DE69500731T2 - Kraftstoffpumpenvorrichtung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu einer Verbrennungsmaschine und der Art, die aufweist einen durch eine Nocke betätigten Pumpenkolben, der in einer Bohrung aufgenommen ist, ein Mittel zum Liefern von Kraftstoff zu der Bohrung, ein Auslaß von der Bohrung durch den Kraftstoff zu einem zugehßrigen Motor fließen kann, und ein Überströmventil, das zum Ermöglichen, daß Kraftstoff aus der Bohrung überströmt, betreibbar ist, wodurch die Menge des durch den Auslaß gelieferten Kraftstoffes gesteuert wird, wobei das Überströmventil aufweist ein Ventilteil, das mit einem ersten Kolben verbunden ist, der gleitend in einem ersten Zylinder vorgesehen ist, ein federndes Mittel, das auf den Kolben wirkt, zum Vorspannen des Ventilteiles in Eingriff mit einem Sitz, der um einen Überstromdurchgang definiert ist, der sich in ein erstes Ende des ersten Zylinders öffnet, und ein Ventilmittel, das zum Liefern von Fluid unter Druck zu dem ersten Ende des ersten Zylinders zum Anheben des Ventilteiles von dem Sitz betreibbar ist.
• Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist in der GB 2 253 445 A zu sehen. Bei einer solchen Vorrichtung fließt unter Vernachlässigung des Leckens der gesamte Kraftstoff, der aus der Bohrung überströmt, in ein Ende des Zylinders zum Versetzen des Kolbens gegen die Wirkung des federnden Mittels. Der übergeströmte Kraftstoff kehrt zu der Bohrung zurück, die dann mit weiterem Kraftstoff von einer Quelle beliefert wird zum Versetzen des Kolbens nach außen zu seiner maximalen Erstreckung.
• Die Bohrung ist in einem Verteilungsteil gebildet, von dem ein Teil drehbar in einem Gehäuseteil der Vorrichtung angebracht ist, wodurch ein sehr enger Arbeitsspielraum dazwischen vorgesehen wird. Der oben erwähnte Auslaß ist in der Form eines Durchgangs, der sich innerhalb des Teiles des Verteilerteils erstreckt, und bei dem Betrieb der Vorrichtung wird der Kraftstoff aufgeheizt, und Wärme wird zu dem Verteilerteil übertragen, daß sich als Resultat ausdehnt und eine Verringerung in dem Arbeitsfreiraum verursacht. Diese Verringerung in dem Arbeitsfreiraum führt zu der Möglichkeit des Festfressens, und es gibt ein spezielles Risiko bei hohen Geschwindigkeiten aufgrund des erhöhten Kraftstoffdruckes.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der angegebenen Art in einer verbesserten Form vorzusehen.
• Gemäß der Erfindung weist eine Vorrichtung der angegebenen Art auf einen weiteren Kolben, der in einem weiteren Zylinder vorgesehen ist, wobei der weitere Kolben einen kleineren Durchmesser als der zuerst erwähnte Kolben aufweist und zwischen das federnde Mittel und den zuerst erwähnten Kolben eingefügt ist, die gezeigten Endoberflächen der Kolben so geformt sind, daß ein Teil der Oberfläche des weiteren Kolbens dem Druck in dem anderen Ende des zuerst erwähnten Zylinders ausgesetzt ist, ein Durchgangsmittel, das die Enden des zuerst erwähnten Zylinders und Ventilmittels verbindet, betreibbar ist, wenn in der Benutzung der Druck in dem anderen Ende des zuerst erwähnten Zylinders ausreichend ist zum Bewirken der Trennung der gezeigten Oberflächen der Kolben zum Ermöglichen, daß Kraftstoff aus dem anderen Ende des zuerst erwähnten Zylinders entweicht.
• Ein Beispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Bezeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine Seitenschnittansicht einer bekannten Form der Vorrichtung ist, und
• Fig. 2 eine Seitenschnittansicht ist, die die Modifikation gemäß der Erfindung zeigt.
