DE602004002013T2

DE602004002013T2 - Kraftstoffförderpumpe

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Publication number: DE602004002013T2
Application number: DE602004002013T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Kuroda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2024-04-03
Also published as: EP1464826A1; CN1536216A; JP4036197B2; US7377753B2; US20040197216A1; EP1464826B1; CN100360790C; DE602004002013D1; JP2004316640A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffzufuhrpumpe einer Brennkraftmaschine, Eine Common-Rail Einspritzanlage kommt bei Brennkraftmaschinen wie einem Dieselmotor und anderen ähnlichen Maschinen zum Einsatz.
Die Common-Rail Einspritzanlage ist mit einer Common-Rail, die stark mit Druck beaufschlagten Kraftstoff ansammelt, und mit einer Kraftstoffzufuhrpumpe ausgestattet, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff der Common-Rail zuführt. Als Antwort auf einen Befehl der Maschinensteuerungseinheit (ECU) wird der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff in die gemeinsame Kraftstoffleitung eingespritzt und durch ein Kraftstoffeinspritzventil zu jedem Zylinder der Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Zeitraum zugeführt.
Ein Beispiel für bekannte Kraftstoffzufuhrpumpen ist in der japanischen Patentsveröffentlichung H11-315767 offen gelegt.
Wie in 5 ersichtlich ist, ist eine Kraftstoffzufuhrpumpe 100 mit einer Niederdruckzufuhrpumpe 101 und einem Pumpenelement versehen. Das Pumpenelement besteht aus einem Zylinder 109, einem Kolben 102, der in dem Zylinder aufgenommen ist, um sich axial hin- und herzubewegen, und einer Verdichtungskammer 106, die zwischen den inneren Umlaufflächen eines Endabschnitts des Zylinders 109 und einer Endfläche des Kolbens 102 ausgebildet ist.
Die Kraftstoffzufuhrpumpe 100 ist zudem mit einer Kolbenantriebseinheit einschließlich einer Antriebswelle 103, einem Nocken 110, der mechanisch mit der Antriebswelle 103 und mit dem Kolben 102 verbunden ist, und einer Pumpennockenkammer 111, in der ein Teil der Antriebswelle 103 und des Nockens 110 aufgenommen ist, ausgerüstet.
Die Antriebswelle 103 wird gedreht, so dass der Nocken 110 die Drehung der Antriebswelle 103 in eine Hin- und Herbewegung umwandelt, und überträgt die Hin- und Herbewegung auf den Kolben 102, wobei sich der Kolben 102 in der axialen Richtung des Zylinders 109 hin- und herbewegt.
Die Kraftstoffzufuhrpumpe 100 ist weiterhin mit einem Steuerungsventil 107, einem Sperrventil 104, einem Schmierungsweg 105, und einem Kraftstofftank 118 versehen.
Der im Kraftstofftank 118 angesammelte Kraftstoff wird durch den Pumpenbetrieb der Niederdruckzufuhrpumpe 101 über den Kraftstoffzufuhrweg 108 der Verdichtungskammer 106 zugeführt. Der Kraftstoff in der Verdichtungskammer 106 wird durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 102 durch die unter Hochdruck stehende Kolbenantriebseinheit mit Druck beaufschlagt, so dass der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff der Common-Rail zugeführt wird (nicht gezeigt).
Darüber hinaus wird ein Teil des von der Niederdruckzufuhrpumpe 101 gelieferten Kraftstoffs durch den Schmierungsweg 105 der Pumpennockenkammer 111 zugeführt, so dass die Gleitabschnitte des Pumpenelements gekühlt und geschmiert werden.
Ein Kraftstoffströmungsweg, der zwischen der Auslassöffnung der Niederdruckzufuhrpumpe 101 und dem Zylinder 109 in Verbindung mit der Verdichtungskammer 106 angeschlossen ist, ist mit dem Steuerungsventil 107 versehen. Das Steuerungsventil 107 dient dazu, die Strömungsrate des Kraftstoffs zu steuern, der von der Niederdruckzufuhrpumpe 101 der Verdichtungskammer 106 zugeführt wird, und dabei die Kraftstoffmenge zu steuern, die der Common-Rail zugeführt wird. Dieser Kraftstoffmengensteuerungsvorgang wird als Reaktion auf einen Befehl der ECU ausgeführt, um den Kraftstoffdruck in der Common-Rail auf einem vorgegebenen Druck zu halten. Ein Kraftstoffzufuhrweg 108, der zwischen dem Steuerungsventil 107 und dem Zylinder 109 angeschlossen ist, um mit der Verdichtungskammer 106 in Verbindung zu sein, ist mit dem Sperrventil 104 versehen, welches den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff hindert, aus der Verdichtungskammer 106 zum Steuerungsventil 107 zurückzufließen.
