DE69004523T2 - Kraftstoffpumpenvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpvorrichtung für die Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine, mit einem drehbaren Verteilerbauteil, das innerhalb eines Körpers angeordnet und in zeitlicher Beziehung mit einer zugehörigen Brennkraftmaschine antreibbar ist, einer Bohrung in dem Verteilerbauteil und einem darin angeordneten Druckkolben, einem Nocken für die Übertragung einer Einwärtsbewegung auf den Kolben zur Verdrängung des Kraftstoffs aus der Bohrung, einem Förderkanal, der mit der Bohrung verbunden und derart angeordnet ist, daß er während aufeinanderfolgender Einwärtsbewegungen des Druckkolbens der Reihe nach mit mehreren Auslaßöffrungen im Körper übereinstimmt, Mitteln zum Auffüllen der Bohrung mit Kraftstoff zur Erzielung einer Auswärtsbewegung des Druckkolbens und einer Überströmeinrichtung zum Ableiten von Kraftstoff aus der Bohrung, die einen Zylinder in einem Teil des Verteilerbauteils, einen in dem Zylinder verschiebbaren Kolben, eine Öffnung, die in der Endwand des Zylinders ausgebildet und mit der Bohrung verbunden ist, einen über der Öffnung angeordneten Sitz, einen an der zur Endwand weisenden Endfläche des Kalbens ausgebildeten Vorsprung, der zum Zusammenwirken mit dem Sitz ausgestaltet ist, elastische Mittel, die den Kolben so vorspannen, daß der Vorsprung in Eingriff mit dem Sitz steht, um einen Kraftfluß durch die Öffnung zu verhindern, und Mittel aufweist, die zur Verleihung einer Axialbewegumg des Kolbens entgegen der Wirkung der elastischen Mittel während der Einwärtsbewegung des Druckkolbens betätigbar sind, wodurch der Vorsprung vom Sitz abgehoben wird, um ein Abströmen des weiteren vom Druckkalben verdrängen Kraftstoffs durch die Öffnung zu ermöglichen.
• Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist in der EP-A-0 283 136 gezeigt, bei welcher der durch die Öffnung fließende Kraftstoff in einen Raum im Körper der Vorrichtung fließt. Der Raum ist zur Niederdruckseite der Niederdruckpumpe geöffnet, welche den Kraftstoff zur Bohrung fördert. Die Bewegung des Kolbens zur Anhebung des Vorsprungs vom Sitz erfolgt ferner mechanisch.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung in einer einfachem und geeigneten Form zu schaffen.
• Erfindungsgemäß ist ein Ringraum über dem Vorsprung und zwischen dem Kolben und der Endwand ausgebildet, der den von der Bobrung durch die Öffnung fließenden Kraftstoff aufnimmt, ein Bohrloch verläuft axial im Kolben zur Endfläche, wobei das innere Ende des Bohrlochs durch einen Kanal mit der Bohrung verbunden ist, und ein Zapfen ist in dem Bohrloch verschiebbar aber gegen Axialbewegung festgelegt, wobei die Endfläche des Zapfens im wesentlichen gleich der Fläche des Sitzes ist.
• Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpvorrichtung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung zum Teil im Schnitt und
• Fig. 2 eine Abwandlung der Vorrichtung in Fig. 1.
• Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung ein drehbares Verteiler bauteil 10, das in einer feststehenden Hülse 11 gelagert ist, die einen Teil eines Körpers 12 bildet. Das Verteilerbauteil wird im Einsatz in zeitlicher Beziehung zur zugehörigen Brennkraftmaschine angetrieben. Ein Teil des Verteilerbauteils ragt aus der Hülse heraus und eine Querbohrung 13 ist darin ausgebildet, in der ein Paar von Pumpkolben 14 angeordnet ist. In dem besonderen Beispiel, das eine Pumpe für die Kraftstoffzufuhr an einen Vierzylinder-Motor zeigt, ist eine weitere Querbohrung vorgesehen und ein weiteres Kolbenpaar ist darin angeordnet. Die Bohrungen sind im rechten Winkel zueinander angeordnet und die inneren Teile der Bohrungen sind mit einem Längskanal 15 verbunden, der innerhalb des Verteilerbauteils verläuft und mit einem nach außen verlaufenden Förderkanal 16 in Verbindung steht.
• Die Kolben 14 können durch Nockenerhebungen einwärts bewegt werden, die auf der inneren Umfangsfläche eines das Verteilerbauteil umgebenden Nockenrings 17c ausgebildet sind und während der Einwärtsbewegung der Kolben 14 gelangt der Förderkanal 16 zur Deckung mit einer von mehreren Auslaßöffnungen 17, die mit Auslässen 18 im Körper in Verbindung stehen, wobei die Auslässe 18 mit den Einspritzdüsen der zugehörigen Brennkraftmaschine verbunden sind.