• Es wird Bezug genommen auf Fig. 1 der Zeichnungen. Die Vorrichtung weist ein Drehverteilerteil 10 auf, das in einer festen Hülse 11 gelagert ist, das einen Teil eines Körperteiles 12 bildet. Das Verteilerteil wird bei der Benutzung in zeitlicher Beziehung zu dem zugehörigen Motor mittels einer Antriebswelle (nicht gezeigt) angetrieben. Ein Abschnitt des Verteilerteils erstreckt sich von der Hülse, und dort ist eine Querbohrung 13 gebildet, in der ein Paar von pumpenden Tauchkolben 14 angebracht ist. Bei dem speziellen Beispiel, das eine Pumpe zum Liefern von Kraftstoff zu einem Vierzylindermotor zeigt, ist eine weitere Querbohrung vorgesehen, und ein weiteres Paar von Tauchkolben ist darin zum Erhöhen der Pumpkapazität der Vorrichtung angeordnet. Die Bohrungen sind im rechten Winkel zueinander vorgesehen, und die inneren Abschnitte der Bohrungen stehen mit einem Längsdurchgang 15 in Verbindung, der sich innerhalb des Verteilerteiles erstreckt und mit einem sich außen erstreckenden Lieferdurchgang 16 in Verbindung steht.
• Die Tauchkolben 14 sind so angeordnet, daß sie nach innen durch die Wirkung von Nockenbuckeln bewegt werden, die auf der inneren Umfangsoberfläche eines Nockenrings 27 gebildet sind, der das Verteilerteil umgibt, und während der Einwärtsbewegung der Tauchkolben 14 kommt der Lieferdurchgang 16 in Übereinstimmung mit einer der Mehrzahl von Auslaßöffnungen 17, die in Verbindung mit den Auslässen 18 in dem Körper stehen, wobei die Auslßsse 18 in der Benutzung mit den Einspritzdüsen des zugehörigen Motors verbunden sind.
• Ebenfalls sind eine Mehrzahl von Einlaßöffnungen 17a in dem Körper vorgesehen, bequemerweise dem Auslaß einer Flügelzellenpumpe 17B, deren Drehteil mit dem Verteilerteil verbunden ist. Die Einlaßöffnungen 17A sind so positioniert, daß sie nacheinander mit Einlaßdurchgängen 38 übereinstimmen, die in dem Verteilerteil gebildet sind und mit dem Durchgang 15 in Verbindung stehen. Während der Benutzung während der gesamten Zeit, innerhalb der sich die Tauchkolben nach innen bewegen, steht der Lieferdurchgang 16 mit einer Auslaßöffnung 17 in Übereinstimmung, und Kraftstoff kann zu dem zugehörigen Motor geliefert werden. Wenn sich das Verteilerteil dreht, bewegt sich der Lieferdurchgang 16 aus der Übereinstimmung mit einer Auslaßöffnung 17, und die Einlaßdurchgänge bewegen sich in Übereinstimmung mit den Einlaßöffnungen so, daß Kraftstoff zu der Bohrung 13 nun fließen kann zum Drücken der Tauchkolben nach außen um einen Betrag, der durch den Basiskreis des Nokkenringes oder durch nicht gezeigte Anschlagplatten bestimmt wird, wobei zu erkennen ist, daß normalerweise Nockenfolger mit Rollen zwischen die Tauchkolben 14 und die Nockenbuckel eingefügt werden.
