DE68922746T2

DE68922746T2 - Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluss.

Info

Publication number: DE68922746T2
Application number: DE68922746T
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Kondo; Yoshihisa Yamamoto
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1989-11-23
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: EP0481964B2; DE68910658T2; DE68910658D1; EP0481964A2; EP0516196B1; DE68925737D1; EP0375944A3; EP0481964A3; DE68922746T3; EP0375944B1; EP0375944A2; DE68922746D1; US5058553A; DE68925737T2; EP0481964B1; EP0516196A3; EP0516196A2

Description

Hintergrund der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß (im folgenden manchmal als "Hochdruckpumpe" bezeichnet) gemäß der Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im Oberbegriff des Hauptanspruchs wird von einer Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß dieser Gattung ausgegangen, wie sie in dem Dokument EP-A-0 244 340 beschrieben wird. Gemäß diesem Stand der Technik hat eine Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß für die Verwendung in einem Dieselmotor einen Kolben; eine Kolbenkammer, welche den Kolben aufnimmt, eine Nocke für das Hin- und Herbewegen des Kolbens, wobei die Nocke eine Nocke mit nicht konstanter Geschwindigkeit ist, welche ein Nockenprofil aufweist, das derart ausgeformt ist, daß die Nockengeschwindigkeit der Nocke in einem anfänglichen Stadium der Vorwärtshubbewegung des Kolbens maximal ist; ein elektromagnetisches Ventil, daß dazu in der Lage ist, sich zu dem Innenraum der Kolbenkammer hin zu öffnen; ein Kraftstoffreservoir, welches mit der Kolbenkammer über das elektromagnetische Ventil in Verbindung ist; eine Einlaßleitung für die Zuführung eines unter niedrigem Druck stehendem Kraftstoffs zum Kraftstoffreservoir; wobei das Einströmen des unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoffs von der Einlaßleitung in die Kolbenkammer und der Rückführung des unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoffs von der Kolbenkammer zu der Einlaßleitung jeweils durch das elektromagnetische Ventil bewirkt wird und ein Rückschlagventil, das mit der Kolbenkammer verbunden ist und in der Lage ist, sich zu öffnen, falls der Kraftstoffdruck in der Kolbenkammer sich über ein vorbestimmtes Druckniveau erhöht hat. Ein strukturelles Merkmal dieser Art einer konventionellen Hochdruckpumpe besteht darin, daß ein Teil des Niederdruckkraftstoffs durch die Einlaßleitung in das Reservoir eingeleitet wird, während ein anderer Teil des Niederdruckkraftstoffs in die Kolbenkammer eingeleitet wird. Das heißt, daß ein Kraftstoffeinlaß, welcher sich in die Kolbenkammer hin öffnet und ein Auslaß der Kolbenkammer, durch welchen ein Teil des Kraftstoffs zum Kraftstoffreservoir zurückgeführt wird, getrennt voneinander ausgebildet sind. Wenn in dieser Hochdruckpumpe das elektromagnetische Ventil infolge eines Festsitzens in einem geschlossenem Zustand Fehlfunktionen hat, kann der Kraftstoffstrom, welcher durch das Rückschlagventil eingespritzt wird nicht mehr kontrolliert werden. In solch einem Fall, besteht die Gefahr, daß der Druck in der gemeinsamen Leitung abrußt ansteigt und einen Grenzdruck übersteigt, der entsprechend der Motorkräfte und der Kraftstoffeinspritzung sowie entsprechend der Sicherheitsbedingungen bestimmt wurde, was zu einer Beschädigung der Bauteile der Kraftstoffeinspritzung führt.

Zusammenfassung der Erfindung:

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Hochdruckpumpe dieser Gattung derart weiter zu bilden, daß selbst dann, wenn ein elektromagnetisches Ventil Fehlfunktionen zeigt, das Einströmen von Kraftstoff in die gemeinsame Leitung unter einem exzessiven hohen Druck verhinderbar ist, während die Betriebsfähigkeit der Pumpe bei geringst möglichem Energieverbrauch aufrecht erhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht. Gemäß dem Patentanspruch 1 ist eine Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß dieser Gattung
(a) für das Zuführen von Kraftstoff unter einem hohem Druck in eine gemeinsame Leitung für das Ansammeln des Hochdruckkraftstoffs, der durch Einspritzvorrichtungen eingespritzt werden soll vorgesehen, wobei die Pumpe folgende Teile umfaßt:
(b) ein elektromagnetisches Ventil, welches dazu fähig ist, sich zum Innenraum der Kolbenkammer hin zu öffnen und durch den Druck in der Kolbenkammer in Richtung einer geschlossenen Stellung betätigbar ist; und
(c) Regelmittel, die derart betätigbar sind, daß die Zufuhr von Kraftstoff aus der Kolbenkammer in die gemeinsame Leitung durch Schließen des elektromagnetischen Ventils begonnen und durch Abschließen der Vorwärtshubbewegung des Kolbens beendet wird; wobei
(d) das Regelmittel für eine Zufuhr elektrischer Energie zum elektromagnetischem Ventil während lediglich einer beschränkten Zeitperiode betätigbar ist. Der eigentliche Punkt der Erfindung besteht in dem elektromagnetischem Ventil, welches durch den Druck innerhalb der Kolbenkammer in eine geschlossene Stellung betätigt werden kann. Wenn durch dieses erfindungsgemäße Merkmal der Druck innerhalb der Kolbenkammer erheblich ansteigt, kann das elektromagnetische Ventil in einer geschlossenen Stellung gehalten werden, nachdem bzw. selbst wenn die Zufuhr an elektrischer Energie zum elektromagnetischen Ventil unterbrochen ist. Folglich verringert die Erfindung wesentlich den Verbrauch an elektrischer Energie. Wenn eine verringerte Kraftstoffmenge von der Pumpe gefördert werden soll, kann das elektromagnetische Ventil in einer Endphase der Vorwärtshubbewegung des Kolbens geschlossen werden. Folglich kann die elektrische Energie zum elektromagnetischem Ventil für eine verkürzte Zeitperiode geleitet werden, so daß mit Bezug auf den Verbrauch an elektrischer Energie kein Problem auftritt. Wenn auf der anderen Seite eine erhöhte oder hohe Kraftstoffmenge von der Pumpe gefördert werden soll, dann muß das elektromagnetische Ventil von einer anfänglichen Phase der Vorwärtshubbewegung des Kolbens angeschlossen sein. Folglich muß die elektrische Energie für eine verlängerte Zeitperiode an das elektromagnetische Ventil angelegt werden, welches das Problem erzeugt, daß der Verbrauch an elektrischer Energie erhöht wird. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Nocke mit nicht konstanter Geschwindigkeit verwendet, um den Kolben derart anzutreiben, daß eine hohe Kolbengeschwindigkeit in dem anfänglichen Stadium der Vorwärtshubbewegung des Kolbens erhalten wird. Durch dieses Merkmal der Erfindung wird das elektromagnetische Ventil in den anfänglichen Stadium der Vorwärtshubbewegung des Kolbens geschlossen, um eine starke Erhöhung des Kraftstoffdrucks in der Kolbenkammer zu verursachen. Folglich kann der Kraftstoffdruck in der Kolbenkammer innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeitperiode auf ein Druckniveau angehoben werden, welcher hoch genug ist, um das elektromagnetische Ventil in geschlossenem Zustand zu halten. Bei Vergleich mit der Verwendung einer konventionellen Nocke kann demzufolge die vorliegende Erfindung die Zeitperiode verringern, während der elektrische Energie, an das elektromagnetische Ventil angelegt werden muß. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher das elektromagnetische Ventil geschlossen und in der geschlossenen Stellung mit einem verringertem Verbrauch an elektrischer Energie selbst für den Fall gehalten werden, wo es notwendig ist, das elektromagnetische Ventil bereits im Anfangsstadium der Vorwärtshubbewegung des Kolbens geschlossen zu halten. Diese und andere Aufgaben, Anordnungen und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden nach Studium der folgenden Beschreibung besser ersichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnung:

