DE10116450A1 - Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung - Google Patents

Abstract

Eine Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung ist geeignet, die Linearität der Auslasskennlinie bezüglich eines Drehwinkels einer Nocke zu verbessern und den Abrieb der Nocke zu reduzieren. Die Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung weist auf: Brennstoff-Einspritzventile (1a bis 1d) zum Einspritzen eines Brennstoffs in Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine; eine Versorgungsleitung (2) zum Zuführen eines unter Druck stehenden Brennstoffs zu den Brennstoff-Einspritzventilen (1a bis 1d); und eine Brennstoffpumpe (3) zum Einsaugen eines Brennstoffs von einem Brennstoff-Einlasskanal (24) durch ein Einlassventil (25) in eine Druckkammer (17) zum Unterdrucksetzen des Brennstoffs während eines Einlasshubs und zum Auslassen des unter Druck stehenden Brennstoffs durch ein Auslassventil (26) zu der Versorgungsleitung (2) während eines Auslasshubs durch eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens (14) in jedem Zylinder von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt; wobei der Druck in der Druckkammer (17) an einer Position, welche auf einen bestimmten Wert gesetzt ist, bevor der obere Totpunkt erreicht wird in dem Lauf des Auslasshubs, in welchem der Kolben (14) der Brennstoffpumpe (3) sich von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt, abgelassen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoff- Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung, welche in eine Verbrennungskraftmaschine von Fahrzeugen verwendet wird, ein Brennstoff-Einspritzventil mit unter Druck stehendem Brennstoff versorgt und die Menge des zu dem Brennstoff- Einspritzventil zugeführten Brennstoffs steuert.

2. Stand der Technik

Eine Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung zum Zuführen eines unter Druck stehenden Brennstoffs an einen Brennstoff-Einspritzer einer Verbrennungskraftmaschine von Fahrzeugen, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 200990/1999 offenbart ist, besteht aus: einem Brennstoff-Einspritzventil zum Einspritzen von Brennstoff in die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine; einer Versorgungsleitung (gemeinsame Druckleitung) zum Verteilen und Zuführen eines unter Druck stehenden Brennstoffs zu diesem Brennstoff-Einspritzventil; einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe zum Zuführen des Kraftstoffs zu der Versorgungsleitung; einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe zum Zuführen des Brennstoffs von einem Brennstofftank zu der Hochdruck-Kraftstoffpumpe; und einem Steuermittel zum Steuern der Menge und des Zeitpunkts des Einspritzens des Brennstoffs in die Zylinder, welches ein elektromagnetisches Ventil (Brennstoffdruck-Steuerventil) steuert, welches in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeordnet ist, um einen Teil des unter Druck stehenden Brennstoffs zu einem Ölablasskanal abzulassen, und welches eine Auslassmenge der Hochdruck- Kraftstoffpumpe und dadurch den Kraftstoffdruck der Versorgungsleitung steuert.

Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe besteht aus einem Zylinder und einem Kolben, welcher durch eine Nocke angetrieben wird, welche an einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, so dass sich der Kolben in dem Zylinder hin und her bewegt, den Brennstoff während eines Einlasshubs in eine Druckkammer in dem Zylinder einsaugt, während er den Brennstoff in der Druckkammer unter Druck setzt, und den unter Druck gesetzten Brennstoff unter Druck während eines Auslasshubs zu der Versorgungsleitung, zu dem besagten elektromagnetischen Ventil, und so weiter befördert. Dieses elektromagnetische Ventil ist ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil, welches unter normalen Bedingungen geschlossen ist und bei Erhalt eines elektrischen Signals (Ventilöffnungssignals) öffnet. Das Steuermittel steuert eine Auslassmenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe durch Berechnen einer Auslassmenge aus der Rückwirkung eines Brennstoffs, welcher für das Brennstoff-Einspritzventil notwendig ist, und einem Brennstoffdruck in der Versorgungsleitung und durch Bestimmen eines Zeitpunkts zum Öffnen des elektromagnetischen Ventils. Das elektromagnetische Ventil wird zu dem vorbestimmten Zeitpunkt geöffnet, und der Brennstoffdruck in der Versorgungsleitung wird auf einem vorbestimmten Wert gehalten durch Ablassen eines Teils des unter Druck stehenden Brennstoffs zu dem Ölablasskanal. Während des Auslasshubs des Kolbens der Hochdruck-Kraftstoffpumpe wird ein Ventilöffnungssignal von dem Steuermittel an das elektromagnetische Ventil übermittelt. Eine Signalbreite des Ventilöffnungssignals ist so bestimmt, dass das Ventil bei Beendigung des Auslasshubs geschlossen sein kann, d. h., bei Beginn des Einlasshubs oder während des Einlasshubs.

