DE3528603A1

DE3528603A1 - Kraftstoffpumpvorrichtung

Info

Publication number: DE3528603A1
Application number: DE19853528603
Authority: DE
Inventors: Francis Robert Buckhurst Hill Essex Draper; John Howard Cheltenham Cloucestershire Francis; Alan Peter Cirencester Gloucestershire Ogburn
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1984-08-10
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1986-02-20
Also published as: BR8503769A; US4706635A; JPH0730716B2; ES546064A0; JPS6155321A; IT8521901A0; FR2568945A1; IT1184804B; GB2165666A; GB8420413D0; GB8518849D0; FR2568945B1; ES8702582A1; GB2165666B

Description

■Opl.-lngr."Josef Funken

:::': ' Patentanwalt

Am Lerchenfeld 14 ■ 4133 Neukirchen-Vluyn

Anwaltsakte 2219 7. August 1985

LUCAS INDUSTRIES

public limited company · ·

Great King Street 35286

Birmingham B19 2XF

England

Kraftstoffpumpvorrichtung Kraftstoffpumpvorrichtung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpvorrichtung für die Lieferung von Kraftstoff nach einem Verbrennungsmotor hin und enthält eine Antriebswelle, die geeignet ist, an einen Drehteil eines Motors gekuppelt zu werden, nach dem Kraftstoff hin zu liefern ist, einen Pumpplungerkolben, der in einer Bohrung hin- und herbewegbar ist, einen Nocken, der mit der Antriebswelle verbunden und angeordnet ist, um dem Plungerkolben eine Einwärtspumpbewegung zu erteilen, wenn die Welle rotiert, wobei der genannte Nocken eine Nockennase aufweist, die eine vordere Flanke und eine hintere Flanke bildet, wobei die vordere Flanke für die Vorwärtsdrehung des Motors dem Plungerkolben eine Einwärtsbewegung erteilt, einen Verteilerbauteil, der mit der Antriebswelle verbunden ist, für das Verteilen von Kraftstoff,

der von der Bohrung her nach einer Mehrzahl von Auslaßöffnungen hin der Reihe nach während aufeinanderfolgender Einwärtsbewegungen des Plungerkolbens verschoben wird_r Mittel für die Lieferung von Kraftstoff nach der Bohrung hin, ein elektrisch gesteuertes Ventil, durch welches hindurch Kraftstoff von der Bohrung her während der Einwärtsbewegung des Plungerkolbens entweichen kann, elektrische Schaltungsmittel für das Steuern des Betriebs des genannten Ventils, wobei die genannten Schaltungsmittel auf verschiedene Motorbetriebsparameter und gewünschte Betriebsparameter ansprechen, um so die zeitlich richtige Abstimmung von Kraftstofflieferung und der Menge von Kraftstoff, die nach dem Motor hin geliefert wird, zu regeln, sowie eine Meßgrößenumformeranordnung für das Liefern von Signalen nach der Schaltungsanordnung hin, welche die Winkelstellung der Antriebswelle anzeigt.

Es ist bekannt, die Umformermittel in Form eines Paars von Scheiben vorzusehen, die auf der Welle angebracht sind, mit entsprechenden Umformern. Die Umformer sprechen auf Markierungen oder andere Indizien, beispielsweise Zähne, auf der Scheibe an, wodurch, wenn die Markierungen die Umformer passieren, elektrische Signale nach der Schaltungsanordnung hin geliefert werden. Eine der Scheiben und ihr zugeordneter Umformer ist angeordnet, um eine große Anzahl von Signalen pro Umdrehung der Welle vorzusehen, während die andere Scheibe und ihr zugeordneter Umformer eine Anzahl von Signalen pro Umdrehung der Welle vorsieht, gleich in der Anzahl der Anzahl von Auslässen. Die Signale, die durch die genannte andere Scheibe und den Umformer vorgesehen werden, wurden so angeordnet, daß sie ungefähr an den oberen Totpunktpositionen des Plungerkolbens auftreten, und die Schaltungsanordnung beginnt, die Signale zu zählen,

die durch die eine Scheibe und den Umformer vorgesehen werden, so daß das vorgenannte Ventil während der nächsten Einwärtsbewegung des Plungerkolbens in dem gewünschten Augenblick und für die gewünschte Dauer geschlossen wird. Während dieser Zeit ist das eine Ende der Bohrung, von welchem her Kraftstoff während der Einwärtsbewegung des Plungerkolbens verdrängt wird, in Verbindung mit einem Auslaß.

