DE3203582A1

DE3203582A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3203582A1
Application number: DE19823203582
Authority: DE
Inventors: Helmut 7000 Stuttgart Laufer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-02-03
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1983-08-11
Also published as: FR2520812A1; FR2520812B1; JPH0475389B2; DE3203582C2; JPS58138256A

Description

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29.1.1982 Bö/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Kraft stoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer solchen durch die DE-PS 26 hk 698 bekannten Einspritzpumpe werden die erste und die dritte Austrittsöffnungen durch die obere, ebene Stirnseite des Ringschiebers gesteuert, wobei die dritte Austrittsöffnung beim Druckhub des Pumpenkolbens früher aufgesteuert wird als die erste Austrittsöffnung. Die dritte Austrittsöffnung ist dabei bei allen Betriebsbedingungen außer der der Startphase ständig geöffnet und die Verbindung zwischen zweiter Austrittsöffnung und Pumpenarbeitsraum nur während eines relativ kleinen Vorhubs h des Pumpenkolbens hergestellt, so daß nur in diesem Hubbereich des Pumpenkolbens Kraftstoff vom Pumpenarbeitsraum zur Entlastungsseite abströmen kann. Auf diese Weise soll ein konstanter Förderbeginn bezogen auf den Pumpenkolbenhub eingehalten werden. Beim Start der Brennkraftmaschine wird die in den

übrigen Betriebsbereichen abströmende Kraftstoffmenge jedoch in die Startmehrmenge einbezogen und es vird zugleich gegenüber der normalen Spritzverstellung, die durch Relativverdrehung des Pumpenkolbenantriebs gegenüber dem Pumpenantrieb erfolgen kann, eine Frühverstellung des Spritzbeginns in der Startphase erzielt.

Es ist weiterhin durch die DE-OS 15 76 310 bekannt, bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen eine Einrichtung vorzusehen mit der bei Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine nur die Hälfte der vorhandenen Zylinder der zugehörigen Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt wird. Dies erfolgt dort bei einer Reiheneinspritzpumpe, bei der die für eine Nichteinspritzung bei Leerlaufbetrieb vorgesehenen Pumpenkolben Steuerkanten aufweisen, die eine von den Steuerkanten bei den übrigen Pumpenkolben abweichende Form aufweisen und eine Nullförderung bei Leerlaufbetrieb ermöglichen. Diese Ausführung läßt sich jedoch nicht auf Verteilereinspritzpumpen übertragen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraft stoff einspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß gezielt die Kraftstoffzufuhr zu einem Teil der von der Kraftstoffeinspritzpumpe versorgten Zylinder mit sehr geringem Aufwand bei Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden werden kann. Je nach Abstimmung kann auch die Kraft stoffeinspritzmenge im Teillastgebiet bei diesen Zylindern reduziert werden. Zugleich ist es möglich, den übrigen Zylindern

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der Brennkraftmaschine eine höhere Kraftstoffeinspritzmenge z.B. im Leerlauf zuzuführen, um den Antriebsverlust auszugleichen. Durch die vom Regler der Kraftstoffeinspritzpumpe gesteuerte Verstellung des Ringschiebers kann ein gleitender Übergang zwischen ganz abgeschalteten Zylindern über eine reduzierte Einspritzung dieser Zylinder bis hin zur nicht verminderten Einspritzung in diese Zylinder in höheren Lastbereichen erzielt werden .

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstofförderpumpe möglich.

Durch die Ausgestaltung des Anspruchs 2 ist eine einfache Möglichkeit geschaffen, den Punkt festzulegen, bei dem mit zunehmender Last keine Minderung der Kraftstoffeinspritzmenge mehr erfolgt.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 ein Querschnitt nach II - II in Figur 1 senkrecht durch die Achse des Pumpenkolbens, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Ausgestaltung des ersten und des zweiten Entlastungskanals, Figur k die Zuordnung der Steuerkanten des ersten Ausführungsbeispiels zu einer Kolbenbewegungskurve für einen Leerlauffall und Figur 5 die Zuordnung der Steuerkanten zu der Bewegungskurve des Pumpenkolbens für den Vollastbetrieb der Kraft stoffeinspritzpumpe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist schematisch eine Kraft stoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart dargestellt in deren Gehäuse 1 eine Zylinderbuchse 3 eingesetzt ist in deren Zylinderbohrung 2 ein Pumpenkolben h angeordnet ist. Dieser schließt am geschlossenen Ende des Zylinders 2 einen Pumpenarbeitsraum 5 ein und wird durch nicht weiter dargestellte Mittel in an sich bekannter Weise in einen hin- und her- gehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt. Der Pumpenarbeitsraum dieser Pumpe wird über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens angeordnete Längsnuten T und mehrere durch die Zylinderbüchse 3 im Gehäuse verlaufende Bohrungen 8 aus einem Saugraum 9 mit Kraftstoff versorgt, solange der Pumpenkolben U einen Saughub ausführt. Der Saugraum 9 wird über eine Förderpumpe 11 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 12 mit Kraftstoff versorgt. Durch ein Drucksteuerventil 13 wird der Druck im Saugraum 9 in bekannter Weise drehzahlabhängig gesteuert, so daß mit steigenden Drehzahl der Druck im Saugraum zunimmt.