In der bekannten Gestaltung der Kraftstoffzufuhrpumpe 100 kann überschüssiger Kraftstoff durch das Steuerungsventil 107 in den Kraftstoffzufuhrweg hindurchströmen, auch wenn die ECU einen Befehl an das Steuerungsventil 107 sendet, der die der Common-Rail zugeführte Kraftstoffmenge herabsetzt. Dieses Überströmen wird durch das Ausströmen von Kraftstoff im Ventilabschnitt des Steuerungsventils 107 und/oder durch die Verzögerung bei dem Schließen von dessen Ventilteil verursacht.
Diese überschüssige Kraftstoffmenge kann durch den Kraftstoffzufuhrweg 108 der Verdichtungskammer 106 zugeführt werden.
Um die überschüssige Kraftstoffmenge in den Kraftstoffzufuhrweg 108 abzubauen, wird anschließend ein Kraftstoffabgabeweg 112 der mit der Einlassöffnung der Niederdruckzufuhrpumpe 101 verbunden ist, zur Umgehung des Pumpenelements von dem Kraftstoffzufuhrweg 108 abgezweigt.
Das Steuerungsventil 107 und die Einlassöffnung der Niederdruckzufuhrpumpe 101 sind jedoch weit voneinander entfernt, so dass der Kraftstoffabgabeweg 112 in seiner Länge zunimmt. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist der Kraftstoffabgabeweg 112 zusätzlich dazu an seinen vielen mittleren Punkten gekrümmt, da die Kraftstoffabgabeleitung 112 die Zufuhrpumpe 101 umgeht, was die Form des Kraftstoffabgabewegs 112 kompliziert. Dies ergibt eine Verschlechterung der Funktionsfähigkeit des Kraftstoffabgabewegs 112.
Die Druckschrift DE 19742180 A1 offenbart eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer ersten Pumpe sowie einer Hochdruckpumpe, die beide mechanisch betrieben werden. Eine Versorgungsleitung, die zwischen der ersten Pumpe und der Hochdruckpumpe abgezweigt wird, ist für die Zufuhr von Kraftstoff zum Kühlen und Schmieren der Hochdruckpumpe vorgesehen. Während des Starts der Maschine sind die Schmierung und die Kühlung unterbrochen, um eine maximale Kraftstoffversorgung der Hochdruckpumpe vorzusehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist mit diesem Hintergrund gemacht.
Demzufolge ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffzufuhrpumpe bereitzustellen, die die Funktionsfähigkeit eines Kraftstoffabgabewegs zum Abgeben von überschüssigem Kraftstoff in einen Kraftstoffzufuhrweg vereinfacht. Die Aufgabe wird durch eine Kraftstoffzufuhrpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst.
Einem Aspekt der Erfindung zufolge ist eine Krafftstoffzufuhrpumpe zum mit Druck beaufschlagen einer Kraftstoffzufuhr von einer Niederdruckzufuhrpumpe vorgesehen, wobei die Kraftstoffzufuhrpumpe folgendes aufweist: ein Pumpenelement mit einem Kolben und einer Verdichtungskammer, wobei die Verdichtungskammer mit der Niederdruckpumpe über einen Kraftstoffzufuhrweg verbunden ist, wobei die Kraftstoffversorgung durch die Niederdruckpumpe über den Kraftstoffzufuhrweg der Verdichtungskammer zugeführt wird, und wobei der Kolben den der Verdichtungskammer zugeführten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt; eine Kolbenantriebseinheit mit einem Antriebsteil und einem Gehäuse zum Hin- und Herbewegen des Kolbens, wobei das Antriebsteil drehbar an dem Gehäuse und gleitfähig mit dem Kolben verbunden ist; ein Steuerteil, das im Kraftstoffzufuhrweg vorgesehen ist, um den Kraftstoffanteil der Kraftstoffversorgung von der Niederdruckpumpe durch den Kraftstoffzufuhrweg zu steuern; ein Sperrventil, das in einem Teil des Kraftstoffzufuhrwegs vorgesehen ist, wobei der Teil zwischen dem Steuerteil und der Verdichtungskammer verbunden ist, wobei das Sperrventil verhindert, dass der von der Verdichtungskammer zugeführte Kraftstoff zum Steuerungsteil zurückfließt; eine Schmiereinrichtung, die einen Teil des Kraftstoffs einem gleitfähigen Kontaktabschnitt zwischen dem Kolben und der Kolbenantriebseinheit zuführt, wobei der Teil des Kraftstoffs von der Niederdruckzufuhrpumpe durch den Kraftstoffzufuhrweg zugeleitet wird; und Kraftstoffabgabeeinrichtungen zur Abgabe eines Teils des Kraftstoffs an die gleitfähigen Kontaktabschnitte zwischen dem Kolben und der Kolbenantriebseinheit, wobei der Teil des Kraftstoffs durch den Kraftstoffzufuhrweg der Verdichtungskammer zugeführt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Kraftstoffzufuhrpumpe zum mit Druck beaufschlagen von Kraftstoff, der von einer Niederdruckzufuhrpumpe zugeführt wird, vorgesehen, wobei die Kraftstoffzufuhrpumpe folgendes aufweist: ein Pumpenelement mit einem Kolben und einer Verdichtungskammer, wobei die Verdichtungskammer mit der Niederdruckzufuhrpumpe über einen Kraftstoffzufuhrweg verbunden ist, wobei die Kraftstoffversorgung durch die Niederdruckzufuhrpumpe der Verdichtungskammer über den Kraftstoffzufuhrweg zugeführt wird, und wobei der Kolben