istwertes des Grads der Verstellung der Drehlage, dessen Ausgangssignal als Istwert einem elektronischen Steuergerät (11) zugeführt wird, durch das über die Verstelleinrichtung (2) die Drehlage gesteuert in Abhängigkeit von Motorkenngrößen und entsprechend der Abweichung des Istwerts von einem entsprechend den Motorkenngrößen gebildeten Sollwert geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückmeldeglied (15) zwei in Reihe geschaltete axial hintereinander angeordnete Spulen (18) mit einem dazu axial beweglichen, der Drehlage folgenden, insbesondere ferromagnetischen Kern (25) aufweist, der eine Ausnehmung (16) am im wesentlichen feststehenden, durch die Verstelleinrichtung (2) drehbaren Teil des Nockenantriebs abtastet.
  2. 2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (25) ringförmig um einen Führungsstab (20) angeordnet ist, welcher der Ausnehmung folgt.
  3. 3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung als radiale Vertiefung (16) ausgebildet ist.
  4. 4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsstab (20) über eine an ihm angeordnete Kugel (21) die Ausnehmung (16) abtastet.
  5. 5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsstab (10) aus zwei aneinander schraubbaren Teilen (23, 24) besteht, wobei der Kern (25) um einen verjüngten, das Gewinde ragenden Teil (22) angeordnet durch eine Spielausgleichsfeder (26) auf den anderen als Mutterstück dienenden Teil (24) gepreßt wird.
  6. 6. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Nockenantrieb bestehend aus einem im wesentlichen feststehenden Teil (1&min;) und einem durch die Antriebswelle (10) der Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen rotierenden Teil und mit einer Verstelleinrichtung (2), durch die die Drehlage periodisch wiederkehrender Punkte des rotierenden Teils in bezug auf entsprechende Punkte des im wesentlichen feststehenden Teils des Nockenantriebs zwecks Spritzbeginnverstellung geändert wird, ferner mit einem auf induktiver Basis arbeitenden Rückmeldeglied (15) zur Ermittlung des Istwertes des Grads der Verstellung der Drehlage, dessen Ausgangssignal als Istwert einem elektronischen Steuergerät (11) zugeführt wird, durch das über die Verstelleinrichtung (2) die Drehlage gesteuert in Abhängigkeit von Motorkenngrößen und entsprechend der Abweichung des Istwerts von einem entsprechend den Motorkenngrößen gebildeten Sollwert geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Rückmeldeglieds (15) am im wesentlichen feststehenden, verdrehbaren Teil des Nockenantriebs (1&min;) ein Leitstück (29) und demgegenüber im Gehäuse ein Joch (31) mit Polschuhen (32) angeordnet sind, zwischen welchen sich mindestens zwei Induktionsspulen (30) befinden, deren Amplitudenwert den Grad der Verdrehung wiedergibt.
  7. 7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Leitstückes (29) etwa so viele Winkelgrade an Umfangslänge einnimmt, wie bei zwei Induktionsspulen (30) der Abstand von Mitte der einen Spule zur Mitte der anderen Spule.
  8. 8. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Nockenantrieb bestehend aus einem im wesentlichen feststehenden Teil (1&min;&min;) und einem durch die Antriebswelle (10) der Kraftstoffeinspritzpumpe angetriebenen rotierenden Teil und mit einer Verstelleinrichtung (2), durch die die Drehlage periodisch wiederkehrender Punkte des rotierenden Teils in bezug auf entsprechende Punkte des im wesentlichen feststehenden Teils des Nockenantriebs zwecks Spritzbeginnverstellung geändert wird, ferner mit einem auf induktiver Basis arbeitenden Rückmeldeglied (15) zur Ermittlung des Istwertes des Grads der Verstellung der Drehlage, dessen Ausgangssignal als Istwert einem elektronischen Steuergerät (11) zugeführt wird, durch das über die Verstelleinrichtung (2) die Drehlage gesteuert in Abhängigkeit von Motorkenngrößen und entsprechend der Abweichung des Istwerts von einem entsprechend den Motorkenngrößen gebildeten Sollwert geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Rückmeldeglieds (15) am im wesentlichen feststehenden, verdrehbaren Teil des Nockenantriebs (1&min;&min;) ein Kurzschlußring (34) senkrecht zur Drehrichtung angeordnet ist, durch welchen ein U-förmiger Kern (36) insbesondere aus ferromagnetischem Material ragt, auf den eine Induktionsspule (38) aufgebracht ist.
  9. 9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußring (34) radial angeordnet ist und der Kern (36) mit seinen Polenden bzw. seinem Mittelstück auf Konsolen (37) des Gehäuses zu einer Ringsegmentform gebogen befestigt ist.






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