Diese Anordnung kann so vorgesehen werden, daß sie zufriedenstellend arbeitet. Jedoch müssen bestimmte Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Falls aus irgendeinem Grund der Motor in umgekehrter Richtung rotiert, erhält die Schaltungsanordnung immer noch Signale und betätigt das Ventil. Jedoch wird das Ventil geschlossen werden, wenn der Plungerkolben einwärts bewegt wird durch das, was normalerweise die hintere Fläche des Nockens ist. In dieser Situation kann das eine Ende der Bohrung keine Verbindung mit einem Auslaß aufweisen, und eine hydraulische Sperre (Hydraulic Lock) kann auftreten, welche Schaden an der Vorrichtung hervorrufen könnte. Ferner wird, falls das eine Ende der Bohrung mit einem Auslaß in Verbindung gebracht wird, etwas Kraftstoff nach dem Motor hin geliefert werden, was den Umkehrlauf des Motors unterstützen bzw. begünstigen würde.

Um dieses Problem zu überwinden, wird ein zusätzliches Signal durch die andere Scheibe und den Umformer vorgesehen, welches unter normalen Umständen sofort nach einem der vorgenannten Signale auftritt.

Falls sich der Motor in der Gegenrichtung dreht, kann das Muster der Intervalle zwischen der Erzeugung der Signale durch die andere Scheibe und den Umformer durch die Schaltungsanordnung als einen Gegenlauf anzeigend erkannt werden und Schritte können unternommen werden, um sicherzustellen, daß das Ventil sich öffnet, um das Bilden der hydraulischen Sperre und die Lieferung von Kraftstoff nach dem Motor hin zu

vermeiden. Um diese Sicherheit vorzusehen, muß die Schaltungsanordnung komplexer vorgesehen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der genannten Art in einfacher und zweckmäßiger Form vorzusehen.

Erfindungsgemäß umfaßt bei einer Vorrichtung der angegebenen Art die genannte Meßgroßenumformeranordnung Mittel für das Vorsehen von Plungerkolbenpositionssignalen, im wesentlichen in der Mitte der Bewegung des Plungerkolbens entlang der normalen hinteren Flanke der Nockennase, wodurch, falls die Motorrotation reversiert wird, das Ventil geschlossen wird, nachdem der Plungerkolben das Oberteil der Nockennase erreicht hat.

Ein Beispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung,

Fig. 2 eine abgewickelte Ansicht cjes Nockenprofils, während
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Teils einer elektrischen Schaltungsanordnung, die einen Teil der Vorrichtung bildet, erkennen läßt.

Auf Fig. 1 der Zeichnungen Bezug nehmend, weist die Vorrichtung einenPlungerkolben 10 auf, der in einer Bohrung 11, die in dem Gehäuse der Vorrichtung vorgesehen ist, hin- und herbewegbar ist. Einwärtsbewegung wird dem Plungerkolben erteilt mittels eines Drehnockens 12, welcher auf einer Antriebswelle 12A angebracht ist, die bei Benutzung mit einem Drehteil des Motors verbunden ist. Bei dem besonderen Beispiel ist der Nocken mit sechs Nockennasen 13 versehen, da die Vorrichtung dazu bestimmt ist, Kraftstoff nach einem Sechszylindermotor hin zu liefern.

In Verbindung mit dem inneren oder einem Ende der Bohrung 11 befindet sich eine Verteileranordnung, allgemein angedeutet bei 14, die in dem besonderen Beispiel einen Drehbauteil 15 aufweist, der an die Antriebswelle 12A gekuppelt ist und innerhalb des umgebenden Gehäuses der Vorrichtung untergebracht ist. Der Verteilerbauteil ist mit einem sich nach außen erstreckenden Lieferdurchlaß 16 versehen, der mit der Bohrung 11 verbunden ist, und in dem umgebenden Teilstück des Gehäuses ist eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen 17 vorgesehen, in der gleichen Anzahl wie die Anzahl der Nockennasen, wobei die Auslaßöffnungen bei Benutzung entsprechend mit den Einspritzdüsen des zugeordneten Motors verbunden sind.

