DE3524810A1

DE3524810A1 - Kraftstoffpumpeinrichtung

Info

Publication number: DE3524810A1
Application number: DE19853524810
Authority: DE
Inventors: Alec Harry North Wembley Middlesex Seilly
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1986-01-16
Also published as: GB8417862D0; ES8608100A1; GB8517539D0; GB2161548A; IT8521539A0; JPS6134345A; FR2567582A1; US4601274A; FR2567582B1; ES545102A0; IT1185236B; GB2161548B

Description

Kraftstoffpumpeinrichtung

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpeinrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Verbrennungskammer einer Verbrennungsmaschine.

Aufgabe <\ex* Erfindung i:;t es, eine Einrichtung für den angegebenen Zweck mit einem einfachen und geeigneten Aufbau vorzusehen.

Erfindungsgemäß weist eine Pumpeinrichtung für den angegebenen Zweck einen Pumpkolben, der in einer Bohrung angeordnet ist, eine Einrichtung, die durch eine Antriebswelle angetrieben wird, die in Betrieb mit einer Maschine verbunden oder einen Teil eines drehenden Teils der Maschine bildet, um den Kolben in der Bohrung hin- und herzubewegen, wobei die Bohrung mit dem Kolben erste und zweite Pumpenkammern bildet, das Volumen der zweiten Kammer zunimmt und das der ersten Kammer abnimmt während der Bewegung des Kolbens in Richtung Kraftstofflieferung und umgekehrt der Kolben in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird während der Kraftstoffauffüllung, einen sich hin- und herbewegenden Körper¹, der verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist, eine Auslaßöffnung an dem einen Ende des Zylinders zur Verbindung in Betrieb mit einer Kraftstoffeinspritzdüse an der angeschlossenen Maschine, eine Kraftstoffeinlaßöffnung zu der zweiten Kammer, ein erstes Rückschlagventil, das in der Kraftstoffeinlaßöffnung angeordnet ist, um das

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Einströmen des Kraftstoffes in die zweite Kammer zu ermöglichen, einen Druckspeicher, in dem Kraftstoff unter Druck gespeichert werden kann, ein zweites Rückschlagventil in einem Kanal, der die zweite Kammer mit dem Druckspeicher verbindet, eine erste Ventileinrxchtung, die so betrieben wird, daß diese die zweite Kammer mit dem einen Ende des Zylinders verbindet, wodurch während der Bewegung des Kolbens in Au ff Ul .1 ri ehtung Kraftstoff zu dem einen Ende des Zylinders fließt und den hin- und herbewegbaren Körper verdrängt, wobei das zweite Rückschlagventil so eingestellt ist, daß dieses sich bei einem höheren Druck als dem, der erforderlich ist, um den hin- und herbewegbaren Körper zu bewegen, öffnet, ein elektromagnetisch betriebenes Ventil, das in den Strömungsweg zwischen dem anderen Ende des Zylinders und dem Druckspeicher eingeschaltet ist, wobei das elektromagnetisch betriebene Ventil so betrieben wird, daß ein Ausfließen des Kraftstoffes aus dem anderen Ende des Zylinders während der Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers weg von dem einen Ende des Zylinders verhindert wird, wodurch die Auslenkung des hin- und herbewegbaren Körpers bestimmt wird, eine zweite Ventileinrichtung, die so arbeitet, daß die erste Kammer mit dem Druckspeicher während der Bewegung des Pumpkolbens in die Auffüllrichtung verbunden wird und eine dritte Ventileinrichtung, die so arbeitet, daß die erste Kammer mit dem anderen Ende des Zylinders während der Bewegung des Pumpkolbens in die Pumprichtung verbunden wird, auf.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Seitenschnittansicht eines Beispiels der Einrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie Y-Y von Fig. 1;

Fig. 3-5 Ansichten ähnlich der von Fig. 1, die Teile der Einrichtung in unterschiedlichen Positionen zeigen;

Fig. 6 und 7 Modifikationen der Einrichtung;

und
Fig. 8 ein weiteres Beispiel der Einrichtung.

Bezogen auf die Fig. 1 bis 5 weist die Einrichtung ein Hauptteil 10 auf, in dem ein drehbarer Verteiler 11 befestigt ist, der in dem speziellen Beispiel als eine Einheit mit der Antriebswelle 12 gebildet ist, die aus dem Hauptteil 10 herausragt und die in Betrieb so angepaßt ist, daß diese mit einem drehenden Teil der angeschlossenen Maschine verbunden ist, so daß der Verteiler sich in Übereinstimmung mit der Maschine dreht.

Der Verteiler hat ein vergrößertes Teil 13, in dem eine sich transversal erstreckende Bohrung 14 gebildet ist, wobei in der Bohrung ein Paar Pumpkolben 15 befestigt ist, die mit Nockenstößel 16 verbunden sind, und jeder Nockenstößel einen Schuh einschließt, der fest mit einer Rolle 17 verbunden ist. Den vergrößerten Teil ries Verteilers umgebend ist eine Nockenl.rommol 18 angeordnet., die auf ihrer inneren Um fangsobe rf lache in dem speziellen Beispiel vier Nocken in gleichmäßigem Winkelabstand aufweist, die die Einwärtsbewegung der Kolben 15 bewirken können, wobei die Einwärtsbewegung als Bewegung in Pumprichtung bezeichnet wird. Zusätzlich sind in dem Hauptteil an den gegenüberliegenden Seiten der Nockenstößel ein Paar weiterer Nockentrommeln 19 befestigt, die Nockenoberflächen, die den Rollen gegenüberstehen, bilden, wobei in dem Beispiel die Nockenoberflächen komplementär zu der inneren Oberfläche der Nockentrommel 18 sind. Die Oberflächen der Nockentrommeln 19 bewirken die Auswärtsbewegung der Nocken-

