DE60022914T2

DE60022914T2 - Verteilereinspritzpumpe mit kraftstoffspeicher

Info

Publication number: DE60022914T2
Application number: DE60022914T
Authority: DE
Inventors: Kenji Osaka-shi SHINGU
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: EP1333173A1; DE60022914D1; EP1333173B1; JP4422405B2; CN100494664C; EP1333173A4; CN1455845A; JPWO2002038941A1; WO2002038941A1; US6516784B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch gesteuerte druckakkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe zum Verteilen und Zuführen eines in einer Druckakkumulationskammer angesammelten Hochdruck-Kraftstoffs an jeden Zylinder eines Motors.
Stand der Technik
In den vergangenen Jahren ist in Anbetracht der bestehenden Tendenz, dass eine Regelung hinsichtlich Abgasemission verschärft wurde, ein Dieselmotor erwünscht, der den NOx- und Teilchenausstoß oder dergleichen im Abgas reduziert, während er eine hohe Kraftstoffeinsparung aufweist. Um dieses Problem zu bewältigen, wird ein Kraftstoffeinspritzdruck so angehoben, dass der Kraftstoff-Wirkungsgrad verbessert wird. Dabei besteht die zunehmende Tendenz zu einer elektrisch gesteuerten druckakkumulierenden Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe, welche ihren Einspritzdruck unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Motors beliebig steuern kann, während sie eine Erhöhung des Kraftstoffeinspritzdrucks ermöglicht.
Diese Art von druckakkumulierender Kraftstoffeinspritzpumpe ist darauf gerichtet, jedem Zylinder den in ihrer Druckakkumulationskammer angesammelten Hochdruck-Kraftstoff zu liefern, wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI 7-509042 beschrieben ist.
Die druckakkumulierende Kraftstoffeinspritzpumpe umfasst eine Kraftstoff-Druckakkumulationskammer, einen Kolben zum Zuführen von Hochdruckkraftstoff unter Druck, ein Einspritzsteuerventil zur Kraftstoffeinspritzsteuerung, Verteilungsmittel zum Verteilen des Kraftstoffs zu jedem Zylinder und ein Drucksteuerventil. Sie dienen als Funktionselemente, die eine Hochdruckstrecke bilden, auf die zu jeder Zeit hoher Druck einwirkt. Diese Funktionselemente sind voneinander getrennt und in jeweiligen Gehäusen und Blöcken untergebracht, die separat voneinander ausgebildet sind.
Da der Hochdruck auch auf Verbindungsabschnitte unter solchen separat gebauten Funktionselementen auf diese Weise aufgebracht wird, ist deren Festigkeit nur schwer zu gewährleisten. In einigen Fällen entsteht daraus leicht eine Kraftstoffleckage und ein Schaden, wodurch ihre Zuverlässigkeit gemindert wird. Außerdem sind ihre Aufbauten kompliziert.
Ferner ist die druckakkumulierende Kraftstoffeinspritzpumpe mit mehreren Kolbenkammern zum Zuführen von unter Druck stehendem Kraftstoff zu der Druckakkumulationskammer versehen. Da die mehreren Stößel bzw. Kolbenabschnitte in der Richtung einer Nockenwelle nebeneinander angeordnet sind, wird die Druckakkumulations-Kraftstoffeinspritzpumpe groß und kompliziert.
W = 94/27041A offenbart eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine druckakkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Anspruch 1 zum Verteilen und Zuführen von in einer oder mehreren Druckakkumulationskammern derselben angesammeltem Hochdruckkraftstoff zu jedem Zylinder durch deren Verteilungsmittel bereit, wobei eine Hochdruckstrecke bildende Funktionselemente in einer Hydraulikbasis angeordnet sind. Die Funktionselemente umfassen einen Stößel bzw. Kolben, ein Drucksteuerventil, ein Kraftstoff-Einspritz-Steuerventil, die Druckakkumulationskammer(n) sowie Verteilermittel. Infolgedessen kann die Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit dieser Bestandteile für die Hochdruckstrecke, die zusammen in der Hydraulikbasis angeordnet sind, hinreichend gewährleistet werden, während jederzeit ein Hochdruck auf diese aufgebracht werden kann. Ferner können die Bestandteile miteinander über Hydraulikkanäle verbunden werden, die aus Bohrlöchern oder dergleichen bestehen, welche in der Hydraulikbasis ohne Verbindungs- bzw. Dichtungselemente oder dergleichen ausgebildet sind, so dass es zu keiner Kraftstoffleckage und keinem Schaden an der Rohrleitung kommt, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, dass eine als Verteilermittel dienende Verteilerwelle senkrecht zu einer Nockenwelle angeordnet ist. Infolgedessen kann die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe in der Richtung der Nockenwelle verkleinert werden. Ferner können bei einem klein dimensionierten Motor Förderventilhalter nach oben vorstehen, um so Förderleitungen zu verkürzen, die sich von diesem zu den jeweiligen Einspritzdüsen erstrecken. Infolgedessen nimmt das Kraftstoffvolumen in den Einspritzleitungen ab und verringert die Einspritzverzögerung, wodurch eine Steuerung des Einspritzverhältnisses und der Einspritzperiode mit hoher Genauigkeit über einen breiten Drehbereich hinweg ermöglicht wird.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, dass die Nockenwelle zum Antrieb des Kolbens auch die Verteilerwelle antreibt. Infolgedessen wird der Kraftstoffdurchgang, welcher die Förderventile über die Verteilerwelle vom Kolbenabschnitt erreicht, verkürzt und damit das Kraftstoffvolumen darin verringert, wodurch die Qualität der Einspritzsteuerung, wie z.B. die Verhältnis- und Periodensteuerung winziger Mengen an Pilot- und Nacheinspritzungen, an Initialeinspritzung usw. verbessert wird.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgelegt, dass ein Kolbenabschnitt für die Druckakkumulierung von Kraftstoff an der/den Druckakkumulationskammer(n) vorgesehen ist.
Infolgedessen kann die Kraftstoffeinspritzpumpe in ihrer Größe reduziert werden und die Anzahl von Teilen verringert werden, wodurch die Herstellung erleichtert und Kosten eingespart werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung derart ausgestaltet, dass ein Nocken zum Antrieb des Kolbens im Kolbenabschnitt separat von der Nockenwelle ausgebildet ist. Insbesondere wenn die Kraftstoffeinspritzpumpe aus mehreren Zylindern gebildet ist, während der Nocken, der unter hohem Oberflächendruck an einem Nockenstößel bzw. Mitnehmer anliegt, da die Krümmung seiner mit dem Nockenstößel in Kontakt befindlichen Oberfläche gering wird, aus einem Material mit hoher Oberflächendruckbeständigkeit, wie z.B. SKH, SKD oder Keramikmaterial gefertigt ist, um in seiner Reibungsbeständigkeit verbessert zu werden, kann die Nockenwelle aus einem Material gebildet werden, dessen Festigkeit im Vergleich zu dem Material des Nockens geringer ist, wodurch Kosten eingespart werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgelegt, dass ein Impulsgenerator zum Differenzieren von Zylindern an der Nockenwelle der oben erwähnten druckakkumulierenden Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen und integral mit dem Nocken ausgebildet ist. Eine solche Kombination von Teilen kann bei der Verringerung der Anzahl von Teilen effektiv sein, wodurch die Herstellungskosten und die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe verringert werden.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, dass die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle zum Antrieb des Kolbens für die Zufuhr von Kraftstoff unter Druck zu der/den Druckakkumulationskammer(n) so eingestellt ist, dass sie gleich der Ausgangs-Drehgeschwindigkeit des Motors ist, an der die druckakkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe angebracht ist, wobei die Drehgeschwindigkeit des Verteilermittels auf die Hälfte der Ausgangs-Drehgeschwindigkeit des Motors eingestellt ist. Infolgedessen kann beispielsweise im Fall einer Viertaktmaschine die Anzahl der Nockenvorsprünge auf die Hälfte derjenigen der Zylinder verringert werden, wodurch die Größe des Nockens und die Anzahl von Schritten zur Herstellung des Nockens verringert werden kann.