Fig. 1 ist eine Längsschnittvorderansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht des elektromagnetischen Ventils gemäß der Fig. 1,
Fig. 3 ist ein Diagramm eines wesentlichen Abschnitts der Anordnung gemäß der Figur 1,
Fig. 4 ist ein Diagramm der Konstruktion eines Motorkraftstoffreglers, welcher das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 umfaßt,
Fig. 5 ist ein Diagramm der Öffnungs- und Schließzeiten für das elektromagnetische Ventil und dem Kolbenhub während einer normalen Regelung unter Verwendung von Referenzimpulsen,
Fig. 6 ist eine Flußkarte für die elektromagnetische Regelung für einen Fall, bei dem die Rückholfeder des elektromagnetischen Ventils gebrochen ist,
Figuren 7 bis 9 sind Diagramme, welche ein Regelbzw. Steuerverfahren für den Start des Motors zeigen,
Fig. 7 ist ein Diagramm, das den Treiberstrom, welcher an das elektromagnetische Ventil angelegt wird, den Betriebszustand (Öffnen/Schließen) des elektromagnetischen Ventils entsprechend dem Treiberstrom, den Kolbenversatz, sowie Änderungen hinsichtlich des Drucks innerhalb der Kolbenkammer zeigt,
Fig. 8 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Kolbenversatz ausgehend vom unteren Totpunkt und der für diesen Versatz benötigten Zeit darstellt,
Fig. 9 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Pumpenvördermenge Q und der Differenz TT zwischen der Zeit, zu welcher der Kolben den unteren Totpunkt erreicht und der Zeit, zu welcher das elektromagnetische Ventil geschlossen wird, darstellt;
Fig. 10 ist eine Längsschnitt-Vorderansicht eines Teils einer Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß, welcher ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung repräsentiert,
Fig. 11 ist ein Graph der Nockengeschwindigkeit und dem Hub mit Bezug auf den Nockenwinkel,
Fig. 12 ist ein Diagramm hinsichtlich des Betriebs der Pumpe gemäß der Figur 11,
Fig. 13 ist eine Vorderansicht eines weiteren Beispiels für eine Nocke,
Fig. 14 ist ein Graph der Nockengeschwindigkeit der Nocke, gemäß der Figur 13 sowie dem Hub mit Bezug auf den Nockenwinkel,
Fig. 15 stellt graphisch die Druckcharakteristik der gemeinsamen Leitung dar, die erhalten wird, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte und die Kraftstoffpumpzeitpunkte pro Umdrehungseinheit asymmetrisch sind,
Fig. 16 stellt graphisch die Druckcharakteristik der gemeinsamen Leitung dar, welche erhalten wird, wenn die Kraftstoffeinspritzzeit und die Kraftstoffpumpzeit pro Umdrehungseinheit festgeschrieben sind, und
Fig. 17 ist eine Längsschnitt-Vorderansicht, einer konventionellen Hochdruckpumpe.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbespiele:

