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Stand der Technik
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Die folgende Erfindung betrifft zunächst eine Verdrängermaschine,
insbesondere Radialkolbenpumpe in einem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine,
welche mindestens einen Förderraum,
der von einem beweglichen Förderelement
begrenzt wird, ein Einlassventil mit einem Ventilelement, und eine
Steuereinrichtung aufweist, die mit dem Ventilelement des Einlassventils
wirkverbunden ist und dieses während
einer Förderbewegung
des Förderelements
zwangsweise öffnen
kann.
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Die Erfindung betrifft auch ein hydraulisches System,
insbesondere Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine.
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Eine Verdrängermaschine und ein hydraulisches
System der eingangs genannten Art sind in Form eines Kraftstoffsystems
einer Brennkraftmaschine vom Markt her bekannt. Bei der bekannten Brennkraftmaschine
wiederum handelt es sich um eine solche mit Kraftstoff-Direkteinspritzung.
Um den bei einer solchen Brennkraftmaschine erforderlichen hohen Kraftstoffdruck
erzeugen zu können,
wird üblicherweise
eine dreizylindrige Radialkolbenpumpe verwendet. Deren Antriebswelle
ist starr mit der Kurbelwelle gekoppelt.
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Die Radialkolbenpumpe bei dem bekannten Kraftstoffsystem
fördert
in eine Kraftstoff-Sammelleitung, in der der Kraftstoff unter sehr
hohem Druck gespeichert ist. An diese sind Injektoren angeschlossen,
welche den Kraftstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine
einspritzen. Aufgrund der starren Kopplung der Antriebswelle der
Radialkolbenpumpe mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine hängt die
Fördermenge
der Radialkolbenpumpe, ohne entsprechende Gegenmaßnahmen,
nur von der Drehzahl der Kurbelwelle ab. Tatsächlich sollte die Fördermenge
der Radialkolbenpumpe jedoch auch unabhängig von der Drehzahl der Antriebswelle eingestellt
werden können.
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Hierzu ist bekannt, die Einlassventile
der Radialkolbenpumpe zu beeinflussen. So wird beispielsweise bei
einer bekannten Radialkolbenpumpe das Einlassventil, welches den
Förderraum
mit einem Niederdruckanschluss verbindet, zu Beginn eines Förderhubs
zwangsweise geöffnet
gehalten. Dies geschieht durch Ansteuerung eines Elektromagneten, dessen
Anker über
einen Mechanismus eine Kraft auf das Ventilelement des Einlassventils
ausübt.
Solange das Einlassventil während
des Förderhubs
geöffnet
ist, strömt
das Fluid während
des Förderhubs aus
dem Förderraum
zurück
zum Niederdruckanschluss und nicht zur Krafstoff-Sammelleitung.
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Wird die Kraft des Magnetankers verringert, kann
das Einlassventil schließen,
und die im Förderraum
verbliebene Fluidmenge kann zur Kraftstoff-Sammelleitung gefördert werden.
Durch eine Variation der Zeitdauer, während der das Einlassventil
zwangsweise offengehalten wird, kann der von der Radialkolbenpumpe
geförderte
Volumenstrom im Bereich von 0% – 100%
des maximalen Volumenstroms verändert
werden.
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Insbesondere bei Verdrängermaschinen
mit mehreren Förderräumen ist
zur Realisierung der oben beschriebenen Maßnahmen jedoch ein erheblicher
mechanischer und elektrischer Aufwand erforderlich, der die Herstellkosten
einer solchen Verdrängermaschine
erhöht.
Bei einer Radialkolbenpumpe mit beispielsweise drei um 120° versetzt
angeordneten Kolben muss auch die Magnetansteuerung zeitlich versetzt
erfolgen, was zu einem erheblichen Ansteueraufwand führt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, eine Verdrängermaschine
und ein hydraulisches System der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
dass sie preiswert hergestellt werden können und im Betrieb sehr robust
sind.