Auch das Nockenprofil kann auf halbe Geschwindigkeit reduziert werden, und ihre Außenumfangsfläche kann derart konvex ausgebildet werden, dass der Nocken einfach durch einen im Durchmesser großen Schleifstein geschliffen werden kann, wodurch Zeit und Kosten zur Herstellung des Nockens reduziert werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung derart ausgelegt, dass die Nockenwelle das Verteilermittel über Kegelzahnräder antreibt und die Zahnradzähne des Kegelrads auf der Seite des Verteilermittels auf das Doppelte der Zahnradzähne des Zahnrads auf der anderen Seite der Nockenwelle eingestellt werden. Infolgedessen kann mit einem einfachen Aufbau und mit geringen Kosten die Drehgeschwindigkeit des Verteilermittels auf die Hälfte der Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle eingestellt werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung derart ausgestaltet, dass, während beide Endabschnitte der Nockenwelle durch Lager- bzw. Halterungsabschnitte eines Gehäuses gelagert werden, ein Lager zum Lagern der Umfangsfläche der Nockenwelle gegenüber dem Kolben von den Lagerabschnitten des Gehäuses zum Zentrum der Nockenwelle hin verschoben ist bzw. wird, so dass es in der Umgebung des Nockens angeordnet ist. Infolgedessen kann die Belastung, welche die Nockenwelle über den Kolben oder dergleichen erfährt, über das Lager aufgenommen werden, wodurch eine Verwerfung bzw. Verzerrung der Nockenwelle gemindert und die Vibration und Geräuschentwicklung reduziert werden. Übrigens kann die Größe des Kegelrads klein dimensioniert werden, und die Kraftstoffeinspritzpumpe kann insgesamt in der Größe reduziert werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, dass das Drucksteuerventil und das Einspritzsteuerventil für die Druckansammlung des Kolbenabschnitts, die Funktionselemente des Steuersystems sind, jeweils senkrecht zu der Nockenwelle angeordnet sind, wodurch die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe in der Richtung der Nockenwelle reduziert wird, so dass die gesamte Kraftstoffeinspritzpumpe minimiert wird. Wenn übrigens die Nockenwelle horizontal angeordnet ist, werden die Achsen des Drucksteuerventils und des Einspritzsteuerventils vertikal, so dass eine exzentrische Reibung an ihren Schlupf abschnitten verhindert wird.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, dass das Drucksteuerventil zur Druckansammlung des Kolbenabschnitts, das Verteilermittel und das Einspritzsteuerventil, die Funktionselemente des Steuersystems sind, jeweils senkrecht zu der Nockenwelle angeordnet sind. Infolgedessen kann die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe in der Richtung der Nockenwelle verringert werden, so dass die Gesamtgröße der Kraftstoffeinspritzpumpe reduziert werden kann. Falls die Nockenwelle horizontal angeordnet ist, werden ferner die Achsen des Drucksteuerventils zur Druckansammlung, des Verteilermittels und des Einspritzsteuerventils vertikal, so dass eine exzentrische Reibung an ihren Schlupfabschnitten verhindert wird.
Des weiteren ist die folgende Erfindung so ausgelegt, dass die oben erwähnten Funktionselemente des Steuersystems in der Richtung der Nockenwelle in der Reihenfolge Kolbenabschnitt, Verteilermittel und Einspritzsteuerventil ausgerichtet sind. Infolgedessen kann die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe in der Richtung der Nockenwelle verringert werden, so dass die Gesamtgröße der Kraftstoffeinspritzpumpe reduziert werden kann.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so gestaltet, dass der Stößel- bzw. Kolbenabschnitt zur Druckansammlung, das Verteilermittel und das Einspritzsteuerventil in Reihe angeordnet sind. Infolgedessen kann die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe in der Richtung der Nockenwelle verringert werden, um so die Gesamtgröße der Kraftstoffeinspritzpumpe zu reduzieren.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, dass das elektromagnetische Ventil zur Drucksteuerung des Kolbenabschnitts an einem Endabschnitt des Kolbens angeordnet ist, und das elektromagnetische Ventil zur Steuerung des Einspritzsteuerventils am Endabschnitt des Einspritzsteuerventils angeordnet ist. Infolgedessen kann die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe in der Richtung der Nockenwelle verringert werden, so dass die Gesamtgröße der Kraftstoffeinspritzpumpe reduziert werden kann.
Des weiteren ist die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, dass die Gleitrichtungen der Gleitelemente der elektromagnetischen Steuerventile senkrecht zu der Nockenwelle eingestellt sind. Jede Art der elektromagnetischen Ventile, die ungeachtet der Anzahl von Zylindern nur eine ist, muss mit der Anzahl der Zylinder bei jeder einzelnen Drehung der Nockenwelle betätigt werden, so dass ihre Funktion sehr schnell und häufig vonstatten gehen muss und ferner hochpräzise und robust sein muss, um die Menge und die Periode der Einspritzung sehr genau zu steuern.
Die elektromagnetischen Steuerventile können aber an der Entstehung einer exzentrischen Reibung an ihren Gleitabschnitten während ihrer raschen und häufigen Arbeitsgänge gehindert werden, so dass ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit verbessert bzw. verlängert wird, da Ventilkörper, die als Gleitelemente der elektromagnetischen Steuerventile dienen, so angeordnet sind, dass sie sich im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle gleiten bzw. sich verschieben.
Ferner ist die vorliegende Erfindung so ausgelegt, dass mehrere Druckakkumulationskammern parallel zueinander angeordnet sind. Infolgedessen können die Öldurchgänge, welche die jeweiligen Druckakkumulationskammern mit der Kolbenkammer zum Aufnehmen von unter Druck über den Kolben zuzuführendem Kraftstoff verbinden, verkürzt werden, wodurch ein überschüssiges Volumen des Kraftstoffdurchgangs, die Zeitdauer der Kraftstoffzufuhr unter Druck sowie der Energieverlust verringert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht zur Darstellung des Zustands einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Pumpe Kraftstoff einspritzt,
2 eine schematische Ansicht zur Darstellung eines weiteren Zustands der gleichen Kraftstoffeinspritzpumpe, wobei die Pumpe keinen Kraftstoff einspritzt,
3 eine Seitenschnittansicht der Kraftstoffeinspritzpumpe,
4 eine vordere Schnittansicht derselben,
5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Draufsicht auf diese,
6 eine Seitenschnittansicht einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 eine vordere Schnittansicht der gleichen Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform,
8 eine Seitenschnittansicht einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
9 eine vordere Schnittansicht der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der dritten Ausführungsform, und
10 eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Motorsystems, an/in dem die Kraftstoffeinspritzpumpe angebracht ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detailliert gemäß den beigleitenden Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird ein schematischer Aufbau der druckakkumulierenden Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in den 1,2 sowie 3 bis 5 dargestellt ist, umfasst eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe 1 Druckakkumulationskammern 31, in denen unter hohem Druck stehender Kraftstoff angesammelt wird, einen Stößel bzw. Kolben 7 zur Zufuhr von Kraftstoff unter Druck zu den Druckakkumulationskammern 31 und eine Verteilerwelle 9 zum distributiven Versorgen von Einspritzdüsen 29 der jeweiligen Zylinder mit dem druckbeaufschlagten Kraftstoff aus den Druckakkumulationskammern 31.
Der Kolben 7 wird vertikal verschiebbar über einen Nockenstößel 11 mit einem an einer Nockenwelle 4 angebrachten Nocken 5 angetrieben, und eine oberhalb des Kolbens 7 ausgebildete Kolbenkammer 7a ist mit den Druckakkumulationskammern 31 über ein Rückschlagventil 28 verbunden.
Ferner ist die Kolbenkammer 7a mit einem Niederdruckkreislauf 32 über ein Drucksteuerventil 27 verbunden. wenn das Drucksteuerventil 27 angeschaltet wird, werden die Kolbenkammer 7a und der Niederdruckkreislauf 32 voneinander getrennt, und wenn das Drucksteuerventil 27 abgeschaltet wird, können die Kolbenkammer 7a und der Niederdruckkreislauf 32 miteinander verbunden werden.