• Abwechselnd mit den Auslaßöffnungen 17 sind Einlaßöffnungen 17A angeordnet, die mit einer Quelle für Kraftstoff unter Druck, zweckmäßigerweise dem Auslaß einer Flügelpumpe 17B, deren Drehteil mit dem Verteilerbauteil gekuppelt ist, in Verbindung stehen. Im Betrieb deckt sich der Förderkanal 16 während der gesamten Zeit, in der die Kolben einwärts bewegt werden, mit einer Auslaßöffnung 17 und Kraftstoff kann an die zugehörige Brennkraftmaschine gefördert werden. Da sich das Verteilerbauteil dreht, bewegt sich der Förderkanal 16 außer Deckung mit einer Auslaßöffnung 17 und gelangt zur Deckung mit einer Einlaßöffnung, so daß Kraftstoff nunmehr zu den Bohrungen 13 fließen kann, um die Kolben um einen Betrag nach außen zu drängen, der durch den Grundkreis des Nockenrings oder durch nicht gezeigte Anschlagplatten bestimmt wird, wobei zwischen den Kolben 14 und den Nackenerhebungen normalerweise Nockenstößel mit Rollen angeordnet sind. Anstelle eines Förderkanals zur Füllung der Bohrungen mit Kraftstoff können getrennte Einlaßkanäle in dem Verteilerbauteil vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die Einlaßöffnungen nicht in derselben Radialebene wie die Auslaßöffnungen sind.
• In dem Verteilerbauteil ist ein Zylinder 19 mit einer Endwand 20 ausgebildet, in der eine mit der Bohrung 13 verbundene Öffnung 21 ausgebildet ist. Die Öffnung wird von einem Sitz umgeben, der in Eingriff steht mit einem Formvorsprung 22, welcher von einer Endfläche eines immerhalb des Zylinders verschiebbaren Kolbens 23 vorsteht. Der Kolben wird durch eine Schraubendruckfeder 24 derart vorgespannt, daß der Vorsprung in Eingriff mit dem Sitz steht. In dem Kolben ist eine axial angeordnete Blindbohrung 25 ausgebildet, die zur Endfläche des Kolbens verläuft wobei das innere Ende der Bohrung durch einen Kanal 26 im Vorsprung 22 mit den Bohrungen 13 verbunden ist. Innerhalb der Bohrung 25 ist ein Zapfen 27 verschiebbar, der auf einer Stange 28 mit einem als Federwiderlager ausgebildeten Endteil 29 gehalten ist. Die Feder 24 steht in Eingriff mit dem Widerlager 29 und hält das Widerlager in Kontakt mit der Endwand 30 einer Abdeckung 31, die in Schraubverbindung mit dem vorstehenden Teil des Verteilerbauteils steht.
• Die Endfläche des Zapfens 27 ist im wesentlichen gleich der Kantaktfläche zwischen dem Sitz und dem Vorsprung 22, so daß der Kolben im wesentlichen im Druckgleichgewicht steht und in der gezeigten Stellung gehalten wird, in welcher der Vorsprung durch die von der Feder 24 ausgeübte Kraft in Eingriff mit dem Sitz steht. Um den Kolben 23 gegen die Wirkung der Feder zu bewegen und damit den Vorsprung 22 vom Sitz anzuheben, so daß weiterer durch die Kolben verdrängter Kraftstoff in den Ringraum strömen kann, welcher den Vorsprung umgibt, wird Kraftstoff unter-Druck in den genannten Ringraum zugeführt, so daß der auf die Endfläche des den Ringraum teilweise begrenzen den Kolbens wirkende Druck den Kolben gegen die Wirkung der Feder verschiebt. Die Einströmung des Kraftstoffs in den Ringraum wird zweckmäßigerweise durch ein Steuerventil 32 gesteuert, das seinerseits durch ein elektromagnetisches Betätigungselement 33 gesteuert wird. Die Stromzufuhr zum Betätigungselement wird durch ein nicht gezeigtes elektronisches Steuerungssystem gesteuert.