den der Verdichtungskammer zugeführten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt; eine Kolbenantriebseinheit mit einem Antriebsteil und einem Gehäuse zum Hin- und Herbewegen des Kolbens, wobei das Antriebsteil drehbar an dem Gehäuse und gleitfähig mit dem Kolben verbunden ist; ein Steuerteil, das im Kraftstoffzufuhrweg vorgesehen ist, um den Kraftstoffanteil der Kraftstoffversorgung von der Niederdruckpumpe durch den Kraftstoffzufuhrweg zu steuern; ein Sperrventil, das in einem Teil des Kraftstoffzufuhrwegs vorgesehen ist, der zwischen dem Steuerteil und der Verdichtungskammer angeschlossen ist, wobei das Sperrventil verhindert, dass der von der Verdichtungskammer zugeführte Kraftstoff zum Steuerungsteil zurückfließt; eine Schmiereinrichtung, die einen Teil des Kraftstoffs einem gleitfähigen Kontaktabschnitt zwischen dem Kolben und der Kolbenantriebseinheit zuführt, wobei der Teil des Kraftstoffs von der Niederdruckzufuhrpumpe durch den Kraftstoffzufuhrweg eingespeist wird; eine erste Drosseleinrichtung, die in den Schmiereinrichtungen vorgesehen ist, um den Teil des Kraftstoffs zu steuern, der durch die Schmiereinrichtungen zugeführt wird; und eine Kraftstoffabgabeeinrichtung zur Abgabe eines Teils des Kraftstoffs in eine stromabwärtige Seite der Schmiereinrichtungen bezüglich der ersten Drosseleinrichtungen, wobei der Teil des Kraftstoffs durch den Kraftstoffzufuhrweg der Verdichtungskammer zugeführt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Ziele und Aspekte der Erfindung werden durch die folgenden Beschreibungen eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen:
1 eine schematische Ansicht der Struktur einer Kraftstoffzufuhrpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
2A eine Schnittansicht der Struktur eines in 1 gezeigten Steuerungsventils ist, dessen Nadel einen Öffnungsvorgang gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vollzieht;
2B eine Schnittansicht der Struktur des in 2A gezeigten Steuerungsventils ist, dessen Nadel einen Öffnungsvorgang gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vollzieht;
3 eine schematische Ansicht der Struktur einer Kraftstoffzufuhrpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Schmierungswegs ist, wie er in 3 stromabwärts der Drossel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt wird; und
5 eine Ansicht einer bekannten Struktur einer Kraftstoffzufuhrpumpe ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Wie aus 1 ersichtlich ist, wird eine Kraftstoffzufuhrpumpe 1, nachfolgend zur Vereinfachung als „Zufuhrpumpe" bezeichnet, zum Beispiel in einer Common-Rail Einspritzanlage IS einer Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einem Dieselmotor, angewandt. Die Common-Rail Einspritzanlage IS hat eine Common-Rail CR zum Ansammeln von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff darin, und eine Vielzahl von elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventilen 11...11, die jeweils mit der Common-Rail CR in Verbindung stehen, Die Common-Rail Einspritzanlage ist so angeordnet, dass der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff in der Common-Rail CR von jedem der Einspritzer 11 als Antwort auf einen Befehl der ECU (nicht gezeigt) eingespritzt wird, und der eingespritzte, mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird jedem Zylinder der Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Zeitraum zugeführt.
Wie aus 1 ersichtlich ist, bestimmt die Zufuhrpumpe 1 die Common-Rail Einspritzanlage IS, und wird als eine Hochdruckzufuhrpumpe benutzt, um den Kraftstoff im Kraftstofftank 12 stark mit Druck zu beaufschlagen, und um damit den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff der Common-Rail CR zuzuführen.
Das heißt, dass die Zufuhrpumpe 1 aus einem Pumpenelement 2, das konfiguriert ist, um den Kraftstoff stark mit Druck zu beaufschlagen und den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff der Common-Rail CR zuzuführen, und aus einem Steuerungsventil 3 besteht, das die Strömungsrate des Kraftstoffs steuert, der dem Pumpenelement 2 zugeführt wird.
Die Zufuhrpumpe 1 besteht außerdem aus einer Niederdruckzufuhrpumpe 13 mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, die einfach als „Zufuhrpumpe" bezeichnet wird.
Die Einlassöffnung der Zufuhrpumpe 13 ist mit einem Kraftstoffzufuhrweg P1 verbunden, und der Kraftstoffzufuhrweg P1 ist mit der Innenseite des Kraftstofftanks 12 verbunden, um damit in Verbindung zu stehen. Der Auslass der Zufuhrpumpe 13 ist mit einem Kraftstoffzufuhrweg P2 verbunden, und der Kraftstoffzufuhrweg P2 ist mit dem Pumpenelement 2 verbunden. Das Steuerungsventil 3 ist im Kraftstoffzufuhrweg P2 vorgesehen.