Die Druckakkumulationskammern 31 und die Verteilerwelle 9 sind über ein Einspritzsteuerventil 26 verbunden. Die Verteilerwelle 9 kann mit Förderventilen 18 in Verbindung gebracht werden, die mit den jeweiligen an den betreffenden Zylindern vorgesehenen Einspritzdüsen 29 verbunden sind. Ein Drucksensor 30 ist zum Erfassen des Innendrucks der Druckakkumulationskammern 31 vorgesehen. Ferner ist ein Sicherheitsventil 24 mit der Druckakkumulationskammer 31 verbunden, so dass, wenn der Innendruck der Druckakkumulationskammern 31 auf einen gewissen Grad oder darüber steigt, der Druck zu dem Niederdruckkreislauf 32 hin entweichen kann.
Das Einspritzsteuerventil 26 umfasst ein unteres Ventil 36a, ein oberes Ventil 36c und einen Kolben 36d, die verschiebbar bzw. gleitfähig untergebracht sind. Das untere Ventil 36a ist zur Seite der Druckakkumulationskammern 31 durch eine Feder 36b vorbelastet.
Ferner ist das Einspritzsteuerventil 26 zu einem Dreirichtungsventil ausgebildet. Wenn das untere Ventil 36a zu der den Druckakkumulationskammern 31 gegenüberliegenden Seite verschoben wird, wird die Druckakkumulationskammer 31 mit der Verteilerwelle 9 verbunden, so dass sie mit der Einspritzdüse 29 über die Förderventile 18 in Verbindung steht. Wenn demgegenüber das untere Ventil 36a zu der Seite der Akkumulationskammer 31 verschoben wird, sind nur der Niederdruckkreislauf 32 und ein Öldurchgang r7, welcher das Förderventil 18 erreicht, über die Verteilerwelle 9 miteinander verbunden.
Der Endabschnitt des Einspritzsteuerventils 26 auf der gegenüberliegenden Seite der Druckakkumulationskammern 31 ist mit einem Pilotventil 25 über einen Verbindungsdurchgang 34 verbunden, und der Verbindungsdurchgang 34 ist mit den Druckakkumulationskammern 31 über einen Bypasskreislauf 33 verbunden.
Das Pilotventil 25 bewirkt die Verbindung und Verbindungstrennung zwischen dem Verbindungsdurchgang 34 und dem Niederdruckkreislauf 32. Wenn das Pilotventil 25 angeschaltet wird, werden der Verbindungsdurchgang 34 und der Niederdruckkreislauf 32 miteinander verbunden, und wenn das Pilotventil 25 abgeschaltet wird, werden der Verbindungsdurchgang 34 und der Niederdruckkreislauf 32 voneinander getrennt.
Des weiteren sind das Pilotventil 25, das Drucksteuerventil 27 und der Drucksensor 30 mit einer elektronischen Steuereinheit (nachstehend als ECU=electronic control unit bezeichnet) 20 verbunden.
Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe 1, die auf diese Weise aufgebaut ist, wird die Kolbenkammer 7a von einem Kraftstoffbehälter mit Kraftstoff versorgt. Bei der Druckansammlung, wie 1 zeigt, wird das Drucksteuerventil 27 mit der Steuerung des ECU 20 eingeschaltet, so dass die Kolbenkammer 7a und der Niederdruckkreislauf 32 voneinander getrennt werden und der Kraftstoff in der Kolbenkammer 7a durch den Kolben 7 komprimiert wird, der mit dem Nocken 5 nach oben verschoben wird, so dass er unter Druck den Druckakkumulationskammern 31 zugeführt wird.
Das Rückschlagventil 28 verhindert ein Zurückströmen des den Druckakkumulationskammern 31 unter Druck zugeführten Kraftstoffs mit dem Ergebnis, dass ein geeigneter Druck in den Druckakkumulationskammern 31 angesammelt wird.
Andererseits wird, wenn die Druckakkumulation nicht erforderlich ist, wie 2 zeigt, das Drucksteuerventil 27 abgeschaltet, und die Kolbenkammer 7a und der Niederdruckkreislauf 32 werden miteinander verbunden, so dass der Kraftstoff in der Kolbenkammer 7a zu dem Niederdruckkreislauf 32 hin abgeführt wird.
Der Verbindungsdurchgang 34 in Verbindung mit den Druckakkumulationskammern 31 über den Bypasskreislauf 33 wird mit dem Kraftstoff aus den Druckakkumulationskammern 31 über eine Öffnung 33a versorgt. Bei der Kraftstoffeinspritzung wird das Pilotventil 25 des Einspritzsteuerventils 26 mit der Steuerung des ECU 20 angeschaltet, so dass der Verbindungsdurchgang 34 und der Niederdruckkreislauf 32 miteinander verbunden werden, um damit den Druck des Verbindungsdurchgangs 34 zu senken. Infolgedessen wird die Druckbeaufschlagung des Kolbens 36d des Einspritzsteuerventils 26 zur Druckakkumulationskammer 31 hin abgestellt bzw, aufgehoben.
Demgemäß wird das untere Ventil 36a durch den Druck der Druckakkumulationskammern 31 so angetrieben, dass es entgegengesetzt zu den Druckakkumulationskammern 31 verschoben wird, wodurch die Druckakkumulationskammern 31 mit der Verteilerwelle 9 verbunden werden.
In der Folge wird der Kraftstoff in den Druckakkumulationskammern 31 unter Druck der Verteilerwelle 9 zugeführt, um zu jedem Zylinder verteilt zu werden, so dass der Kraftstoff von der Einspritzdüse 29 über das Förderventil 18 eingespritzt wird.
Andererseits steuert für die Nicht-Einspritzung von Kraftstoff, wie 2 zeigt, die ECU 20 das Pilotventil 25 so, dass es abgeschaltet wird, so dass der Verbindungsdurchgang 34, dem Kraftstoff von den Druckakkumulationskammern 31 über die Öffnung 33a zugeführt wird, von dem Niederdruckkreislauf 32 getrennt wird. Daher steigt der Druck in dem Verbindungsdurchgang 34 an und der Kolben 36b des Einspritzsteuerventils 26 wird zu der Druckakkumulationskammer 31 hin druckbeaufschlagt.
Infolgedessen verschiebt sich das untere Ventil 36a zu der Druckakkumulationskammer 31 über das obere Ventil 36c, um auf einem Sitz 36e aufzusitzen. Gleichzeitig werden die Kraftstoffdurchgänge r6 und r7 vom Einspritzsteuerventil 26 zu dem Förderventil 18 mit dem Niederdruckkreislauf 32 verbunden, wodurch ihre Drücke zum Drainagedruck werden, womit die Einspritzung abgeschlossen wird.
Übrigens ist eine Feder 36b, welche das untere Ventil 36a zu den Druckakkumulationskammern 31 hin vorbelastet, eine Feder zum Anheben des Anfangsdrucks der Druckakkumulationskammer 31 beim Hochfahren.
Als nächstes wird eine Anordnungsstruktur jedes der Bestandteile der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 beschrieben, wie z.B. der Kolben bzw. Stößel 7, die Druckakkumulationskammer 31, die Verteilerwelle 9, das Drucksteuerventil 27 und das Pilotventil 25 oder dgl..
Wie in 3 bis 5 gezeigt ist, ist an dem unteren Abschnitt der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 die Nockenwelle 4 vorgesehen, an der der Nocken 5 befestigt ist. Ein Endabschnitt der Nockenwelle 4 ist über ein Nockenlager 12 an einem Nockenwellengehäuse H gelagert.
Eine Hydraulikbasis Hb, die aus einem blockartigen Element hergestellt ist, ist über dem Nockenwellegehäuse H angeordnet. Die Hydraulikbasis Hb dient als Gehäuse von Bestandteilen die dem Kolben bzw. Stößel 7, der Druckakkumulationskammer 31, der Verteilerwelle 9 und dgl.
Über dem Nocken 5 ist der Kolben 7 im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 angeordnet. Der Kolben 7 ist vertikal verschiebbar in eine in die Hydraulikbasis Hb eingepasste Kolbentrommel 8 eingesetzt. Der Kolben 7 ist an seinem unteren Ende mit einem Mitnehmer bzw. Nockenstößel versehen.