Ebenfalls in Verbindung mit dem inneren Ende der Bohrung 11 befindet sich ein elektrisch betätigtes Ventil 18, welches erregt werden kann, um ein Entweichen von Kraftstoff von der Bohrung 11 her während der Einwärtsbewegung des Plungerkolbens 10 zu verhindern. Das Ventil wird durch eine elektrische Schaltungsanordnung 19 gesteuert, welche die Funktion ausübt, den zugeordneten Motor zu regeln, und außerdem sicherstellt, daß das Ventil 18 zum richtigen Zeitpunkt während des Betriebszyklus und für die erforderliche Zeitspanne geschlossen ist, damit die Zuführung von Kraftstoff nach dem zugeordneten Motor hin zum richtigen Zeitpunkt und mit dem richtigen Betrag vor sich gehen kann. Die Schaltungsanordnung 19 empfängt zumindest ein gewünschtes Motorbetriebsparametersignal an einem Eingang 20.

Dieses Signal ist ein Anforderungssignal, das durch einen Meßgrößenumformer geliefert werden kann, der mit dem Gaspedal des Fahrzeugs verbunden ist, das durch den zugeordnetem Motor angetrieben wird. Darüber hinaus empfängt die Schaltungsanordnung Signale von einer Meßgrößenumformeranordnung her, die allgemein bei 21 angedeutet ist, wobei sie aus diesen

Signalen die Position des Plungerkolbens ermitteln kann.

Nunmehr auf Fig. 2 Bezug nehmend, ist darin eine abgewickelte Ansicht des Nockens 12 dargestellt. Der Pfeil X gibt die normale Bewegungsrichtung des Nockenstößels an, der in Fig. 1 nicht dargestellt ist, so daß die bei 22 angedeuteten Flächen die normalen vorderen Flächen der Nockennasen sind und die Flächen 23 die normalen hinteren Flächen sind. Die Intervalle, mit A bezeichnet, stellen die Zeitspannen dar, in denen der Lieferdurchlaß 16 mit einem Auslaß 17 in Verbindung ist, wobei natürlich darauf hingewiesen sei, daß der Lieferdurchlaß 16 der Reihe nach auf die Auslässe paßt. Die mit B bezeichneten Intervalle, die während der Intervalle A auftreten, stellen das Schließen des Ventils 18 dar, so daß während der Intervalle B, während sich der Plungerkolben nach innen bewegt und während das Ventil 18 geschlossen ist, Kraftstoff nach einem Auslaß hin geliefert wird. Die Intervalle A sind so vorgesehen, daß sie wesentlich langer sind als das maximale Intervall B, um eine Einschränkung für den Kraftstofff luß^ durch teilweises Aufeinanderpassen des Lieferdurchlasses 16 auf eine Auslaßöffnung 17, zu vermeiden.

Bei einer bekannten Anordnung weist die Meßgrößenumformer anordnung 21 ein Paar Scheiben auf, die auf der Antriebswelle montiert sind und denen entsprechende Umformer zugeordnet sind. Eine der Scheiben hat eine große Anzahl von Markierungen auf der Scheibe, die beispielsweise durch Zähne vorgesehen sein könnten, so daß der Ausgang des zugeordneten Umformers eine Serie von Impulsen in regelmäßigen Abständen, zum Beispiel 3° Intervalle bei einer Scheibe mit 120 Zähnen, sein wird. Die andere Scheibe ist mit Markierungen versehen, derart, daß in dem speziellen Beispiel ein Signal 24 in der oberen

Totpunktposition des Plungerkolbens vorgesehen wird. Von den zwei Serien von Signalen her ist die Schaltungsanordnung in der Lage, den Zeitpunkt zu ermitteln, an welchem das Ventil 18 geschlossen werden sollte, um die Zufuhr von Kraftstoff nach dem Motor hin zu beginnen.

Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß der Zeitpunkt zwischen einem Impuls 24, durch die genannte andere Scheibe erzeugt, und dem Augenblick, an welchem das Ventil 18 dann geschlossen wird, durch den Bezu^buchstaben C dargestellt ist. Falls aus irgendeinem Grund eine Umkehrrotation des Motors stattfindet, wie durch den Pfeil Y in Fig. 2 angedeutet, werden die Signale 24 immer noch zu dem gleichen Zeitpunkt erzeugt, aber das Kontrollsystem reagiert auf eines der Signale 24 und schließt das Ventil an einem Intervall später, das dem Intervall C entspricht und in der Zeichnung durch das Intervall D dargestellt ist. Wenn der Punkt des Schließens oben auf das Nockendiagramm projiziert wird, ist ersichtlich, daß das Ventil 18 nahezu so bald geschlossen wird wie der Plungerkolben durch die hintere Fläche 23 der nächsten Nockennase nach innen bewegt wird. Ferner ist zu erkennen, daß während dieser Einwärtsbewegung der Lieferdurchlaß 16 keine Verbindung mit einem Auslaß 17 aufweist, und somit entsteht eine hydraulische Sperre, die eine Beschädigung der Vorrichtung hervorrufen kann, infolge der Erzeugung extrem hoher Drücke. Bei dem speziellen Beispiel würde, falls die beabsichtigte Periode der Ventilschließung (B) aufrechterhalten wird, etwas Kraftstoff nach dem Motor hin geliefert werden, bevor sich das Ventil wieder öffnet.