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stößel und Pumpkolben, wobei die Auswärtsbewegung als Bewegung in Füllrichtung bezeichnet wird. Die Nockenoberflächen und Nocken sind wenn möglich so geformt, daß die Bewegung der Pumpkolben in die Pumprichtung, d.h. eine Bewegung nach innen, über einen kleineren Winkelbereich der Drehung des Verteilers stattfindet, als der der Auswärts- oder Füllbewegung der Kolben. Es muß erwähnt werden, daß so viele Nocken vorgesehen sind wie die angeschlossene Maschine Zylinder hat. Bei einer Einrichtung, die Kraftstoff zu einer 4-Zylinder-Maschine zuführt, findet die Einwärtsbewegung der Kolben über einen Winkel von 30° des Verteilers statt, während die Auswärtsbewegung der Kolben über einen Winkel von 60° des Verteilers stattfindet.

Zwischen den Kolben wird eine sogenannte erste Pumpenkammer 20 gebildet und eine zweite Pumpenkammer 21 wird durch einen Raum in dem Hauptteil und in den die äußeren Enden der Kolben 15 hineinragend gebildet. Es muß erwähnt werden, daß, wenn die Kolben 15 nach innen bewegt werden, das Volumen der Kammer 20 abnimmt und das Volumen der Kammer 21 um dieselbe Menge zunimmt.

Die Kammer 21 steht in Verbindung mit einer Kraftstoffeinlaßöffnung 22, die in dem Hauptteil gebildet ist und zur Steuerung des Kraftstofflusses durch die Einlaßöffnung 22 ist ein erstes Rückschlagventil 23 vorgesehen. Dieses ist mit einer Feder in der geschlossenen Position vorgespannt und kann geöffnet werden, um ein Einfließen des Kraftstoffes in die Kammer 21 während der Einwärtsbewegung der Kolben zu ermöglichen.

Es ist ebenfalls ein Druckspeicher vorgesehen, der eine Kammer 24, die in dem Hauptteil gebildet ist, aufweist und in der ein verschiebbarer, mit einer Feder vorgespannter Kolben 25 angeordnet ist, der in Richtung der Einlaßöffnung 26 des

Druckspeichers vorgespannt ist. Darüber hinaus ist in der Seitenwand der Kammer eine Überlauföffnung 27 gebildet, durch die Kraftstoff zu einer Abflußleitung fließen kann, wenn sich der Kolben um eine vorbestimmte Strecke gegen die Wirkung der Feder bewegt hat. Ein zweites, mit einer Feder vorgespanntes Rückschlagventil 28 ist in einem Kanal angeordnet, der sich zwischen der zweiten Pumpenkammer und der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers erstreckt und das Ventil ist so angeordnet, daß dieses den Kraftstoffluß von der zweiten Kammer zu der Einlaßöffnung des Druckspeichers wie beschrieben wird zuläßt.

Es ist ebenfalls ein Zylinder 29 vorgesehen, in dem ein verschiebbarer hin- und herbewegbarer Körper 30 angeordnet ist. Das eine Ende des Zylinders 29 ist mit einer Öffnung 31 verbunden, die sich zu dem Rand des Verteilers hin in einer Position öffnet, in der dieser nacheinander mit meiner Mehrzahl von Rillen 32, die einen gleichen Winkelabstand zueinander haben, und die durch eine auf dem Umfang des Verteilers befindliche Rille in ständiger Verbindung stehen, übereinstimmt und mit einem Kanal 32A in dem Hauptteil 10 mit der zweiten Pumpenkammer 21. Die Öffnung 31 und die Rillen 32 bilden eine erste Ventileinrichtung.

In der Wand des Zylinders 29 ist eine Überlauföffnung 33 gebildet, die in ständiger Verbindung mit der Einlaßöffnung des Druckspeichers steht.

Das andere Ende des Zylinders 29 steht mit der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers über ein Ventil 34, das durch eine Einrichtung eines Spulenantriebs 34A betrieben wird, in Verbindung. In den Fig. 1 und 2 ist das Ventil 34 in der geöffneten Position gezeigt.

Die erste Pumpenkammer 20 steht über einen longitudinalen Ka-

nal 14A des Verteilers in diesem Beispiel in Verbindung mit vier sich radial erstreckenden Kanälen 35, die sich zu dem Rand des Verteilers erstrecken und gleiche Winkelabstände zueinander haben. Die Kanäle 35 bilden mit der Öffnung 36 ein zweites Ventil, die Öffnung 36 steht in ständiger Verbindung mit der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers. Zusätzlich bilden die Kanäle 35 mit einer weiteren Öffnung 37 ein zweites Ventil, wobei die Öffnung 37 in ständiger Verbindung mit dem anderen Ende des Zylinders 29 steht. Wie aus Fig. 2 zu erkennen, sind die Öffnungen 36 und 37 winkelmäßig voneinander entfernt, wobei in diesem Beispiel die Entfernung voneinander ungefähr 45° beträgt.

