Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zur Abgabe von unter hohem
Druck stehendem Kraftstoff an ein Kraftstoffeinspritzsystem eines
Verbrennungsmotors. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kraftstoffpumpe
zur Regulierung des Drucks von Kraftstoff in einem Speicher oder
in der gemeinsamen Druckleitung eines "common rail"-Kraftstoffsystem,
wie es beispielweise in US
5,911,208 A beschrieben ist.The invention relates to a fuel pump for delivering fuel under high pressure to a fuel injection system of an internal combustion engine. In particular, the invention relates to a fuel pump for regulating the pressure of fuel in a reservoir or in the common rail of a "common rail" fuel system, such as in US 5,911,208 A is described.
Eine übliche Kraftstoffpumpe
zur Verwendung bei der Zufuhr von Kraftstoff an ein "common rail"-Kraftstoffeinspritzsystem
umfasst eine Mehrzahl von Pumpenkolben, von denen jeder innerhalb
einer entsprechenden Zylinder- oder Kolbenbohrung verschiebbar angebracht
ist, um das Unter-Druck-Setzen oder Verdichten von Kraftstoff innerhalb
einer entsprechenden Pumpenkammer zu bewirken. Eine Antriebsanordnung,
typischerweise eine Stößel- und Rollen-Anordnung,
die von einer Nocke (einem Nockenrad) angetrieben wird, kann betätigt werden,
um die Hin- und Herbewegung des Kolbens innerhalb seiner Bohrung
zu bewirken.A usual fuel pump
for use in supplying fuel to a common rail fuel injection system
includes a plurality of pump pistons, each of which within
slidably mounted on a corresponding cylinder or piston bore
is to pressurizing or compressing fuel inside
to effect a corresponding pump chamber. A drive arrangement,
typically a ram and roller arrangement,
which is driven by a cam (a cam wheel) can be actuated
around the reciprocating motion of the piston within its bore
to effect.
Ein
Einlass-Rückschlagventil
ist der Pumpenkammer zugeordnet und kann in Reaktion auf den Förderdruck
von einer Niederdruckpumpe betätigt
werden, um die Befüllung
der Pumpenkammer zu steuern. Ein Auslass-Rückschlagventil kann in Reaktion
auf den Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer betätigt werden, um die Zufuhr
von Kraftstoff aus der Pumpenkammer zu der gemeinsamen Druckleitung zu
steuern.One
Inlet check valve
is assigned to the pump chamber and can be in response to the delivery pressure
operated by a low pressure pump
be to the filling
to control the pump chamber. An outlet check valve can react in response
be pressed on the fuel pressure in the pump chamber to the supply
of fuel from the pump chamber to the common rail
Taxes.
1 stellt
die Kolbenbewegung als Funktion der Zeit dar, während sich der Stößel über die
Nockenoberfläche
der Antriebsanordnung bewegt, 2 stellt
den Zustand des Auslass-Rückschlagventils über einen
Pumpenzyklus hinweg dar, und 3 zeigt
den Status des Einlass-Rückschlagventils. 1 represents the piston movement as a function of time as the plunger moves over the cam surface of the drive assembly, 2 represents the state of the outlet check valve across a pump cycle, and 3 shows the status of the inlet check valve.
Wenn
der Kolben einen Förderhub
ausführt, mit
dem das Volumen der Pumpenkammer verringert wird, wird das Einlassventil
veranlasst, sich zu schließen
(Zeit T1), und der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer steigt
an. Wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer einen vorgegebenen Wert übersteigt,
wird das Auslassventil veranlasst, sich zu öffnen (Zeit T2), um es zu ermöglichen,
dass unter hohem Druck stehender Kraftstoff aus der Pumpenkammer
zum "common rail" fließen kann. Während eines
Rückhubs
des Kolbens wird das Auslassventil veranlasst, sich zu schließen (Zeit
T3), wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer auf weniger als
den vorgegebenen Wert absinkt, um ein Fließen in umgekehrter Richtung
aus der gemeinsamen Druckleitung zu verhindern. Anschließend wird
das Einlassventil veranlasst, sich zu öffnen (Zeit T4), um es zu ermöglichen,
dass Kraftstoff mit Förderdruck
durch das Einlassventil angesaugt wird und dadurch die Pumpenkammer
füllt,
so dass sie für den
Beginn des nächsten
Pumpenhubs bereit ist.If
the piston a delivery stroke
executes, with
the volume of the pump chamber is reduced, the inlet valve
causes it to close
(Time T1), and the fuel pressure within the pump chamber increases
at. When the fuel pressure within the pump chamber exceeds a predetermined value,
the exhaust valve is caused to open (time T2) to allow it to
that high pressure fuel from the pump chamber
can flow to the "common rail". During one
return stroke
of the piston causes the exhaust valve to close (time
T3) when the fuel pressure within the pump chamber is less than
the predetermined value drops to a flow in the opposite direction
to prevent from the common pressure line. Subsequently, will
causes the inlet valve to open (time T4) to allow it to
that fuel with delivery pressure
is sucked through the inlet valve and thereby the pump chamber
crowded,
so they for the
Beginning of the next
Pump strokes is ready.
Es
ist bekannt, den Kraftstoffdruck innerhalb der gemeinsamen Druckleitung über eine
genaue Steuerung des gepumpten Kraftstoffvolumens zu regulieren,
und zwar auf ansteigende Druckübergänge mit
Hilfe des Einlassventils und, zusätzlich, durch Abströmenlassen
von unter Druck gesetztem Kraftstoff zu einem Ablauf durch eine Überströmventil-Anordnung
während
abnehmender Druckübergänge. Ein Nachteil
dieses Druckregulierungs-Schemas liegt darin, dass es Energie verschwendend
ist, und dies hat eine nachteilige Wirkung auf den Kraftstoffverbrauch des
Fahrzeugs.It
is known, the fuel pressure within the common rail via a
to regulate accurate control of the pumped fuel volume
and on increasing pressure transitions with
Help the inlet valve and, in addition, by flowing off
pressurized fuel to drain through a spill valve assembly
while
decreasing pressure transitions. A disadvantage
This pressure regulation scheme is that it wastes energy
is, and this has a detrimental effect on the fuel economy of the
Vehicle.
Im
Hinblick auf den Hintergrund der vorliegenden Erfindung beschreibt EP 0 711 914 ein "common rail"-Kraftstoffsystem,
in dem Kraftstoff innerhalb einer Pumpenkammer unter Druck gesetzt
wird und entweder in Richtung eines primären Speichervolumens oder,
falls der Kraftstoff innerhalb des ersten Speichervolumens unter übermäßigem Druck steht,
zu einem sekundären
Speichervolumen geführt
wird. Ein elektromagnetisch betätigbares
Einlassventil ist vorhanden, um den Kraftstofffluss in die Pumpenkammer
zu steuern.In view of the background of the present invention describes EP 0 711 914 a "common rail" fuel system in which fuel is pressurized within a pumping chamber and directed to either a primary storage volume or, if the fuel is under excess pressure within the first storage volume, to a secondary storage volume. An electromagnetically operable inlet valve is provided to control the flow of fuel into the pumping chamber.