Die Zufuhrpumpe 13 ist konfiguriert, um den Kraftstoff vom Kraftstofftank 12 durch den Kraftstoffzufuhrweg P1 zu pumpen und den gepumpten Kraftstoff durch den Kraftstoffzufuhrweg P2 und das Steuerungsventil 3 dem Pumpenelement 2 zuzuführen.
Im Übrigen kann die Zufuhrpumpe 13 einstückig an die Zufuhrpumpe 1 angepasst oder gesondert an entweder dem Kraftstofftank oder einem Kraftstoffweg vom Kraftstofftank 12 zum Steuerungsventil 3 vorgesehen sein. Die Zufuhrpumpe 13 kann drehbar von der Brennkraftmaschine, einem anderen elektrischen Motor oder einem hydraulischen Stellmotor angetrieben werden.
Das Pumpenelement 2 besteht aus einem Kolben 21, einem Zylinder 22, in dem der Kolben 21 axial hin- und herbewegbar aufgenommen ist, und einer Verdichtungskammer 23, die zwischen inneren Umlaufflächen 22a eines Endabschnitts des Zylinders 22 und einer Endseite 21a des Kolbens 21 ausgebildet ist. Der Kraftstoffzufuhrweg P2 steht in Verbindung mit der Einlassöffnung 23a der Verdichtungskammer 23.
Der im Kraftstofftank 12 angesammelte Kraftstoff wird durch den Pumpvorgang des Pumpelements 13 durch den Kraftstoffzufuhrweg P1 gepumpt, und der gepumpte Kraftstoff wird der Verdichtungskammer 23 durch den Kraftstoffzufuhrweg P2 und das Steuerungsventil 3 zugeführt. Der Kraftstoff in der Verdichtungskammer 23 wird durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 21 mit Druck beaufschlagt, um stark mit Druck beaufschlagt zu sein, so dass der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff vom Auslass 23b der Verdichtungskammer 23 an eine Ausgabeleitung L1 ausgegeben wird. In der Ausgabeleitung L1 ist ein Sperrventil 24 vorgesehen, so dass der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff durch das Sperrventil 24 der Common-Rail CR zugeführt wird. Das Sperrventil 24 verhindert das Zurückfließen des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffs in die Verdichtungskammer 23.
Außerdem ist ein Sperrventil 25 im Kraftstoffzufuhrweg P2 zwischen der Einlassöffnung 23b der Verdichtungskammer 23 und dem Steuerungsventil 3 vorgesehen. Das Sperrventil 25 verhindert das Zurückfließen des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffs von der Verdichtungskammer 23 zum Steuerungsventil 3.
Die Zufuhrpumpe 1 besteht außerdem aus einer Kolbenantriebseinheit 4, die mechanisch mit dem Kolben 21 verbunden ist, um den Kolben 21 so anzutreiben, dass er sich axial in dem Zylinder 23 hin- und herbewegt. Der Kolben 21 ist an seinem anderen Ende, das sich entgegengesetzt zu der Verdichtungskammerseite befindet, mit einem Kolbenkopf 26 versehen. Der Kolbenkopf 26 hat eine Gleitoberfläche, die gleitfähig mit einer Gleitoberfläche der Kolbenantriebseinheit 4 in Berührung steht. Der Kolbenkopf 26 ist mit einer Feder 27 so vorgespannt, dass die Gleitoberfläche des Kolbenkopfes 26 mit der Gleitoberfläche der Kolbenantriebseinheit 4 in Berührung steht.
Die Kolbenantriebseinheit 4 ist mit einer Antriebswelle 41, einem Nocken 42 und einem Nockenring 43 versehen. Die Antriebswelle 41 ist um seine axiale Richtung von zwei Kugellagern B1 und B2 drehbar unterstützt, die mechanisch mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine verbunden sind, so dass die Antriebswelle 41 drehbar von der Drehung der Antriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der Nocken 42 ist exzentrisch mit der Antriebswelle 41 verbunden, so dass sich der Nocken 42 bei einer Drehung der Antriebswelle 41 um diese dreht.
Der Nockenring 43 enthält der Nocken 42 in einer Metallhülse, so dass sich der Nockenring 43 bei einer Drehung der Antriebswelle 41 um die Antriebswelle 41 dreht. Der Nockenring 43 hat eine äußere Umlauffläche 43a, die der Gleitoberfläche der Kolbenantriebseinheit 4 entspricht.
Die Drehung des Nockenrings 43 und die durch die Feder 27 auf den Kolbenkopf 26 aufgebrachte Kraft bringen den Kolben 21 dazu, sich im Zylinder 23 in axialer Richtung hin- und herzubewegen. Gleichzeitig bewegt sich der Kolbenkopf 26 an der äußeren Umlauffläche 43a (Gleitoberfläche) des Nockenrings 43 relativ zum Nockenring 43 hin- und her.
Das heißt, dass die Drehung der Antriebswelle 41, die drehend von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, von dem Nocken 42 in eine Hin- und Herbewegung umgewandelt wird, die auf den Kolben 21 übertragen wird.