Die Einrichtung schließt eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen 38 ein, von denen nur eine gezeigt ist, um eine Verbindung zu den Kraftstoffeinspritzdüsen der angeschlossenen Maschine jeweils herzustellen. In dem speziellen Beispiel ist jede Auslaßöffnung mit einem Rückschlagzuführungsventil verbunden. Die Auslässe münden in Öffnungen 39, die sich jeweils zu dem Randbereich des Verteilers 11 hin öffnen und dieser weist einen ZufUhrungskanal 40 auf, der in ständiger Verbindung mit einer Mehrzahl von Öffnungen 41, die sich zu dem Randbereich des Verteilers hin öffnen, ist. Die Öffnungen 41 sind axial mit der Öffnung 31 ausgerichtet und im Wechsel mit den Rillen 32 angeordnet.

Der Betrieb der Einrichtung wird nun in bezug auf die Fig. 1, 3, 4 und 5 nacheinander zunächst unter Berücksichtigung der Anordnung der verschiedenen Teile der Einrichtung, wie in Fig. 1 gezeigt, beschrieben. In Fig. 1 ist das elektromagnetische Ventil 34 geöffnet und die Öffnung 31 steht in Verbindung mit der Rille 32. Zusätzlich steht die Öffnung 36 in Verbindung mit einem Kanal 35. Wenn die Kolben 15 nach außen bewegt werden, wird Kraftstoff aus der Pumpenkammer 21 aufgrund

der Verringerung des Volumens derselben verdrängt und daher wird Kraftstoff dem zuvor erwähnten einen Ende des Zylinders über die Rillen 32 und die Öffnung 31 zugeführt. Das zweite Rückschlagventil 28 bleibt geschlossen, da dessen Federvorspannung so ist, daß diese sicherstellt, daß der Kraftstoff zu dem Zylinder 29 fließt und den hin- und herbewegbaren Körper verdrängt. Der Kraftstoff, der aus dem Zylinder 29 durch die Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers verdrängt wird, fließt zu der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers. Zur gleichen Zeit wird jedoch Kraftstoff der Pumpenkammer 20 zugeführt, der durch die Öffnung 36 und den Kanal 35 fließt. Dieser Kraftstoff wird von dem Druckspeicher und dem zuvor erwähnten anderen Ende des Zylinders zugeführt. Der Zufluß von Kraftstoff zu dem einen Ende des Zylinders findet statt, wenn eine Rille 32 in Übereinstimmung mit einer Öffnung 31 gebracht wird und dies kann geringfügig verzögert werden, um alle Hohlräume, die in der Pumpenkammer 21 vorhanden sein können, zu schließen, um sicherzustellen, daß der Kraftstoff in der Pumpenkammer 21 unter Druck gesetzt wird.

Das Ventil 34 wird geschlossen, nachdem der hin- und herbewegbare Körper eine vorbestimmte Bewegung durchgeführt hat. Diese Bewegung wird in bezug auf das Profil der Ablaufflächen der Nocken und die Gradzahl der Drehung des Verteilers bestimmt. Wenn sichergestellt ist, daß eine ausreichende Menge Kraftstoff zu dem einen Ende des Zylinders 29 zugeführt ist, wird das Ventil 34 geschlossen, wodurch eine weitere Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers verhindert wird, da das Ventil die Verbindung zwischen dem anderen Ende des Zylinders und der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers unterbricht und die Öffnung 37, die in Verbindung mit dem anderen Ende des Zylinders 29 steht, wird von dem Kanal 35 durch den Verteiler abgetrennt. Obgleich die Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers 30 angehalten wird, setzen die Kolben 16 die Bewegung nach außen

fort und da kein Kraftstoff mehr zu dem einen Ende des Zylinders 29, aufgrund der Tatsache, daß der hin- und herbewegbare Körper sich nicht mehr bewegen kann, hinzufließt, fließt der Kraftstoff von der Kammer 21 durch das Ventil 28 zu der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers. Fig. 3 zeigt das Ventil 34 geschlossen, wodurch die Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers angehalten ist. Die Verdrängung von Kraftstoff aus der Pumpenkammer 21 wird solange fortgeführt, bis die Kolben sich zu ihrer äußeren maximalen Position bewegt haben, so daß die Pumpenkammer 20 dann vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist.

Fig. 4 zeigt den Beginn der Einwärtsbewegung der Kolben und zeigt den Verteiler 11 so in einer unterschiedlichen Position, daß ein Kanal 35 nun in Übereinstimmung mit einer Öffnung 37 ist, eine Öffnung 41 mit einer Öffnung 31 in Verbindung steht und die Rillen 32 abgeschlossen sind. Die Einwärtsbewegung der Kolben 15 bewirkt eine Verdrängung des Kraftstoffes aus der Pumpenkammer 20 und da das Ventil 34 nun geöffnet ist, fließt dieser Kraftstoff durch die Öffnung 37 und das geöffnete Ventil 34 zu der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers, wodurch der Kolben 25 gegen die Wirkung der Feder bewegt wird. Zur selben Zeit wird das Volumen der Kammer 21 vergrößert und dies ruft einen Unterdruck in der Kammer hervor, so daß das Ventil 23 geöffnet wird und Kraftstoff durch die Einlaßöffnung 22 eingezogen wird. Wenn nun, wie in Fig. 5 gezeigt, sich das Ventil 34 schließt, fließt der zu der Pumpenkammer 20 fließende Kraftstoff zu dem anderen Ende des Zylinders 29 und der sich hin- und herbewegende Körper 30 wird zu dem einen Ende des Zylinders hin verdrängt und Kraftstoff fließt durch die Öffnung 31 und einer mit dieser in Verbindung stehenden Öffnung 41 zu einer Auslaßöffnung 38. Der Kraftstoff wird daher zu der angeschlossenen Maschine verdrängt und die Menge des verdrängten Kraftstoffes hängt von der Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers 30 ab, die stattfindet, bevor der hin- und herbewegbare Körper die Öffnung 33 in dem Zylinder 29 nicht mehr bedeckt.

