DE19752013A1 - Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zufuhr von
Hochdruckkraftstoff zu einer Brennkraftmaschine. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf eine Hochdruckkraftstoffzufuhr
vorrichtung, die die Menge eines Kraftstoffs, der einer Brenn
kraftmaschine zuzuführen ist, mit einem Kraftstoffüberströmven
til reguliert.
Eine Vorrichtung zur Zufuhr von Hochdruckkraftstoff zu einer
Brennkraftmaschine umfaßt im allgemeinen eine Druckkammer, die
einen der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoff unter
Druck setzt, und ein Überströmventil, das die Menge des der
Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffes reguliert, indem
die Menge des Kraftstoffs verändert wird, die aus der Druckkam
mer überströmt (siehe beispielsweise JP 02-146256 A mit der Be
zeichnung "Hochdruckpumpe mit variablem Auslaß").
Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer derartigen Hochdruckkraftstoff
zufuhrvorrichtung. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 umfaßt eine Hoch
druckkraftstoffzufuhrvorrichtung 100 einen Zylinder 101, einen
Tauchkolben 102, der in dem Zylinder 101 so angeordnet ist, daß
er sich darin hin- und herbewegt, und eine Tauchkolbenkammer
103, die durch den Zylinder 101 und den Tauchkolben 102 defi
niert ist. Der Tauchkolben 102 bewegt sich aufwärts und abwärts
ansprechend auf die Drehung einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine 115.
Ein Überströmkanal 104, der zur Tauchkolbenkammer 103 offen ist,
ist in dem Zylinder 101 ausgebildet. Eine Öffnung 104a des Über
strömkanals 104 wird durch einen Ventilkörper 105a eines Elek
tromagnetventils 105 geöffnet und geschlossen, das an dem Zylin
der 101 angeordnet ist (und im oberen Teil der Fig. 7 gezeigt
ist). Die Anregung des Elektromagnetventils 105 wird durch eine
(nicht gezeigte) elektronische Regelvorrichtung der Brennkraft
maschine 115 geregelt.
Der Überströmkanal 104 ist an einem Kraftstofftank 109 über eine
Einleitungsbohrung 106, einen Kraftstoffbehälter 107 und eine
Zufuhrpumpe 108 angeschlossen. Die Zufuhrpumpe 108 pumpt Kraft
stoff aus dem Kraftstofftank 109 zu der Tauchkolbenkammer 103.
Die Tauchkolbenkammer 103 ist auch an einem gemeinsamen Strang
(common rail) 112 über einen Hochdruckkraftstoffkanal 101 ange
schlossen, der mit einem Rückschlagventil 111 versehen ist. Der
gemeinsame Strang 112 ist mit einer Vielzahl Einspritzvorrich
tung 113 versehen, die den jeweiligen Zylindern der Brennkraft
maschine 115 entsprechen, so daß Kraftstoff in dem gemeinsamen
Strang 112 aus den Einspritzvorrichtungen 113 in die Brennkam
mern der entsprechenden Zylinder eingespritzt wird.
Der Kraftstoffbehälter 107 ist an dem Kraftstofftank 109 über
einen Entspannungskanal 116 angeschlossen. Der Entspannungskanal
116 ist mit einem Druckeinstellventil 117 versehen. Wenn der
Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffbehälter 107 auf einen
vorbestimmten Wert oder darüber ansteigt, öffnet sich das Druck
einstellventil 117, um zu ermöglichen, daß der Kraftstoff in dem
Kraftstoffbehälter 107 zurück in den Kraftstofftank 109 strömt.
Bei der Vorrichtung 100 mit dem vorstehend genannten Aufbau
wird, wenn sich der Tauchkolben 102 nach unten in dem Zylinder
101 bewegt, während das Elektromagnetventil 105 offen ist, er
möglicht, daß der durch die Zufuhrpumpe 108 gepumpte Kraftstoff
in die Tauchkolbenkammer 103 über den Überströmkanal 104 ein
tritt. In dem Fall, bei dem das Elektromagnetventil 105 offen
gehalten wird, wenn sich der Tauchkolben 102 nach oben bewegt,
strömt der Kraftstoff in der Tauchkolbenkammer 103 daraus über,
um in den Kraftstoffbehälter 107 über den Überströmkanal 104 und
dergleichen zurückzuströmen. In diesem Fall wird daher der
Kraftstoff in der Tauchkolbenkammer 103 nicht unter Druck ge
setzt.
Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, bei dem das Elektromagnet
ventil 105 geschlossen wird, nachdem der Kraftstoff in die
Tauchkolbenkammer 103 eingeführt worden ist, der Kraftstoff un
ter Druck gesetzt, wenn sich der Tauchkolben 102 nach oben be
wegt. Wenn der Druck des Kraftstoffs in der Tauchkolbenkammer
103 auf einen vorbestimmten Wert, bei dem sich das Rückschlag
ventil 113 öffnet, oder darüber ansteigt, öffnet sich das Rück
schlagventil 111, um zu ermöglichen, daß der Kraftstoff unter
Druck in den gemeinsamen Strang 112 über den Hochdruckkraft
stoffkanal 110 strömt.
Bei der Vorrichtung 100 mit der vorstehend genannten Betriebsart
kann die Menge des Kraftstoffs, die unter Druck gesetzt wird, um
von der Tauchkolbenkammer 103 in den gemeinsamen Strang 112 zu
strömen, reguliert werden, indem der Zeitpunkt verändert wird,
zu dem das Elektromagnet 105 geschlossen wird. Wenn beispiels
weise das Elektromagnetventil 105 gleichzeitig mit dem Beginn
der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 102 geschlossen wird, wird
der gesamte in der Tauchkolbenkammer 103 vorhandene Kraftstoff
unter Druck gesetzt und ausgelassen, was zu der maximalen Kraft
stoffauslaßmenge von der Vorrichtung in den gemeinsamen Strang
112 führt. Wenn im Gegensatz dazu das Elektromagnetventil 105
selbst nach dem Beginn der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 102
offen gehalten wird, strömt ein Teil des in der Tauchkolbenkam
mer 103 vorhandenen Kraftstoffs in den Überströmkanal 104 über,
um zu dem Kraftstofftank 109 zurückzukehren. Dann wird durch
Schließen des Elektromagnetventils 105 während der Aufwärtsbewe
gung des Tauchkolbens 102 der verbleibende Kraftstoff in der
Tauchkolbenkammer 103 unter Druck gesetzt und in den gemeinsamen
Strang 112 ausgelassen. Anders ausgedrückt kann die Kraft
stoffauslaßmenge reguliert werden, indem die Dauer vom Beginn
der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 102 bis zu dem Zeitpunkt
geregelt wird, zu dem das Elektromagnetventil 105 geschlossen
wird.
Wahlweise kann das Elektromagnetventil 105 gleichzeitig mit dem
Beginn der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 102 geschlossen
werden und während der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 102 ge
öffnet werden. Durch Verändern des Zeitpunkts, zu dem das Elek
tromagnetventil 105 geöffnet wird, kann die Kraftstoffauslaßmen
ge verändert werden.
Die Vorrichtung 100 macht es daher möglich, den Druck des Kraft
stoffs in dem gemeinsamen Strang 112 auf einem vorbestimmten Wert
zu halten, indem der Zeitpunkt verändert wird, zu dem das Elek
tromagnetventil 105 geöffnet oder geschlossen wird, um die
Kraftstoffauslaßmenge zu verändern.
Die vorstehend genannte Hochdruckzufuhrvorrichtung 100 hat je
doch die folgenden Probleme. Wenn ein Kraftstoff in der Tauch
kolbenkammer 103 unter Druck zu setzen ist, muß das Elektroma
gnetventil 105 in dem geschlossen Zustand ansprechend auf ein
Schließsignal von der elektronischen Regelvorrichtung sein. Es
besteht jedoch eine Ansprechverzögerung von dem Zeitpunkt, zu
dem das Schließsignal von der elektronischen Regelvorrichtung
ausgegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Elektromagnet
ventil 105 tatsächlich geschlossen worden ist. Für den Fall der
Sicherstellung der maximalen Auslaßmenge von der Vorrichtung 100
muß daher das Schließsignal an das Elektromagnetventil 105 frü
her unter Berücksichtigung dieser Ansprechverzögerung abgegeben
werden, um sicherzustellen, daß das Elektromagnetventil 105 ge
schlossen worden ist, wenn der Tauchkolben 102 damit beginnt,
sich aufwärts zu bewegen. Wenn das Elektromagnetventil 105 nicht
geschlossen worden ist, sobald sich der Tauchkolben 102 von dem
unteren Totpunkt nach oben bewegt, wird der Kraftstoff in der
Tauchkolbenkammer 103 über den Überströmkanal 104 ausströmen.
Um das Vorstehende zu erreichen, sollte das Elektromagnetventil
105 geschlossen werden, bevor der Tauchkolben 102 den unteren
Totpunkt erreicht. In diesem Fall beginnt jedoch der Überström
kanal 104 damit, sich zu schließen, während Kraftstoff noch in
die Tauchkolbenkammer 103 über den Überströmkanal 104 eingelei
tet werden sollte. Folglich schlägt die herkömmliche Vorrichtung
104 darin fehl, eine ausreichende Menge Kraftstoff, die erfor
derlich ist, um die maximale Auslaßmenge zu erzielen, in die
Tauchkolbenkammer 103 einzuleiten, wodurch das Kraftstoffauslaß
vermögen der Vorrichtung abgesenkt wird.