Fig. 7 ist ein Diagramm, welches eine Signalbreite des Ventilöffnungssignals und eine Betriebsbedingung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe in der besagten herkömmlichen Vorrichtung erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Hin- und Herbewegung, d. h., den Betrieb in einem Zyklus. Für den beispielhaften Fall, dass die Nocke vier Flächen hat, zeigt die Zeichnung den Betrieb während einer Viertel-Umdrehung (90° im Drehwinkel) der Nocke. Aus der Zeichnung wird deutlich, dass in einem Zyklus der Auslasshub 45° ausmacht und der Einlasshub ebenfalls 45°. Wenn die Auslassmenge einen vorbestimmten Wert an einem Punkt (a) während des Auslasshubs erreicht, wird ein Ventilöffnungssignal an das elektromagnetische Ventil übermittelt, und der Brennstoff in der Brennstoffkammer wird in dem Bereich von dem Punkt (a) bis zu dem oberen Totpunkt zu dem Ölablasskanal abgelassen. Das Steuern der Position des Punkts (a) steuert die Auslassmenge. Wenn ein durch das Steuermittel benötigter Durchfluss groß ist bezüglich der Auslassmenge der Hochdruck- Kraftstoffpumpe, wenn zum Beispiel eine Menge des von der Verbrennungskraftmaschine benötigten Brennstoffs groß ist oder wenn der Kraftstoffdruck der Versorgungsleitung von einem niedrigen Druck auf einen hohen Druck steigt, wie beispielsweise beim Starten, wird das elektromagnetische Ventil geschlossen gehalten, bis der obere Totpunkt naht.

Fig. 8 zeigt einen Betrag des Hubs des Kolbens (im Folgenden bezeichnet als "Kolbenhubbetrag") im Verhältnis zum Drehwinkel der Nocke in diesem Betrieb, und Fig. 8 ist ein vergrößertes Diagramm der besagten 45° von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt des Kolbenhubbetrags aus Fig. 7. Eine in der Zeichnung durch eine durchgezogene Linie bezeichnete Kurve ist eine Hubkurve der Nocke in Form einer Sinuskurve. Die Brennstoffauslassmenge im Verhältnis zum Nockenwinkel in einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen ist in diesem Fall eine charakteristische Auslasskurve, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 9 dargestellt. Der Auslassdurchfluss im Verhältnis zu der Ventilöffnungszeit (dargestellt als Drehwinkel der Nocke) ist mehr in der Linearität abgesenkt, wenn der Kolben sich dem oberen Totpunkt nähert. Während des Betriebs erzeugt der Druck in der Druckkammer eine Hertz'sche Pressung zwischen der Nocke und dem Kolben. Die durchgezogene Linie in Fig. 10 bezeichnet die Hertz'sche Pressung im Verhältnis zum Nockenwinkel bei einem bestimmten Auslassdruck. Wenn der Hub der Nocke eine Sinuskurve ist, steigt die Hertz'sche Pressung stark an, weil der Krümmungsradius der Nocke in der Nähe des oberen Totpunkts des Kolbens klein wird.

Dieser Anstieg der Hertz'schen Pressung bringt einen Abrieb der Kontaktfläche der Nocke mit sich, und dieser Abrieb verändert die Auslassmenge. Daher verändert sich die Hubkurve der Nocke zu einer Hubkurve, welche einen großen Krümmungsradius nahe des oberen Totpunkts (des oberen Nockenabschnitts der Nocke), wie durch die gepunktete Linie in Fig. 8 dargestellt, hat, so dass die Hertz'sche Pressung sinkt, was eine Gegenmaßnahme gegen den Abrieb ist. Die Kennlinie des Auslassdurchflusses und der Hertz'schen Pressung zu diesem Zeitpunkt sind durch die gepunkteten Linien in Fig. 9 und 10 dargestellt. Sicherlich sinkt die Hertz'sche Pressung in der Nähe des oberen Totpunkts des Kolbens. Im Gegensatz dazu wird jedoch die Linearität des Auslassdurchflusses abgesenkt. Unter der Annahme, dass die obere Totpunkt-Seite des Auslasshubs 100% entspricht, wird der Anstieg der Auslassmenge mit Bezug auf den Drehwinkel der Nocke extrem gering in dem Bereich von ungefähr 80 bis 100% des Auslasshubs. In diesem Bereich ist die Steuerbarkeit verschlechtert, wobei nur eine große Hertz'sche Pressung verbleibt.

