DE69004665T2 - Kraftstoffpumpvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpvorrichtung für die Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine, mit einem drehbaren Verteilerbauteil, einem in einer Bohrung in dem verteilerbauteil angeordneten Pumpkolben, einem Nocken zur Übertragung einer Einwärtsbewegung auf den Kolben bei einer Drehung des Verteilerbauteils, Durchgängen, durch welche der von der Bohrung verdrängte Kraftstoff während aufeinanderfolgender Einwärtsbewegungen des Pumpkolbens der Reihe nach zu mehreren Auslaßöffnungen fließen kann, einer fluiddruckbetätigten Ventileinrichtung für das Abströmen des Kraftstoffs und der Bohrung zur Begrenzung des Kraftstoffflusses durch eine Auslaßöffnung, einer synchron mit dem Pumpkolben betätigbaren Zusatzkolbeneinrichtung, einem in einem Zylinder verschiebbaren Schieber, und Mitteln zur Beaufschlagung des Schiebers zu einem Ende des Zylinders hin, wobei der Schieber durch den von der Zusatzkolbeneinrichtung verdrängten Kraftstoff von dem einen Ende des Zylinders weg in eine Stellung verschoben wird, in welcher der auf die Ventileinrichtung ausgeübte Fluiddruck ansteigen kann, um die Ventileinrichtung zur Abströmung des Kraftstoffs zu öffnen.
• Zur Bestimmung der Schieberposition ist ein mechanischer Anschlag bekannt, welcher zur Veränderung der von der Vorrichtung an die zugehörige Brennkraftmaschine geförderten Kraftstoffmenge einstellbar ist. Die Stellung des Anschlags wird durch einen Regelmechanismus festgelegt und bei einer derartigen Anordnung muß sichergestellt werden, daß der Zusammenstoß des Schiebers mit dem Anschlag nicht zu Stoßbeanspruchungen des Regelmechanismus führt, da sonst die durch den Regelmechanismus bestimmte Kraftstoffeinstellung gestört werden könnte.
• Ein Beispiel einer Vorrichtung mit einem mechanischen Anschlag ist in der EP-A-0364076 gezeigt, in welcher der Anschlag in Form eines keilförmigen Bauteils ausgebildet ist, welches eine mit dem Schieber in Eingriff bringbare Schrägfläche aufweist.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der genannten Art in einer einfachen und zweckmäßigen Form zu schaffen.
• Erfindungsgemäß wird die Stellung des Schiebers durch eine hydraulische Verriegelung bestimmt, die in dem anderen Ende des den Schieber enthaltenden Zylinders erzeugt wird, wobei der Schieber in dem Zylinder winklig bewegbar ist, um die Position festzulegen, in der die hydraulische Verriegelung erzeugt wird.
• Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Zeichnung beschrieben, die eine schematische Teil- Seitenansicht der Vorrichtung zeigt.
• Gemäß der Zeichnung umfaßt die Vorrichtung einen mehrteiligen Körper 10 in dem ein drehbares zylindrisches Verteilerbauteil 11 angeordnet ist, das mit einer in zeitlicher Beziehung fit der zugehörigen Brennkraftmaschine antreibbaren Antriebswelle 12 gekuppelt ist.
• In dem verteilerbauteil ist eine Querbohrung 13 ausgebildet, in der ein Paar von Pumpkolben 14 angeordnet ist. Die Pumpkolben stehen an ihren äußeren Enden in Eingriff mit Nockenstößeln 15, die jeweils einen verschiebbar in einem Radialschlitz in einem vergrößerten Teil der Antriebswelle angeordneten Schuh und eine Druckrolle aufweisen, die von dem Schuh gehalten und in Eingriff mit der inneren Umfangsfläche eines Nockenrings 16 bringbar ist. An der inneren Umfangsfläche des Nockenrings sind mehrere Paare von diametral angeordneten Nockenerhebungen angeordnet, deren Führungsflanken während der Drehung des Verteilerbauteils die Einwärtsbewegung auf die Nockenstößel und die Pumpkolben 14 übertragen.