Der Kolben 7 und der Nockenstößel 11 sind nach unten durch ein Vorbelastungsmittel, wie z.B. eine Feder 16 oder dergleichen, vorbelastet, mit dem Ergebnis, dass der Nockenstößel 11 in Kontakt mit dem Nocken 5 kommt und der Kolben 7 in einer Hin- und Herbewegung mit der Drehung des Nockens 5 bewegt wird.
Ein den Kolben 7, die über dem Kolben ausgebildete Kolbenkammer 7a, das Drucksteuerventil 27, den Mitnehmer bzw. Nockenstößel 11, den Nocken 5 und dergleichen umfassender Kolbenabschnitt ist in der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 zum Versorgen der Druckakkumulationskammern 31 mit Kraftstoff unter Druck vorgesehen.
Auf diese Weise wird die Kraftstoffeinspritzpumpe 1 in der Größe reduziert, indem nur ein Kolbenabschnitt vorgesehen ist, und gleichzeitig kann die Anzahl von Teilen verringert werden, wodurch es möglich wird, den Aufbau zu vereinfachen und seine Kosten zu senken.
Ferner ist am oberen Endabschnitt des Kolbens 7 das Drucksteuerventil 27 als elektromagnetisches Ventil zum Versorgen des Kolbens 7 mit Kraftstoff unter Druck angeordnet.
Das Drucksteuerventil 27 ist beispielsweise, wie in 3 gezeigt ist, derart angeordnet, dass ein Ventilkörper 27a im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 gleitet, nämlich in einer Vertikalrichtung.
Die Anordnungsrichtung des Drucksteuerventils 27 ist jedoch nicht auf eine solche Vertikalrichtung beschränkt. Auf diese Weise kann die Größe der Nockenwelle 4 der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 in der Axialrichtung der Nockenwelle 4 durch Anordnen des Drucksteuerventils 27 am oberen Endabschnitt des Kolbens 7 verringert werden, wodurch es möglich wird, die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 insgesamt zu reduzieren.
Übrigens wird das Drucksteuerventil 27, das ungeachtet der Anzahl von Zylindern nur eines ist, zwar notwendigerweise mit sehr hoher Geschwindigkeit und so viele Male wie die Anzahl der Zylinder beträgt bei jeder Drehung der Nockenwelle 4 betätigt und muss seine hohe Genauigkeit und robuste Arbeitsweise für die hochpräzise Steuerung des Drucks der Druckakkumulationskammern 31 beibehalten, in seiner Lebensdauer und Zuverlässigkeit wegen dieser Anordnung verbessert, wobei sein Ventilkörper 27a im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 gleitet, so dass eine exzentrische Reibung an seinem Schlupfabschnitt verhindert wird.
Die Verteilerwelle 9 ist auf einer Seite des Kolbens 7 so angeordnet, dass ihre Achsen parallel zueinander sind. Die Verteilerwelle 9 ist drehbar in eine Verteilerwellenhülse 10 eingesetzt, die in die Hydraulikbasis Hb eingepasst ist. Eine Verteilerantriebswelle 39 ist mit dem unteren Ende der Verteilerwelle 9 so verbunden, dass sie die Verteilerwelle 9 zur Drehung antreibt.
Die Verteilerantriebswelle 39 und die Verteilerwelle 9 sind im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 angeordnet. Kegelzahnräder 19 greifen so ein, dass sie die Verteilerantriebswelle 39 mit der Nockenwelle 4 verbinden. Infolgedessen treibt die Nockenwelle 4 die Verteilerwelle 9 über die Kegelräder 19 zur Drehung an.
Aufgrund einer solchen Anordnung mittels eines solchen Aufbaus wird der Kraftstoffdurchgang (Kraftstoffstoffdurchgänge r6 und r7 oder dergleichen, später beschrieben), welcher von dem Kolbenabschnitt mit dem Kolben 7 bis zum Förderventil 18 über die Verteilerwelle 9 reicht, verkürzt, so dass das Kraftstoffvolumen in dem Kraftstoffdurchgang verringert werden kann, wodurch es möglich wird, beispielsweise die Qualität der Einspritzung sowie die Verhältnis- und Timing-Steuerung von Einspritzungen, wie z.B. eine geringfügige Piloteinspritzung, eine Nacheinspritzung und eine Initialeinspritzung, mittels der elektromagnetischen Ventile, wie beispielsweise des Pilotventils 25 und des Drucksteuerventils 27 zu verbessern.
An dem Umfang der Verteilerwelle 9 in der Hydraulikbasis Hb sind so viele Förderventile 18 wie Zylinder eingesetzt.
Auch wenn die Nockenwelle 4 und die Verteilerwelle 9 nicht senkrecht zueinander angeordnet sind, ist es möglich, die obige Wirkung zu erzielen, wenn die Nockenwelle 4 und die Verteilerwelle 9 unter einem bestimmten Winkel angeordnet sind.
In der Hydraulikbasis Hb ist das Einspritzsteuerventil 26 in einem Seitenabschnitt der Verteilerwelle 9 gegenüber dem Kolben 7 eingesetzt und ist im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 angeordnet. Mit anderen Worten ist das Einspritzsteuerventil 26 so angeordnet, dass die oberen und unteren Ventile 36c und 36a im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 verschoben werden bzw. gleiten.
Am oberen Endabschnitt des Einspritzsteuerventils 26 ist das Pilotventil 25 so angeordnet, dass sein Ventilkörper 25a im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 gleitet, nämlich in einer Vertikalrichtung.
Eine solche Anordnung des Pilotventils 25 am oberen Ende des Einspritzsteuerventils 26 kann die Größe der Nockenwelle 4 der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 in ihrer Axialrichtung wirksam reduzieren, wodurch die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 insgesamt verringert wird.
Ferner kann ähnlich dem Drucksteuerventil 27 jedes Einspritzsteuerventil 26 und jedes elektromagnetische Pilotventil 25, das ungeachtet der Anzahl von Zylindern nur eines ist, in seiner Lebensdauer und Zuverlässigkeit verbessert werden, da eine exzentrische Reibung an seinem Schlupfabschnitt verhindert wird, während es rasch und häufig betätigt wird.
Der Kolben 7, die Verteilerwelle 9 und das Einspritzsteuerventil 26, die Funktionselemente des Steuersystems der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 sind, sind in dieser Reihenfolge von einem Endabschnitt der Hydraulikbasis Hb in einer Reihe entlang der Achse der Nockenwelle 4 angeordnet.
Auf diese Weise sind der Kolben 7, die Verteilerwelle 9 und das Einspritzsteuerventil 26 in einer Reihe angeordnet, während die Verteilerwelle 9 im Mittelabschnitt positioniert ist, so dass die Größe der Nockenwelle 4 der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 in deren Axialrichtung reduziert werden kann, wodurch es möglich wird, die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 insgesamt zu verringern.
Ein Drucksensor 30 zum Erfassen des Drucks in den Druckakkumulationskammern 31 ist auf einer Seite der Hydraulikbasis Hb angebracht. Es genügt, dass der Kolben 7, die Verteilerwelle 9 und das Einspritzsteuerventil 26 annähernd in einer Reihe angeordnet sind, auch wenn sie nicht vollständig in einer Reihe angeordnet sind oder irgendeines von ihnen aus der Reihe abweicht.
In die Hydraulikbasis Hb ist ein Loch gebohrt, das sich axial parallel zu der Achse der Nockenwelle 4 fortsetzt, wodurch die Druckakkumulationskammer 31 gebildet wird. Eine oder mehrere Druckakkumulationskammer(n) 31 sind ausgebildet und untereinander über Öldurchgänge verbunden, die in der Hydraulikbasis Hb ausgebildet sind.
Das Loch der Hydraulikbasis Hb, welches die Druckakkumulationskammer 31 bildet, ist nach außen an seinem einen Ende geöffnet. Diese Öffnung ist mit einem Stopfen 35 oder dem Sicherheitsventil 24 verschlossen. Wenn beispielsweise mehrere als Druckakkumulationskammern 31 dienende Löcher vorgesehen sind, ist eines der Löcher an seiner Öffnung mit dem Sicherheitsventil 24 verschlossen, und die anderen Löcher sind an ihren Öffnungen mit den jeweiligen Stopfen 35 verschlossen.