Mit Bezug auf die Figur 1 wird eine Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß dargestellt, welche ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung repräsentiert. Die Hochdruckpumpe 10 hat eine Nockenkammer 12, die in einem unteren Endabschnitt eines Pumpengehäuses 11 ausgebildet ist, einen Zylinder 13 der in dem Pumpengehäuse 11 eingesetzt ist, eine Einlaßleitung 14 welche an das Gehäuse 11 angebracht ist und durch welche ein unter niedrigem Druck stehender Kraftstoff, der von einer nicht dargestellten Unterdruckpumpe gefördert wird, in dem Zylinder 13 eingeleitet wird, sowie ein elektromagnetisches Ventil 15, daß in den Zylinder 13 eingeschraubt ist. Eine Nockenwelle 16, die mit einer Geschwindigkeit entsprechend ein 1/2 der Drehgeschwindigkeit des Dieselmotors rotiert, erstreckt sich durch die Nockenkammer 12. Eine im allgemeinen elliptische Nocke 17 ist an der Nockenwelle 16 befestigt. Das heißt, daß während der Dieselmotor zwei Umdrehungen ausführt, um einen Zyklus abzuschließen, wird die Nockenwelle 16 angetrieben, um eine Umdrehung auszuführen. Der Zylinder 13 hat eine Gleitbohrung 13a, in der ein Kolben 18 hin- und her bewegbar untergebracht ist. Der Kolben 18 hat eine zylindrische Form und weist kein Blei oder ähnliches auf. Eine Kolbenkammer 19 wird durch den Kolben 18 und die Gleitbohrung 13a des Zylinders 13 bestimmt. Eine Verbindungsbohrung 21 ist in den Zylinder 13 gebohrt, um mit der Kolbenkammer 19 in Verbindung zu stehen. Die Einlaßleitung 14 ist mit einem Kraftstoffreservoir 22 verbunden, welches zwischen dem Zylinder 13 und dem Pumpengehäuse 11 ausgebildet ist. Der Niedrigdruckkraftstoff wird von der nicht gezeigten Niederdruckpumpe durch die Einlaßleitung 14 zu dem Kraftstoffreservoir 22 gefördert. Ein Rückschlagventil 23 ist an dem Zylinder 13 befestigt und ist mit der Kolbenkammer 19 über die Verbindungsbohrung 21 fluidverbunden. In dem Rückschlagventil 23 ist ein Ventilkolben 24 vorgespannt, um das Ventil entgegen einer resultierenden Kraft aus der Vorspannkraft einer Rückholfeder 25 und dem Kraftstoffdruck innerhalb einer nicht gezeigten gemeinsamen Leitung durch den Kraftstoff vorzuspannen, welcher innerhalb der Kolbenkammer 19 unter Druck gesetzt wird, wodurch dem Kraftstoff ermöglicht wird, durch eine Einspritzbohrung 26 eingespritzt zu werden, welche mit der gemeinsamen Leitung über ein nicht gezeigtes Rohr verbunden ist. Ein Federsitz 27 ist mit dem Kolben 18 an dessen unterem Ende verbunden. Der Federsitz 27 wird gegen einen Stößel 29 durch eine Kolbenfeder 28 angepreßt. Eine Nockenrolle 30 ist drehbar an dem Stößel 29 befestigt und wird durch die Vorspannkraft der Kolbenfeder 28 unter Druck mit der Nocke 17 in Kontakt gebracht, die in der Nockenkammer 12 angeordnet ist. Der Kolben 18 kann demzufolge durch die Nockenrolle 30 und den Federsitz 27 hin- und her bewegt werden, welche sich in Längsrichtung des Zylinders durch Folgen der Kontur 17a der Nocke 17 bewegen, wenn sich die Nockenwelle 16 dreht. Der Versatz und die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 18 mit Bezug auf einen bestimmten Umdrehungswinkel der Nocke 17 wird durch die Kontur 17a der Nocke 17 bestimmt. Das elektromagnetische Ventil 15 ist in einen unteren Endabschnitt des Zylinders 13 so eingeschraubt, daß es dem Kolben 18 gegenüber liegt. Gemäß der Figur 2 hat das elektromagnetische Ventil 15 folgende Bauteile:
ein Gehäuse 23, in dem Niederdruckkanäle 31 so ausgebildet sind, daß sie sich an ihren inneren Enden in die Kolbenkammer 19 öffnen, einen Anker 36, der in Richtung des Pfeiles a gemäß der Figur 2 entgegen der Vorspannkraft einer Feder 35 (die in die Richtung des Pfeiles b gemäß der Figur 2 wirkt) durch die magnetische Kraft eines Solenoids 34 angezogen wird, der über ein Leitungskabel 33 erregt wird, und einen pilsförmigen Ventilstößel 38, welcher ein aufgeweitetes Ventil darstellt, daß dazu in der Lage ist, die Niederdruckkanäle 31 zu öffnen und zu schließen, in dem er integral mit dem Anker 36 bewegt wird, um auf einen Sitz 37 anzuliegen oder von diesem beabstandet zu werden, der an einem Öffnungsabschnitt der Kolbenkammer 19 ausgebildet ist. Der Kraftstoffdruck innerhalb der Kolbenkammer 19 wird als eine Andrückkraft in Ventilschließrichtung (in die Richtung des Pfeiles a gemäß der Figur 2) des Ventilstößels 38 angelegt. Das elektromagnetische Ventil 15 ist ein Vorhub-Steuertyp eines elektromagnetischen Ventils, das dazu dient, die Zeit, in welcher das unter Druck setzen des Kolbens 18 begonnen wird einzustellen, in dem es zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erregt wird, um den Ventilstößel 38 auf den Sitz 37 anzulegen. Wie in der Figur 1 gezeigt wird, sind die Niederdruckkanäle 31 an ihren äußeren Enden mit dem Kraftstoffreservoir 22 über eine Galerie 39 und einen Kanal 40 verbunden. Das Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenkammer 19 und die Einlaßleitung 14 alleine über das Kraftstoffreservoir 22 und das elektromagnetische Ventil 15 miteinander verbunden sind, wobei sowohl das Einlassen an unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoff in die Kolbenkammer 19 sowie das Rückführen des Niederdruckkraftstoffs in das Kraftstoffreservoir 22 durch das elektromagnetische Ventil 15 bewirkt wird. Der Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem Stand der Technik wird nach einer Untersuchung der Konstruktion einer konventionellen Hochdruckpumpe gemäß der Figur 17 besser ersichtlich. In der Figur 17 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie jene in der Figur 1 identische oder äquivalente Abschnitte oder Bauteile, wobei daher die Beschreibung für diese Bauteile nicht nocheinmal wiederholt wird. Wie aus der Figur 15 zu ersehen ist, wird eine konventionelle Hochdruckpumpe 10a mit Förderbohrungen 20 versehen, die mit dem Kraftstoffreservoir 22 in Verbindung stehen, wobei der unter niedrigem Druck stehende Kraftstoff durch die Einlaßleitung 14 und die Förderbohrungen 20 in das Kraftstoffreservoir 22 eingeleitet wird. Auch wird der unter Niederdruck stehende Kraftstoff durch die Einlaßleitung 14 und die Förderbohrungen 20 in die Kolbenkammer 19 eingeleitet. Das heißt, daß die Förderbohrungen 20, welche als ein Kraftstoffeinlaß für die Kolbenkammer 19 dienen und die Niederdruckkanäle 31, welche als ein Auslaß für den Rückstrom dienen unterschiedliche Kraftstoffkanäle ausbilden. Die Förderbohrungen 20 werden durch den Kolben 18 geöffnet oder geschlossen, wobei der unter Niederdruck stehende Kraftstoff in die Kolbenkammer 19 durch die Förderbohrungen 20 eingeleitet wird, wenn die Förderbohrungen 20 nicht durch den Kolben 18 verschlossen sind. Die entsprechend der herkömmlichen Weise konstruierte Hochdruckpumpe bringt demzufolge das Problem mit sich, daß ein Versagen der Regelung des Kraftstoffdrucks auftritt, falls ein Ventilunfall eintritt, bei welchem der Ventilstößel 38 des elektromagnetischen Ventils 15 in der Ventilschließstellung fest verbleibt, so daß der Druck des durch das Rückschlagventil 23 ausgelassenen Kraftstoffs sich abrupt erhöht.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Förderbohrungen 20 eliminiert, wobei die Niederdruckkanäle 31 des elektromagnetischen Ventils 15 auch als Kraftstoffzuführkanäle dienen, so daß der Kraftstoff, der in das Fluidreservoir 22 eingeleitet wurde zur Kolbenkammer 19 über den Kanal 40, der in dem Zylinder 13 ausgeformt ist, die Galerie 39 sowie die Niederdruckkanäle 31 gefördert wird, welche in dem elektromagnetischen Ventil 15 ausgebildet sind. Ein Teil des Kraftstoffs wird von der Kolbenkammer 19 zum Kraftstoffreservour 22 durch Strömen in eine Richtung entgegen der Richtung des Zuführstroms zur Kolbenkammer 19 zurückgeführt. In der derart konstruierten Pumpe wird die Zufuhr an Kraftstoff zur gemeinsamen Leitung vollständig gestopt, wenn ein Ventilunfall eintritt, bei welchem der Ventilstößel 38 des elektromagnetischen Ventils 17 fest in dem Ventilschließzustand verbleibt.