Vom Arbeitsraum 5 führt im Pumpenkolben ein erster Entlastungskanal 15, der im unteren aus der Zylinderbüchse 3 in den Saugraum 9 ragenden Pumpenkolbenteil über eine erste Austrittsöffnung 16 mit dem Pumpensaugraum 9 verbindbar ist. Die Austrittsöffnung wird durch einen auf dem Pumpenkolben verschiebbaren Ringschieber 17 gesteuert. Vom Entlastungskanal 15 zweigen radiale Bohrungen 18 zu den Längsnuten T ab und stellen bei überdeckung der Längsnuten T mit den Bohrungen 8 die Verbindung zwischen Saugraum 9 und Pumpenarbeits-

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raum 5 her. Ferner zveigt vom Entlastungskanal 15 in den in die Zylinderbüche 3 ragenden Teil des Pumpenkolbens h eine Querbohrung 19 ab, die in eine Längsnut 20 mündet, die als Verteilernut dient und mit gleichmäßig am Umfang des Pumpenkolbens verteilt angeordneten Förderleitungen 21 zusammenarbeitet, die entsprechend der Zahl der zu versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen sind und die während des Druck- bzw. Förderhubs des Pumpenkolbens nacheinander mit Verteilerlängsnut 20 in Verbindung gebracht werden. Der Pumpenkolben wirkt daher während seiner Drehung als Verteiler des mit der Pumpbewegung des Pumpenkolbens geförderten Kraftstoffs auf die einzelnen Förderleitungen. Die Förderleitungen führen über nicht dargestellte Druckventile und Einspritzventile zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine. Während des Förderhubs des Pumpenkolbens k wird somit Kraftstoff über den im ersten Entlastungskanal 15 zu den Einspritzdüsen gefördert, solange die erste Austrittsöffnung 16 durch den Ringschieber 17 verschlossen bleibt.

Der Ringschieber wird über einen Verstellhebel 23, der mit einem Kopf 2k in einer Ausnehmung 25 des Ringschiebers eingreift und um eine Achse 26 schwenkbar ist durch einen nicht weiter dargestellten Regler in Abhängigkeit von z.B. Last und Drehzahl auf dem Pumpenkolben k verschoben. Dabei bewirkt eine Verschiebung des Ringschiebers 17 nach unten, daß die Austrittsöffnung 16 während des Förderhubs des Pumpenkolbens immer früher aufgesteuert wird und der Pumpenarbeitsraum 5 zu einem immer früheren Zeitpunkt entlastet wird und ab diesem Zeitpunkt kein Kraftstoff mehr unter Druck in die Druckförderleitungen 21 gefördert wird. Der erste Entlastungskanal dient da-

bei sowohl der Füllung des Pumpenarbeitsraumes während des Saughubes mit Kraftstoff als auch der Förderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und der Entlastung am Ende der vorgesehenen Einspritzung. In der oberen Stellung des Ringschiebers 17 kann die Austrittsöffnung 16 maximal während des gesamten Förderhubs des Pumpenkolbens verschlossen gehalten, so daß hier die Maximalkraft stoffmenge zur Einspritzung gelangt. Diese Stellung entspricht der Stellung beim Start der Brennkraftmaschine.

Im Pumpenkolben ist ferner ein zweiter Entlastungskanal 28 vorgesehen mit einer zweiten, am Pumpenkolben vorgesehenen Austrittsöffnung 29, die innerhalb der Zylinderbüchse ausmündet und mit einer in der Mantelfläche des Zylinders 2 angeordneten Ringnut 30 zusammenarbeitet. Diese Ringnut ist weiterhin über einen Querkanal 31 im Pumpenkolben ständig mit dem ersten Entlastungskanal 15 in Verbindung. Das andere Ende des zweiten Entlastungskanals 28 mündet an einer dritten Austritt soff ^ nung 32 am Pumpenkolben, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse des Pumpenkolbens liegt wie die erste Austrittsöffnung 16. Auch die dritte Austrittsöffnung 32 wird somit vom Ringschieber 17 gesteuert.