Wenn die Öffnung 33 nicht mehr verschlossen ist, fließt das verbleibende Volumen des Kraftstoffes, das aus der Pumpenkammer verdrängt wurde, zu der Einlaßöffnung 26 und bewirkt eine weitere Bewegung des Druckspeicherkolbens 25 gegen die Wirkung der Feder. Eine solche Kraftstoffverdrängung wird solange fortgesetzt, bis die Einwärtsbewegung der Kolben stattfindet.

Da sich der Verteiler weiterhin dreht, werden die verschiedenen in Fig. 1 gezeigten Verbindungen eingestellt und das Ventil 34 wird in die geöffnete Position bewegt. Die Kolben 15 beginnen sich nun nach außen zu bewegen und wie zuvor beschrieben fließt Kraftstoff, der aus der Pumpenkammer 21 verdrängt wurde, zu dem einen Ende des Zylinders 29 unter Mitnahme des hin- und herbewegbaren Körpers, der sich daher zu dem gegenüberliegenden Ende des Zylinders bewegt. Der Vorgang wiederholt sich dann. Da Kraftstoff während des Betriebs der Einrichtung zu dem Druckspeicher strömt, wird dessen Kolben beginnen, die Öffnung 27 freizugeben, um überschüssigen Kraftstoff zu dem Ablaufkanal ausfließen zu lassen. Während eines Betriebszyklus wird das Ventil 34 zweimal geschlossen, das erstemal zur Bestimmung der Menge des Kraftstoffes, der während des nächsten Kolbenhubs der Einrichtung geliefert wird, und zum zweitenmal, um den Beginn der Kraftstofflieferung einzuleiten.

Bei dem beschriebenen Aufbau hat der Ausfall des Antriebs für das Ventil 34 zur Folge, daß das Ventil 34 in der geöffneten Position verbleibt und in dieser Position wird, obgleich der hin- und herbewegbare Körper 30 seine maximale Strecke während der Auswärtsbewegung der Kolben 15 zurücklegt, kein Kraftstoff durch eine Auslaßöffnung 38 geliefert, da während der Einwärtsbewegung der Kolben der aus der Pumpenkammer 20 verdrängte Kraftstoff direkt zu dem Druckspeicher fließt und keine Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers bewirkt. In den

folgenden Betriebszyklen wird sich daher der hin- und herbewegbare Körper auch nicht bewegen. Ein Ausfallen des Ventils in der geschlossenen Position wird ebenfalls ein Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zur Folge haben, da in diesem Fall der hin- und herbewegbare Körper 30 am Ende einer Einspritzzeitdauer an dem rechten Ende des Zylinders 29 während der folgenden Auffüllzeitdauern verbleibt.

Es ist mit der beschriebenen Einrichtung ebenfalls möglich, eine Hilfseinspritzung von Kraftstoff zu erreichen. Dies wird durch Öffnen des Ventils 34 nach dem beginnenden Schließen erreicht, um eine Lieferung von Kraftstoff zu bewirken, und dann wird das Ventil wieder geschlossen, so daß die verbleibende Menge des Kraftstoffes geliefert wird.

Die zulässige Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers 30 muß mindestens gleich der maximalen Menge des Kraftstoffes, der zur Versorgung der angeschlossenen Maschine erforderlich ist, sein. Für Maschinen, die keine zusätzliche Menge von Kraftstoff für Startzwecke benötigen, ist es möglich, eine mechanische Unterbrechung zur Begrenzung der Bewegungsstrecke des hin- und herbewegbaren Körpers vorzusehen, um somit eine Unterbrechung für die maximale Kraftstoffmenge vorzusehen. Für Maschinen, die eine zusätzliche Menge von Kraftstoff für Startzwecke benötigen, ist dies nicht möglich.

Das Ventil 34 muß sorgfältig entworfen werden, und ideal für dessen Ventilteil ist es, wenn dieses sich schließt, wenn die Spule des angeschlossenen Antriebs mit Leistung versorgt wird. Bei sorgfältigem Entwurf des Antriebs ist es möglich, das Ventilprellen zu minimieren. Alternativ kann das Ventilteil in der geschlossenen Position mit einer Feder vorgespannt werden und wird durch den Antrieb in die geöffnete Position gebracht. Dies hat jedoch Probleme mit dem Ventilprellen zur Folge.

Wie beschrieben wird das Ventil 34 zweimal während eines Betriebszyklus geschlossen, zum einen, um den Fluß des Kraftstoffes aus dem anderen Ende des Zylinders 29 während der Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers zu unterbrechen, wobei der Beginn der Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers von der Übereinstimmung einer Rille mit einer Öffnung abhängt, und zum anderen, um die Lieferung von Kraftstoff zu beginnen. In beiden Fällen bedeutet dies die gleiche Bewegung des Ventils, d.h. das Schließen des Ventils, was kritisch ist und das Ventil und dessen Antrieb müssen unter Berücksichtigung dieser Tatsache entworfen werden. Es ist jedoch auch möglich, es so einzurichten, daß das Ventil geschlossen ist, zum einen während der Zeitdauer, um mit dem geschlossenen Ventil die Zuführung von Kraftstoff zu der angeschlossenen Maschine zu beginnen und um dann geschlossen zu bleiben, so daß eine Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers verhindert wird, während sich die Kolben nach außen bewegen können. Das Ventil wird geöffnet, um eine Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers weg von dem einen Ende des Zylinders in einer angemessenen Zeit während der Auswärtsbewegung der Kolben zu ermöglich. In diesem Fall ist jedoch das Öffnen des Ventils ebenfalls kritisch und der Entwurf des Ventils und dessen Antrieb ist noch kritischer.

