DE3725802C2 - Kraftstoffördereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpeneinrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff, bestehend aus einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Hochdruckpumpe, einem Zwischenraum, der in dem Gehäuse gebildet ist und in dem eine Komponente der Hochdruckpumpe angeordnet ist, wobei der Zwischenraum zur Kraftstoffsammlung für die Einrichtung dient, einer Niederdruckpumpe des Rotations-Flügelzellenpumpentyps zur Versorgung der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff und einem Überströmventil zur Druckregelung im Zwischenraum. Eine derartige Einrichtung wird in der GB 2 158 518 A beschrieben.

In einer anderen aus der Praxis bekannten Fördereinrichtung hat die Niederdruckpumpe vier Flügelzellen, wobei die diametral gegenüberstehenden Flügelzellen miteinander verbunden sind. Die Spitzen der Flügelzellen wirken mit einer im allgemeinen exzentrisch angeordneten Oberfläche zusammen, um die Pumpwirkung zu erreichen, wobei die Herstellung dieser Oberfläche einen großen Aufwand erfordert, um abzusichern, daß ein Minimalspiel zwischen den Spitzen der Flügelzellen und der Oberfläche auftritt, wenn sich der Rotor dreht, in dem die Flügelzellen angeordnet sind. Der Vorteil einer solchen Pumpe besteht darin, daß die Flügelzellen in den Schlitzen, in denen sie angeordnet sind, tatsächlich bewegt werden. Der Nachteil, daß nämlich die Oberfläche und die Flügel bearbeitet werden müssen, hat zu der Anwendung einer einfacheren Form einer Flügelzellenpumpe geführt, bei der jede Flügelzelle einzeln in ihrem jeweiligen Schlitz gemeinsam mit einem bestimmten elastischen Element angeordnet ist, um die Flügelzelle nach außen hin zum Kontakt mit der Oberfläche vorzuspannen.

Der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe wird durch ein Überströmventil geregelt derart, daß der Druck mit der Geschwindigkeit variiert, mit der die Einrichtung betrieben wird. Dabei ist es üblich, den Druck zur Mithilfe für die Vorspannung der Flügelzellen nach außen hin für den Kontakt mit der Oberfläche zu verwenden, weil infolge des Druckanstiegs die Vorspannkraft ansteigt und es nicht erforderlich ist, ein zur Vorspannung der Flügelzellen dienendes elastisches Element mit zur Bewältigung des maximalen Drucks hinreichender Stärke vorzusehen. Es hat sich aber gezeigt, daß die niedrigen elastischen Kräfte tatsächlich nicht genügen, um eine das erneute Anspringen des Verbrennungsmotors gewährleistende Kraftstoffmenge zu fördern, wenn der Kraftstofftank, von dem die Niederdruckpumpe ihren Kraftstoff bezieht, leer geworden ist.

Aus der DE 26 41 328 A1 ist neben den voranstehend erläuterten Kraftstoffördereinrichtungen eine zweistufige Flüssigkeitspumpe bekannt, deren Stufen in Reihe geschaltet sind und von einer gemeinsamen Welle angetrieben werden. Diese bekannte Pumpe ist geeignet, sehr geringe Kraftstoffmengen zu fördern, wobei sichergestellt ist, daß durch Leckmengen innerhalb der einzelnen Stufen der bekannten Pumpe keine Probleme entstehen. Zu diesem Zweck ist die bekannte Pumpe mit einem Ventil ausgestattet, das sicherstellt, daß in der zweiten Stufe der Pumpe kein Druckabfall erfolgt. Dieses Ventil weist eine Membran auf, die auf ihrer einen Seite mit dem Druck zwischen den beiden Stufen der Pumpe und auf ihrer anderen Seite mit dem Druck am Auslaß der zweiten Stufe beaufschlagt ist. Da bei der bekannten Pumpe die erste Stufe etwa die doppelte Kraftstoffmenge wie die zweite Stufe pumpt und gleichzeitig die Membran derart ausgestaltet ist, daß der Druck der zweiten Pumpstufe konstant gehalten wird, wird die Membran in den meisten Betriebszuständen derart verschoben, daß überschüssiger Kraftstoff der zweiten Pumpstufe zu einer Auslaßbohrung fließen kann.