• In dem Verteilerteil ist ein Zylinder 19 gebildet, der an einem Ende eine Endwand 20 aufweist, in der ein Überströmdurchgang 21 gebildet ist, der mit den Bohrungen 13 in Verbindung steht. Ein Sitz umgibt den Überströmdurchgang, wobei der Sitz in Eingriff mit einem Ventilteil 22 steht, das sich von einer Endfläche eines Kolbens 23 erstreckt, der in dem Zylinder verschiebbar ist. Der Kolben 23 ist so durch das Ventilteil, das in Eingriff mit dem Sitz steht, mittels einer Schraubenkompressionsfeder 24 vorgespannt In dem Kolben ist eine axial vorgesehene Blindbohrung 25 gebildet, die sich zu der Endfläche des Kolbens erstreckt, und das innere Ende der Bohrung steht mittels eines in dem Ventilteil 22 gebildeten Durchgangs 26 mit den Bohrungen 13 in Verbindung. Gleitend in der Bohrung 25 ist ein Stopfen vorgesehen, der auf einem Stil 28 mit einem Endabschnitt 29 getragen ist, der als Federanschlag ausgebildet ist. Die Feder 24 greift an den Anschlag 29 an und hält den Anschlag in Kontakt mit der Endwand 30 einer Kappe 31, die auf den sich erstreckenden Abschnitt des Verteilerteiles aufgeschraubt ist. Eine Öffnung 30A ist in der Kappe 31 gebildet und stellt eine Verbindung des Inneren der Kappe mit dem Inneren des Gehäuses der Vorrichtung her.
• Die Endfläche des Stopfens ist im wesentlichen gleich der Fläche, die durch die Kontaktlinie zwischen dem Sitz und dem Ventilteil umfaßt wird, so daß der Kolben im wesentlichen im Druckausgleich steht und an der gezeigten Position, in der das Ventilteil in Eingriff mit dem Sitz steht, durch die durch die Feder 24 ausgeübte Kraft gehalten wird. Damit bei der Benutzung die Bewegung des Kolbens gegen die Wirkung der Feder bewirkt wird und somit das Ventilteil 22 von dem Sitz so abgehoben wird, daß weiter Kraftstoff durch die Tauchkolben verschoben werden kann, damit er in ein Ende des Zylinders fließt, wird Kraftstoff unter Druck zu einem Ende des Zylinders so zugelassen, daß der auf die Endfläche des Kolbens wirkende Druck den Kolben gegen die Wirkung der Feder bewegt. Der Kraftstofffluß in den ringförmigen Raum wird bequemerweise durch ein Ventilmittel in der Form eines Steuerventils gesteuert, das allgemein mit 32 bezeichnet ist und das selbst durch ein elektromagnetisches Stellglied 33 gesteuert wird. Die Lieferung von elektrischem Strom zu dem Stellglied steht unter der Steuerung eines nicht gezeigten elektronischen Steuersystems.
• Vier axial vorgesehene Durchgänge 34 erstrecken sich von einem Ende des Zylinders 19 in dem speziellen Beispiel, wobei die Durchgänge radial vorgesehene Abschitte 35 aufweisen, die sich auf den Umfang des Verteilerteiles an Positionen derart öffnen, daß sie in Übereinstimmung mit einer ersten Verbindungsöffnung 36 kommen können, die in dem Körperteil und Hülse gebildet ist. Ebenfalls ist in dem Körperteil und Hülse eine zweite Verbindungsöffnung 37 gebildet, die sich von dem Umfang des Verteilerteiles erstreckt, und die zwei Verbindungsöffnungen können in Verbindung miteinander durch das Ventil 32 gebracht werden. Die Verbindungsöffnung 37 ist so positioniert, daß sie mit den in dem Verteilerteil gebildeten Einlaßdurchgängen 38 übereinstimmt. Innerhalb des Ventils 32 wird die Verbindungsöffnung 37 durch ein Ventilteil 39 geschlossen, wenn das Stellglied erregt wird, und der Druck des Kraftstoffes in der Verbindungsöffnung 37 hebt das Ventilteil 39 von seinem Sitz so ab, daß Kraftstoffluß in die Verbindungsöffnung 36 und durch eine der Durchgänge 34 in den ringförmigen Raum ermöglicht wird, wenn das Stellglied entregt wird. Wie zuvor angegeben, wird der elektrische Stromfluß zu dem Stellglied 33 durch ein elektrisches Steuersystem gesteuert, und das Stellglied ist so ausgelegt, daß es entregt wird, wenn eine vorbestimmte Einwärtsbewegung der pumpenden Tauchkolben stattgefunden hat. Wenn das Stellglied entregt ist, wird Kraftstoff unter hohem Druck zu dem einen Ende des Zylinders 19 geliefert und wirkt auf die Endfläche des Kolbens zum Bewegen des Kolbens gegen die Wirkung der Feder 24. Die anfängliche Bewegung hebt das Ventilteil 22 von dem Sitz ab, und im wesentlichen unbeschränkter Kraftstoffluß kann dann in den Zylinder durch die Öffnung 21 stattfinden. Dieser Kraftstoffluß resultiert in einer Verringerung des Kraftstoffdruckes und Beendigung des Kraftstofflusses zu dem zugehörigen Motor.