Wie man weiterhin einem Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Pumpenkolbenachse in der Draufsicht auf den Ringschieber 17 gemäß Figur 2 entnehmen kann, weist der Ringschieber Ausnehmungen 3^ auf, die, im gezeigten Beispiel vier an der Zahl, gleichmäßig am Umfang des Pumpenkolbens verteilt angeordnet sind. Weiterhin entnimmt man der Figur, daß die dritte Austrittsöffnung 32 am Pumpenkolben immer dann in Überdeckung mit einen der Ausnehmungen 3^ ist, wenn die

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erste Austrittsöffnung 16 am Pumpenkolben nicht in Überdeckung mit einen dieser Ausnehmungen 3^ ist. In der gezeigten Stellung, also bei einer Überdeckung der dritten Austrittsöffnung 32 mit einer der Ausnehmungen 3^ befindet sich der Pumpenkolben bei seinem Förderhub, was auch bei Überdeckung mit einer der anderen Ausnehmungen 3^ der Fall wäre.

Die beschriebene Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet folgendermaßen. Vorgesehen für die Versorgung einer Acht-Zylinderbrennkraftmaschine hat die Kraftstoffeinspritzpumpe am Umfang verteilt acht Förderleitungen 21. Der Pumpenkolben führt somit pro Umdrehung acht Förderhübe aus, bei denen eine der Kraftstofförderleitungen so lange Kraftstoff gefördert wird, solange der Ringschieber 17 die erste Austrittsöffnung 16 verschlossen hat. In der besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe kann jedoch bereits zu einem früheren Zeitpunkt der Pumpenarbeitsraum über den ersten Entlastungskanal 15, den Querkanal 31, die Ringnut 30, den zweiten Entlastungskanal 28 und die dritte Austrittsöffnung 32 zum Pumpensaugraum 9 entlastet werden, sobald die dritte Entlastungsöffnung 32 in Überdeckung mit eine der Ausnehmungen 3^ kommt. Je nach Stellung des Ringschiebers 17 kann folglich eine Kraf tstof förderung in die entsprechende Förderleitung 21 insbesondere bei niedriger Last völlig unterbunden werden. Bei einer Lasteinstellung des Ringschiebers entsprechend dem Leerlauf der Brennkraftmaschine wird die dritte Austrittsöffnung 32 mit Beginn des Druckhubes des Pumpenkolbens bereits geöffnet. Im weiteren Druckverlauf wird auch die erste Entlastungsöffnung ΐβ durch die Oberkante des Ringschiebers 17 geöffnet, so daß der Pumpenarbeitsraum 5 auch über diese Austrittsöffnung entlastet wird. Nach einem weiteren Druck-

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hub erst kommt die zweite Austrittsöffnung 29 aus der Überdeckung mit der Ringnut 30 und wird durch die Wand des Zylinders 2 verschlossen. Der Pumpenarbeitsraum 5 bleibt bis zum Ende des Druckhubs des Pumpenkolbens über die erste Austrittsöffnung 16 mit dem Pumpensaugraum verbunden. Es erfolgt somit keine Einspritzung.

Beim darauffolgenden Saughub wird der Pumpenarbeitsraum über die Bohrungen 8, die Längsnut 7 und Radialbohrungen 18 mit Kraftstoff gefüllt, bei»darauffolgenden Druckhub " hat sich der Pumpenkolben k soweit verdreht, daß sich nun die dritte Austrittsöffnung 32 genau zwischen zwei Ausnehmungen 3^ befindet, was auch für die erste Austrittsöffnung 16 zutrifft. In diesem Fall erfolgt keine frühzeitige Aufsteuerung des Pumpenarbeitsraums, so daß Kraftstoff in gewohnter Weise in die entsprechende Kraftstoff örderleitung gefördert wird.

