Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoff-Förderpumpe für eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus.

Eine derartige, aus der EP 0 166 995 Bl bekannte, als Zahnradförderpumpe ausgebildete Kraftstoff-Förderpumpe fördert den Kraftstoff aus einem Vorratstank in den Saugraum einer Kraftstoff-Einspritzpumpe. Dazu weist die Förderpumpe ein im Außeneingriff kämmendes Zahnradpaar auf, das Kraftstoff aus einem über eine Ansaugleitung mit dem Vorratstank verbundenen Ansaugraum in einen, über eine Förderleitung mit dem Saugraum der Kraftstoff-Einspritzpumpe verbundenen Druckraum fördert. Dabei ist zur Steuerung des Drucks im Druckraum bzw. der Fördermenge zur Kraftstoff- Einspritzpumpe ein Bypasskanal zwischen dem Druckraum und dem Ansaugraum der Kraftstoff-Förderpumpe vorgesehen. Das Aufsteuern dieses Bypasskanalε erfolgt dabei mittels in dem

Bypasskanal eingesetzten Druckventilε, das bei einer bestimmten Differenz zwischen Druck- und Ansaugraum in Abhängigkeit von der Federkraft der Ventilfeder einen bestimmten Öffnungsguerschnitt freigibt. Der Öffnungszeitpunkt des Druckventils läßt sich dabei über die Vorspannkraft der Ventilfeder verstellen, wozu die axiale Lage des Widerlagers der Druckventilfeder verstellbar ist.

Dabei weist die bekannte Kraftstoff-Förderpumpe jedoch den Nachteil auf, daß der das Druckventil aufnehmende Bypasskanal außerhalb der Förderpumpe bzw. räumlich relativ weit vom Zahnradpaar angeordnet ist, was einen erhöhten Bau- und Montageaufwand sowie einen hohen Bauraum zur Folge hat.

Aus der deutschen Patentanmeldung P 44 41 505.2 ist eine Kraftstoff-Förderpumpe bekannt, die die oben genannten Nachteile vermeidet. Der das Druckventil aufnehmende Bypasskanal ist in das Gehäuse der Förderpumpe integriert, so daß kein zusätzlicher Bauraum beansprucht wird. Diese bekannte Kraftstoff-Förderpumpe weist jedoch den Nachteil auf, daß bei einer sich in Betrieb befindenden Brennkraftmaεchine die geförderte Kraftstoffmenge wesentlich höher als die erforderliche KraftStoffmenge ist. Die zuviel geförderte Kraftstoffmenge wird über das Bypassventil von dem Druckraum in den Saugraum geführt, und durch den dadurch entstehenden Druckabfall am Ventil wird die Energie in Wärme umgewandelt, wodurch ein Verlust an Arbeitsleistung entsteht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Förderpumpe für eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen hat demgegenüber den Vo teil, daß ein Regelkreis in der

Kraftstoff-Förderpumpe geschaffen werden kann, der druck- und volumengesteuert ist. Dadurch kann die Verlustleistung um ein erhebliches Maß reduziert werden. Durch die Drosselung des in den Ansaugraum zugeführten Kraftεtromes kann verhindert werden, daß bei einem plötzlichen Druckanstieg infolge einer zu großen Fördermenge auf der Druckseite ein Teil der geförderten Kraftstoffmenge innerhalb der Kraftstoff- Förderpumpe über einen Bypaεεkanal umgepumpt wird und durch den Druckabfall am Bypasεventil Energie in Wärme umgewandelt wird. Die erfindungεgemäße Anordnung ermöglicht, daß durch einen Strömungskurzschluß über das Bypaεsventil und einer Drosselung der in den Ansaugraum zugeführten Kraftstoffmenge Druckspitzen in dem Druckraum abgebaut werden können und die zugeführte Menge durch die Saugdrosεelung reduziert wird.

Das in einem Gehäuse der Kraftstoff-Förderpumpe angeordnete und eine in den Ansaugraum führende Einlaßöffnung verschließende Drosεelventil weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß eine Kraftstoff-Förderpumpe mit einem geringen Bauraum ausgebildet werden kann. Das Drosselventil ist vorteilhafterweiεe über einen Steuerschieber mit dem Druckventil verbunden, so daß eine direkte Steuerung des Drosselventils über das Druckventil gegeben sein kann. Diese Anordnung weist desweiteren eine bauteilreduzierte Anordnung auf, wodurch eine kostengünstige und in der Montage vereinfachte Ausgestaltung einer Kraftstoff-Förderpumpe geschaffen werden kann.