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ablaufschema
für die
Regulation des Kraftstoffdrucks innerhalb eines "common rail" bereitzustellen. Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftstoffpumpe zur
Verwendung bei der Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff
an eine gemeinsame Druckleitung ("common rail") eines Kraftstoff-Einspritzsystems
bereitgestellt, wobei die Kraftstoffpumpe umfasst:
einen Pumpenkolben,
der innerhalb einer Kolbenbohrung hin- und her bewegbar ist, um
zu bewirken, dass Kraftstoff innerhalb einer Pumpenkammer während eines
Pumpenzyklus unter Druck gesetzt wird, wobei der Kolben im Betrieb
einen Förderhub,
bei welchem der Kolben innerhalb der Pumpenbohrung nach innen getrieben
wird, um das Volumen der Pumpenkammer zu verringern, und einen Rückhub aufweist,
in welchem sich der Kolben aus der Bohrung heraus bewegt, um das
Volumen der Pumpenkammer zu vergrößern,
eine Einlassventil-Anordnung
mit einem Einlassventil, das zwischen einer Einlass-Offenstellung, in
welcher die Pumpenkammer mit einer Niederdruck-Kraftstoffquelle in Verbindung steht,
und einer Einlass-Geschlossenstellung, in welcher die Verbindung
zwischen der Niederdruck-Kraftstoffquelle und der Pumpenkammer unterbrochen
ist, bewegbar ist, wobei das Einlassventil in Reaktion auf den Kraftstoffdruck,
der auf das Einlassventil einwirkt, von der Einlass-Geschlossenstellung
zur Einlass-Offenstellung bewegt werden kann, und worin die Einlassventil-Anordnung
ein erstes Betätigungsorgan
umfasst, das betrieben werden kann, um das Einlassventil für mindestens
einen Teil des Förderhubs
in der Einlass-Offenstellung zu belassen,
und eine Auslassventil-Anordnung
mit einem Auslassventil, das zwischen einer Auslass-Offenstellung, in
der die Pumpenkammer mit der gemeinsamen Druckleitung (dem "common rail") in Verbindung steht,
und einer Auslass-Geschlossenstellung,
in welcher die Verbindung zwischen dem "common rail" und der Pumpenkammer unterbrochen ist,
bewegbar ist, wobei das Auslassventil in Reaktion auf den auf das
Auslassventil einwirkenden Kraftstoffdruck von der Auslass-Geschlossenstellung
zur Auslass-Offenstellung bewegt werden kann, und worin die Auslassventil-Anordnung
ein zweites Betätigungsorgan
umfasst, das betrieben werden kann, um das Auslassventil für zumindest
einen Zeitraum des Rückhubs
in der Auslass-Offenstellung zu belassen,
wodurch es ermöglicht wird,
dass die Pumpenkammer während
des Rückhubs
durch das Auslassventil hindurch gefüllt wird und der Kraftstoffdruck
innerhalb des "common
rail" reguliert
wird.It is an object of the present invention to provide an improved flow scheme for the regulation of fuel pressure within a common rail. According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel pump for use in supplying high-pressure fuel to a common rail of a fuel injection system, the fuel pump comprising:
a pump piston reciprocable within a piston bore for causing fuel to be pressurized within a pumping chamber during a pumping cycle, the piston in operation providing a delivery stroke wherein the piston is driven inwardly within the pumping bore to reduce the volume of the pumping chamber and having a return stroke in which the piston moves out of the bore to increase the volume of the pumping chamber,
an intake valve assembly having an intake valve movable between an intake open position in which the pump chamber communicates with a low-pressure fuel source and an intake closed position in which communication between the low-pressure fuel source and the pump chamber is interrupted is, the intake valve in response to the force fuel pressure acting on the intake valve may be moved from the intake closed position to the intake open position, and wherein the intake valve assembly includes a first actuator that is operable to move the intake valve for at least a portion of the delivery stroke in the intake manifold. To leave open position
and an exhaust valve assembly having an exhaust valve interposed between an exhaust open position in which the pump chamber communicates with the common rail and an exhaust closed position in which communication between the common rail and the pumping chamber is interrupted, the outlet valve being movable from the outlet closed position to the outlet open position in response to the fuel pressure acting on the outlet valve, and wherein the outlet valve arrangement comprises a second actuator which is operable to leave the exhaust valve in the exhaust open position for at least a period of the return stroke,
thereby allowing the pump chamber to be filled through the exhaust valve during the return stroke and to regulate the fuel pressure within the common rail.
Die
Erfindung ermöglicht
es, dass der Leitungsdruck durch Verändern des Punktes im Verlauf des
Rückhubs
oder Rückwärtshubs,
an dem das Auslassventil durch das zweite Betätigungsorgan geschlossen wird,
verändert
wird. Wenn das Auslassventil gegen Ende des Kolben-Rückwärtshubs
geschlossen wird, kann ein relativ großes Kraftstoffvolumen von der
gemeinsame Druckleitung in die Pumpenkammer fließen, was die Pumpenkammer füllt und
für eine
Entlastung des Kraftstoffdrucks in der Leitung sorgt. Wenn das Auslassventil
geschlossen wird, während
der Kolben noch seinen Rückwärtshub ausführt, wird
der Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung um einen geringeren Betrag
entlastet.The
Invention allows
it is that the line pressure by changing the point in the course of
return stroke
or backward hubs,
where the exhaust valve is closed by the second actuator,
changed
becomes. If the exhaust valve towards the end of the piston-backward stroke
can be closed, a relatively large volume of fuel from the
common pressure line flow into the pump chamber, which fills the pump chamber and
for one
Relieves the pressure of the fuel in the pipe. When the exhaust valve
is closed while
the piston is still performing its backward stroke will
the fuel pressure within the pipe by a smaller amount
relieved.
Die
Pumpe ist so ausgestaltet, dass sie eine Pumpenfunktion zu dem Zweck,
gepumpten Kraftstoff an das verbundene "common rail" abgeben zu können, und eine Antriebsfunktion
zur Verfügung stellt,
durch die der Kraftstoffdruck innerhalb des "common rail" abgebaut wird und eine Antriebskraft auf
den Kolben rückübertragen
wird, um den Rückwärtshub zu
unterstützen.The
Pump is designed to perform a pump function for the purpose of
pumped fuel to the connected "common rail" and a drive function
provides
through which the fuel pressure within the "common rail" is reduced and a driving force on
retransfer the piston
becomes to the backward stroke too
support.
Die
Kraftstoffpumpe kann, muss aber nicht, so hergestellt bzw. ausgebildet
sein, dass sie eine Antriebsanordnung zum Antreiben des Kolbens
für die
Ausführung
des Pumpenhubs aufweist. Die Antriebsanordnung kann eine Stößel- und
Rollen-Anordnung umfassen, die im Betrieb mit einer angetriebenen
Nocken zusammenwirken kann.The
Fuel pump can, but does not have, to be manufactured or formed in this way
be that they have a drive assembly for driving the piston
for the
execution
the pump stroke has. The drive assembly may be a ram and
Roll arrangement include that in operation with a driven
Cams can interact.
Alternativ
kann die Antriebsanordnung eine Schuh-(Gleitsegment-) und Roller-Anordnung umfassen.alternative
For example, the drive assembly may include a shoe (slip segment) and roller assembly.
Wenn
am Ende des Rückwärtshubs
unter hohem Druck stehender Kraftstoff von der Leitung zur Pumpenkammer
fließen
kann, wird eine Kraft auf den Kolben und die damit verbundene Antriebsanordnung
aufgebracht, die mechanische Energie auf die angetriebene Nockenwelle
rücküberträgt, was dazu
dient, die Drehung des Antriebsschaftes zu unterstützen (d.
h. ein Antriebseffekt).If
at the end of the backward stroke
high pressure fuel from the line to the pump chamber
flow
can, a force on the piston and the associated drive assembly
Applied, the mechanical energy to the driven camshaft
retransmissions, what about
serves to assist the rotation of the drive shaft (i.e.
H. a drive effect).
Da
die Betätigungsorgane
nur dazu erforderlich sind, die Einlass- und Auslass-Ventile in ihrer
Offenstellung zu halten, während
das Öffnen
der Ventile mit Hilfe hydraulischer Kräfte erfolgt, müssen, die
Betätigungsorgane
keine große
Betätigungskraft
aufbringen, um die Ventile zu öffnen,
und müssen
daher nur relativ kompakt sein.There
the actuators
only required, the inlet and outlet valves in their
To hold open position while
the opening
the valves are made with the help of hydraulic forces, must
actuators
not big
operating force
apply to open the valves,
and must
therefore only be relatively compact.
Die
Kraftstoffpumpe kann auch in einem normalen Pumpenmodus betrieben
werden, in welchem die Einlass- und Auslass-Betätigungsorgane überflüssig sind
und keinerlei Energie benötigen.The
Fuel pump can also operate in a normal pump mode
in which the inlet and outlet actuators are superfluous
and do not need any energy.
Vorzugsweise
ist das Einlass- und/oder das Auslass-Betätigungsorgan ein elektromagnetisches Betätigungsorgan.Preferably
For example, the inlet and / or outlet actuator is an electromagnetic actuator.
Vorzugweise
wird das Auslassventil mit Hilfe einer Auslassventil-Feder gegen
einen Ventilsitz gespannt.preferably,
the exhaust valve is countered by means of an exhaust valve spring
cocked a valve seat.
Vorzugsweise
wird auch das Einlassventil mit Hilfe einer Einlassventil-Feder
gegen einen weiteren Ventilsitz gespannt.Preferably
Also, the inlet valve is controlled by means of an inlet valve spring
cocked against another valve seat.
Die
Kraftstoffpumpe kann eine Mehrzahl von Pumpenkolben umfassen, von
denen jeder innerhalb einer entsprechenden Kolbenbohrung hin- und
her bewegbar ist, um die Beaufschlagung von Kraftstoff innerhalb
einer entsprechenden Pumpenkammer mit Druck zu bewirken.The
Fuel pump may include a plurality of pump pistons, from
each of them within a corresponding piston bore back and forth
is movable to the admission of fuel inside
to effect a corresponding pump chamber with pressure.