• ln dem speziellen Ausführungsbeispiel verlaufen von dem genannten Ringraum aus vier axiale Kanäle 34 mit radialen Abschnitten 35, die am Umfang des Verteilerbauteils an einer Stelle ausmünden, an der sie zur Deckung mit einer ersten Verbindungsöffnung 36 in dem Körper und der Hülse gebracht werden können. In dem Körper und der Hülse ist ferner eine zweite Verbindungsöffnung 37 ausgebildet, die sich vom Umfang des Verteilerbauteils erstreckt, wobei die beiden Verbindungsöffnungen durch ein Ventil 32 in Verbindung miteinander gebracht werden können. Die Verbindungsöffnung 37 ist zur Deckung mit Kanälen 38 im Verteilerbauteil und zur Verbindung mit dem Längskanal 15 angeordnet. Innerhalb des Ventils 32 wird die Verbindungsöffnung 37 durch ein Ventilbauteil 39 geschlossen, wenn das Betätigungselement eingeschaltet ist, und der Kraftstoffdruck innerhalb der Verbindungsöffnung 37 hebt das Ventilbauteil 39 von seinem Sitz an, so daß der Kraftstoff in die Verbindungsöffnung 36 und durch einen der Kanäle 34 in den Ringraum strömen kann, wenn das Betätigungselement abgeschaltet ist. Wie bereits erläutert, wird der Stromfluß zum Betätigungselement 33 durch ein elektronisches Steuerungssystem gesteuert und das Betätigungselement wird abgeschaltet, wenn eine vorbestimmte Einwärtsbewegung der Pumpkolben stattgefunden hat. Wenn das Betätigungselement abgeschaltet ist, wird Kraftstoff unter hohem Druck an den Ringraum zugeführt und dieser wirkt auf die Endfläche des Kolbens 23, um diesen gegen die Wirkung der Feder 24 zu bewegen. Die Anfangsbewegung hebt den Vorsprung 22 vom Sitz ab und der Kraftstoff kann über die Öffnung 21 im wesentlichen ungedrosselt in den Ringraum einströmen. Dieser Kraftstoffstrom hat eine schnelle Absenkung des Kraftstoffdrucks und eine schnelle Beendigung der Kraftstoffströmung zur zugehörigen Brennkraftmaschine zur Folge.
• Wenn die Spitzen der Nackenerhebungen erreicht sind, können sich die Kolben nach außen bewegen und die Feder 24 drückt den Kolben 23 in die gezeigte Stellung. Durch diese Bewegung wird der in den genannten Raum überströinende Kraftstoff in die Bohrungen 13 zurückgedrängt, um eine Auswärts bewegung der Kolben zu erzielen. Der durch Leckage entweichende Kraftstoff zusammen mit dem zu der zugehörigen Brennkraftmaschine geförderten Kraftstoff wird durch einen Kraftstoffstrom von einer Kraftstofförderpumpe über eine Einlaßöffnung und den Kanal 16 ausgeglichen. Um sicherzustellen, daß die Bewegung des Kalbens 23 unter der Wirkung der Feder 24 bei der Annäherung des Vorsprungs an den Sitz nicht behindert wird, kann ein Leckweg vom Ringraum vorgesehen sein. Der Leckweg kann durch eine Drosselbohrung gebildet sein oder kann dadurch ausgebildet sein, daß ein Austritt von Kraftstoff entlang des Bearbeitungsspiels zwischen dem Kolben 23 und dem Zylinder 19 sichergestellt ist, in welchem er angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 36 und 37 von den Kanälen 35 und 38 isoliert außer während der Einwärtsbewegung der Kolben. Wenn jedoch die Verbindungen nicht geöffnet werden müssen, so daß das Ventil 32 in der Offenstellung verbleibt, während der Kolben 23 in die gezeigte Stellung zurückkehrt, ist der vorgenannte Drosselkanal oder das Spiel nicht erforderlich.
• Der Nockenring 17c wird winkelverstellt, um den Förderzeitpunkt des Kraftstoffs zur zugehörigen Brennkraftmaschine zu bestimmen, und da die Kraftstofförderung zur Brennkraftmaschine stattfindet sobald die Einwärtsbewegung des Kolbens erfolgt, muß das Steuerungssystem die genaue Winkelposition des Nockenrings kennen, so daß das Steuerungssystem das Betätigungselement zum richtigen Zeitpunkt abschalten kann.
• Fig. 2 zeigt eine Modifikation, bei der die Feder 24 direkt an der Endwand 30 der Abdeckung anliegt. Darüber hinaus steht die Stange 28A des Kalbens 27A in Eingriff mit der Endwand 30 und wird durch eine zwischen dem Kolben 23 und einem Federwiderlager 41 an der Stange angeordnete leichte Feder 40 in Kontakt damit vorgespannt. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß ein verringerter Reibungskontakt zwischen der Stange 28A und der Endwand 30 besteht, so daß der Druckkolben und der Kolben gemeinsam leichter auf dem Sitz des Vorsprungs 22 zentriert werden können.