Bei der beschriebenen Einrichtung hat die Unterbrechung der Kraftstoffzuführung keine merkliche Verringerung des Kraftstoffdruckes in der Einspritzdüse zur Folge und daher ist das Ende der Kraftstoffzuführung zu der Maschine verhältnismäßig langsam. Zur Beschleunigung des Abbrechens der Kraftstoffzuführung kann die beschriebene Einrichtung wie in Fig. 6 gezeigt modifiziert werden.

Die Teile der Einrichtung von Fig. 6, die dieselbe Funktion haben wie solche, die zuvor beschrieben wurden, sind mit den-

selben Bezugszeichen gekennzeichnet. In diesem Fall ist der hin- und herbewegbare Körper 30 in einem Zylinder 45, der langer ist als der Zylinder 29, verschiebbar. Benachbart dem einen Ende des Zylinders ist ein Ventilsitz 46 für das Ventilteil 47 gebildet, dessen Hauptteil in dem Zylinder 45 verschiebbar ist. Das Ventilteil besitzt einen Kopf, der in Eingriff mit dem Ventilsitz steht und eine umlaufende Aussparung ist neben dem Kopf gebildet, wobei die Aussparung 48 mit der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers über eine Drosselstelle 48A verbunden ist. Darüber hinaus ist das Ventilteil mit einer Feder vorgespannt, die dieses in Berührung mit dem Ventilsitz bringt und ist mit einer zentralen Bohrung, die sich zwischen den Enden desselben erstreckt, versehen.

Das eine Ende des Zylinders ist mit der Öffnung 31 verbunden. Die Position der Teile in Fig. 6 stellt das Ende des Füllhubes des hin- und herbewegbaren Körpers, mit geschlossenem Ventil 34, dar. Wenn die Kolben 15 beginnen, sich mit geschlossenem Überströmventil nach innen zu bewegen, wird der hin- und herbewegbare Körper 30 wie beschrieben gegen das eine Ende des Zylinders 45 bewegt und Kraftstoff wird aus der Öffnung 31 verdrängt, wobei der Kraftstoff durch die Bohrung in dem Ventilteil 47 fließt. Es ist vorgesehen, daß kurz bevor die Öffnung 33 von dem hin- und herbewegbaren Körper freigegeben wird, dieser in Eingriff mit dem Ventilteil 47 steht, um den Kopf des Ventilteils von dem Ventilsitz abzuheben. Der Druck in dem einen Ende des Zylinders fällt daher schnell auf den Druck in dem Druckspeicher ab und diese Druckreduktion bringt ein schnelles Beenden der Kraftstoffzuführung zu der angeschlossenen Maschine mit sich. Der hin- und herbewegbare Körper 30 bewegt sich solange weiter, bis die Öffnung 33 freigegeben ist, wodurch zusätzlicher Kraftstoff, der von der ersten Pumpenkammer 20 geliefert wird, in den Druckspeicher fließen kann. Wenn die Einwärtsbewegung der Kolben 15 endet,

so daß Kraftstoff nicht mehr dem anderen Ende des Zylinders zugeführt wird, wird sich das Ventilteil 47 in die geschlossene Position unter der Wirkung der Feder bewegen und wird ebenfalls den hin- und herbewegbaren Körper 30 von dem einen Ende des Zylinders verdrängen, um die Öffnung 33 zu schließen. Wenn das Ventil 34 geschlossen gehalten wird, wird der Druck in der Auslaßöffnung auf den in dem Druckspeicher 25 reduziert.

Als eine Alternative zur Verbindung der umlaufenden Aussparung 48 mit der Einlaßöffnung des Druckspeichers kann diese über eine Drosselstelle mit einem Ablaufkanal verbunden sein, so daß der Druck in der Öffnung 41 und dem angeschlossenen Kanal 40 und den Öffnungen 39 auf einen geringen Wert reduziert wird.

Es wurde erwähnt, daß in dem Fall, in dem es nicht notwendig ist, eine zusätzliche Menge von Kraftstoff der angeschlossenen Maschine für Startzwecke zuzuführen, eine maximale Kraftstoff unterbrechung vorgesehen sein kann, um die Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers 30 weg von dem einen Ende des Zylinders zu begrenzen. Die maximale Kraftstoffunterbrechung kann in Form einer mechanischen Unterbrechung ausgebildet sein, z.B. in Form einer einstellbaren Schraube, die an dem anderen Ende des Zylinders befestigt ist oder in Form einer weiteren Öffnung, die sich von dem Zylinder 29 oder 45 in einer Position, die von dem Ende des hin- und herbewegbaren Körpers benachbart dem einen Ende des Zylinders freigegeben wird, nachdem der hin- und herbewegbare Körper sich entlang der maximalen Strecke bewegt hat, erstreckt. Die Öffnung kann mit der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers verbunden sein und dieser hat die Wirkung, daß beide Enden des hin- und herbewegbaren Körpers, wenn die Öffnung freigegeben wird, dem

Druck in dem Druckspeicher ausgesetzt sind, wodurch die Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers angehalten wird.

