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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Kraftstoffpumpvorrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einem Dieselmotor
mit einer Hochdruckpumpe, die im Betrieb synchron mit einem
zugehörigen Motor angetrieben wird und eine Vielzahl von
Auslässen aufweist, die im Betrieb mit den Einspritzdüsen
des Motors verbunden sind, und einer Niederdruckpumpe zur
Zuführung von Kraftstoff zur Hochdruckpumpe, wobei die
Niederdruckpumpe und die Hochdruckpumpe in einem Gehäuse
angeordnet sind und deren rotierende Teile im Betrieb mit einem
rotierenden Teil des Motors über seine Antriebswelle
verbunden sind und wobei die Niederdruckpumpe vom
Radialschieberpumpentyp ist und einen Rotor, der mit der Antriebswelle
gekoppelt und zwischen einem Paar von Seitenplatten und einem
umgebenden Stator angeordnet ist, eine Vielzahl von
Schlitzen im Rotor und in den Schlitzen angeordnete
Radialschieber umfaßt, deren Außenflächen im Betrieb mit der
Innenfläche des Stators in Eingriff stehen und dazu dienen,
Kraftstoff durch eine Einlaßöffnung zu ziehen und durch eine
Auslaßöffnung auszustoßen, wenn der Rotor gedreht wird.
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Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (FR-A-2 432 616). Die
Einlaßöffnung ist an einen Kraftstoffzuführtank und die
Auslaßöffnung
an den Kraftstoffeinlaß der Hochdruckpumpe
angeschlossen. Im Betrieb der Vorrichtung sammelt sich
Kraftstoff im Gehäuse der Vorrichtung aufgrund von Leckagen, und
der überschüssige Kraftstoff wird zum Versorgungstank
zurückgeführt. In vielen Fällen läßt man absichtlich eine
kleine Menge an Kraftstoff vom Auslaß der Niederdruckpumpe
in das Gehäuse fließen, da hierdurch die Luftmenge reduziert
werden kann, die der Hochdruckpumpe zugeführt wird.
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Wenn der Kraftstoffversorgungstank leer ist, werden große
Luftvolumina der Hochdruckpumpe zugeführt, und der
zugehörige Motor stoppt, da er keinen Kraftstoff mehr erhält. Um
den Motor nach dem erneuten Füllen des Kraftstofftanks
wieder zu starten, kann dieser durch den Anlasser angekurbelt
werden, wobei hierdurch jedoch der Anlasser und die
Lichtmaschine hohen Belastungen ausgesetzt sind.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, das im Gehäuse verbleibende
Kraftstoffvolumen auszunutzen, damit der zugehörige Motor
mit einer niedrigen Drehzahl betätigt werden kann, um auf
diese Weise die auf den Anlasser und die Lichtmaschine
ausgeübte Belastung zu reduzieren und den Prozeß der Abführung
von Luft aus der Vorrichtung zu beschleunigen. Solche
Vorschläge basieren in einigen Fällen auf druckbetätigten
Ventilen und in anderen Fällen auf der Kraftstoffverteilung im
Gehäuse, um sicherzustellen, daß zuerst der Fahrzeuglenker
weiß, daß der Motor keinen Kraftstoff mehr aufweist, und daß
als zweites der Fahrzeuglenker das im Gehäuse befindliche
Kraftstoffvolumen nicht zur Aufrechterhaltung des Betriebes
des Motors verwenden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art in einer
einfachen und zweckmäßigen Form zu schaffen.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung dieser Art dadurch
gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Radialschieber so
geformt sind, daß sie ein Paar von Rändern zum nacheinander
erfolgenden Eingriff mit der Innenfläche des Stators bei der
Drehung des Rotors umfassen, daß jeder Radialschieber mit
einem Kanal versehen ist, der sich von einem Punkt zwischen
den Rändern bis zur Innenfläche des Radialschiebers
erstreckt, und daß eine Öffnung in einer der Seitenplatten
vorgesehen ist, die sich in das Innere des Gehäuses an einer
Stelle öffnet, die unter dem Niveau des darin befindlichen
Kraftstoffs liegt, und die sich ferner auf die Seitenfläche
des Rotors an einer Stelle öffnet, um nacheinander mit den
inneren Enden der darin befindlichen Schlitze in Verbindung
zu treten, wobei diese Öffnung so angeordnet ist, daß sie
der Einlaßöffnung in Drehrichtung des Rotors folgt.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffpumpvorrichtung
gemäß der Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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Figur 1 eine Seitenansicht einer einen Teil der
Vorrichtung bildenden
Radialschieberpumpe, wobei aus Klarheitsgründen ein
Teil entfernt ist;
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Figur 2 einen Schnitt durch einen Abschnitt der
in Figur 1 dargestellten Pumpe;
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Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles
der in den Figuren 1 und 2 gezeigten
Pumpe; und
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Figur 4 in schematischer Form eine
Kraftstoffeinspritzpumpvorrichtung, die die Pumpe
enthält.