Die mehreren Druckakkumulationskammern 31 sind parallel zueinander in der Umgebung der Funktionselemente des Steuersystems, wie z.B. dem Stößel bzw. Kolben 7, der Verteilerwelle 9 und dem Einspritzsteuerventil 26 angeordnet.
Aufgrund einer solchen parallelen Anordnung der mehreren Druckakkumulationskammern 31 in der Umgebung der Funktionselemente des Steuersystems können die Kraftstoffdurchgänge (r3 und r4, später erläutert), welche die Druckakkumulationskammern 31 und die Kolbenkammer 7a miteinander verbinden, kurz ausgebildet sein, und das Totvolumen des Kraftstoffdurchgangs kann gemindert werden, wodurch eine Verkürzung der Zeit der Kraftstoffzufuhr unter Druck ermöglicht wird und ein Energieverlust gemindert wird.
Alternativ kann die Druckakkumulationskammer 31 in etwa senkrecht zu der Achse der Nockenwelle 4 angeordnet sein. Außerdem kann die Druckakkumulationskammer 31 nicht nur in einer geradlinigen Konfiguration ausgebildet sein, sondern kann an einem Zwischenabschnitt derselben gebogen bzw. gekrümmt sein.
Auch wenn die mehreren Druckakkumulationskammern 31 nicht vollständig parallel sin, reicht es ferner aus, dass sie parallel oder annähernd parallel sind, wenn sie aus einer bestimmten Richtung betrachtet werden, während sie unter einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, wenn sie aus einer anderen Richtung betrachtet werden.
An einer Endfläche des Nockenwellengehäuses H ist eine als Zuführpumpe zum Zuführen von Kraftstoff unter Druck dienende Trochoidpumpe 6 vorgesehen, die mit der Drehung der Nockenwelle 4 angetrieben wird.
Die Trochoidpumpe 6 liefert unter Druck stehenden Kraftstoff, der in einem Kraftstoffbehälter gespeichert ist, von einer Kraftstoffzuführkammer 27b an die Kolbenkammer 7a über den in das Nockenwellengehäuse H gebohrten Kraftstoffdurchgang r1 und den in die Hydraulikbasis Hb gebohrten Kraftstoffdurchgang r2.
Mit anderen Worten bringen die Kraftstoffdurchgänge r1 und r2 eine Austragsöffnung 6a der Trochoidpumpe 6 in Verbindung mit der Kolbenkammer 7a des Kolbenabschnitts durch die Kraftstoffzuführkammer 27b oder den Ventilkörper 27a des Drucksteuerventils 27.
Dann wird der unter Druck der Kolbenkammer 7a zugeführte Kraftstoff in ein Rückschlagventil 28 über einen Kraftstoffdurchgang r3 eingeleitet. Der Kraftstoff wird von dem Rückschlagventil 28 über den Kraftstoffdurchgang r4 in die Druckakkumulationskammer 31 eingeleitet.
Auf diese Weise ist die Trochoidpumpe 6 so an einer Endfläche des Nockenwellengehäuses h angebracht, dass sie zusammen mit der Nockenwelle 4 angetrieben wird. Infolgedessen ist es nicht nötig, eine Antriebswelle zum Antreiben der Trochoidpumpe 6 separat vorzusehen, mit dem Ergebnis, dass die Anzahl von Teilen abnimmt, wodurch ermöglicht wird, eine Vereinfachung der Struktur zu versuchen und die Kosten zu senken sowie die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 insgesamt zu verringern.
Ferner wird die Verbindung zwischen der Austragsöffnung 6a der Trochoidpumpe 6 und der Kolbenkammer 7a des Kolbenabschnitts durch die Kraftstoffdurchgänge r1 und r2 hergestellt, so dass bis zum Kolbenabschnitt von der Trochoidpumpe 6 ohne Verwendung eines Rohrelements Kraftstoff unter Druck zugeführt werden kann, wodurch der Aufbau einfach und kostengünstig wird und es unnötig wird, ein Zerbrechen und eine Kraftstoffleckage bezüglich eines Rohrs zu berücksichtigen.
Alternativ kann die Zuführpumpe zum Zuführen von Kraftstoff unter Druck eine Rotationsgetriebepumpe, eine Flügelpumpe etc. außer der Trochoidpumpe 6 sein.
Das Rückschlagventil 28 ist in ein Einsetzloch hd eingesetzt, das in der Hydraulikbasis Hb ausgebildet ist. In das Einsetzloch hd ist ein Kraftstoffdurchgangsteil 51 unterhalb des Rückschlagventils 28 eingesetzt.
In dem Kraftstoffdurchgangsteil 51 sind die Kraftstoffdurchgänge r3 und r4 ausgebildet. Der in dem Kraftstoffdurchgangsteil 51 ausgebildete Kraftstoffdurchgang r3 ist an seinem einen Ende mit dem in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Kraftstoffdurchgang r3 verbunden, und an seinem anderen Ende mit einer Kraftstoffeinlassöffnung 28a des Rückschlagventils 28. Der in dem Kraftstoffdurchgangsteil 51 ausgebildete Kraftstoffdurchgang r4 ist an seinem einen Ende mit dem in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Kraftstoffdurchgang r4 verbunden, und an seinem anderen Ende mit einer Kraftstoffauslassöffnung 28b des Rückschlagventils 28.
Mit anderen Worten ist das Rückschlagventil 28 jeweils mit den in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Kraftstoffdurchgängen r3 und r4 über die in dem Kraftstoffdurchgangsteil 51 ausgebildeten Kraftstoffdurchgänge r3 und r4 verbunden.
Auf diese Weise sind die Kraftstoffeinlass- und -auslassöffnungen 28a und 28b des in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Rückschlagventils 28 jeweils mit den in dem als zur Hydraulikbasis Hb separate Einheit dienenden Kraftstoffdurchgangsteil 51 ausgebildeten Kraftstoffdurchgängen r3 und r4 jeweils verbunden.
Infolgedessen können die Kraftstoffdurchgänge r3 und r4 für stark druckbeaufschlagten Kraftstoff in der einzelnen Einheit des Kraftstoffdurchgangsteil 51 separat von der Hydraulikbasis Hb betrieben werden, wodurch es möglich wird, den Betrieb der Kraftstoffdurchgänge r3 und r4 zu erleichtern und die Anzahl von Betriebsschritten zu verringern.
Das Kraftstoffdurchgangsteil 51 kann mit höherer Präzision als die Hydraulikbasis Hb bearbeitet werden, die eine komplizierte Konfiguration und große Dimension aufweist, so dass die Oberfläche des Kraftstoffdurchgangsteils 51, die an der Oberfläche des Rückschlagventils 28 anliegt, an der die Kraftstoffeinlassöffnung 28a und die Kraftstoffauslassöffnung 28b münden, sehr genau sein kann und einfach zu bearbeiten ist.
Infolgedessen können die Verbindungsabschnitte zwischen dem Kraftstoffdurchgang r3 und der Kraftstoffeinlassöffnung 28a sowie zwischen dem Kraftstoffdurchgang r4 und der Kraftstoffauslassöffnung 28b sicher abgedichtet werden, wodurch die Kraftstoffleckage oder dergleichen vermieden wird.
Der unter Druck zugeführte und in den Druckakkumulationskammern 31 angesammelte, stark druckbeaufschlagte Kraftstoff wird über den Kraftstoffdurchgang r5 in Abhängigkeit von dem Steuerzustand des Pilotventils 25 (wenn das Pilotventil 25 eingeschaltet ist) in das Einspritzsteuerventil 26 eingeleitet, und wird von dem Einspritzsteuerventil 26 über den Kraftstoffdurchgang r6 in die Verteilerwelle 9 geleitet.
Das Einspritzsteuerventil 26 ist in ein Einsetzloch hc eingesetzt, das in der Hydraulikbasis Hb ausgebildet ist, und das Kraftstoffdurchgangsteil 52 ist in das Einsetzloch hc so eingesetzt, dass es sich unterhalb des Einspritzsteuerventils 26 befindet.