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Diese Aufgabe wird bei einer Verdrängermaschine
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung
ein hydraulisch betätigtes Steuerelement
aufweist, welches mit dem Ventilelement des Einlassventils mindestens
in dessen Öffnungsrichtung
wirkverbunden ist.
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Bei einem hydraulischen System wird
die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass es eine Verdrängermaschine
der obigen Art umfasst, und dass eine Druckleitung oder ein Druckspeicher
vorhanden ist, welche bzw. welcher mit dem Steuerraum der Verdrängermaschine
verbunden ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Veränderung
des Förderstroms
einer Verdrängermaschine
auf preiswerte und robuste Art und Weise. Anstelle eines Elektromagneten
wird erfindungsgemäß ein hydraulisch
betätigtes
Steuerelement verwendet. Durch Anlegen eines bestimmten Hydraulikdrucks kann
der Zeitpunkt, zu dem das Einlassventil während eines Förderhubs
des Förderelements
schließt, eingestellt
werden. Diese Einstellung eines entsprechenden Hydraulikdrucks kann
integral über
mehrere Förderhübe entsprechend
einer zu fördernden
Fluidmenge erfolgen.
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Dadurch, dass in unmittelbarer Nähe zum Einlassventil
keine komplexen elektrischen bzw. elektromechanischen Teile erforderlich
sind, baut die entsprechende Verdrängermaschine sehr einfach. Wenn
als Hydraulikfluid zum Betätigen
des Steuerelements dazuhin das gleiche Fluid verwendet wird, welches
von der Verdrängermaschine
zu fördern
ist, spielen Undichtigkeiten und Leckagen eine nur geringe Rolle,
was die Herstellung und den Betrieb der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine
nochmals vereinfacht und verbilligt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
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In einer ersten Weiterbildung wird
vorgeschlagen, dass ein vom Ventilelement des Einlassventils abragender
Bereich des Steuerelements eine Druckfläche aufweist, welche einen
Steuerraum begrenzt. Ein solches Steuerelement baut einfach und kann
zuverlässig
betätigt
werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die
erfindungsgemäße Verdrängermaschine
eine Mehrzylinder-Kolbenpumpe umfasst, dass mindestens zwei Zylindern
der Verdrängermaschine
jeweils ein Steuerelement und ein Steuerraum zugeordnet ist, und dass
die Steuerräume
miteinander hydraulisch verbunden sind. Bei einer mehrzylindrigen
Verdrängermaschine
(bspw. Radial- oder Axialkolbenpumpe) werden die Vorteile eines
hydraulisch betätigten Steuerelements
besonders deutlich:
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Eine aufwändige zeitversetzte Ansteuerung, jeweils
getrennt für
jedes Einlassventil, ist nicht erforderlich. Durch die hydraulische
Verbindung der Steuerräume
wird stattdessen automatisch für
alle angeschlossenen Einlassventile ein bestimmter Schließdruck bzw.
Schließzeitpunkt
während
eines Förderhubs
definiert, wobei der Druck in den Steuerräumen während der Arbeitszyklen der
entsprechenden Zylinder konstant sein kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
der Steuerraum mit einem Fluidauslass der Verdrängermaschine wenigstens mittelbar
verbunden ist. Auf diese Weise stellt die Verdrängermaschine selbst den für die Betätigung des
hydraulischen Steuerelements erforderlichen Fluiddruck bereit, was
den Aufbau der Verdrängermaschine
weiter vereinfacht. Ferner führt eine
Undichtigkeit zu keiner unzulässigen
Verschmutzung des zu fördernden
Fluids. Möglich
ist aber auch die Verbindung des Steuerraums mit einem separaten
Steuerkreislauf (bspw. mit einer zweiten Pumpe).