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Wie in der Zeichnung dargestellt, umfaßt die
Radialschieberpumpe einen Rotor 10, der drehbar um eine Achse 11 montiert
ist. Im Rotor sind bei dem speziellen Ausführungsbeispiel
vier radial angeordnete Schlitze 12 angeordnet. Den Rotor
umgibt eine Auskleidung 13 mit einer zylindrischen
Innenfläche 14, die relativ zum Rotor exzentrisch angeordnet ist.
Der Mittelpunkt, von dem die Fläche 14 erzeugt wird, ist bei
15 dargestellt.
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In jedem Schlitz befindet sich ein Radialschieber 16. Die
Radialschieber sind gleitend innerhalb der Schlitze montiert
und werden durch Schraubenfedern elastisch nach außen
vorgespannt, wie in Figur 2 gezeigt. Die Federn sind teilweise in
einer Ausnehmung 18 angeordnet, die in der inneren Endfläche
des Radialschiebers ausgebildet ist. Es versteht sich, daß
auch andere Ausführungsformen von Federn, d.h. Blattfedern,
verwendet werden können. Die Außenfläche eines jeden
Radialschiebers ist so geformt, daß sie zwei Ränder 19A zum
nacheinander erfolgenden Eingriff mit der Fläche 14 bei Drehung
des Rotors aufweist. Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel
ist die Außenfläche eines jeden Radialschiebers mit einer
Nut 19 versehen, die sich über die Länge des Radialschiebers
erstreckt, wie in Figur 3 gezeigt. Von der Nut bis zur
inneren Endfläche des Radialschiebers erstreckt sich ein Kanal
20. Der Radialschieber kann eine ebene Außenfläche besitzen,
in welchem Fall das Ende des Kanales, das auf die Fläche
mündet, versenkt sein kann.
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Die Pumpeneinheit wird durch ein Paar von Endplatten
vervollständigt, wobei die Seitenfläche einer der Platten bei 9
gezeigt ist. Die Platten dienen dazu, den Raum 21, der
zwischen der Außenfläche des Rotors und der zylindrischen
Fläche 14 gebildet ist, zu schließen. In üblicher Weise
besitzt der Rotor mit den Endplatten und auch mit den
Seitenflächen der Radialschieber ein kleines Arbeitsspiel.
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In der Auskleidung 13 sind Einlaß- und Auslaßöffnungen 22,
23 ausgebildet. Es versteht sich, daß die Öffnungen, falls
erforderlich, auch in den vorstehend erwähnten Endplatten
ausgebildet sein können.
