EP1049869A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines variablen volumenstromes bei einer kraftstoffzuführung - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen eines variablen volumenstromes bei einer kraftstoffzuführung

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EP1049869A1
EP1049869A1 EP99960884A EP99960884A EP1049869A1 EP 1049869 A1 EP1049869 A1 EP 1049869A1 EP 99960884 A EP99960884 A EP 99960884A EP 99960884 A EP99960884 A EP 99960884A EP 1049869 A1 EP1049869 A1 EP 1049869A1
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EP
European Patent Office
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opening
shaft
groove
inlet
grooves
Prior art date
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EP99960884A
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English (en)
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EP1049869B1 (de
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Hinrich KRÜGER
Martin Werner
Eckbert Zander
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1049869B1 publication Critical patent/EP1049869B1/de
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    • F02M59/362—Rotary valves
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a variable volume flow in a fuel supply, in particular for use in common rail injection systems.
  • Convey fuel from a tank compress it and make the compressed fuel available in a pressure accumulator called a rail for injection by injectors.
  • the pressure in the rail and the amount of fuel drawn from the rail by injection vary with the operating conditions of the engine.
  • a pre-feed pump sucks the fuel through a filter from a tank and supplies the high pressure pump.
  • the compressed fuel is stored in the rail and injected into the combustion chambers by the injectors.
  • This method uses constant pumps that deliver a fixed volume with every revolution of the shaft.
  • a variable delivery rate of the system is achieved by controlling the volume flow that is not required but is already compressed with the aid of a valve.
  • this principle is energetically unfavorable for high-pressure systems.
  • the level can also be changed from the outset by limiting the inlet to the displacement elements.
  • One way to limit the inflow is to throttle the entire volume flow supplied to the pump or the volume flow supplied to each individual displacement element.
  • Adjustable throttle valves are used, which allow a proportional change in the volume flow by changing the throttle cross-section.
  • the maximum cross-section of the throttle valve is designed for the maximum volume flow at full load and rated speed.
  • the interaction of the maximum volume flow that can be conveyed, which is dependent on the pump speed, with the possibility of adjusting the throttle valve results in a relationship between the adjustable volume flow and the manipulated variable as a function of the pump speed.
  • the usable adjustment range of the throttle valve is severely restricted, since only a small area of the throttle cross-sectional area can be effectively used in a throttling manner.
  • the full range of the valve can only be used at maximum speed. For example If a pump is operated with a nominal speed of 3000 rpm and a flow rate of 0.5 ml per revolution, the throttle valve must be designed for a maximum volume flow of 1500 ml / min. At a speed of 300 rpm and the resulting maximum volume flow of 150 ml / min, only 10% of the control range of the throttle valve is used to regulate between zero and full load.
  • the agreement of the characteristic curves of the intake valves is particularly responsible for an equal filling level of the individual cylinders and thus for a uniform flow pulsation.
  • the different characteristic curves of the inlet valves and the resulting differences in the flow rates are particularly noticeable with partial load in uneven flow pulsation.
  • the production of valves with a matching inlet valve characteristic curve is extremely complex, since it is particularly difficult to manufacture springs with identical spring lengths required for the inlet valves.
  • the object of the invention is a device for generating a variable volume flow in a fuel supply Specify at which the flow rate can be set to any volume flow required between zero and full load by limiting the inlet at any speed between idle speed and nominal speed.
  • the advantage of the invention is that a large adjustment range for influencing the variable volume flow is guaranteed for all pump speeds. In addition, by ensuring a uniform distribution of the entire feed to the individual displacement elements, a low and uniform flow pulsation is achieved. Finally, it is advantageous that the high pressure pump can be operated with a very low admission pressure.
  • the invention provides for a meterable, pre-measured volume to be supplied to the delivery elements of the high-pressure pump with each pump revolution.
  • the resulting variable degree of filling of the displacement elements thus results in a volume flow that can be variably adjusted between zero and full load.
  • the setting of the filling level is decoupled from the speed of the high-pressure pump. The consequence of this is that the setting range for influencing the degree of filling has the same size for all speeds.
  • the metering is done by varying the angle between opening and closing the inlets for the individual cylinders at an angle synchronous to the shaft and thus depending on the
  • the inlet to the cylinder of the high-pressure pump is always opened in the area of the top dead center of the piston and closed at any piston position down to the area of the bottom dead center.
  • the cylinders fill up with a defined volume that determines the degree of filling.
  • the shaft which also drives the pistons via cams or eccentrics, for example, is supplied with a continuous volume flow inside by a pre-feed pump. The volume flow is distributed through channels and external grooves.
  • a perforated sleeve is axially adjustable on the shaft.
  • the shape of the grooves on the shaft and the openings in the sleeve are designed so that there are different opening and / or closing angles depending on the axial position of the sleeve.
  • the shape of the openings and grooves can also be interchanged.
  • the shaft and sleeve are located in a housing with additional channels for diverting the volume flow to the individual cylinders.
  • the inlet and outlet can also be placed in any combination in the housing and / or the shaft, which means that both inlet and outlet are accommodated in the shaft or in the housing or that one of the two is in the housing and the other in the shaft is located.
  • the metering of the inlet and thus the opening begins when the groove and opening begin to overlap.
  • the inlet (closing) is interrupted when the groove on the shaft has come out of the overlap with the sleeve opening. If the groove is oriented parallel to the axis, the time of opening advantageously remains constant.
  • phase length of the overlap of groove and opening (angle) changes due to the axial displacement of the sleeve.
  • a defined volume can be let into the cylinder.
  • the axial displacement of the sleeve represents the adjustment range, which is the same for all speeds.
  • the closing time can be fixed and the opening time variable or the opening time fixed and the closing time variable or both variable with respect to the shaft.
  • the inlet to the cylinder or cylinders can be opened at the top dead center of the respective piston and closed at any piston position up to the bottom dead center.
  • control slots in the form of grooves, openings, etc. can be used in the same way on a sleeve, disc or cone or several sleeves, discs or cones, each with a “control slot”, by several Operate pistons in parallel.
  • shafts and / or sleeves and / or housings it is also possible to use conical, disk-shaped or other suitably shaped bodies.
  • inlet and outlet can also be interchanged in all embodiments. Otherwise, the statements applicable to the sliding sleeves also apply accordingly to the other embodiments.
  • All lines and channels as well as the cross sections of the overlapping grooves and openings are designed for maximum flow at maximum speed without throttling.
  • the volume flow limitation thus does not result from throttling, but only by changing the phase length of the open inlet to the displacement elements. In principle no large form is required.
  • the low admission pressure also results in less leakage.
