-
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpvorrichtung
zur Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine mit einem
drehbaren Verteilerbauteil, einem in einer Bohrung im
Verteilerbauteil angeordneten Pumpkolben, einem Nocken
zur Übertragung einer Einwärtsbewegung auf den Kolben
bei der Drehung des Verteilerbauteils, Kanälen, durch
die der während aufeinanderfolgender Einwärtsbewegungen
des Kolbens verdrängte Kraftstoff nacheinander zu
mehreren Auslaßöffnungen fließen kann, einer
kraftstoffdruckbetätigten Ventileinrichtung für die Ableitung des
Kraftstoffs von der Bohrung zur Begrenzung des
Kraftstoffflusses durch eine Auslaßöffnung, einer synchron mit dem
Pumpkolben betätigbaren Zusatzkolbeneinrichtung, einem
in einem Zylinder verschiebbaren Schieber und Mitteln,
die den Schieber an ein Ende des Zylinders drücken, wobei
der Schieber durch den von der Zusatzkolbeneinrichtung
verdrängten Kraftstoff von dem einen Ende des Zylinders
in eine Stellung bewegt wird, in der ein Kraftstoffdruck
auf die Ventileinrichtung ausgeübt wird. Eine derartige
Vorrichtung ist in der EP-A-0 364 076 gezeigt (Stand der
Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ).
-
Bei einer Vorrichtung der genannten Art kann das Problem
auftreten, daß sich beim Beginn der Einwärtsbewegung des
Pumpkolbens und der Verdrängung des Kraftstoffs durch
die Zusatzkolbeneinrichtung Hohlräume im Kraftstoffvolumen
in dem Pumpraum befinden, der zum Teil durch die
Zusatzkolbeneinrichtung und den Zylinder begrenzt wird. Das
Vorhandensein der Hohlräume bedeutet, daß der Schieber
sich nicht von dem einen Ende des Zylinders weg bewegen
wird, bevor die Hohlräume zusammengebrochen sind und während
dieser Zeit wird Kraftstoff durch einen Auslaß zu der
zugehörigen Brennkraftmaschine gefördert. In einem
Extremfall kann der Schieber die genannte Position nicht
erreichen mit dem Ergebnis, daß das gesamte durch den
Pumpkolben verdrängte Kraftstoffvolumen zu der
zugehörigen Brennkraftmaschine gefördert wird.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der
genannten Art in einer einfachen und geeigneten Form zu
schaffen.
-
Gemäß der Erfindung umfaßt eine Kraftstoffpumpvorrichtung
der genannten Art ein beim Beginn der Einwärtsbewegung
des Pumpkolbens und der Zusatzkolbeneinrichtung
betätigbares Ventilbauteil zur Verbindung der Bohrung mit einem
zum Teil von der Zusatzkolbeneinrichtung begrenzten
Pumpraum, wobei das Ventilbauteil von dem aus der Bohrung
und dem Pumpraum verdrängten Kraftstoff in eine Stellung
bewegt wird, in der die Bohrung vom Pumpraum getrennt
ist.
-
Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird
anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert, die eine
Seitenansicht der Vorrichtung im Schnitt zeigt.
-
In bezug auf die Zeichnung umfaßt die Vorrichtung einen
mehrteiligen Körper 10, in dem ein drehbares zylindrisches
Verteilerbauteil 11 angeordnet ist, das mit einer
Antriebswelle 12 gekoppelt ist, die im Betrieb in zeitlicher
Abhängigkeit mit der zugehörigen Brennkraftmaschine
antreibbar ist.
-
In dem Verteilerbauteil ist eine Querbohrung 13 ausgebildet,
in der ein Paar von Pumpkolben 14 angeordnet ist. An ihren
äußeren Enden stehen die Kolben in Eingriff mit
Nockenstößeln 15, die jeweils einen Schuh umfassen, der in einem
Radialschlitz in einem vergrößerten Abschnitt der
Antriebswelle verschiebbar angeordnet ist, und einer Rolle, die
von dem Schuh getragen wird und in Eingriff bringbar ist
mit der inneren Umfangsfläche eines ringförmigen
Nockenrings 16. An der inneren Umfangsfläche des Nockenrings
sind mehrere Paare von diametral angeordneten
Nockenerhebungen vorgesehen, deren Führungsflanken während der
Drehung des Verteilerbauteils die Einwärtsbewegung auf
die Nockenstößel und die Pumpkolben 14 übertragen.