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In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass
die Verdrängermaschine
ein einstellbares Druckbegrenzungsventil aufweist, welches den Druck
im Steuerraum begrenzt. Durch die Einstellung des Maximaldrucks
im Steuerraum mittels des Druckbegrenzungsventils wird auf einfache
Art und Weise der Öffnungszeitpunkt
des Einlassventils während
eines Förderhubs
festgelegt. Das Druckbegrenzungsventil kann wiederum beispielsweise
ein elektrisch einstellbares Druckbegrenzungsventil sein, welches besonders
einfach und preiswert baut und gut angesteuert werden kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine
zeichnet sich dadurch aus, dass eine Verbindungsöffnung am Steuerraum in Bewegungsrichtung
des Steuerelements gesehen seitlich so angeordnet ist, dass sie
im Verlauf der Öffnungsbewegung
des Steuerelements von diesem zunehmend verdeckt wird. Bei dieser
Ausgestaltung der Verdrängermaschine
wird insbesondere ein relativ spätes
Schließen
des Einlassventils während eines
Förderhubs
unterstützt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass zwischen dem
Förderelement
und dem Steuerelement eine Federeinrichtung angeordnet ist. Auch
hierdurch wird insbesondere ein spätes Schließen des Einlassventils während eines
Förderhubs
unterstützt.
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Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen
System ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Fluidauslass der Verdrängermaschine
mit dem Druckspeicher verbunden ist, wenn ein Druckbegrenzungsventil
zwischen dem Druckspeicher und dem Steuerraum angeordnet ist, und
wenn zwischen dem Druckbegrenzungsventil und dem Druckspeicher eine
Strömungsdrossel
vorhanden ist. Diese Weiterbildung hat Vorteile, wenn der vom Druckbegrenzungsventil
im Steuerraum eingestellte Druck unter dem Druck im Druckspeicher
liegen soll. In diesem Fall wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Drossel
ein übermäßiges Abströmen von
Steuerfluid aus dem Druckspeicher zum Steuerraum hin verhindert
und eine gewünschte
Druckdifferenz zwischen dem Steuerraum und dem Druckspeicher aufrechterhalten.
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Zeichnung
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Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im
Detail erläutert.
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In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer direkt einspritzenden
Brennkraftmaschine mit einer Radialkolbenpumpe;
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2:
einen Schnitt durch die Radialkolbenpumpe von 1;
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3:
einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Radialkolbenpumpe;
und
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4:
einen Schnitt längs
der Linie IV-IV von 3.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 trägt ein Kraftstoffsystem
einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10.
Es umfasst einen Kraftstoff-Vorratsbehälter 12, aus dem eine
elektrische Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff zu einer
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 fördert. Diese ist als Einzylinder-Radialkolbenpumpe ausgeführt und
wird weiter unten noch im Detail beschrieben.
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Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 umfasst ein
Druckbegrenzungsventil 18, welches von einem Steuer- und
Regelgerät 20 angesteuert
wird. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 fördert in
eine Kraftstoff-Sammelleitung 22, welche gemeinhin auch
als "Rail" bezeichnet wird.
An diese sind mehrere Injektoren 24 angeschlossen, welche
den Kraftstoff direkt in nicht dargestellte Brennräume einer Brennkraftmaschine
einspritzen. Eine Steuerleitung 26 führt zu einem Steueranschluss 30 an
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16.
Eine Rückströmleitung 28 führt vom Druckbegrenzungsventil 18 zum
Kraftstoff-Vorratsbehälter 12 zurück.
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Die Radialkolbenpumpe 16 ist
in 2 stärker detailliert
dargestellt. Sie umfasst ein Gehäuse 32,
in welches eine Zylinderbuchse 34 eingesetzt ist. In dieser
ist wiederum ein Förderkolben 36 gleitend und
fluiddicht geführt.
Der Förderkolben 36 wird
von einer in 2 nicht
dargestellten Nockenwelle in seiner axialen Richtung in eine Hin-
und Herbewegung versetzt. Die Nockenwelle ist wiederum starr mit
einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine verbunden.
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Mit seinem in 2 oberen Ende begrenzt der Förderkolben 36 einen
Förderraum 38.
Dieser ist über
eine Auslassöffnung 39 und
ein nicht sichtbares Auslassventil mit der Kraftstoff-Sammelleitung 22 verbunden.