Die
Kolben können
radial um einen mittigen Antriebsschaft angeordnet sein, der eine
Nocke (ein Nockenrad) trägt,
die allen Kolben gemeinsam ist, wobei die Nocke eine Oberfläche aufweist,
mit der im Betrieb die Rolle jeder Antriebsanordnung zusammenwirkt. The
Pistons can
be arranged radially about a central drive shaft, the one
Wearing cam (a cam wheel),
which is common to all pistons, the cam having a surface,
with which the role of each drive assembly cooperates during operation.
Die
Nocke kann derart angeordnet sein, dass die Kolben radial einwärts oder
radial auswärts,
bezogen auf die Nockenoberfläche,
angetrieben werden, während
sich die Rollen über
die Nockenoberfläche
bewegen.The
The cam may be arranged such that the pistons are radially inward or inward
radially outward,
relative to the cam surface,
be driven while
the roles are over
the cam surface
move.
Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Regulieren des Kraftstoffdrucks innerhalb eines "common rail" eines Kraftstoffeinspritzsystems
unter Verwendung der hier beschriebenen Kraftstoffpumpe bereitgestellt,
umfassend die Schritte:
Belassen des Einlassventils in der
Einlass-Offenstellung mit Hilfe einer durch das erste Betätigungsorgan aufgebrachten
Kraft für
mindestens einen Teil des Förderhubs,
und
Belassen des Auslassventils in der Auslass-Offenstellung
mit Hilfe einer durch das zweite Betätigungsorgan aufgebrachten
Kraft für
mindestens einen Teil des Rückwärtshubs,
wodurch unter hohem Druck stehender Kraftstoff innerhalb der Leitung
während des
Rückwärtshubs
in die Pumpenkammer fließen kann,
um den Kraftstoffdruck innerhalb der gemeinsamen Druckleitung (des "common rail") zu regulieren.According to a second aspect of the present invention, a method for regulating the fuel pressure within a common Rail "of a fuel injection system using the fuel pump described here, comprising the steps:
Leaving the inlet valve in the inlet open position by means of a force applied by the first actuator for at least a part of the delivery stroke, and
Leaving the exhaust valve in the exhaust open position by means of force applied by the second actuator for at least part of the backward stroke whereby high pressure fuel within the pipe can flow into the pump chamber during the backward stroke to increase the fuel pressure within the common rail. of the "common rail").
Gemäß einer
dritten Ausgestaltung der Erfindung wird ein "common rail"-Kraftstoffsystem
bereitgestellt, das die hier beschriebene Kraftstoffpumpe umfasst,
worin die Pumpe so angeordnet ist, dass sie eine Pumpenfunktion
zum Aufbringen von Druck auf für
die Abgabe an ein "common
rail" vorgesehenen Kraftstoff
innerhalb einer Pumpenkammer und eine Antriebsfunktion zur Entlastung
des Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Druckleitung und zur Rückführung einer
Antriebskraft auf den Kolben zum Unterstützen des Rückwärtshubs ausüben kann.According to one
third embodiment of the invention is a "common rail" fuel system
provided comprising the fuel pump described herein,
wherein the pump is arranged to be a pumping function
for applying pressure on for
the delivery to a "common
Rail "provided fuel
within a pump chamber and a drive function for discharge
the fuel pressure in the common rail and for returning a
Driving force on the piston to support the backward stroke can exercise.
Es
sollte klar sein, dass bevorzugte und/oder fakultative Merkmale
der ersten und der zweiten Ausgestaltung der Erfindung auch Bestandteil
der dritten Ausgestaltung der Erfindung sein können.It
It should be clear that preferred and / or optional features
the first and the second embodiment of the invention also part
may be the third embodiment of the invention.
Nachstehend
soll die Erfindung ausschließlich
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden,
worin:below
the invention should be exclusive
by way of example with reference to the attached figures,
wherein:
1 ein
Diagramm ist, das die Kolbenbewegung in einer Kraftstoffpumpe über einen
Pumpenzyklus hinweg zeigt, 1 is a diagram showing the piston movement in a fuel pump over a pump cycle,
die 2 und 3 Diagramme
sind, die den Zustand des Auslass- bzw. des Einlass-Rückschlagventils
während
des Pumpenzyklus der 1 für eine bekannte Kraftstoffpumpe
darstellen,the 2 and 3 Diagrams showing the state of the outlet and inlet check valves during the pump cycle are the same 1 represent for a known fuel pump
4 eine
Schnittansicht eines Teils einer Kraftstoffpumpe gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, 4 is a sectional view of a portion of a fuel pump according to the present invention,
5 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Kolbenbewegung über
einen Pumpenzyklus (wie in 1) für die Kraftstoffpumpe
der vorliegenden Erfindung ist, 5 a diagram for explaining the piston movement over a pump cycle (as in 1 ) for the fuel pump of the present invention,
6 ein
Diagramm ist, das den Zustand des Einlassventils in der Kraftstoffpumpe
in 4 über
einen Pumpenzyklus hinweg während
eines normalen Betriebsmodus zeigt, 6 is a diagram showing the state of the intake valve in the fuel pump in 4 over a pump cycle during a normal operating mode,
7 ein
Diagramm ist, das den Zustand des Auslassventils in der Kraftstoffpumpe
in 4 über
einen Pumpenzyklus hinweg während
eines normalen Betriebsmodus zeigt, 7 is a diagram showing the state of the exhaust valve in the fuel pump in 4 over a pump cycle during a normal operating mode,
die 8(a) und 8(b) Diagramme
sind, die den Zustand des Auslassventils bzw. den Zustand eines
Auslassventil-Betätigungsorgans
für die in 4 gezeigte
Kraftstoffpumpe über
einen Pumpenzyklus hinweg während
eines modifizierten Betriebsmodus darstellen sollen,the 8 (a) and 8 (b) Diagrams showing the state of the exhaust valve and the state of an exhaust valve actuator for the in 4 shown fuel pump over a pump cycle during a modified operating mode,
9(a) und 9(b) Diagramme
sind, die den Zustand des Einlassventils bzw. den Zustand eines
Einlassventil-Betätigungsorgans
für die
in 4 gezeigte Kraftstoffpumpe über einen Pumpenzyklus hinweg
während
eines modifizierten Betriebsmodus darstellen sollen, 9 (a) and 9 (b) Diagrams showing the state of the intake valve and the state of an intake valve actuator for the in 4 shown fuel pump over a pump cycle during a modified operating mode,
10 ein
Diagramm ist, das den Leitungsdruck über einen Pumpenzyklus hinweg
während
eines normalen Betriebsmodus der Pumpe gemäß 4 darstellen
soll, und 10 FIG. 12 is a graph illustrating the line pressure over a pump cycle during a normal operating mode of the pump according to FIG 4 should represent, and
11 ein
Diagramm ist, das den Leitungsdruck über einen Pumpenzyklus hinweg
während
eines modifizierten Betriebsmodus der Pumpe in 4 darstellen
soll. 11 FIG. 12 is a graph illustrating line pressure over a pump cycle during a modified pump operating mode. FIG 4 should represent.
Um
nochmals auf den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zurückzukommen,
beschreibt EP 0 821 156 eine
Kraftstoffpumpe zum Abgeben von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff
an ein "common rail"-Kraftstoffsystem,
wobei die Pumpe eine Mehrzahl von Pumpen-Bauteilen umfasst, von denen
jedes einen Kolben zum Unter-Druck-Setzen von
Kraftstoff innerhalb einer entsprechenden Pumpenkammer umfasst.
Jede Pumpenkammer wird durch eine entsprechende Einlassöffnung befüllt, jedoch
ohne Einlassventil, so dass der Kolben immer einen vollständigen Förderhub
ausführt,
und es gibt keine Beschränkung
bezüglich
der Befüllung
der Kammer. Dies führt
dazu, dass der Abgabehub jedes Pumpenkolbens immer zu der Abgabe
einer vollständigen
Kraftstoffgabe durch ein verbundenes Auslassventil an die gemeinsame
Druckleitung führt.
Um das von der Pumpe abgegebene Kraftstoff-Nettovolumen zu steuern,
ist jedes Pumpenbauteil mit einem elektromagnetischen Ventil ausgestattet,
das betätigt werden
kann, um das damit verbundene Auslassventil in einer Offenstellung
zu halten. Damit kann am Ende eines jeden Förderhubs das Auslassventil
für einen
Teil des Rückwärtshubs
offengehalten werden, um einen Kraftstofffluss in Gegenrichtung
in die Pumpenkammer zu ermöglichen.