Entsprechend ist es für die herkömmliche Vorrichtung 100 schwie
rig, den Kraftstoffdruck in dem gemeinsamen Strang 112 beim
Start der Brennkraftmaschine 115 schnell zu erhöhen, zu dem der
Kraftstoffdruck in dem gemeinsamen Strang 112 schnell auf einen
vorbestimmten Wert angehoben werden sollte, um die Auslaßmenge
der Vorrichtung 100 zu maximieren.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 115 unter hoher Last steigt
die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens
102 an und somit wird das Verhältnis der Ansprechverzögerungs
zeit zu der Zeit vergleichsweise groß, die erforderlich ist, um
den Kraftstoff in die Tauchkolbenkammer 103 einzuleiten und in
darin unter Druck zu setzen. Folglich kann die herkömmliche Vor
richtung 100 darin fehlschlagen, eine ausreichende Auslaßmenge
sicherzustellen, die erforderlich ist, um dem Anstieg der Kraft
stoffmenge gerecht zu werden, die von den Einspritzvorrichtungen
113 eingespritzt wird, wobei somit der Kraftstoff in dem gemein
samen Strang 112 nicht auf einem vorbestimmten Druck gehalten
werden kann.
Angesichts des vorstehend Genannten ist es eine Aufgabe der vor
liegenden Erfindung, eine Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung
für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die ein verbessertes
Kraftstoffzufuhrvermögen hat.
Die Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung dieser Erfindung ist
für eine Brennkraftmaschine, um einen Kraftstoff auf einen hohen
Druck zu setzen und den unter Druck gesetzten Kraftstoff der
Brennkraftmaschine zuzuführen. Die Vorrichtung umfaßt: eine
Kraftstoffdruckkammer, die durch einen Zylinder und einen Tauch
kolben definiert ist, der in dem Zylinder angeordnet ist, um
sich in dem Zylinder hin- und herzubewegen; einen Kraft
stoffströmungskanal zum Herauspumpen eines Kraftstoffs aus einem
Kraftstofftank mit einer Pumpe und zum Schicken des gepumpten
Kraftstoffes zu der Kraftstoffdruckkammer; ein Rückschlagventil,
das in dem Kraftstoffströmungskanal angeordnet ist, um eine
Strömung des Kraftstoffs nur zu der Kraftstoffdruckkammer zu er
möglichen; einen Kraftstoffzufuhrkanal, der die Kraftstoffdruck
kammer an der Brennkraftmaschine anschließt, um den Kraftstoff
in der Kraftstoffdruckkammer, der durch die Hin- und Herbewegung
des Tauchkolbens unter Druck gesetzt ist, in die Brennkraftma
schine zu drücken; einen Kraftstoffüberströmkanal, der die
Kraftstoffdruckkammer an dem Kraftstofftank anschließt; und ein
Kraftstoffüberströmventil, das in dem Kraftstoffüberströmkanal
angeordnet ist, um eine Überströmmenge des zu dem Kraftstofftank
zurückzuführenden Kraftstoffs zu verändern, indem das Kraft
stoffüberströmventil geöffnet und geschlossen wird, so daß eine
Menge des Kraftstoffs reguliert wird, der unter Druck von der
Kraftstoffdruckkammer zu der Brennkraftmaschine strömen soll.
Mit dem vorstehenden Aufbau wird, wenn sich der Tauchkolben in
dem Zylinder abwärts bewegt, der von dem Kraftstofftank mit der
Pumpe herausgepumpte Kraftstoff in die Kraftstoffdruckkammer
über den Kraftstoffströmungskanal eingeleitet. Wenn das Kraft
stoffüberströmventil in dem geschlossenen Zustand ist, um den
Kraftstoffüberströmkanal zu schließen, wird der in die Kraft
stoffdruckkammer eingeleitete Kraftstoff unter Druck gesetzt,
wenn sich der Tauchkolben nach oben bewegt. Zu diesem Zeitpunkt
ist eine umgekehrte Strömung des Kraftstoffs von der Kraftstoff
druckkammer zu dem Kraftstoffströmungskanal durch das Rück
schlagventil blockiert. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff
strömt unter Druck zu der Brennkraftmaschine über den Kraft
stoffzufuhrkanal.
Wenn das Kraftstoffüberströmventil in dem offenen Zustand ist,
um den Kraftstoffüberströmkanal zu öffnen, strömt der Kraftstoff
in der Kraftstoffdruckkammer zu dem Kraftstoffüberströmkanal
über, wenn sich der Tauchkolben nach oben bewegt, um zu dem
Kraftstofftank zurückzukehren. Dies beendet die Kraftstoffzufuhr
von der Kraftstoffdruckkammer zu der Brennkraftmaschine. Somit
kann die Menge des der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraft
stoffes reguliert werden, indem der Zeitpunkt verändert wird, zu
dem das Kraftstoffüberströmventil geöffnet und geschlossen wird.
Somit sind bei der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffzufuhr
vorrichtung der Kraftstoffströmungskanal zum Einleiten von
Kraftstoff in die Kraftstoffdruckkammer und der Kraftstoffüber
strömkanal zum Ermöglichen eines Ausströmens des Kraftstoffs von
der Kraftstoffdruckkammer zu dem Kraftstofftank getrennt vonein
ander angeordnet. Mit diesem Aufbau wird Kraftstoff in die
Kraftstoffdruckkammer über den Kraftstoffströmungskanal einge
leitet, wenn sich der Tauchkolben nach unten bewegt, unbeacht
lich dessen, ob sich das Kraftstoffüberströmventil öffnet oder
schließt. Da der Öffnungs- und Schließvorgang des Kraft
stoffüberströmventils nicht das Einleiten des Kraftstoffs in die
Kraftstoffdruckkammer blockiert, kann auch der Zeitpunkt, zu dem
das Kraftstoffüberströmventil geöffnet oder geschlossen wird,
unter voller Berücksichtigung der Ansprechverzögerung eingerich
tet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Hoch
druckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine des
weiteren: ein Kraftstoffdruckhalteelement, das in dem Kraft
stoffüberströmkanal angeordnet ist, um den Kraftstoff in dem
Kraftstoffüberströmkanal auf einem vorbestimmten Druck zu hal
ten; einen Verbindungskanal, um einen Abschnitt des Kraft
stoffströmungskanals stromaufwärtig des Rückschlagventils an ei
nen Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraft
stoffüberströmventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement anzu
schließen, wobei das Kraftstoffüberströmventil einen Aufbau hat,
bei dem ein Ventilkörper unter Vorspannung auf einem Ventilsitz
durch einen Unterdruck aufsitzt, der in dem Abschnitt des Kraft
stoffüberströmkanals zwischen dem Kraftstoffüberströmventil und
dem Kraftstoffdruckhalteelement auftritt.
Der Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraft
stoffüberströmventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement kann
auf einem Unterdruck durch Erzeugung eines Kraftstoffdruckpul
sierens gehalten werden. In einem derartigen Fall kann sich das
Kraftstoffüberströmventil nicht einfach öffnen, woraus eine Ab
senkung des betrieblichen Ansprechverhalten des Ventils folgt,
oder wodurch, wenn das Ventil in nachfolgenden Hüben geschlossen
gehalten wird, die Regelung der Kraftstoffauslaßmenge unmöglich
werden kann.
Da jedoch bei dem vorstehenden Aufbau der Abschnitt des Kraft
stoffströmungskanal stromaufwärtig des Rückschlagventils und der
Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraft
stoffüberströmventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement anein
ander über den Verbindungskanal angeschlossen sind, wird Kraft
stoff von dem Kraftstoffströmungskanal zu dem Kraftstoffüber
strömkanal über den Verbindungskanal durch den Auslaßdruck der
Pumpe zugeführt. Dies unterdrückt ein Auftreten eines Unter
drucks in dem Kraftstoffüberströmkanal.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine
Drossel in dem Verbindungskanal angeordnet, um eine Menge des
strömenden Kraftstoffs zu begrenzen.
Mit dem vorstehenden Aufbau ist die Menge des in dem Verbin
dungskanal strömenden Kraftstoffs mit der Drossel begrenzt, wo
durch die Menge des Kraftstoffs verringert wird, die von dem
Kraftstoffströmungskanal zu dem Kraftstoffüberströmkanal über
den Verbindungskanal zuzuführen ist.
Bei einem noch anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt
die Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftma
schine des weiteren: ein Kraftstoffdruckhalteelement, das in dem
Kraftstoffüberströmkanal angeordnet ist, um den Kraftstoff in
dem Kraftstoffüberströmkanal auf einem vorbestimmten Druck zu
halten; einen Reservoirraum, der an einem Abschnitt einer inne
ren Umfangswand des Zylinders ausgebildet ist, die in dauerndem
Kontakt mit dem Tauchkolben ist, um einen Kraftstoff zu spei
chern, der aus der Kraftstoffdruckkammer ausgeleckt ist; und ei
nen Verbindungskanal, um den Reservoirraum an einem Abschnitt
des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraftstoffüberström
ventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement anzuschließen, wobei
das Kraftstoffüberströmventil einen Aufbau hat, bei dem ein Ven
tilkörper unter Vorspannung auf einem Ventilsitz durch einen Un
terdruck aufsitzt, der in dem Abschnitt des Kraftstoffüberström
kanals zwischen dem Kraftstoffüberströmventil und dem Kraft
stoffdruckhalteelement auftritt.
Mit dem vorstehend genannten Aufbau sind der Reservoirraum, der
an der inneren Umfangswand des Zylinders ausgebildet ist, und
der Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraft
stoffüberströmventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement anein
ander über den Verbindungskanal angeschlossen. Entsprechend wird
unter Druck gesetzter Kraftstoff, der aus der Kraftstoffdruck
kammer in den Reservoirraum ausgeleckt ist, dem Kraftstoffüber
strömkanal über den Verbindungskanal zugeführt, wodurch das Auf
treten eines Unterdrucks in dem Kraftstoffüberströmkanal unter
drückt wird.