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Die Drehrichtung des Rotors ist durch den Pfeil 24
angedeutet. Wenn sich der Rotor dreht, fließt Strömungsmittel durch
die Einlaßöffnung 22 in den Raum 21 und wird in der üblichen
Weise einer Radialschieberpumpe aus dem Raum durch die
Auslaßöffnung 23 ausgestoßen. Die Kanäle 20 innerhalb der
Radialschieber stellen sicher, daß die vom
Strömungsmitteldruck, der auf die Radialschieber einwirkt, erzeugten Kräfte
im wesentlichen ausgeglichen werden. Daher sind die die
Radialschieber nach außen drückenden Kräfte zum größten Teil
auf die Wirkung der Federn 17 zurückzuführen. Bei der
Einwärtsbewegung der Radialschieber wird, wenn sich diese im
Bereich des Auslasses 23 bewegen, Strömungsmittel aus den
Räumen 12A an den inneren Enden der Schlitze durch die
Kanäle 20 verdrängt. Wenn sich die Radialschieber in der
Nähe der Einlaßöffnung 22 bewegen, kann Strömungsmittel in
entsprechender Weise aufgrund der Kanäle 20 in die inneren
Enden der Schlitze fließen.
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Die Verdrängung des Strömungsmittels durch die Bewegung der
Radialschieber innerhalb der Schlitze trägt zur
Gesamtausgangsleistung der Pumpe bei. Hierdurch wird eine Pumpe
geschaffen, die eine wesentlich höhere Ausgangsleistung
besitzt als eine Pumpe, bei der die Radialschieber nicht mit
den Kanälen 20 versehen sind. Darüber hinaus wird im
Vergleich zu einer herkömmlichen Pumpe eine Pumpe geschaffen,
bei der die Leckagewege innerhalb der Pumpe reduziert sind.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der Pumpe nach dem
Stand der Technik die inneren Enden der Schlitze
üblicherweise über eine Nut in der Endfläche oder den Endflächen des
Rotors miteinander verbunden und darüber hinaus oft an den
Auslaß angeschlossen sind. Diese Nuten tragen zur Leckage
innerhalb der Pumpe bei. Darüber hinaus ist es für die
Radialschieber, die an ihren äußeren Enden einem hohen Druck
ausgesetzt sind, nur erforderlich, daß sie an ihren inneren
Enden einen hohen Ausgleichsdruck besitzen. In dem Fall, in
dem die inneren Enden der Schlitze miteinander verbunden und
an den Auslaß angeschlossen sind, werden die Radialschieber,
die im Bereich der Einlaßöffnung arbeiten, nicht nur durch
die Federkraft, sondern auch durch den hohen Druck nach
außen gepreßt, was zu einem hohen Kontaktdruck und einem
unnötigen Verschleiß sowie einer unnötigen Reibung führt.
Bei der beschriebenen Pumpe sind die Radialschieber mehr
oder weniger druckausgeglichen, so daß es lediglich die
Federkraft ist, die für den Kontaktdruck zwischen den
Radialschiebern und der Fläche 14 sorgt.
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Die Zahl der Radialschieber kann natürlich erhöht werden.
Die minimale Anzahl der Radialschieber beträgt 3. Wenn die
Zahl der Radialschieber und/oder die Radialschieberdicke
erhöht wird, steigt die Ausgangsleistung der Pumpe an. Die
Fläche 14 kann anstelle der kreisförmigen Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels so modifiziert sein, daß sie eine
sogenannte "konstante Sehnenform" oder konstante
Radialschieberbeschleunigungsform etc. aufweist.