Durch Verändern
des Punktes im Rückwärtshub,
an dem das Auslassventil geschlossen wird, kann das Nettovolumen
des aus der Kammer an das "common
rail" abgegebenen,
unter Druck stehenden Kraftstoffs gesteuert werden (in einem Bereich
zwischen einer Abgabe von Null und dem Maximum, aber nicht unter
Null).To return to the background of the present invention describes EP 0 821 156 a fuel pump for delivering high pressure fuel to a common rail fuel system, the pump including a plurality of pump components, each of which includes a piston for pressurizing fuel within a corresponding pump chamber. Each pumping chamber is filled by a corresponding inlet port, but without an inlet valve, so that the piston always performs a complete delivery stroke, and there is no restriction on the filling of the chamber. As a result, the discharge stroke of each pump piston always leads to the delivery of a complete fuel supply through a connected exhaust valve to the common rail. To control the net volume of fuel delivered by the pump, each pump component is provided with an electromagnetic valve that can be actuated to maintain the associated exhaust valve in an open position. Thus, at the end of each delivery stroke, the exhaust valve may be kept open for part of the backward stroke to allow fuel flow in the opposite direction into the pumping chamber. By varying the point in the return stroke at which the exhaust valve is closed, the net volume of pressurized fuel discharged from the chamber to the common rail can be controlled (in a range between zero and zero delivery) the maximum, but not below zero).
Unter
Bezugnahme auf 4 umfasst eine Ausgestaltung
der Kraftstoffpumpe der vorliegenden Erfindung einen Kolben 10,
der innerhalb einer in einem Pumpengehäuse 14 ausgebildeten
Kolbenbohrung 12 bewegt werden kann, um Kraftstoff innerhalb einer
Pumpenkammer 16, die durch ein geschlossenes Ende der Bohrung 12 und
eine Endfläche
des Kolbens 10 begrenzt wird, unter Druck zu setzen.With reference to 4 For example, one embodiment of the fuel pump of the present invention includes a piston 10 that is inside of a pump housing 14 trained piston bore 12 Can be moved to fuel within a pump chamber 16 passing through a closed end of the hole 12 and an end surface of the piston 10 is limited to pressurize.
Der
Kolben 10 ist an eine Antriebsanordnung mit einem Stößel 18,
mit dem der Kolben verbunden ist, und einer Rolle 20, die
mit der Oberfläche
einer Nocke (eines Nockenrades) 22 zusammenwirkt, gekoppelt.
Die Nocke 22 ist auf einem Antriebsschaft (nicht gezeigt)
befestigt, und wenn der Schaft während
des Betriebs gedreht wird, bewirkt dies, dass sich die Rolle 20 über die
Nockenoberfläche
bewegt, was eine Hin- und Herbewegung des Stößels 18 und damit
des Kolbens 10 verursacht. Typischerweise ist der Kolben 10 mit
einer Rückstellfeder
(nicht gezeigt) ausgestattet, die angeordnet ist, um derart auf
den Stößel 18 einzuwirken,
dass der Kolben 10 gezwungen wird, einen Rückwärtshub eines
Pumpenzyklus auszuführen,
in welchem der Kolben sich auswärts aus
der Bohrung 12 bewegt.The piston 10 is to a drive assembly with a plunger 18 to which the piston is connected, and a roller 20 connected to the surface of a cam (of a cam wheel) 22 interacts, coupled. The cam 22 is mounted on a drive shaft (not shown), and if the shaft is rotated during operation, this causes the roller 20 moved over the cam surface, causing a reciprocating motion of the plunger 18 and thus the piston 10 caused. Typically, the piston 10 equipped with a return spring (not shown) arranged to be so on the plunger 18 to act on that piston 10 is forced to perform a backward stroke of a pump cycle in which the piston is out of the bore 12 emotional.
Das
Pumpengehäuse 14 ist
mit einem Einlasskanal 24 ausgestattet, der Kraftstoff über ein
Einlassdosierventil (nicht gezeigt) in Verbindung mit einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe (ebenfalls
nicht gezeigt) empfängt.
Das Einlass-Dosierenteil steuert die Flussmenge des unter niederem
Druck stehenden Kraftstoffs in den Einlasskanal 24 und
damit in die Pumpenkammer 16. Der Einlasskanal 24 steht über eine
elektromagnetisch betätigbare
Einlass-Ventilanordnung 26 mit der Pumpenkammer 16 in
Verbindung. Die Einlassventil-Anordnung 26 umfasst ein erstes
Ventilgehäuse 27,
das innerhalb einer ersten Querbohrung im Pumpengehäuse 14 angeordnet
ist, und umfasst ein Einlass-Kugelventil 28,
das mit Hilfe einer Einlassventil-Feder 32 in eine Geschlossenstellung
gespannt ist, in welcher es gegen einen ersten Ventilsitz 30 sitzt,
um die Verbindung zwischen dem Einlasskanal 24 und der
Pumpenkammer 16 zu unterbrechen. Im Betrieb wird das Einlassventil 28 dazu veranlasst,
sich weg von seinem Sitz in die Offenstellung zu bewegen, wenn die
auf dem Kraftstoffdruck innerhalb des Einlasskanals 24 beruhende
hydraulische Kraft ausreicht, um die Federkraft, die ihre Kraft in
Kombination mit dem Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer 16 entfaltet,
zu überwinden,
wodurch es möglich
wird, dass Kraftstoff zwischen dem Einlasskanal 24 und
der Pumpenkammer 16 fließt. Das Einlassventil 28 ist
mit einem Anker 34 eines Einlassventil-Betätigungsorgans 29 gekoppelt,
das eine erste Wicklung 36 aufweist, die mit Energie beaufschlagt
werden kann, um das Einlassventil 28 weg von dem ersten
Ventilsitz 30 (d. h. nach rechts verschoben zur in 4 gezeigten
Stellung) zu halten, wie nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Die Einlassventil-Anordnung 26 ist so gestaltet, dass dann,
wenn die erste Wicklung 26 ab- oder heruntergeschaltet
wird, das Einlassventil 28 mittels der auf dem Kraftstoffdruck
innerhalb der ersten Pumpenkammer 16 beruhenden hydraulischen
Kraft, die in Kombination mit der Einlassventil-Feder 32 wirkt, gegen
den ersten Ventilsitz 30 gedrückt wird.The pump housing 14 is with an inlet channel 24 which receives fuel via an inlet metering valve (not shown) in communication with a low pressure fuel pump (also not shown). The inlet metering part controls the flow amount of the low-pressure fuel into the intake passage 24 and thus into the pump chamber 16 , The inlet channel 24 is via an electromagnetically operable inlet valve assembly 26 with the pump chamber 16 in connection. The inlet valve arrangement 26 includes a first valve housing 27 inside a first transverse bore in the pump housing 14 is arranged, and includes an inlet ball valve 28 that with the help of an inlet valve spring 32 is stretched in a closed position, in which it is against a first valve seat 30 sits around the connection between the inlet duct 24 and the pump chamber 16 to interrupt. In operation, the inlet valve 28 caused to move away from its seat to the open position when at the fuel pressure within the intake port 24 based hydraulic force is sufficient to control the spring force, which combines its force with the fuel pressure inside the pump chamber 16 unfolds, overcoming, which makes it possible for fuel to pass between the intake port 24 and the pump chamber 16 flows. The inlet valve 28 is with an anchor 34 an intake valve actuator 29 coupled, which is a first winding 36 which can be energized to the inlet valve 28 away from the first valve seat 30 (ie moved to the right in 4 shown position), as described in more detail below. The inlet valve arrangement 26 is designed so that when the first winding 26 is switched off or down, the inlet valve 28 by means of the fuel pressure within the first pump chamber 16 based hydraulic power, in combination with the inlet valve spring 32 acts against the first valve seat 30 is pressed.
Das
Pumpengehäuse 14 ist
außerdem
mit einem Auslass-Abgabekanal 40 ausgestattet, durch den
unter hohem Druck stehender Kraftstoff unter der Steuerung einer
Auslassventil-Anordnung 42 von der Pumpenkammer 16 an
die gemeinsame Druckleitung (nicht gezeigt) abgegeben wird. Die
Auslassventil-Anordnung 42 umfasst ein Auslassventilgehäuse 43,
das in einer zweiten Querbohrung im Pumpengehäuse 14 angeordnet
ist, und umfasst ein Auslassventil 44, das mit einem zweiten
Ventilsitz 46 zur Anlage gelangen kann, um den Kraftstofffluss
zwischen der Pumpenkammer 16 und dem Auslasskanal 40 zu steuern.