Die Kolbenantriebseinheit 4 besteht außerdem aus einer Pumpennockenkammer 44, in der ein Teil der Antriebswelle 41, des Nockens 42 und des Nockenrings 43 aufgenommen sind.
Die Zufuhrpumpe 1 ist außerdem mit einem Schmierungsweg 45 versehen, der von dem Kraftstoffzufuhrweg P1 abzweigt und mit der Pumpennockenkammer 44 in Verbindung steht. Ein Teil des von der Zufuhrpumpe 13 abgesaugten Kraftstoffs wird durch den Schmierungsweg 45 der Pumpennockenkammer 44 zugeführt. Der Teil des Kraftstoffs ermöglicht, dass die Gleitabschnitte des Nockenrings 43 und des Kolbenkopfes 26, jene der Metallhülse und des Nockens 42, und die Kugellagern B1 und B2 der Antriebswelle 41 jeweils gekühlt und geschmiert werden. Eine Drossel 46 ist im Schmierungsweg 45 so vorgesehen, dass sie die Strömungsrate des Kraftstoffs steuert, der der Pumpennockenkammer 44 zugeführt wird.
Die Zufuhrpumpe 1 setzt sich außerdem aus einem Überlaufweg 47 zusammen, der mit der Pumpennockenkammer 44 verbunden ist, um mit dieser in Verbindung zu stehen. Der Überlaufweg 47 ist mit einer gemeinsamen Ablaufleitung DL der Einspritzer 11 und mit einem Kraftstoffrückflussweg 14 verbunden, der in Verbindung mit dem Kraftstofftank 12 steht. Der Teil des Kraftstoffs, der als Gleitabschnittsschmiermittel verwendet wird, fließt durch den Überlaufweg 47 in den Rückflussweg 14, und überschüssiger Kraftstoff, der von den Einspritzern 11 zurückkommt, fließt ebenfalls durch die Ablaufleitung DL in den Rückflussweg 14. Der Teil des Kraftstoffs und der überschüssige Kraftstoff fließen gemeinsam durch den Rückflussweg 14 und werden in den Kraftstofftank 12 zurückgeleitet.
Andererseits ist das Steuerungsventil 3 befähigt, die Strömungsrate des Kraftstoffs zu steuern, der von der Zufuhrpumpe 13 durch den Kraftstoffzufuhrweg P2 der Verdichtungskammer 23 zugeführt wird. Diese Kraftstoffanteilsteuerungsvorgang des Steuerungsventils 3 erfolgt so, dass das Steuerungsventil 3 die Ventilöffnung seines Ventilteils als Antwort auf einen Befehl der ECU steuert, um den Kraftstoffdruck in der Common-Rail CR auf einem vorgegebenen Druck zu halten. Das Steuerungsventil 3 ermöglicht es dafür, die Menge des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffs zu steuern, die der Common-Rail CR zugeführt wird.
Wie in den 2A und 2B gezeigt ist das Steuerungsventil 3 im Besonderen mit einer Nadel 31 am Ventilteil und mit einem röhrenförmigen Gehäuse 32 versehen, das eine innere Kammer 32a aufweist, in der die Nadel 32 aufgenommen ist. Das Gehäuse 32 hat an einem Ende eine Endfläche 32b mit einer durchgehenden Einlassöffnung 35. Die Einlassöffnung 35 ist mit dem Kraftstoffzufuhrweg P1 so verbunden, dass der Kraftstoff, der von der Zufuhrpumpe 13 zugeführt wird, durch die Einlassöffnung 35 in die innere Kammer 32a gesaugt wird. Das Gehäuse 32 hat zudem an seiner Umlaufseitenfläche 32c eine Auslassöffnung 36, die durch den Kraftstoffzufuhrweg P2 mit der Verdichtungskammer 23 verbunden ist.
Das Steuerungsventil 3 ist zudem mit einer Feder 33 versehen, die in der inneren Kammer 32a aufgenommen ist und zwischen der einen Endfläche 32b und der Nadel 31 eingeschoben ist. Die Feder 33 zwingt die Nadel 31 axial in eine Öffnungsrichtung von der Drucköffnung 36 weg. Das Steuerungsventil 3 ist weiterhin mit einer Magnetspule 34 versehen, die bei angelegter Spannung eine magnetomotorische Kraft erzeugt, und die magnetomotorische Spannung ermöglicht, so dass die Nadel 31 gegenüber der Öffnungsrichtung in einer Schließrichtung vorgespannt ist. Die Einlassöffnung 35 ist dauerhaft geöffnet.
Wenn das unter Spannung setzen der Magnetspule 34 basierend auf der Steuerung der ECU angehalten ist, dann wird die Nadel 31 durch die elastische Kraft der Feder 33 dazu gezwungen, sich von der Auslassöffnung 36 wegzubewegen, so dass die Auslassöffnung 36 vollständig geöffnet ist. Das das Steuerungsventil 3 ist nämlich vollständig geöffnet, wenn keine Spannung an der Magnetspule 34 angelegt ist.