An seinem in 2 oberen
Ende weist der Förderkolben 36 einen
Zapfen 40 auf, welcher ein Ende einer Druckfeder 42 radial
zentriert. Über
eine Auslassöffnung 39 ist
der Förderraum 38 mit
einem Auslassventil und weiter mit einem Hochdruckanschluss verbunden,
an den die Kraftstoff-Sammelleitung 22 angeschlossen ist.
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Mit ihrem in 2 oberen Ende beaufschlagt die Druckfeder 42 ein
Ventilelement 44 eines Einlassventils 46. Das
Ventilelement 44 wird noch von einer weiteren Druckfeder 47 beaufschlagt,
die sich an einer stationären
Halteplatte (ohne Bezugszeichen) abstützt. Das Ventilelement 44 ist
plattenförmig
ausgebildet und weist zum Förderkolben 36 hin
ebenfalls einen Zapfen 48 auf, durch den das in 2 obere Ende der Druckfeder 42 radial
zentriert ist.
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In dem in 2 dargestellten geschlossenen Zustand
des Einlassventils 46 liegt das Ventilelement 44 an
einem ringförmigen
Ventilsitzteil 50 an. Gegen dieses Ventilsitzteil 50 wird
das Ventilelement 44 u.a. von den Druckfedern 42 und 47 beaufschlagt.
Auf seiner vom Förderraum 38 abgewandten
Seite liegt an dem Ventilelement 44 ein Steuerkolben 52 an.
Der Steuerkolben 52 durchquert einen Einlassraum 55, der
eine Einlassöffnung 57 aufweist, über die
er mit dem Auslass der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 verbunden
ist.
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Der Steuerkolben 52 weist
an seinem vom Ventilelement 44 abragenden Ende einen Steuerabschnitt 54 mit
vergleichsweise großem
Durchmesser auf, der in einem Führungsteil 56 des
Gehäuses 32 der
Radialkolbenpumpe 16 gleitend und fluiddicht geführt ist.
Das in 2 obere Ende
des Steuerabschnitts 54 des Steuerkolbens 52 zeigt
eine Druckfläche 58,
welche einen Steuerraum 60 begrenzt.
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In der radialen Begrenzungswand des
Steuerraums 60 ist eine Verbindungsöffnung 62 vorhanden,
die über
einen Steuerkanal 64 zu dem Steueranschluss 30 führt. Bei 66 ist
im Steuerkanal 64 eine Strömungsdrossel vorhanden. In
einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
weist die Radialkolbenpumpe mehrere Zylinder und somit auch mehrere Steuerräume auf.
In diesem Fall würde
vom Steuerkanal 64 eine Stichleitung zu den entsprechenden Steuerkanälen der
anderen Steuerräume
führen.
In 2 führt ein
Stichkanal 68 zu dem bereits im Zusammenhang mit 1 eingeführten Druckbegrenzungsventil 18.
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Das in 1 dargestellte
hydraulische System und die in 2 dargestellte
Hochdruck-Kraftstoffpumpe arbeiten folgendermaßen:
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Die elektrische Kraftstoffpumpe 14 stellt
den Kraftstoff über
die Einlassöffnung 57 im
Einlassraum 55 mit einem bestimmten Vordruck bereit. Bei
einer Abwärtsbewegung
des Förderkolbens 36 sinkt
der Druck im Förderraum 38 bis
unter den Druck im Einlassraum 55. Aufgrund dieser Druckdifferenz
hebt das Ventilelement 44 vom Ventilsitzteil 50 gegen
die Kraft der beiden Druckfedern 42 und 47 ab
und gibt so einen Spalt zwischen dem Ventilelement 44 und dem
Ventilsitzteil 50 frei. Durch diesen Spalt strömt Kraftstoff
aus dem Einlassraum 55 in den Förderraum 38.
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Bei einer Aufwärtsbewegung des Förderkolbens 36 steigt
der Druck im Förderraum 38 an.
