DE2641203A1

DE2641203A1 - Pumpvorrichtung zum einspritzen von kraftstoff

Info

Publication number: DE2641203A1
Application number: DE19762641203
Authority: DE
Inventors: Boaz Antony Jarrett
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Priority date: 1975-09-16
Filing date: 1976-09-14
Publication date: 1977-03-24
Also published as: IT1074915B; FR2324889B2; GB1557179A; US4060347A; DE2641203C2; FR2324889A2

Description

COHAOSZ & FLORACK

PATENTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANN STR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-lng. R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

C.A.V. Limited

Well Street

GB-Birmingham 1$. September 1976

Pumpvorrichtung zum IDinspritzen von Kraftstoff

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennkraftmotor.

Eine bekannte Ausführung einer solchen Pumpvorrichtung ist aus der Patentanmeldung P 24 22 94I.2 bekannt, und sie weist einen Verdrängungskolben, der in einem Zylinder sitzt, einen Auslaß von einem Ende des Zylinders, ein druckmittelbetätigbares Glied, das in einem weiteren Zylinder sitzt und zur Betätigung des Kolbens dient und ein Abgeben von Kraftstoff durch-den Auslaß bewirkt, bei Bewegung des Kolbens in eine bestimmte Position in dem Zylinder während der Abgabe von Kraftstoff durch den Auslaß mittels des Kolbens beätitigbare Mittel zum Beenden des Durchflusses von Kraftstoff durch den Auslaß und eine Ventilanordnung aufwei, die zum Setzen enines lindes des weiteren Zylinders in Verbindung mit einer Druckmittelquelle, derart, daß eine Bewegung des Verdrängunskolbens in eine Richtung zum Abgeben von Kraftstoff durch den Auslaß erfolgt, oder mit einem Abfluß zum Ermöglichen einer Eückbewegung des Kolbens betätigbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung in einfacher und zweckmäßiger Form zu schaffen.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der genannten Art gekennzeich-

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net durch eine weitere Ventilanordnung, die so betätigbar ist, daß das eine Ende des weiteren Zylinders mit der Druckmittelcuelle in Verbindung setzbar ist und dadurch, eine Bewegung des Verdrängungskolbens in eine Richtung zum Abgeben von Kraftstoff durch den Auslaß erfolgt, und gekennzeichnet durch eine gedrosselte Kapillaröffnung, die zwischen die weitere Ventilanordnung und dem einen Ende des weiteren Zylinders geschaltet ist, wobei die Anordnung derart ist, daß die weitere Ventilanordnung vor der ersten Ventilanordnung betätigbar ist, wenn Kraftstoff durch den Auslaß abgegeben werden muß , wobei die Kapillaröffnung die Rate der Kraftstoffabgabe durch den Auslaß bestimmt, wobei die erste Ventilanordnung dann betätigbar ist, wenn die volle Rate an Kraftstoffgabgabe erforderlich ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine schematische Sarstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels und

Fig. 3 eine weitere Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist ein Zylinder 10 gezeigt, von dem ein Ende mit einem Auslaß 11 und mit einem Kraftεtoffeinlaß 12 in Verbindung steht, wobei der letztere mit einer Kraftstoffquelle I4 verbunden ist. Im Zylinder 10 ist ein Ventilelement 10 vorgesehen, das durch Federkraft in die geschlossene Position gespannt ist, aber, was noch zu beschreiben sein wird, mechanisch oder durch Kraftstoff unter Druck, der durch den Einlaß 12 zugeleitet wird, geöffnet werden kann. Im Zylinder 10 befindet sich ein Verdrängungskolben 15· Ein weiterer Zylinder 19 ist koaxial zum Zylinder 10 angeordnet und enthält ein druckmittelbetätigbares Glied in der Form eines Kolbens 20. Der Zylinder I9 hat einen größeren Durchmesser als der Zylinder 10, und der Raum, der die Par-

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tie des Verdrängungskolbens 15 umgibt, die sich in den Zylinder 19 erstreckt, ist zu einem Abfluß geführt.