Schließlich ist es aus der DE AS 24 05 574 bekannt, bei einer Flügelzellenpumpe die in den Schlitzen eines Rotors einsitzenden Flügel auf ihrer dem Rotor zugeordneten Rückseite mit dem Druck eines Fluids zu beaufschlagen. Zu diesem Zweck sind bei der bekannten Pumpe die Ausnehmungen, in denen die Flügel einsitzen an ihrem inneren Ende erweitert und über ein Ringnut miteinander verbunden. Über diese Ringnut gelangt Leckflüssigkeit in die Ausnehmungen. Auf diese Weise wird auf die Flügel eine radial nach außen gegen die Wandung des Pumpenraums gerichtete Rückstau- und Andrückkraft ausgeübt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art in einer einfachen und zweck­ dienlichen Art so zu gestalten, daß auch nach entleertem Tank ein erneutes Anlassen der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Niederdruckpumpe einen Rotor, in dem Rotor gebildete Schlitze bzw. in den Schlitzen jeweils gebildete Flügelzellen, elastische Elementen die die Flügelzellen auswärts gerichtet zum Eingriff mit einer exzentrisch angeordneten Oberfläche einer Pumpenkammer vorspannen, und eine Ventileinrichtung umfaßt derart, daß der Zwischenraum mit einem, an den inneren Enden der Schlitze gebildeten Hohlraum verbindbar ist, bis der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe einen vorgegebenen Wert erreicht, woraufhin die Ventileinrichtung derart steuerbar ist, daß der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe an die inneren Enden der Flügelzellen anlegbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Einspritzsystems mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 Einzelheiten im Aufbau einer Niederdruckpumpe, die einen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung bildet, und

Fig. 3 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 der Zeichnung beinhaltet das Kraftstoffördersystem eine Kraftstoffeinspritzpumpeneinrichtung 10, die aus einem Gehäuse 11 besteht, in das eine Hochdruckpumpe 12 und eine Niederdruckpumpe 13 eingebaut sind. Die beiden Pumpen werden durch eine Antriebswelle 14 angetrieben, die mit dem sich drehenden Teil der zugeordneten Maschine verbunden ist derart, daß sie in einem zeitlichen Verhältnis zu dieser angetrieben wird. Die Einrichtung hat einen Kraftstoffeinlaß 15, der über einen Kraftstoffilter 16 mit einem Kraftstoffversorgungstank 17 verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 11 der Einrichtung ist ein Zwischenraum 18 vorgesehen, der die sich bewegenden Teile der Hochdruckpumpe einschließt, die geschmiert werden müssen, wobei sich Kraftstoff in dem Zwischenraum 18 sammeln kann und der Druck des Kraftstoffes in dem Zwischenraum durch ein Überströmventil 19 geregelt ist, durch den der Kraftstoff in den Kraftstoffversorgungstank 17 zurückgeführt werden kann. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind der Einlaß 15 zur Niederdruckpumpe 13 und der Auslaß 20 miteinander durch ein Überströmventil 21 verbunden, dessen Wirkung darin besteht, den Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe entsprechend der Geschwindigkeit, mit der die Einrichtung betrieben wird, zu regeln. Die Hochdruckpumpe 12 weist Auslässe 22 für eine Verbindung mit den Einspritzdüsen der zugeordneten Maschine auf, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, und der Kraftstofffluß zur Hochdruckpumpe vom Ausgang 20 der Niederdruckpumpe wird durch ein Drosselelement 23 geregelt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Niederdruckpumpe in der Art einer Flügelzellenpumpe gestaltet und weist einen Rotor 24 auf, der in einer Pumpenkammer angeordnet ist, deren innere Oberfläche 25 exzentrisch gegenüber der Rotationsachse des Rotors angeordnet ist. Der Rotor trägt Flügelzellen 26, die gleitend in den Schlitzen des Rotors sitzen und leicht durch die Wirkung von Federn nach außen gerichtet vorgespannt sind. Eine Eingangsleitung 27, die mit der Kammer in Verbindung steht, ist mit dem Kraftstoffeinlaß 15 und einer Ausgangsleitung 28 verbunden, die ihrerseits mit dem Pumpenauslaß 20 gekoppelt ist. Die Pumpe arbeitet in der bekannten Weise.

Um die Pumpwirkung zu verbessern, ist ein durch die Schlitze und die inneren Enden der Flügelzellen begrenzter Hohlraum 29 mit dem Auslaß 20 der Pumpe derart verbunden, daß die inneren Enden der Flügelzellen dem Ausgangsdruck der Pumpe ausgesetzt sind. Dies hat den gewünschten Effekt, daß die Wirkung der Federn zur Vorspannung der Flügelzellen auswärts gerichtet unterstützt wird und, da dieser Druck entsprechend der Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung veränderbar ist, verändert sich auch die auf die Flügelzellen einwirkende Kraft mit der Geschwindigkeit, was wesentlich dazu beiträgt Undichtigkeiten zwischen der Oberfläche 25 und den äußeren Spitzen der Flügelzellen herabzusetzen.