Somit macht die hier beschriebene Erfindung den Vorteil möglich,
eine Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftma
schine vorzusehen, die ein verbessertes Kraftstoffzufuhrvermögen
hat.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
Fachleuten offensichtlich, wenn sie die folgende detaillierte
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
lesen und verstehen.
Fig. 1 ist eine schematische Aufbauansicht einer Hochdruckkraft
stoffzufuhrvorrichtung eines erfindungsgemäßen Beispiels 1.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Überströmventils der Hoch
druckkraftstoffzufuhrvorrichtung der Fig. 1.
Fig. 3 ist eine schematische Aufbauansicht einer Hochdruckkraft
stoffzufuhrvorrichtung eines erfindungsgemäßen Beispiels 2.
Fig. 4 ist eine schematische Aufbauansicht einer Hochdruckkraft
stoffzufuhrvorrichtung eines erfindungsgemäßen Beispiels 3.
Fig. 5 ist eine schematische Aufbauansicht eines abgewandelten
Beispiels der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffzufuhr
vorrichtung.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines Überströmventils eines an
deren abgewandelten Beispiels einer erfindungsgemäßen Hoch
druckkraftstoffzufuhrvorrichtung.
Fig. 7 ist eine schematische Aufbauansicht einer herkömmlichen
Kraftstoffzufuhrvorrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungs
beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Beim Beispiel 1 wird die vorliegende Erfindung als eine Kraft
stoffzufuhrvorrichtung für einen Benzinmotor eines Fahrzeugs
eingesetzt.
Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 des Beispiels
1, die eine Hochdruckpumpe 11, ein Überströmventil 41, einen
Kraftstofftank 13, eine Niederdruckförderpumpe 14 und der glei
chen umfaßt. Die Hochdruckpumpe 11 zum Unter-Druck-Setzen des
Kraftstoffs umfaßt einen Zylinder 20, einen Tauchkolben 21, der
sich in dem Zylinder 20 hin- und herbewegt, und eine Druckkammer
22, die durch die innere Umfangswand des Zylinders 20 und die
obere Fläche des Tauchkolbens 21 definiert ist.
Ein Mitnehmer 23, der am Fuß des Tauchkolbens 21 angebracht ist
(und im unteren Teil der Fig. 1 gezeigt ist), ist gegen eine
Nocke 25, die mit einer Kurbelwelle 24 eines Motors E gekoppelt
ist, mit einer Vorspannkraft einer (nicht gezeigten) Feder ge
drückt. Mit der Drehung der Nocke 25 ansprechend auf die Drehung
der Kurbelwelle 24 bewegt sich der Tauchkolben 21 in dem Zylin
der 20 hin und her, wobei das Volumen der Druckkammer 22 verän
dert wird.
Die Druckkammer 22 ist an dem Kraftstofftank 13 über einen Strö
mungskanal 30 angeschlossen. Der Strömungskanal 30 ist mit einer
Niederdruckförderpumpe 14 versehen, die Kraftstoff von dem
Kraftstofftank 13 heraus zu dem Strömungskanal 30 pumpt. Der ge
pumpte Kraftstoff strömt durch den Strömungskanal 30 und wird in
die Druckkammer 22 eingeleitet, wenn sich der Tauchkolben 21 in
dem Zylinder 20 abwärts bewegt. Der Strömungskanal 30 ist auch
mit einem Rückschlagventil 31 versehen, das irgendwo zwischen
der Niederdruckförderpumpe 14 und der Druckkammer 22 angeordnet
ist. Das Rückschlagventil 31 ermöglicht die Strömung des Kraft
stoffs nur von der Niederdruckförderpumpe 14 zu der Druckkammer
22 in dem Strömungskanal 30.
Der Abschnitt des Strömungskanals 30 zwischen der Niederdruck
förderpumpe 14 und dem Rückschlagventil 31 (nachfolgend wird
dieser Abschnitt als "auslaßseitiger Strömungskanal 32" bezeich
net) ist auch an dem Kraftstofftank 13 über einen Entspannungs
kanal 33 angeschlossen. Ein Entspannungsventil 34 ist irgendwo
in dem Entspannungskanal 33 angeordnet und öffnet sich, wenn
der Kraftstoffdruck in dem auslaßseitigen Strömungskanal 32 auf
einen vorbestimmten Wert oder darüber ansteigt. Mit dem Öffnen
des Entspannungsventils 34 strömt der Kraftstoff in dem auslaß
seitigen Strömungskanal 32 zurück zum Kraftstofftank 13 über den
Entspannungskanal 33. Folglich wird der Druck des Kraftstoffs,
der von der Niederdruckförderpumpe 14 zu der Druckkammer 22
strömt, im wesentlichen konstant gehalten.
Die Druckkammer 22 ist an einem Kraftstoffbehälter 55 des Motors
E über einen Zufuhrkanal 35 angeschlossen. Der Kraftstoffbehäl
ter 55 verteilt den darin befindlichen Kraftstoff zu einer Viel
zahl Einspritzvorrichtungen 56, die später beschrieben werden,
während der Kraftstoff auf einem hohen Druck gehalten wird.
Die Vielzahl der Einspritzvorrichtungen 56 sind für jeweilige
Zylinder des Motors E angeordnet und an dem Kraftstoffbehälter
55 angeschlossen, um von dem Kraftstoffbehälter 55 Hochdruck
kraftstoff aufzunehmen. Der Zufuhrkanal 35 ist mit einem Rück
schlagventil 36 versehen, das die Strömung des Kraftstoffs nur
von der Druckkammer 22 zu dem Kraftstoffbehälter 55 ermöglicht,
um ein entgegengesetztes Strömen des Kraftstoffs von dem Kraft
stoffbehälter 55 zu der Druckkammer 22 zu blockieren.
Der Kraftstoffbehälter 55 ist auch an den Kraftstofftank 13 über
einen Entspannungskanal 38 angeschlossen, der mit einem Entspan
nungsventil 37 versehen ist, das auf diesem Weg angeordnet ist.
Das Entspannungsventil 37 öffnet sich, wenn der Kraftstoffdruck
in dem Kraftstoffbehälter 55 auf einen vorbestimmten Wert oder
darüber ansteigt, um zu ermöglichen, daß der Kraftstoff in dem
Kraftstoffbehälter 55 in den Kraftstofftank 13 über den Entspan
nungskanal 38 zurückströmt. Dies verhindert, daß der Kraftstoff
druck in dem Kraftstoffbehälter 55 übermäßig hoch wird.
Die Einspritzvorrichtungen 55 öffnen und schließen sich anspre
chend auf ein Signal von einer elektronischen Regeleinheit (ECU)
60 des Motors E, um die Einspritzung einer vorbestimmten Menge
Kraftstoff in die jeweiligen Zylinder des Motors E zu starten
und zu beenden. Ein Kraftstoffdrucksensor 61 ist in dem Kraft
stoffbehälter 55 angeordnet, um den Kraftstoffdruck in dem
Kraftstoffbehälter 55 zu erfassen und ein dem Druck entsprechen
des Signal zu der ECU 60 auszugeben.
Die Druckkammer 22 ist an den Kraftstofftank 13 über einen Über
strömkanal 39 angeschlossen, der seinen zur Druckkammer 22 nähe
ren Abschnitt mit dem Zufuhrkanal 35 teilt. Ein Überströmventil
41 ist irgendwo in dem Überströmkanal 39 angeordnet. Das Über
strömventil 41 ist ein normalerweise offenes Elektromagnetven
til, das geregelt durch die ECU 60 angeregt wird. Ein Druckein
stellventil 40 ist in den Überströmkanal 39 stromabwärts des
Überströmventils 41 angeordnet, das eine umgekehrte Strömung des
Kraftstoffs von dem Kraftstofftank 13 zu dem Überströmventil 41
blockiert und sich öffnet, wenn der Kraftstoffdruck in dem Über
strömkanal 39 auf einen vorbestimmten Druck oder darüber an
steigt.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Überströmventils 41, (das
schematisch in Fig. 1 gezeigt ist). Unter Bezugnahme auf Fig. 2
ist ein Gehäuse 42 des Überströmventils 41 an einem Pumpenkörper
12 der Hochdruckpumpe 11 befestigt. Eine Hülse 43 in einer im
wesentlichen zylindrischen Form ist an der Innenwand des Gehäu
ses 42 befestigt und ein Stator 44 ist an der Hülse 43 befe
stigt. Die Hülse 43 ist aus einem Kunstharzmaterial mit einem
großen Elastizitätsmodul hergestellt.
Eine Elektromagnetspule 45 in Ringform ist innerhalb des Gehäu
ses 42 angeordnet, um den Außenumfang des Stators 44 zu umgeben.
Die Elektromagnetspule 45 ist mit der ECU 60 über eine Leitung
45a verbunden, so daß der Stator 44 durch die Anregung der Elek
tromagnetspule 45 mittels der ECU 60 angeregt wird.
Eine Führung 46 in einer zylindrischen Form ist in den Kopfab
schnitt des Gehäuses 42 eingefügt (die linke Seite in Fig. 2 ge
sehen) und darin gestützt. Ein Durchgangsloch 46a mit einer Öff
nung mit größerem Durchmesser ist innerhalb der Führung 46 aus
gebildet, wobei eine Ventilachse 47 mit einer im wesentlichen
zylindrischen Form beweglich in das Durchgangsloch 46a eingefügt
ist. Die Ventilachse 47 hat einen Kopfabschnitt mit größerem
Durchmesser, der einen Ventilkörper 47a bildet. Die Umfangskante
um die Öffnung des Durchgangslochs 46a bildet einen Ventilsitz
46b des Überströmventils 41. Der Ventilkörper 47a kommt mit dem
Ventilsitz 46b in Kontakt oder bewegt sich von diesem weg, wenn
sich die Ventilachse 47 hin- und herbewegt. Ein ringförmiger in
terner Überströmraum 48 ist durch die innere Umfangswand des
Kopfabschnitts des Durchgangslochs 46a und die Außenumfangsflä
che der Ventilachse 47 definiert.