Claims (6)

1. Kraftstoffpumpvorrichtung für die Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine, mit einem drehbaren Verteilerbauteil (10), das innerhalb eines Körpers (12) angeordnet ist, einer Bohrung (13) in dem Verteilerbauteil und einem darin angeordneten Druckkolben (14), einem Nocken (17c) für die Übertragung einer Einwärtsbewegung auf den Kolben zur Verdrängung des Kraftstoffs aus der Bohrung (13), einem Förderkanal (16), der mit der Bohrung (13) verbunden und derart angeordnet ist, daß er während aufeinanderfolgender Einwärtsbewegung des Druckkolbens der Reihe nach mit mehreren Auslaßöffnungen (17) im Körper übereinstimmt, Mittel (17A, 17B) für das Auffüllen der Bohrung (13) mit Kraftstoff zur Erzielung einer Auswärtsbewegung des Druckkolbens, einer Überströmeinrichtung, die zum Ableiten von Kraftstoff aus der Bohrung betätigbar ist, wobei die Überströmeinrichtung einen in einem Teil des Verteilerbauteils angeordneten Zylinder (19) aufweist, einem in dem Zylinder verschiebbaren Kolben (23), eine Öffnung (21), die in der Endwand (20) des Zylinder ausgebildet und mit der Bohrung (13) verbunden ist, einen über der Öffnung angeordneten Sitz, einen an der zur Endwand (20) weisenden Endfläche des Kolbens (23) ausgebildeten Vorsprung (22), der zum Zusammenwirken mit dem Sitz ausgestaltet ist, elastische Mittel (24), die den Kolben so vorspannen, daß der Vorsprung (22) in Eingriff mit dem Sitz steht, um einen Kraftstofffluß durch die Öffnung (21) zu verhindern, und Mittel (32), die zur Verleihung einer Axialbewegung des Kolbens (23) entgegen der Wirkung der elastischen Mittel (24) während der Einwärtsbewegung des Druckkolbens (14) betätigbar sind, wodurch der Vorsprung (22) von dem Sitz abgehoben wird, um ein Abströmen des weiteren vom Druckkolben (14) verdrängten Kraftstoffs durch die Öffnung (21) zu ermöglichen,

gekennzeichnet durch

einen über dem Vorsprung (22) und zwischen dem Kolben und der Endwand ausgebildeten Ringraum, der den von der Bohrung durch die Öffnung (21) fließenden Kraftstoff aufnimmt, ein sich axial in den Kolben zur Endfläche hin erstrecken des Bohrloch (25), einen Kanal (26), der das innere Ende des Bohrlochs mit der Bohrung (13) verbindet, und einen in dem Bohrloch verschiebbaren aber gegen Axialbewegung festgelegten Zapfen (27), wobei die Endfläche des Zapfens (27) im wesentlichen gleich der Fläche des Sitzes ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (27) durch einen Schaft (28) mit einem Federwiderlager (29) verbunden ist, eine Feder (24) zwischen dem Federwiderlager und dem Kolben (23) angeordnet ist und eine Abdeckkappe (31) an dem Verteilerbauteil gesichert ist und eine Endwand (30) bildet, an der das Federwiderlager (29) anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel eine erste Schraubendruckfeder (24), die zwischen dem Kolben (23) und der Endwand (30) einer am Verteilerbauteil gesichertern Abdeckkappe (31) angreift, und eine zweite Schraubendruckfeder (40) aufweist, die zwischen dem Kolben (23) und einem Widerlager (41) eines Schafts (28A) des Zapfens angreift, wobei die zweite Feder (40) schwächer als die erste Feder (24) ist und den Schaft (28A) in Eingriff mit der Endwand (30) vorspannt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Übertragung der Axialbewegung auf dem Kolben (23) betätigbare Mittel ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil (32) aufweist, das im geöffneten Zustand Kraftstoff unter Druck von der Bohrung (13) in dem Ringraum einläßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (32) in einem Durchflußkanal angeschlossen ist, der Kanäle (34, 38) im Verteilerbauteil (10) und weitere Kanäle (36, 37) im Körper (12) enthält, wobei die Kanäle zur Übereinstimmung gebracht werden, um einen Durchfluß nur während der Einwärtsbewegung des Druckkolbens (14) zu ermöglichen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen eingeschränkten Leckkanal von dem Ringraum.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (32) in einem Durchflußkanal angeschlossen ist, der eine dauernde Verbindung zwischen der Bohrung (13) und dem Ringraum vorsieht.