Der Kraftstoffdurchgang r5 und der Kraftstoffdurchgang r6 sind in dem Kraftstoffdurchgangsteil 52 ausgebildet. Ein Endabschnitt des in dem Kraftstoffdurchgangsteil 52 ausgebildeten Kraftstoffdurchgangs r5 ist mit dem in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Kraftstoffdurchgang r5 verbunden, während der andere Endabschnitt mit der Kraftstoffeinlassöffnung 26a des Einspritzsteuerventils 26 verbunden ist. Ferner ist ein Endabschnitt des in dem Kraftstoffdurchgangsteil 52 ausgebildeten Kraftstoffdurchgangs r6 mit der Kraftstoffauslassöffnung 26b des Einspritzsteuerventils 26 verbunden, während sein anderer Endabschnitt mit dem an der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Kraftstoffdurchgang r6 verbunden ist.
Mit anderen Worten ist das Einspritzsteuerventil 26 jeweils mit den in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Kraftstoffdurchgängen r5 und r6 über die in dem Kraftstoffübergangsteil 52 ausgebildeten Kraftstoffdurchgänge r5 und r6 verbunden.
Auf diese Weise sind die Kraftstoffdurchgänge r5 und r6, die jeweils mit den Kraftstoffeinlass- und -auslassöffnungen 26a und 26b des in der Hydraulikbasis vorgesehenen Einspritzsteuerventils 26 zu verbinden sind, in dem Kraftstoffdurchgangsteil 52 ausgebildet, das separat von der Hydraulikbasis Hb ist.
Infolgedessen wird es möglich, die Kraftstoffdurchgänge r5 und r6 in dem aus einer einzelnen Einheit hergestellten Kraftstoffdurchgangsteil 52, das separat von der Hydraulikbasis Hb ist, zu bearbeiten und auszubilden, wodurch die Bearbeitung der Kraftstoffdurchgänge r5 und r6 vereinfacht wird und die Anzahl von Bearbeitungsschritten abnimmt.
Ferner kann in dem Fall, in dem der Kraftstoffdurchgang 52 als einzelne Einheit bearbeitet wird, das Kraftstoff durchgangsteil 52 mit höherer Präzision bearbeitet werden als die Hydraulikbasis Hb, die eine komplizierte Konfiguration aufweist und aus einem großen Teil gefertigt ist. Da die Verbindungsseiten der Kraftstoffeinlassöffnung 26a und des Kraftstoffauslassabschnitts 26b des Einspritzsteuerventils 26 in dem Kraftstoffdurchgangsteil 52 hochpräzise und einfach zu bearbeiten sind, kann infolgedessen die Abdichtung des Verbindungsabschnitts zwischen den Kraftstoffdurchgängen r5 und r6, durch die der unter hohem Druck stehende Kraftstoff hindurchströmt, sowie die Kraftstoffeinlass- und -auslassöffnungen 26a und 26b mit Sicherheit erfolgen, wodurch die Kraftstoffleckage oder dergleichen vermieden wird.
Der Verteilerwelle 9 zugeführter Kraftstoff wird in das Förderventil 18 über den Öldurchgang r7 geleitet, der jedem der mit einer Kraftstoff-Einspritzung von der Einspritzdüse 29 jedes Zylinders zu versehenden Zylinder entspricht, geleitet.
Auf diese Weise sind alle Funktionselemente, die eine Hochdruck-Kraftstoffstrecke der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 bilden, wie der Kolben 7, die Verteilerwelle 9, das Drucksteuerventil 27, das Rückschlagventil 28, das Einspritzsteuerventil 26, der Drucksensor 7, das Sicherheitsventil 24, das Förderventil 18, das Steuerventil, die Druckakkumulationskammer 31 und dergleichen zusammen in der Hydraulikbasis Hb angeordnet, die aus einem blockartigen Element gebildet ist.
Somit sind diese Bestandteile, auf die konstant ein hoher Druck einwirkt, in dem einen blockartigen Element angeordnet, so dass die Widerstandskraft der Hochdruck-Kraftstoffstrecke hinreichend gewährleistet werden kann. Übrigens ist jeder der Bestandteile mit jedem anderen ohne ein Verbindungs- bzw. Dichtungselement oder dergleichen verbunden, bei denen die Befürchtung einer Kraftstoffleckage oder einer Beschädigung besteht, sondern über die Kraftstoffdurchgänge r1, r2 ..., die aus in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Bohrlöchern bestehen, wodurch deren Zuverlässigkeit verbessert wird.
Übrigens bilden die Funktionselemente (das Kolbengehäuse 8 und die Verteilerwellenhülse 10) sowie die Kraftstoffdurchgangsteile 51 und 52 oder dergleichen eine Hochdruckstrecke, und diese ist eng in die Hydraulikbasis Hb durch Verstemmen unter Wärme oder Kaltverstemmen eingepasst.
Ferner ist eine Niederdruckkammer 15 am Grenzabschnitt zwischen der Hydraulikbasis Hb und dem Nockenwellengehäuse H in dem unteren Abschnitt des Einspritzsteuerventils 26 und der Verteilerwelle 9 ausgebildet.
Die Niederdruckkammer 15 ist in erster Linie mit einem Niederdruckkreislauf 32 verbunden, der aus einem in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Bohrloch besteht, so dass aus einem Schlitz zwischen dem Kolben 7 zur Zuführung von Kraftstoff unter Druck zu der Druckakkumulationskammer 31 und dem Kolbengehäuse 8 ausleckender Kraftstoff, und zwischen der Verteilerwelle 9 und der in der Hydraulikbasis Hb ausgebildete Einsetzloch hb eingesetzten Verteilerwellenhülse 10 oder dergleichen ausleckender Kraftstoff in der Niederdruckkammer 15 gesammelt wird, um über einen Niederdruck-Drainagekreislauf 100 zum Kraftstofftank zurückgeführt zu werden.
Übrigens steht der äußere Umfangsabschnitt des Kolbengehäuses 8 in Verbindung mit der Niederdruckkammer 15 über ein Leckrückführloch r12, das in der Hydraulikbasis Hb ausgebildet ist.
Auf diese Weise ist die Niederdruckkammer 15, die als Kraftstoffrecyclingkammer zum Recyceln von Kraftstoff aus der Hochdruckstrecke mit dem Kolben 7 und den Verteilerwellen 9 zu dem Niederdruckabschnitt dient, in der Hydraulikbasis Hb und dem Nockenwellengehäuse H vorgesehen, die ein Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 bilden, so dass der aus der Hochdruckstrecke entweichende Kraftstoff, der von dem extrem erhöhten Einspritzdruck der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 bewirkt wird, sicher gesammelt und zum Kraftstofftank zurückgeführt werden kann.
Damit kann das Durchmischen des ausgeleckten Kraftstoffs mit Schmieröl in dem Nockenwellengehäuse H oder dem Motor, das eine Verdünnung des Schmieröls verursacht, vermieden werden.
Übrigens ist eine Drainageöffnung 24a des in der Druckakkumulationskammer 31 vorgesehenen Sicherheitsventils 24 mit einem Niederdruck-Drainagekreislauf 100 über einen Verbindungsdurchgang r11 verbunden, der aus einem in der Hydraulikbasis Hb ausgebildeten Bohrloch besteht, mit dem Ergebnis, dass von der Druckakkumulationskammer 31 über das Sicherheitsventil 24 ausgestoßener Kraftstoff zum Kraftstofftank zurückgeführt wird.
Auf diese Weise können das Sicherheitsventil 24 und der Niederdruck-Drainagekreislauf 100 mit dem Verbindungsdurchgang r11 als Bohrloch in der Hydraulikbasis Hb ohne Rohrelemente verbunden werden, wodurch ein Entweichen von Kraftstoff vermieden wird und Kosten eingespart werden. Ferner nimmt das Sicherheitsventil 24 die Stelle des Stopfens 35 zum Schließen des offenen Abschnitts der Druckakkumulationskammer 31 ein. Dabei ist das Sicherheitsventil 24 mit der Funktion des Stopfens 35 ausgestattet, wodurch versucht wird, die Teilezahl zu reduzieren.
Übrigens kann die Niederdruckkammer 15 mit der Einlassöffnung der Trochoidpumpe 6 verbunden werden, so dass die Trochoidpumpe 6 mit dem in der Niederdruckkammer 15 recycelten Kraftstoff versorgt wird.