Ein Anker 53 in einer im wesentlichen scheibenartigen Form ist
einstückig mit der Ventilachse 47 an ihrem Fußende (der rechten
Seite in Fig. 2 gesehen) ausgebildet. Der Anker 53 ist beweglich
durch das Gehäuse 42 und die Hülse 43 gelagert, so daß das Fu
ßende des Ankers 53 eng dem Kopf des Stators 44 gegenüberliegt.
Ein Einfügeloch 44a ist in dem Kopfabschnitt des Stators 44 aus
gebildet, um darin eine Feder 49 aufzunehmen und zu stützen. Der
Anker 53 ist durch eine Feder 49 vorgespannt, so daß der Ventil
körper 47a von dem Ventilsitz 46b entfernt ist.
Wenn bei dem Überströmventil 41 mit dem vorstehend beschriebenen
Aufbau der Stator 44 nicht angeregt ist, ist der Ventilkörper
47a weg von dem Ventilsitz 46b durch die Vorspannkraft der Feder
49. Somit ist das Überströmventil 41 normalerweise offen. Wenn
der Stator 44 durch die Elektromagnetspule 45 angeregt wird,
wird der Anker 53 zu dem Stator 44 angezogen und bewegt somit
den Stator 44 gegen die Vorspannkraft der Feder 49. Mit dieser
Bewegung sitzt der Ventilkörper 47a auf dem Ventilsitz 46b auf,
um das Überströmventil 41 zu schließen.
Ein Kraftstoffeinleitraum 50 ist an einem Abschnitt des Pumpen
körpers 12 vorgesehen, der dem Kopf des Ventilkörpers 47a gegen
überliegt. Der Kraftstoffeinleitraum 50 ist an die Druckkammer
22 über den Überströmkanal 39 angeschlossen, um zu ermöglichen,
daß der unter Druck gesetzte Kraftstoff in der Druckkammer 22 zu
dem Kraftstoffeinleitraum 50 strömt.
Ein ringförmiger externer Überströmraum 51 ist durch die innere
Umfangswand des Pumpenkörpers 12, die äußere Umfangsfläche der
Führung 46 und den Kopf des Gehäuses 42 definiert. Der externe
Überströmraum 51 und der interne Überströmraum 48 sind aneinan
der über eine Überströmbohrung 52 angeschlossen, die durch die
Führung 46 ausgebildet ist. Der externe Überströmraum 51 ist des
weiteren an den Kraftstofftank 13 durch den Überströmkanal 39
über das Druckeinstellventil 40 angeschlossen.
Die Überströmbohrung 52 ist an einen Spalt 54 über Kanäle 46c
und 53a, die durch die Führung 46 und den Anker 53 jeweils aus
gebildet sind, und dergleichen angeschlossen, der zwischen dem
Fußende des Ankers 53 und dem Kopf des Stators 44 ausgebildet
ist.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10
mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben.
Wenn der Betrieb des Motors E gestartet wird, dreht sich die
Nocke 25 durch die Drehung der Kurbelwelle 24. Dies läßt den
Tauchkolben 21 eine Auf- und Abwärtsbewegung in dem Zylinder 20
durchführen. Der von dem Kraftstofftank 13 zu dem Strömungskanal
30 durch die Niederdruckförderpumpe 13 gepumpte Kraftstoff wird
in die Druckkammer 22 über das Rückschlagventil 31 gleichzeitig
dann eingeleitet, wenn der Tauchkolben 21 mit der Abwärtsbewe
gung von dem oberen Totpunkt beginnt. Zu diesem Zeitpunkt ist
die Elektromagnetspule 45 des Überströmventils 41 nicht durch
die ECU 60 angeregt, wodurch das Überströmventil 41 offengehal
ten wird.
Bei diesem Beispiel wird, wie vorstehend beschrieben ist, der
Kraftstoff in die Druckkammer 22 über den Strömungskanal 30 ein
geleitet, der getrennt vom den Überströmkanal 39 vorgesehen ist.
Dies verhindert, daß der Ventilkörper 47a des Überströmventils
41 die Strömung des Kraftstoffs in die Druckkammer 22 blockiert,
und stellt sicher, daß der Kraftstoff durchgehend in die Druck
kammer 22 während der gesamten Abwärtsbewegung des Tauchkolbens
21 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt unbeachtlich
des Öffnens/Schließens des Überströmventils 41 eingeleitet wird.
Somit wird bei diesem Beispiel eine ausreichende Menge Kraft
stoff in die Druckkammer 22 ohne Fehler eingeleitet.
Der Tauchkolben 21 beginnt dann damit, sich von dem unteren Tot
punkt aufwärts zu bewegen. In dem Fall, bei dem das Überström
ventil 41 offen ist, strömt der Kraftstoff in der Druckkammer 22
in den Überströmkanal 39 aus, um in den Kraftstofftank 13 zu
rückzuströmen. Daher wird der Kraftstoff nicht unter Druck ge
setzt und strömt somit nicht unter Druck in den Kraftstoffbehäl
ter 55. Wenn im Gegensatz dazu das Überströmventil 41 geschlos
sen ist, wird der Kraftstoff in der Druckkammer 22 unter Druck
gesetzt und der unter Druck gesetzte Kraftstoff strömt unter
Druck in den Kraftstoffbehälter 55 über den Zufuhrkanal 35 unter
Öffnung des Rückschlagventils 36. Bei der Kraftstoffzufuhrvor
richtung 10 dieses Ausführungsbeispiels ist die Menge des Kraft
stoffs, der unter Druck in den Kraftstoffbehälter 55 strömt, re
guliert, indem der Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem das Über
strömventil 41 geschlossen wird, d. h. zu dem die Elektromagnet
spule 45 durch die ECU 60 angeregt wird. Die ECU 60 regelt der
art, daß der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffbehälter 55, der
durch den Kraftstoffdrucksensor 61 erfaßt wird, ein vorbestimm
ter Wert wird.
Wenn die maximale Auslaßmenge für die Kraftstoffzufuhrvorrich
tung 10 gewünscht ist, sollte sicher gestellt werden, daß das
Überströmventil 41 geschlossen worden ist, wenn der Tauchkolben
21 damit beginnt, sich aufwärts zu bewegen. Bei diesem Beispiel
wird, wie vorstehend beschrieben ist, das Schließen des Über
strömventils 41 nicht das Einleiten des Kraftstoffs in die
Druckkammer 22 beeinträchtigen. Entsprechend kann das Überström
ventil 41 mit jeder beliebigen Zeitwahl während der Abwärtsbewe
gung des Tauchkolbens 21 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren
Totpunkt geschlossen werden.
Bei diesem Beispiel wird daher die Anregung der Elektromagnet
spule 45 zu einem früheren Zeitpunkt gestartet, um die Ansprech
verzögerung des Überströmventils 41 auszugleichen, so daß si
chergestellt ist, daß das Überströmventil 41 geschlossen worden
ist, wenn der Tauchkolben 21 damit beginnt, sich aufwärts zu be
wegen. Dies löst das herkömmliche Problem, das darin besteht,
daß der Kraftstoff in der Druckkammer 22 in den Überströmkanal
39 aufgrund einer Verzögerung des Schaltens des Überströmventils
41 vom offenen in den geschlossenen Zustand überströmt, wobei
somit die Menge des dem Kraftstoffbehälter 55 zugeführten Kraft
stoffs verringert wird.
Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel, wenn die maximale Aus
laßmenge für die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 gewünscht ist,
ein relativ großer Regelungsfehler bei der Anregung des Über
strömventils 41 zulässig. Dies liegt darin, weil eine Verände
rung des Zeitpunkts, zu dem das Überströmventil 41 geschlossen
wird, kaum das Einleiten von Kraftstoff in die Druckkammer 22
und das Unter-Druck-Setzen des Kraftstoffs beeinträchtigt, seit
dem das Überströmventil 41 geschlossen worden ist, wenn der
Tauchkolben 21 damit beginnt, sich aufwärts zu bewegen. Entspre
chend ist eine beständige Zufuhr von Kraftstoff zu dem Kraft
stoffbehälter 55 sichergestellt, selbst wenn sich das Ansprech
verhalten des Überströmventils 41 aufgrund eines Unterschieds
zwischen den einzelnen Ventilen, der Umgebungstemperatur, der
Kraftstofftemperatur dergleichen verändert.
Somit kann bei diesem Beispiel eine ausreichende Menge Kraft
stoff, der in die Druckkammer 22 eingeleitet wird, zu dem Kraft
stoffbehälter 55 ohne Überströmung zugeführt werden. Dies ver
bessert das Kraftstoffzufuhrvermögen der Kraftstoffzufuhrvor
richtung 10.
Wenn bei diesem Beispiel der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoff
behälter 55 prompt wie etwa beim Start des Motors E erhöht wer
den muß, kann dies einfach erzielt werden, indem das Überström
ventil 41 geschlossen gehalten wird, um die maximale Auslaßmenge
einzurichten. Auch wenn der Motor E in einen Betrieb unter Voll
last fällt, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge von den Ein
spritzvorrichtungen 56 ansteigt, kann eine ausreichende Kraft
stoffauslaßmenge sichergestellt werden, die dem Anstieg der
Kraftstoffeinspritzmenge gerecht wird, wobei der Kraftstoff in
dem Kraftstoffbehälter 55 auf einem vorbestimmten Druck gehalten
wird.