Das Auslassventil 44 wird mit Hilfe einer Auslassventil-Feder 48 und
dem Kraftstoffdruck innerhalb des Auslasskanals 40 in Richtung
einer Geschlossenstellung vorgespannt, in welcher es gegen den zweiten
Ventilsitz 46 sitzt. Das Auslassventil 44 kann
weg von dem zweiten Ventilsitz 46 in eine Offenstellung
bewegt werden, in der die Pumpenkammer 16 mit dem Auslasskanal 40 in
Verbindung steht, wenn die auf dem Kraftstoffdruck innerhalb der
Pumpenkammer 16 beruhende hydraulische Kraft ausreicht,
um die kombinierte Kraft der Auslassventil-Feder 48, die in Kombination
mit dem Kraftstoffdruck innerhalb des Auslasskanals 40 wirkt,
zu überwinden, wie
nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben wird. Das Auslassventil 44 kann
mit Hilfe eines Auslassventil-Betätigungsorgans 45,
welches eine zweite Wicklung 50 umfasst, in der Offenstellung
gehalten werden, wobei die zweite Wicklung 50 so gestaltet
ist, dass dann, wenn sie mit Energie beaufschlagt ist, eine magnetische
Kraft erzeugt wird, um das Auslassventil 44 weg von dem
zweiten Ventilsitz 46 (d. h. nach rechts verschoben zur
in 4 gezeigten Stellung) zu halten. Wenn (die) Energie
von der zweiten Wicklung 50 heruntergenommen wird, wird das
Auslassventil 44 mit Hilfe der auf dem Kraftstoffdruck
innerhalb des Auslasskanals 40 beruhenden hydraulischen
Kraft und der Kraft der Auslassventil-Feder 48 in Anlage
mit dem zweiten Ventilsitz 46 gedrückt.The pump housing 14 is also with an outlet delivery channel 40 equipped by the high pressure fuel under the control of an exhaust valve assembly 42 from the pump chamber 16 is delivered to the common pressure line (not shown). The exhaust valve arrangement 42 includes an exhaust valve housing 43 that is in a second transverse bore in the pump housing 14 is arranged, and includes an exhaust valve 44 that with a second valve seat 46 can reach the plant to the fuel flow between the pump chamber 16 and the outlet channel 40 to control. The outlet valve 44 is done with the help of an exhaust valve spring 48 and the fuel pressure within the exhaust passage 40 biased towards a closed position in which it is against the second valve seat 46 sitting. The outlet valve 44 can be away from the second valve seat 46 be moved into an open position in which the pump chamber 16 with the outlet channel 40 communicates when the fuel pressure within the pump chamber 16 based hydraulic force is sufficient to the combined force of the exhaust valve spring 48 in combination with the fuel pressure within the exhaust duct 40 acts to overcome, as described in more detail below. The outlet valve 44 can with the help of an exhaust valve actuator 45 which is a second winding 50 includes, held in the open position, wherein the second winding 50 is designed so that when energized, a magnetic force is generated around the exhaust valve 44 away from the second valve seat 46 (ie moved to the right in 4 position shown). If (the) energy from the second winding 50 is taken down, the exhaust valve 44 with the help of the fuel pressure within the exhaust duct 40 based hydraulic force and the force of the exhaust valve spring 48 in contact with the second valve seat 46 pressed.
Unter
zusätzlicher
Bezugnahme auf die 5 bis 7 sei auf
einen ersten Betriebsmodus ("Normalmodus") verwiesen, in welchem
sowohl die erste als auch die zweite Wicklung 36, 50 über den gesamten
Pumpenzyklus hinweg nicht mit Energie beaufschlagt wird. Der Pumpenkolben 10 nimmt
zu Beginn des Pumpenzyklus seine innerste Stellung innerhalb der
Kolbenbohrung 12 ein (d. h. die oberste Stellung in der
in 4 gezeigten Orientierung), und der Kraftstoffdruck
innerhalb der Pumpenkammer 16 ist aufgrund der Druckbeaufschlagung,
die durch den zuvor erfolgten Förderhub
verursacht wurde, hoch. Das Auslassventil 44 ist infolge
der Angleichung der Kraftstoffdrücke
innerhalb der Pumpenkammer 16 und des Auslasskanals 40 geschlossen
(Zeit T3).With additional reference to the 5 to 7 Reference is made to a first mode of operation ("normal mode") in which both the first and second windings 36 . 50 Energy is not applied across the entire pump cycle. The pump piston 10 takes its innermost position within the piston bore at the beginning of the pumping cycle 12 one (ie the top one Position in the 4 shown orientation), and the fuel pressure within the pump chamber 16 is high due to the pressurization caused by the previous delivery stroke. The outlet valve 44 is due to the equalization of fuel pressures within the pump chamber 16 and the outlet channel 40 closed (time T3).
Auf
den Beginn seines Rückwärtshubs
hin kann sich das Kolbenelement 10 anfänglich aus der Kolbenbohrung 12 zurückziehen,
und zwar als Folge der Entspannung innerhalb der Pumpenkammer 16 und
der Zurückziehung
des Stößels 18 unter
der Kraft der Rückstellfeder,
während
sich die Rolle 20 über
die Oberfläche
der Nocke 22 bewegt. Weil sich der Druck in der Pumpenkammer 16 entspannt,
wird ein Punkt erreicht, an dem der Druck in der Pumpenkammer 16 infolge
des Einfließens
von Kraftstoff in den Einlasskanal 24 unter den Druck abfällt, der
erforderlich ist, um das Einlassventil 28 von dem ersten Ventilsitz 30 abzuheben,
und der nächste
Befüllungsabschnitt
beginnt (Zeit T4).At the beginning of his backward stroke, the piston element can 10 initially from the piston bore 12 pull back, as a result of relaxation within the pump chamber 16 and the withdrawal of the pestle 18 under the force of the return spring, while the role 20 over the surface of the cam 22 emotional. Because the pressure in the pump chamber 16 Relaxed, a point is reached at which the pressure in the pump chamber 16 due to the inflow of fuel into the intake passage 24 falls below the pressure that is required to the inlet valve 28 from the first valve seat 30 and the next filling section begins (time T4).
Die
weitere Bewegung des Pumpenkolbens 10 auswärts aus
der Kolbenbohrung 12 wird durch eine Kraft bewirkt, die
von der Rückstellfeder
auf den Pumpenkolben 10 ausgeübt wird. Die Zurückziehung des
Stößels 18 erfolgt
unter der Kraft der Rückstellfeder,
was bewirkt, dass sich die Rolle 20 über die Oberfläche der
Nocke 22 hinweg bewegt. Während der Befüllungsphase
verbleibt das Auslassventil 44 aufgrund eines hohen Kraftstoffdrucks
innerhalb des Auslasskanals 40 und aufgrund der Kraft der
Auslassventil-Feder 48 in seiner Sitzstellung gegen den zweiten
Ventilsitz 46.The further movement of the pump piston 10 outward from the piston bore 12 is caused by a force from the return spring to the pump piston 10 is exercised. The withdrawal of the pestle 18 occurs under the force of the return spring, which causes the roll 20 over the surface of the cam 22 moved away. During the filling phase, the outlet valve remains 44 due to high fuel pressure within the exhaust duct 40 and due to the force of the exhaust valve spring 48 in its sitting position against the second valve seat 46 ,
Am
Ende des Rückwärtshubs,
nachdem der Stößel 18 seine
unterste Stellung in der in 4 gezeigten
Darstellung erreicht hat, wird die Rolle 20 in Aufwärtsrichtung
gedrückt,
da sie der Oberfläche
der Nocke 22 folgt, was bewirkt, dass der Stößel 18 den Pumpenkolben 10 ins
Innere der Kolbenbohrung 12 treibt oder drückt (ein
Förderhub).
Anfänglich,
wenn der Pumpenkolben 10 seine äußerste Stellung innerhalb der
Kolbenbohrung 12 einnimmt und während der Pumpenkolben 10 damit
beginnt, sich ins Innere der Bohrung 12 zu bewegen, befindet
sich die Pumpenkammer 16 immer noch in Verbindung mit dem Einlasskanal 24,
da das Einlassventil 28 offen ist. Die weitere Bewegung
des Pumpenkolbens 10 unter dem Antrieb des Stößels 18 bewirkt,
dass sich das Volumen der Pumpenkammer 16 verringert, wodurch der
Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer 16 ansteigt. Nach einem
Teil des Weges entlang des Förderhubs
wird ein Punkt erreicht, an dem das Einlassventil 28 aufgrund
des ansteigenden Kraftstoffdrucks innerhalb der Pumpenkammer 16 gegen
seinen Sitz gedrückt
wird (Zeit T5), wodurch verhindert wird, dass weiterhin Kraftstoff
durch den Einlasskanal 24 in oder aus der Pumpenkammer 16 fließt.At the end of the backward stroke, after the pestle 18 his lowest position in the 4 has been shown, the role is 20 pressed in the upward direction, as it is the surface of the cam 22 follows, which causes the pestle 18 the pump piston 10 inside the piston bore 12 drives or pushes (a delivery stroke). Initially, when the pump piston 10 its outermost position within the piston bore 12 and during the pump piston 10 it starts to get inside the hole 12 to move, is the pump chamber 16 still in connection with the inlet duct 24 because the inlet valve 28 is open. The further movement of the pump piston 10 under the drive of the ram 18 causes the volume of the pump chamber 16 decreases, reducing the fuel pressure in the pump chamber 16 increases. After a part of the way along the delivery stroke, a point is reached at which the inlet valve 28 due to the increasing fuel pressure within the pump chamber 16 pressed against its seat (time T5), thereby preventing fuel from continuing through the intake passage 24 in or out of the pump chamber 16 flows.