Wenn andererseits die Magnetspule 34, wie in 2B gezeigt, basierend auf der Steuerung der ECU unter Spannung gesetzt wird, verursacht das Anlegen der Spannung an der Magnetspule 34 die magnetomotorische Kraft, so dass die magnetomotorische Kraft die Nadel 31 basierend auf dem Stromwert, der in der Magnetspule 34 angelegt ist, in Schließrichtung zwingt.
Weiterhin ist die Kraftstoffzufuhrpumpe 1 mit einem Kraftstoffentlastungsweg 38 versehen, der sich von dem Teil des Kraftstoffzufuhrwegs P2 abzweigt, der die Auslassöffnung 36 mit der Verdichtungskammer 23 verbindet, und der als Kraftstoffzufuhrweg 37 bezeichnet wird. Der Kraftstoffentlastungsweg 38 ist im Wesentlichen parallel zum Schmierungsweg 45 angeordnet und ist mit der Pumpennockenkammer 44 verbunden. Der durch den Kraftstoffzufuhrweg 37 fließende Kraftstoff, strömt nämlich durch den Kraftstoffentlastungsweg 38, um in die Pumpennockenkammer 44 zu fließen. Zusätzlich ist eine Drossel 39 im Kraftstoffentlastungsweg 38 vorgesehen, so dass sie die Strömungsrate des Kraftstoffs steuert, die durch den Kraftstoffentlastungsweg 38 der Pumpennockenkammer 44 zugeführt wird.
Die Funktionsweise der Zufuhrpumpe 1 wird nachstehend erklärt.
In der Konfiguration der Zufuhrpumpe 1 wird der überschüssige Kraftstoff durch den Kraftstoffentlastungsweg 38 in die Pumpennockenkammer 44 abgegeben, sogar wenn sich überschüssiger Kraftstoff im Kraftstoffzufuhrweg 37 durch Ausströmen von Kraftstoff aus dem Steuerungsventil 3 und/oder aus der Verzögerung des Schließens der Nadel 31 ansammelt. Das heißt, dass der Kraftstoff im Steuerungsventil 3, nach der gesteuerten, auf der Steuerung der ECU basierenden Ventilöffnung der Nadel 31, durch das winzige Spiel zwischen der Nadel 31 und dem Gehäuse 32 strömt, so dass der Kraftstoff übermäßig dem Kraftstoffzufuhrweg 37 zugeführt wird.
Ferner wird der Kraftstoff ebenso übermäßig dem Kraftstoffzufuhrweg 37 zugeführt, wenn die Verschiebung der Nadel 31 als Antwort auf die Steuerung der ECU verzögert wird.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel fließt der überschüssige Kraftstoff, der sich in dem Kraftstoffzufuhrweg 37 angesammelt hat, durch den Kraftstoffentlastungsweg 38, um in die Pumpennockenkammer 44 abgegeben zu werden. Die Drossel 39 ermöglicht, die Strömungsrate im Kraftstoffentlastungsweg 38 zu steuern, was es ermöglicht, den überschüssigen Kraftstoff in die Pumpennockenkammer 44 abzugeben.
Wie vorhergehend beschrieben, wird der Kraftstoffentlastungsweg 38 ermöglicht, den überschüssigen Kraftstoff, der sich im Kraftstoffzufuhrweg 37 angesammelt hat, in die Pumpennockenkammer 44 abzugeben, die sich nahe dem Kraftstoffzufuhrweg 37 befindet, da sich der Kraftstoffentlastungsweg 38 von dem Kraftstoffzufuhrweg 37 im Wesentlichen parallel zum Schmierungsweg 45 abzweigt und mit der Pumpennockenkammer 44 verbunden ist,.
Die Zufuhrpumpe 1 ist nämlich keine Verlängerung des Kraftstoffentlastungswegs 38 und es ist keine Biegung an seinen vielen mittleren Punkten benötigt, was die Verbesserung der Funktionsfähigkeit des Kraftstoffentlastungswegs 38 ermöglicht.
Außerdem steuert die Drossel 39 den Kraftstoffanteil, der durch den Kraftstoffentlastungsweg 38 in die Pumpennockenkammer 44 bei der Kraftstoffzufuhrpumpe 1 fließt, und verhindert, dass der Kraftstoff im Kraftstoffzufuhrweg 37 übermäßig in die Pumpennockenkammer 44 fließt. Als Ergebnis ist es möglich zu verhindern, dass die Kraftstoffmenge abnimmt, die der Verdichtungskammer 23 zugeführt wird.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Wie aus 3 ersichtlich ist, ist eine Zufuhrpumpe 1A mit einem Kraftstoffentlastungsweg 38A versehen, der sich von dem Kraftstoffzufuhrweg 37 abzweigt und mit dem Schmierungsweg 45 stromabwärts der Drossel 46 verbunden ist. Die Zufuhrpumpe 1A besteht ferner aus einer Drossel 39, die im Kraftstoffentlastungsweg 38A angeordnet ist, so dass sie die Strömungsrate des Kraftstoffs steuert, der durch den Kraftstoffentlastungsweg 38A der Pumpennockenkammer 44 zugeführt wird.