Die Figur 3 zeigt in schematischer Weise wesentliche Abschnitte der Hochdruckpumpe 10. Mit Bezug auf die Figur 4 ist die Einlaßleitung 14 der Hochdruckpumpe 10 mit einem Kraftstofftank 4 durch eine Niederdruckleitung 2 und eine Niederdruckzuführpumpe 3 verbunden, wobei die Einspritzbohrung 26 des Rückschlagventils 23 mit einer gemeinsamen Leitung 6 durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 5 verbunden ist. Die gemeinsame Leitung 6 ist mit Einspritzdüsen 7a bis 7f verbunden, welche den Zylindern 8a bis 8f eines Dieselmotors 1 entsprechen. Ein Regler 9 ist vorgesehen, welcher eine CPU 9a, ein ROM 9b, ein RAM 9c und ein Eingangs-/Ausgangsbereich 9d aufweist und der Ventilöffnungs-/Schließsignale an die Einspritzdüsen 7a bis Winkelposition der Nocke 17 bewirkt wird, wird im nachfolgenden als "normale Regelung" bezeichnet. Während der normalen Regelung können die Erregungs- /Entregungszeitpunkte ausgewählt werden, um den Druckförderhub des Kolbens 18 und folglich den Kraftstoffdruck innerhalb der gemeinsamen Leitung zu verändern. Die Figur 5 zeigt ein Beispiel für den Hub H des Kolbens 18 der Hochdruckpumpe 10 für die Zeit während der normalen Regelung. Ein elektromagnetisches Ventilregelsignal repräsentiert eine Ventilschließinstruktion, ein Regelzeitpunkt TF1 nach dem Ausgang eines Referenzimpulses. Zu diesem Zeitpunkt hat sich der Kolben 18 bereits um eine vorbestimmte Strecke angehoben. Wenn das elektromagnetische Ventil 15 geschlossen ist, wird mit dem Druckanstieg des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe begonnen, wodurch die Menge an Kraftstoff entsprechend einem Hub, der zwischen dieser Abhebstrecke und der maximalen Abhebstrecke Hmax (H&sub1; gemäß der Figur 5) definiert ist, unter Druck zu der gemeinsamen Leitung 6 gefördert wird. Falls das Signal für das Schließen des elektromagnetischen Ventils 15 eine Regel zeit TF2 nach dem Referenzimpuls bestimmt, ist die zu diesem Zeitpunkt bestimmte Abhebstrecke des Kolbens 18 groß, wobei der Druckförderhub wie durch H&sub2; bestimmt wird, entsprechend klein ist. Folglich wird die Druckfördermenge reduziert, falls die Regelzeit sich erhöht, oder die Druckfördermenge erhöht, falls die Regel zeit verringert wird. Es ist daher möglich, die Druckfördermenge durch Auswählen der Zeit zu regeln, in welcher das Schließsignal für das elektromagnetische Ventil 15 gültig ist. Selbst wenn während des Betriebs der Hochdruckpumpe 10 das elektromagnetische Ventil 15 in dem geschlossenen Zustand festgehalten wird und wenn der Kolben 18 sich in diesem Zustand nach unten bewegt, dann strömt der Kraftstoff, welcher von der Zuführpumpe 3 zum elektromagnetischen Ventil 15 hin gefördert wird nicht in die Kolbenkammer 19.
Wenn dementsprechend der Kolben 18 sich nach oben bewegt, wird der Kraftstoff nicht zu der gemeinsamen Leitung unter Druck gefördert, wobei keine Möglichkeit für eine Beschädigung der Einspritzeinrichtung 7 besteht. In einem Fall, wo die Rückholfeder 35 die Vorspannkraft auf den Ventilstößel 38 beispielsweise infolge eines Zerbrechens verliert, bewegt sich der Ventilstößel 38 durch die Wirkung der Differenz zwischen den Drücken in der Galerie 39 und der Kolbenkammer 19 um das Ventil zu öffnen, wenn sich der Kolben 18 nach unten bewegt, wodurch dem von der Zuführpumpe 3 zu elektromagnetischen Ventil 15 geförderten Kraftstoff ermöglicht wird, in die Kolbenkammer 19 zu strömen. Wenn der Kolben hieraus angehoben wird, wird der Druck innerhalb der Kolbenkammer 19 höher als der Druck in der Galerie 39. In diesem Zeitpunkt bewegt sich der Ventilstößel 38 um das Ventil zu schließen, da die Rückholfeder 35 keine Vorspannkraft ausübt, wobei der Kraftstoff innerhalb der Kolbenkammer 19 unter Druck gesetzt wird und unter Druck durch das Rückschlagventil 23 zur gemeinsamen Leitung 5 gefördert wird. D.h., daß der Kraftstoff unter Druck zur gemeinsamen Leitung 6 gefördert wird, selbst wenn das Solenoid 34 des elektromagnetischen Ventils 15 erregt ist. Der Druck in der gemeinsamen Leitung 6 wird dadurch abrupt erhöht, wodurch daher eine Gefahr besteht, daß die Bauteile der Kraftstoffeinspritzeinrichtung beschädigt werden.
Die Figur 6 zeigt eine Flußkarte für ein Verfahren zur Verhinderung dieser Gefahr. Wenn in dem Prozeß gemäß der Figur 6, die die normale Regelung beinhaltet, die Rate, um welche sich der Druck in der gemeinsamen Leitung verändert, während dem entregten Zustand des Solenoids 34 positiv wird, dann wird bestimmt, daß eine Abnormalität des elektromagnetischen Ventils 15 vorliegt, wobei das Solenoid 34 kontinuierlich in dem erregten Zustand gehalten wird. Das Signal, welches anzeigt, daß die Druckänderungsrate positiv ist, kann durch die Berechnung eines Signals von einem Drucksensor 6a erhalten werden, welcher in der gemeinsamen Leitung 6 vorgesehen ist, wobei die Berechnung durch den Regler 9 durchgeführt wird. Der Rechner 9 gibt das Ventilschließsignal zu dem elektromagnetischen Ventil 15 aus. In diesem Reglungsprozeß wird das elektromagnetische Ventil 15 in dem geschlossenem Zustand gehalten, wodurch der Kraftstoff daran gehindert wird, in die Kolbenkammer 19 der Hochdruckpumpe 10 einzuströmen und folglich in die gemeinsame Leitung unter Druck gefördert zu werden.
Die Figuren 7 bis 9 sind Diagramme eines Verfahrens für ein abruptes Erhöhen des Druckes in der gemeinsamen Leitung 6, falls der Motor gestartet wird, unter Verwendung der Hochdruckpumpe gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Zum Startzeitpunkt, in welchem sich der Motor mit einer niedrigen Geschwindigkeit dreht und wenn das elektromagnetische Ventil 15 in der Weise einer normalen Regelung geregelt wird, dauert es eine lange Zeit, um den Druck in der gemeinsamen Leitung 6 infolge des Mangels einer Spannung für die CPU 9a oder eines Mangels eines Ausgangs vom Winkelsensor 100 für die Nocke 17 zu erhöhen. Um dieses Problem zu vermeiden, werden an das elektromagnetische Ventil 15 wie in der Figur 7 gezeigt wird, Pulssignale asynchron für den Umdrehungen der Hochdruckpumpe 10 sowie mit einer Erregungszeit T&sub1; und einer Entregungszeit T&sub2; angelegt. Der Ventilstößel 38 wird bewegt, um das Ventil mit einer Ventilschließverzögerungszeit TC nach dem Start der Erregung zu schließen und wird bewegt, um das Ventil mit einer Ventilöffnungsverzögerungszeit T0 nach dem Start der Entregung zu öffnen. Der Kolben 18 wird während der Zeit nach oben bewegt, in der der Ventilstößel 38 sich in der Ventilschließstellung befindet, wodurch der Druck innerhalb der Kolbenkammer 19 erhöht wird. Der Ventilstößel 38 ist vom Typ eines sich erweiternden Stößels und wird in der Ventilschließstellung gehalten, selbst dann, wenn das Solenoid 34 nicht erregt ist, wenn einmal der Druck PK in der Kolbenkammer 19 höher wird, als der Druck P&sub1; für das Aufrechterhalten der Schließstellung des Ventilstößels 38. Der Druck P&sub1; für das Aufrechterhalten der Ventilschließstellung wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt unter Verwendung der Belastung FS der Rückholfeder 35, dem Durchmesser DS des Ventilsitzes für den Ventilstößel 38, dem Druck des zugeführten Kraftstoffs PF sowie der konstante π:
P&sub1; = FS/π DS 2/4 / + Pf
Während der Beibehaltung des Ventilschließzustands für den Ventilstößel 38 wird der Druck in der Kolbenkammer 19 erhöht, wenn der Kolben 18 sich nach oben bewegt, wodurch der Kraftstoffunterdruck zu der gemeinsamen Leitung 6 über das Rückschlagventil 23 gefördert wird. Nachdem der Kolben 18 nach unten bewegt wurde, so daß der Druck in der Kolbenkammer 19 niedriger wird als der Druck P&sub1; zur Aufrechterhaltung der Ventilschließstellung des Ventilstößels 38, dann wird der Ventilstößel bewegt, um die Ventilöffnungs-/Schließoperationen durch den Impulsstrom zu wiederholen, welcher durch das Solenoid 34 strömt. Folglich fließt der Kraftstoff während dem Ventilöffnungszustand des Ventilstößels 38 über dem Ventilstößel 38 in die Kolbenkammer 19. Das Festlegen der Erregungszeit T&sub1; und der Entregungszeit T&sub2; in Abhängigkeit von dieser Pulsregelung wird im folgenden beschrieben.
Die Erregungszeit T&sub1; wird erhalten, was notwendig ist um während der minimalen Geschwindigkeitsumdrehung für das Starten des Motors den Druck in der Kolbenkammer 19 zu erzeugen, um den Ventilstößel 38 in dem Ventilschließzustand zu halten, nachdem der Kolben 18 der Hochdruckpumpe 10 mit der Aufwärtsbewegung vom unteren Totpunkt aus begonnen hat. Der Durchschnittsabhebeversatz H des Kolbens 18 zur Erzeugung des Drucks P&sub1; für die Beibehaltung der Ventilschließstellung kann durch die folgende Gleichung erhalten werden unter Verwendung des Zuführkraftstoffdrucks Pf, der Kraftstoffkapazität V, des Kompressionsmoduls des Kraftstoffs, des Durchmessers Dk sowie der konstante π:
ΔH = (P&sub1; - Pf) V/E π Dk 2/4
Wie aus der Figur 3 zu entnehmen ist, ist eine Obergrenze für die Kraftstoffkapazität V am Sitz des Rückschlagventils 23 definiert, vorausgesetzt, daß der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 23 größer ist als der Druck P&sub1; zur Aufrechterhaltung der Ventilschließstellung für den Ventilstößel 38. Die Zeit ΔT, welche für den Versatz des Kolbens 18 um ΔH erforderlich ist, wird wie aus der Figur 8 zu entnehmen ist am unteren Totpunkt des Kolbens maximiert. Die Zeit ΔT, welche für den Versatz des Kolbens 18 um Δ H ausgehend vom unteren Totpunkt, während der minimalen Rotation für den Start des Motors erforderlich ist, wird als T&sub3; bezeichnet, wobei die Ventilschließ-/Verzögerungszeit für die Betätigung des Ventilstößels 38 als Tc bezeichnet ist. In diesem Falle wird die Erregungszeit T&sub1; durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt:
T&sub1; = T&sub3; + Tc
In Abhängigkeit von den Kraftstofförderbedingungen wird die Entregungszeit T&sub2; so eingestellt, daß ermöglicht wird, die maximale Kraftstoffördermenge -max während einer Ventilöffnungsperiode zu fördern, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:
T&sub2; = Qmax/C S Pf -Pk + T&sub0; - Tc
Wobei C eine Konstante repräsentiert, die durch physikalische Eigenschaften bestimmt wird, welche die Viskosität des Kraftstoffs umfaßt, sowie S den Strömungskanalbereich repräsentiert. In der Figur 9 bezeichnet die durchgezogene Linie die Pumpenfördermenge bzw. den Pumpenabfluß Q mm³/st mit Bezug auf die Differenz TT zwischen der Zeit, zu welcher der Kolben 18 an dem unteren Totpunkt positioniert ist und der Zeit, zu welcher das elektromagnetische Ventil 15 geschlossen ist. Für den Fall, daß die Pulsregelperiode (T&sub1; + T&sub2;) verdoppelt wird, ändert sich der Pumpenabfluß, wie durch die unterbrochene Linie gezeigt wird, d.h., die Änderung der Abflußmenge Q wird größer und der Durchschnittsabfluß wird reduziert. Dementsprechend ist es möglich, die Änderungen hinsichtlich der Abflusses Q zu verringern, und gleichzeitig den Durchschnittsabfluß durch Verringerung der Periode (T&sub1; + T&sub2;) zu erhöhen, wodurch ermöglicht wird, daß sich der Druck in der gemeinsamen Leitung 6 schneller erhöht. Die Erregungszeit T&sub1; und die Entregungszeit T&sub2; für die Pulsregelung wird auf der Basis dieser Untersuchung bestimmt. Mit Bezug auf die Figur 10 wird eine Hochdruckpumpe 10c im Schnitt dargestellt, welcher ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung repräsentiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat eine Nocke 17b ein im allgemeinen elliptisches Nockenprofil, welches durch konkave kreisbogenförmige Nockenoberflächen 17c und anders gekurvten Nockenoberflächen 17d definiert wird. Vorausgesetzt, daß der Punkt im Nockenprofil, welcher dem unteren Totpunkt des Kolbens 18 entspricht einen Nockenwinkel von 0 º definiert, dann wird die gekurvte Oberfläche 17c zwischen den Nockenwinkeln von 0 º und ungefähr 30 º mit einer Krümmung von R&sub1; ausgebildet, wobei deren Mittelpunkt sich außerhalb der Nocke 17b befindet. Der Mittelpunkt der Krümmung der Oberflächen 17d befindet sich innerhalb der Nocke 17b. Der Kolben 18 erreicht den Totpunkt bei einem Nockenwinkel von 90 º. Da ein Abschnitt des Nockenprofils, welches einem anfänglichen Stadium des Aufwärtshubs entspricht, durch die konkave kreisbogenförmige Oberfläche 17c definiert ist, wird die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung des Kolbens 18 durch die Nockenoberfläche in diesem Stadium beschleunigt. Die Figur 11 zeigt einen Graphen der Nockengeschwindigkeit und dem Hub bezüglich dem Winkel der Nocke 17b. Wenn der Nockenwinkel vergrößert wird, wird eine Spitze der Nockengeschwindigkeit erreicht, wenn der Nockenwinkel und der Hub gering sind. Wenn der Nockenwinkel weiter vergrößert wird, nachdem der Totpunkt erreicht ist, verringert sich die Nockengeschwindigkeit. Die Rate, mit welcher das Anheben vergrößert wird, ist größer, als in einem Stadium, in dem der Nockenwinkel klein ist, d.h., während der Zeitperiode entsprechend der ersten Hälfte des Aufwärtshubs, wo die Anhebegeschwindigkeit klein ist. Die Anhebevergrößerungsrate wird während der Zeitperiode entsprechend der zweiten Hälfte des Aufwärtshubs geringer, wo die Abhebbewegung groß ist und die Nockengeschwindigkeit verringert wird. Die Nocken 17b bewirkt auf- und abwärts Hübe zweimal während einer Umdrehung der Nockenwelle 16 und weist eine nicht konstante Geschwindigkeitsnockenkurve auf, so daß die Anhebegeschwindigkeit während der ersten Hälfte des Anhebens sich graduell vergrößert und während der zweiten Hälfte des Hubes sich verringert. Im