Wie oben ausgeführt, ist in der besagten herkömmlichen Brennstoff-Versorgungsvorrichtung für variable Zuführung der gesamte Zeitraum des Auslasshubs durch die Ventilschließzeit des elektromagnetischen Ventils besetzt, unter der Bedingung, dass der Brennstoffverbrauch in etwa der Auslassmenge entspricht. Dadurch entsteht das Problem, dass die Hertz'sche Pressung in der Nähe des oberen Totpunkts ansteigt, was zu einem Abrieb der Kontaktfläche der Nocke führt, und wenn ein solcher Abrieb sich weiter fortsetzt, wird der Hub des Kolbens vermindert, und die Auslassmenge wird schlecht. Und die Linearität der Auslasskennlinie sinkt, und die Steuerbarkeit des Auslassdurchflusses verschlechtert sich, wenn der Kolben sich dem oberen Totpunkt nähert. Da in dem herkömmlichen Beispiel außerdem der Druck in der Druckkammer unter normalen Bedingungen zum Zeitpunkt des Öffnens des elektromagnetischen Ventils in einer kurzen Zeit zwangsweise auf einen Einlassdruck absinkt, wird das Einlassventil geöffnet, wenn der Kolben sich während des Einlasshubs nach unten bewegt. Da das Ventil andererseits während des gesamten Hubs des Auslasshubs geschlossen gehalten wird und während des Einlasshubs zum Zeitpunkt des Erreichens der maximalen Auslassmenge, braucht es eine bestimmte Zeit, um den Brennstoffdruck in der Druckkammer abzusenken, sogar nachdem der Hub zu dem Einlasshub gewechselt hat und der Kolben sich nach unten zu bewegen beginnt, und zwar aufgrund des Kompressionsmoduls des Brennstoffs. Daher besteht weiter das Problem, dass nicht genug Zeit zum ausreichenden Einsaugen des Brennstoffs zur Verfügung steht unter der Bedingung, dass eine hohe Drehzahl vorliegt und ein hoher Brennstoffdruck, was zu Hohlraumbildung und einer Verschlechterung der Dauerhaftigkeit führt.

Außerdem wird die Hubkurve als Gegenmaßnahme zu dem Abrieb der Nocke aufgrund der Hertz'schen Pressung in der voranstehenden Beschreibung verändert, und diese Veränderung dient, wie oben beschrieben, dazu, die Hertz'sche Pressung durch Steigern des Krümmungsradius des oberen Nockenabschnitts zu senken. In diesem Fall ist es, um den Hubbetrag der Nocke sicherzustellen, notwendig, die Krümmung eines Basisabschnitts der Nocke zu vermindern, was bedeutet, dass eine Komponente höherer Ordnung zu der Hubkurve in Form einer Sinuskurve hinzugefügt wird, welche nur aus primären Komponenten besteht. Bei dieser bekannten Maßnahme ist es sicherlich möglich, die Hertz'sche Pressung zu vermindern, ohne dass ein äußerer Durchmesser der Nocke vergrößert wird. Wenn aber beispielsweise eine Nocke vier Oberflächen hat und die Drehgeschwindigkeit der Nocke 300 U/min beträgt, wird die Hochdruck-Kraftstoffpumpe bei einer Frequenz von 233 Hertz betrieben, während die Antriebsfrequenz der Hochdruck- Kraftstoffpumpe eine hohe Frequenz von 466 Hertz beinhaltet, wenn eine Komponente höherer Ordnung, beispielsweise eine sekundäre Komponente, hinzugefügt wird. Daher besteht ein weiteres Problem darin, dass es wichtig ist, einen Resonanzpunkt des Einlassventils, des Auslassventils, des Kolbens, einer Feder, usw. höher zu setzen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben genannten Probleme zu lösen, und sie hat zur Aufgabe, eine Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung zu schaffen, mit welcher es möglich ist, die Linearität einer Auslasskennlinie, im Verhältnis zu einem Drehwinkel einer Nocke zu verbessern, und den Abrieb und die Hohlraumbildung der Nocke zu verringern.