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In Figur 4 ist die beschriebene Niederdruckpumpe mit 28
bezeichnet. Die Pumpe kann im Gehäuse 29 einer
Kraftstoffeinspritzpumpvorrichtung
zur Zuführung von Kraftstoff zu einer
Brennkraftmaschine montiert sein. Der Einlaß der Pumpe 28
ist über eine Rohrleitung 35 an den Versorgungstank 33
angeschlossen. Die Pumpe 28 führt Kraftstoff einer Hochdruck-
Kolbenpumpe 30 zu, die einen Teil der Vorrichtung bildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Rotor 10 mit einer
Keilöffnung versehen, die um eine Antriebskeilwelle 31 der
Vorrichtung montiert ist. Die Hochdruckpumpe 30 wird in
Intervallen während einer jeden Umdrehung der Antriebswelle
mit Kraftstoff versorgt, wobei die Zahl der Intervalle von
der Zahl der Motorzylinder abhängt. Wenn der Motor
beispielsweise vier Zylinder und die beschriebene Pumpe 28 vier
Radialschieber besitzt, ist es möglich, die beiden Pumpen so
in der Phase einzustellen, daß die Druckspitzen oder
Impulse, die an der Auslaßöffnung 23 auftreten, mit den
Füllintervallen der Hochdruckpumpe zusammenfallen, um ein
Füllen derselben sicherzustellen.
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Bei einer Kraftstoffpumpvorrichtung für einen Motor bildet
das Gehäuse 29 der Vorrichtung einen Raum 32, in dem sich
Kraftstoff im Betrieb sammelt, der über ein Rohr 34 zum
Kraftstoffversorgungstank 33 abgeführt wird. Der sich in
diesem Raum sammelnde Kraftstoff kann auf eine Leckage der
Hochdruckpumpe zurückzuführen sein, ist jedoch oft darauf
zurückzuführen, daß Kraftstoff von den druckbetriebenen
Vorrichtungen innerhalb des Gehäuses entweicht, manchmal auch
auf einen beabsichtigten Austritt von Kraftstoff aus der
Pumpe, wie beschrieben. Dieses Kraftstoffvolumen kann
ausgenutzt werden, um zu einem schnellen Wiederstarten des Motors
beizutragen, wenn Luft in das Kraftstoffsystem eingedrungen
ist, wenn man beispielsweise das Entleeren des
Kraftstoffversorgungstanks zugelassen hat.
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Um diese Aufgabe zu lösen, ist es von wesentlicher
Bedeutung, daß die Niederdruckpumpe 28 vor dem Stoppen des Motors
aufgrund des Fehlens von Kraftstoff keine beträchtliche
Kraftstoffmenge aus dem Raum abzieht. Darüber hinaus ist es
bei einem Versuch des Wiederstartens des Motors wesentlich,
daß die Niederdruckpumpe 28 mit dem Abziehen von Kraftstoff
von dem wiederaufgefüllten Versorgungstank beginnt, sobald
eine Drehung des Rotors stattfindet.
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Eine Modifikation der beschriebenen Niederdruckpumpe kann
diesen Anforderungen gerecht werden. Wenn ein kleines Loch
in einer der Endplatten 28A vorgesehen ist, das Loch so
angeordnet ist, daß es nacheinander mit den Räumen 12A an den
inneren Enden der Schlitze 12 in Verbindung tritt und das
Loch mit dem erwähnten Raum 32 vorzugsweise so in Verbindung
tritt, daß die Endplatte eine Wand des Raumes bildet, dann
kann Strömungsmittel durch das Loch in den Schlitz fließen,
wenn ein Schlitz 12 in Deckung mit dem Loch tritt.
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In Figur 1 ist ein Loch bei 25 angedeutet, und zwar in der
Situation, in der der Kraftstoffversorgungstank 33
leergelaufen ist und die Pumpe keine Saugwirkung an der
Einlaßöffnung 22 erzeugt. Wenn ein Schlitz 12 in Deckung mit dem
Loch 25 gebracht wird, strömt sehr wenig Kraftstoff durch
das Loch, da darüber hinaus die Größe des Lochs absichtlich
klein gehalten wurde. Wenn jedoch der Kraftstofftank wieder
aufgefüllt wird, dann wird am Einlaß 22 eine Saugwirkung
erzeugt, da das Rohr 35 abgedeckt wird, was zur Folge hat, daß
dann, wenn ein Schlitz 12 das Loch 25 passiert, etwas
Kraftstoff durch Saugwirkung durch das Loch in den Raum 12A
gezogen und dieser Kraftstoff der Auslaßöffnung 23 zugeführt
wird, wenn der Radialschieber einwärts bewegt wird, so daß
der Kraftstoff der Hochdruckpumpe 30 zugeführt wird. Wenn
der Schlitz nicht in Verbindung mit dem Loch steht, wird
durch den Betrieb der Pumpe ein Saugdruck auf das
Kraftstoffversorgungsrohr 35 ausgeübt, so daß Kraftstoff vom
Versorgungstank abgezogen wird.