-
Die Bohrung 13 ist mit einem Längskanal 17 verbunden,
der in dem Verteilerbauteil ausgebildet und mit einem
nach außen verlaufenden Förderkanal 18 verbunden ist,
der angeordnet ist, um nacheinander mit mehreren in dem
Grundkörper ausgebildeten Auslaßöffnungen 19 zur Deckung
zu gelangen und jeweils mit Auslässen 20 verbunden ist,
die im Betrieb mit den Einspritzdüsen der zugehörigen
Brennkraftmaschine verbunden sind. Der Förderkanal 18
paßt während der gesamten Zeit, in der die Kolben von
den Nockenerhebungen einwärts bewegt werden, mit einer
Auslaßöffnung 19 zusammen.
-
An einer anderen Stelle ist der Kanal 17 mit mehreren
nach auswärts verlaufenden Einlaßkanälen 21 verbunden,
die mit im Hauptkörper ausgebildeten Einlaßöffnungen 22
zur Deckung gelangen können und mit dem Auslaß einer
schematisch dargestellten Niederdruckpumpe 23 verbunden sind.
Der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe wird so gesteuert,
daß er in bekannter Weise mit der Geschwindigkeit variiert,
mit der die Vorrichtung angetrieben wird.
-
In dem Verteilerbauteil ist ferner eine weitere Querbohrung
24 ausgebildet, in der ein Paar von Zusatzpumpkolben 25
angeordnet ist. Die Kolben 25 stehen jeweils in Eingriff
mit den Nockenstößeln 15, so daß sich die Pumpkolben 14
und die Zusatzkolben 25 unter der Wirkung der
Nockenerhebungen gleichzeitig einwärts bewegen. Ein kurzer Bereich
des Kanals 17 erstreckt sich zwischen den Bohrungen 13
und 24 und an dessen Öffnung in die Bohrung 24 ist ein
Sitz ausgebildet, mit dem ein Ventilbauteil 26
zusammenwirken kann, das durch die Bohrung 24 verläuft und mit
einem Kolben 27 verbunden ist, der innerhalb eines im
Verteilerbauteil ausgebildeten Zylinders 28 verschiebbar
ist. Der Kolben ist becherförmig und nimmt ein Ende einer
Schraubendruckfeder 29 auf, deren anderes Ende von einer
am Verteilerbauteil gesicherten Kappe aufgenommen wird.
-
Die Bohrung 24 ist mit einem oder - wie gezeigt - mit
mehreren axial verlaufenden Kanälen 31 verbunden, die
in dem Verteilerbauteil ausgebildet und mit einer am Umfang
des Verteilerbauteils ausgebildeten Ringnut verbunden
sind. Die Kanäle 31 sind zusätzlich jeweils mit radial
angeordneten Füllkanälen 33 verbunden, die - wie erläutert
wird - mit Füllöffnungen 34 in Verbindung stehen können,
welche mit dem Auslaß der Niederdruckpumpe 23 verbunden
sind.
-
Die Ringnut 32 ist in ständiger Verbindung mit einer radial
angeordneten Öffnung 35, die in dem Grundkörper gebildet
ist und sich zu einem Ende eines im Grundkörper
ausgebildeten
ersten Zylinders 36 öffnet. Ein mit dem ersten Zylinder
koaxialer zweiter Zylinder 37 ist in einem Einsatz 38
festgelegt und innerhalb des ersten Zylinders ist ein
Ventilelement in der Form eines zylindrischen
Ventilbauteils 39 verschiebbar angeordnet. Verschiebbar innerhalb
des zweiten Zylinders ist ein becherförmiger Schieber
40, der zu einem Ende des zweiten Zylinders hin durch
Mittel beaufschlagt wird, beispielsweise eine
Schraubendruckfeder 41, deren eines Ende mit dem Schieber in
Eingriff steht und deren anderes Ende in Eingriff steht mit
einem winkelverstellbaren Stopfen 42, der innerhalb des
anderen Endes des zweiten Zylinders gesichert ist. Der
Stopf en 42 ist mit dem Schieber gekoppelt und dessen
Axialstellung ist fixiert. Seine Winkelposition wird
- wie im folgenden erläutert - durch einen
Regelmechanismus 51 bestimmt.
