DE3241266A1

DE3241266A1 - Kraftstoffeinspritzpumpvorrichtung

Info

Publication number: DE3241266A1
Application number: DE19823241266
Authority: DE
Inventors: Colin Peter Rainham Kent Brotherston
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-05-19
Also published as: FR2516170B1; IT8224095A0; ES517255A0; ES8400798A1; US4470397A; JPS5888424A; FR2516170A1; IT1153639B

Description

Beschreibung

Die vorliegende Krfi ndunp; betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpvorrichtung der Art, welche eine Hochdruckpumpe aufweist, die Kraftstoff unter hohem Druck an einen damit verbundenen Motor und in zeitlicher Abstimmung mit diesem fördert, eine Niederdruckpumpe, welche Kraftstoff zu dieser Hochdruckpumpe fördert, Ventilelemente, welche den Ausgangsdruck dieser Niederdruckpumpe so steuern, daß er sich entsprechend der Geschwindigkeit, mit der die Vorrichtung betrieben wird, ändert, sowie einen vom Kraftstoffdruck betätigten, unter Pederdruck stehenden Kolben, mittels welchem ein Element dieser Hochdruckpumpe so eingestellt werden kann, daß die zeitliche Regelung der Kraftstofförderung durch die Hochdruckpumpe variiert werden kann.

Es ist bekannt, den Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe auf den Kolben wirken zu lassen, so daß die Stellung des Kolbens in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des zugehörigen Motors sich ändert. Es ist aber auch bekannt, daß diese Anordnung nicht immer eine ideale Einstellungsänderung ermöglicht,und es ist bekannt, das mit dem Kolben zusammenhängende Flüssigkeitssystem so anzupassen, daß der Menge an Kraftstoff Rechnung getragen wird, die durch die Vorrichtung gefördert wird. Eine Modifizierung des Flüssigkeitssystems auf diese Weise ist nicht leicht, wobei eines der Probleme die begrenzte Änderung des Aus gangsdrucks der Niederdruckpumpe mit der Geschwindigkeit ist, und ein weiteres Problem die Notwendigkeit ist, die Menge an Kraftstoff einzuschränken, die in dem Flüssigkeitssystem verlorengeht und daher nicht für die Belieferung der Hochdruckpumpe zur Verfügung steht.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den auf den Kolben wirkenden Druck' durch Verwendung eines elektromagnetisch betätigten Ventils zu steuern und die Lage des Kolbens

BAD ORIGINAL

unter Verwendung eines Umwandlers zu orten. Ein Beispiel für ein solches System ist in der Britischen Offenlegungsschrift 2 017 205 beschrieben. Bei allen Arten von Pumpvorrichtunken, die eine elektrische Steuerung beinhalten, muß sichergestellt werden, daß die Vorrichtung entweder die Kraftstofförderung im Falle eines elektrischen Versagens unterbricht oder Kraftstoff nur innerhalb zulässiger Mengen weiter fördert.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein solches System der vorstehend beschriebenen Art, welches einfacher und suverlässiger ist als herkömmliche Systeme, und in welchem ein Versagen der elektrischen Schaltungen, die den Stromfluß zu dem Ventil steuern, nicht zu einer Fehlleistung des damit verbundenen Motors führt.

Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß Ventilelemente zwischen der Niederdruckpumpe und einem den Kolben enthaltenden Zylinder angeordnet sind, die ein Solenoid aufweisen, durch welches elektrischer Strom geschickt werden kann, um eine Steuerung des auf den Kolben wirkenden Drucks zu bewirken, sowie ein unter Federdruck stehendes Element, welches die Wirkung hat, daß es diesen Druck in dem Falle regelt, daß der Stromfluß zu dem Solenoid unterbrochen wird.

Vier Beispiele für erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben, in welcher:

Figur 1 eine schematische Darstellung des mit dem Kolben zusammenhängenden Flüssigkeitskreislaufs ist₉

Figur 2 eine Ansicht ähnlich der Figur 1 ist, die eine. Modifikation zeigt,

Figur 3 eine Ansicht ähnlich der Figur 1 ist, die eine weitere Modifikation zeigt, und

BAD ORIGINAL

Figur 4 eine Ansicht ähnlich der Figur 1 ist, die eine andere Modifikation zeigt.

Wie Figur 1 erkennen läßt, weist die Vorrichtung eine Hochdrücke i napr ii.'/.pumpo 10 nuf , ή i r i<ino Pumpp vom Typ mit umlaufendem Verteiler sein kann. Kraftstoff wird zu der Pumpe 10 mittels einer Niederdruckpumpe 11 gefördert, welche den Kraftstoff durch ein Filter 12 ansaugt. Der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe wird mittels eines Ventils 13 gesteuert, welches einen unter Federdruck stehenden Kolben aufweist, wodurch der Ausgangsdruck sich entsprechend der Geschwindigkeit ändert, mit welcher die Vorrichtung betrieben wird.