Andere Elemente der Zufuhrpumpe 1A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die im Wesentlichen identisch mit denen der Zufuhrpumpe 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, berufen sich auf dieselben Bezugszeichen der Zufuhrpumpe 1, die in 1 gezeigt ist, und Erklärungen darüber sind ausgelassen oder vereinfacht.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispielermöglicht der im Schmierungsweg 45 stromabwärts der Drossel 46 erzeugte Unterdruck dem überschüssigen Kraftstoff im Kraftstoffzufuhrweg 37 durch den Kraftstoffentlastungsweg 38A in den Schmierungsweg 45 abgesaugt zu werden, da der Kraftstoffentlastungsweg 38A an die stromabwärtige Seite des Schmierungsweg 45 bezüglich der Drossel 46 angeschlossen ist. Dadurch ergibt es sich, dass überschüssiger Kraftstoff durch den Schmierungsweg 45 in die Pumpennockenkammer 44 abgegeben wird, Außerdem ermöglicht die Drossel 39, den Kraftstoffanteil im Kraftstoffentlastungsweg 38A zu steuern, was es ermöglicht, dass nur der überschüssige Kraftstoff in die Pumpennockenkammer 44 durch den Unterdruck angesaugt wird, wobei der angesaugte überschüssige Kraftstoff in die Pumpennockenkammer abgegeben wird.
Wie vorhergehend beschrieben, lässt es der vom Kraftstoffzufuhrweg 37 abzweigende und mit der stromabwärtigen Seite des Schmierungswegs 45 bezüglich der Drossel 46 verbundene Kraftstoffentlastungsweg 38A nicht zu, dass der überschüssige Kraftstoff, der sich im Kraftstoffzufuhrweg 37 angesammelt hat, in den sich nahe am Kraftstoffzufuhrweg 37 befindenden Schmierungsweg 45 abgegeben wird.
An der Zufuhrpumpe 1A ist nämlich keine Verlängerung des Kraftstoffentlastungswegs 38A und keine Biegung an seinen vielen Knickpunkten benötigt, was es ermöglicht, die Funktionsfähigkeit des Kraftstoffentlastungswegs 38A zu verbessern.
Außerdem ist der Kraftstoffentlastungsweg 38A nicht direkt mit der Pumpennockenkammer 44 aber mit der stromabwärtigen Seite der Drossel 46 verbunden, so dass der Unterdruck dem überschüssigen Kraftstoff ermöglicht, in den Schmierungsweg 45 gesaugt zu werden, was die Auswirkungen des Gegendrucks von den Einspritzern 11 beschränken kann.
Der Gegendruck tritt nämlich in den Einspritzern 11 auf, weil die überschüssigen Kraftstoffe von den Einspritzern 11 durch den Kraftstoffrückflussweg 14 zum Kraftstofftank 12 zurückkehren, so dass der Druck des Schmierkraftstoffs in der Pumpennockenkammer 44 von dem Gegendruck durch den Überlaufweg 47 beeinträchtigt wird.
Der Abgabedruck der Zufuhrpumpe 13 auf der stromaufwärtigen Seite der Drossel 46 ist um einiges größer als der Gegendruck von den Einspritzern 11. Das hat zur Folge, dass der Schmierungskraftstoff beständig von der Zufuhrpumpe 13 in den Schmierungsweg 45 zu der Pumpennockenkammer 44 fließt, so dass der Unterdruck beständig auf der stromabwärtigen Seite der Drossel 46 entsteht. Der Unterdruck ermöglicht daher, dass der überschüssigen Kraftstoff im Kraftstoffzufuhrweg 37 in den Schmierungsweg 45 gesaugt wird, während er sich im Wesentlichen von dem Einfluss des Gegendrucks befreit.
Außerdem steuert die Drossel 39 in der Kraftstoffzufuhrpumpe 1A die Strömungsrate, mit der der Kraftstoff im Kraftstoffentlastungsweg 38A in die Pumpennockenkammer 44 fließt, und verhindert, dass der Kraftstoff im Kraftstoffzufuhrweg 37 übermäßig in die Pumpennockenkammer fließt. Als Ergebnis wird es möglich, die Menge an Kraftstoff, die der Verdichtungskammer 23 zugeführt wird, am Abnehmen zu hindern.
Im Übrigen kommen die Zufuhrpumpen 1 und 1a in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Common-Rail Einspritzanlage zum Einsatz, aber die Erfindung ist nicht auf diese Anwendung beschränkt. Die Zufuhrpumpe 1 und 1A können nämlich in einer Einspritzanlage mit Direktantrieb in Einsatz kommen, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff direkt von der Zufuhrpumpe 1, 1A durch die Einspritzer 11 an jeden Zylinder der Brennkraftmaschine zuführt.
Außerdem ist in jedem der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele die Drossel 39, 39A im Kraftstoffentlastungsweg 38, 38A vorgesehen, aber die Drossel 39, 39A muss nicht zwingend im Kraftstoffentlastungsweg 38, 38A vorgesehen sein, Ferner dürfen Lochblenden, Chokes oder andere ähnliche Teile als die Drosseln 39 (39A) und 46 verwendet werden.