Bei diesem Beispiel wird, wenn das Druckeinstellventil 40 in dem
Überströmkanal 39 stromabwärts von den Überströmventil 41 vorge
sehen wird, der Kraftstoff, der in dem internen Überströmraum
48, der Überströmbohrung 52, dem externen Überströmraum 51 und
dergleichen vorhanden ist, auf einem vorbestimmten Druck gehal
ten, wenn das Überströmventil 41 in dem geschlossenen Zustand
ist. Der vorbestimmte Druck ist normalerweise positiv. Wenn das
Überströmventil 41 wieder zu öffnen ist, dient der positive
Druck dazu, den Ventilkörper 47a weg von dem Ventilsitz 46b zu
bewegen, wodurch es ermöglicht wird, daß sich das Überströmven
til 41 schnell öffnet.
Ein Druckpulsieren wird bei dem Kraftstoff, der in den Leitungen
der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 vorhanden ist, ansprechend
auf den Betrieb der Hochdruckpumpe 11 und auf die Kraftstoffein
spritzung durch die Einspritzvorrichtungen 56 erzeugt. Wenn der
Kraftstoffdruck in dem Überströmkanal 39 vorübergehend aufgrund
des Druckpulsierens ansteigt, steigt der Wert des Öffnungsgrads
des Druckeinstellventils 40, wodurch die Strömung des Kraft
stoffs zunimmt, die durch das Druckeinstellventil 40 strömt.
Folglich sinkt der Kraftstoffdruck in den Abschnitt des Über
strömkanals 39 zwischen dem Überströmventil 41 und dem Druckein
stellventil 40 abrupt ab. Wenn das Überströmventil 41 zum Zeit
punkt des vorstehend erwähnten Absenkens des Kraftstoffdrucks
geschlossen wird, kann der Kraftstoffdruck in dem Abschnitt des
Überströmkanals 39 zwischen dem Überströmventil 41 und dem Druck
einstellventil 40 manchmal negativ gehalten werden. In einem
derartigen Fall wird der Ventilkörper 47a unter Vorspannung
durch den Unterdruck auf den Ventilsitz 46b aufgesetzt, woraus
die Möglichkeit einer Absenkung des betrieblichen Ansprechver
haltens des Überströmventils 41 folgt, wenn das Überströmventil
41 erneut geöffnet wird.
Bei diesem Beispiel kann jedoch ein derartiges Absenken des be
trieblichen Ansprechverhaltens durch Verringerung des Druckpul
sierens minimiert werden. Bei diesem Beispiel wird nämlich ein
Teil des Kraftstoffs, der in dem internen Überströmraum 48 und
dem externen Überströmraum 51 vorhanden ist, in den Spalt 54,
der zwischen dem Fußende des Ankers 53 und dem Kopf des Stators
44 ausgebildet ist, über die Kanäle 46c und 53a und dergleichen
eingeleitet, die durch die Führung 46 und den Anker 53 jeweils
ausgebildet sind. Der in den Spalt 54 eingeleitete Kraftstoff
drückt den Kopf des Stators 44.
Wenn der Kopf des Stators 44 durch den Kraftstoff in dem Spalt
54 gedrückt wird, verformt sich die Hülse 43, die aus einem
Kunstharzmaterial hergestellt ist, wie vorstehend beschrieben
ist, elastisch, wodurch ermöglicht wird, daß sich der Stator 44
in der Richtung der Achse des Überströmventils 41 verschiebt
(nach rechts und links in Fig. 2 gesehen). Dies verändert die
Größe des Spalts 54 und verringert somit das Druckpulsieren. So
mit kann bei diesem Beispiel die Absenkung des betrieblichen An
sprechverhaltens aufgrund eines Druckpulsierens minimiert werden
und zahlreiche Probleme können verhindert werden, die durch die
Absenkung des betrieblichen Ansprechverhaltens hervorgerufen
werden könnten.
Eine Stärke ΔP1 des Druckpulsierens, die absorbiert werden kann,
ist durch die nachstehende Gleichung (1) wiedergegeben:
ΔP1 = (ΔV/V) K . . .(1),
wobei V das Volumen des Abschnitts des Überströmkanals 39 zwi
schen dem Überströmventil 41 und dem Druckeinstellventil 40,
d. h. den Abschnitt des Überströmkanals 39, in dem der innere
Druck negativ gehalten wird (der den internen Überströmraum 48,
die Überströmbohrung 52 und den externen Überströmraum 51 um
faßt), bezeichnet, wobei ΔV die Veränderung des Volumens V mit
der Verschiebung des Stators 44 bezeichnet und wobei K das Volu
menelastizitätsmodul des Kraftstoffs ist.
Da die Stärke des Druckpulsierens, das in den Überströmkanal 39
erzeugt wird, maximal geringer als ein Umgebungsdruck ist, wird
durch Einsetzen eines gewissen Werts in Gleichung (1) bestätigt,
daß das Druckpulsieren absorbiert werden kann, wenn der Grad der
Volumenveränderung (ΔV/V).100 ungefähr 0,015% oder mehr ist. So
mit kann bei diesem Beispiel das Druckpulsieren fehlerfrei redu
ziert werden, indem in geeigneter Weise das Kunstharzmaterial
für die Hülse 43 ausgewählt wird, so daß der vorstehende Grad
der Volumenveränderung erhalten werden kann.
Selbst wenn des weiteren bei diesem Beispiel ein abnormaler Zu
stand aufkommt, bei dem der Ventilkörper 47a und der Ventilsitz
46b aneinander festklemmen, wodurch das Überströmventil 41 ge
schlossen gehalten wird, ist es nach wie vor möglich, Kraftstoff
in die Druckkammer 22 einzuleiten und den Kraftstoff unter Druck
in den Kraftstoffbehälter 55 strömen zu lassen, obwohl die Regu
lierung der Kraftstoffauslaßmenge nicht möglich ist.
Bei der herkömmlichen Kraftstoffzufuhrvorrichtung, bei der der
selbe Kanal zum Einleiten des Kraftstoffs in die Druckkammer 22
und zum Überströmen des Kraftstoffs aus der Druckkammer 22 ver
wendet wird, wird, wenn der vorstehend genannte abnormale Zu
stand auftritt, wobei das Überströmventil 44 geschlossen gehal
ten wird, der Kraftstoff nicht in die Druckkammer 22 eingelei
tet. Folglich stoppt der Motor E und somit hört das Fahrzeug da
mit auf, zu fahren.
Da bei diesem Beispiel jedoch der Kraftstoff unter Druck in den
Kraftstoffbehälter 55 strömt, selbst wenn der vorstehend erwähn
te abnormale Zustand bei dem Überströmventil 41 auftritt, kann
das Fahrzeug zumindest auf eine Standspur gefahren werden. Wenn
ein derartiger abnormaler Zustand bei dem Überströmventil 41
auftritt, wird im übrigen die Menge des Kraftstoffs maximal, die
unter Druck in den Kraftstoffbehälter 55 von der Druckkammer 22
strömt. Dies erhöht abrupt den Kraftstoffdruck in dem Kraft
stoffbehälter 55. In einem derartigen Fall strömt, wie vorste
hend beschrieben ist, der überschüssige Kraftstoff zurück in den
Kraftstofftank 13 über den Entspannungskanal 38, indem das Ent
spannungsventil 37 geöffnet wird, wobei verhindert wird, daß der
Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffbehälter 55 übermäßig ansteigt.
Luft, die in dem Kraftstoff enthalten ist, oder ein Gas, wie
beispielsweise ein Dampf, der mit einem Anstieg der Kraftstoff
temperatur erzeugt wird (nachfolgend wird alles gemeinsam als
"Luft" bezeichnet), kann manchmal in die Druckkammer 22 der
Hochdruckpumpe 11 eintreten. In dem Fall, bei dem Motor E ge
stoppt wird, wenn der Kraftstoff auf einer hohen Temperatur ist,
neigt insbesondere die Menge an Luft, die in die Druckkammer 22
eintritt, dazu, anzusteigen.
Da beispielsweise bei der herkömmlichen Vorrichtung 100, die in
Fig. 7 gezeigt ist, die Öffnung des Überströmkanals 104 verengt
ist, ist es schwierig, Luft in der Tauchkolbenkammer 103 (die
der Druckkammer 22 entspricht) über den Überströmkanal 104 abzu
lassen. Wenn darüber hinaus der Kraftstoffdruck in dem Kraft
stoffbehälter 107 ansteigt, kehrt der von der Zufuhrpumpe 108
gepumpte Kraftstoff, der in die Tauchkolbenkammer 103 einzulei
ten ist, zu dem Kraftstofftank 109 über den Entspannungskanal
116 zurück, ohne in die Tauchkolbenkammer 103 eingeleitet zu
werden. Dies macht es weiter schwierig, die Luft in der Tauch
kolbenkammer 103 über den Überströmkanal 104 abzulassen und so
mit verbleibt die Luft in der Tauchkolbenkammer 103. Wenn die
Luft in der Tauchkolbenkammer 103 enthalten ist, verringert sich
die Menge des Kraftstoffs, die in die Tauchkolbenkammer 103 ein
geleitet wird, und es ist schwierig, den Kraftstoff in der
Tauchkolbenkammer 103 auf einen vorbestimmten Wert unter Druck
zu setzen.
Bei diesem Beispiel tritt jedoch der Kraftstoff, der zu dem
Kraftstofftank 13 über den Überströmkanal 39 zurückkehrt, not
wendigerweise durch die Druckkammer 22. Das meiste der Luft in
der Druckkammer 22 wird daher zu dem Kraftstofftank 13 zusammen
mit dem Kraftstoff getragen. Somit ist bei diesem Beispiel das
Problem einer Verringerung der Menge des Kraftstoffs, die in die
Druckkammer 22 eingeleitet wird, und einer Absenkung des Wir
kungsgrads der Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs durch die
Hochdruckpumpe 11 aufgrund von Luft minimiert, die in der Kraft
stoffkammer 22 enthalten ist.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Aufbau einer Kraftstoffzufuhr
vorrichtung eines erfindungsgemäßen Beispiels 2. Bei diesem Bei
spiel wird nur der Unterschied gegenüber dem Beispiel 1 be
schrieben. Dieselben Bauteile wie diejenigen des Beispiels 1
sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Be
schreibung wird hier weggelassen.