Die Pumpe 10 besitzt eine Komponente, beispielsweise eine Nockentrommel, die in ihrer Winkelstellung einstellbar ist, um die zeitliche Regelung der Kraftstofförderung zu dem angeschlossenen Motor zu steuern. Die Stellung der Nockentrommel wird durch einen Kolben 14 geregelt, der innerhalb eines Zylinders 15 angeordnet ist. Der Kolben steht unter dem Druck einer Feder 16, und zwar in einer solchen Richtung, daß die zeitliche Regelung der Kraftstofförderung zu dem zugehörigen Motor verzögert wird. Ein Umwandler 17 ist mit dem Kolben gekoppelt,und dies ergibt ein Signal an ein elektronisches Steuersystem 18, welches die Lage des Kolbens und damit der damit zusammenhängenden Nockentrommel anzeigt.

Der Kolben 14 ist mit einem beschränkten Durchgang 19 versehen, durch welchen das von der Feder abgewandte Ende des Zylinders mit dem Inneren des Gehäuses der Vorrichtung in Verbindung gebracht wird. Der Kraftstoffdruck innerhalb des Gehäuses wird durch ein einfaches Druckerzeugungsventil 20 gesteuert, welches überschüssigen Kraftstoff zum Kraftstofftank zuriJckzufließen gestattet.

Der Auslaß der Niederdruckpumpe ist über ein weiteres Filter 21 mit einem Steuerventil verbunden, welches allgemein mit

22 bezeichnet ist. Von dem Ventil '<??. gelangt unter Druck stehender Kraftstoff fiber oin Rückschlagventil ?'5 an das der Feder abgewandte Knde dos Zylindern, und wenn das i5tfiuervent.il den auf den Kolben wirkenden Druck verändert, dann /ludert uicli auch die .'!te I lung dv.u K«;Jlic-nu , um die zeitliche Regelung der Kraftstofförderung einzustellen. Das Ventil 23 arbeitet auf bekannte Art, um die Bewegung des Kolbens unter der Wirkung einer Nockenreaktion möglichst klein zu halten»

Das Steuerventil 22 besitzt ein Solenoid ?4, welches mit elektrischem Strom durch das Steuersystem 18 versorgt wird. Mit dem Solenoid ist ein Anker 25 gekoppelt, der mit einem Ventilkörper 26 verbunden ist. Zwischen dem Anker und dem Solenoid ist eine Membran 27 angeordnet, die verhindert, daß Kraftstoff zum Solenoid gelangt. Der Ventilkörper 26 weist eine Druckausgleichsrille auf und steht unter dem Druck einer Feder 28, die von dem Solenoid 2'1 abgewandt angeordnet ist, so daß ihr eingedrehtes Ende einen Durchlaß 29 abdeckt, der mit dem Filter 21 verbunden ist. üine Austrittsöffnung 30 steht über das Ventil 23 mit dem Zylinder 15 in Verbindung.

Die verschiedenen Teile des Ventils 22 sind in der Stellung gezeigt j die sie einnehmen, wenn der Motor steht. Wenn der Motor nun gestartet wird und der Ausgangsdruck der Pumpe zu steigen beginnt, dann wirkt, wenn kein elektrischer Strom in dem Solenoid 2 4 fließt, der Druck auf den Ventilkörper 26„ und bei einem vorbestimmten Druck öffnet das Ventil, um die Durchlässe 29 und 30 in Verbindung miteinander zu bringen. Der Druck an der Austrittsöffnung 30 wird auf den Kolben übertragen,'der sich gegen die Wirkung der Feder l6 bewegt, um die zeitliche Einstellung der Kraftstofförderung zu regeln, Der Druckabfall, der in dem Ventil 22 eintritt, weil Kraftstoff durch den Durchlaß 19 fließt, ist vorgegeben durch die von der Feder 28 ausgeübte Kraft, und wenn der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe 11 zunimmt, nimmt auch der auf den Kolben 14 ausgeübte Druck zu. Bei fehlendem elektrischen Stromfluß in dem Solenoid wird der auf den Kolben 14 aus-

BAD ORIGINAL

geübte Druck kontrolliert.

