DE3524809A1

DE3524809A1 - Kraftstoffpumpeinrichtung

Info

Publication number: DE3524809A1
Application number: DE19853524809
Authority: DE
Inventors: Frank McLean London Logie; Ronald Northolt Middlesex Phillips
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1986-01-23
Also published as: FR2567583A1; ES545099A0; US4598685A; GB8517542D0; ES8608101A1; IT8521535A0; GB2161550A; GB8417840D0; FR2567583B1; IT1185233B; JPS6134348A; GB2161550B

Description

Kraftstoffpumpeinrichtung

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpeinrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Verbrennungsmaschine und auf eine Pumpeinrichtung mit einem Druckkolben, der in einer Bohrung hin- und herbewegbar ist, einer Auslaßöffnung, die im Betrieb mit der Bohrung mindestens während der Zeit, in der der Druckkolben nach innen bewegt wird, um den Kraftstoff aus der Bohrung zu verdrängen, verbunden ist, wobei die Auslaßöffnung im Betrieb mit einer Kraftstoffeinspritzdüse der in Verbindung stehenden Maschine verbunden ist, Einrichtungen, durch die der Kraftstoff zu der Bohrung geleitet werden kann und einer Ventileinrichtung, die während der Einwärtsbewegung des Druckkolbens so betrieben wird, daß der Kraftstoff aus der Bohrung ausströmen kann, wodurch die Menge des Kraftstoffes, der durch die Auslaßöffnung fließt, gesteuert wird.

In einer bekannten Ausbildung der Einrichtung ist ein einzelnes elektromagnetisch betriebenes Ventil zur Steuerung des Ausströmens von Kraftstoff aus der Bohrung vorgesehen. Das Ventil muß geschlossen werden können, um ein Ausströmen des Kraftstoffes zu verhindern, womit es in der Lage sein muß, gegen den hohen Druck des Kraftstoffes, der sich in der Bohrung entwickelt, geschlossen zu bleiben, und dann muß es in der Lage sein, geöffnet zu werden, um ein Abfallen des Druckes In der Bohrung zu erlauben. Es ist möglich, ein Ventil zu entwickeln, das ein Druckgleichgewichts-Ventilteil aufweist, so daß nur eine geringe Kraft notwendig ist, das

Ventilteil zum Öffnen und Schließen des Ventils zu bewegen. Da jedoch das Ventil elektromagnetisch betrieben ist, ist eine endliche Zeit zur Bewegung des Ventilteils notwendig, und die verfügbare Zeit zur Bewegung des Ventilteils nimmt ab, wenn die Maschinengesehwindigkeit zunimmt, so daß die Einrichtung auf zufriedenstellende Weise nur bis zu einer begrenzten Maschinengesehwindigkeit betrieben werden kann. Zur Vergrößerung der Rate der Ventilschließ- und -Öffnungsvorgänge kann das Ventilteil so ausgebildet werden, daß es nicht im Druckgleichgewicht steht. Wenn das Ventilteil so ausgebildet ist, daß ein ansteigender Druck in der Bohrung eine Kraft auf das Ventilteil ausübt, die ein Schließen des Ventils bewirkt, dann muß eine vergrößerte Kraft erzeugt werden, wenn es notwendig ist, das Ventil zu öffnen. Umgekehrt muß, wenn das Ventilteil so ausgebildet ist, daß der Druck in der Bohrung zum Öffnen des Ventils wirkt, eine vergrößerte Kraft zum Schließen des Ventils erzeugt werden.