Während sich
der Förderhub
des Kolbens fortsetzt, wird Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 16 in
ausreichend hohem Maße
unter Druck gesetzt, um zu bewirken, dass sich das Auslassventil 44 von
seinem Sitz abhebt (Zeit T6), was es möglich macht, dass unter Druck
gesetzter Kraftstoff von der Pumpenkammer 16 in den Auslasskanal 40 und
damit zur gemeinsamen Druckleitung fließt.As the delivery stroke of the piston continues, fuel inside the pump chamber 16 pressurized to a sufficient degree to cause the exhaust valve 44 takes off from its seat (time T6), which makes it possible for pressurized fuel from the pump chamber 16 in the outlet channel 40 and thus flows to the common pressure line.
Am
Ende des Förderhubs,
wenn der Pumpenkolben 30 das Ende seines Bewegungsbereichs erreicht,
wird das Auslassventil 40 infolge von unter hohem Druck
stehendem Kraftstoff innerhalb des Auslasskanals 40 und
der Kraft der Auslassventil-Feder 48 gegen
seinen Sitz gedrückt
(Zeiten T3, T7), wodurch ein hoher Kraftstoffdruck innerhalb des
Auslasskanals 40 und damit innerhalb des "common rail" gehalten wird.At the end of the delivery stroke, when the pump piston 30 reaches the end of its range of motion becomes the exhaust valve 40 due to high pressure fuel within the exhaust passage 40 and the force of the exhaust valve spring 48 pressed against its seat (times T3, T7), creating a high fuel pressure within the exhaust duct 40 and thus within the common rail.
10 illustriert
den Leitungsdruck während des
normalen Betriebs für
den voranstehend beschriebenen Pumpenzyklus. Es lässt sich
sehen, dass am Ende des Förderhubs
(Zeiten T3, T7), wenn das Auslassventil 44 geschlossen
ist, der Leitungsdruck unter einem Druck P1 gehalten wird. 10 illustrates the line pressure during normal operation for the pump cycle described above. It can be seen that at the end of the delivery stroke (times T3, T7) when the exhaust valve 44 is closed, the line pressure is kept under a pressure P1.
Unter
manchen Betriebsbedingungen ist es wünschenswert, das Ausmaß des Druckanstiegs
für den
Kraftstoff innerhalb der Leitung zu verringern, beispielsweise wenn
eine Kraftstoffeinspritzung in den Motor nicht erforderlich ist.
Das Volumen an gepumptem Kraftstoff wird durch das Einlass-Dosierventil
und die Zeitlänge
festgelegt, während
der das Einlassventil 28 offen ist und damit den Fluss
von Kraftstoff in die Pumpenkammer 16 ermöglicht.
Das Volumen an gepumptem Kraftstoff kann daher durch eine beschränkte Befüllung der
Kammer 16 gesteuert werden, so dass der Kolben 10 nur
einen Teil des Förderhubs
pumpt ("Teilhub-Pumpen"). Bei dieser Betriebsart
wird das Auslassventil 44 veranlasst, sich in einem späteren Stadium
des Förderhubs
zu öffnen,
wie es durch die gepunkteten Linien in 6 dargestellt
ist. 10 stellt den Druck, P1, in der Leitung während des
Pumpenzyklus für
das Vollhub-Pumpen im Vergleich mit dem Druck in der Leitung, P2,
für das
Teilhub-Pumpen dar (wie mit den gestrichelten Linien gezeigt). Für das Teilhub-Pumpen
ist der finale, an die Leitung abgegebene Druck um den Betrag ΔP geringer
als für
das Vollhub-Pumpen.Under some operating conditions, it is desirable to reduce the amount of pressure increase for the fuel within the conduit, for example, when fuel injection into the engine is not required. The volume of pumped fuel is determined by the inlet metering valve and the length of time during which the inlet valve 28 is open and thus the flow of fuel into the pump chamber 16 allows. The volume of pumped fuel can therefore be limited by filling the chamber 16 be controlled so that the piston 10 Pumps only part of the delivery stroke ("partial stroke pumps"). In this mode, the exhaust valve 44 causes it to open at a later stage of the delivery stroke, as indicated by the dotted lines in 6 is shown. 10 represents the pressure, P1, in the line during the pump cycle for the full-stroke pump as compared to the pressure in the line, P2, for the partial lift pump (as shown by the dashed lines). For partial stroke pumping, the final pressure delivered to the line is less than ΔP for full-stroke pumping.
Unter
anderen Betriebsbedingungen ist es wünschenswert, den Druck in der
Leitung momentan zu reduzieren, in welchem Fall eine elektromagnetische
Steuerung der Einlass- und Auslassventilanordnungen 26, 42 verwendet
werden kann, um die Funktion des Einlass- und des Auslassventils 28, 44 zu verändern (bezeichnet
als "modifizierter
Pumpenbetrieb").
Die 8(a) und 8(b) stellen
den Zustand des Auslassventils 44 während des modifizierten Pumpenbetriebs
bzw. den entsprechenden Stromimpuls, der auf die elektromagnetische
Wicklung 50 des Auslassventil-Betätigungsorgans 45 aufgebracht
wird, dar. Die 9(a) und 9(b) stellen den
Zustand des Einlassventils 28 während des modifizierten Pumpenbetriebs
bzw. den entsprechenden Stromimpuls, der auf die elektromagnetische
Wicklung 36 des Einlassventil-Betätigungsorgans 29 aufgebracht
wird, dar.In other operating conditions, it is desirable to momentarily reduce the pressure in the conduit, in which case electromagnetic control of the intake and exhaust valve assemblies 26 . 42 can be used to control the function of the intake and exhaust valves 28 . 44 to change (referred to as "modified pump operation"). The 8 (a) and 8 (b) set the state of the exhaust valve 44 during the modify th pump operation or the corresponding current pulse, the electromagnetic coil 50 the exhaust valve actuator 45 is applied. The 9 (a) and 9 (b) set the state of the inlet valve 28 during the modified pump operation, or the corresponding current pulse applied to the electromagnetic winding 36 the inlet valve actuator 29 is applied, dar.
Bezugnehmend
auf 8(b) wird die elektromagnetische
Wicklung 50 des Auslassventil-Betätigungsorgans 45 nach
einer Teilstrecke des Förderhubs
(Zeit T8) mit Energie beaufschlagt. Auf die anfängliche Energiebeaufschlagung
hin ist die magnetische Kraft der Anziehungswirkung auf das Auslassventil 44 erst
einmal ungenügend,
um das Ventil 44 zu veranlassen, sich innerhalb des Auslasskanals 40 gegen
den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu bewegen, aber nach
einer kurzen Zeit (zum Zeitpunkt T9), wird, weil sich der Kraftstoffdruck
innerhalb der Pumpenkammer 16 erhöht, das Auslassventil 44 veranlasst,
sich von seinem Sitz abzuheben, wodurch der Fluss von Kraftstoff
in den Auslasskanal 40 und damit zur Leitung ermöglicht wird.