Die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 dieses Beispiels unterschei
det sich von der des Beispiels 1 darin, daß der auslaßseitige
Strömungskanal 32 und der Abschnitt des Überströmkanals 39 zwi
schen dem externen Überströmraum 51 und dem Druckeinstellventil
40 aneinander durch einen Druckkanal 57 angeschlossen sind. Der
Druckkanal 57 ist vorgesehen, um den Druck in dem Abschnitt des
Überströmkanals 39 zwischen dem Überströmventil 41 und dem
Druckeinstellventil 40 von einem negativen auf einen positiven
Druck zu erhöhen. Eine Drossel 58 ist irgendwo in dem Druckkanal
57 ausgebildet, um den Druckkanal 57 zu verengen.
Ein Radius r der Drossel 58 ist durch die nachstehenden Glei
chungen (2) und (3) bestimmt. Zuerst wird eine Strömung Q des
Druckkanals 57 berechnet, die erforderlich ist, um den negativen
Druck auf einen positiven Druck zu erhöhen:
Q = (ΔP V)/(K t1) . . .(2),
wobei ΔP den Druckunterschied zwischen dem Abschnitt des Über
strömkanals 39 stromaufwärts des Druckeinstellventils 40 (der
Seite des Überströmventils 41) und dessen Abschnitt stromabwär
tig von dem Druckeinstellventil 40 (der Seite des Kraftstoff
tanks 13) bezeichnet, wobei V das Volumen des Abschnitts des
Überströmkanals 39 zwischen dem Überströmventil 41 und dem Druck
einstellventil 40 bezeichnet, wie vorstehend beschrieben ist,
wobei K das Volumenelastizitätsmodul von Kraftstoff bezeichnet,
wie vorstehend beschrieben ist, und wobei t1 die Zeit bezeich
net, die erforderlich ist, um den negativen Druck auf einen po
sitiven Druck zu erhöhen. Bei diesem Beispiel ist t1 auf 5 ms
eingerichtet.
Die Strömung Q, die aus Gleichung (2) erhalten wird, wird in die
nachstehende Gleichung (3) eingesetzt, um den Radius r der Dros
sel 58 zu berechnen.
wobei c die Strömungskonstante bezeichnet, die durch die Form
der Drossel 58 bestimmt ist, g die Schwerkraftbeschleunigung be
zeichnet, γ die flüssigkeitsspezifische Schwerkraft von Kraft
stoff bezeichnet, und wobei ΔP die Druckdifferenz wie bei Glei
chung (2) bezeichnet.
Somit ist die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 dieses Beispiels
mit dem Druckkanal 57 zusätzlich zu dem Aufbau der Vorrichtung
des Beispiels 1 versehen. Mit diesem Aufbau kann, selbst wenn
ein Unterdruck in dem Abschnitt des Überströmkanals 39 zwischen
dem externen Überströmraum 51 und dem Druckeinstellventil 40
auftritt, der Unterdruck in dem Überströmkanal 39 beseitigt wer
den, da Kraftstoff dem Überströmkanal 39 über den Druckkanal 57
zugeführt wird. Folglich kann eine Absenkung des betrieblichen
Ansprechverhaltens verhindert werden, die durch den in dem Über
strömkanal 39 gehaltenen Unterdruck hervorgerufen wird.
Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel der Radius r der Drossel
58 auf der Grundlage der vorstehenden Gleichungen (2) und (3)
bestimmt. Der Radius r wird somit auf einen Wert gesetzt, der zu
der Gestaltung notwendig und ausreichend ist. Genauer gesagt
kann durch Einrichten des Radius in der vorstehend beschriebenen
Weise die Menge des Kraftstoffs, die durch den Druckkanal 57
strömt, auf eine Menge gesetzt werden, die ausreichend ist, um
den Unterdruck in dem Überströmkanal 39 zu beseitigen, wobei ein
Strömen von Überschußkraftstoff in den Überströmkanal 39 verhin
dert werden kann. Folglich verhindert die Vorrichtung dieses
Beispiels nicht nur das Auftreten eines Unterdrucks in fehler
freier Weise, sondern sie verhindert auch einen Anstieg der Last
der Niederdruckförderpumpe 14, die hervorgerufen werden kann,
indem unnötiger Kraftstoff in den Überströmkanal 39 zugeführt
wird.
Des weiteren ist bei diesem Beispiel das Druckeinstellventil 40
häufig offen gehalten, da Kraftstoff dem Überströmkanal 39 über
den Druckkanal 57 zugeführt wird. Dies verringert die Notwendig
keit der genauen Regelung der Abdichtung am Druckeinstellventil
40, was zur Gestaltung vorteilhaft ist.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Aufbau einer Kraftstoffzufuhr
vorrichtung 10 eines Beispiels 3 gemäß der vorliegenden Erfin
dung. Bei diesem Beispiel wird nur der Unterschied gegenüber dem
Beispiel 1 beschrieben. Dieselben Bauteile wie die diejenigen
des Beispiels 1 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und
deren Beschreibung wird hier weggelassen.
Eine ringförmige Nut 70 ist an dem Abschnitt der inneren Um
fangswand des Zylinders 20 ausgebildet, der unter dem unteren
Totpunkt des Tauchkolbens 21 liegt, d. h. dem Abschnitt, mit dem
der Tauchkolben 21 immer in Kontakt ist, um den Tauchkolben 21
zu umgeben. Ein Teil des Kraftstoffs, der in einen (nicht ge
zeigten) winzigen Spalt zwischen der inneren Umfangswand des Zy
linders 20 und der äußeren Umfangsfläche des Tauchkolbens 21
ausleckt, während der Kraftstoff in der Druckkammer 22 unter
Druck gesetzt wird, wird in die ringförmige Nut 70 geleitet. Die
ringförmige Nut 70 ist an den Abschnitt des Überströmkanals 39
zwischen dem Überströmventil 41 und dem Druckeinstellventil 40
über einen Leckkanal 71 angeschlossen. Somit ist bei diesem Bei
spiel der in dem Überströmkanal 39 auftretende Unterdruck da
durch beseitigt, daß ermöglicht wird, daß der Kraftstoff, der in
die ringförmige Nut 70 ausgeleckt ist, in den Überströmkanal 39
über den Leckkanal 71 strömt.
Die Menge Q(t) von Kraftstoff, die in die ringförmige Nut 70 pro
Zeiteinheit ausleckt, wird durch die nachstehende Gleichung (4)
berechnet:
wobei d den Durchmesser des Tauchkolbens 21 bezeichnet, h die
Abmessung des Spalts zwischen der inneren Umfangswand des Zylin
ders 20 und der äußeren Umfangsfläche des Tauchkolbens 21 be
zeichnet, µ die Viskosität des Kraftstoffs bezeichnet, L(t) den
Abstand zwischen der ringförmigen Nut 70 und der oberen Fläche
des Tauchkolbens 21 bezeichnet, und wobei P(t) den Kraftstoff
druck in der Druckkammer 22 bezeichnet. Der Abstand L(t) und der
Kraftstoffdruck P(t) verändert sich über die Zeit, wenn sich der
Tauchkolben 21 hin- und herbewegt.
Durch Integrieren des derart berechneten Kraftstoffleckstroms
Q(t) über die Zeit, die für einen Hub des Tauchkolbens 21 erfor
derlich ist, wird eine Gesamtkraftstoffmenge ΔV berechnet, die
dazu in der Lage ist, dem Überströmkanal 39 von der ringförmigen
Nut 70 über den Leckkanal 71 zugeführt zu werden. Dann wird ein
Druckanstiegsbetrag Δp in dem Überströmkanal 39 erhalten, indem
die berechnete Gesamtkraftstoffmenge ΔV in die nachstehende
Gleichung (5) eingesetzt wird:
Δp = (ΔV/V) K . . .(5).
Bei diesem Beispiel wird der Abstand L(t), d. h. die Position
der ringförmigen Nut 70 an der inneren Umfangswand des Zylinders
20 so bestimmt, daß der Druckanstiegbetrag Δp größer als der
Druckunterschied ΔP ist, der vorstehend beschrieben worden ist,
d. h., so daß er groß genug ist, um den Unterdruck in dem Über
strömkanal 39 zu beseitigen.
Entsprechend kann bei diesem Beispiel wie beim Beispiel 2 der
Unterdruck fehlerfrei beseitigt werden und die Absenkung des be
trieblichen Ansprechverhaltens des Überströmventils 41 aufgrund
des in dem Überströmkanal 39 gehaltenen Unterdrucks kann verhin
dert werden.
Die Kraftstoffzufuhrvorrichtungen der vorstehenden, erfindungs
gemäßen Ausführungsbeispiele können wie folgt abgewandelt wer
den. Diese abgewandelten Beispiele sehen im wesentlichen diesel
ben Funktionen und Wirkungen wie diejenigen vor, die in den je
weiligen Beispielen beschrieben sind.
- 1) Beim Beispiel 2 (Fig. 3) sind der auslaßseitige Strömungska
nal 32 und der Abschnitt des Überströmkanals 39 zwischen dem ex
ternen Überströmraum 51 und dem Druckeinstellventil 40 aneinan
der über den Druckkanal 57 angeschlossen, wobei die Drossel 58
in dem Druckkanal 57 vorgesehen ist.