Mit dieser Ausgestaltung wird insbesondere für den Leerlaufbetrieb die Förderung eines jeden zweiten Förderhubes unterbunden, so daß bei Leerlaufbetrieb nur die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt werden. Die so die Brennkraftmaschine treibenden Zylinder werden mit einer höheren Last z.B. die doppelte Leerlaufmenge betrieben als es bei konventionellem Betrieb ohne "Zylinderabschaltung der Fall wäre. Der dafür höhere Kraftstoffbedarf der betriebenen Zylinder wird durch den Regler automatisch eingestellt, indem der Ringschieber 17 eine relativ höhere Position einnimmt. Mit einer solchermaßen betriebenen Brennkraftmaschine läßt sich für den Leerlauf der Brennkraftmaschine eine gleichmäßigere Kraftstoffeinspritzung und eine verbesserte Verbrennung erzielen, zu Einsparung von Kraftstoff und zur Verringe-

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rung der Schadstoffe im Abgas führt.

Im gezeigten Beispiel in Figur 1 benötigt der Pumpenkolben den Hub h__ ausgehend vom unteren Totpunkt bis die erste Austrittsöffnung 16 vom Ringschieber 17 freigegeben wird. Weiterhin benötigt der Pumpenkolben ausgehend vom unteren Totpunkt einen Hub s bis die dritte Austrittsöffnung 32 in Überdeckung mit einer der Ausnehmungen 3h kommt. Und es braucht der Pumpenkolben k ausgehend vom unteren Totpunkt einen Hub h bis die zweite Austrittsöffnung 29 nicht mehr in Überdeckung mit der Ringnut 30 ist. Die Zuordnungen dieser Maße sind in den Figuren k und 5 über der Kolbenerhebungskurve 36 aufgetragen über dan Drehwinkel sL dargestellt. Die Figur h gilt dabei für den Leerlauffall. Weiterhin ist in diesen Figuren ein Hub h angegeben$ der dem Hub entspricht, den der Pumpenkolben ausgehend vom unteren Totpunkt benötigt bis eine Ringnut 37 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens, die mit den Längsnuten 7 verbunden, nicht mehr in Überdeckung mit den Bohrungen 8 ist> Die Ringnut 37 hat die Aufgabe, die Verbindung zwischen Saugraum und Pumpenarbeitsraum 5 auch dann noch aufrechtzuerhalten, wenn aufgrund der Pumpenkolbendrehung die Längsnuten 7 nicht mehr in Überdeckung mit den Bohrungen 8 sind. Erst nach einem anfänglichen Vorhub h wird diese Verbindung unabhängig von der Drehstellung des Pumpenkolbens unterbrochen. Dieser Vorhub η ist in den Diagrammen Figur U und Figur 5 ebenfalls enthalten. Die Realisierung eines solchen Vorhubs ist für die Ausübung der vorstehend beschriebenen Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Es ist dem Diagramm Figur U für die Leerlaufbedingung der Brennkraftmaschine demzufolge zu entnehmen, daß der Hub h„„ kleiner ist als der Hub h , daß also

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die Entlastung über die erste Austrittsöffnung 16 begonnen hat bevor der zweite Entlastungskanal 28 durch Schließen der zweiten Entlastungsöffnung 29 vom Pumpenarbeitsraum abgekoppelt ist. Weiterhin ist zu entnehmen, daß ein Förderhub s -hv vorgesehen ist, bevor die dritte Austritts-Öffnung 32 aufgesteuert wird, s ist dabei kleiner als h was sich bereits auch aus der Zuordnung zu h„„ ergibt. Das

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Fördervolumen s -hv ist jedoch so klein, daß es zu einer Förderung in eine der Förderleitungen 21 nicht ausreicht, sondern höchstens zum Druckaufbau und zur teilweisen Anhebung des jeweiligen Entlastungsventil.

Wenn durch Anheben des Ringschiebers 17 der Betrag s vergrößert wird, so kommt es zu einem langsam ansteigenden Förderanteil bei den für die Abschaltung im Leerlauf ausgesuchten Zylindern. Dies ergibt einen kontinuierlichen Übergang in den Teillastbereich. Spätestens bei Vollast ist dann der Betrag von s so groß, daß er größer ist als der Betrag h . In diesem Fall wird die zweite Austrittsöffnung 29 verschlossen, ehe die dritte Austrittsöffnung 32 durch eine der Ausnehmungen 3^ freigegeben wird. Somit wird die gesamte, vom Pumpenkolben -^ bis zum Aufsteuern der ersten Austrittsöffnung 16 förderbare Menge eingespritzt.