  • Another advantage of the metering of the inlet according to the invention for each individual cylinder compared to throttling the entire pump inlet is to improve the uniform distribution of the inlet to the individual cylinders.
  • the even distribution among the individual cylinders only depends on the correspondence of the geometry and the arrangement of the grooves and openings.
  • the geometrical tolerances required for this are much easier to maintain than, for example, the tolerances of the spring characteristics for identical inlet valves.
  • FIG. 1 shows a first general embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a first development of the device according to the invention according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a second development of the device according to the invention according to FIG. 1
  • FIG. 4 shows a third development of the device according to the invention according to FIG. 1
  • FIG. 5 shows a fourth development of the invention
  • FIG. 6 shows a general, fifth development of the device according to the invention according to FIG. 1,
  • Figure 7 shows a special embodiment of the training
  • FIG. 6, FIG. 8 a second general embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 9 an alternative embodiment of the development according to FIG. 8
  • Figure 10 shows a third general embodiment of a device according to the invention
  • Figure 11 shows a fourth general embodiment of a device according to the invention
  • Figure 12 shows a characteristic field of a device according to the invention.
  • a high-pressure pump 21 is provided, the shaft of which drives its piston 21a via an eccentric 21d.
  • the cylinder 21b also has intake and exhaust valves 21c, respectively.
  • the shaft 1 is led out of the high-pressure pump 21 and comprises in its interior a channel 4 which is connected to a groove 5.
  • the groove 5 breaks through the axially extending circumferential surface of the shaft 1.
  • the channel 4 is connected to the outlet of a prefeed pump 18, the inlet of which is connected to a fuel tank 19 via a filter 20.
  • the outlet of the high pressure pump 21 is connected to a rail 22 which serves to store the fuel under pressure and from which injectors (not shown) are supplied with the fuel under pressure.
  • the inlet of the high-pressure pump is connected to a channel 7, which is inserted into a housing 3 and is connected to a groove 8.
  • the housing 3 has a bore which receives the shaft 1 and a sleeve 2 enclosing the shaft 1.
  • the non-rotating sleeve 2 is arranged axially displaceable on the shaft.
  • the groove 8 accommodated in the housing 3 and the groove 5 located in the shaft 1 are arranged in such a way that they lie opposite one another.
  • the sleeve 2 is located between the two grooves 5 and 8.
  • the groove 8 can also extend over the entire circumference of the housing 3.
  • the groove 5 could extend over the entire circumference of the shaft 1.
  • the opening 6 in the sleeve 2 is designed so that it depends result in different opening and closing angles from the axial position of the sleeve 2.
  • the exemplary embodiments each relate to a high-pressure pump with three cylinders, so that the shaft 1 has three grooves 5a, 5b, 5c and the sleeve 2 has three openings 6a, 6b, 6c.
  • the grooves 5a, 5b, 5c and the openings 6a, 6b, 6c are designed as elongated slots.
  • the grooves 5a, 5b, 5c are arranged in a step-like manner on the lateral surface of the shaft 1 and extend in the axial direction, ie the grooves 5a, 5b, 5c are offset from one another in the axial direction and in the circumferential direction in each case by a certain distance.
  • the openings 6a, 6b, 6c of the sleeve 2 are oriented at a certain angle between the circumferential direction and the axial direction and are displaced parallel to one another in the axial direction and offset by a certain distance in the circumferential direction.
  • the axial displacement of the sleeve 2 changes the angle (phase length) of the overlap of the groove 5a and the opening 6a. By linking these overlaps with the position of the respective piston 21a, a defined volume can be let into the respective cylinder 21b.
  • the axial displacement of the sleeve 2 represents the adjustment range, which is the same for all speeds. Due to the use of straight grooves and slots, there is a non-linear relationship between the axial displacement of the sleeve and the degree of filling of the displacement elements.
  • the Zusa - is menhang for all speeds between a minimum speed n m i n and a maximum speed n max same.
  • the embodiment of the sleeve 2 and the shaft 1 shown in FIG. 3 arises from the embodiment according to FIG. 2 in such a way that the configuration and orientation of the slot-shaped grooves 5d, 5e, 5f or the openings 6d, 6e, 6f are interchanged .
  • the opening and closing behavior is retained.
  • the embodiment described in FIG. 3 therefore acts in the same way as that described in FIG. 2.
  • FIGS. 4 and 5 emerge from the embodiments according to FIGS. 2 and 3 in that the angle between the respective slot-shaped groove 5g to 51 and the respective slot-shaped opening 6g to 61 is no longer positive but negative.
  • the embodiment according to FIG. 4 corresponds to that according to FIG. 2
  • the embodiment according to FIG. 5 corresponds to that according to FIG. 3
  • the movement and adjustment directions and orientations shown in FIGS. 2 and 3 result in a fixed opening angle and a closing angle which is variable between 180 ° and 0 °.
  • the grooves and openings are designed as parallel slots.
  • these elements can also be given a different shape.
  • an edge 10b of a groove or an opening can be rotated until it lies parallel to an edge 9a of an assigned opening or an assigned groove.
  • Any shape of the opening or the groove within the respective triangle shown in dashed lines is possible. Consequently, the rear edge 9b of the groove or of the opening can be rotated around the lower right corner in the same way until it lies parallel to the edge 10a. Any other shape is also conceivable here as long as it lies within the associated dashed triangle.
  • Figure 7 shows a possible variant.
  • a groove or an opening 11 is arranged at a positive angle between 0 ° and 90 ° to an opening or a groove 12. While the opening or the groove 12 is a straight-line slot, the groove or the opening 11 has a serpentine shape. This can be used, for example, to achieve a linear relationship between the adjustment path of the respective sleeve, not shown, and the degree of filling of the associated cylinder.
  • a positive angle between the groove and the opening it is also possible a negative angle and any other shape can be used instead of the snake shape or the slot shape in order to achieve a control-related connection.
  • FIG. 8 Another embodiment of a metering device with a metering controlled by the phase length is obtained if, in addition to the outlet to the cylinders, the inlet from the prefeed pump is also fixed in the metering device housing. Such an embodiment is shown in FIG. 8. On a shaft 13 there is one with the shaft
  • axially displaceable sleeve 17 rotating in a housing.
  • the inlet 14 from the prefeed pump 18 and the outlet 15 to the high-pressure pump 21 are introduced in a housing as fixed channels.
  • the sleeve 17 could be omitted if the shaft is axially displaceable relative to the housing and the groove 16 is introduced into the shaft 13 with the edge 23.
  • FIG. 9 An approximately triangular groove 25 with an inclined edge 26 is located in a shaft 24.
  • an inlet 28 and an outlet 29 are introduced as channels directed radially onto the shaft 24 in the end region.