In der Britischen Patentbeschreibung 1305930 ist eine Einrichtung offenbart, die zwei Ventile aufweist, die jeweils durch elektromagnetische Antriebe betrieben werden, wobei die zwei Ventile so in einer Reihenfolge betrieben werden, daß diese das Ausströmen des Kraftstoffes aus der Bohrung und damit den Zeitablauf und die Kraftstoffmenge, die durch die Auslaßöffnung geliefert wird, steuern. Eines der Ventile besitzt ein Ventilelement, das mit einer Feder in der geschlossenen Position vorgespannt ist und durch den damit in Verbindung stehenden Antrieb geöffnet wird. Darüber hinaus wird, wenn das Ventil öffnet, eine vergrößerte Fläche des Ventilelements dem Kraftstoffdruck in der Bohrung ausgesetzt, so daß das Ventil schnell öffnet, und dieses Ventil wird zum Beenden der Kraftstofflieferung verwendet. Das andere Ventil besitzt ein Ventilelement, das mit einer Feder in der geöffneten Position des Ventils vorgespannt ist, und es wird in

die geschlossene Position durch Betreiben des Antriebs gebracht, um eine Zuführung von Kraftstoff durch die Auslaßöffnung zu bewirken. Der Antrieb muß jedoch das Ventil gegen den Druck des Kraftstoffes in der Bohrung geschlossen halten. Neben der Tatsache, daß das letztere Ventil nicht von dem Kraftstoffdruck in der Bohrung zur Bewegung in die geschlossene Position unterstützt wird, benötigt die Einrichtung zwei elektromagnetische Antriebe zusammen mit den jeweiligen Leistungssteuerschaltungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffpumpeinrichtung mit einem einfachen und zweckmäßigen Aufbau vorzusehen.

Erfindungsgemäß weist bei einer Einrichtung der beschriebenen Art die Ventileinrichtung ein erstes Ventil mit einem Ventilelement, das in der geschlossenen Position des Ventils dem Druck in der Bohrung ausgesetzt ist, um das Ventil geschlossen zu halten, ein zweites Ventil mit einem Ventilelement, das in der geschlossenen Position des Ventils dem Druck in der Bohrung ausgesetzt ist, um das Ventil zu öffnen, eine zentrale Achse, die die Ventilelemente der zwei Ventile miteinander verbindet, einen Drehpunkt für die Stange, wobei der Drehpunkt zwischen den Berührpunkten der Stange mit den Ventilelementen angeordnet ist, einen elektromagnetischen Antrieb, der, wenn dieser angetrieben wird, den Drehpunkt in eine Richtung im wesentlichen parallel zu den Achsen der Bewegung der Ventilelemente und in Richtung geschlossener Ventile bewegt, und eine federnde Einrichtung, die das Ventilelement des ersten Ventils in die geöffnete Position vorspannt, auf, wobei die Anordnung so ist, daß in der nichtangetriebenen Bedingung des Antriebs die federnde Einrichtung das zweite Ventil geschlossen und das erste Ventil geöffnet hält, und wenn der Antrieb betätigt wird, das erste Ventil geschlossen wird, um ein Ausströmen des Kraftstoffes aus

der Bohrung zu verhindern, der ansteigende Druck in der Bohrung, wenn sich das Ventil schließt, den Schließvorgang des Ventils unterstützt, und der Antrieb das zweite Ventil geschlossen hält, und wenn der Antrieb nicht mehr betätigt wird, sich das zweite Ventil unter der Wirkung des Kraftstoff druckes öffnet, um ein Ausströmen des Kraftstoffes aus der Bohrung zuzulassen.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der Einrichtung und

Fig. 2 eine Darstellung einer praktischen Ausführung

eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung.