Wie in der Beschreibungseinleitung erläutert wurde, wurde das Rücklaufen dadurch ermittelt, daß eine zusätzliche Markierung auf der anderen Scheibe

vorgesehen wurde, und daß*die Schaltungsanordnung dazu gebracht wurde, das unterschiedliche Muster von Intervallen, erhalten, wenn der Motor umgekehrt rotiert, zu erkennen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Impulse, die durch die sogenannte andere Scheibe erzeugt werden, so angeordnet und vorgesehen werden, daß sie an der normalen hinteren Fläche 23 der Nockennase oder ungefähr auf halbem Weg nach unten auftreten. Diese Impulse sind bei 25 angedeutet, und das Intervall zwischen der Erzeugung der Impulse 25 und dem gewünschten Schließen des Ventils, wobei das Intervall mit dem Bezugsbuchstaben E versehen ist, ist viel kürzer. Was jedoch relevanter ist, besteht darin, daß, falls eine umgekehrte Rotation des Motors stattfindet, das Intervall F, welches dem Intervall E entspricht und an dessen Ende das Ventil geschlossen sein wird, derart beschaffen ist, daß das Ventilschließen vor sich geht, wenn der Plungerkolben sich über das Oberteil der Nockennase bewegt hat und sich die normale vordere Fläche 22 der Nockennase nach unten bewegt. Somit entsteht keine hydraulische Sperre, und Kraftstoff wird nicht geliefert nach dem zugeordneten Motor hin, obwohl der Lieferdurchlaß 16 mit einem Auslaß 17 in Verbindung sein wird.

Eine weitere in Fig. 3 dargestellte Vereinfachung gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, eine einzelne Zahnscheibe und einen zugeordneten Meßgrößenumformer, statt der zwei Scheiben und zwei Meßgrößenumformer, die bisher verwendet wurden, zu benutzen. Daher weist die Meßgrößenumformeranordnung eine einzelne Zahnscheibe 26 und einen zugeordneten Meßgrößenumformer 27 auf, der vom Typ eines magnetischen Widerstandes sein kann. Die Scheibe 26 ist mit einer großen Anzahl von Zähnen versehen, zum Beispiel 120, aber in gleichwinkelig

-η-

beabstandeten Intervallen, von gleicher Anzahl wie die Anzahl von Auslässen, wobei eine gleiche Anzahl von Zähnen, zum Beispiel 2, entfernt sind. In dem Beispiel sind der dritte Zahn und der vierte Zahn nach den oberen Totpunktpositionen der Scheibe entfernt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird der Ausgang des Meßgrößenumformers nach einer Impulsformerschaltung 28 hin geliefert und dann nach einem Zeitimpulsgeber 29 hin, der an seinem Ausgang ein Signal T vorsieht, das das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden geformten Impulsen, die durch die Impulsformerschaltung erzeugt wurden, darstellt. Die durch den Zeitimpulsgeber erzeugten Signale werden nach einem Zweiebenen-Stapelspeicher 30 hin geliefert, welcher den neuen Zeitwert und den vorherigen Zeitwert speichert.

Die Impulse von dem Impulsformer her werden ebenfalls benutzt, um die Operation einer Berechnungsschaltung 31 zu initiieren, welche das letzte Zeitsig- nal T durch das frühere Zeitsignal T-. dividiert. Das Ergebnis der Division wird mit einem konstanten Wert verglichen, der größer als eins ist, und zwar in einem Vergleicher 32, wobei der konstante Wert oder Bezugswert durch eine Bezugsquelle 33 erzeugt wird. Falls das Ergebnis der Division größer als der Bezugswert ist, ändert sich der Vergleicherausgang, wodurch die fehlenden Zähne angezeigt werden. Zweckmäßigerweise wird der vorgenannte Prozeß durch Software in einem Mikrocomputer durchgeführt, der einen Teil der Schaltungsanordnung 19 bildet. Die Signale an dem Ausgang des Vergleichers sind daher dem Signal 25 ähnlich, das durch die vorgenannte andere Scheibe erzeugt wurde.