folgenden wird der Betrieb der Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß entsprechend diesem Ausführungsbeispiel mit Bezug zur Zeit unter Verweis auf die die Figur 12 beschrieben. Ein Regelsignal für das elektromagnetische Ventil repräsentiert eine Instruktion für das Schließen des Ventils für eine Zeit TD, eine Regelzeit TL1 nach dem Ausgang eines Referenzimpulses vom Nockenwinkelsensor 100. In diesem Zeitpunkt a hat sich der Kolben 18 abwärts auf einen Hubpunkt P&sub1; bewegt. Das elektromagnetische Ventil 15 wird in diesem Zeitpunkt a geschlossen, um mit der Zufuhr von unter Druck stehendem Kraftstoff zu beginnen. Die Menge an Kraftstoff entsprechend einem Teil S&sub1; des Hubes, welcher zwischen dem Zeitpunkt a und einem Zeitpunkt c bestimmt ist, in welchem der Kolben 18 den höchsten Punkt P&sub3; erreicht, wird dabei in die gemeinsame Leitung gefördert. In einem Fall, in welchem das Regelsignal für das elektromagnetische Ventil, eine Ventilschließinstruktion, eine Regel zeit TL2 nach dem Referenzimpuls (wie durch die gebrochene Linie dargestellt ist) repräsentiert, d.h., in einem Zeitpunkt B, ist der Anhebepunkt des Kolbens 18 zu diesem Zeitpunkt P&sub2;, wobei die Druckförderung des Kraftstoffs lediglich mit einem Teil S&sub2; des Hubes zwischen einer Höhe P&sub2; und einer Höhe P&sub3; bewirkt wird. D.h., daß die Menge an Kraftstoff, welche der gemeinsamen Leitung unter Druck zugeführt wird, verringert wird, falls die Regelzeit TL nach dem Referenzimpuls vergrößert wird, oder sie wird erhöht, falls die Regel zeit TL verringert wird. Es ist daher möglich, durch Auswahl der Regel zeit TL den Abfluß zu regeln. Als nächstes wird die Beziehung zwischen Nockengeschwindigkeit, der Regelzeit und dem Kolbenhub nachstehend untersucht.
Da in diesem Ausführungsbeispiel die Nockengeschwindigkeit in der ersten Hälfte des Aufwärtshubs des Kolbens höher eingestellt ist, ändert sich die Nockengeschwindigkeit mit Bezug zur Zeit, wie durch die durchgezogene Linie gemäß der Figur 12 angezeigt wird. D.h., daß in einem Fall, in dem die Regelzeit TL1 kurz ist und der Abfluß groß ist, die Nockengeschwindigkeit in dem Zeitpunkt a, in welchem mit der Druckförderung begonnen wird (wenn das Ventil geschlossen ist) V&sub1; beträgt und sich erhöht, wenn mit der Druckeinspeisung weitergemacht wird. Die Nockengeschwindigkeit zeigt eine Spitze während der Zeitperiode entsprechen der ersten Hälfte des Aufwärtshubs des Kolbens, wobei sie hierauf graduell sich verringert. Im nachfolgenden wird nunmehr der Druckförderzustand in dem Fall, in welchem die Nockengeschwindigkeit derart festgesetzt ist, daß sie während der Zeitperiode entsprechend der zweiten Hälfte des Kolbenaufwärtshubs höher wird, zum Vergleich mit der Druckzuführung für den Fall, der Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß gemäß diesem Ausführungsbeispiel untersucht. Wenn die Spitze der Nockengeschwindigkeit für die zweite Hälfte festgesetzt ist, wird die Änderung der Nockengeschwindigkeit mit der Zeit durch die doppelt gestrichelte Linie gemäß der Figur 12 dargestellt; wobei die Nockengeschwindigkeit zum Regelstartzeitpunkt A Vx beträgt. Wie aus dem Graphen zu entnehmen ist, wird die Nockengeschwindigkeit Vx kleiner als die Nockengeschwindigkeit V&sub1; zum Regelstartzeitpunkt A für den Fall dieses Ausführungsbeispiels. Das Regelsignal repräsentiert die Schließinstruktion für das elektromagnetische Ventil nach der Regel zeit TL1 vom Referenzimpuls, und erlaubt das Ventil öffnen nach einer Zeitperiode TD.
Selbst wenn ein Ventil öffnen durch das Signal erlaubt wird und wenn das elektromagnetische Ventil sich in einem entregten Zustand befindet, wird das elektromagnetische Ventil durch den Druck in der Kolbenkammer in dem geschlossenem Zustand gehalten, falls dieser Druck hoch ist, da das elektromagnetische Ventil der Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ventil von einem sich aufweitendem Typ ist. Die Druckzufuhr wird demzufolge weiter geführt, bis der Kolben den Totpunkt erreicht hat. Während eines Niedriggeschwindigkeits-Betriebs oder insbesondere während des Betriebs in einem "super-low-speed"-Bereich zum starten des Motors, in welchem eine große Fördermenge erforderlich ist, um sofort den Druck in der gemeinsamen Leitung zu erzeugen und aufrecht zu erhalten, wird jedoch die Kolbenanhebgeschwindigkeit tatsächlich kleiner, selbst wenn das gleiche Nockenprofil verwendet wird, was dazu führt, daß eine Verringerung der Druckreduzierrate eintritt. Anderseits wird die Ventilschließ-/Einstellzeit TD minimiert, da es wünschenswert ist, die Ventilschließzeit TD zu reduzieren, d.h., den Ventilöffnungs- /Erlaubniszustand schneller festzusetzen, um der Hochdruckpumpe mit variablem Abfluß zu ermöglichen, für den Betrieb mit einer höheren Geschwindigkeit verwendet zu werden. In solch einem Fall, in welchem die Nockengeschwindigkeit niedrig ist, während die Ventilschließzeit TD kurz ist, erhöht sich der Kraftstoffdruck in der Kolbenkammer nicht auf ein Niveau, welches geeignet ist, für das Aufrechterhalten des geschlossenen Zustandes des elektromagnetischen Ventils, wobei das Ventils geöffnet wird, bevor die Druckzufuhr, welche fortgeführt wird, bis der Totpunkt erreicht ist, abgeschlossen ist, wodurch dem Kraftstoff ermöglicht wird, in die Kraftstoffkammer zurückzufließen. Als ein Ergebnis hiervon wird die Fördermenge zu 0, obgleich das Signal eine große Fördermenge anzeigt. In dem Fall einer Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß gemäß diesem Ausführungsbeispiel jedoch erreicht die Nockengeschwindigkeit bereits für die erste Hälfte des Kolbenaufwärtshubs die Spitze, wobei insbesondere eine bestimmte Beschleunigung unmittelbar nach dem Regelstartpunkt erreicht wird. Die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird demzufolge beschleunigt, so daß der Kolben sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt. In einem anfänglichen Stadium des Kolbenanhebens kann daher der Druck in der Kolbenkammer innerhalb einer kurzen Zeit auf ein Niveau erhöht werden, welches hoch genug ist, um das elektromagnetische Ventil vom Typ eines sich aufweitenden Ventils in den geschlossenen Zustand zu halten. Folglich ist es selbst dann, wenn die Ventilschließeinstellzeit TD kürzer eingestellt ist, um der Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß zu ermöglichen, selbst bei einer hohen Geschwindigkeit in geeigneter Weise zu arbeiten, möglich, dem Druck innerhalb der kurzen Ventilschließeinstellzeit TD innerhalb der Kolbenkammer auf ein Niveau einzustellen, welches hoch genug ist, den geschlossenen Zustand des Ventils aufrecht zu erhalten. Es ist demzufolge möglich, die Druckzufuhr weiter zu führen, bis der Kolben den Totpunkt erreicht hat und folglich eine große Auslaßmenge während des "super-low-speed"-Betriebs zu gewährleisten, obgleich die Ventilöffnungserlaubnisbedingung nach einer kurzen Zeit festgesetzt wird. In einem Fall, in welchem eine große Fördermenge nicht notwendig ist, d.h., eine Instruktion für das Schließen des elektromagnetischen Ventils mit einer Regel zeit TL2- Verzögerung gültig wird, ist die Nockengeschwindigkeit, die