• Die Bohrung 13 ist mit einem Längskanal in dem Verteilerbauteil verbunden, der in Verbindung steht in einem nach außen verlaufenden Förderkanal 18, der so angeordnet ist, daß er nacheinander mit mehreren Auslaßöffnungen 19 in dem Körperteil zur Deckung gelangt und jeweils mit Auslässen 20 verbunden ist, die im Betrieb mit den Einspritzdüsen der zugehörigen Brennkraftmaschine verbunden sind. Der Förderkanal 18 deckt sich mit einer Auslaßöffnung 19 während der gesamten Zeit, in der die Kolben durch die Nockenstößel einwärts bewegt werden.
• Der Kanal 17 ist an einer weiteren Stelle mit mehreren nach außen verlaufenden Einlaßkanälen 21 verbunden, die mit Einlaßöffnungen 22 in dem Körper zur Deckung gelangen können und mit dem Auslaß einer mit 23 schematisch dargestellten Niederdruckpumpe verbunden sind. Der Ausgangsdruck der Niederdruckpumpe wird in bekannter Weise mit der Drehzahl verändert, 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 Teil des Kanals 17 erstreckt sich zwischen den Bohrungen 13 und 24 und an seiner Öffnung in die Bohrung 24 ist ein Sitz ausgebildet, mit dem ein Ventilbauteil 26 zusammenwirken kann, das durch die Bohrung 24 hindurchgeht und mit einem innerhalb eines Zylinders 28 im Verteilerbauteil verschiebbaren Kolben 27 verbunden ist. Der Kolben ist becherförmig und nimmt ein Ende einer schraubendruckfeder 29 auf, deren anderes Ende in einer an dem Verteilerbauteil gesicherten Abdeckung 30 angeordnet ist.
• Die Bohrung 24 steht mit einer oder - wie gezeigt - mit mehreren axial verlaufenden Kanälen 31 im Verteilerbauteil in Verbindung, die mit einer Umfangsnut 32 am Umfang des Verteilerbauteils verbunden sind. Die Kanäle 31 sind zusätzlich mit radial angeordneten Füllkanälen 33 verbunden, die - wie noch erläutert wird - jeweils mit Füllöffnungen 34 in Verbindung gebracht werden können, welche mit dem Auslaß der Niederdruckpumpe 23 verbunden sind.
• Die Umfangsnut 32 ist in ständiger Verbindung mit einer radial angeordneten Öffnung 35, die in dem Körper ausgebildet ist und in ein Ende eines ersten Zylinders 36 im Körper mündet. Ein mit dem ersten Zylinder koaxialer zweiter Zylinder 37 wird durch einen innerhalb des Körpers gesicherten Einsatz 38 begrenzt und innerhalb des ersten Zylinders ist ein Ventilelement in Form eines zylindrischen Ventilbauteils 39 verschiebbar. Innerhalb des zweiten Zylinders ist ein becherförmiger Schieber 40 verschiebbar, der zum einen Ende des zweiten Zylinders hin durch Mittel, z.B. eine Schraubendruckfeder 41 gedrückt wird, deren eines Ende in Eingriff mit dem Schieber steht und deren anderes Ende in Eingriff mit einem winklig einstellbaren Stopfen 42 steht, der innerhalb des anderen Endes des zweiten Zylinders gesichert ist. Der Stopfen 42 ist mit dem Schieber gekoppelt und dessen Axialposition ist festgelegt. Seine Winkelposition wurd durch einen Regelmechanismus 51 bestimmt, wie noch erläutert wird.