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Claims

-Dfpl.-in©."Josef Funken

ZZ . I Z . Patentanwalt

Am Lerchenfeld 14 ■ 4133 Neukirchen-Vluyn

3528603 Anwaltsakte 2219

7. August 1985

LUCAS INDUSTRIES
public limited company
Great King Street
Birmingham Bl9 2XF
England

Kraftstoffpumpvorrichtung

Patentansprüche

MJ Kraftstoffpumpvorrichtung für die Lieferung von Kraftstoff nach einem Verbrennungsmotor hin, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (12A), die geeignet ist, an einen Drehteil eines Motors gekuppelt zu werden, nach dem Kraftstoff hin zu liefern ist, einen pumpenden Plungerkolben (10), der in einer Bohrung (11) hin- und herbewegbar ist, einen Nocken (12), der mit der Antriebswelle (12A) verbunden ist und angeordnet ist, um dem Plungerkolben (10) eine Exnwärtspumpbewegung zu erteilen, wenn die Welle. (12A) rotiert, wobei der Nocken (12) eine Nockennase (13) aufweist, die eine vordere Flanke (22) und eine hintere Flanke (23) bildet, wocbei die vordere Flanke (22) für die Vorwärtsdrehung des Motors dem Plungerkolben (10) eine Einwärtsbewegung erteilt, durch einen Verteilerbauteil (14) , der mit der Antriebswelle (12A) verbunden ist, für das Verteilen von Kraftstoff, der von der Bohrung (11) her nach einer Mehrzahl von Auslaßöffnungen (17) hin der Reihe nach während aufeinanderfolgender Einwärtsbewegungen des Plungerkolbens (10) verschoben wird, Mittel für die

Lieferung von Kraftstoff nach der Bohrung (11) hin, ein elektrisch gesteuertes Ventil (18) , durch welches hindurch Kraftstoff von der Bohrung (11) her während der Einwärtsbewegung des Plungerkolbens (10) entweichen kann, elektrische Schaltungsmittel (19) für das Steuern des Betriebs des Ventils (18), wobei dieelektrischen Sjchaltungsmittel (19) auf verschiedene Motorbetriebsparameter und gewünschte Betriebsparameter ansprechen, um so die zeitlich . richtige Abstimmung der Kraftstofflieferung und der Menge von Kraftstoff, die nach dem Motor hin geliefert wird, zu regeln, sowie eine Meßgrößenumformeranordnung (21) für das Liefern von Signalen nach der Schaltungsanordnung hin, welche die Winkelstellung der Antriebswelle (12A) anzeigt, wobei die Meßgrößenumformeranordnung (21) Mittel aufweist für das Vorsehen von Plungerkolbenpositionssignalen im wesentlichen auf halbem Weg der Bewegung des

., Plungerkolbens (10) längs der normalen hinteren Flanke

(23) der Nockennase (13), wodurch, falls die Motor-

\ 20 rotation reversiert wird, das Ventil geschlossen sein

wird, nachdem der Plungerkolben (10) das Oberteil der Nockennase (13) erreicht hat.
2. Kraftstoffpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößenumformeranordnung (21) eine Scheibe (26) aufweist, die an die Antriebswelle (12A) gekuppelt ist, eine Mehrzahl von Indizien um die Peripherie der Scheibe (26) herum, einen Umformer (27) , der auf die genannten Indizien anspricht, für das Erzeugen von Signalen in Intervallen, die dem Passieren der genannten Indizien an dem Umformer vorbei entsprechen, wobei ein oder mehrere der genannten Indizien über jenem Teilstück der Scheibe weggelassen sind, welches den Umformer in dem Augenblick passiert, wenn der Plungerkolben sich im wesentlichen auf halbem Weg entlang der hinteren Flanke (23) der Nockennase befindet, und

Signalverarbeitungsmittel, die auf die Signale ansprechen, welche durch den Umformer (27) vorgesehen werden, für das Vorsehen der genannten Plungerkolbenpositionssignale.
3. Kraftstoffpumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Signalverarbeitungsmittel einen Zeitimpulsgeber (29) aufweisen, für das Erzeugen von Ausgangssignalen, welche das Zeitintervall zwischen den Siganlen, die durch die Umformer-Speichermittel für das Speichern des augenblicklichen Intervalls Tn und des vorherigen Intervalls Tn-1 erzeugt werden, darstellen, und das Verhältnis mit einem Bezugswert vergleichen, wobei es sich bei dem Ausgang der genannten Mittel um die Plungerkolbenpositionssignale handelt.