Als eine Alternative zu dem Aufbau in Fig. 6 kann die Anordnung von Fig. 7 vorgesehen werden, in der der hin- und herbewegbare Körper 49 verschiebbar in einem Zylinder 50 angeordnet ist und an seinem Randbereich mit einer umlaufenden Rille

51 versehen ist, die über eine Bohrung, die in dem hin- und herbewegbaren Körper gebildet ist, in Verbindung mit dem einen Ende des Zylinders steht. Die Rille 51 wird, bevor die Öffnung 33 von dem hin- und herbewegbaren Körper freigegeben wird, mit einer Öffnung 52, die in den Zylinder ragt und mit der Einlaßöffnung 26 des Druckspeichers in Verbindung steht, in Übereinstimmung gebracht. Folglich wird der Druck in dem einen Ende des Zylinders vor dem Freigeben der Öffnung 33 reduziert. Um ein Übersteuern des hin- und herbewegbaren Körpers zu verhindern, ist an dem einen Ende des Zylinders ein mit einer Feder vorgespannter Ring 53 vorgesehen und dieser Ring steht in Eingriff mit dem hin- und herbewegbaren Körper, bevor die Rille 51 mit der Öffnung 52 übereinstimmt. Die Tatsache, daß der Ring mit einer Feder vorgespannt ist bedeutet, daß, wenn die Kolben 15 bei der Einwärtsbewegung ihre maximale Strecke zurückgelegt haben, der hin- und herbewegbare Körper zu einer Position zurückgeführt wird, in der die Öffnung

52 gerade gegen die umlaufende Rille 51 abgeschlossen ist. Wie bei dem vorhergehenden Beispiel kann die Öffnung 52 über eine Drosselstelle mit einem Ablaufkanal verbunden sein, anstatt mit der Einlaßöffnung des Druckspeichers. Darüber hinaus kann die Öffnung 52 so angeordnet sein, daß diese von dem Ende des hin- und herbewegbaren Körpers 49 am einen Ende des Zylinders freigegeben wird, so daß eine maximale Kraftstoffunterbrechung erhalten wird.

Die beschriebene Einrichtung kann dadurch modifiziert werden,

daß der Verteiler von dem gegenüberliegenden Ende wie dem gezeigten angetrieben wird. Dies erleichtert die Abdichtung der Einrichtung und insbesondere wird die Notwendigkeit eine Dichtung zwischen der Antriebswelle und dem Hauptteil der Einrichtung, die dem Kraftstoffdruck in der Kammer 21 widerstehen kann, vorzusehen, vermieden. Es ist ebenfalls möglich, den hin- und herbewegbaren Körper in dem Verteiler anstatt in dem Hauptteil anzuordnen.

Die in bezug auf die Figuren beschriebene Anordnung dient zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Mehrzylindermaschine und die Auslässe der Einrichtung sind, wie bekannt, durch individuelle Röhren mit den Einspritzdüsen verbunden. Diese Röhren können eine beachtliche Länge haben und in einigen Anwendungsfällen ist es erwünscht, die Einspritzdüse direkt an der Einrichtung zu befestigen, um in bekannter Weise eine Einspritzung als geschlossene Einheit zu bilden. In diesem Fall ist jeder Zylinder der Maschine mit einer Einspritzung als geschlossene Einheit versehen. Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die jedoch nach dem Prinzip der Einspritzung als geschlossene Einheit aufgebaut ist, wird nun in bezug auf die Fig. 8 beschrieben.

Bezogen auf Fig. 8 schließt die Einrichtung ein Hauptteil 60, auf dem eine Kraftstoffeinspritzdüse 61 befestigt ist, ein. Das Hauptteil besitzt ein Paar gegenüberliegender Bohrungen 62, 63, in denen die Kolben 64 und 65 jeweils angeordnet sind. Der Kolben 64 bildet zusammen mit der Bohrung 62 die sogenannte erste Pumpenkammer 66 und der Kolben 65 bildet zusammen mit der Bohrung 63 die zweite Pumpenkammer 67. Die inneren Enden der Kolben sind so miteinander verbunden, daß die zwei Kolben synchron betrieben werden und zusammen das Äquivalent zu einem der Kolben 15 des ersten Beispiels bilden. Die Kolben werden durch einen oder mehrere Nocken in zeitlicher Beziehung

zu der verbundenen Maschine angetrieben. Eine Kraftstoffeinlaßöffnung 58 steht mit der Pumpenkammer 67 über ein Rückschlagventil 69 in Verbindung, das dem Rückschlagventil 23 des beschriebenen Beispiels entspricht. Darüber hinaus ist die Pumpenkammer 67 mit einer Druckspeicherkammer 70 über ein Rückschlagventil 71 verbunden, wobei das Ventil dem Ventil 28 des vorangegangenen Beispiels entspricht. Wie in dem vorangegangenen Beispiel schließt der Druckspeicher einen mit einer Feder vorgespannten Kolben 72 ein, der in einem Zylinder, der in dem Hauptteil gebildet ist, angeordnet ist.

In dem Hauptteil ist ebenfalls ein Zylinder 73 gebildet, in dem verschiebbar ein hin- und herbewegbarer Körper 74 angeordnet ist. Das eine Ende des Zylinders 73 ist mit der Kraftstoffeinlaßöffnung der Einspritzdüse 61 verbunden und das andere Ende des Zylinders ist mit der Druckspeicherkammer 70 über ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil 75 verbunden. Darüber hinaus ist in der Wand des Zylinders 73 eine Öffnung 76 gebildet, die der Öffnung in dem vorangegangenen Beispiel entspricht und die Öffnung 76 ist mit der Druckspeicherkammer verbunden.