Ohne Gegenmaßnahmen
würde nun
das Ventilelement 44 aufgrund der Kraft durch die Druckfedern 42 und 47 und
aufgrund der Strömungskräfte wieder
in Anlage an das Ventilsitzteil 50 gelangen, so dass die
Verbindung zwischen Förderraum 38 und
Einlassraum 55 unterbrochen würde. Im Verlauf der weiteren
Aufwärtsbewegung
des Förderkolbens 36 würde der Druck
im Förderraum 38 weiter
ansteigen, bis er den Öffnungsdruck
des nicht dargestellten Auslassventils erreicht, so dass fast die
ganze im Förderraum 38 vorhandene
Kraftstoffmenge unter hohem Druck über die Auslassöffnung 39 zur
Kraftstoff-Sammelleitung 22 gefördert werden würde.
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Um die Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 zur
Kraftstoff-Sammelleitung 22 hin unabhängig von der Anzahl der Auf-
und Abwärtsbewegungen
des Förderkolbens 36 pro
Zeiteinheit einstellen zu können,
ist der hydraulisch betätigte
Steuerkolben 52 vorgesehen. Dieser wirkt folgendermaßen:
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Wenn die maximal mögliche Kraftstoffmenge gefördert werden
soll, muss im Steuerraum 60 ein vergleichsweise niedriger Druck
herrschen. In diesem Fall übt
der Steuerkolben 52 nur eine geringe oder überhaupt
keine Öffnungskraft
auf das Ventilelement 44 des Einlassventils 46 aus.
Das Ventilelement 44 kommt dann, bei einem Förderhub
des Förderkolbens 36,
bereits zu Beginn dieses Förderhubs in
Anlage an das Ventilsitzteil 50. Dann wird die gesamte
oder zumindest weitgehend die gesamte im Förderraum 38 eingeschlossene
Fluidmenge über die
Auslassöffnung 39 zur
Kraftstoff-Sammelleitung 22 gefördert. Dies entspricht in etwa
der Situation, die oben beschrieben worden war.
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Soll nicht die maximal mögliche Kraftstoffmenge
von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 gefördert werden,
muss im Steuerraum 60 ein vergleichsweise hoher Fluiddruck
herrschen. Dieser wirkt über die
Druckfläche 58 des
Steuerabschnitts 54 des Steuerkolbens 52 in Öffnungsrichtung
auf das Ventilelement 44 des Einlassventils 46.
Bei einem Förderhub
des Förderkolbens 36 kommt
nun das Ventilelement 44 erst dann in Anlage an das Ventilsitzteil 50, wenn
die aufgrund des ansteigenden Drucks im Förderraum 38, aufgrund
der Strömungskräfte, und
aufgrund der Druckfedern 42 und 47 auf das Ventilelement 44 wirkende
Schließkraft
größer ist
als die vom Steuerkolben 52 auf das Ventilelement 44 in Öffnungsrichtung
wirkende Kraft.
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Da das Ventilelement 44 zu
Beginn des Förderhubs
des Förderkolbens 36 zunächst nicht
in Anlage am Ventilsitzteil 50 ist, strömt ein Teil des sich im Förderraum 38 befindenden
Kraftstoffs durch den noch zwischen dem Ventilelement 44 und
dem Ventilsitzteil 50 vorhandenen Spalt über die
Einlassöffnung 57 zurück in Richtung
elektrischer Kraftstoffpumpe 14. Diese Kraftstoffmenge
gelangt somit nicht zur Kraftstoff-Sammelleitung 22. Erst
wenn das Ventilelement 44 in Anlage an das Ventilsitzteil
50 kommt,
wird die noch im Förderraum 38 verbliebene Kraftstoffmenge über die
Auslassöffnung 39 zur Kraftstoff-Sammelleitung 22 hin
gefördert.
Somit kann der Zeitpunkt des Schließens des Ventilelements 44 und
in der Folge die Fördermenge
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 durch einen entsprechenden
Druck im Steuerraum 60 eingestellt werden.