Bezogen auf Fig. 1 weist die Pumpeinrichtung eine Bohrung 10 mit einer Auslaßöffnung 11 am einen Ende derselben zur betriebsmäßigen Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritzdüse auf. Verschiebbar in der Bohrung ist ein Pumpdruckkolben 13 so angeordnet, daß dieser sich in bekannter Weise mit einem festen Hub durch z.B. einen Exzenter, der durch eine Maschine angetrieben wird, die in Verbindung mit einer Druckkolbenrückholfeder arbeitet, auf- und abwärtsbewegt wird. Das eine Ende der Bohrung steht ebenfalls mit einem Überströmkanal 14 in Verbindung und in der Wand der Bohrung ist eine Öffnung 15 gebildet, die so angeordnet ist, daß diese von dem Druckkolben 13 nicht bedeckt ist, wenn dieser nach außen bewegt wird. Die Öffnung 15 ist mit einer Kraftstoffquelle mit niedrigem Druck verbunden. Eine Ventileinrichtung, die in ihrer Gesamtheit mit 16 gekennzeichnet ist, ist zur Steuerung des Kraftstoffflusses durch den Überströmkanal 14 vorgesehen, und unter der Annahme des Zeitaugenblicks, in dem die Ventil-

einrichtung zur Verhinderung des Kraftstoffflusses eingestellt ist, wird, wenn der Druckkolben 13 nach innen bewegt wird und die Öffnung 15 bedeckt, der in dem einen Ende der Bohrung enthaltene Kraftstoff durch die Einspritzdüse 12 geliefert, und der Druck in der Bohrung erhöht sich während dieses Vorgangs auf einen hohen Wert. Wenn der Druckkolben sich nach außen bewegt, wird ein Punkt erreicht, an dem die Öffnung 15 nicht mehr bedeckt ist, und frischer Kraftstoff kann in die Bohrung einfließen.

Um die Kraftstoffmenge, die der Einspritzdüse zugeführt wird, zu steuern, ist die Ventileinrichtung 16 vorgesehen, und diese weist, wie zu erkennen ist, ein erstes Ventil 17 und ein zweites Ventil 18 auf. Das erste Ventil besitzt ein Ventilelement 19, das über einen Ventilsitz geschlossen werden kann und wird von dem Ventilsitz durch die Wirkung einer ersten Feder 20 entfernt. Wenn das Ventilelement über den Ventilsitz geschlossen ist, ist dieses nicht im Gleichgewicht und der Kraftstoffdruck in dem einen Ende der Bohrung 10 wirkt auf das Ventilelement 19, um dieses in Verbindung mit dem Ventil 17 zu halten, und daher befindet sich das Ventil 17 in der geschlossenen Position. Das zweite Ventil 18 schließt ein zylindrisches Ventilelement 21 ein, das, wie gezeigt, in der geschlossenen Position mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um den Kraftstofffluß von der Bohrung zu verhindern, das Ventilelement 21 ist aber so dimensioniert, daß eine umlaufende Fläche des Ventilelementes dem Druck in der Bohrung 10 ausgesetzt ist und so wirkt, daß das Ventilelement in die geöffnete Position gebracht wird, und das von dem Ventilsitz entfernte Ende des Ventilelementes ist einem geringen Druck ausgesetzt.

Die Ventilelemente sind über eine Einrichtung einer Achse 22 miteinander verbunden, wobei die Achse 22 drehbar auf einem

Drehpunkt 23, der von dem Ende einer Stange 24, die das Ausgangsteil eines elektromagnetischen Antriebs 25 bildet, gehalten wird, befestigt ist. Die Richtung der Bewegung der Stange 24 ist parallel zu den Achsen der Bewegung der Ventilelemente 19 und 21, und der Drehpunkt 23 hält die Achse zwischen deren Enden. Die Stange 24 ist geringfügig in Richtung geschlossener Ventile durch eine Einrichtung einer Druck-Schraubenfeder 26 vorgespannt, und der Antrieb 25 ist so angeordnet, daß, wenn dieser betätigt wird, die Stange 24 in Richtung geschlossener Ventile bewegt wird.