Während beschrieben wurde, was derzeit als Ausführungsbeispiele und Veränderungen der Erfindung betracht wird, versteht es sich, dass verschiedene Veränderungen, die noch nicht beschrieben sind, in den beigefügten Ansprüchen enthalten sind.
Diese Anwendung basiert auf und beansprucht den Prioritätsnutzen des früheren japanischen Patentantrags 2003-100851, angemeldet am 3. April 2003, und der früheren japanischen Patentanmeldung 2004-37839, angemeldet am 16. Februar 2004, so dass die Inhalte unter Bezug darauf hierin vereinigt sind.
In einer Kraftstoffzufuhrpumpe entlässt ein Kraftstoffentlastungsweg einen Teil Kraftstoff, der durch einen Teil des Kraftstoffzufuhrwegs, der zwischen einem Steuerungsventil und einer Verdichtungskammer eines Pumpenelements eingebunden ist, in einen gleitfähigen Kontaktabschnitt zwischen einen Kolben des Pumpenelement und der Kolbenantriebseinheit zugeführt wird.

Claims

Kraftstoffzufuhrpumpe zum Beaufschlagen eines Kraftstoffs mit Druck, der von einer Niederdruckförderpumpe (13; 101) zugeführt wurde, wobei die Kraftstoffzufuhrpumpe umfasste: ein Pumpelement (2), dass einen Kolben (21) und eine Verdichtungskammer (23) aufweist, wobei die Verdichtungskammer (23) durch einen Kraftstoffzufuhrweg (P2) mit der Niederdruckförderpumpe (13; 101) verbunden ist, der von der Niederdruckförderpumpe (13; 101) zugeführte Kraftstoff durch den Kraftstoffzufuhrweg (P2) zu der Verdichtungskammer (23) zugeführt wird, der Kolben (21) den zu der Verdichtungskammer (23) zugeführten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt; eine Kolbenantriebseinheit, die ein Antriebsteil (4) aufweist und ein Gehäuse zum Hin- und Herbewegen des Kolbens (21), wobei das Antriebsteil (4) drehbar an dem Gehäuse und gleitfähig mit dem Kolben (21) verbunden ist; ein Steuerteil (3), das in dem Kraftstoffzufuhrweg (P2) bereitgestellt ist, um einen Kraftstoffanteil des von der Niederdruckförderpumpe durch den Kraftstoffzufuhrweg (P2) zugeführten Kraftstoffs zu steuern; ein Sperrventil (25), das in einem Teil des Kraftstoffzufuhrwegs (P2) bereitgestellt ist, wobei der Teil der Kraftstoffzufuhrleitung (P2) zwischen dem Steuerteil (3) und der Verdichtungskammer (23) verbunden ist, wobei das Sperrventil (25) verhindert, dass der zu der Verdichtungskammer (23) zugeführte Kraftstoff nach rückwärts zu dem Steuerteil (3) strömt; und eine Schmiereinrichtung (45, 46) zum Liefern eines Teils von Kraftstoff zu einem gleitfähigen Berührungsabschnitt (43a) zwischen dem Kolben (21) und der Kolbenantriebseinheit, wobei der Teil des Kraftstoffs von der Niederdruckförderpumpe (13; 101) durch den Kraftstoffzufuhrweg (P2) zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Kraftstoffabgabeeinrichtung (38), die von dem Kraftstoffzufuhrweg (P2) zwischen dem Steuerteil (3) und der Verdichtungskammer (23) abzweigt, um einen Teil des Kraftstoffs zu dem gleitfähigen Berührungsabschnitt (43a) zwischen dem Kolben (21) und der Kolbenantriebseinheit freizugeben.
Kraftstoffzufuhrpumpe nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffabgabeeinrichtung (38) vorgesehen ist, im Wesentlichen parallel zu der Schmiereinrichtung (45, 46) zu liegen.
Kraftstoffzufuhrpumpe nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffabgabeeinrichtung (38) mit einer Drossel (39) bereitgestellt ist.
Kraftstoffzufuhrpumpe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine innere hohle Kammer (44) aufweist, in der der gleitfähigen Berührungsabschnitt (43a) enthalten ist, die Kraftstoffabgabeeinrichtung (38) mit dem Gehäuse verbunden ist, und die Kraftstoffabgabeeinrichtung (38) mit der inneren hohlen Kammer (44) in Verbindung ist.
Kraftstoffzufuhrpumpe nach Anspruch 1, außerdem: eine erste Drosseleinrichtung (46) die in der Schmiereinrichtung (45) bereitgestellt ist, um den Teil des Kraftstoffs zu steuern, der durch die Schmiereinrichtung (45) zugeführt wird.
Kraftstoffzufuhrpumpe nach Anspruch 5, wobei die Kraftstoffabgabeeinrichtung (38) mit einer zweiten Drosseleinrichtung (39) bereitgestellt ist.