Als nächstes wird eine Beschreibung zu der auf Mehrfachzylinder angewandten Kraftstoffeinspritzpumpe gegeben, beispielsweise auf sechs Zylinder, die sich um die Struktur des Nockens 5 herum zentrieren.
Bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe 101, die für die Verwendung bei sechs Zylindern ausgebildet ist, wie 6 und 7 zeigen, ist ein mit sechs Vorsprungsabschnitten versehener Nocken 85 separat von einer Nockenwelle 84 ausgebildet und unterteilt auf der Nockenwelle 84 so vorgesehen, dass er zusammen mit dieser gedreht werden kann. Ferner ist ein Zylinder-Differenzierungspulsfühler 81 zum Differenzieren von Zylindern integral am Nocken 85 ausgebildet.
In dem für mehrere Zylinder ausgelegten Nocken 85 wird die Krümmung seiner Oberfläche, um an dem Nockenstößel bzw.
Mitnehmer 11 anzuliegen, klein, so dass der Kontaktflächendruck gegenüber dem Nockenstößel 11 höher wird. Die vorliegende Kraftstoffeinspritzpumpe 101 für Mehrfachzylinder ist jedoch mit dem Nocken 85 und der Nockenwelle 84 versehen, die separat voneinander ausgebildet sind. Der am Nockenstößel 11 mit hohem Druck anliegende Nocken 85 ist aus einem sehr oberflächenbeständigen Material wie SKH, SDK, Keramikmaterial oder dergleichen gebildet, so dass sein Reibungswiderstand erhöht ist. Die Nockenwelle 84 ist aus einem Standard-Qualitätsmaterial geformt, das nicht so fest ist wie der Nocken 85, wodurch versucht wird, die Kosten zu reduzieren.
Ferner ist der Nocken aus einem sehr oberflächenbeständigem Material geformt, mit dem Zweck der Kostenreduktion durch Herstellungsverfahren wie z.B. Sintern, MIM und dergleichen. Gleichzeitig wird eine weitere Kostenverringerung sowie eine Größenverringerung der Kraftstoffeinspritzpumpe 101 durch Zusammenfassen funktioneller Elemente durch Ausbilden der in den Nocken 85 integrierten Zylinder-Differenzierungspulsfühler 81 versucht.
Alternativ kann eine auf mehrere Zylinder anwendbare Kraftstoffeinspritzpumpe so aufgebaut sein, wie 8 und 9 zeigen.
Bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe 201 gemäß 8 und 9 wird die Verteilerwelle 9 mit einer Nockenwelle 94 über Kegelzahnräder 19' angetrieben, die von einem Nockenwellen-Seitenrad 19a' und einem Verteilerwellen-Seitenrad 19b' gebildet sind und miteinander in Eingriff stehen. Das Nockenwellen-Seitenrad 19a' ist an der Nockenwelle 94 befestigt, und das Verteilerwellen-Seitenrad 19b' ist an der Verteilerantriebswelle 39 auf der Seite der Verteilerwelle 9 befestigt.
Dabei hat bei dieser Ausführungsform das Verteilerwellen-Seitenrad 19b' doppelt so viele Zahnradzähne wie das Nockenwellen-Seitenrad 19a'.
Ferner wird die Nockenwelle 94 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit wie die Ausgangsdrehgeschwindigkeit des Motors, an dem die Kraftstoffeinspritzpumpe 201 angebracht ist, angetrieben. Infolgedessen wird die Verteilerwelle 9 durch die Nockenwelle 94 so angetrieben, dass sie mit der halben Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle 94 über das Nockenwellen-Seitenrad 19a' und das Verteilerwellen-Seitenrad 19b', das doppelt so viele Zahnradzähne aufweist wie das Nockenwellen-Seitenrad 19a', gedreht wird.
Hier ist die Kraftstoffeinspritzpumpe 201 für Mehrfachzylinder, beispielsweise auf sechs Zylinder angewandt. Im Falle einer Viertaktmaschine wird, während die Nockenwelle 4 zweimal gedreht wird, die Verteilerwelle 9 einmal zum distributiven einmaligen Zuführen von Kraftstoff zu jedem Zylinder gedreht. Ein Nocken 95 hat drei Vorsprünge, so dass der Kolben 9 den Druckakkumulationskammern 31 während der zweimaligen Drehung der Nockenwelle 4 sechsmal Kraftstoff unter Druck zuführt.
Das heißt, dass in diesem Fall die Anzahl von auf dem Nocken 95 ausgebildeten Vorsprüngen halb so groß ist wie die Anzahl von Zylindern.
Auf diese Weise kann im Fall des Viertaktmotors die Anzahl der Vorsprünge des Nockens 95 auf die Hälfte der Anzahl der Zylinder vermindert werden, so dass der Nocken 95 in seiner Größe und in der Anzahl seiner Verarbeitungsschritte reduziert werden kann.
Da ferner das Nockenprofil auf die halbe Geschwindigkeit herabgesetzt werden kann, und da die externe Oberfläche des Nockens 95 zu einer nach außen konvexen Konfiguration ausgebildet werden kann, kann ein Schleifstein mit großem Durchmesser zum Bearbeiten der externen Oberfläche des Nockens 95 benutzt werden, wodurch das Schleifen der externen Oberfläche erleichtert wird, die Bearbeitungszeit verkürzt wird und Kosten eingespart werden.
Ferner kann die Drehgeschwindigkeit der Verteilerwelle 9 durch einen solchen einfachen und kostengünstigen Aufbau, bei dem die Verteilerwelle 9 und die Nockenwelle 94 über die Kegelzahnräder 19' miteinander verbunden sind, auf die halbe Geschwindigkeit der Nockenwelle 94 eingestellt werden.
Übrigens ist das Verteilerwellen-Seitenrad 19b', das doppelt so viele Zahnradzähne wie das Nockenwellen-Seitenrad 19a' aufweist, diametral größer als das Nockenwellen-Seitenrad 19a'. Daher hängt die diametrale Minimalisierung, die erforderlich ist, um die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe 210 zu verringern, von dem Nockenwellen-Seitenrad 19a' ab.
Wenn jedoch der externe Durchmesser des Nockenwellen-Seitenrads 19a' minimiert wird, wird die Nockenwelle 94 diametral kleiner, während die Belastung, welche die Nockenwelle 94 von dem Kolben 7 oder dergleichen aufnimmt, bei der Kraftstoffeinspritzpumpe 201, die bei ihrer Kraftstoff-Einspritzung unter hohem Druck steht, größer ist.
Falls die Nockenwelle 94 nur an ihren beiden Endseiten gelagert ist, kann sich die Nockenwelle 94 verwerfen bzw. verzerren.
Die Kraftstoffeinspritzpumpe 201 dieser Ausführungsform ist mit einem in Hälften unterteilten Lager 71 versehen, in dem die Nockenwelle 94 an ihrer Umfangsfläche gegenüber dem Kolben 7 (der unteren Oberfläche in 3) gelagert ist. Das Lager 71 ist zu der Mitte der Nockenwelle 94 von den beiden radial gelagerten Endabschnitten der Nockenwelle 94 verschoben, so dass diese in der Umgebung des Nockens 95 angeordnet ist.
Infolgedessen kann die Last, welche die Nockenwelle 94 von dem Kolben bzw. Stößel 7 oder dergleichen aufnimmt, über das Lager 71 aufgenommen werden, wodurch eine Verwerfung der Nockenwelle 94 verhindert wird und damit eine Vibration und ein Störgeräusch abnimmt. Übrigens können die Kegelzahnräder 19' minimiert werden, um so die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe 201 insgesamt zu verringern. Als nächstes wird eine grobe Umschreibung eines Motorsystems gegeben, in dem die Kraftstoffeinspritzpumpe 1 angebracht ist.