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Das Loch 25 dient ferner dazu, die Teile der Pumpe
anzufeuchten, um das Ansaugenlassen zu verbessern. Unter der
Voraussetzung, daß sich der zugehörige Radialschieber an der
Einlaßöffnung 22 vorbeibewegt hat, wird das Ansaugverhalten
der Pumpe nicht verschlechtert, wenn der Kraftstoff im Raum
der Vorrichtung entleert worden ist. Wenn beispielsweise das
Loch 25 weiter im Uhrzeigersinn angeordnet ist, kann es dem
Schlitz ausgesetzt werden, bevor sich der Radialschieber im
Schlitz an der Einlaßöffnung vorbeibewegt hat. In diesem
Fall wird Kraftstoff noch durch die von der Pumpe
entwickelte Saugwirkung durch das Loch abgezogen. Wenn jedoch
kein Kraftstoff mehr im Raum 32 vorhanden ist, besteht die
Gefahr, daß die im Versorgungsrohr entwickelte Saugwirkung
verlorengeht.
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Das Loch kann gegen den Uhrzeigersinn bewegt werden. Unter
der Voraussetzung, daß es, wie bei 26 gezeigt, geschlossen
wird, bevor der Radialschieber 16 die Auslaßöffnung 23
erreicht, arbeitet die Pumpe in der beschriebenen Weise. Wenn
das Loch so angeordnet ist, daß es mit dem Schlitz in
Deckung tritt, nachdem der Radialschieber sich am Eintritt
zum Auslaß 23 vorbeibewegt hat, kann der Kraftstoff in den
Schlitz strömen, den Radialschieber befeuchten und das
Saugverhalten verbessern. Im Normalbetrieb der Pumpe geht jedoch
Kraftstoff durch das Loch 26 zu dem Raum innerhalb der
Vorrichtung verloren. Das Saugverhalten der Pumpe wird nicht
verschlechtert. Durch den verbesserten Wirkungsgrad der
Pumpe wird mehr als der Verlust ausgeglichen, der in einigen
Fällen nützlich sein kann, um zum Beseitigen von Luft aus
der Pumpe beizutragen.
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Das Loch kann am niedrigsten Punkt angeordnet sein, wie bei
27 gezeigt, um den in dem Raum der Vorrichtung enthaltenen
Kraftstoff vollständig auszunutzen.
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Dsa Volumen des durch das Loch gezogenen Kraftstoffs ist so
festgelegt, daß hiermit der Motor lediglich im Leerlauf
betrieben werden kann. Anderenfalls könnte der im Raum 32
vorhandene Kraftstoff verbraucht sein, bevor der Motor nach der
Kraftstoffentleerung stoppt. Dieses kleine Kraftstoffvolumen
reicht aus, um ein partielles Wiederstarten des Motors zu
erreichen, d.h. der Motor läuft möglicherweise durch
Unterstützung vom Anlasser mit einer Drehzahl unterhalb seiner
normalen Leerlaufdrehzahl. Wenn der Motor mit einer Drehzahl
über seiner Anlaufdrehzahl läuft, kann die Niederdruckpumpe
28 Kraftstoff aus dem wiederaufgefüllten Kraftstofftank 33
schneller abziehen. Durch die Tatsache, daß die
verschiedenen Flächen der Pumpe mit Kraftstoff angefeuchtet sind,
wird die Pumpwirkung verbessert.