Mit dem vorstehenden Aufbau wird der Druck in dem Abschnitt des Überströmkanals 39 zwischen dem Überströmventil 41 und dem Druckeinstellventil 40 ein positiver Druck, wobei das Druckein stellventil 40 hauptsächlich offengehalten wird. Daher ist es möglich, das Druckeinstellventil 40 durch eine Drossel 72 zu er setzen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Dieses Ersetzen des Druckein stellventils 40 durch die Drossel 72 verringert die Kosten der Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung 10. - 2) Beim Beispiel 1 ist die Hülse 43 des Überströmventils 41 aus
einem Kunstharzmaterial hergestellt, um das Druckpulsieren des
Kraftstoffs zu verringern. Wahlweise kann beispielsweise der
Aufbau, der in Fig. 6 gezeigt ist, verwendet werden, um das
Druckpulsieren zu verringern.
In Fig. 6 ist ein Einfügeloch 44b in dem Fußendabschnitt des Stators 44 ausgebildet, wobei ein bewegliches Element 73 inner halb des Einfügelochs 44b vorgesehen ist, so daß sich das beweg liche Element 73 in dem Einfügeloch 44b bewegt, während es im engen Kontakt mit der Innenumfangswand des Einfügelochs 44b ist. Die Öffnung des Einfügelochs 44b am Fußende ist mit einem Deckel 74 abgedeckt und eine Feder 75 ist zwischen dem Deckel 74 und dem beweglichen Element 73 vorgesehen, um das bewegliche Element 73 zum Kopf des Stators 44 vorzuspannen. Eine Druckdämpfungskam mer 76 ist als ein innerer Raum innerhalb des Kopfabschnitts des Einfügelochs 44b ausgebildet und durch das bewegliche Element 73 definiert. Der Druckdämpfungsraum 76 ist an das Innere des Ein fügelochs 44b, das in dem Kopfabschnitt des Stators 44 ausgebil det ist, über eine Verbindungsbohrung 77 angeschlossen.
Mit dem vorstehenden Aufbau strömt Kraftstoff, der in den Spalt 54 eingeleitet wird, der zwischen dem Fußende des Ankers 53 und dem Kopf des Stators 44 ausgebildet ist, durch das Einfügeloch 44 und das Verbindungsloch 77 zu der Druckdämpfungskammer 76. Wenn der Kraftstoff in der Druckdämpfungskammer 76 ist, bewegt sich das bewegliche Element 73 zu einer Position, an der die durch den Druck des Kraftstoffs in der Druckdämpfungskammer 76 hervorgerufene Kraft und die Vorspannkraft der Feder 75 mitein ander ausgeglichen sind. Anders ausgedrückt verändert sich das Volumen der Druckdämpfungskammer 76 in Abhängigkeit von dem dar in vorherrschenden Kraftstoffdruck. Somit kann mit diesem Aufbau wie bei den vorstehenden Beispielen das Kraftstoffdruckpulsieren verringert werden, das in den Leitungen der Hochdruckkraftstoff vorrichtung 10 erzeugt wird.
Wahlweise kann beispielsweise eine Pulsierungsdämpfungseinrich tung in den Leitungen der Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung 10 angeordnet sein, um das Druckpulsieren zu verringern. - 3) Bei den vorstehenden Beispielen wird die vorliegende Erfin dung als eine Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung 10 für den Benzinmotor E für ein Fahrzeug eingesetzt. Wahlweise ist die vorliegende Erfindung auch bei einem Dieselmotor und einem Motor zur stationären Leistungsversorgung anwendbar.
- 4) Bei den vorstehenden Beispielen ist der Abschnitt des Zu fuhrkanals 35, der näher an der Druckkammer 22 liegt, gleich mit dem Abschnitt des Überströmkanals 39. Wahlweise kann der Zufuhr kanal 35 und der Überströmkanal 39 separat an der Druckkammer 22 angeschlossen sein.
- 5) Beim Beispiel 2 ist die Drossel 58 in dem Druckkanal 57 vor gesehen. Wahlweise kann die Drossel 58 weggelassen werden oder durch ein Rückschlagventil ersetzt werden, das die Strömung des Kraftstoffs nur von der Niederdruckförderpumpe 14 zu dem Über strömkanal 39 ermöglicht.
- 6) Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird das norma lerweise offene Elektromagnetventil als das Überströmventil 41 verwendet. Wahlweise kann ein normalerweise geschlossenes Elek tromagnetventil verwendet werden.
- 7) Bei den vorstehenden Beispielen wird die Menge des unter Druck von der Druckkammer 22 strömenden Kraftstoffs eingestellt, indem der Zeitpunkt verändert wird, zu dem das Überströmventil 41 geschlossen wird. Wahlweise kann sie durch Verändern des Zeitpunkts eingestellt werden, zu dem das Überströmventil 41 ge öffnet wird, indem es so eingerichtet wird, daß das Überström ventil 41 normalerweise geschlossen ist, bevor der Tauchkolben 21 damit beginnt, sich aufwärts zu bewegen.
Somit kann die Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung umfassen: ein Kraftstoffdruckhalteele
ment, das in dem Kraftstoffüberströmkanal angeordnet ist, um den
Kraftstoff in dem Kraftstoffüberströmkanal auf einem vorbestimm
ten Druck zu halten; und einen Druckpulsierungsdämpfungsmecha
nismus zum Unterdrücken eines Druckpulsierens in dem Abschnitt
des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraftstoffüberström
ventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement, wobei das Kraft
stoffüberströmventil einen Aufbau hat, bei dem der Ventilkörper
durch den Unterdruck in dem Abschnitt des Kraftstoffüberströmka
nals zwischen dem Kraftstoffüberströmventil und dem Kraftstoff
druckhalteelement unter Vorspannung auf dem Ventilsitz aufsitzt.
Mit dem vorstehend genannten Aufbau unterdrückt der Druckpul
sierungsdämpfungsmechanismus das Druckpulsieren in dem Abschnitt
des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraftstoffüberström
ventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement und unterdrückt so
mit, daß der innere Druck des Kraftstoffüberströmkanals auf ei
nem Unterdruck gehalten wird. Auf diese Weise kann die Absenkung
des betrieblichen Ansprechverhaltens des Kraftstoffüberströmven
tils aufgrund des Unterdrucks verhindert werden.
Somit hat die Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung die folgenden Wirkungen.
Der Kraftstoffströmungskanal zum Einleiten des Kraftstoffs in
die Kraftstoffdruckkammer und der Kraftstoffüberströmkanal, der
ermöglicht, daß der Kraftstoff von der Druckkammer in den Kraft
stofftank ausströmt, sind getrennt voneinander vorgesehen. Bei
diesem Aufbau wird Kraftstoff in die Druckkammer über den Kraft
stoffströmungskanal eingeleitet, wenn sich der Tauchkolben ab
wärts bewegt, unbeachtlich des Öffnens und Schließens des Kraft
stoffüberströmventils, und der Zeitpunkt, zu dem das Kraft
stoffüberströmventil geöffnet oder geschlossen wird, kann unter
voller Berücksichtigung der Ansprechverzögerung eingerichtet
werden. Folglich ist es möglich, sicherzustellen, daß eine vor
bestimmte Menge Kraftstoff in die Kraftstoffdruckkammer einge
leitet wird und darin unter Druck gesetzt wird, wodurch das
Kraftstoffzufuhrvermögen der Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrich
tung verbessert wird.
Erfindungsgemäß sind auch der Abschnitt des Kraftstoffströmungs
kanals stromaufwärts des Rückschlagventils und der Abschnitt des
Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraftstoffüberströmventil
und dem Kraftstoffdruckhalteelement aneinander über den Verbin
dungskanal angeschlossen sind. Entsprechend wird der mit der
Niederdruckpumpe gepumpte Kraftstoff dem Kraftstoffüberströmka
nal über den Verbindungskanal zugeführt, wodurch das Auftreten
eines Unterdrucks in dem Kraftstoffüberströmkanal unterdrückt
wird. Folglich kann erfindungsgemäß die Absenkung des betriebli
chen Ansprechverhaltens beim Öffnen des Kraftstoffüberströmven
tils verhindert werden.
Darüber hinaus ist erfindungsgemäß die Drossel in dem Verbin
dungskanal vorgesehen, um die Menge des darin strömenden Kraft
stoffs zu begrenzen. Dies verringert die Menge des Kraftstoffs,
der von dem Kraftstoffströmungskanal dem Kraftstoffüberströmka
nal über den Verbindungskanal zugeführt wird. Folglich ist er
findungsgemäß eine übermäßige Zufuhr an Kraftstoff von dem
Kraftstoffströmungskanal zu dem Kraftstoffüberströmkanal über
den Verbindungskanal unterdrückt. Die Schwierigkeit eines An
stiegs der Last der Niederdruckpumpe kann beispielsweise verhin
dert werden.
Des weiteren sind erfindungsgemäß der Reservoirraum, der an der
inneren Umfangswand des Zylinders ausgebildet ist, und der Ab
schnitt des Kraftstoffüberströmkanals zwischen dem Kraft
stoffüberströmventil und dem Kraftstoffdruckhalteelement anein
ander über den Verbindungskanal angeschlossen. Entsprechend wird
unter Druck gesetzter Kraftstoff, der aus der Kraftstoffdruck
kammer in den Reservoirraum ausgeleckt ist, dem Kraftstoffüber
strömkanal über den Verbindungskanal zugeführt, wodurch das Auf
treten eines Unterdrucks in dem Kraftstoffüberströmkanal unter
drückt wird. Folglich kann erfindungsgemäß die Absenkung des be
trieblichen Ansprechverhaltens beim Öffnen des Kraftstoffüber
strömventils weiter verhindert werden.