Wie 10 zeigt, ist die Kraftstoffeinspritzpumpe 1 an einem Motor E angebracht. In diesem System sind mit der ECU 20 nicht nur der Drucksensor 30, das Pilotventil 25 und das Drucksteuerventil 27 verbunden, sondern es werden auch ein Kraftstofftemperatursensor 68, der an der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 angebracht ist, sowie ein Zylinder-Differenzierungssensor 62, welcher Zylinder unter Verwendung des Zylinder-Differenzierungsfühlers 61 differenziert, integral mit der Nockenwelle 4 gedreht. Ferner ist ein Wassertemperatursensor 66 zum Erfassen der Kühlwassertemperatur des Motors E, ein Drehgeschwindigkeitssensor 64 zum Erfassen der Ausgangsdrehgeschwindigkeit des Motors mit einem Dreherfassungsfühler 63, der sich integral mit einer Kurbelwelle dreht sowie ein Hebesensor 65 zum Erfassen der Hebemenge einer Einspritzdüse 29 jedes Zylinders ebenfalls mit der ECU 20 verbunden.
Ferner sind mit der ECU 20 ein Beschleunigungssensor 67 und eine weitere Sensorgruppe 69 zum Erfassen eines Anfangsdrucks, einer Ansaugströmungsmenge, einer Ansaugtemperatur oder dergleichen verbunden.
Auf der Basis des Gaspedal-Öffnungswerts, der von dem Beschleunigungssensor 67 erfasst wird, dem Drehgeschwindigkeitswert des Motors, der von dem Drehgeschwindigkeitssensor 64 erfasst wird, dem Innendruckwert der Druckakkumulationskammern 31, der von dem Druckfühler 30 erfasst wird und dergleichen, der Betätigung des Pilotventils 25 und des Drucksteuerventils 27 und dergleichen, steuert das ECU 20 elektrisch die Funktionen des Pilotventils 25, des Drucksteuerventils 27 und dergleichen derart, dass die Einspritzdüsen 29 Kraftstoff in geeigneten Mengen, mit geeigneten Timings und dergleichen, einspritzen.
Während dieser Steuerung differenziert der Zylinder-Differenzierungssensor 62 die Einspritzdüse 29 zur Einspritzung von Kraftstoff unter diesen (den Zylindern) und die Kraftstoff-Einspritzbedingung wird in geeigneter Weise mit dem Kraftstofftemperatursensor 68, dem Wassertemperatur sensor 66, dem Anhebesensor 65 und der Sensorgruppe 69 eingestellt bzw. angepasst. Ferner ist zur Vorbereitung auf den Fall, bei dem ein ungewöhnlicher Wert in dem erfassten Wert jedes der Sensoren vorhanden ist, der ECU 20 mit einer Fehlerdiagnosefunktion versehen, um zu entscheiden, ob irgendeine Störung im Motor E oder der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 vorliegt.
Alternativ kann zur Differenzierung der Zylinder der Zylinder-Differenzierungspulsgeber 61 durch Zahnräder ersetzt werden, die mit der Nockenwelle 4 in Eingriff stehen, wie z.B. die Kegelzahnräder 19.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Druckakkumulations- und Distributions-Kraftstoffeinspritzpumpe der vorliegenden Erfindung kann als Kraftstoffeinspritzpumpe eines Dieselmotors angewandt werden und ist insbesondere als Kraftstoffeinspritzpumpe für einen Motor mit geringer Umweltverschmutzung geeignet, der den Anforderungen, wie geringem Kraftstoffverbrauch und geregelter Abgasemission genügt.

Claims

Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe (1;101;201) zum distributiven Versorgen jeweiliger Zylinder eines Motors mit Hochdruck-Kraftstoff, mit: Funktionselementen, die eine Hochdruckstrecke bilden, mit einem Kolben (7), einem Drucksteuerventil (27) zur Drucksteuerung, einem Einspritzsteuerventil (26) zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung, einer oder mehreren Druckakkumulationskammer(n) (31), in der/denen Hochdruck-Kraftstoff anzusammeln ist, und einem Verteilungsmittel (9,39) durch das der in der/den Druckakkumulationskammer(n) (31) angesammelte Hochdruck-Kraftstoff zu den Zylindern hin verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente, die die Hochdruckstrecke bilden, in einer aus einem blockartigen Element gefertigten Hydraulikbasis (Hb) angeordnet sind, und die Funktionselemente miteinander über Hydraulikkanäle verbunden sind, die in der Hydraulikbasis (Hb) ausgebildet sind.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, wobei eine Verteilerwelle (9) des Verteilungsmittels senkrecht zu einer Nockenwelle (4;84;94) angeordnet ist.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine/die Verteilerwelle (9) des Verteilungsmittels über eine/die Nockenwelle (4;84;94) angetrieben ist.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sowohl der Kolben (7) als auch das Einspritz-Steuerventil (26), die als Funktionselemente eines Steuersystems dienen, senkrecht zu einer/der Nockenwelle (4;84;94) angeordnet sind.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sowohl der Kolben (7) als auch das Verteilungsmittel (9,39) und das Einspritz-Steuerventil (26), die als Funktionselemente eines Steuersystems dienen, senkrecht zu einer/der Nockenwelle (4;84;94) angeordnet sind.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, wobei der Kolben (7), das Verteilungsmittel (9,39) und das Einspritz-Steuerventil (26) in der Richtung der Nockenwelle (4;84;94) in der genannten Reihenfolge angeordnet sind.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, wobei der Kolben (7), das Verteilungsmittel (9,39) und das Einspritz-Steuerventil (26) annähernd in einer Linie angeordnet sind.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Drehgeschwindigkeit einer/der Nockenwelle (4;84;94) zum Antreiben des Kolbens (7) für die Zufuhr von Kraftstoff unter Druck zu der/den Druckakkumulationskammer(n) (31) im Betrieb auf die Ausgangsdrehgeschwindigkeit eines Motors eingestellt werden kann, an dem die Kraftstoffeinspritzpumpe angebracht ist, und wobei eine Drehgeschwindigkeit des Verteilungsmittels (9,39) auf die Hälfte der Ausgangsdrehgeschwindigkeit des Motors eingestellt werden kann.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, wobei das Verteilungsmittel (9,39) durch die Nockenwelle (4;84;94) über Kegelräder (19;19') angetrieben ist, und wobei die Anzahl von Zähnen des Kegelrads (19;19b') auf der Seite des Verteilungsmittels (9,39) auf das Doppelte der Anzahl der Zähne des Kegelrads (19;19a') auf der Seite der Nockenwelle (4;84;94) eingestellt ist.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei beide Enden einer/der Nockenwelle (94) in einem Gehäuse (H) gelagert sind und wobei ein Lager (71) zum Lagern der Umfangsfläche der Nockenwelle (94) auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens (7) zum Mittelabschnitt der Nockenwelle (94) von dessen am Gehäuse (H) gelagerten Abschnitten verschoben bzw. versetzt ist, so dass er in der Nachbarschaft eines Nockens (95) zum Antrieb des Kolbens (7) angeordnet ist.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein/der Nocken (5;85;95) zum Antrieb des Kolbens (7) separat zu einer/der Nockenwelle (4;84;94) ausgebildet ist, durch die er gelagert ist.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 11, wobei auf der Nockenwelle (4;84;94) ein Impuls-Erzeugungselement (61;81) zur Differenzierung von Zylindern vorgesehen ist, und wobei das Impuls-Erzeugungselement (61;81) mit dem Nocken (5;85;95) integral ist.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein einzelner Kolben (7) für das Ansammeln von Kraftstoff unter Druck in die Druckakkumulationskammer(n) (31) vorgesehen ist.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei ein elektromagnetisches Ventil (27) zum Steuern des Kolbens (7) und ein elektromagnetisches Ventil (25) zum Steuern des Einspritz-Steuerventils (26) an dem Endabschnitt des Kolbens (7) bzw. an dem Endabschnitt des Einspritz-Steuerventils (26) angeordnet sind.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 14, wobei Gleitelemente der elektromagnetischen Ventile senkrecht zu der Nockenwelle (4;84;94) gleiten.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei mehrere der Druckakkumulationskammern (31) so ausgebildet sind, dass sie parallel zueinander sind.
Eine Druck akkumulierende Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Hydraulikkanäle teilweise in Kraftstoff-Durchgangsteilen (51,52) ausgebildet sind, die als von der Hydraulikbasis (Hb) separate Einheiten ausgebildet und in die Hydraulikbasis (Hb) eingesetzt sind.