  • the shaft 24 is axially displaceable relative to the housing 27.
  • the mode of operation corresponds to the embodiment shown in FIG. 8 due to the same relative movement and shape.
  • control slots described so far in the cylindrical shafts or sleeves can also be axially touching Disks, nested cones or other shaped bodies can be incorporated.
  • a disk 31, which is applied or molded onto a shaft 30, is provided with an aperture 32 penetrating the disk 31 in the direction parallel to the shaft axis.
  • a channel which can be displaced in the radial direction parallel to the plane of the disk forms the inlet 33 and is arranged such that it meets the opening 32 or not, depending on its axial position.
  • a channel parallel to the shaft axis as outlet 34 is arranged in a stationary manner on the side of disk 31 opposite inlet 33 such that the maximum possible overlap is achieved during one revolution of shaft 30 for a given breakthrough shape between outlet 34 and opening 32.
  • the inlet 33 is accommodated in a slide 35, which in turn, like the shaft 30, the disk 31 and the outlet 34, are located in a housing 36.
  • the breakthrough in the present exemplary embodiment is based on a shape which surrounds the shaft in a semicircular shape, the breakthrough widening in the radial direction with increasing disk angle.
  • any other suitable shape can also be used.
  • the phase length of the overlap of inlet 33, outlet 34 and disk 31 and thus the phase length of the open inlet to the conveying elements can in turn be varied by radial displacement of the slide 35 and thus the inlet 33.
  • the inlet and outlet can be accommodated together in the slide, in which case an appropriately shaped groove is machined in the disk instead of the opening.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment with a conical base body which is applied or molded onto a shaft 37 and is referred to below as cone 38.
  • a groove 39 is provided on the lateral surface, which is provided with an inclined edge 40 and is connected to a channel 41 leading to the base surface of the cone.
  • the mouth opening of the channel 41 in the area of the base of the cone has approximately the shape of a semicircular opening around the shaft, for example of constant width, the opening being designed such that between a stationary outlet 42 running parallel to the shaft and the Opening the maximum overlap occurs.
  • An inlet 43 is integrated in a slide 44, which is displaceable in the direction between the cone tip and the base surface along the lateral surface. Depending on the position of the slide 44, a certain phase length occurs
  • a housing 45 is provided for receiving the shaft 37, the cone 38, the outlet 42 and the slide 44.
  • the drain can also be integrated into the slide and a groove can be provided instead of the opening.
  • inlet and outlet can also be interchanged in all of the exemplary embodiments.
  • the statements made for the displaceable sleeves also apply analogously to the remaining exemplary embodiments.
  • only one "control slot” is shown in the exemplary embodiments in FIGS. 10 and 11, in the same way several "control slots” in the form of grooves, openings, etc. on a sleeve, disk or cone or several sleeves, disks or cones with each a "control slot" can be used.
  • a characteristic curve to illustrate an exemplary relationship between the manipulated variable (for example displacement of the sleeve relative to the shaft) and volume flow V is shown in FIG.
  • the manipulated variable for example displacement of the sleeve relative to the shaft
  • volume flow V volume flow

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Abstract

Vorrichtung zum Erzeugen eines variablen Volumenstromes bei einer Kraftstoffzuführung mit einer Hochdruckpumpe (21), die mindestens einen Zulauf, mindestens einen Zylinder (21b), mindestens einen jeweils darin beweglichen Kolben (21a) und eine den Kolben (21a) bzw. die Kolben antreibende Welle (1) aufweist, und einer Dosiereinrichtung (2-8), die in dem Zulauf bzw. den Zuläufen der Hochdruckpumpe (21) angeordnet ist, die mit der Welle (1) synchronisiert ist und die bei jeder Umdrehung der Welle (1) ein variabel dosierbares Kraftstoffvolumen dem Zylinder (21b) bzw. den Zylindern zuführt, wobei die Dosierung durch Verändern des Winkels zwischen Öffnen und Schliessen des Zulaufs bzw. der Zuläufe erfolgt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Erzeugen eines variablen Volumenstromes bei einer KraftstoffZuführung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines variablen Volumenstromes bei einer KraftstoffZuführung, insbesondere zur Verwendung bei Common-Rail-Einspritzsystemen.
Bei Common-Rail-Einspritzsystemen ist es erforderlich, den
Kraftstoff aus einem Tank zu fördern, zu komprimieren und den komprimierten Kraftstoff in einem als Rail bezeichneten Druckspeicher für die Einspritzung durch Injektoren bereitzustellen. Der Druck im Rail sowie die dem Rail durch Einsprit- zung entnommene Kraftstoffmenge variieren mit den Betriebsbedingungen des Motors.
Um den Druck im Rail und damit auch den in das Rail geförderten Volumenstrom zielgerichtet beeinflussen zu können, wird beispielsweise eine in den Patentschriften EP 0 643 220 und EP 0 643 221 beschriebene Anordnung angewendet. Eine Vorför- derpumpe saugt den Kraftstoff durch einen Filter aus einem Tank und versorgt die Hochdruckpumpe. Der verdichtete Kraftstoff wird im Rail gespeichert und durch die Injektoren in Brennkammern eingespritzt. Bei diesem Verfahren werden Konstantpumpen verwendet, die mit jeder Umdrehung der Welle ein festes Volumen fördern. Durch Absteuerung des nicht benötigten, aber bereits komprimierten Volumenstroms mit Hilfe eines Ventils wird eine variable Fördermenge des Systems erreicht. Dieses Prinzip ist jedoch für Hochdrucksysteme energetisch ungünstig.
Energetisch vorzuziehen sind Systeme, bei denen die Pumpe nur einen auf die tatsächlich benötigte Menge begrenzten Volumen- ström fördert. Ein aus der Niederdrucktechnik bekanntes Verfahren, den Volumenstrom durch eine Verstellbarkeit des Volumens der Verdrängerelemente zu beeinflussen, ist bei Diesel- Einspritzsystemen wegen des hohen mechanischen Aufwands und der hohen erforderlichen Regelkräfte ungünstig. Dem zufolge sind Pumpen mit konstantem Volumen der Verdrängerelemente günstiger. Bei den Pumpen mit konstantem Volumen der Verdrän- gerelemente wird der variable Volumenstrom durch verschiedene Füllgrade der Verdrängervolumen erreicht. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, bei Kolbenpumpen das nicht benötigte Volumen aus dem anfänglich vollgefüllten Zylinder zu drücken, bevor die Kompression beginnt. Das Herausdrücken kann mit Hilfe eines steuerbaren Ventils zurück in die Einlaßleitung oder in einen zusätzlichen Bypass erfolgen. Nachteilig dabei ist, daß für jedes Verdrängerelement ein schnellschaltendes Ventil notwendig ist.