-
Die Länge des Ventilsbauteils 39 ist geringfügig größer
als die Länge des Zylinders 36, in dem es angeordnet ist,
und der Schieber drückt gegen das Ende des Ventilbauteils
unter der Wirkung der Feder 41. In dem Ventilbauteil ist
ein axialer Blindkanal 43 ausgebildet, der in ständiger
Verbindung mit der Öffnung 35 steht. Angrenzend an das
mit dem Schieber in Eingriff stehende Ende des
Ventilbauteils befindet sich eine Querbohrung 44, die mit dem Kanal
43 verbunden ist und der Kanal 43 ist ferner fit einer
auf dem Umfang des Ventilbauteils zwischen seinen Enden
ausgebildeten Ringnut verbunden. Die Öffnung in den ersten
Zylinder 36 ist eine Öffnung 46, die in Verbindung steht
mit einer weiteren Öffnung 47, welche sich auf dem Umfang
des Verteilerbauteils an einer Stelle öffnet, um
nacheinander mit den Einlaßkanälen 21 zur Deckung zu gelangen.
-
Die Nut 45 und die Öffnung 46 sind so angeordnet, daß
sie miteinander in Verbindung stehen, wenn der Schieber
40 und das Ventilbauteil 39 durch die Feder 41 in die
maximale Ausfahrstellung bewegt wurden.
-
Der Stopfen 42 bildet eine innerhalb des Zylinders 37
eingepaßte Kraftstoffdichtung und in der Wand des Schiebers
und in der Wand des Zylinders ist eine zusammenwirkende
Öffnung und Schraubennuteinrichtung 48 ausgebildet. Im
Ausführungsbeispiel weist der Schieber eine Schraubennut
49 in seiner Wand auf und der Einsatz 38 ist mit einer
Öffnung 50 versehen, die in Verbindung mit dem Auslaß
der Niederdruckpumpe 23 steht.
-
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, befinden sich die Teile
der Vorrichtung in einer Stellung kurz vor der
Einwärtsbewegung der Kolben 14 und 25 durch die Nockenbauteile.
Es ist ersichtlich, daß der Förderkanal 18 in Verbindung
steht mit einer Auslaßöffnung 19 und ein Einlaßkanal 21
stimmt mit der weiteren Öffnung 47 überein. Da sowohl
die Pumpkolben 14 als auch die Zusatzkolben 25 nach
einwärts bewegt werden, wird Kraftstoff unter einem durch
die Einwärtsbewegung erzeugten Druck auf das zylindrische
Ventilbauteil 39 aufgebracht. Sämtliche Hohlräume in dem
in der Bohrung 24, den Kanälen 31 und den Bohrungen in
dem Ventilbauteil enthaltenen Kraftstoff brechen zusammen
und es wird kein Kraftstoff der zugehörigen
Brennkraftmaschine zugeführt bis eine genügende Bewegung des
Ventilbauteils 39 gegen die Wirkung der Feder 41 stattgefunden
hat, um die Nut 45 außer Deckung mit der Öffnung 46 zu
bewegen. Wenn eine solche Bewegung stattgefunden hat,
wird der Kraftstoff zu einer Auslaßöffnung 20 verdrängt
und der zugehörigen Brennkraftmaschine zugeführt.
Zusätzlich wird das Ventilbauteil 39 gegen die Wirkung der Feder
41 bewegt bei gleichzeitiger Bewegung des Schiebers und
der Kraftstoff fließt vom anderen Ende des zweiten Zylinders
37 mittels des Schlitzes 49 und der Öffnung 50. Wenn eine
ausreichende Bewegung des Ventilbauteils stattgefunden
hat, um die Querbohrung 44 zum inneren Ende des zweiten
Zylinders freizulegen, wird der Kraftstoff von der Bohrung
44 in den Zylinder fließen und den Schieber beaufschlagen.
Es ist jedoch zu erwarten, daß das Ventilbauteil fortfährt,
der Bewegung des Schiebers unter der Wirkung des von dem
Kolben 25 geförderten Kraftstoffs zu folgen und diese
Bewegung hält an bis der Schlitz 49 sich außer Deckung
mit der Öffnung 50 bewegt und zu diesem Zeitpunkt wird
eine hydraulische Verriegelung in dem zweiten Zylinder
erzeugt, um eine weitere Bewegung des Schiebers zu
verhindern. Die Anfangsbewegung des Ventilbauteils 39 ist
aufgrund seines geringen Durchmessers schnell, um den
Pumphubverlust der Kolben zu minimieren. Wenn der von
den Zusatzkolben 25 geförderte Kraftstoff auf die ganze
Fläche des Schiebers wirkt, wird die Geschwindigkeit der
Bewegung aufgrund der zunehmenden Fläche des Schiebers
und aufgrund der Tatsache reduziert, daß der von den
Hauptkolben 14 geförderte Kraftstoff nun zu einem Auslaß fließt.