In Fig. 1 sind zwei Ventile in der geschlossenen Position gezeigt, und der Druckkolben 13 bewegt sich nach innen. Kraftstoff kann daher nicht durch den Überströmkanal 14 fließen, und der verdrängte Kraftstoff fließt durch die Einspritzdüse. Der Antrieb 25 befindet sich dabei in betätigtem Zustand. Wenn der Antrieb nun nicht mehr betätigt wird, wird der Kraftstoffdruck in der Bohrung, der auf das Ventilelement 21 wirkt, dieses sofort in die geöffnete Position bringen, und die Achse 22 wird sich um den Berührungspunkt mit dem Ventilelement 17 drehen. Die Wegbewegung des Ventilelements 21 von dessen Ventilsitz hat eine Verringerung des Druckes in der Bohrung zur Folge und ein Aussetzen des Kraftstoffflusses zu der Einspritzdüse. Es muß erwähnt werden, daß, wenn das Ventilelement 21 sich in die geöffnete Position bewegt, ein größerer Teil des Endes des Elements dem Druck in der Bohrung ausgesetzt wird und folglich eine schnelle Bewegung des Elements stattfindet, was ein schnelles Unterbrechen des Kraftstoffflusses zur Einspritzdüse zur Folge hat. Wenn der Druck in der Bohrung auf einen Abflußdruck abgefallen ist, wird die Feder 20 das Ventilelement 19 in die geöffnete Position bringen, und dabei wird das Ventilelement 21 in die geschlossene Position zurückgebracht, die zwei Federn 20 und 26 sind dabei so bemessen, daß diese Wirkung hervorgerufen wird.

Mit dem geöffneten Ventilelement 19 und dem geschlossenen Ventilelement 21 und dem nicht-betätigten Antrieb wird, wenn der Druckkolben sich nach innen bewegt, nach einer Auswärtsbewegung und einem Auffüllen der Bohrung 10 mit Kraftstoff der Kraftstoff über den Kanal 14 verdrängt und wird über das Ventilelement 19 fließen, wobei die von der Feder 20 aufgebrachte Kraft ausreichend ist, um das Ventilelement 19 von dessen Ventilsitz wegzuhalten und das Ventilelement 21 in der geschlossenen Position zu halten. Um eine Kraftstofflieferung über die Einspritzdüse zu erhalten, wird der Antrieb 25 betätigt, und die Stange 24 bewegt sich, wie in der Figur gezeigt, nach oben, um das Ventilelement 19 über dessen Ventilsitz zu schließen. Wenn das Ventilelement sich in Richtung Ventilsitz bewegt, beginnt dieses, den Kraftstofffluß zu unterbrechen mit dem Ergebnis, daß der Druck in der Bohrung ansteigt. Da das Ventilelement 19 sich nicht im Gleichgewicht befindet, bringt der ansteigende Druck das Ventilelement sehr schnell in die geschlossene Position, so daß die Zuführung von Kraftstoff über die Einspritzdüse sehr schnell dem Betätigen des Antriebs folgen wird. Der Antrieb bleibt betätigt und bringt natürlich eine ausreichende Kraft auf, um das Ventilelement 21 in Kontakt mit dessen Ventilsitz gegen den hohen Druck des Kraftstoffes, der in der Bohrung entsteht, zu halten.

In der Ausführungsform der Figur 1 ist die Stange 24 nicht im Gleichgewicht und ist dem hohen Kraftstoffdruck, der in der Bohrung erzeugt wird, ausgesetzt. In der in Figur 2 gezeigten mehr praxisbezogenen Anordnung ist die Stange 28 an beiden Enden einem geringen Druck ausgesetzt, so daß diese sich im Druckgleichgewicht befindet. Darüber hinaus ist die Stange zwischen deren Enden mit einem gekrümmten Flansch 29 versehen, der den Drehpunkt für die Achse 22 bildet, wobei letztere so geformt ist, daß diese mit der Drehpunktober-

fläche, die an dem Flansch vorgesehen ist, idealerweise kugelförmig zusammenwirkt. Es wird ebenfalls erwähnt, daß das Ventilelement 27 des Ventils 16 einen geringfügig anderen Aufbau aufweist und daher teilweise im Druckgleichgewicht steht. Es ist jedoch ebenfalls im Ungleichgewicht im Hinblick darauf, daß der Druck, der in der Bohrung erzeugt wird, das Ventilelement in die geschlossene Position bringt.