Eine Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß der Erfindung weist Folgendes auf:
Brennstoff-Einspritzventile zum Einspritzen von Brennstoff in Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine; eine Versorgungsleitung zum Zuführen eines unter Drucks stehenden Brennstoffs zu den Brennstoff-Einspritzventilen; und eine Brennstoffpumpe zum Aufnehmen eines Brennstoffs von einem Brennstoff-Einlasskanal durch ein Einlassventil in eine Druckkammer während eines Einlasshubs, für das Unterdrucksetzen des Brennstoffs und für das Auslassen des unter Druck stehenden Brennstoffs durch ein Auslassventil zu der Versorgungsleitung während eines Auslasshubs mittels einer Hin- und Herbewegung eines Kolbens in jedem Zylinder von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt; wobei der Druck in der Druckkammer an einer Position, welche auf einen bestimmten Wert gesetzt ist, vor dem Erreichen des oberen Totpunkts in dem Lauf des Auslasshubs, in welchem der Kolben der Brennstoffpumpe sich von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt, abgelassen wird.

Als Ergebnis wird der Druck in der Druckkammer zum Zeitpunkt der Vollendung des Auslasshubs abgelassen, und die Umkehr zum Einlasshub verläuft glatt. Es ist möglich, eine Verschlechterung der Dauerhaftigkeit aufgrund von Hohlraumbildung oder ähnlichem zu verhindern und gleichzeitig ein Problem der unzureichenden Befüllung mit dem Brennstoff bei hohen Drehzahlen oder einer hohen Belastung zu lösen. Außerdem wird der auf den Kolben aufgebrachte Druck gesenkt, und demzufolge wird die Hertz'sche Pressung zwischen einem oberen Nockenabschnitt mit einem geringen Krümmungsradius der Nocke und einer Rolle stark reduziert. So ist es möglich, einen Abrieb der Nocke zu verhindern.

Bevorzugt ist die Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung mit einem elektromagnetischen Ventil zum Steuern einer Auslassmenge der Brennstoffpumpe versehen, um den Brennstoffdruck der Versorgungsleitung durch Verbinden des Brennstoff-Einlasskanals und der Druckkammer zu steuern, und der Druck in der Druckkammer wird durch Öffnen des elektromagnetischen Ventils an einer gegebenen Position abgelassen.

Als Ergebnis ist es möglich, den Druck abzulassen, indem einfach der Steuerinhalt des elektromagnetischen Ventils zum Steuern der Auslassmenge verändert wird.

Bevorzugt liegt die Position des Kolbens, wo der Druck in der Druckkammer abgelassen wird, bei 80 bis 90% von der unteren Totpunkt-Seite aus in dem gesamten Hub des Kolbens von dem unteren Totpunkt bis zu dem oberen Totpunkt.

Als Ergebnis wird es möglich, die Linearität der Auslassmenge im Verhältnis zum Drehwinkel der Nocke während des Auslassens sicherzustellen und die Genauigkeit der Auslassmenge zu verbessern. Außerdem wird es nur durch Verändern eines Abschnitts mit kleinem Durchmesser der Nocke und durch Verändern des Kolbenhubbetrags um 1/(0,8 bis 0,9) möglich, die gesamte Auslassmenge der Brennstoffpumpe sicherzustellen, ohne die Größe zu steigern, und ein Absinken der Auslassmenge wird kompensiert durch Regeln des Auslasssteuerbereichs, um dem Abrieb der Nocke entgegenzuwirken. Demzufolge ist es möglich, eine langlebige Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung zu erhalten.

Das elektromagnetische Ventil ist bevorzugt ein normal geschlossenes Ventil, welches sich öffnet, wenn die Auslassmenge gesteuert wird und wenn der Druck in der Druckkammer abgelassen wird.

Als Ergebnis wird der Druck in der Druckkammer leicht abgelassen, und es ist möglich, jedem Zylinder Brennstoff zuzuführen, sogar wenn Probleme in dem Antriebskreis des elektromagnetischen Ventils auftreten, und zu verhindern, dass die Vorrichtung außer Betrieb gerät.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau einer Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Hochdruck-Pumpe der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung.