Wie vorstehend erwähnt wurde, besteht ein vorbestimmter Druckabfall in dem Vent, i 1 ?? in Abwesenheit eines Stromflus-MOU in ilt.'iii .'IoJ (Mio i(J. Wenn unter· dem Kinl'luli des .'U.euersya t.ema l8 elektrischer Strom in dem Solenoid fließengelassen wird, wird eine magnetische Kraft auf den Anker 25 ausgeübt, die der Wirkung der Feder 28 entgegengesetzt ist. Dadurch nimmt der Druckabfall in dem Ventil um einen Betrag ab, der von dem elektrischen Stromfluß abhängt. Der auf den Kolben 14 ausgeübte Druck nimmt daher zu. Das Steuersystem 18 erhält ein Signal von dem Umwandler 17, welches die Stellung des Kolbens anzeigt, und somit kann der Stromfluß in dem Solenoid so verändert werden, daß die gewünschte Einstellung des Kolbens erzielt wird.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der auf die Rückseite des Kolbens I¹I ausgeübte Druck Ablaufdruck ist und nicht der in dem Gehäuse der Vorrichtung herrschende Druck. Dies wird dadurch erreicht, daß das Ende des Zylinders, welches die Feder 16 aufnimmt, mit einer Stelle stromabwärts von dem Ventil 20 verbunden ist. Diese Modifizierung bedeutet, daß ein erhöhter Druck zur Betätigung des Kolbens l'l verfügbar ist.

In Figur 3 sind die Teile, welche die gleiche Funktion wie die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Teile haben, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform weist der jetzt mit 31 bezeichnete Kolben nicht den Durchgang 19 auf. Die Aufgabe dieses Durchgangs, einen beschränkten Kraftstofffluß von dem Zylinder 15 zu gestatten, wenn der von dem Ventil gelieferte Druck abnimmt, wird hier durch einen Durchlaß "52 erfüllt, der in Parallelschaltung mit dem Ventil 2 3 liegt. Der die Feder l6 aufnehmende Teil des Zy 1 Inders steht, in Verbindung mit dem Gehäuse der

BAD ORIGINAL

Vorrichtung, wie dies auch für Figur 1 zutrifft.

Die VentiIe lerriente „ die den auf den Kolben ausgeübten Druck steuern, haben eine unterschiedliche Gestalt und a i ad in y.vmi Veut.ilr unLurLu i J L, von dunen dan ui'ute mit 33 bezeichnet ist; es besitzt einen Ventilkörper 3¹Jj, der in einem Zylinder gleitbar angeordnet ist_s dessen eines Ende mit dem Filter 21 verbunden ist. Der Ventilkörper steuert einen Durchlaß 35 in der Zylinderwand_s der über das Ventil 23 niit dem der Feder 16 abgewandten Ende des Zylinders 15 verbunden ist. Der Ventilkörper 34 steht unter der Wirkung einer Feder 36 s, und die von dieser Feder ausgeübte Kraft kann mittels eines einstellbaren Widerlagers 37 eingestellt werden. Der Teil des Zylinders, in welchem sich der Ventilkörper 34 befindet^ und der die Feder 36 aufnimmt_s steht über einen Durchgang 38 mit der stromaufwärts befindlichen Seite des Ventils 20 in Verbin·= dung. Das andere Ventil ist mit 39 bezeichnet und enthält ein Solenoid 4O₃, welches durch das Steuersystem mit elektrischem Strom versorgt wird. Das Ventil schließt einen Anker 41 ein, der ein integraler Bestandteil eines Ventilkörpers 42 ist, das ähnlich konstruiert ist_s wie der Ventilkörper 26 des in Figur 1 dargestellten Ventils. In diesem Falle jedoch steht der Ventilkörper nicht unter der Wirkung einer Feder. Das eingedrehte Endstück des Ventilkörpers 42 arbeitet mit einem Durchlaß 43 zusammen, der mit dem Durchlaß 35 verbunden ist, und der Auslaß 44 des Ventils 39 ist mit einer Stelle stromaufwärts des Durchlasses 38 verbunden.

Während des Betriebs und unter der Voraussetzung, daß gerade kein Strom in dem Solenoid 40 fließt, wird der auf den Kolben 31 ausgeübte Druck durch das Ventil 33 bestimmt, und wenn der Ausgangsdruck der Pumpe 11 zunimmt, wächst auch der auf den Kolben 31 wirkende Druck. Infolge des an dem Durchlaß 43 des Ventils 39 herrschenden Drucks wird der Ventilkörper 42 in eine völlig offene Stellung bewegt, und hieraus ist ersichtlich, daß der Durchlaß 38 ebenfalls eine Rolle bei der Bestimmung des auf den Kolben 31 aus ^übten Drucks

BAD ORIGINAL

spielt. Wenn elektrischer Strom durch die Wicklungen 40 Reschickt wird, nimmt der PIuR durch den Durchlaß 38 ab und damit nimmt der auf den Kolben 31 wirkende Druck zu. Deshalb wird bei dieser Aus führungs form, wenn der Stromfluß in den Wicklungen ^O unterbrochen wird, weiterhin ein Druck auf den Kolben 31 ausgeübt, um ein Funktionieren des Motors zu gestatten.