Anstatt den Zylinder anfänglich komplett zu füllen und die nicht benötigte Menge abzuführen, kann eine Veränderung des Füllstands auch von vornherein durch eine Begrenzung des Zulaufs zu den Verdrängerelementen erfolgen.
Eine Möglichkeit zur Begrenzung des Zulaufs ist die Drosselung des gesamten der Pumpe zugeführten Volumenstroms oder das jedem einzelnen Verdrängerelement zugeführten Volumenstroms. Dabei werden verstellbare Drosselventile verwendet, die durch eine Änderung des Drosselquerschnitts eine propor- tionale Veränderung des Volumenstroms ermöglichen. Der maximale Querschnitt des Drosselventils ist für den maximalen Volumenstrom bei Vollast und Nenndrehzahl ausgelegt. Durch das Zusammenwirken des von der Pumpendrehzahl abhängigen maximal förderbaren Volumenstroms mit der Stellmöglichkeit des Dros- selventils ergibt sich eine Beziehung zwischen dem einstellbaren Volumenstrom und der Stellgröße in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl. Bei kleinen Pumpendrehzahlen mit geringem maximal förderbaren Volumenstrom ist der nutzbare Stellbereich des Drosselventils stark eingeengt, da nur ein kleiner Be- reich der Drosselquerschnittsfläche drosselnd wirksam genutzt werden kann. Nur bei maximaler Drehzahl kann der volle Stellbereich des Ventils ausgenutzt werden. Soll beispielsweise eine Pumpe mit einer Nenndrehzahl von 3000 U/min und einer Fördermenge von 0,5 ml je Umdrehung betrieben werden, muß das Drosselventil für einen maximalen Volumenstrom von 1500 ml/min ausgelegt werden. Bei einer Drehzahl von 300 U/min und dem daraus resultierenden maximal geförderten Volumenstrom von 150 ml/min werden zur Regelung zwischen Null- und Vollast nur 10% des Stellbereichs des Drosselventils ausgenutzt.
Ein weiterer Nachteil von bekannten Hochdruck-Kolbenpumpen mit mehreren Zylindern und zentraler Begrenzung des zugeführten Volumenstroms liegt in der aufwendigen Sicherstellung der gleichmäßigen Förderstrompulsation. Wegen der endlichen Anzahl von Verdrängerelementen gibt es prinzipbedingt immer eine Pulsation im Förderstrom der Pumpe. Die Schwankung des Förderstroms um einen Mittelwert, kurz Pulsation genannt, er¬ gibt sich aus der Überlagerung der von den einzelnen Verdrängerelementen stammenden Teilförderströmen zu einem Gesamtförderstrom. Für eine feste Anzahl von Verdrängerelementen ergibt sich die geringste Pulsation, wenn alle Verdrängerele- mente einen gleich großen Teilförderstrom aufweisen. Bei Kolbenpumpen kommt es somit auf die gleiche Füllung jedes einzelnen Zylinders an. Wenn die Begrenzung des Zulaufes zentral erfolgt und die Verteilung auf die einzelnen Zylinder sich stromabwärts befindet, ist besonders die Übereinstimmung der Kennlinien der Einlaßventile für einen gleichen Füllungsgrad der einzelnen Zylinder und damit für eine gleichmäßige Förderstrompulsation verantwortlich. Die unterschiedlichen Kennlinien der Einlaßventile und die daraus resultierenden Unterschiede in den Durchflüssen machen sich besonders bei Teil- last in ungleichmäßiger Förderstrompulsation bemerkbar. Die Herstellung von Ventilen mit übereinstimmender Einlaßventilkennlinie ist äußerst aufwendig, da es insbesondere schwierig ist, für die Einlaßventile benötigte Federn mit identischer Federlänge herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines variablen Volumenstromes bei einer KraftstoffZuführung anzugeben, bei der der Förderstrom durch eine Begrenzung des Zulaufs bei jeder zwischen Leerlaufdrehzahl und Nenndrehzahl liegenden Drehzahl auf alle zwischen Null- und Vollast benötigten Volumenströme einstellbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Vorteil der Erfindung ist, daß ein für alle Pumpendrehzahlen gleichbleibend großer Stellbereich zur Beeinflussung des variablem Volumenstroms gewährleistet wird. Außerdem wird durch die Sicherstellung einer gleichmäßigen Verteilung des gesamten Zulaufs auf die einzelnen Verdrängerelemente eine geringe und gleichmäßige Förderstrompulsation erzielt. Schließlich ist vorteilhaft, daß die Hochdruckpumpe mit einem sehr geringen Vordruck betrieben werden kann.
Die Erfindung sieht insbesondere vor, bei jeder Pumpenumdre- hung ein dosierbares vorab bemessenes Volumen den Förderelementen der Hochdruckpumpe zuzuführen. Mit dem daraus resultierenden variablen Füllungsgrad der Verdrängerelemente ergibt sich somit ein zwischen Null- und Vollast variabel einstellbarer Volumenstrom. Die Einstellung des Füllungsgrads ist dabei von der Drehzahl der Hochdruckpumpe entkoppelt. Dies hat zur Folge, daß der Stellbereich zur Beeinflussung des Füllungsgrades für alle Drehzahlen die selbe Größe hat. Die Dosierung erfolgt durch Variation des Winkels zwischen Öffnen und Schließen der Zuläufe bei den einzelnen Zylindern winkelsynchron zur Welle und somit in Abhängigkeit von der
Stellung der Kolben der Hochdruckpumpe. Bevorzugt wird dabei der Zulauf zum Zylinder der Hochdruckpumpe immer im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens geöffnet und bei beliebigen Kolbenstellungen bis hinab zum Bereich des unteren Totpunkts geschlossen. Die Zylinder füllen sich dadurch mit einem definierten, den Füllungsgrad bestimmenden Volumen. Insbesondere wird der Welle, die beispielsweise über Nocken oder Exzenter auch die Kolben antreibt, im Inneren ein kontinuierlicher Volumenstrom von einer Vorförderpumpe zugeführt. Der Volumenstrom wird durch Kanäle und äußere Nuten verteilt. Auf der Welle ist eine durchbrochene Hülse axial verstellbar angeordnet. Die Form der Nuten auf der Welle und die Durchbrüche in der Hülse werden dabei so gestaltet, daß sich in Abhängigkeit von der axialen Stellung der Hülse verschiedene Öffnungs- und/oder Schließwinkel ergeben. Die Form der Durch- brüche und Nuten kann dabei auch gegeneinander vertauscht sein. Welle und Hülse befinden sich in einem Gehäuse mit weiteren Kanälen zur Ableitung des Volumenstroms zu den einzelnen Zylindern. Darüber hinaus können Zulauf und Ablauf auch in beliebiger Zusammenstellung in das Gehäuse und/oder die Welle eingebracht sein, das heißt, daß sowohl Zulauf als auch Ablauf in der Welle oder im Gehäuse untergebracht sind oder daß sich einer von beiden im Gehäuse und der andere in der Welle befindet.