• Das Ventilbauteil 39 ist geringfügig länger als der Zylinder 36, in dem es angeordnet ist, und der Schieber drückt unter der Wirkung der Feder 41 gegen das Ende des Ventilbauteils. In dem Ventilbauteil ist ein axialer Grundkanal 43 ausgebildet, der in ständiger Verbindung mit der Öffnung 35 steht. Angrenzend an das Ende des mit dem Schieber in Eingriff befindlichen Ventilbauteils ist eine Querbohrung 44 ausgebildet, die mit dem Kanal 43 in Verbindung steht und der Kanal 43 steht ferner mit einer Umfangsnut 45 auf dem Umfang des Ventilbauteils zwischen seinen Enden in Verbindung. In den ersten Zylinder 36 mündet eine Öffnung 46, die mit einer weiteren Öffnung 47 verbunden ist, die auf dem Umfang des Verteilerbauteils an einer Stelle mündet, um nacheinander mit den Einlaßkanälen 21 zur Deckung zu gelangen. Die Nut 45 und die Öffnung 46 sind derart angeordnet, daß sie miteinander in Verbindung stehen, wenn der Schieber 40 und das Ventilbauteil 39 durch die Feder 41 um ihren Maximalbetrag verschoben wurden.
• Der Stopfen 42 bildet einen kraftstoffdichten Sitz innerhalb des Zylinders 37 und in der Wand des Schiebers und des Zylinders ist eine Einrichtung 48 mit einer zusammenwirkenden Öffnung und einem schraubenförmigen Schlitz ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel weist der Schieber einen schraubenförmigen Schlitz 49 in seiner Wand auf und der Einsatz 38 umfaßt eine Öffnung 50, die mit dem Auslaß der Niederdruckpumpe 23 verbunden ist.
• In der Zeichnung sind die Teile der Vorrichtung in einer Stellung unmittelbar vor der Einwärtsbewegung der Koben 14 und 25 durch die Nockeneinrichtung dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Förderkanal 18 mit einer Auslaßöffnung 19 verbunden ist und ein Einlaßkanal 21 deckt sich mit der weiteren Öffnung 47. Da sowohl die Pumpkolben 14 als auch die Zusatzkolben 25 nach einwärts bewegt werden, wird durch eine derartige Einwärtsbewegung Kraftstoff unter Druck zu den zylindrischen Ventilbauteilen 39 zugeführt. Sämtliche Luftblasen in dem in den Bohrungen 24, den Kanälen 31 und den Bohrungen im Ventilbauteil befindlichen Kraftstoff brechen zusammen und es wird kein Kraftstoff zur zugehörigen Brennkraftmaschine gefördert bis eine ausreichende Bewegung des Ventilbauteiles 39 gegen die Wirkung der Feder 41 stattgefunden hat, um die Nut 45 außer Deckung mit der Öffnung 46 zu bewegen. Wenn eine derartige Bewegung stattgefunden hat, wird der Kraftstoff zu einer Auslaßöffnung 20 verdrängt und an die zugehörige Brennkraftmaschine gefördert. Darüber hinaus wird sich das Ventilbauteil 39 gegen die Wirkung der Feder 41 verschieben sowie gleichzeitig den Schieber bewegen und Kraftstoff wird von dem anderen Ende des zweiten Zylinders 37 über den Schlitz 49 und die Öffnung 50 strömen. Wenn eine ausreichende Bewegung des Ventilbauteils stattgefunden hat, um die Querbohrung 44 zum inneren Ende des zweiten Zylinders freizugeben, wird Kraftstoff von der Bohrung 44 in den Zylinder strömen und auf den Schieber wirken. Es ist jedoch zu erwarten, daß das Ventilbauteil der Bewegung des Schiebers unter der Wirkung des von den Kolben 25 verdrängten Kraftstoffs weiterhin folgen wird und diese Bewegung setzt sich fort, bis der Schlitz 49 außer Deckung mit der Öffnung 50 gelangt, wobei zu diesem Zeitpunkt eine hydraulische Verriegelung im zweiten Zylinder aktiviert wird, um eine weitere Bewegung des Schiebers zu verhindern. Das Venteilbauteil 39 hat aufgrund seines geringen Durchmessers eine schnelle Anfangsbewegung, um den toten Pumphub der Kolben zu minimieren. Wenn der durch die Zusatzkolben 25 verdrängte Kraftstoff auf die gesamte Fläche des Schiebers einwirkt, wird die Verschiebegeschwindigkeit aufgrund der vergrößerten Fläche des Schiebers und aufgrund der Tatsache verringert, daß der durch die Hauptkolben 14 verdrängte Kraftstoff nunmehr zu einem Auslaß strömt.