• Wenn die Spitzen der Nockenbuckel erreicht sind, können sich die Tauchkolben nach außen bewegen und die Feder 24 drückt den Kolben zu der Position, in der er gezeigt ist. Diese Bewegung resultiert in einer Verschiebung von Kraftstoff, der in den vorgenannten Raum übergeströmt ist, in die Bohrungen 13 zum Bewirken der Auswärtsbewegung der Tauchkolben. Solch Kraftstoff, wie er durch Lecken zusammen mit dem zu den zugehörigen Motor gelieferten Kraftstoff verloren gegangen ist, wird ausgeglichen durch einen Kraftstoffluß von der Kraftstofflieferpumpe 178 mittels der Einlaßöffnungen und Durchgänge. Zum Sicherstellen, daß die Bewegung des Kolbens 23 unter der Wirkung der Feder 24 nicht behindert wird, während das Ventilteil sich dem Sitz nähert, kann ein Leckpfad von dem ringförmigen Raum vorgesehen werden. Der Leckpfad wird durch eine begrenzte Bohrung vorgesehen oder kann gebildet werden, indem sichergestellt wird, das Lecken von Kraftstoff entlang des Arbeitsfreiraumes stattfinden kann, der zwischen dem Kolben und dem Zylinder definiert ist, in dem er angeordnet ist. In dem Beispiel sind die Öffnungen 36 und 37 von den Durchgängen 35 und 38 mit der Ausnahme der Zeit der Einwärtsbewegung der Tauchkolben getrennt. Wenn die gewünschten Verbindungen jedoch nicht mit Öffnungen versehen werden müssen, so daß durch Halten des Ventils 32 in der offenen Position, während der Kolben 23 zu der gezeigten Position zurückkehrt, gibt es keine Notwendigkeit für den oben erwähnten beschränkten Durchgang oder Freiraum.
• Gemäß der Erfindung ist ein Teil der Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, so modifiziert, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, wobei gleiche Bezugszeichen zu jenen von Figur 1 benutzt werden, wenn es möglich ist. Die Vorrichtung ist modifiziert durch das Vorsehen eines weiteren Kolbens 40, der in einem weiteren Zylinder 41 koaxial zu dem Zylinder 19 jedoch von kleinerem Durchmesser aufgenommen ist. Der weitere Zylinder 40 ist in der Form becherförmig, und in der Bodenwand ist eine Öffnung 42 gebildet, durch die sich mit einem Freiraum der Stielen und der Stopfen 28 erstreckt, die in diesem Fall in zwei Teilen gebildet sind. Die Feder 24 greift an die innere Oberfläche der Bodenwand des Kolbens 14 so an, daß die gezeigten Flächen der zwei Kolben in Eingriff gedrückt werden und wie bei dem Beispiel von Figur 1 das Ventilteil in Eingriff mit dem Sitz gedrückt wird.