sich im Zeitpunkt B wie durch die durchgezogene Linie gemäß der Figur 12 dargestellt ist einstellt, für den Fall der Nocke für das Festsetzen der Spitze in der ersten Hälfte des Aufwärtshubs, geringer als jene, die sich wie durch die doppeltgestrichelte Linie gemäß der Figur 12 dargestellt wird einstellt, für den Fall der Nocke für das Festsetzen der Spitze der Nockengeschwindigkeit in der zweiten Hälfte. In dem Fall des vorherstehenden Typs einer Nocke, kann jedoch der Druck in der Kolbenkammer auf einfacherere Weise verstärkt werden durch den Effekt der Einlaufperiode (TL2) für das Öffnen des elektromagnetischen Ventils sowie den Effekt der Reduzierung des Totvolumens, wobei der interne Druck zur Aufrechterhaltung des geschlossenen Zustands für das elektromagnetische Ventil erhalten werden kann, um dadurch das Ventil vor einem erneuten sich öffnen zu hindern. Folglich ist die variable Hochdruckpumpe gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu in der Lage, eine große Fördermenge zu gewährleisten, die während des "super-low- speed"-Betriebs beispielsweise für das Starten des Motors erforderlich ist, während gleichzeitig die Forderungen für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb erfüllt werden, wodurch gewährleistet wird, daß ein optimaler Druck in der gemeinsamen Leitung in stabiler Weise ungeachtet der Betriebsbedingungen erzeugt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Nocke mit nicht konstanter Geschwindigkeit für das Erzeugen von Hüben während einer Umdrehung der Nockenwelle verwendet, anstelle der Nocke mit nicht konstanter Geschwindigkeit für das Erzeugen von zwei Hüben während einer Umdrehung der Nockenwelle in der Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Eine Nocke gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 13 und 14 beschrieben. Die Figur 13 ist eine Vorderansicht einer Nocke 132, deren Profil im nachfolgenden beschrieben wird. Es wird angenommen, daß der Punkt in dem Nockenprofil, welcher dem unteren Totpunkt des Kolbens 18, entspricht einen Nockenwinkel von 0 º definiert. Die entsprechende Nockenoberfläche ist als eine konkave Oberfläche 133 ausgebildet, wobei ein Kamm oder Vorsprung 134 in dem Nockenprofil entsprechend dem oberen Totpunkt des Kolbens 18 bei einem Nockenwinkel α von 60 º ausgebildet ist. Die konkave Nockenoberfläche 133 hat eine Kreisbogenkontur mit einer Krümmung R&sub2;, deren Mittelpunkt außerhalb der Nocke 132 liegt, und wird zwischen den Nockenwinkeln von 0 und 20 º definiert. Eine weitere konkave Oberfläche 133 wird durch einen Winkel β zwischen den Nockenwinkeln von ungefähr 100 und 120 º ausgebildet. Der Rest der Nockenoberfläche in dem Bereich dieser Winkel wird als eine gekrümmte Oberfläche 135 mit einer Krümmung ausgebildet, deren Mittelpunkt sich innerhalb der Nocke 132 befindet. D.h., daß die konkaven Kreisbogenoberflächen 133 der ersten Hälfte des Aufwärtshubs und der zweiten Hälfte des Abwärtshubs entspricht, wobei die Nockengeschwindigkeit während der Perioden entsprechend dieser Hälften der Hübe vergrößert wird. Die Nocke 132 hat andere Nockenoberflächen, die in der gleichen Weise ausgebildet sind, wobei die Kämme 134 und die konkaven Oberflächen 133 an drei Stellen ausgeformt sind, so daß die Nocke 132 drei identische Profilabschnitte während einer Umdrehung der Nockenwelle 16 auf zeigt. Die Figur 14 ist ein Graf, welcher die Nockengeschwindigkeit der Nocke 132 sowie Änderungen hinsichtlich des Hubs mit Bezug auf die Nockenwinkel darstellt. Die Nockengeschwindigkeit zeigt eine Spitze bei einem Nockenwinkel von ungefähr 20 º für die erste Hälfte des Aufwärtshackens. Während der Zeitperiode entsprechend der ersten Hälfte des Aufwärtshubs, ist die Abhebbewegung langsam, wobei jedoch die Abhebgeschwindigkeits- Erhöhungsrate groß ist. Während der Zeitperiode entsprechend der zweiten Hälfte des Aufwärtshubs in welcher die Nockengeschwindigkeit unter die Spitzengeschwindigkeit fällt, ist die Abhebgeschwindigkeit groß, jedoch die Abhebgeschwindigkeits-/Erhöhungsrate gering. D.h., daß die Nocke 132 gewährleistet, daß der Kraftstoffdruck auf einen hohen Druck durch die erste Hälfte des Aufwärtshubs erhöht werden kann. Eine Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß, in welcher die Nocke 132 verwendet wird, hat die gleichen Pumpeigenschaften und Wirkungen wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der Nockenwelle 16 geringer ist. Falls ein Achtzylinder-Dieselmotor mit drei Hochdruckpumpen ausgerüstet ist, von welchem jede in der Lage ist, Kraftstoff dreimal pro Rotation der Nockenwelle auszudrücken, wie in der Figur 13 dargestellt ist, d.h., pro Umdrehungseinheit gemäß einem Zyklus des Motors, dann führt die Einspritzung, welcher mit jedem der Motorzylinder verbunden ist eine Einspritzung durch, d.h., insgesamt acht Einspritzungen von acht Einspritzeinrichtungen pro Einheit einer Motorumdrehung, während der Kraftstoff dreimal durch jede Pumpe ausgestoßen und die gemeinsame Leitung gepumpt wird, d.h., insgesamt 9 mal durch drei Pumpenvorgänge, wie aus den Kurven mit der Bezeichnung "Pumpendruck" in der Figur 15 zu entnehmen ist. Da demzufolge der Zyklus für die Kraftstoffeinspritzoperationen der Einspritzeinrichtungen nicht mit dem Zyklus der Kraftstoffförderstöße, durch die Hochdruckpumpen registriert ist, wird der Druck der gemeinsamen Leitung in der Weise gemäß der Wellen mit der Bezeichnung "imaginärer Druck in der gemeinsamen Leitung" gemäß der Figur 15 variiert. Ein Summen oder Brummen tritt auf, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geschlossen werden, wie durch die Wellen mit der Bezeichnung "Brummkomponenten" gemäß der Figur 15 gezeigt wird. Das Brummen wird mit einer Veränderung des Drucks in der gemeinsamen Leitung verursacht infolge der Kraftstoffeinspritzungen durch die Einspritzeinrichtungen und die Kraftstofförderungen und Pumpvorgänge durch die Pumpe kombiniert, so daß der aktuelle Druck in der gemeinsamen Leitung in einer Weise variiert wird, wie durch die Wellen mit der Bezeichnung "aktueller Druck in der gemeinsamen Leitung" gemäß der Figur 15 dargestellt ist. Die Veränderung des aktuellen Drucks in der gemeinsamen Leitung wie in der Figur 15 dargestellt wird, ist wesentlich geringer, als die Druckänderung der gemeinsamen Leitung, welche erhalten wird, wenn die Zeitfolgen für die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzeinrichtungen zusammen mit den Zeitfolgen für die Kraftstoffförderungen durch die Hochdruckpumpen sich in einem Register befinden, wie in der Figur 16 gezeigt ist. In dem vorstehend diskutierten Beispiel wird der Kraftstoff durch Einspritzeinrichtungen in den Motor 8mal pro Umdrehungseinheit eingespritzt, während der Kraftstoff 9mal pro Umdrehungseinheit ausgestoßen und in die gemeinsame Leitung gefördert wird. Im allgemeinen jedoch kann die Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß den Kraftstoff n mal pro Umdrehungseinheit in die gemeinsame Leitung auslassen, wobei die Zahl n gleich ist zu der Anzahl an Einspritzungen durch die Einspritzeinrichtungen multipliziert oder dividiert durch eine nicht integrale Zahl.