Fig. 3 ist ein Diagramm, welches das Anheben eines Kolbens der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist ein Diagramm, welches den Betrieb der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.

Fig. 5 ist ein Diagramm, welches eine Kennlinie des Auslassdurchflusses der Brennstoff- Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, welches eine Spannungskennlinie der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist ein Diagramm, welches den Betrieb einer herkömmlichen Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß dem Stand der Technik erläutert.

Fig. 8 ist ein Diagramm, welches das Anheben eines Kolbens der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 9 ist ein Diagramm, welches eine Kennlinie des Auslassdurchflusses der Brennstoff- Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 10 ist ein Diagramm, welches eine Spannungskennlinie der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß dem Stand der Technik zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Ausführungsform 1

Die Fig. 1 bis 6 sind Zeichnungen, welche eine Brennstoff- Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigen. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches einen Aufbau der Brennstoff- Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung zeigt, Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, Fig. 3 ist ein Diagramm, welches eine Hubkennlinie eines Kolbens im Verhältnis zu einem Drehwinkel einer Nocke der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zeigt, Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Zeitablaufs beim Betrieb eines elektromagnetischen Ventils, Fig. 5 ist ein Vergleichsdiagramm, welches Kennlinien eines Auslassdurchflusses im Verhältnis zum Drehwinkel der Nocke der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zeigt, und Fig. 6 ist ein Vergleichsdiagramm, welches Kennlinien der Hertz'schen Pressung im Verhältnis zum Drehwinkel der Nocke der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zeigt.

Mit Bezug auf Fig. 1 sind Bezugsziffern 1a bis 1d Brennstoff- Einspritzventile, welche in den Zylindern einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind, Ziffer 2 ist ein Versorgungsleitung zur Aufnahme von unter Druck stehendem Brennstoff und zum Zuführen des Brennstoffs zu den entsprechenden Brennstoff-Einspritzventilen 1a bis 1d, Ziffer 3 ist eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zum Zuführen des unter Druck stehenden Brennstoffs zu der Versorgungsleitung 2 durch einen Brennstoffkanal 4, Ziffer 5 ist eine Niederdruck- Kraftstoffpumpe zum Zuführen des Brennstoffs von einem Kraftstofftank 6 durch einen Brennstoffkanal 7 zu der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3, Ziffer 8 ist ein Rückschlagventil, welches in dem Brennstoffkanal 7 angeordnet ist und den Brennstoffdruck der Brennstoffleitung 7 für eine festgelegte Zeit aufrechterhält, wenn beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine zeitweilig abgestellt wird, Ziffer 9 ist ein Niederdruck-Regler zum Halten des Brennstoffdrucks des Brennstoffkanals 7 auf einem vorbestimmten Druck, Ziffer 10 ist ein Rückschlagventil zum Ablassen des Brennstoffs von dem Brennstoffkanal 4 durch einen Ablasskanal 11 zu dem Brennstofftank 6, wenn der Brennstoffdruck der Versorgungsleitung 2 einen bestimmten Wert überschreitet, und Ziffer 12 ist ein Rückführkanal zum Zurückführen des Brennstoffs von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3 zu dem Brennstofftank 6.