Das andere Ende des weiteren Zylinders 19 ist mit einem Kanal 22 verbunden, der über ein erstes Ventil 23 mit einem Akkumulator 24 verbunden werden kann, der Flüssigkeit enthält, vorzugsweise Kraftstoff unter hohem Druck. Der Akkumulator 24 wird durch eine Hochdruckpumpe 16 geladen, die vom zugehörigen Brennkraftmotor angetrieben wird. Alternativ kann der Kanal 22 durch ein Ventil 24a mit einem Abflußkanal 25 verbunden werden.

Das Ventil 23 weist ein druckbetätigtes Ventilglied 26 mit einem einstückigen Kopf 27 auf. Der Kopf 27 ist durch eine Schraubendruckfeder 28 in Kontakt mit seinem Sitz gespannt, und in dieser Position wird eine Zuleitung von Flüssigkeit aus dem Akkumulator 24 in den Kanal 22 verhindert. Darüber hinaus ist das Ventilglied 26 mit einem druckausgleichenden Element 29 versehen, mit des es durch einen schmalen Schaft verbunden ist.

Das zweite Ventil 24a weist ein verschiebbares Ventilelement 30 mit einem Kopf 31 auf, der mit einem Sitz zusammenwirken kann, um ein Fließen von Flüssigkeit aus dem Kanal 22 zum Abflußkanal 25 zu verhindern. Das Ventilelement 30 ist durch eine Feder I7 in eine Richtung zum Öffnen des Ventils vorgespannt, und es wird durch einen Ventilbetätigungskolben 32 in die geschlossene Position bewegt. Der Kolben 32 kann durch einen Mediumdruck beaufschlagt werden, der von einem Kolben 33 entwickelt wird, der selbst von einem Stoß 34 piezoelektrischer Kristalle betätigt wird. Darüber hinaus beaufschlagt der Druck, der vom Kolben 33 entwickelt wird, das Ventilglied 26. Der Kolben 33 wird bewegt, um einen Druck zu entwickeln, wenn der Stoß Kristalle erregt wird, und das hat den Effekt, das Ventil 24a zu schließen^und das Ventil 23 zu öffnen. Der vom Kolben 33 eingenommene Zylinder zusammen mit den damit in Verbindung stehenden Kammern wird mit Flüssigkeit, zweckmäßigerweise Kraftstoff durch ein Einwegeventil 35 angefüllt gehalten, das mit der Kraftstoffquelle I4 verbunden ist.

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Wie dargestellt, ist der Auslaß 11 mit einer Einspritzdüse 36 verbunden, die ein Differentialventil 37 in üblicher Form enthält. Dieses Yentil wird in Kontakt mit einem Sitz gedrückt, um ein !"ließen von Kraftstoff durch die Kapillaröffnungen 38 in einen Brennraum eines zugehörigen Brennkraftmotors zu verhindern, und zwar durch die Beaufschlagung mit dem Mediumdruck vom Akkumulator 24.