Claims

1. Hochdruckpumpe mit veränderlichem Abfluß (10) für die Verwendung in einem Dieselmotor (1), welche die folgenden Bauteile hat:

a) einen Kolben (l8);

b) eine Kolbenkammer (19), die den Kolben (18) aufnimmt;

c) eine Nocke (17) für die Hin- und Herbewegung des Kolbens (18), wobei die Nocke (17) eine nicht konstante Geschwindigkeits-Nocke mit einem Nockenprofil umfaßt, welches derart geformt ist, daß die Nockengeschwindigkeit der Nocke (17) in einem anfänglichen Stadium der Vorwärtshubbewegung des Kolbens (18) maximal ist,

d) ein elektromagnetisches Ventil (15), welches für ein sich Öffnen hin zum Innenraum der Kolbenkammer (19) vorgesehen ist,

e) ein Kraftstoffreservoir (22), daß mit der Kolbenkammer (19) über das elektromagnetische Ventil (15) verbunden ist,

f) eine Einlaßleitung (14) für das Zuführen von Niederdruckkraftstoff in das Kraftstoffreservoir (22), wobei

das Einströmen von Niederdruckkraftstoff aus der Einlaßleitung (14) in die Kolbenkammer (19) und der Rückstrom von dem Niederdruckkraftstoff aus der Kolbenkammer (19) in die Einlaßleitung (14) jeweils durch das elektromagnetische Ventil (15) bewirkt wird,

g) ein Rückschlagventil (23), das mit der Kolbenkammer (19) verbunden ist und dazu in der Lage ist, sich zu öffnen, wenn der Kraftstoffdruck in der Kolbenkammer (19) über ein vorbestimmtes Druckniveau ansteigt,

dadurch gekennzeichnet, daß

das elektromagnetische Ventil (15) durch den Druck in der Kolbenkammer (19) in Richtung einer Schließstellung betätigbar ist, wobei Kraftstoff unter hohem Druck durch das Rückschlagventil (23) zu einer gemeinsamen Leitung (6) für ein Ansammeln an Hochdruckkraftstoff gefördert wird, welches durch Einspritzeinrichtungen (7a bis 7f) eingespritzt werden und das

h) ein Regelmittel vorgesehen ist, welches derart betätigbar ist, daß die Zufuhr von elektrischer Energie zum elektromagnetischem Ventil (15) aufgenommen wird in einem vorbestimmten Zeitpunkt während der Vorwärtshubbewegung des Kolbens (18) verursacht durch die Nocke (17), um das elektromagnetische Ventil (15) zu schließen, so daß die Zufuhr an Kraftstoff aus der Kolbenkammer (19) zu der gemeinsamen Leitung (6) durch das Schließen des elektromagnetischen Ventils (15) aufgenommen wird, in dem vorbestimmten Zeitpunkt und durch das Vollenden der Vorwärtshubbewegung des Kolbens (18) beendet wird, wobei das Regelmittel betätigbar ist, um die elektrische Energie an das elektromagnetische Ventil (15) anzulegen, um diese während lediglich der Zeitperiode zu schließen, bis das elektromagnetische Ventil (15) geschlossen ist und in der geschlossenen Stellung durch den Druck in der Kolbenkammer (19) gehalten wird, wodurch das elektromagnetische Ventil (15) durch den Druck in der Kolbenkammer (19) in geschlossenem Zustand gehalten wird, nachdem sich der Druck in der Kolbenkammer (19) durch den Betrieb der nicht konstanten Geschwindigkeits-Nocke erheblich erhöht hat.