Die Energiebeaufschlagung der Wicklung 50 wird für den verbleibenden
Teil des Förderhubs
und für
einen anfänglichen
Zeitraum des Rückwärtshubs
aufrecht erhalten, was bewirkt, dass Kraftstoff innerhalb der Leitung
während
des Rückwärtshubs
in die Pumpenkammer 16 fließt, was zu einer Entlasung
oder Freigabe des Hubvolumens von Kraftstoff innerhalb der Leitung
führt und
damit bewirkt, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung verringert
wird. Der aus der Leitung freigesetzte Kraftstoff dient dazu, eine Kraft
auf die Anordnung aus dem Stößel 18 und
der Rolle 20 auszuüben,
was mechanische Energie zu der angetriebenen Nocke 22 zurückführt und
die Bewegung des Antriebsschaftes unterstützt. Indem das Auslassventil 44 für einen
Teil des Rückwärtshubs
in seinem offenen Zustand gehalten wird, stellt die Pumpe daher
eine bewegende oder antreibende Funktion bereit, um den Antrieb
der Nocke 22 zu unterstützen.Referring to 8 (b) becomes the electromagnetic winding 50 the exhaust valve actuator 45 energized after a portion of the delivery stroke (time T8). Upon the initial energization, the magnetic force is the attraction effect on the exhaust valve 44 once insufficient to the valve 44 to get inside the exhaust duct 40 to move against the high-pressure fuel, but after a short time (at time T9), because the fuel pressure within the pump chamber 16 raised, the exhaust valve 44 causes it to lift off its seat, causing the flow of fuel into the exhaust duct 40 and thus to the line is made possible. The energization of the winding 50 is maintained for the remainder of the delivery stroke and for an initial period of the reverse stroke, causing fuel within the conduit to be pumped into the pump chamber during the reverse stroke 16 flows, resulting in the discharge or release of the lift volume of fuel within the conduit, thereby causing the fuel pressure within the conduit to be reduced. The fuel released from the line serves to force the assembly from the ram 18 and the role 20 exert whatever mechanical energy to the driven cam 22 returns and supports the movement of the drive shaft. By the exhaust valve 44 for a part of the backward stroke in its open state, therefore, the pump provides a moving or driving function to drive the cam 22 to support.
Kurz
vor dem Ende des Rückwärtshubs
(Zeit T10) wird Energie von der Wicklung 50 genommen, und
das Auslassventil 44 wird aufgrund von Druck in dem Auslasskanal 40,
der in Kombination mit der Auslassventil-Feder 48 wirkt,
gegen seinen Sitz gedrückt,
und eine weitere Entlastung des Leitungsdrucks wird verhindert.Shortly before the end of the backward stroke (time T10) will energy from the winding 50 taken, and the exhaust valve 44 is due to pressure in the exhaust duct 40 in combination with the exhaust valve spring 48 acts, pressed against its seat, and further relief of the line pressure is prevented.
Zur
im wesentlichen derselben Zeit, zu der die Energie von der Wicklung 50 des
Auslassventil-Betätigungsorgans 45 genommen
wird (Zeit T10), wird die Wicklung 36 des Einlassventil-Betätigungsorgans 29 mit
Energie beaufschlagt (wie in 9(b) gezeigt).
Anfänglich
ist die Beaufschlagung der Wicklung 36 mit Energie ungenügend, um
zu bewirken, dass sich das Einlassventil 28 infolge von
unter hohem Druck stehendem Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 16,
der in Kombination mit der Einlassventil-Feder 32 wirkt, von seinem
Sitz anhebt, aber wenn sich der Kolben 10 weiter durch
seinen Rückwärtshub bewegt
hat (d. h. zum Zeitpunkt T11), wird ein leichter Saugdruck in der
Pumpenkammer 16 erzeugt, der bewirkt, dass sich das Einlassventil 28 aufgrund
des Drucks von durch den Einlasskanal 24 fließenden Kraftstoffs,
der auf den Anker 34 einwirkt, von seinem Sitz abhebt.At substantially the same time, to which the energy from the winding 50 the exhaust valve actuator 45 is taken (time T10), the winding becomes 36 the inlet valve actuator 29 energized (as in 9 (b) shown). Initially, the application of the winding 36 with energy insufficient to cause the inlet valve 28 due to high pressure fuel within the pump chamber 16 which in combination with the inlet valve spring 32 acts, lifting from its seat, but when the piston 10 continues to move through its backward stroke (ie, at time T11), a slight suction pressure in the pump chamber becomes 16 generated, which causes the inlet valve 28 due to the pressure from the inlet channel 24 flowing fuel on the anchor 34 acts, lifts off from its seat.
Die
Energiebeaufschlagung der Wicklung 36 wird zum Zeitpunkt
T10 begonnen und über
den restlichen Rückwärtshub und
den sich anschließenden Förderhub
aufrechterhalten (bis zum Zeitpunkt T12), so dass das Einlassventil 28 abgehoben
von seinem Sitz verbleibt, während
der Kolben 10 ins Innere seiner Bohrung 12 getrieben
wird, was bewirkt, dass Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 16 durch den
Einlasskanal 24 zu niederem Druck verdrängt wird.The energization of the winding 36 is started at time T10 and maintained over the remaining backward stroke and the subsequent delivery stroke (until time T12), so that the intake valve 28 lifted from its seat remains while the piston 10 inside his hole 12 is driven, which causes fuel inside the pump chamber 16 through the inlet channel 24 is displaced to low pressure.
Kurz
vor dem obersten Punkt des Förderhubs
(Zeit T12) wird (die) Energie von der Wicklung 36 genommen,
was bewirkt, dass das Einlassventil 28 unter der Kraft
der Einlassventil-Feder 32 gegen seinen Sitz gedrückt wird.
Zur im wesentlichen selben Zeit wird die Wicklung 50 des
Auslassventil-Betätigungsorgans 45 mit
Energie beaufschlagt, wie zuvor bei dem Zeitpunkt T8 beschrieben.
Die verbleibende Kolbenbewegung am Ende des Förderhubs steigert den Druck
in der Pumpenkammer 16, so dass das Auslassventil 44 veranlasst
wird, sich am Beginn des nächsten
Rückwärts-(Füll-)Hubs
zu öffnen,
womit ein Betätigungszyklus
vollständig
ist.Shortly before the top of the delivery stroke (time T12), energy is removed from the coil 36 taken, which causes the inlet valve 28 under the force of the inlet valve spring 32 is pressed against his seat. At substantially the same time, the winding becomes 50 the exhaust valve actuator 45 energized as previously described at time T8. The remaining piston movement at the end of the delivery stroke increases the pressure in the pump chamber 16 so that the exhaust valve 44 is caused to open at the beginning of the next reverse (fill) stroke, thus completing one cycle of operation.
11 stellt
den Leitungsdruck während
des Pumpenzyklus für
den modifizierten Betrieb dar. Man kann erkennen, dass zwischen
dem Zeitpunkt T9, an dem das Auslassventil 44 veranlasst
wird, sich während
des Rückwärtshubs
zu öffnen,
und dem Zeitpunkt T10, an dem das Auslassventil 44 veranlasst wird,
sich auf das Ab- oder Herunterschalten der Wicklung 50 hin
zu schließen,
der Leitungsdruck auf einen Endwert, P3, fällt, der aufgrund einer Rückströmung durch
das offene Auslassventil 44 um einen Wert des ΔPA geringer als der anfängliche Leitungsdruck P1 (zum
Zeitpunkt T9) ist. 11 represents the line pressure during the pump cycle for the modified operation. It can be seen that between the time T9 at which the exhaust valve 44 is caused to open during the backward stroke, and the time T10 at which the exhaust valve 44 is caused to turn off or down the winding 50 to close, the line pressure drops to a final value, P3, due to backflow through the open exhaust valve 44 by a value of ΔP A is less than the initial line pressure P1 (at time T9).
Wenn
gewünscht
wird, den Leitungsdruck nur um einen Betrag ΔPB zu
entlasten, wird die Wicklung 50 des Auslassventil-Betätigungsorgans 45 zu einem
früheren
Zeitpunkt des Rückwärtshubs
ab- oder heruntergeschaltet, so dass ein geringeres Volumen an Kraftstoff
innerhalb der Leitung in die Pumpenkammer 16 fließen kann.
Dies wird durch die gestrichelten Linien in den 8(a) und 8(b) und
in 11 gezeigt. Damit kann der Leitungsdruck durch Verändern des
Zeitpunkts, zu dem sich das Auslassventil 44 während des
Rückwärtshubs
des Kolbens schließt,
gesteuert werden.When it is desired to relieve the line pressure only by an amount ΔP B , the winding becomes 50 the exhaust valve actuator 45 downshifted or downshifted earlier in the backward stroke, allowing a smaller volume of fuel within the conduit into the pumping chamber 16 can flow. This is indicated by the dashed lines in the 8 (a) and 8 (b) and in 11 shown. Thus, the line pressure can be changed by changing the timing at which the outlet Valve 44 during the backward stroke of the piston closes, be controlled.