Zahlreiche andere Abwandlungen werden Fachleuten offensichtlich
sein und können von diesen leicht gemacht werden, ohne den in
den Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung zu ver
lassen. Entsprechend ist es nicht beabsichtigt, daß der in den
beigefügten Ansprüchen definierte Schutzbereich der Erfindung
durch die vorstehend angegebene Beschreibung beschränkt wird,
sondern daß die Ansprüche breit aufgefaßt werden.
Es ist eine Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brenn
kraftmaschine offenbart, die einen Kraftstoff auf einen hohen
Druck setzt und den unter Druck gesetzten Kraftstoff der Brenn
kraftmaschine E zuführt. Die Vorrichtung umfaßt: eine Kraft
stoffdruckkammer 22, die durch einen Zylinder 20 und einen
Tauchkolben 21 definiert ist, der in dem Zylinder 20 so angeord
net ist, daß er sich in dem Zylinder 20 hin- und herbewegt, ei
nen Kraftstoffströmungskanal 32 zum Herauspumpen des Kraftstoffs
von einem Kraftstofftank 13 mit einer Pumpe 14 und zum Schicken
des gepumpten Kraftstoffs zu der Kraftstoffdruckkammer 22; ein
Rückschlagventil 31, das in dem Kraftstoffströmungskanal 32 an
geordnet ist, um eine Strömung des Kraftstoffs nur zu der Kraft
stoffdruckkammer 22 zu ermöglichen; einen Kraftstoffzufuhrkanal
35, der die Kraftstoffdruckkammer 22 an der Brennkraftmaschine E
anschließt, um den Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer 22,
der durch die Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens 21 unter
Druck gesetzt ist, in die Brennkraftmaschine E zu drücken; einen
Kraftstoffüberströmkanal 29, der die Kraftstoffdruckkammer 22 an
dem Kraftstofftank 13 anschließt; ein Kraftstoffüberströmventil
41, das in dem Kraftstoffüberströmkanal 39 angeordnet ist, um
die Überströmmenge des Kraftstoffs zu verändern, die von der
Kraftstoffdruckkammer 22 zu dem Kraftstofftank 13 über den
Kraftstoffüberströmkanal 39 zurückzuführen ist, indem das Kraft
stoffüberströmventil 41 geöffnet und geschlossen wird, um eine
Menge des Kraftstoffs zu regulieren, die unter Druck von der
Kraftstoffdruckkammer 22 zu der Brennkraftmaschine E strömt.
Claims (4)
1. Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraft
maschine (E), die einen Kraftstoff auf einen hohen Druck setzt
und den unter Druck gesetzten Kraftstoff der Brennkraftmaschine
(E) zuführt, mit folgendem:
einer Kraftstoffdruckkammer (22), die durch einen Zylinder (20) und einen Tauchkolben (21) definiert ist, der in dem Zylinder (20) so angeordnet ist, daß er sich in dem Zylinder (20) hin- und herbewegt;
einem Kraftstoffströmungskanal (32) zum Herauspumpen des Kraft stoffs von einem Kraftstofftank (13) mit einer Pumpe (14) und zum Schicken des gepumpten Kraftstoffs zu der Kraftstoffdruck kammer (22);
einem Rückschlagventil (31), das in dem Kraftstoffströmungskanal (32) angeordnet ist, um eine Strömung des Kraftstoffs nur zu der Kraftstoffdruckkammer (22) zu ermöglichen;
einem Kraftstoffzufuhrkanal (35), der die Kraftstoffdruckkammer (22) an der Brennkraftmaschine (E) anschließt, um den Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer (22), der durch die Hin- und Herbe wegung des Tauchkolbens (21) unter Druck gesetzt ist, in die Brennkraftmaschine (E) zu drücken;
einem Kraftstoffüberströmkanal (29), der die Kraftstoffdruckkam mer (22) an dem Kraftstofftank (13) anschließt;
einem Kraftstoffüberströmventil (41), das in dem Kraftstoffüber strömkanal (39) angeordnet ist, um die Überströmmenge des Kraft stoffs zu verändern, die von der Kraftstoffdruckkammer (22) zu dem Kraftstofftank (13) über den Kraftstoffüberströmkanal (39) zurückzuführen ist, indem das Kraftstoffüberströmventil (41) ge öffnet und geschlossen wird, um eine Menge des Kraftstoffs zu regulieren, die unter Druck von der Kraftstoffdruckkammer (22) zu der Brennkraftmaschine (E) strömt.
einer Kraftstoffdruckkammer (22), die durch einen Zylinder (20) und einen Tauchkolben (21) definiert ist, der in dem Zylinder (20) so angeordnet ist, daß er sich in dem Zylinder (20) hin- und herbewegt;
einem Kraftstoffströmungskanal (32) zum Herauspumpen des Kraft stoffs von einem Kraftstofftank (13) mit einer Pumpe (14) und zum Schicken des gepumpten Kraftstoffs zu der Kraftstoffdruck kammer (22);
einem Rückschlagventil (31), das in dem Kraftstoffströmungskanal (32) angeordnet ist, um eine Strömung des Kraftstoffs nur zu der Kraftstoffdruckkammer (22) zu ermöglichen;
einem Kraftstoffzufuhrkanal (35), der die Kraftstoffdruckkammer (22) an der Brennkraftmaschine (E) anschließt, um den Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer (22), der durch die Hin- und Herbe wegung des Tauchkolbens (21) unter Druck gesetzt ist, in die Brennkraftmaschine (E) zu drücken;
einem Kraftstoffüberströmkanal (29), der die Kraftstoffdruckkam mer (22) an dem Kraftstofftank (13) anschließt;
einem Kraftstoffüberströmventil (41), das in dem Kraftstoffüber strömkanal (39) angeordnet ist, um die Überströmmenge des Kraft stoffs zu verändern, die von der Kraftstoffdruckkammer (22) zu dem Kraftstofftank (13) über den Kraftstoffüberströmkanal (39) zurückzuführen ist, indem das Kraftstoffüberströmventil (41) ge öffnet und geschlossen wird, um eine Menge des Kraftstoffs zu regulieren, die unter Druck von der Kraftstoffdruckkammer (22) zu der Brennkraftmaschine (E) strömt.
2. Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraft
maschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
ein Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72), das in dem Kraft stoffüberströmkanal (39) angeordnet ist, um den Kraftstoff in dem Kraftstoffüberströmkanal (39) auf einem vorbestimmten Druck zu halten;
einen Verbindungskanal (57), der einen Abschnitt des Kraft stoffströmungskanals (30) stromaufwärtig von dem Rückschlagven til (31) an einem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraftstoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoff druckhalteelement (40; 72) anschließt,
wobei das Kraftstoffüberströmventil (41) einen Aufbau hat, bei dem ein Ventilkörper (47a) durch einen Unterdruck, der in dem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraft stoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoffdruckhalteelement (40) auftritt, unter Vorspannung auf einem Ventilsitz (46b) auf sitzt.
ein Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72), das in dem Kraft stoffüberströmkanal (39) angeordnet ist, um den Kraftstoff in dem Kraftstoffüberströmkanal (39) auf einem vorbestimmten Druck zu halten;
einen Verbindungskanal (57), der einen Abschnitt des Kraft stoffströmungskanals (30) stromaufwärtig von dem Rückschlagven til (31) an einem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraftstoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoff druckhalteelement (40; 72) anschließt,
wobei das Kraftstoffüberströmventil (41) einen Aufbau hat, bei dem ein Ventilkörper (47a) durch einen Unterdruck, der in dem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraft stoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoffdruckhalteelement (40) auftritt, unter Vorspannung auf einem Ventilsitz (46b) auf sitzt.
3. Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraft
maschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Drossel (58) in dem Verbindungskanal (57) angeordnet ist,
um eine Menge des strömenden Kraftstoffs zu begrenzen.
4. Hochdruckkraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraft
maschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
ein Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72), das in dem Kraft stoffüberströmkanal (39) angeordnet ist, um den Kraftstoff in dem Kraftstoffüberströmkanal (39) auf einem vorbestimmten Druck zu halten;
einen Reservoirraum (70), der an einem Abschnitt einer inneren Umfangswand des Zylinders (20) ausgebildet ist, der in dauerndem Kontakt mit dem Tauchkolben (21) ist, um den Kraftstoff zu spei chern, der aus der Kraftstoffdruckkammer (22) ausgeleckt ist;
einen Verbindungskanal (71), der den Reservoirraum (70) an einem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraft stoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72) anschließt,
wobei das Kraftstoffüberströmventil (41) einen Aufbau hat, bei dem ein Ventilkörper (47a) durch einen Unterdruck, der in dem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraft stoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72) auftritt, unter Vorspannung auf einen Ventilsitz (46b) aufsitzt.
ein Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72), das in dem Kraft stoffüberströmkanal (39) angeordnet ist, um den Kraftstoff in dem Kraftstoffüberströmkanal (39) auf einem vorbestimmten Druck zu halten;
einen Reservoirraum (70), der an einem Abschnitt einer inneren Umfangswand des Zylinders (20) ausgebildet ist, der in dauerndem Kontakt mit dem Tauchkolben (21) ist, um den Kraftstoff zu spei chern, der aus der Kraftstoffdruckkammer (22) ausgeleckt ist;
einen Verbindungskanal (71), der den Reservoirraum (70) an einem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraft stoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72) anschließt,
wobei das Kraftstoffüberströmventil (41) einen Aufbau hat, bei dem ein Ventilkörper (47a) durch einen Unterdruck, der in dem Abschnitt des Kraftstoffüberströmkanals (39) zwischen dem Kraft stoffüberströmventil (41) und dem Kraftstoffdruckhalteelement (40; 72) auftritt, unter Vorspannung auf einen Ventilsitz (46b) aufsitzt.
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