• Wenn die Bewegung des Schiebers verhindert wird, baut sich in der Bohrung 24 ein Druck 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 verschieben. Das Ventilbauteil wird daher vom Sitz angehoben und der hohe Kraftstoffdruck in der Bohrung 13 wird so abgesenkt, daß die Kraftstofförderung zur zugehörigen Brennkraftmaschine aufhört. Die Einwärtsbewegung der Koben 14 und 25 hält an, jedoch wird der durch diese Bewegung verdrängte Kraftstoff durch die Bewegung des Kolbens 27 gegen die Wirkung seiner Feder absorbiert.
• Da sich das Verteilerbauteil weiterdreht, werden die Nockenstößel über die Flanken der Nockenerhebungen geführt und der Förderkanal 18 und der Einlaßkanal 21 gelangen außer Deckung mit einer Auslaßöffnung 19 bzw. der weiteren Öffnung 47. Die Einlaßkanäle 21 gelangen zur Deckung mit den Einlaßöffnungen 22. Zusätzlich werden die Füllkanäle 33 außer Deckung gebracht mit den Füllöffnungen 34, und der Kraftstoff strömt in die Bohrungen 13 und 24 zur Erzielung einer Auswärtsbewegung der Kolben. Der vom Kolben 27 gespeicherte Kraftstoff wird an die Bohrungen 13 und 24 durch die Wirkung der Feder 29 zurückgeführt und die Feder 41 wird den Schieber und das Ventilbauteil in die dargestellte Anfangsposition zurückschieben. Die Rückbewegung des Schiebers und des Ventilbauteils wird durch Kraftstoff von der Niederdruckpumpe 23 unterstützt, der durch die Öffnung 50 strömen kann.
• Die an die zugehörige Brennkraftmaschine geförderte Kraftstoffmenge hängt von der Stellung ab, in der die hydraulische Verriegelung wirksam wird und diese ist durch eine Winkelverschiebung des Schiebers 40 durch den Stopfen 42 einstellbar. Der Stopfen 42 ist in der Praxis mit einem Regelmechanismus verbunden, der ein elektronischer oder ein mechanischer Regler 51 sein kann. Wie dargestellt ist, steht der Stopfen 42 zur Verhinderung einer Axialbewegung in Eingriff mit einer Gegendruckfläche 42A und der Stopfen weist einen mit dem Regelmechanismus 51 gekoppelten Arm 42B auf, der ein von einem Bediener einstellbares Bauteil zur Veränderung der durch eine - nicht gezeigte - Regelfeder ausgeübten Kraft aufweist.
• Durch Verwendung einer hydraulischen Verriegelung zum Anhalten der Schieberbewegung kann die Einwirkung mechanischer Kräfte auf den Regelmechanismus vermieden werden. Da sich die Öffnung 50 und der Schlitz 49 ferner außer Deckung bewegen, steigt der Druck innerhalb des die Feder aufnehmenden Zylinderendes und auch der auf den Kolben 27 ausgeübte Druck allmählich an. Da die Strömungsgeschwindigkeit des dem einen Zylinderende zugeführten Kraftstoffs mit der Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine ansteigt, steigt auch der auf den Kolben ausgeübte Druck in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl an. Durch Ausgestaltung der Öffnung 50 und des Schlitzes 49 kann erreicht werden, daß das Ventilbauteil von seinem Sitz angehoben wird, bevor die Öffnung 50 geschlossen ist und auf diese Weise kann eine bekannte "Drehmomentsteuerung" erreicht werden.

