DE102008015612A1

DE102008015612A1 - Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008015612A1
Application number: DE102008015612A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Domberger; Dieter Neumann
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-01
Also published as: JP2009236114A; FI20095250A; CN101545435A; FI20095250A0; KR20090102632A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Kolben (10), wobei mit dem oder jedem Kolben ein Saugraum (16) und ein Hochdruckraum (17), die über mindestens eine Saugbohrung (18) miteinander verbindbar sind, derart zusammenwirken, dass der oder jeder Kolben (10) entweder die oder jede Saugbohrung (18) verschließt und so einen Kraftstofffluss vom Saugraum (16) in den Hochdruckraum (17) unterbindet und die oder jede Saugbohrung (18) freigibt und so eine Befüllung des Hochdruckraums (17) mit Kraftstoff vom Saugraum (16) aus ermöglicht. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe umfasst einen vom Saugraum (16) getrennten Absteuerraum (19), der über mindestens eine Absteuernut (24) und mindestens eine Absteuerbohrung (22) mit dem Hochdruckraum (17) derart verbindbar ist, dass der oder jeder Kolben (10) entweder die oder jede Saugbohrung (18) freigibt und einen Zulauf von Kraftstoff aus Saugraum (16) in den Hochdruckraum (17) ermöglicht oder die oder jede Absteuerbohrung (22) freigibt und einen Ablauf von Kraftstoff aus dem Hochdruckraum (17) in den Absteuerraum (19) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, nämlich eine Kraftstoffeinspritzpumpe, für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Praxis bekannte, schrägkantengesteuerte Kolbenhochdruckkraftstoffeinspritzpumpen für Brennkraftmaschinen verfügen üblicherweise über einen Kolben, wobei mit dem Kolben der Kraftstoffpumpe ein Saugraum sowie ein Hochdruckraum zusammenwirken. Der Saugraum sowie der Hochdruckraum der Kraftstoffpumpe sind üblicherweise über mindestens eine Saugbohrung miteinander verbunden, wobei der Kolben der Kraftstoffpumpe in einer Position die oder jede Saugbohrung verschließt und so einen Kraftstofffluss vom Saugraum in den Hochdruckraum unterbindet. In einer anderen Position des Kolbens gibt derselbe die oder jede Saugbohrung frei und ermöglicht so eine Befüllung des Hochdruckraums mit Kraftstoff vom Saugraum aus. Der Kraftstoff gelangt in den Saugraum der Kraftstoffpumpe über ein sogenanntes Vorfördersystem, und ausgehend vom Saugraum über die oder jede Saugbohrung in den Hochdruckraum, und zwar abhängig von der Position des Kolbens der Kraftstoffpumpe, wobei die Position des Kolbens über einen Nocken gesteuert wird.
In dem Fall, in welchem der Kolben die oder jede Saugbohrung verschließt, wird ein Kraftstofffluss vom Saugraum in den Hochdruckraum unterbunden und der Kraftstoff wird im Hochdruckraum so weit verdichtet, dass eine Einspritzung in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem definierten Druck erfolgen kann. Sobald der Kolben die oder jede Saugbohrung wieder beginnt freizugeben, endet die Einspritzphase, wobei dann vom Hochdruckraum aus Kraftstoff in den Saugraum der Kraftstoffpumpe zurückströmt.
Der Kolben einer solchen Kraftstoffpumpe verfügt über Steuerkanten, nämlich eine Förderbeginn-Steuerkante und eine Förderende-Steuerkante, die den sogenannten Nutzhub und damit die Einspritzmenge der Kraftstoffpumpe bestimmen. Die oder jede den Saugraum mit dem Hochdruckraum verbindende Saugbohrung wird mit Hilfe der Steuerkanten des Kolbens verschlossen bzw. geöffnet. Beim Schließen der oder jeder Saugbohrung wird durch den sich nach oben bewegenden Kolben im Hochdruckraum vorhandener Kraftstoff zurück in die oder jede Saugbohrung verdrängt, wobei diese Rückströmung in der oder jeder Saugbohrung Kavitationsblasen erzeugt. Dann, wenn die Förderende-Steuerkante des Pumpenkolbens die oder jede Saugbohrung wieder öffnet, steigt der Druck in der oder jeder Saugbohrung stark an, wodurch die Kavitationsblasen implodieren können. Hierdurch können Kavitationsschäden sowohl am Kolben im Bereich seiner Steuerkanten als auch in der oder jeder Saugbohrung verursacht werden. Es besteht daher Bedarf an einer Kraftstoffpumpe, die unempfindlich gegenüber solchen Kavitationsschäden ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Kraftstoffpumpe zu schaffen. Dieses Problem wird durch eine Kraftstoffpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe umfasst einen vom Saugraum getrennten Absteuerraum, der über mindestens eine Absteuernut und mindestens eine Absteuerbohrung mit dem Hochdruckraum derart verbindbar ist, dass der oder jeder Kolben entweder die oder jede Saugbohrung freigibt und einen Zulauf von Kraftstoff aus Saugraum in den Hochdruckraum ermöglicht, oder die oder jede Absteuerbohrung freigibt und einen Ablauf von Kraftstoff aus dem Hochdruckraum in den Absteuerraum ermöglicht.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe wird der Zulauf des Kraftstoffs in den Hochdruckraum vom Ablauf des Kraftstoffs aus dem Hochdruckraum getrennt, nämlich dadurch, dass die Kraftstoffpumpe zusätzlich zum Saugraum, der über mindestens eine Saugbohrung mit dem Hochdruckraum verbindbar ist, einen vom Saugraum getrennten Absteuerraum aufweist, der über mindestens eine Absteuerbohrung mit dem Hochdruckraum verbindbar ist.