In dem vorangegangenen Beispiel ist der Drehverteiler in der Lage, die Funktion des Drehteils des ersten, zweiten und dritten Ventils durchzuführen. In diesem Beispiel jedoch gibt es kein Äquivalent zu dem Drehverteiler und daher werden die zuvor erwähnten Ventile durch Rückschlagventile gebildet. Das erste Ventil weist ein Rückschlagventil 77 auf, das das eine Ende des Zylinders 73 mit der Pumpenkammer 67 verbindet, wobei das Ventil 77 den Kraftstoffzufluß zu dem einen Ende des Zylinders ermöglicht.

Das zweite Ventil wird durch ein Rückschlagventil 78 gebildet, das in einem Kanal, der die Pumpenkammer 66 mit der Druckspeicherkammer 70 verbindet, angeordnet ist. Schließlich wird das

dritte Ventil durch ein Rückschlagventil 79 gebildet, das in einem Kanal, der die Pumpenkammer 66 mit dem anderen Ende des Zylinders 73 verbindet, angeordnet ist.

In Betrieb wird, unter Berücksichtigung der Teile in der Position in Fig. 8, Kraftstoff aus der Pumpenkammer 67 zu dem einen Ende des Zylinders 73 über das Rückschlagventil 77 verdrängt. Das Ventil 71 ist geschlossen und das Ventil 75 ist geöffnet. Wenn sichergestellt ist, daß eine ausreichende Menge Kraftstoff in das eine Ende des Zylinders geflossen ist, wird das Ventil 75 geschlossen, um die Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers anzuhalten und die überschüssige Kraftstoffmenge wird durch den Kolben 65 in die Druckspeicherkammer 70 über das Rückschlagventil 71 verdrängt.

Wenn die Kolben sich in die entgegengesetzte Richtung, d.h. nach unten in Fig. 8, bewegen, wird Kraftstoff aus der Pumpenkammer 66 verdrängt und wenn das Ventil 75 geöffnet ist fließt der Kraftstoff durch das Ventil 79 und das Ventil 75 zu der Druckspeicherkammer. Um eine Kraftstoffzuführung zu erhalten, wird das Ventil 75 geschlossen und der Kraftstoff fließt dann in das andere Ende des Zylinders 73, um den hin- und herbewegbaren Körper 74 zu dem einen Ende der Bohrung zu verdrängen und zu der Einspritzdüse. Dieser Kraftstoffluß wird solange fortgesetzt, bis der hin- und herbewegbare Körper die Öffnung 76 freigibt, woraufhin die verbleibende Kraftstoffmenge, die von dem Kolben 64 verdrängt wird, zu der Druckspeicherkammer fließt. In der Zwischenzeit wird das Volumen der Pumpenkammer 67 vergrößert und Kraftstoff wird in die Pumpenkammer von der Einlaßöffnung 68 über das Rückschlagventil 69 eingezogen. Wenn die Kolben mit der Aufwärtsbewegung beginnen, öffnet sich das Rückschlagventil 78 und läßt Kraftstoff in die Pumpenkammer 66 von der Druckspeicherkammer 70 fließen und weiterhin wird Kraftstoff aus der Pumpenkammer 67 verdrängt und fließt

über das Rückschlagventil 77 in das eine Ende des Zylinders, wodurch, unter der Annahme, daß das Ventil 75 geöffnet ist, der hin- und herbewegbare Körper 74 zu dem anderen Ende des Zylinders verdrängt wird. Wenn das Ventil 75 geschlossen wird, wenn die gewünschte Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers stattgefunden hat, fließt der überschüssige Kraftstoff, der aus der Pumpenkammer 67 verdrängt ist, über das Rückschlagventil 71 zu der Druckspeicherkammer. Es wird erwähnt, daß das Ventil 77 bei einem geringeren Druck als das Ventil 71 öffnen muß, um sicherzustellen, daß der Kraftstoff vorzugsweise zu dem einen Ende des Zylinders 73 fließt und nicht in die Druckspeicherkammer 70.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Modifikationen können auf die Einrichtung in der Fig. 8, wenn gewünscht, angewendet werden.

In beiden Beispielen wird das Schließen des Überströmventils 34 behandelt, das notwendig ist, um die Kraftstoffmenge, die von der Einrichtung geliefert wird, zu bestimmen und ebenfalls den Beginn der Kraftstofflieferung bestimmt. Der Entwurf des Überströmventils und des damit verbundenen Antriebs ist daher viel einfacher.

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Claims

352A81O

PH

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 9O

MB 65-3504 P/Ka/hu

LUCAS INDUSTRIES public limited company Birmingham / Großbritannien

Kraftstoffpumpeinrichtung

PATENTANSPRÜCHE

f IJKraftstoffpumpeinrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Verbrennungskammer einer Verbrennungsmaschine, gekennzeichnet durch einen Pumpkolben (15), der in einer Bohrung (14) angeordnet ist, eine Einrichtung, die von einer Antriebswelle (12) angetrieben wird, die in Betrieb mit einem rotierenden Teil der Maschine verbunden ist oder einen Teil des rotierenden Teils bildet, um den Kolben (15) in der Bohrung (14) hin- und herzubewegen, wobei die Bohrung (14) mit dem Kolben (15) eine erste (20) und zweite (21) Pumpenkammer bildet, das Volumen der zweiten Kammer (21) zunimmt und das der ersten Kammer (20) abnimmt während der Bewegung des Kolbens (15) in eine Kraftstofförderrichtung und umgekehrt, wenn der Kolben (15) in die entgegengesetzte Kraftstoffül J rioht.unp; bewegt wird, einen hin- und herbewegbaren Körper (30), der in