Die Arbeitsweise des Teils der Torrichtung, der bisher beschrieben worden ist, ist wie folgt. In der dargestellten Position befinden sich die Ventile 23 und 24a in der Position, die sie während der Eückbewegung des Terdrängungskolbens I5 und des Kolbens 20 einnehmen. Eine solche Eüekkehrbewegung ist auf das Fließen von Kraftstoff in die Kammer 10 am Ventil 13 vorbei zurückzuführen, das während dieser Zeit gegen die Wirkung einer Federvrospannung bewegt wird, um ein Fließen von Kraftstoff in den Zylinder zu gestatten. Nach einer bestimmten Bewegung wird, was noch zu erläutern sein wird, der Stoß Kristalle 34 teilweise erregt, und der Blben 35 entwickelt einen Mediumdruck, der wirksam wird, um eine Umkehr der Position des Ventils 24a zu bewirken. Das Ventil 23 bleibt wegen der von Feder 28 ausgeübten Kraft unbeeinflußt, die größer als die von der Feder I7 ausgeübte ist. Die Ventile bleiben in dieser Position, bis der Einspritzzeitpunkt gekommen ist, und dann werden die Kristalle voll erregt, und das Ventil 23 wird geöffnet. In dieser Situation wird der Druck vom Akkumulator 24 wirksam und beaufschlägt das Ende des Kolbens 20, und das bewirkt eine Bewegung des Verdrängungskolbens 15, so daß der Kraftstoff im Auslaß 11 unter Druck gesetzt wird. Wenn ein bestimmter Druck erreicht worden ist, der, was sich versteht, höher als der Akkumulatordruck ist, wird das Ventilglied des Injektors 36 angehoben, und Kraftstoff fließt durch den Auslaß 11 und auch durch die Kapillaröffnungen 38 in einen Brennraum des zugehörigen Brennkraftmotors. Das Fließen von Kraftstoff durch die Kapillaröffnungen erfolgt bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Verdrängungskolben I5 das Ventilelement 13 berührt. Wenn das geschieht, wird das Ventilelement I3 formschlüssig von seinem Sitz abgehoben, und der Druck im Auslaß 11 fällt auf den Auslaßdruck der Quelle I4 ab. Der Effekt davon ist, daß sichergestellt wird, daß das Ventil 37 des Injektors sich schnell schließt.

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Darüber hinaus wird jeder überschüssige Kraftstoff im Zylinder 10 ■zur Quelle. 14 abgegeben.

Der Stoß Kristalle 54 wird in seinem voll erregten Zustand ausreichend lange gehalten, um ein Fallen des Drucks im Kanal 11 auf den Zuleitungsdruck der Quelle 14 zu gestatten. Wenn das geschehen ist, werden die Kristalle entregt, und die Ventile 25 und 24a kehren in ihre» in der Zeichnung gezeigten Positionen zurück. Darüber hinaus bewegen sich der Terdrängungskolben 15 und der Kolben 20 unter der Wirkung des von der Quelle 14 zugeleiteten KraftstoffS₃ Die Strecke, die die Kolben 15 und 20 während der Rückkehrbewegung durchlaufen, wie das beschrieben worden ist, bestimmt die Menge an Kraftstoff, die dem Motor zugeleitet wird, tmd diese wird durch eine elektronische Steuerschaltung genau geregelt, die bei 40 gezeigt ist und die dem Stoß Kristalle 54 elektrische Energie zuleitet. Wenn dem Motor mehr Kraftstoff zugeleitet werden muß₉ läßt man den Verdrängung3-kolben und den Kolben 20 einen größeren Hub ausführen. Der Hub des Glieds 20 wird durch eine Meßspule 59 gemessen, und das τοη dieser Spule entwickelte Signal wird an die elektronische Hegeisohaltung angelegt. Die elektronische Hegel schaltung empfängt auejh. Signale _s die einen Bedarf wie 312m Beispiel eine Motordrehsahl und eine Motor-Istbetriebsgröße anzeigen, beispielsweise die Motorist&rehsahl.

Es ist zweckmäßig, die Hate regeln zu können» mit der Kraftstoff zunächst dem Motor zugeleitet wird, und das wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß zusätzliche Ventile 125 uncl 124a vorgesehen werden, die in der gleichen Weise wie die Ventile 25 und 24a konstruiert sind und Bwie diese arbeiten. Die Ventile I25 und 124a werden von einem Stoß Kristalle I54 betätigt, die von der Regelschaltung 40 aus erregt werden. Die Ventile I25 und 124a bestimmten den Durchfluß von Flüssigkeit zu dem Ende des Zylinders I9» mit dem der Kanal 22 verbunden ist, und zu diesem Zweck ist ein weiterer Kanal 4I vorgesehen. In Pig. ist dieser Kanal so dargestellt, daß in ©ihn eine einstellbare Kapillaröffnung 42 eingebaut ist, in der Praxis handelt es sich bei ■ dieser Kapillaröffnung jedoch um eine vorgegebene Größe.