Erfindungsgemäß kann auch eine Vielεtoffpumpe, z.B. für Schmieröl, die Merkmale einer Förderpumpe gemäß dem Anspruch 1 aufweisen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeiεpiele der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Förderpumpe dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Kraftstoff- Förderpumpe entlang der Linie I-I von Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoff-Förderpumpe mit abgenommenem Deckel,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 2 entlang der Linie III-III, in dem die Lage eines Kanals und des darin angeordneten Druckventilε und Droεselventils dargeεtellt ist und

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform des Druck¬ ventils und des Drosεelventils zu Fig. 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1 bis 3 ist in verschiedenen Ansichten eine erste Ausführungsform einer Kraftstoff-Förderpumpe dargestellt, die in eine nicht dargestellte Zulaufleitung von einem Vorratεtank zu einer Kraftstoff-Einspritzpumpe für

Brennkraftmaschinen eingesetzt ist. Dabei weist die Förderpumpe in ihrem Gehäuse 1 eine Pumpkammer 3 auf, in der ein rotierend angetriebenes Paar miteinander kämmender Zahnräder 7, 9 angeordnet ist. Dabei wird ein auf einer ersten Welle 5 befestigtes erstes Zahnrad 7 mittels eines nicht näher dargestellten externen Antriebselementeε rotierend angetrieben und überträgt diese Drehbewegung mittels einer Stirnverzahnung auf ein mit dem erεten Zahnrad 7 kämmendes zweites Zahnrad 9, das auf einer zweiten gehäusegelagerten Welle 11 angeordnet ist. Die Zahnräder 7, 9 teilen dabei die Pumpkammer 3 durch ihren Zahneingriff in zwei Teile, von denen ein erεter Teil einen Ansaugraum 13 und ein zweiter Teil einen Druckraum 15 bilden. Der Ansaugraum 13 ist dabei über je einen zwischen den Zahnnuten an der Stirnfläche des ersten Zahnrades 7 und des zweiten Zahnrades 9 und der Umfangs von der Pumpenrand 3 gebildeten Förderkanals 17 mit dem Druckraum 15 verbunden. Zudem weist der Ansaugraum 13 und der Druckraum 15 jeweils eine Anschlußöffnung 19, 21 in der Wand des Pumpengehäuses 1 auf, über die der Ansaugraum 13 mit einem Anschlußelement 14 einer nicht näher dargestellten Ansaugleitung vom Vorratεtank und der Druckraum 15 mit einer nicht dargestellten Förderleitung zum Saugraum der Kraftstoff-Einspritzpumpe verbunden ist. Dabei bildet die Anεchlußöffnung in den Anεaugraum 13 eine Einlaßöffnung 19 und die Anεchlußöffnung in den Druckraum 15 eine Auεlaßöffnung 21. Die Pumpkammer 3 iεt auf ihrer einen Stirnseite in Achsrichtung der Wellen 5 und 11 von einem Gehäusedeckel 23 verschlossen, der in der Darstellung der Fig. 2 abgenommen wurde und so eine Ansicht des Pumpeninneren ermöglicht.

Für eine Drucksteuerung des Förderdruckes im Druckraum 15 ist desweiteren ein Kanal 25 im Pumpengehäuεe 1 vorgeεehen.

Dieser Kanal 25 wird durch eine Bohrung in einem, die Pumpkammer 3 auf ihrer dem Gehäusedeckel 23 abgewandten Stirnseite begrenzenden, den Druck von der Saugseite trennenden und dabei eine Pumpkammerwand bildenden Gehäusesteg 27 gebildet. Dabei ist die den Kanal 25 bildende Bohrung so angeordnet, daß ihr Querschnitt in axialer Richtung projeziert vollständig innerhalb des lichten Querschnitts der Einlaßöffnung 19 liegt. Die den Kanal 25 bildende Bohrung ist als Durchgangεbohrung aufgeführt, deren eines Ende in den Druckraum 15 und deren anderes Ende in den Ansaugraum 13 mündet und einen Bypasskanal bildet. Am druckεeitigen Ende weist der Bypasskanal 25 eine durch einen Bohrungsabsatz gebildete Querschnittεverringerung in Richtung Druckraum 15 auf, wobei die gebildete bypaεεkanalseitige Ringschulter einen Ventilsitz 29 eines in dem Kanal 25 gesetzten Druckventils 31 bildet. An diesem Ventilsitz 29 kommt ein Ventilschließglied 33 des Druckventils 31 mit einer an seiner druckraumseitigen Stirnseite gebildeten Dichtfläche 25 infolge der Kraft einer Ventilfeder 37 zur Anlage. Diese Ventilfeder 37 im Kanal 25 greift dabei über einen Absatz am Ventilschließglied 33 an und stützt sich andererεeitε an einer in das saugraumseitige Ende des Kanals 25 eingeεetzten Spannhülse 39 ab. Diese Spannhülse 39 ist dabei analog zu den übrigen Bauteilen des Druckventils 31 über die Einlaßöffnung 19 in den Kanal 25 einsetzbar, wobei über die axiale Einbautiefe der, einen Durchflußquerεchitt freigebenden, Spannhülεe 39 die Vorεpannkraft der Ventilfeder 37 und εomit der Öffnungεdruck des Druckventilε 31 im Kanal 25 dem Druckraum 15 und dem Ansaugraum 13 einstellbar ist. Die Spannhülse 39 kann dabei in den Kanal 25 eingepreßt oder mittelε eines Gewindes eingeschraubt sein, so daß eine sehr genaue axiale Lagefixierung der Spannhülse 39 möglich iεt.