Beispielsweise durch eine schlitzförmige Ausgestaltung der Nuten und Durchbrüche und einer speziellen Orientierung der Nuten und Durchbrüche beginnt die Dosierung des Zulaufs und damit das Öffnen dann, wenn sich Nut und Durchbruch zu überdecken beginnen. Das Unterbrechen des Zulaufs (Schließen) er- folgt, wenn die Nut auf der Welle aus der Überdeckung mit dem Hülsendurchbruch herausgelaufen ist. Bei einer achsenparallelen Orientierung der Nut bleibt der Zeitpunkt des Öffnens vorteilhafterweise konstant.
Durch die axiale Verschiebung der Hülse ändert sich die Phasenlänge der Überdeckung von Nut und Durchbruch (Winkel) . Durch die Verknüpfung dieser Überdeckungen mit der Kolbenstellung kann ein definiertes Volumen in die Zylinder eingelassen werden. Die axiale Verschiebung der Hülse stellt den Stellbereich dar, der für alle Drehzahlen gleich groß ist.
Für alle Drehzahlen kann zwischen Nullförderung (keine Überdeckung der Nuten und Durchbrüche während eines kompletten Umlaufs von 360°) und Vollförderung (maximale Phasenlänge der Überdeckung von 180°, also in der ganzen Zeit, in der sich der Kolben vom oberen Totpunkt bis zum unteren Totpunkt bewegt) mit gleichem Stellbereich gearbeitet werden. Zum Verän- dern des Winkels kann in Bezug auf die Welle der Schließzeitpunkt fest und der Öffnungszeitpunkt variabel oder Öffnungszeitpunkt fest und der Schließzeitpunkt variabel oder beide variabel gewählt werden. Beispielsweise kann der Zulauf zu dem Zylinder bzw. den Zylindern jeweils im oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens geöffnet und bei jeder beliebigen Kolbenstellung bis zum unteren Totpunkt geschlossen werden.
Statt eines einzigen "Steuerschlitzes" können in gleicher Weise auch mehrere "Steuerschlitze" in Form von Nuten, Durch- brüchen etc. auf einer Hülse, Scheibe oder Kegel ödere mehrere Hülsen, Scheiben oder Kegel mit je einem "Steuerschlitz" verwendet werden, um mehrere Kolben parallel zu bedienen.
Anstelle einer Kombination von Welle, verschiebbarer Hülse und Gehäuse kann in gleicher Weise auch nur eine Kombination aus verschiebbarer Welle und Gehäuse oder eine Kombination aus Welle und verschiebbarem Gehäuse verwendet werden. Desweiteren können anstelle von Wellen und/oder Hülsen und/oder Gehäusen auch kegelförmige, scheibenförmige oder in sonsti- ger, geeigneter Weise geformte Körper eingesetzt werden.
Darüber hinaus können auch bei allen Ausführungsformen Zu- und Ablauf miteinander vertauscht werden. Im übrigen treffen die für die verschiebbaren Hülsen geltenden Aussagen auch für die anderen Ausführungsformen entsprechend zu.
Alle Leitungen und Kanäle sowie die Querschnitte der sich überdeckenden Nuten und Durchbrüche sind für den maximalen Volumenstrom bei maximaler Drehzahl drosselfrei ausgelegt. Somit resultiert die Volumenstrombegrenzung nicht durch Drosselung, sondern nur durch Veränderung der Phasenlänge des geöffneten Zulaufs zu den Verdrängerelementen. Prinzipbedingt ist damit kein großer Vordruck erforderlich. Der geringe Vordruck hat auch eine geringere Leckage zur Folge.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dosierung des Zu- laufs für jeden einzelnen Zylinder gegenüber einer Drosselung des gesamten Pumpenzulaufs besteht in der Verbesserung der gleichmäßigen Verteilung des Zulaufs auf die einzelnen Zylinder. Die gleichmäßige Verteilung auf die einzelnen Zylinder ist nur von der Übereinstimmung der Geometrie und der Anord- nung der Nuten und Durchbrüche abhängig. Die hierfür notwendigen geometrischen Toleranzen sind bedeutend einfacher einzuhalten als beispielsweise die Toleranzen der Federkennlinien für identische Einlaßventile.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine erste allgemeine Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 eine erste Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1, Figur 3 eine zweite Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1, Figur 4 eine dritte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1, Figur 5 eine vierte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach Figur 1, Figur 6 eine allgemeine, fünfte Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1,
Figur 7 eine spezielle Ausgestaltung der Weiterbildung nach
Figur 6, Figur 8 eine zweite allgemeine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 9 eine alternative Ausgestaltung der Weiterbildung nach Figur 8, Figur 10 eine dritte allgemeine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
Figur 11 eine vierte allgemeine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Figur 12 ein Kennlinienfeld einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist eine Hochdruckpumpe 21 vorgesehen, deren Welle über einen Exzenter 21d de- ren Kolben 21a antreibt. In gleicher Weise können aber auch mehrere Exzenter oder eine oder mehrere Nocken vorgesehen werden. Der Zylinder 21b weist zudem jeweils Einlaß- und Auslaßventile 21c auf. Die Welle 1 ist aus der Hochdruckpumpe 21 herausgeführt und umfaßt in ihrem Inneren einen Kanal 4, der mit einer Nut 5 in Verbindung steht. Die Nut 5 durchbricht dabei die sich axial erstreckende Mantelfläche der Welle 1. Der Kanal 4 ist dabei mit dem Ablauf einer Vorförderpumpe 18 verbunden, deren Zulauf über einen Filter 20 an einen Kraftstofftank 19 angeschlossen ist. Der Ablauf der Hochdruckpumpe 21 ist mit einem Rail 22 verbunden, das zur Speicherung des unter Druck stehenden Kraftstoffes dient und von dem aus nicht dargestellte Injektoren mit dem unter Druck stehenden Kraftstoff versorgt werden. Der Zulauf der Hochdruckpumpe ist an einen Kanal 7 angeschlossen, der in ein Gehäuse 3 einge- bracht ist und mit einer Nut 8 verbunden ist.