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Wenn im Betrieb das Ventil 123 geöffnet wird, fließt Flüssigkeit vom Akkumulator 24 durch den Kanal 41 zum Zylinder 19 mit einer Eate, die durch die Größe der Kapillaröffnung 42 bestimmt wird. Indem die Größe dieser Kapillaröffnung bestimmt wird, kann die Eate der Flüssigkeitszuleitung zum Zylinder 19 geregelt werden, und damit wird auch die Eate der Verdrängung von Kraftstoff durch den Terdrängungskolben 15 geregelt. Die Eate des Linspritzens von Kraftstoff in den Hotor wird im Vergleich zu der verringert, die man erhält, wenn die Ventile 23 und 24a betätigt werden. Wenn die Eate des Einspritzens von Kraftstoff erhöht werden soll, wird das Ventil 23 geöffnet, wie das vorstehend beschrieben worden ist. Die Kraftstoffmenge, die dem Motor mit der gedrosselten Sate zugeleitet wird, wird natürlich durch die Verzögerung bei der vollen Erregung des Stoßeie Kristalle 34 bestimmt, nachdem der Stoß Kristalle I34 vollerregt worden ist.

. 2 zeigt eine Abwandlung der in Pig. 1 gezeigten Vorrichtung. Diese Abwandlung weist zusätzlich einen Dosierkolben 43 auf, der in einem Zylinder 44 enthalten ist, der effektiv einen Teil des Kanals 41 bildet. Wenn das Ventil 123 geöffnet wird, wird der Kolben 43 durch die Flüssigkeit verdrängt, die aus dem Akkumulator 24 fließt. Dieses Fließen von Flüssigkeit erfolgt natürlich mit der gedrosselten Eate auf Grund der Kapillaröffnung 42, so daß wie im vorhergehenden Ausführungsispiel daer Kraftstoff zum Motor mit gerdrosselter Eate zufließt. Wenn der Kolben 43 das Ende des Zylinders 44 erreicht, erfolgt kein weiteres Fließen von Flüssigkeit, und die Zuleitung von Kraftstoff zum Motor wird unterbunden. Der Kolben 15 hat sich natürlich um eine vergleichsweise geringe Strecke bewegt, wobei es sich versteht, daß der Kolben 43 eine kleinere Querschnittsfläche als der Kolben 15 hat. Wenn der Kolben 43 angehalten wird, wird der hohe Druck des Kraftstoffs im Auslaß 11 durch den Injektor gemindert. Wenn das Hauptvolumen an Kraftstoff benötigt wird, wird der Stoß Kristalle 34 voll erregt, und ein im wesentlichen ungedross%elter Durchfluß von Kraftstoff erfolgt zum Motor, bis natürlich das Ventilglied 13 von seinem Sitz durch den Verdrängungskolben I5 versetzt wird. Es ist natürlich erforderlich, sicherzustellen, daß der Dosier-

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kolben 43 zum gegenüberliegenden Ende des Zylinders 44 zurückgeführt wird, ehe der nächste EinspritzVorgang zum Motor erfolgt. Bas wird dadurch erreicht, daß sichergestellt wird, daß das Yentil 124a geöffnet wird, ehe sich das Yentil 24a öffnet, so daß eine Rückkehr des Kolbens 43 während der ersten Bückkehrbewegung des Yerdrängungskolbens 15 ermöglicht wird.