- Leerseite -

Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER ■ D-8OOO MÜNCHEN 9O

MB 64-3487 P/Ka/so

LUCAS INDUSTRIES public limited company, Birmingham/England

Kraftstoffpumpeinrichtung

PATENTANSPRÜCHE

ΓΐJ Kraftstoffpumpeinrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Verbrennungsmaschine mit einem Druckkolben, der in einer Bohrung auf- und abwärtsbewegbar ist, einer Auslaßöffnung, die im Betrieb mit der Bohrung zumindest während der Zeit, in der der Druckkolben nach innen bewegt wird, um den Kraftstoff aus der Bohrung zu verdrängen, verbunden ist, wobei die Auslaßöffnung im Betrieb mit einer Kraftstoffeinspritzdüse der in Verbindung stehenden Maschine verbunden ist, einer Einrichtung, durch die Kraftstoff der Bohrung zugeführt werden kann und einer Ventileinrichtung, die während der Einwärtsbewegung des Druckkolbens betrieben wird, um ein Ausströmen des Kraftstoffes aus der Bohrung zu ermöglichen,

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8000 MÜNCHEN 90 · HARTHAUSER STR. 25d · TEL. (0 89) 640 640

wodurch die Menge des Kraftstoffes, die durch die Auslaßöffnung fließt, gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein erstes Ventil mit einem Ventilelement, das in der geschlossenen Position des Ventils dem Druck in der Bohrung ausgesetzt ist, um das Ventil geschlossen zu halten, ein zweites Ventil mit einem Ventilelement, das in der geschlossenen Position des Ventils dem Druck in der Bohrung ausgesetzt ist, um das Ventil zu öffnen, eine drehbare Achse, die die Ventilelemente der beiden Ventile miteinander verbindet, einen Drehpunkt für die Achse, wobei der Drehpunkt zwischen den Berührpunkten der Achse mit den Ventilelementen angeordnet ist, einen elektromagnetischen Antrieb, der, wenn dieser betätigt wird, den Drehpunkt in eine Richtung der Bewegung im wesentlichen parallel zu den Achsen der Bewegung der Ventilelemente und in Richtung geschlossener Ventile bewegt und eine Federeinrichtung, die das Ventilelement des ersten Ventils in der geöffneten Position vorspannt, aufweist, wobei die Anordnung so vorgesehen ist, daß bei nicht-betätigtem Antrieb die Federeinrichtung das zweite Ventil geschlossen und das erste Ventil geöffnet hält, und wenn der Antrieb betätigt wird, das erste Ventil geschlossen wird, um ein Ausströmen des Kraftstoffes aus der Bohrung zu verhindern, der ansteigende Druck in der Bohrung, wenn sich das Ventil schließt, den Schließvorgang des Ventils unterstützt und der Antrieb das zweite Ventil geschlossen hält, und wenn der Antrieb nicht betätigt wird, sich das zweite Ventil unter der Wirkung des Kraftstoffdruckes öffnet, um ein Ausströmen des Kraftstoffes aus der Bohrung zu ermöglichen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß das Ventilelement des zweiten Ventils in der geschlossenen Position eine umlaufende Fläche aufweist, die dem Druck in der Bohrung ausgesetzt ist, der Druck auf der umlaufenden

Fläche so wirkt, daß das Ventilelement in die geöffnete Position gebracht wird, und das von einem Ventilsitz entfernte Ende des Ventilelementes einem niedrigen Druck ausgesetzt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt der Achse durch einen Flansch zwischen den Enden einer Stange gebildet wird, und die Enden der Stange einem niedrigen Druck ausgesetzt sind, wodurch sich die Stange im Druckgleichgewicht befindet.