In
der modifizierten Betriebsart wird die Beaufschlagung der Wicklung 50 des
Auslassventil-Betätigungsorgans 45 mit
Energie nicht dafür
benötigt, um
das Auslassventil 44 von seinem Sitz anzuheben, und Energie
wird ausschließlich
zu dem Zweck aufgebracht, das Auslassventil 44 während zumindest einem
Teil des Kolben-Rückwärtshubs
in einer Offenstellung zu halten. Dies unterscheidet sich von der normalen
Betriebsart, bei der sich das Auslassventil 44 während des
Kolben-Rückwärtshubs
in geschlossenem Zustand befindet und die Pumpenkammer 16 ausschließlich durch
das offene Einlassventil 28 befüllt wird. Wie in den 9(a) und 9(b) gezeigt, wird
das Einlassventil 28 in der modifizierten Betriebsart während des Rückwärtshubs
geschlossen gehalten, und das Befüllen erfolgt durch das offene Auslassventil 44.
Die Funktion der Ventile 28, 44 ist daher vertauscht.In the modified mode, the application of the winding 50 the exhaust valve actuator 45 with energy not needed for the exhaust valve 44 from its seat, and energy is applied exclusively to the purpose of the exhaust valve 44 during at least a portion of the piston return stroke to hold in an open position. This is different from the normal mode in which the exhaust valve 44 is in the closed state during the piston return stroke and the pump chamber 16 exclusively through the open inlet valve 28 is filled. As in the 9 (a) and 9 (b) shown, the inlet valve 28 held closed in the modified mode during the reverse stroke, and filling is performed by the open exhaust valve 44 , The function of the valves 28 . 44 is therefore reversed.
Es
ist auch nicht notwendig, die Wicklung 36 des Einlassventil-Betätigungsorgans 29 mit
Energie zu beaufschlagen, um das Einlassventil 28 zu öffnen, da
dies unter einer hydraulischen Kraft erfolgt. Es ist nur notwendig,
die Wicklung 36 mit Energie zu beaufschlagen, um das Einlassventil 28 während mindestens
eines Teils des Förderhubs
in der Offenstellung zu halten.It is also not necessary, the winding 36 the inlet valve actuator 29 to energize the intake valve 28 to open as this is done under a hydraulic force. It is only necessary the winding 36 to energize the intake valve 28 to hold in the open position during at least part of the delivery stroke.
Ein
Vorteil der Erfindung liegt deshalb darin, dass die Betätigungsorgane 29, 45 für das Einlassventil 28 bzw.
das Auslassventil 44 relativ klein und kompakt sein können, da
sie nicht dafür
benötigt
werden, um das Öffnungen
der Ventile 28, 44 zu veranlassen. Da das Öffnen der
Ventile 28, 44 hydraulisch erfolgt, wird auch
die Notwendigkeit für
ein empfindliches In-Phase-Setzen der Ventilsteuerung in der Steuerelektronik
vermieden. Dies macht auch einen reibungsloseren Betrieb möglich, in
dem sich die Ventile 28, 44 "natürlich" öffnen können. Zusätzlich dient der Rückstrom
von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff während des Rückwärtshubs durch das Offenhalten
des Auslassventils 44 dazu, die Zurückführung von mechanischer Energie
auf die Antriebsanordnung zu ermöglichen,
was die Rotation der angetriebenen Nocke unterstützt. Die Pumpe wird daher angeordnet,
um sowohl eine Pumpenfunktion zum Unter-Druck-Setzen von Kraftstoff
innerhalb der Pumpenkammer zur Abgabe an das "common rail" als auch eine Bewegungs- oder Antriebsfunktion
bereitzustellen, durch die Leitung von Kraftstoffdruck entlastet
wird, der seinerseits dazu verwendet wird, um den Antrieb der Nocke
zu unterstützen,
wobei die Pumpen- und die Antriebsfunktion durch eine einzige Vorrichtung
zur Verfügung
gestellt werden.An advantage of the invention is therefore that the actuators 29 . 45 for the inlet valve 28 or the outlet valve 44 can be relatively small and compact, as they are not needed to open the valves 28 . 44 to induce. Because opening the valves 28 . 44 hydraulically, the need for a sensitive in-phase setting of the valve control in the control electronics is avoided. This also makes a smoother operation possible in which the valves 28 . 44 "of course" can open. In addition, the return flow of high pressure fuel during the backward stroke is provided by the exhaust valve holding open 44 to allow the return of mechanical energy to the drive assembly, which aids in the rotation of the driven cam. The pump is therefore arranged to provide both a pumping function for pressurizing fuel within the pumping chamber for delivery to the common rail and a motion or propulsion function by relieving the line of fuel pressure which in turn relies on it is to assist the drive of the cam, wherein the pump and the drive function are provided by a single device.
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Betätigungsorgane 29, 45 während des
normalen Pumpens (der normalen Betriebsart) überflüssig sind und daher keine Energie
verbrauchen.Another advantage of the invention is that the actuators 29 . 45 during normal pumping (the normal mode) are redundant and therefore do not consume energy.
In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann das Einlass-Dosierventil stromaufwärts der
Pumpenkammer 16 weggelassen sein, so dass der Pumpenausstoß allein
mit Hilfe der Einlassventil-Anordnung 26 und der Auslassventil-Anordnung 42 gesteuert
wird. Für
diese Ausführungsform wird
die Pumpenkammer 16 beim Rückwärtshub vollständig gefüllt und
während
des Förderhubs
vollständig
in die Leitung entlastet. Wie zuvor beschrieben, wird kurz vor dem
Ende des Förderhubs
das Auslassventil-Betätigungsorgan 50 mit
Energie beaufschlagt, und wird das Auslassventil 44 für einen
Teil des Rückwärtshubs
offengehalten, was es möglich macht,
dass ein Teil des Kraftstoffs innerhalb der Leitung zur Pumpenkammer 16 zurückfließt und mechanische
Energie auf die angetriebene Nocke 22 und den Schaft rücküberträgt. Um den
gewünschten Druck
in der Leitung festzuhalten, wird (die) Energie von der Wicklung 50 des
Auslassventil-Betätigungsorgans 45 genommen,
und das Auslassventil 44 wird veranlasst, sich unter der
Wirkung von Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung, der in Kombination
mit der Feder 48 einwirkt, zu schließen.In an alternative embodiment of the invention, the inlet metering valve may be upstream of the pumping chamber 16 be omitted, so that the pump output alone with the help of the inlet valve assembly 26 and the exhaust valve assembly 42 is controlled. For this embodiment, the pump chamber 16 completely filled during the return stroke and completely relieved into the line during the delivery stroke. As described above, just before the end of the delivery stroke, the exhaust valve actuator 50 energized, and becomes the exhaust valve 44 for a part of the backward stroke, which makes it possible for some of the fuel within the conduit to the pump chamber 16 flows back and mechanical energy to the driven cam 22 and retransmitting the shaft. To hold the desired pressure in the line, the energy from the winding becomes 50 the exhaust valve actuator 45 taken, and the exhaust valve 44 is caused by the effect of fuel pressure within the pipe, in combination with the spring 48 acts to close.
In
einer alternativen Betriebsart, in der das Einlass-Dosierventil
weggelassen ist, kann die Pumpenkammer 16 beim Rückwärtshub vollständig gefüllt werden,
aber kurz vor dem Ende des Rückwärtshubs
wird das Einlassventil-Betätigungsorgan 29 mit Energie
beaufschlagt, um das Einlassventil 28 während des anfänglichen
Teils des Förderhubs
offen zu halten. Dies wirkt als vorzeitiges Überströmen ("pre-spill") während
des anfänglichen
Teils des Förderhubs,
um das Volumen des gepumpten Kraftstoffs zu steuern. Nach einem
vorgegebenen Teil des Förderhubs
wird (die) Energie von dem Einlassventil-Betätigungsorgan 29 genommen,
wodurch bewirkt wird, dass sich das Einlassventil 28 infolge
des Kraftstoffdrucks innerhalb der Pumpenkammer 36, der
in Kombination mit der Feder 32 wirkt, schließt. Der Kraftstoffdruck
innerhalb der Pumpenkammer 16 steigt während des verbleibenden Teils
des Förderhubs
weiterhin an, um das Auslassventil 44 in einer normalen
Betriebsart zu öffnen.In an alternative mode in which the inlet metering valve is omitted, the pump chamber 16 are completely filled in the return stroke, but just before the end of the reverse stroke, the inlet valve actuator 29 energized to the inlet valve 28 during the initial part of the delivery stroke. This acts as a pre-spill during the initial part of the delivery stroke to control the volume of pumped fuel. After a predetermined part of the delivery stroke, the energy from the intake valve actuator becomes 29 taken, thereby causing the intake valve 28 due to the fuel pressure within the pump chamber 36 in combination with the spring 32 works, closes. The fuel pressure within the pump chamber 16 continues to rise to the exhaust valve during the remainder of the delivery stroke 44 to open in a normal operating mode.