Die bisher beschriebenen Anordnungen gestatten es, daß beim Ausfallen des Steuerkreises oder der Solenoidwicklungen unter Druck stehender Kraftstoff auf den Kolben wirkt. Figur ¹I zeigt eine Modifikation der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, bei welcher das Steuerventil, das jetzt mit 45 bezeichnet ist, mit einem zusätzlichen Solenoid Ί6 ausgerüstet ist, welches erregt werden kann, um eine auf den Ventilkörper 26 wirkende Kraft zu erzeugen, welche die Wirkung der Feder .unterstützt. Das Solenoid H6 weist einen damit verbundenen Anker ¹17 auf, und dieser ist mittels einer Schubstange 'IR mit dem Ventilkörper 26 gekoppelt. Wenn dan Solenoid kG erregt wird, übt daher der Anker ')7 eine Kraft auf den Ventilkörper 26 in einer solchen Richtung aus, daß die Wirkung der Feder unterstützt wird. Wenn das Solenoid voll erregt ist, ist der Durchlaß 29 völlig geschlossen, und dies erlaubt dem Kolben 1Ί, sich in die völlig gehemmte Stellung zu bewegen.

BAD ORIGINAL

M L e e r s e i ΐ e

Claims

Kraftstoffeinspritzpumpvorrichtung

Patentansprüche

( 1.yKraftstoffeinspritzpumpvorrichtungj bestehend aus einer Hochdruckpumpe, welche Kraftstoff unter hohem Druck an einen damit verbundenen Motor und in zeitlicher Übereinstimmung mit diesem Motor fördert, einer Niederdruckpumpe j welche Kraftstoff zu dieser Hoch= druckpumpe fördert, Ventilelementen, welche den Ausgangsdruck dieser Niederdruckpumpe so steuern_s daß dieser sich entsprechend der Geschwindigkeit ändert^ mit welcher die Vorrichtung betrieben wird_s einem vom Kraftstoffdruck betätigten^ unter Federdruck stehenden Kolben, durch welchen ein Element dieser Hochdruckpumpe so eingestellt wird, daß die zeitliche Regelung der Kraftstofförderung durch die Hochdruckpumpe variiert werden kann, dadurch gekennzeichnet₅ daß Ventilelemente zwischen der Niederdruckpumpe und einem

3AD ORiGiNAL

diesen Kolben aufnehmenden Zylinder angeordnet sind, wobei diese Ventile ein Solenoid aufweisen, durch welches Strom geschickt werden kann, um eine Steuerung den auf den Kolbon nuMfroMbten Druck:» zu bewirken, und daß ein unter Federdruck stehendes Element vorgesehen ist, welches die Wirkung hat, daß es diesen Druck in dem Falle regelt, in welchem der Stromfluß zu dem Solenoid unterbrochen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Element aus einem unter Federdruck stehenden Ventilkörper besteht, welcher eine Oberfläche darbietet, gegen welche der unter Druck stehende, vom Auslaß der Niederdruckpumpe kommende Kraftstoff entgegen der Wirkung dieser Feder wirken kann, wobei die Bewegung dieses Ventilkörpers gegen die Wirkung dieser Feder einen verstärkten Kraftstoffluß durch die Ventilelemente gestattet.
-3· Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen eingeschränkten Strömungsweg stromabwärts von diesen Ventilelementen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen mit diesem Solenoid zusammenhängenden Anker, welcher mit diesem Ventilkörper verbunden ist, wobei dann, wenn dieses Solenoid erregt wird, eine Kraft auf diesen Ventilkörper ausgeübt wird, die der von der Feder ausgeübten Kraft entgegengesetzt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch Ί, gekennzeichnet durch ein weiteres Solenoid und einen weiteren Anker, wobei dieser zusätzliche Anker mit diesem Ventilkörper gekoppelt ist, wodurch dann, wenn dieses zusätzliche Solenoid erregt wird, der Ventilkörper in einer Stellung gehalten wird, in welcher die Wirkung des Kraftstoffdrucks auf diesen Kolben aufgehoben wird.

BAD OFNGfNAL

Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Ventilkörper, mit dem ein Anker gekoppelt ist, wobei dieser Anker auf das von diesem Solenoid erzeugte Magnetfeld anspricht, und wobei dieser zusätzliche Ventilkörper mit wachsendem Stromfluß in diesem Solenoid bewirkt, daß der Kraftstoffluß durch die Ventilelemente reduziert wird, und zugleich bewirkt, daß der auf diesen Kolben ausgeübte Druck erhöht wird.