Claims (9)

1. Kraftstoffpumpvorrichtung für die Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine, mit einem drehbaren Verteilerbauteil (11), einem in einer Bohrung (13) in dem Verteilerbauteil angeordneten Pumpkolben (14), einem Nocken (16) zur Übertragung einer Einwärtsbewegung auf dem Kolben (14) bei einer Drehung des Verteilerbauteils, Durchgängen (17, 18), durch die der aus der Bohrung (13) verdrängte Kraftstoff während aufeinanderfolgender Einwärtsbewegungen des Pumpkolbens (14) der Reihe nach zu mehreren Auslaßöffnungen (20) fließen kann, einer fluiddruckbetätigten Ventileinrichtung (26) für das Abströmen des Kraftstoffs von der Bohrung (13) zur Begrenzung des Kraftstoffflusses durch eine Auslaßöffnung (20), einer synchron mit dem Pumpkolben (14) betätigbaren Zusatzkolbeneinrichtung (25), einem in einem Zylinder (37) verschiebbaren Schieber (40), Mitteln (41) zur Beaufschlagung des Schiebers (40) zu einem Ende des Zylinders hin, wobei der Schieber durch den von der Zusatzkolbeneinrichtung (25) verdrängten Kraftstoff von dem einen Ende des Zylinders in eine Stellung verschoben wird, in welcher der auf die Ventileinrichtung (26) ausgeübte Fluiddruck ansteigen kann, um die Ventileinrichtung zur Abströmung des Kraftstoffs zu öffnen, wobei die Stellung des Schiebers (40) durch eine hydraulische Verriegelung bestimmt wird, die in dem anderen Ende des den Schieber (40) enthaltenden Zylinders (37) erzeugt wird, wobei der Schieber in dem Zylinder winklig bewegbar ist, um die Position zu bestimmen, in der die hydraulische Verriegelung erzeugt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusammenwirkende Öffnung und einen schraubenförmigen Schlitz (50, 49) in der Wand des Zylinders und des Schiebers, durch die das Fluid von dem anderen Ende des Zylinders (37) austreten kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkende Öffnung und der schraubenförmige Schlitz (50, 49) im geöffneten Zustand das andere Ende des Zylinders mit einer Quelle (23) eines Fluids unter Druck verbindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Feder (41), die den Schieber zu dem einen Ende des Zylinders (37) hin vorspannt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in dem anderen Ende des Zylinders (37) angeordneten Zapfen (42) und Mitteln zur Verbindung des Zapfens und Schiebers, wodurch die Winkelbewegung des Zapfens auf den Schieber übertragen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleinstellung des Zapfens durch einen Regelmechanismus (51) bestimmt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (26) einen Kolben (27), der eine Fläche bildet, die dem während der Einwärtsbewegung des Zusatzkolbens (25) erzeugten Fluiddruck ausgesetzt ist, und eine Feder (29) enthält, die auf dem Kolben wirkt, um die Ventileinrichtung (26) in die geschlossene Stellung zu beaufschlagen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in einem weiteren Zylinder (46) angeordnetes Ventilbauteil (39), das dem während der Einwärtsbewegung des Zusatzkolbens (25) erzeugten Fluiddruck ausgesetzt ist, wobei das Ventilbauteil (39) am Schieber (40) angreift und der auf das Ventilbauteil wirkende Fluiddruck die Anfangsbewegung des Schiebers weg von dem einen Ende des Zylinders bewirkt, wobei das Ventilbauteil das eine Ende des Zylinders (46) nach einer vorbestimmten Anfangsbewegung verbindet, um das durch den Zusatzkolben (25) verdrängte Fluid direkt aufzunehmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilbauteil (39) eine Verbindung zwischen den die Pump- und Zusatzkolben enthaltenden Bohrungen (13, 24) schafft, wenn der Schieber sich an dem einen Ende des Zylinders (46) befindet, wobei die Verbindung vor der Beendigung der vorbestimmten Anfangsbewegung unterbrochen ist.