• Eine der gezeigten Flächen von einem der Kolben, in diesem Fall des Kolbens 40, ist von der gezeigten Fläche des anderen Kolbens so weggeneigt, daß Zutritt für Kraftstoff unter Druck in das Ende des Zylinders 19 entfernt von der Endfläche 20 erlaubt ist. Die zwei Kolben bilden an dem Bereich des Eingriffes eine ringförmige kraftstoffdichte Abdichtung zum Verhindern des Entweichens von Kraftstoff aus dem benachbarten Ende des Zylinders in die Öffnung 42. Weiter stehen die gegenüberliegenden Enden des Zylinders 19 miteinander mittels Durchgänge 43 in Verbindung, die in dem Kolben 23 gebildet sind, oder alternativ mittels eines längeren schraubenförmigen Durchgangs 43A, der in der zylindrischen Oberfläche des Kolbens 23 gebildet ist, oder alternativ mittels von Durchgängen in dem umgebenden Körper.
• Im Betrieb ist die modifizierte Vorrichtung bei niedrigen Motordrehzahlen tätig wie beschrieben, wobei die zwei Kolben zusammen zum Speichern des übergeströmten Kraftstoffes tätig sind, der zu den Bohrungen 13 zurückgegeben wird, da die Tauchkolben sich nach außen bewegen können. Während der Bewegung der Kolben gegen die Wirkung der Feder fließt Kraftstoff entlang der Durchgänge 43, 43a zu dem einen Ende des Zylinders 19, und wenn sich die Kolben unter der Wirkung der Feder in die entgegengesetzte Richtung bewegen, ist der Kraftstoffluß in den Durchgängen in der entgegengesetzten Richtung. Während sich die Motordrehzahl erhöht, ist auch die Rate, mit der der Kraftstoff entlang der Durchgänge zu dem einen Ende des Zylinders fließen muß, ebenfalls erhöht, da sich die Pumprate der Tauchkolben mit der Drehzahl erhöht. Die Durchgänge 43, 43a bieten eine Drosselung des Kraftstofflusses an, und als Resultat erhöht sich der auf die gezeigten Flächen der zwei Kolben ausgeübte Kraftstoffdruck. Wenn der auf die ringförmige Fläche der Endfläche des Kolbens 40 wirkende Kraftstoffdruck eine Kraft gleich der Kraft erzeugt, die von der Feder 24 ausgeübt wird, trennen sich die Kolben mit dem praktischen Effekt, das Kraftstoff in die Öffnung 42 fließt und durch die Öffnung 30a in das Innere des Gehäuses der Vorrichtung entweicht. Als Resultat des Entweichens des Kraftstoffes durch die tffnung 42 muß mehr neuer und kühler Kraftstoff zu den Bohrungen 13 von der Pumpe 178 geliefert werden. Daher wird die Kraftstofftemperatur innerhalb der Bohrungen 13 und des Durchganges in dem Verteilerteil so gesteuert, daß das Verteilerteil selbst nicht in dem gleichen Maße durch den Kraftstoff wie bei dem Beispiel von Figur 1 erwärmt wird. Der Kraftstoffluß durch die Öffnung 42 erhöht sich mit der Drehzahl und wird ebenfalls durch das Maß der durch die Durchgänge 43 gebotenen Drosselung beeinflußt. Der in der zylindrischen Oberfläche des Kolbens 23 gebildete schraubenförmige Durchgang 43A, der länger ist, bietet eine stärkere Drosselung für den Fluß, und daher fließt mehr Kraftstoff durch die Öffnung 42. Dieser Effekt wird bei höheren Drehzahlen erhöht, wobei der Widerstand des Kraftstofflusses durch den Durchgang 42a relativ niedrig bei niedrigen Motordrehzahlen ist.