In Fig. 3 ist die Kapillaröffnung 42 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung durch einen Dosierregelkolben 45 ersetzt, der in einem Zylinder sitzt. Die Rate der Bewegung des Regelkolbens 45 wird durch eine scharfkantige Meßblende 546 bestimmt, und der Kolben bildet eine einstellbare Blende im Kanal 4I· Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird das Yentil 123 zuerst betätigt, und der Dosierregelkolben 45 wird durch den Druck im Akkumulator 24 beaufschlagt, wobei die Bewegungsrate des Kolbens 45 durch die Blende 46 bestimmt wird. Mit dem Bewegen des Kolbens 45 vergrößert er progressiv die Größe der Blende, die effektiv durch den Kolben 45 imd den Eingang bzw. Ausgang des Kanals 41 zum Zylinder gebildet wird. Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, eine Rückkehr des Kolbens 45 in seine Ausgangsposition zu ermöglichen, ehe das Yentil 24a geöffnet wird. Die Rückkehrbewegung des Kolbens 45 wird durch Kraftstoff unter Druck bewirkt, zweckmäßigerweise von der Quelle I4» der in den Zylinder durch die scharfkantige Blende 46 fließt.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. !Pumpvorrichtung zum einspritzen von Kraftstoff in einen Brenn-K'raf tmotor, mit einem Verdrängungskolben, der in einem Zylinder sitzt, einem Auslaß von einem Ende des Zylinders, einem druckmittelbetätigbaren Glied, das in einem weiteren Zylinder sitzt und zur Betätigung des Kolbens dient und ein Abgeben von Kraftstoff durch den Auslaß bewirkt, bei Bewegung des Kolbens in eine bestimmte Position in dem Zylinder während der Abgabe von Kraftstoff durch den AusM mittels des Kolbens betätigbaren Mittelnzuudm Beenden des Durchflusses von Kraftstoff durch den Auslaß und einer Ventilanordnung, die zum Setzen eines Endes des weiteren Zylinders in Verbindung mit einer Druckmittelquelle, derart, daß eine Bewegung des Verdrängungskolbens in eine Richtung zum Abgeben von Kraftstoff durch den Auslaß erfolgt, uder mit einem Abfluß zum Ermöglichen einer Rückbewegung des Kolbens betätigbar ist, gekennzeichnet durch eine weitere Ventilanordnung, die so betätigbar ist, daß das eine Ende des weiteren Zylinders mit der Druckmittelquelle in Verbindung setzbar ist und dadurch eine Bewegung des Verdrängungskolbens in eine Richtung zum Abgeben von Kraftstoff durch den Auslaß erfolgt, und durch eine gedrosselte Kap&illaröffnung, die zwischen die weitere Ventilanordnung und dem einen Ende des weiteren Zylinders geschaltet ist, wobei die Anordnung derart ist, daß die weitere Ventilanordnung vor der ersten Ventilanordnung betätigbar ist, wenn Kraftstoff durch den Auslaß abgegeben werden muß, wobei die Kapillaröffnung die Rate der Kraftstoffabgabe durch den Auslaß bestimmt, wobei die erste Ventilanordnung dann betätigbar ist, wenn die volle Rate an Kraftstoffabgabe erforderlich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Änderung der Größe der gedrosselten Kapillaröffnung mit dem Fließen von Kraftstoff mit der gedrosselten Rate.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel einen Zylinder, einen in dem Zylinder verschiebbaren Kolben, der so wirkt, daß die Größe einer Öffnung in der

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Wand des Zylinders bestimmt wird und dadurch eine gedrosselte Kapillaröffnung gebildet ist, einen mit einem Ende des Zylinders in Verbindung stehenden Kanal, der mit desrweiteren Yentilanordnung und mit der Öffnung in Verbindung steht, und Kittel zur Restriktion der Bewegung des Kolbens im Zylinder aufweisen, wobei die Anordnung derart ist, daß bei einer Beätigung der veiteren Ventilanordnung Medium zu dem einen Ende des Zylinders dusch die öffnung fließt und der Kolben sich so bewegt, daß die Größe der Öffnung geändert wird.

4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitetel zur Restriktion der Bewegung des Kolbens eine scharfkantige Blende bilden, durch die Medium vom anderen etSnde des Zylinders zu fließen vermag.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Begrenzen des KraftstoffVolumens, das mit der gedrosselten Rate abgegeben wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel einen in einem Zylinder sitzenden Kolben aufweisen, wobei die Enden des Zylinders zwischen die weitere Ventilanordnung und den weiteren Zylinder geschaltet sind und der Kolben so im Zylinder bewegbar ist, daß nur ein bestimmtes Mediumvolumen zum weiteren Zylinder zu fließen vermag.

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