In der Einlaßöffnung 19 iεt ein Droεεelventil 40 angeordnet. Dieεes Drosselventil 40 weist ein Anschlußelement 14 auf, das in die Einlaßöffnung eingeschraubt iεt. Dieεeε Anεchlußelement 14 kann auch mittels eines

Schnellverεchluεεes oder mittelε einer Schnellverbindung in die Einlaßöffnung 19 eingebracht sein. Das Anschlußelement 14 weist einen Bund 41 auf, der am Randbereich der Einlaßöffnung 19 anliegt und in axialer Richtung eine lagerichtige Positionierung ermöglicht. An einem εaugraumseitigen Ende weist das Anschlußelement 14 einen Ventilsitz 42 auf, an dem eine Dichtfläche 43 eines Ventilschließgliedes 44 über einen Steuerschieber 46 zur Anlage kommt, der einεtückig mit dem Ventilschließglied 33 des Druckventilε 31 verbunden iεt. Daε Ventilεchließglied 44 weiεt entgegen der Kraftstoff- Förderrichtung ein Führungseiement 47 auf, das im Querschnitt gesehen kegelförmig ausgebildet iεt und einεtückig mit dem Ventilεchließglied 44 verbunden iεt. Ein an die Kegelfläche anschließender zylindrischer Abschnitt 48 des Führungselementes 47 iεt koaxial zum Innendurchmeεεer deε Anschlußelementes 14 ausgebildet und ist in axialer Richtung zum Anschlußelement 14 gleitend geführt. In Strömungsrichtung gesehen weist das Führungselement 47 mehrere Vertiefungen auf, so daß der zugeführte Kraftstoff im wesentlichen ungeεtört an dem Führungselement 47 vorbeiεtrömen kann. Vorteilhafterweise sind vier um 90° zueinander versetzte Flügel vorgesehen, die sich bis zur Innenwand deε Anschlußelementes 14 erstrecken.

Daε Ventilschließglied 44 mit dem Führungseiement 47 kann vorteilhafterweise aus Kunstεtoff ausgebildet sein und ist auf ein freies Ende deε Steuerschiebers 46 über eine Raεt- und/oder Schnappverbindung befestigbar.

Alternativ kann anstelle deε kegelförmigen Ventilεitzeε 42 ein kugelförmiger Ventilsitz vorgesehen sein. Darüber hinaus können weitere geometrische Formen möglich sein, die ermöglichen, daß der in den Anεaugraum 15 führende Leitungsquerschnitt verschließbar ist.

In Fig. 4 iεt eine alternative Ausführungsform eines Droεselventils 50 gegenüber dem Droεεelventil 40 in Fig. 3 dargeεtellt. Eine in den Kanal 25 eingebrachte Spannhülεe 39 erstreckt sich durch den Ansaugraum 13 bis zur Einlaßöffnung 19 und weiεt einen Durchgang 51 auf, der durch eine koaxiale Bohrung 52 zur Einlaßöffnung und einer radial in den Ansaugraum 13 führenden Drosselbohrung 53 gebildet ist. Die Spannhülεe 39 iεt als Drosεelbuchse auεgebildet, in der der Steuerεchieber 46 axial bewegbar geführt iεt. Der Steuerschieber 46 ist einstückig mit dem Ventilschließglied 33 verbunden und weist an dessen gegenüberliegenden Ende ein Ventilschließglied 54 auf, das durch einen O-Ring ausgebildet iεt, der die Bohrung 52 der Spannhülεe 39 abdichtet. Die Bohrung 52 der Spannhülse 39 iεt alε Ventilεitz des Drosselventilε 50 auεgebildet.

In dem Gehäuεe 1 ist parallel zum Kanal 25 unmittelbar nach dem Ventilsitz 35 ein Bypasskanal 56 vorgesehen, der eine Rückführung der Kraftstoffmenge aus dem Druckraum 15 in den Ansaugraum 13 ermöglicht, sobald das Druckventil 31 sich öffnet.