Es hat sich aber bei einer solchen Einrichtung gezeigt, daß in dem Falle, wenn sich der Kraftstofftank entleeren konnte und anschließend wieder mit Kraftstoff aufgefüllt wurde, eine beträchtliche Zeit vergeht, bevor die Einrichtung wieder in der Lage ist, Kraftstoff zur zugeordneten Maschine zu fördern. Es hat sich andererseits gezeigt, daß diese Zeit beträchtlich verringert werden kann, wenn der Hohlraum 29, der an den inneren Enden der Flügelzellen gebildet wird, mit dem Zwischenraum 18 innerhalb des Gehäuses der Einrichtung verbunden ist. Zu diesem Zweck ist eine allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnete Ventileinrichtung nach Fig. 3 vorgesehen, die aus einem Paar von Sperrventilen 31, 32 besteht, wobei das Ventil 32 dafür sorgt, daß der Druck des Auslasses 20 der Pumpe zum Hohlraum 29 gefördert wird und das Ventil 31 den Zwischenraum 18 mit dem Hohlraum 29 verbindet. Deswegen wird im Falle, wenn ein Kraftstoffausfall eingetreten ist oder zum Beispiel ein Filterelement ausgewechselt wurde, wobei eine bestimmte Menge Luft in das System gelangt ist, der Hohlraum 29 mit dem Zwischenraum 18 innerhalb des Gehäuses der Einrichtung verbunden und der Kraftstoff, der in den Hohlraum fließt, soll zur Ausbildung einer Dichtung dienen, um die Pumpwirkung der Pumpe zu verbessern, bis genügend Ausgangsdruck entstanden ist, um das Ventil 32 zu öffnen und im Anschluß daran das Ventil 31 zu schließen.

Das Ventil 32 steht unter leichter Federvorspannung, wohingegen das Ventil 31 ein freies Kugelglied aufweist, welches sich von seinem Sitz entfernt, um einen Kraftstofffluß zum Hohlraum 29 zu ermöglichen. Der Durchgang, der die Kugel beinhaltet, wird unterhalb der Rotationsachse des Verteilungselementes in Betrieb gehalten, so daß er den Kraftstofffluß nicht behindert.

Das Ventil 32 kann ein Differenzventil sein, welches bei einem höheren Druck öffnet, als bei welchem es anschließend schließt, wobei der Schließdruck niedriger ist als der, der bei der minimalen Motordrehzahl erreicht wird. Weiterhin kann das Ventil zusätzlich die Weiterleitung des Kraftstoffdrucks zu auf Druck reagierenden, einen Teil der Einrichtung bildenden Bauteilen, zum Beispiel zu einer Kolbenzeitregelung, regeln.

Der Druck im Zwischenraum 18 ist jeweils stets niedriger als der Austrittsdruck der Niederdruckpumpe 13, so daß das Ventil 31 geschlossen wird, wenn das Ventil 32 geöffnet wird.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzpumpeneinrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff, bestehend aus einem Gehäuse (11), einer in dem Gehäuse (11) angeordneten Hochdruckpumpe (12), einem Zwischenraum (18), der in dem Gehäuse (11) gebildet ist und in dem eine Komponente der Hochdruckpumpe (12) angeordnet ist, wobei der Zwischenraum (18) zur Kraftstoffsammlung für die Einrichtung dient, einer Niederdruckpumpe (13) des Rotations- Flügelzellenpumpentyps zur Versorgung der Hochdruckpumpe (12) mit Kraftstoff und einem Überströmventil (19) zur Druckregelung im Zwischenraum (18), dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckpumpe (13) einen Rotor (24), in dem Rotor (24) gebildete Schlitze bzw. in den Schlitzen jeweils gebildete Flügelzellen (26), elastische Elemente, die die Flügelzellen (26) auswärts gerichtet zum Eingriff mit einer exzentrisch angeordneten Oberfläche (25) einer Pumpenkammer vorspannen, und eine Ventileinrichtung (30) umfaßt derart, daß der Zwischenraum (18) mit einem, an den inneren Enden der Schlitze gebildeten Hohlraum (29) verbindbar ist, bis der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe (13) einen vorgegebenen Wert erreicht, woraufhin die Ventileinrichtung (30) derart steuerbar ist, daß der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe (13) an die inneren Enden der Flügelzellen (26) anlegbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) ein erstes Sperrventil (32), welches den Ausgang (20) der Niederdruckpumpe (13) mit dem Hohlraum (29) verbindet, und ein zweites Sperrventil (31) aufweist, welches den Hohlraum (29) mit dem Zwischenraum (18) verbindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Sperrventil (32) ein federgestütztes Ventil ist, durch dessen Öffnung der Ausgang (20) mit dem Hohlraum (29) unter dem vorgegebenen Druck verbindbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Sperrventil (31) ein freies Kugelglied und einen Sitz aufweist, wobei bei Entfernung des Kugelgliedes aus seinem Sitz der Hohlraum (29) und der Zwischenraum (18) miteinander verbindbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (32) als ein Differenzventil ausgeführt ist.