-
Wenn die Bewegung des Schiebers verhindert wird, baut
sich ein Druck in der Bohrung 24 auf und dieser auf den
Kolben 27 wirkende Druck zusammen mit dem Druck in der
Bohrung 13, der auf die Fläche des Ventilbauteils 26
innerhalb des Sitzes wirkt, reicht aus, um den Kolben
27 und das Ventilbauteil gegen die Wirkung der Feder 29
zu bewegen. Das Ventilbauteil 26 wird daher von dem Sitz
angehoben und der hohe Druck des Kraftstoffs in der Bohrung
13 wird auf das Maß reduziert, daß die Kraftstofförderung
zu der zugehörigen Brennkraftmaschine aufhört. Die
Einwärtsbewegung der Kolben 14 und 25 hält weiter an aber der
durch diese Bewegung geförderte Kraftstoff wird durch
die Bewegung des Kolbens 27 gegen die Wirkung seiner Feder
aufgefangen.
-
Da das Verteilerbauteil sich weiterhin dreht, laufen die
Nockenstößel über die Spitzen der Nockenerhebungen und
der Förderkanal 18 und die Einlaßöffnung 21 gelangen außer
Deckung mit einer Einlaßöffnung 19 bzw. der weiteren Öffnung
47. Die Einlaßkanäle 21 gelangen zur Deckung mit den
Einlaßöffnungen 22. Zusätzlich gelangen die Füllkanäle
33 zur Deckung mit den Füllöffnungen 34 und der Kraftstoff
fließt in die Bohrungen 13 und 24 zur Erzielung einer
Auswärtsbewegung der Kolben. Der durch den Kolben 27
gespeicherte Kraftstoff gelangt zu den Öffnungen 13 und
24 durch die Wirkung der Feder 29 zurück und die Feder
41 bewegt den Schieber und das Ventilbauteil zu der in
der Zeichnung dargestellten Anfangsstellung. Die
Zurückbewegung des Schiebers und des Ventilbauteils wird durch
Kraftstoff von der Niederdruckpumpe 23 unterstützt, der
durch die Öffnung 50 fließen kann.
-
Die der zugehörigen Brennkraftmaschine zugeführte
Kraftstoffmenge hängt von der Stellung ab, in der die
hydraulische Verriegelung erzeugt wird und dies ist durch eine
Winkelbewegung des Schiebers 40 mittels des Stopfens 42
einstellbar. Der Stopfen 42 wird in der Praxis mit einem
Regelmechanismus verbunden, der ein elektrischer oder
im allgemeinen mit 51 bezeichneter mechanischer Regler
sein kann. Wie gezeigt, steht der Stopfen 42 in Eingriff
mit einer Reaktionsfläche 42A, um eine Axialbewegung zu
verhindern und der Stopfen weist einen Arm 42B auf, der
mit dem Regelmechanismus 51 gekoppelt ist, wobei dieser
ein von einem Bediener verstellbares Bauteil zur Veränderung
der über eine nicht gezeigte Regelfeder ausgeübten Kraft
aufweist.
-
Durch Verwendung einer hydraulischen Verriegelung zum
Stoppen der Bewegung des Schiebers kann die Aufbringung
von mechanischen Kräften auf den Regelmechanismus
vermieden werden. Da die Öffnung 50 und der Schlitz 49 außer
Deckung gelangen, steigt darüber hinaus der Druck innerhalb
des die Feder enthaltenden Zylinderendes schrittweise
an, wie dies auch der auf den Kolben 27 aufgebrachte Druck
tut. Da die Strömungsgeschwindigkeit des dem einen Ende
des Zylinders zugeführten Kraftstoffs mit der
Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine ansteigt, steigt der auf
den Kolben aufgebrachte Druck ebenso in einer Weise an,
die von der Brennkraftmaschinengeschwindigkeit abhängt.
Durch Ausformung der Öffnung 50 und des Schlitzes 49 ist
es möglich, daß sich das Ventilbauteil von seinem Sitz
vor dem Schließen der Öffnung 50 abhebt und auf diese
Weise kann erreicht werden, was im Stand der Technik als
"Drehmomentregelung" bekannt ist.
-
Durch die beschriebene Anordnung werden Hohlräume, die
sich in dem in der Bohrung 24 und den zugehörigen Kanälen
enthaltenen Kraftstoff befinden können, zum Einstürzen
gebracht, bevor die Kraftstofförderung zu der zugehörigen
Brennkraftmaschine beginnen kann.