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Wenn aufgrund der Charakteristik
des Antriebs, welcher den Förderkolben 36 in
seine Hin- und Herbewegung versetzt, die Geschwindigkeit des Förderkolbens 36 während des
Förderhubs
abnimmt, noch bevor das Ventilelement 44 am Ventilsitzteil 50 in
Anlage kommt, verringern sich die in Schließrichtung des Ventilelements 44 wirkenden
Strömungskräfte wieder,
was einem gewünschten
Schließen des
Ventilelements entgegenwirkt. Diese Reduzierung der Strömungskräfte wird
durch die sich am Förderkolben 36 abstützende Druckfeder 42 kompensiert.
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Das Schließen des Ventilelements 44 wird außerdem dadurch
unterstützt,
dass die Verbindungsöffnung 62 in
der Seitenwand des Steuerraums 60 so angeordnet ist, dass
sie mit zunehmender Aufwärtsbewegung
des Steuerabschnitts 54 des Steuerkolbens 52 zunehmend
verdeckt wird. Hierdurch sinkt der Druck im Steuerraum 60 unter
den Druck im Steuerkanal 64, und damit sinkt auch die Kraft
des Steuerkolbens 52 auf das Ventilelement 44.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
erfolgt die Versorgung des Steuerraums 60 mit unter Druck stehendem
Kraftstoff über
den Steueranschluss 30 direkt von der Kraftstoff-Sammelleitung 22.
Mit der in 2 dargestellten
hydraulischen Schaltung und Anordnung des Druckbegrenzungsventils 18 kann
so eine automatische Regelung der Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 realisiert
werden. Dies funktioniert folgendermaßen: Steigt der Druck in der
Kraftstoff-Sammelleitung 22 aufgrund der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 in
die Kraftstoff-Sammelleitung 22 geförderten Kraftstoffmenge, steigt gleichzeitig über die
Steuerleitung 26, den Steueranschluss 30 und den
Steuerkanal 64 auch der Druck im Steuerraum 60.
Hierdurch erhöht
sich die in Öffnungsrichtung
des Ventilelements 44 durch den Steuerkolben 52 wirkende
Kraft. Das Einlassventil 46 schließt also während eines Förderhubs
des Förderkolbens 36 vergleichsweise
spät, so
dass die von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 in
die Kraftstoff-Sammelleitung 22 geförderte Kraftstoffmenge sinkt.
Aufgrund der Abförderung
des Kraftstoffs aus der Kraftstoff-Sammelleitung 22 mittels
der Injektoren 24 führt dies
wiederum zu einer Absenkung des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoff-Sammelleitung 22.
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Wenn der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 beispielsweise
aufgrund einer Einspritzung durch die Injektoren 24 sinkt,
sinkt auch der Druck im Steuerraum 60, und es wird wieder
mehr Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 in die Kraftstoff-Sammelleitung 22 gefördert, bis
ein "Gleichgewichtsdruck" in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 wieder
erreicht ist. Die Höhe
dieses "Gleichgewichtsdrucks" in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 wird
durch eine entsprechende Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils 18 vom
Steuer- und Regelgerät 20 eingestellt.
Für den
Fall, dass zur Erzielung einer hohen Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
der Druck im Steuerraum 60 auf einen so niedrigen Wert abgesenkt
werden muss, dass dieser unterhalb des in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 minimal
zulässigen
Drucks liegt, wird ein übermäßiges Abströmen von
Kraftstoff durch die Strömungsdrossel 66 verhindert.
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In den 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 dargestellt. Dabei tragen
in den 3 und 4 solche Elemente und Bereiche,
welche äquivalente
Funktionen zu den entsprechenden Bereichen und Elementen von 2 aufweisen, die gleichen
Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail beschrieben. Dabei
sei darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 3 und 4 nicht alle Bezugszeichen eingetragen
sind.
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Ein wesentlicher Unterschied der
in den 3 und 4 dargestellten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 zu
jener der 2 besteht
darin, dass in den 3 und 4 die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 insgesamt
drei in Winkelabständen
von 120° angeordnete
Zylinder hat, es sich also um eine Drei-Zylinder-Radialkolbenpumpe
handelt. Die einzelnen Zylinder sind zueinander identisch aufgebaut.