In der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3 in Fig. 2 ist Ziffer 13 ein Zylinder, und Ziffer 14 ist ein Kolben, welcher über eine Rolle 16 mittels einer Nocke 15 angetrieben wird, welche an einer Nockenwelle angeordnet ist, und welcher sich in dem Zylinder 13 hin und her bewegt, um den Brennstoff in eine Druckkammer 17 einzusaugen und unter Druck zu setzen. Ziffer 18 ist eine Feder zum Zwingen des Kolbens 14 zu jeder Zeit in einer Richtung zur Vergrößerung der Druckkammer 17, Ziffer 19 ist eine Rolle zum Zwingen der Rolle 16 in Richtung der Nocke 15, Ziffer 20 ist ein Balg zum Abdichten des Brennstoffs und um zu verhindern, dass Brennstoff, der einmal aus einem Zwischenraum zwischen dem Zylinder 13 und dem Kolben 14 ausgetreten ist, in die Verbrennungskraftmaschine eintritt, und der in den Balg 20 eingetretene Brennstoff wird über den Rückführkanal 12 in Fig. 1 zu dem Brennstofftank 6 zurückgeführt. Ziffer 21 ist eine Brennstoff-Einlassöffnung mit einem Niederdruck-Dämpfer 22, zu welcher Brennstoff von dem Brennstoffkanal 7 her zugeführt wird, und Ziffer 23 ist eine Brennstoff-Auslassöffnung, welche mit der Versorgungsleitung 2 über den Brennstoffkanal 4 verbunden ist. Die Brennstoff-Einlassöffnung 21 ist mit der Druckkammer 17 durch einen Brennstoff-Einlasskanal 24 und ein Einlassventil 25 verbunden, welches aus einer Rückflusssperre, wie beispielsweise einem Zuführventil, besteht, und die Brennstoff-Auslassöffnung 23 ist mit der Druckkammer 17 über ein Auslassventil 26, beispielsweise ein Zuführventil, verbunden.

Ziffer 27 ist ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil, welches sich bei Erhalt eines Signals von in den Zeichnungen nicht dargestellten Steuermitteln öffnet. Ein Ventilabschnitt, bestehend aus einem Ventilkörper 28 und einem Ventilsitz 29, ist so angeordnet, dass er einen Ablasskanal 30 öffnet und schließt, welcher die Druckkammer 17 und den Brennstoff-Einlasskanal 24 verbindet, und der unter Druck stehende Brennstoff in der Druckkammer 17 wird durch den Ablasskanal 30 zu dem Brennstoff-Einlasskanal 24 durch Öffnen des elektromagnetischen Ventils 27 abgelassen. Die Hochdruck- Kraftstoffpumpe 3 ist an der Verbrennungskraftmaschine angebracht und wird angetrieben durch die Nocke 15, welche an der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, und sie setzt den Brennstoff unter Druck und befördert ihn unter Druck zu der Versorgungsleitung 2, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine dreht. Das nicht dargestellte Steuermittel ist so aufgebaut, dass es die Motorgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine, den Drehwinkel der Nockenwelle, den Brennstoffdruck der Versorgungsleitung 2, usw. von an dem Fahrzeug angeordneten Sensoren her eingibt und ein Ventilöffnungssignal an das elektromagnetische Ventil 27 übermittelt. Ziffer 31 in Fig. 1 ist ein Rückschlagventil zum Halten des Brennstoffdrucks der Versorgungsleitung 2 für eine bestimmte Zeit in dem Fall, dass beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine zeitweilig abgestellt wird. Ziffer 32 ist ein Niederdruckdämpfer.

Der Betrieb der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß dieser Ausführungsform 1 wird nun beschrieben.

In dem oben genannten Aufbau einer Brennstoff- Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung wird zunächst, wenn eine Zündung der Verbrennungskraftmaschine eingeschaltet wird, die elektromotorische Niederdruck-Kraftstoffpumpe 5 angesteuert, um den Brennstoff von dem Brennstofftank 6 zu der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3 zu befördern. Anschließend wird die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3 angetrieben, wenn die Verbrennungskraftmaschine zu laufen beginnt. Beim Einlasshub des Kolbens 14 wird das Auslassventil 26 geschlossen und das Einlassventil 25 geöffnet, und der Brennstoff wird durch die Brennstoff-Einlassöffnung 21 und den Brennstoff-Einlasskanal 24 in die Druckkammer 17 eingesaugt. Beim Auslasshub des Kolbens 14 ist das Einlassventil 25 geschlossen und das Auslassventil 26 geöffnet, und der unter Druck stehende Brennstoff wird unter Druck von der Brennstoff-Auslassöffnung 23 durch den Brennstoffkanal 4 zu der Versorgungsleitung 2 befördert. Beim Einlasshub des Kolbens 14 ist das Auslassventil 26 geschlossen, um einen Rückfluss des Brennstoffs zu verhindern, und wenn die Verbrennungskraftmaschine zeitweilig abgeschaltet wird, hält das Rückschlagventil 31 zum Halten des Brennstoffdrucks den Brennstoffkanal 4 und die Versorgungsleitung 2 auf einem hohen Druck.

Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 14 wird größer, wenn die Motorgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine ansteigt. Unter dieser Bedingung verhält sich das elektromagnetische Ventil 27 wie folgt. Das nicht dargestellte Steuermittel berechnet die Auslassmenge auf der Grundlage des für die Brennstoff-Einspritzventile 1a bis 1d benötigten Brennstoffs und der Rückwirkung des Brennstoffdrucks in der Versorgungsleitung 2, um die Zeit für das Öffnen des elektromagnetischen Ventils 27 zu bestimmen, und ein Ventilöffnungssignal wird an das elektromagnetische Ventil 27 übermittelt, wodurch das Ventil sich öffnet und die Druckkammer 17 mit einem hohen Kraftstoffdruck mit dem Brennstoff-Einlasskanal 24 mit einem niedrigen Kraftstoffdruck verbindet. Die unter Druck stehende Versorgung mit Brennstoff von der Druckkammer 17 zu der Versorgungsleitung 2 wird durch Ablassen des Brennstoffdrucks angehalten, und der Brennstoffdruck in der Versorgungsleitung 2 wird konstant gehalten. Entsprechend wird der Brennstoffdruck der Versorgungsleitung 2 auf einem vorbestimmten Wert gehalten, und der durch die entsprechenden Brennstoff-Einspritzventile 1a bis 1d verbrauchte Brennstoff wird von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3 an die Versorgungsleitung 2 anders als beim Betrieb bei hoher Belastung zugeführt. Das elektromagnetische Ventil 27 wird geöffnet in der Mitte des Auslasshubs des Kolbens 14. Wenn die Belastung der Verbrennungskraftmaschine ansteigt, steigt auch der Brennstoffverbrauch, und die Ventilöffnungszeit wird kurz. Wie oben erwähnt, wird in der herkömmlichen Brennstoff- Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung das Ventil während des gesamten Hubs des Auslasshubs und des Einlasshubs geschlossen gehalten, wenn die Belastung hoch ist.

In der Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung wird dagegen, wie in Fig. 4 gezeigt, bei normalem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine das elektromagnetische Ventil 27 bei einer Hubposition (a) des Kolbens 14 geöffnet, welche dem Brennstoffverbrauch entspricht, um den Brennstoffdruck der Versorgungsleitung 2 zu steuern, aber wenn der Hubbetrag des Kolbens 14 die Position (b) erreicht hat, wird ein Ventilöffnungssignal von dem nicht dargestellten Steuermittel unabhängig von dem Brennstoffdruck der Versorgungsleitung 2 zugeführt, wodurch das elektromagnetische Ventil 27 so angesteuert wird, dass es sich auf jeden Fall öffnet. Der Hubbetrag des Kolbens 14 an dieser Stelle (b) wird auf eine Position von 80 bis 90% von der unteren Totpunkt-Seite aus in dem gesamten Hubbetrag gesetzt. Entsprechend erstreckt sich der Bereich, in welchem die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3 den Brennstoff auslassen kann, von dem unteren Totpunkt bis zu einer davon um 80 bis 90% angehobenen Position.

Die Auslassmenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 3 wird verringert durch Anordnen des Ventils derart, dass es sich auf jeden Fall an einer Stelle bei 80 bis 90% von der unteren Totpunkt-Seite öffnet. Zu diesem Zweck ist in der Nocke 15 ein Basisdurchmesser (ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser der Nocke) gering gehalten, ohne den äußeren Durchmesser des Oberteils der Nocke aus Fig. 2 zu verändern. Die Hubkurve besteht nur aus primären Komponenten, wobei Komponenten höherer Ordnung ausgeschlossen sind, und der gesamte Hubbetrag des Kolbens 14 steigt auf beispielsweise 1/(0,8 bis 0,9), wie in Fig. 3 gezeigt, um die Auslassmenge pro Hub sicherzustellen, sogar wenn das Ventil bei der Position (b) geöffnet wird.