Das Gehäuse 3 weist eine Bohrung auf, die die Welle 1 sowie eine die Welle 1 umschließende Hülse 2 aufnimmt. Die nicht mitrotierende Hülse 2 ist auf der Welle axial verschiebbar angeordnet. Die im Gehäuse 3 untergebrachte Nut 8 und die sich in der Welle 1 befindende Nut 5 sind dabei derart angeordnet, daß sie einander gegenüber liegen. Zwischen den beiden Nuten 5 und 8 befindet sich dabei die Hülse 2. Die Nut 8 kann sich dabei auch über den gesamten Umfang des Gehäuses 3 erstrecken. Alternativ dazu könnte sich die Nut 5 über den gesamten Umfang der Welle 1 erstrecken. Der Durchbruch 6 in der Hülse 2 ist dabei so gestaltet, daß sich in Abhängigkeit von der axialen Stellung der Hülse 2 verschiedene Öffnungsund Schließwinkel ergeben.
Zur Veranschaulichung der Form und Anordnung der Nuten 5 auf der Welle 1 beziehungsweise der Durchbrüche 6 in der Hülse 2 bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 7 dienen Abwicklungen der Mantelflächen. Die Ausführungsbeispiele beziehen sich dabei jeweils auf eine Hochdruckpumpe mit drei Zylindern, so daß die Welle 1 drei Nuten 5a, 5b, 5c und die Hülse 2 drei Durchbrüche 6a, 6b, 6c hat. Die Nuten 5a, 5b, 5c und die Durchbrüche 6a, 6b, 6c sind dabei als längliche Schlitze ausgeführt. Die Nuten 5a, 5b, 5c sind treppenförmig auf der Mantelfläche der Welle 1 sich in axialer Richtung erstreckend angeordnet, d. h., die Nuten 5a, 5b, 5c sind sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung um jeweils einen bestimmten Abstand voneinander versetzt. Dagegen sind die Durchbrüche 6a, 6b, 6c der Hülse 2 in einem bestimmten Winkel zwischen Umfangsrichtung und axialer Richtung orientiert und einander gegenüber in axialer Richtung parallel verschoben sowie um einen bestimmten Abstand in Umfangsrich- tung versetzt. Die Bewegung der Nuten 5a, 5b, 5c ergibt sich aus der Rotation der Welle in Umfangsrichtung und die der Durchbrüche 6a, 6b, 6c aus der Verstellung der Hülse in axialer Richtung. Bei der in Figur 2 gezeigten Orientierung der schlitzförmigen Nuten 5a, 5b, 5c und Durchbrüche 6a, 6b, 6c beginnt die Dosierung des Zulaufs (Öffnen) mit dem Beginn der Überdeckung der Nut 5a mit dem Durchbruch 6a. Die Unterbrechung des Zulaufs (Schließen) erfolgt, wenn die Nut 5a auf der Welle 1 unter dem Durchbruch 6a der Hülse 2 herausgelau- fen ist und somit keine Überdeckung mehr vorliegt. Bei den abgewickelten Mantelflächen in Figur 2 kann dies gut durch eine gedankliche vertikale Verschiebung der Welle 1 nach oben verdeutlicht werden. Durch axiale Verschiebung der Hülse 2 nach rechts ändert sich der Zeitpunkt des Schließens, da die Nut 5a früher aus der Überdeckung mit dem Durchbruch 6a herausläuft. Der Zeitpunkt des Öffnens bleibt wegen der achsenparallelen Orientierung der Nut 5a konstant. Der Zulauf zu dem Zylinder 21b wird jeweils im oberen Totpunkt des Kolbens 21a geöffnet und bei jeder beliebigen Kolbenstellung bis zum unteren Totpunkt geschlossen.
Durch die axiale Verschiebung der Hülse 2 ändert sich der Winkel (Phasenlänge) der Überdeckung von Nut 5a und Durchbruch 6a. Durch die Verknüpfung dieser Überdeckungen mit der Stellung des jeweiligen Kolbens 21a kann ein definiertes Volumen in den jeweiligen Zylinder 21b eingelassen werden. Die axiale Verschiebung der Hülse 2 stellt den Stellbereich dar, der für alle Drehzahlen gleich groß ist. Aufgrund der Verwendung gerader Nuten und Schlitze ergibt sich dabei ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der axialen Verschiebung der Hülse und dem Füllungsgrad der Verdrängerelemente. Der Zusa - menhang ist für alle Drehzahlen zwischen einer minimalen Drehzahl nmin und einer maximalen Drehzahl nmax gleich.
Die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform der Hülse 2 und der Welle 1 geht aus der Ausführungsform nach Figur 2 derart her- vor, daß die Ausgestaltung und Orientierung der schlitzförmigen Nuten 5d, 5e, 5f beziehungsweise der Durchbrüche 6d, 6e, 6f dem gegenüber vertauscht sind. Durch Beibehalten der relativen Orientierung von Nuten 5d, 5e, Sf und der Durchbrüche 6d, 6e, 6f im Hinblick auf die Bewegungsrichtung der Welle 1 sowie der Verstellrichtung der Hülse 2 bleibt das Öffnungsund Schließverhalten erhalten. Die in Figur 3 beschriebene Ausführungsform wirkt daher in der gleichen Weise wie die in Figur 2 beschriebene.
Die Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 5 gehen aus den Ausführungsformen nach Figur 2 beziehungsweise 3 dadurch hervor, daß der Winkel zwischen der jeweiligen schlitzförmigen Nut 5g bis 51 und dem jeweiligen schlitzförmigen Durchbruch 6g bis 61 nicht mehr positiv sondern negativ ist. Abgesehen von dem positiven beziehungsweise negativen Winkel entspricht die Ausführungsform nach Figur 4 derjenigen nach Figur 2 und die Ausführungsform nach Figur 5 derjenigen nach Figur 3. Bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Bewegungs- und Verstellrichtungen sowie Orientierungen ergibt sich ein fester Öffnungswinkel und ein zwischen 180° und 0° variabler Schließwinkel. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 und 5 ergibt sich ein variabler Öffnungswinkel sowie ein fester Schließwinkel.
Bei den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Nuten und Durchbrüche als Parallelschlitze ausgebildet. Wie bei- spielsweise in Figur 6 gezeigt, kann diesen Elementen aber auch eine andere Form gegeben werden. So kann beispielsweise eine Kante 10b einer Nut oder eines Durchbruches solange gedreht werden, bis sie parallel zu einer Kante 9a eines zugeordneten Durchbruchs beziehungsweise einer zugeordneten Nut liegt. Dadurch vergrößert sich nur der ohnehin nicht drosselnde Überdeckungsquerschnitt, jedoch nicht die Länge der Überdeckungsphase (Winkel) . Jede beliebige Form des Durchbruchs beziehungsweise der Nut innerhalb des jeweiligen gestrichelt dargestellten Dreiecks ist möglich. Folglich kann in gleicher Weise auch die hintere Kante 9b der Nut beziehungsweise des Durchbruchs um die rechte untere Ecke solange gedreht werden, bis sie parallel zur Kante 10a liegt. Auch hier ist jede andere Form denkbar, solange sie innerhalb des zugehörigen gestrichelten Dreiecks liegt.