Beide erfindungsgemäßen Kraftstoff-Förderpumpen arbeiten nach demselben Prinzip, wobei die Arbeitsweiεe beispielhaft an dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungεbeiεpiel näher erläutert iεt.

Im Betrieb der Brennkraftmaschinen werden die Kraftstoff- Einεpritzpumpe und die Kraftεtoff-Förderpumpe proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaεchine angetrieben. Dieε erfolgt bei den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kraftstoff- Förderpumpen mittelε eineε der erεten Welle 5 von außen angreifenden, nicht dargeεteilten mechaniεchen Übertragungselements. Durch die Rotation deε erεten Zahnradeε 7 und deε mit dieεem kämmenden zweiten Zahnrades 9 wird Kraftεtoff auε dem Anεaugraum 13 entlang dem Förderkanal 17 in den Druckraum 15 gefördert. Dabei entsteht in dem Ansaugraum 13 ein Unterdruck, der ausreicht, um Kraftstoff über die Ansaugleitung aus dem Vorratstank anzuεaugen. Der im Druckraum 15 aufgebaute Kraftstoffdruck bewirkt eine Kraftεtoff-Förderung aus diesem über eine Förderleitung in den Saugraum der zu versorgenden Kraftstoff-Einspritzpumpe.

Bei stillstehender Brennkraftmaschine ist das Druckventil 31 mit dem wirkverbundenen Drosselventil 50 in der in Fig. 4 dargestellten Position angeordnet. Im geschlossenen Zustand des Druckventils 31 ist das Drosselventil 50 in einer offenen Position gehalten, wodurch Kraftstoff aus dem Vorratstank in den Ansaugraum 13 εtrömen kann. Im Betrieb der Brennkraftmaschine erhöht sich im Druckraum 15 aufgrund deε zuviel geförderten Kraftεtoffs der Druck, wodurch daε Druckventil 31 sich entgegen der Ventilfeder 37 öffnet. Gleichzeitig wird das Drosselventil 50 über den Steuerschieber 46 nach rechts in Richtung auf die Einlaßöffnung 19 bewegt. Bei geringem Überdruck öffnet sich das Druckventil 31, wodurch ein Strömungskurzschluß von dem Druckraum 15 zum Ansaugraum 13 über den Bypaεεkanal 56 gegeben iεt. Gleichzeitig wird daε Ventilschließglied 54 über den Steuerschieber 56 nach rechts bewegt, wodurch der Querschnitt der Bohrung 53 verringert und der

Saugdrosseleffekt verstärkt wird, so daß weniger Kraftεtoff in den Ansaugraum 13 strömen kann. Sobald der Gegendruck im Druckraum 15 weiter ansteigt, vergrößert sich der Ventilhub des Ventilschließgliedes 33, biε daε Ventilschließglied 54 deε Drosselventils 50 die Bohrung 52 vor der Droεselbohrung 53 in Kraftstoff-Förderrichtung gesehen schließt. In dieser Position gibt der Ventilkörper 33 des Druckventilε 31 den Bypaεεkanal 56 vollständig frei, wodurch ein Strömungskurzεchluß zwiεchen dem Druckraum 15 und dem Anεaugraum 13 gegeben iεt und eine Kraftεtoffrückführung von dem Druckraum 15 in den Anεaugraum 13 ermöglicht iεt. Dadurch können sich in dem Druckraum 15 aufbauende Druckspitzen abgebaut werden, wodurch eine Dämpfung bewirkt werden kann und Belastungεεpitzen vermieden werden. Durch die direkte Verbindung des Druckventils 31 mit dem Drosεelventil 50 über den Steuerεchieber 46 kann ein εtabiler Zuεtand in der Kraftεtoff-Förderpumpe aufgebaut werden, wodurch eine dem Kraftstoffbedarf angepaßte gleichmäßige Förderung der Kraftstoffmenge erzielt werden kann.

Im Unterεchied zu Fig. 4 wird bei der Auεführungsform in Fig. 3 ein Strömungskurzschluß dadurch erreicht, daß zwischen dem Druckraum 15 und dem Ansaugraum 13 eine Rückführung der Kraftstoffmenge durch einen an dem Ventilschließglied 33 vorbeiströmenden in den Bypasskanal 25 einströmenden Kraftstoff gegeben ist. Das Ventilεchließglied 33 weist in seiner Umfangswand Vertiefungen auf, damit der Kraftstoff in den Bypaεskanal 25 einströmen kann.

Sobald der in dem Druckraum 15 überhöhte Druck wieder abfällt, wird das Druckventil 31 über die Ventilfeder 37 auf den Ventilsitz 29 zugeführt, wodurch der Durchgang 53 zumindest teilweise oder vollständig geöffnet wird, so daß

Kraftstoff aus dem Vorratstank in den Ansaugraum 13 nachströmen kann.