Der Einfachheit halber ist daher in den 3 und 4 nur
einer der Zylinder mit Bezugszeichen versehen.
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Die Förderkolben 36 der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 werden von einer Exzenterwelle 70 angetrieben,
auf der ein Hubring 72 sitzt. Die Förderkolben 36 stützen sich über Gleitschuhe 74 an
den entsprechenden Kontaktflächen 76 des
Hubrings 72 ab. Gegen die Kontaktflächen 76 werden die
Gleitschuhe 74 und mit ihnen die Förderkolben 36 durch Druckfedern 78 beaufschlagt.
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Wie aus 4 hervorgeht, verfügt jeder Zylinder bzw. jedes
Einlassventil 46 eines Zylinders über einen eigenen Steuerkolben 52 und
einen eigenen Steuerraum 60. Alle drei Steuerräume 60 sind
jedoch über
einen Ringkanal 80 hydraulisch miteinander verbunden. Analog
hierzu sind auch die Einlassräume 55 eines
jeden Zylinders über
einen Ringkanal 82 mit einem gemeinsamen Niederdruck-Anschluss 84 verbunden,
welcher zur elektrischen Kraftstoffpumpe 14 führt. Bei
dem in 3 sichtbaren
Zylinder ist auch ein Auslassventil 86 dargestellt, welches
mit der seitlich am Förderraum 38 vorhandenen
Auslassöffnung 39 kommuniziert.
Ein Hochdruckanschluss 88, der stromabwärts vom Auslassventil 86 angeordnet
ist, führt
schließlich
zur Kraftstoff-Sammelleitung 22. Über einen Stichkanal 90 ist
der Hochdruckanschluss 88 bei geöffnetem Auslassventil 86 auch
mit den Förderräumen 38 der
anderen beiden Zylinder verbunden, so dass also alle Zylinder letztlich
zu dem gemeinsamen Hochdruckanschluss 88 hin fördern.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, sind dort zwei Druckbegrenzungsventile
vorhanden, nämlich
eines mit dem Bezugszeichen 18, welches vor allem den maximalen
Druck im Steuerraum 60 begrenzt, und eines mit dem Bezugszeichen 92,
welches vor allem den maximalen Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 begrenzt.
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Der Betrieb der in den 3 und 4 dargestellten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 erfolgt ähnlich wie
der jener Hochdruck-Kraftstoffpumpe, welche in 2 dargestellt ist:
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Über
den Hochdruckanschluss 88 bzw. die Kraftstoff-Sammelleitung 22 liegt,
unter Zwischenschaltung der Strömungsdrossel 66,
am Steueranschluss 30 ein entsprechend hoher Druck an.
Dieser wird über
den Ringkanal 80 in sämtliche
Steuerräume 60 der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 übertragen. Alle Steuerkolben 52 der
Zylinder der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 üben somit
die gleiche Kraft auf das entsprechende Einlassventil 46 aus. Der
Druck am Steueranschluss 30 und somit in den Steuerräumen 60 wird
durch das Druckbegrenzungsventil 18 eingestellt.
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Um zu verhindern, dass dann, wenn
der Druck am Steueranschluss 30 bzw. im Steuerraum 60 niedriger
sein soll als jener am Hochdruckanschluss 88 bzw. in der
Kraftstoff-Sammelleitung 22, Kraftstoff in zu starkem Maße von der
Kraftstoff-Sammelleitung 22 zum Steueranschluss 30 hin
nachströmt
und so die gewünschte
Druckabsenkung erschwert wird, ist die Strömungsdrossel 66 vorhanden.
Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 wiederum wird
durch das Druckbegrenzungsventil 18 nach oben hin begrenzt.
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Man erkennt, dass im Wesentlichen
allein mit dem Druckbegrenzungsventil 18 die Fördermenge sämtlicher
Zylinder der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 eingestellt werden
kann.