Durch Gestalten der Vorrichtung wie oben beschrieben wird eine Veränderung der Auslassmenge pro Hub des Kolbens 14 im Vergleich mit dem herkömmlichen Beispiel verbessert, wie in Fig. 5 gezeigt. Die gesamte Auslassmenge wird sichergestellt, und der Auslassbetrieb wird vollendet, bevor der Drehwinkel der Nocke 15 45° erreicht, d. h. bevor der Roller 16 mit einem Abschnitt in der Nähe des oberen Nockenteils der Nocke 15 in Fig. 2 in Kontakt kommt, dessen Krümmungsradius klein ist. In dem Auslassbereich verbessert sich die Linearität der Auslassdurchfluss-Kennlinie vor allem in der Nähe der maximalen Auslassmenge, und es wird möglich, die Genauigkeit der Steuerung des Auslassdurchflusses zu verbessern. Die Hertz'sche Pressung zwischen der Nocke 15 und der Rolle 16 wird stark gesenkt, wie in Fig. 6 gezeigt, weil das elektromagnetische Ventil 27 sich in jedem Fall bei der maximalen Hubposition des Kolbens 14 öffnet, wo die Hertz'sche Pressung maximal ist und der Druck der Druckkammer 17 gesenkt wird, und es wird möglich, den Abrieb der Nocke 15 stark zu senken, ohne eine Resonanz des Kolbens 14 aufgrund der Addition einer Komponente höherer Ordnung zu der Hubkurve der Nocke 15 zu verursachen.

Das elektromagnetische Ventil 27 wird auf jeden Fall geöffnet, und entsprechend bleibt der Druck nicht in der Druckkammer 17, selbst wenn zum Einlasshub umgesteuert wird. Entsprechend kann das Umsteuern zum Einlasshub glatt durchgeführt werden, wodurch es möglich wird, eine Verkürzung der Dauerhaftigkeit aufgrund von Hohlraumbildung und so weiter zu verhindern. Sogar in dem Fall, dass Abrieb zwischen der Nocke 15 und der Rolle 16 aufgrund von fehlender Laufruhe auftritt, und wenn der Hub des Kolbens 14 reduziert wird aufgrund des Abriebes an dem äußeren Durchmesser der Nocke 15, ist es möglich, das Absinken des Auslassdurchflusses durch Einstellen des auslassbaren Bereichs, d. h. der Position des Punkts (b) in Fig. 4 durch die Ventilöffnungs- Signalbreite und durch Verändern der Position des Vollendens des Auslassens von z. B. 80% auf 90% des Hubbetrags zu kompensieren.

Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen begrenzt ist und dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dass man sich von dem Geist und Bereich der Erfindung entfernt.

Claims (4)

1. Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung mit: Brennstoff-Einspritzventilen (1a bis 1d) zum Einspritzen eines Brennstoffs in Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine; einer Versorgungsleitung (2) zum Zuführen eines unter Druck stehenden Brennstoffs zu den Brennstoff-Einspritzventilen (1a bis 1d); und einer Brennstoffpumpe (3) zum Einsaugen eines Brennstoffs von einem Brennstoff-Einlasskanal (24) durch ein Einlassventil (25) in eine Druckkammer (17) zum Unterdrucksetzen des Brennstoffs während eines Einlasshubs und zum Auslassen des unter Druck stehenden Brennstoffs durch ein Auslassventil (26) zu der Versorgungsleitung (2) während eines Auslasshubs durch eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens (14) in jedem Zylinder von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt; dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Druckkammer (17) an einer Position, welche auf einen bestimmten Wert gesetzt ist, bevor der obere Totpunkt in dem Lauf des Auslasshubs erreicht wird, in welchem der Kolben (14) der Brennstoffpumpe (3) sich von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt, abgelassen wird.

2. Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung nach Anspruch 1, weiter mit einem elektromagnetischen Ventil (27) zum Steuern einer Auslassmenge der Brennstoffpumpe (3) zur Steuerung des Brennstoffdrucks der Versorgungsleitung (2) durch Verbinden des Brennstoff-Einlasskanals (24) mit der Druckkammer (17), wobei der Druck in der Druckkammer (17) durch Öffnen des elektromagnetischen Ventils (27) an einer gegebenen Position abgelassen wird.

3. Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Position des Kolbens (14), an der der Druck in der Druckkammer (17) abgelassen wird, auf 80 bis 90% von der unteren Totpunkt-Seite aus in dem gesamten Hub des Kolbens (14) von dem unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt gesetzt ist.

4. Brennstoff-Versorgungsvorrichtung mit variabler Zuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das elektromagnetische Ventil (27) ein normalerweise geschlossenes Ventil ist, welches sich öffnet, wenn die Auslassmenge gesteuert wird und wenn der Druck in der Druckkammer (17) abgelassen wird.