Im ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 befindet sich die erste Austrittsöffnung 16 und die dritte Austrittsöffnung 32 in derselben zur Pumpenkolbenachse.senkrechten E"bene, Diese Zuordnung stellt eine praktisch durchführbare Ausgestaltung auf, ist jedoch nicht Bedingung für die Ausführung des Erfindungsgedankens. In Figur 3 ist eine Ausführung dargestellt, bei der die dritte Austrittsöffnung 32 an derselben Stelle wie beim Aus-

führungsbeispiel nach Figur 1 erfolgt mit einer in gleicher Weise geformten oberen Stirnseite des Ringschiebers 17'. Die erste Austrittsöffnung 16 * mündet bei dieser Ausgestaltung etwas tiefer und arbeitet mit einer Innenringnut 39 am Ringschieber 17' zusammen. Die Innenringnut 39 steht über Radialbohrungen ^O mit dem Pumpensaugraum in Verbindung.

Leerseite

Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

π J Kraft stoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Zylinder hin- und hergehenden und gleichzeitig rotierenden, dabei als Verteiler dienenden Pumpenkolben (h) und mit Änderung der vom Pumpenkolben geförderten Kraftstoffmenge durch Steuern einer ersten Austrittsöffnung (16) am Pumpenkolben (k) eines im Pumpenkolben angeordneten, vom Pumpenarbeitsraum (5) abzweigenden Entlastungskanal (15) mittels eines am Pumpenkolben durch den Einspritzpumpenregler verschiebbaren. Ringschiebers (17), durch den die erste Austrittsöffnung (16) nach einem variablen Druckhub des Pumpenkolbens steuerbar ist und mit einem zweiten, im Pumpenkolben angeordneten Entlastungskanal (28), der über eine zweite Austrittsöffnung (29) am Pumpenkolben mit einer in der Mantelfläche des Pumpenzylinders (2) vorgesehenen Ringnut (30) verbindbar ist, über die die zweite Austrittsöffnung gesteuert durch eine der Begrenzungskanten der Ringnut mit dem Pumpenarbeitsraum (5) verbindbar ist und daß der zweite Entlastungskanal (28) über eine dritte Austrittsöffnung (32) vom Ringschieber (17) am Ende des Druckhubs des Pumpenkolbens steuerbar ist, dadurch gekenn-

zeichnet, daß an einer steuernden Kante des Ringschiebers (17) entsprechend der Auswahl der Druckhübe des Pumpenkolbens, bei denen eine Kraftstofförderung wenigstens zum Teil verhindert werden soll, verteilt angeordnete Ausnehmungen (3*0 vorgesehen sind, die den jeweiligen Stellungen der dritten Austrittsöffnung (32) und ausschließlich dieser bei den Druckhüben des Pumpenkolbens zugeordnet sind und die dritte Austrittsöffnung im Druckhubverlauf des Pumpenkolbens früher als die erste Austrittsöffnung (16) aufsteuern.

2. Kraft stoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Austrittsöffnung (29) bei jedem Druckhubbeginn des Pumpenkolbens über die Ringnut (30) mit dem Pumpenarbeitsraum (5) in Verbindung steht und daß ab einem Pumpenförderhub, der einer Kraft stoffeinspritzmenge entspricht, die größer ist als die doppelte Leerlaufmenge die Verbindung zwischen Pumpenarbeitsraum (5) und der zweiten Austrittsöffnung (29) über eine Begrenzungskante der Ringnut unterbrochen wird.

3· Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Austrittsöffnung (ΐβ) und die dritte Austrittsöffnung (32) in einer gemeinsamen zur Pumpenkolbenachse senkrechten Ebene liegen.

h. Kraft stoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Austrittsöffnung (32) und/oder die erste Austrittsöffnung (16) von der oberen, den Druckhubendpunkt des Pumpenkolbens zugewandten Stirn-

seite des Ringschiebers (17) gesteuert verden.

5. Kraft stoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Austrittsöffnung (32) und/oder die erste Austrittsöffnung (i6) durch eine Begrenzungskante einer in der inneren Mantelfläche des Ringschiebers (17') liegenden Ringnut (39) steuerbar sind.

6. Kraft stoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden ^_n Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Pumpenkolbens verteilt Füllungslängsnuten (7) vorgesehen sind, die ständig mit dem Pumpenarbeitsraum (5) verbunden sind und mit entsprechend am Umfang des Zylinder verteilten Saugbohrungen (8) zusammenarbeiten und daß die Füllungslängsnuten (7) mit einer Ringnut (37) verbunden ist, über die gesteuerte durch die untere Begrenzungskante der Quernuten während eines festgelegten Vorhubes (h ) die Saugbohrungen (8) mit den Füllungslängsnuten (7) nach Beginn des Druckhubes des Pumpenkolbens in Verbindung bleiben.