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8000 MÜNCHEN 90 . WlLLROIDERSTR. 8 · TEL. (089)640640

dem Zylinder (29) verschiebbar ist, eine Auslaßöffnung an dem einen Ende des Zylinders (29) zur Verbindung in Betrieb mit einer Kraftstoffeinspritzdüse der angeschlossenen Maschine, eine Kraftstoffeinlaßöffnung (22), die mit der zweiten Kammer (21) verbunden ist, ein erstes Rückschlagventil (23), das in der Kraftstoffeinlaßöffnung (22) angeordnet ist, um den Kraftstoff in die zweite Kammer (21) fließen zu lassen, einen Druckspeicher, in dem Kraftstoff unter Druck gespeichert werden kann, ein zweites Rückschlagventil (28) in einem Kanal (32A), der die zweite Kammer (21) mit dem Druckspeicher verbindet, ein erstes Ventil, das betriebsmäßig die zweite Kammer (21) mit dem einen Ende des Zylinders (29) verbindet, wodurch während der Bewegung des Kolbens (15) in Kraftstoffüllrichtung Kraftstoff zu dem einen Ende des Zylinders (29) fließt und den hin- und herbewegbaren Körper (30) verdrängt, wobei das zweite Rückschlagventil (28) so eingestellt ist, daß dieses sich bei einem höheren Druck öffnet, als der, der notwendig ist, um den hin- und herbewegbaren Körper (30) zu bewegen, ein elektromagnetisch betriebenes Ventil (34), das in Fließrichtung zwischen das andere Ende des Zylinders (29) und den Druckspeicher eingeschaltet ist, um das Ausströmen von Kraftstoff aus dem anderen Ende des Zylinders (29) während der Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers (30) weg von dem einen Ende des Zylinders (29) zu verhindern, wodurch der Weg des hin- und herbewegbaren Körpers (30) bestimmt wird, ein zweites Ventil, das zur Verbindung der ersten Kammer (20) mit dem Druckspeicher während der Bewegung des Pumpkolbens (15) in Füllrichtung betrieben wird und ein drittes Ventil, das zur Verbindung der ersten Kammer (20) mit dem anderen Ende des Zylinders (29) während der Bewegung des Pumpkolbens (15) in Pumprichtung betrieben wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch eine Überlauföffnung (33), die in der

Wand des Zylinders (29) gebildet ist, wobei die Überlauföffnung (33) von dem hin- und herbewegbaren Körper (30) freigegeben wird nach einer vorbestimmten Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers (30) zu dem einen Ende des Zylinders (29), wodurch die Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers (30) angehalten wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Überlauföffnung (33) mit dem Druckspeicher verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,

gekennzeichnet durch ein Ventil, das zur Verbindung des einen Endes des Zylinders (29) mit einem Ablaufkanal,unmittelbar bevor die Überlauföffnung (33) von dem hin- und herbewegbaren Körper (30) freigegeben wird, betrieben wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen elastisch vorgespannten Ventilteil aufweist, der an dem einen Ende des Zylinders (29) angeordnet ist, das Ventilteil so angeordnet ist, daß dieses in Eingriff mit dem hin- und herbewegbaren Körper (30) steht, um das Ventil während der Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers (30) zu dem einen Ende des Zylinders (29) hin zu öffnen.
6. Einrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil eine Öffnung in der Wand des Zylinders (29) und einen Kanal in dem hin- und herbewegbaren Körper (30) aufweist, der Kanal mit dem einen Ende des Zylinders (29) in Verbindung steht und so angeordnet ist, daß dieser in Übereinstimmung mit der Öffnung ist, unmittelbar bevor die Überlauföffnung (27) von dem hin- und herbewegbaren Körper (30) freigegeben wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,

gekennzeichnet durch eine Feder, die so betrieben wird, daß ein Übersteuern des hin- und herbewegbaren Körpers (30) verhindert wird, wobei die Feder das hin- und herbewegbare Teil (30) von dem einen Ende des Zylinders (29) um eine ausreichende Strecke zum Schließen des Kanals und der Öffnung weg bewegt .
8. Einrichtung nach Anspruch 4,

gekennzeichnet durch eine Drosselstelle (48A), die hinter dem Ventil angeordnet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufkanal von dem Druckspeicher gebildet wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung so angeordnet ist, daß diese von dem hin- und herbewegbaren Körper (30) während dessen Bewegung weg von dem einen Ende des Zylinders (29) freigegeben wird, wodurch die maximale Bewegung des hin- und herbewegbaren Körpers (.30) begrenzt wird.
11. Einrichtung nach Anspruch I₁

gekennzeichnet durch einen Drehverteiler (11), wobei die Bohrung in dem Drehverteiler (11) gebildet ist, eine Nockeneinrichtung (18, 19), die den Drehverteiler (11) umgibt, eine Einrichtung, die den Kolben (15) mit der Nockeneinricjhtung (18, 19) verbindet, wodurch der Kolben (15) sich währ|end der Drehung des Verteilers hin- und herbewegt, wobei das erste, zweite und dritte Ventil durch Zusammenwirken der Öffhungen in dem Verteiler (11) und einem umgebenden Körper gebildet sind, und ein weiteres Ventil zur Verbindung des einen Endes

des Zylinders (29) nacheinander mit einer Mehrzahl von Auslaß-Öffnungen, um eine Zuführung von Kraftstoff zu einer Mehrzylindermaschine der Einrichtung zu ermöglichen.
12. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste, zweite und dritte Ventil jeweils durch ein von einer Feder vorgespanntes Rückschlagventil gebildet werden und das erste Ventil sich bei einem niedrigeren Druck als das zweite Rückschlagventil öffnet.