Darüber hinaus kann die Form der Kanten bei Nuten und Durchbrüchen auch von der Geraden abweichen. Figur 7 zeigt dazu eine mögliche Variante. Eine Nut oder ein Durchbruch 11 ist dabei in einem positiven Winkel zwischen 0° und 90° zu einem Durchbruch beziehungsweise einer Nut 12 angeordnet. Während der Durchbruch beziehungsweise die Nut 12 ein geradliniger Schlitz ist, hat die Nut beziehungsweise der Durchbruch 11 eine Schlangenlinienform. Dies kann beispielsweise dafür genutzt werden, um einen linearen Zusammenhang zwischen dem Verstellweg der jeweiligen nicht dargestellten Hülse und dem Füllgrad des zugehörigen Zylinders zu erreichen. Anstelle eines positiven Winkels zwischen Nut und Durchbruch kann ebenso ein negativer Winkel und anstelle der Schlangenform oder der Schlitzform eine beliebige andere Form verwendet werden, um einen regelungstechnisch günstigen Zusammenhang zu erzielen.
Eine andere Ausführungsform einer Dosiereinrichtung mit einer über die Phasenlänge gesteuerten Dosierung ergibt sich, wenn außer dem Ablauf zu den Zylindern auch der Zulauf von der Vorförderpumpe im Gehäuse der Dosiereinrichtung festgelegt wird. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 8 darge- stellt. Auf einer Welle 13 befindet sich eine mit der Welle
13 in einem Gehäuse rotierende, axial verschiebbare Hülse 17. Der Zulauf 14 von der Vorförderpumpe 18 und der Ablauf 15 zur Hochdruckpumpe 21 sind in einem Gehäuse als feste Kanäle eingebracht. Auf der verschiebbaren Hülse 17 befindet sich eine Nut 16 mit mindestens einer Schrägkante 23. Durch axiale Verschiebung der Hülse 17 kann der Winkel zwischen Öffnen und Schließen und damit die Phasenlänge des Durchgangs vom Zulauf
14 zum Ablauf 15 variiert werden. Für Lage und Orientierung sowie die Form der Schrägkante 23 gelten analog die oben ge- machten Ausführungen. Zum besseren Verständnis ist in Figur 8 das Gehäuse weggelassen.
Darüberhinaus könnte bei der Ausführungsform nach Figur 8 die Hülse 17 weggelassen werden, wenn die Welle gegenüber dem Ge- häuse axial verschiebbar ist und die Nut 16 mit Kante 23 in die Welle 13 eingebracht ist. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 9 gezeigt. Dabei befindet sich in einer Welle 24 eine annähernd dreickförmige Nut 25 mit einer Schrägkante 26. In einem Gehäuse 27 zur Aufnahme der Welle 24 sind ein Zulauf 28 und ein Ablauf 29 als im Endbereich radial auf die Welle 24 gerichtete Kanäle eingebracht. Die Welle 24 ist relativ zum Gehäuse 27 axial verschiebbar. Die Funktionsweise entspricht dabei aufgrund der gleichen relativen Bewegung und Formgebung der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform.
Die bisher beschriebenen Steuerschlitze in den zylindrischen Wellen oder Hülsen können auch in sich axial berührenden Scheiben, ineinander gesteckte Kegeln oder anders geformte Körper eingearbeitet sein.
Bei der in Figur 10 gezeigten Ausführungsform ist eine auf eine Welle 30 aufgebrachte oder angeformte Scheibe 31 mit einem die Scheibe 31 in zur Wellenachse paralleler Richtung durchdringenden Durchbruch 32 vorgesehen. Ein parallel zur Scheibenebene, in radialer Richtung verschiebbarer Kanal bildet den Zulauf 33 und ist derart angeordnet, daß er je nach seiner axialen Lage auf den Durchbruch 32 trifft oder nicht. Ein parallel zur Wellenachse befindlicher Kanal als Ablauf 34 ist ortsfest auf der dem Zulauf 33 gegenüberliegenden Seite der Scheibe 31 derart angeordnet, daß bei gegebener Durchbruchsform zwischen Ablauf 34 und Durchbruch 32 die maximal mögliche Überlappung während einer Umdrehung der Welle 30 erreicht wird. Der Zulauf 33 ist in einem Schieber 35 untergebracht, der sich seinerseits ebenso wie die Welle 30, die Scheibe 31 und der Ablauf 34 in einem Gehäuse 36 befinden. Dem Durchbruch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt eine die Welle halbkreisförmig umschließende Form zugrunde, wobei der Durchbruch sich mit zunehmendem Scheibenwinkel in radialer Richtung aufweitet. Neben der gezeigten Form kann aber auch jede geeignete andere Form verwendet werden. Durch radiale Verschiebung des Schiebers 35 und damit des Zulaufs 33 kann wiederum die Phasenlänge der Überlappung von Zulauf 33, Ablauf 34 und Scheibe 31 und damit die Phasenlänge des geöffneten Zulaufs zu den Förderelementen variiert werden. Alternativ können Zu- und Ablauf gemeinsam im Schieber untergebracht werden, wobei dann anstelle des Durchbruchs eine entsprechend geformte Nut in der Scheibe eingearbeitet ist.
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem auf eine Welle 37 aufgebrachten oder angeformten kegelförmigen Grundkörper, der im weiteren als Kegel 38 bezeichnet wird. In den Kegel 38 ist an der Mantelfläche eine mit einer Schrägkante 40 versehene Nut 39 eingebracht, die mit einem zur Grundfläche des Kegels führenden Kanal 41 in Verbindung steht. Die Mundungsoffnung des Kanals 41 im Bereich der Kegelgrundflache hat beim vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel in etwa die Form einer halbkreisförmig um die Welle angeordneten Öffnung mit beispielsweise konstanter Breite, wobei die Öffnung so ausge- bildet ist, daß zwischen einem parrallel zur Welle verlaufenden, ortsfesten Ablauf 42 und der Öffnung die maximale Überlappung auftritt. Ein Zulauf 43 ist in einen Schieber 44 integriert, der in Richtung zwischen Kegelspitze und Grundflache entlang der Mantelfläche verschiebbar ist. Je nach Stel- lung des Schiebers 44 tritt eine bestimmte Phasenlange der
Überlappung zwischen Zulauf 43 und Nut 39 auf. Für die Formgebung der Nut 39 gelten analog die obigen Ausfuhrungen. Schließlich ist ein Gehäuse 45 zur Aufnahme der Welle 37, des Kegels 38, des Ablaufs 42 und des Schiebers 44 vorgesehen. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 10 kann auch der Ablauf in den Schieber mitintegriert werden und anstelle der des Durchbruchs eine Nut vorgesehen werden.