• Falls ein minimales Kraftstoffvolumen durch die Öffnung zu verlieren ist, kann das Ausmaß der Bewegung des Kolbens 23 begrenzt werden, in dem bewirkt wird, daß er mit dem Ende seines Zylinders in Eingriff kommt. Bei niedrigen Drehzahlen wirkt der Kolben 40 nur als Rückschlagventil und trennt sich von dem Kolben 23 zum Ermöglichen eines Kraftstofflusses in die Öffnung 42. Bei erhöhten Motordrehzahlen können sich die zwei Kolben trennen, bevor die Bewegung des Kolbens 23 durch den Anschlag angehalten wird.

Claims (8)

1. Kraftstoffpumpenvorrichtung mit einem durch eine Nocke betätigten Pumpenkolben (14), der in einer Bohrung (13) aufgenommen ist, einem Mittel zum Liefern von Kraftstoff zu der Bohrung (13), einem Auslaß von der Bohrung (13), durch den Kraftstoff zu einem zugehörigen Motor fließen kann, und einem Überströmventil (22, 32), das zum Ermöglichen, daß Kraftstoff aus der Bohrung (13) überströmt, betreibbar ist, wodurch die Menge des durch den Auslaß gelieferten Kraftstoffes gesteuert wird, wobei das Überströmventil (22, 32) aufweist ein Ventilteil (22), das mit einem ersten Kolben (23) verbunden ist, der gleitend in einem ersten Zylinder (19) vorgesehen ist,

ein federndes Mittel (24), das auf den Kolben (23) wirkt zum Vorspannen des Ventilteiles (22) in Eingriff mit einem Sitz, der um einen Überströmdurchgang (21) definiert ist, der sich in ein erstes Ende des ersten Zylinders (19) öffnet, und ein Ventilmittel (32), das zum Liefern von Fluid unter Druck zu dem ersten Ende des ersten Zylinders zum Anheben des Ventilsitzes (22) von dem Sitz betreibbar ist,

gekennzeichnet durch

einen zweiten Kolben (40), der gleitend in einem zweiten Zylinder (41) vorgesehen ist, wobei der zweite Kolben (40) einen kleineren Durchmesser als der erste Kolben (23) aufweist, und zwischen das federnde Mittel (24) und den ersten Kolben (23) eingefügt ist, die gezeigten Endoberflächen der Kolben (23, 40) so geformt sind, daß ein Teil der Oberfläche des zweiten Kolbens (40) den Druck an einem zweiten Ende des ersten Zylinders (19) ausgesetzt ist, ein Durchgangsmittel (43, 43A), das die Enden des ersten Zylinders (19) und zweiten Ventilmittels verbindet, betreibbar ist, wenn bei der Benutzung der Druck in dem zweiten Ende des ersten Zylinders (19) ausreichend ist zum Bewirken der Trennung der gezeigten Oberflächen der Kolben (23, 40) zum Ermöglichen, daß Kraftstoff aus dem zweiten Ende des ersten Zylinders (19) entweicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Durchgangsmittel (43, 43A) mindestens einen Durchgang (43, 43A) aufweist, der sich durch den ersten Kolben erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der mindestens eine Durchgang (43, 43A) eine Mehrzahl von im wesentlichen geraden parallelen Durchgängen (43) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der mindestens eine Durchgang (43, 43A) mindestens einen schraubenförmigen Durchgang (43A) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der mindestens eine schraubenförmige Durchgang (43A) durch mindestens eine schraubenförmige Rille (43A) definiert ist, die in dem Umfang des ersten Kolbens (23) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Durchgangsmittel (43, 43A) so angeordnet ist, daß ein beschränkter Fluidfluß zwischen den Ende des ersten Zylinders (19) ermöglicht ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das zweite Ventilmittel durch den Eingriff einer geneigten Oberfläche von einem der Kolben (23, 40) mit der gezeigten Oberfläche des anderen Kolbens (23, 14) definiert ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweite Kolben (40) mit einem Durchgang (42) versehen ist, der Fluid ermöglicht, von dem zweiten Ende des ersten Zylinders (19) nach Trennung der Kolben (23, 40) zu entweichen.