Darüber hinaus können auch bei allen Ausführungsbeispielen Zu- und Ablauf miteinander vertauscht werden. Ebenso gelten die für die verschiebbaren Hülsen gemachten Aussagen für die restlichen Ausführungsbeispiele analog. Obwohl in den Ausfuhrungsbeispielen der Figuren 10 und 11 nur ein "Steuerschlitz" dargestellt ist, können in gleicher Weise auch mehrere "Steuerschlitze" m Form von Nuten, Durchbruchen etc. auf einer Hülse, Scheibe oder Kegel oder mehrere Hülsen, Scheiben oder Kegel mit je einem "Steuerschlitz" verwendet werden.
Eine Kennlinie zur Darstellung eines beispielhaften Zusammen- hangs zwischen Stellgröße (zum Beispiel Verschiebeweg der Hülse gegenüber Welle) und Volumenstrom V ist in Figur 12 dargestellt. Für alle Drehzahlen kann zwischen Nullforderung (keine Überdeckung der Nuten und Durchbruche wahrend eines kompletten Umlaufs von 360°) und Vollforderung (maximale Pha- senlange der Uberdeckung von 180°, also in der gesamten Zeit in der sich der Kolben von oberen Totpunkt bis zum unteren Totpunkt bewegt) mit gleichem Stellbereich gearbeitet werden. Im Falle entsprechend geformter Schlitze und Nuten (vgl. Ausführungsform nach Figur 7) ergibt sich für den Volumenstrom V in Abhängigkeit von der Stellgröße S bei verschiedenen Drehzahlen n zwischen einer minimalen Drehzahl nmin und einer maximalen Drehzahl nraax jeweils ein linearer Verlauf, der im Ursprung beginnt und eine drehzahlabhängige Steigung aufweist .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erzeugen eines variablen Volumenstromes bei einer KraftstoffZuführung mit: einer Hochdruckpumpe (21) , die mindestens einen Zulauf, mindestens einen Zylinder (21b) , mindestens einen jeweils darin beweglichen Kolben (21a) und eine den Kolben (21a) bzw. die Kolben antreibende Welle (1) aufweist, und einer Dosiereinrichtung (2 bis 8), die in dem Zulauf bzw. den Zuläufen der Hochdruckpumpe (21) angeordnet ist, die mit der Welle (1) synchronisiert ist und die bei jeder Umdrehung der Welle (1) ein variabel dosierbares Kraftstoffvolumen dem Zylinder (21b) bzw. den Zylindern zuführt, wobei die Dosierung durch Verändern des Winkels zwischen Öffnen und Schließen des Zulaufs bzw. der Zuläufe erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Dosiereinrichtung (2 bis 8) drehschieberähnliche, gegeneinander verschiebbare Nuten (5a bis 51) und/oder Durch- brüche (6a bis 61) aufweist und das Verändern des Winkels zwischen Öffnen und Schließen des Zulaufs bzw. der Zuläufe durch Variation des Winkels des Überdeckens der Nuten (5a bis 51) und/oder der Durchbrüche (6a bis 61) und/oder der Nut und des Durchbruches erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Welle (1) mindestens einen innenliegenden, hohlen Kanal (4) umfaßt, dem bzw. denen ein kontinuierlicher Volumenstrom an Kraftstoff zugeführt wird, mindestens eine Nut (5) in die Welle eingebracht ist und mit dem Kanal (4) verbunden ist, eine mit mindestens einem Durchbruch (6) versehene, axial verschiebbare Hülse (2) auf der Welle (1) angeordnet ist,
Welle (1) und Hülse (2) zumindest teilweise in einem Gehäuse (3) untergebracht sind und das Gehäuse (3) mindestens einen weiteren Kanal (7) zur Ableitung des Volumenstroms aufweist, wobei die Nut bzw. die Nuten in der Welle und der Durchbruch bzw. die Durchbrüche in der Hülse derart geformt sind, daß die axiale Stellung der Hülse verschiedene Öffnungs- und Schließwinkel definiert.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der Nuten (5a bis 51) und Durchbrüche (6a bis 61) die Form von geradlinigen Schlitzen haben und zwischen der Orientierung der Nut bzw. der Nuten (5a bis 51) und der Orientierung des Durchbruchs bzw. der Durchbrüche eine vorgegebene, von Null verschiedene Winkeldifferenz besteht .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der Nuten (5a bis 51) und Durchbrüche (6a bis 61) als kurvenförmige Schlitze ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein scheibenförmiger Grundkörper (31) mit der Welle (30) ver- bunden ist, welcher in einem entsprechend ausgebildeten Gehäuse (36) untergebracht ist und mindestens eine Nut und/oder einen Durchbruch (32) aufweist, wobei ein Zufluß (33) und/oder Abfluß (34) relativ zu der Nuten und/oder dem Durchbruch (32) verschiebbar ist und das Verändern des Winkels zwischen Öffnen und Schließen des Zulaufs bzw. des Ablaufs durch Variation des Winkels des Überdeckens der Nut bzw. des Durchbruches (32) und des Zuflusses (33) und/oder Abflusses (34) erfolgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein kegelförmiger Grundkörper (38) mit der Welle (37) verbunden ist, welcher in einem entsprechend ausgebildeten Gehäuse (45) untergebracht ist und mindestens eine Nut und/oder einen Durchbruch (39) aufweist, wobei ein Zufluß (43) und/oder Abfluß (42) relativ zu der Nuten und/oder dem Durchbruch (39) verschiebbar ist und das Verändern des Winkels zwischen Öffnen und Schließen des Zulaufs bzw. des Ablaufs durch Variation des Winkels des Überdeckens der Nut bzw. des Durchbruches (39) und Zuflusses (43) und/oder Abflusses (42) erfolgt.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der Zu- und Ablauf als feste Kanäle (14, 15) in das Gehäuse eingebracht sind und die Hülse (17) mindestens eine Nut (16) mit mindestens einer Schrägkante (23) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zum Verändern des Winkels der Öffnungszeitpunkt fest und der Schließzeitpunkt variabel in Bezug auf die Welle (1) ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Zulauf zu dem Zylinder (21b) bzw. den Zylindern jeweils im Bereich des oberen Totpunkts des jeweiligen Kolbens (21a) geöffnet und bei jeder beliebigen Kolbenstellung bis zum Bereich des unteren Totpunkts geschlossen wird.
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