Hierdurch kann vermieden werden, dass sich in der oder jeder Saugbohrung sowie im Saugraum bei Förderende eine Druckerhöhung ausbildet, durch die in der oder jeder Saugbohrung vorhandene Kavitationsblasen implodieren. Kavitationsschaden können so effektiv vermieden werden.
Vorzugsweise sind im Saugraum sowie im Absteuerraum unterschiedlich hohe Drücke einstellbar, wobei im Saugraum ein höherer Druck herrscht als im Absteuerraum. Hierdurch kann der Entstehung von Kavitationsblasen effektiv entgegengewirkt werden. Ferner kann verhindert werden, dass im Absteuerraum eine unzulässige Druckerhöhung auftritt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: einen schematisierten, ausschnittsweisen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine.
1 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe, nämlich durch eine sogenannte schrägkantengesteuerte Kolbenhochdruckeinspritzpumpe, die insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommt.
Die Kraftstoffpumpe der 1 verfügt über einen Kolben 10, der in einem Pumpenzylinder 11 geführt ist, nämlich derart, dass der Kolben 10 gesteuert über einen Nocken 12 im Pumpenzylinder 11 auf- und abbewegbar ist. Der Kolben 10 verfügt im Bereich seines Kolbenkopfes über Steuerkanten, nämlich eine Förderbeginn-Steuerkante 13 und eine Förderende-Steuerkante 14.
Die beiden Steuerkanten 13, 14 definieren zusammen den sogenannten Nutzhub und damit die Einspritzmenge der Kraftstoffpumpe. Der Kolben 10 der Kraftstoffpumpe wirkt mit einem in ein Pumpengehäuse 15 eingebrachten Saugraum 16 sowie mit einem Hochdruckraum 17 des Pumpenzylinders 11 zusammen, wobei der Saugraum 16 über mindestens eine Saugbohrung 18 mit dem Hochdruckraum 17 verbindbar ist. In 1 ist lediglich eine Saugbohrung 18 gezeigt, über die der Saugraum 16 mit dem Hochdruckraum 17 verbindbar ist. Es können auch mehrere derartige Saugbohrungen vorhanden sein.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe weist zusätzlich zum Saugraum 16 einen Absteuerraum 19 auf, der ebenfalls in das Pumpengehäuse 15 eingebracht ist und vom Saugraum 16 über eine Wandung 20 getrennt ist. In Axialrichtung des Pumpenkolbens 10 gesehen ist der Saugraum 16 vom Absteuerraum 19 derart getrennt, dass der Saugraum 16 einen geringeren Abstand zu einer Leitung 21 aufweist, als der Absteuerraum 19, wobei der Hochdruckraum 17 über die Leitung 21 mit nicht dargestellten Einspritzdüsen in Verbindung steht, um den im Hochdruckraum 17 verdichteten Kraftstoff in Zylinder einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Es können auch mehrere derartige Leitungen 21 vorhanden sein.
Der Absteuerraum 19 ist mit dem Hochdruckraum 17 über mindestens eine Absteuerbohrung 22 und mindestens eine Absteuernut 24 verbindbar, wobei die oder jede Absteuerbohrung 22 von der oder jeder Saugbohrung 18 derart räumlich getrennt ist, dass dieselben in Axialrichtung des Kolbens 10 gesehen durch eine Wandung 23 voneinander getrennt sind. Der Absteuerraum 19 ist über die oder jede Absteuerbohrung 22 und die oder jede Absteuernut 24 derart mit dem Hochdruckraum 17 verbindbar, dass der Kolben 10 entweder die oder jede Saugbohrung 18 freigibt und so einen Zulauf von Kraftstoff aus dem Saugraum 16 in den Hochdruckraum 17 ermöglicht, oder die oder jede Absteuerbohrung 22 freigibt und so einen Ablauf von Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 17 über die oder jede Absteuernut 24 in den Absteuerraum 19 ermöglicht.
Es ist demnach entweder der Saugraum 16 über die oder jede Saugbohrung 18 mit dem Hochdruckraum 17 oder der Absteuerraum 19 über die oder jede Absteuerbohrung 22 sowie die oder jede Absteuernut 24 mit dem Hochdruckraum 17 verbunden. Es sind niemals gleichzeitig der Saugraum 16 und der Absteuerraum 19 mit dem Hochdruckraum 17 verbunden.
Es ist demnach die Grundidee der hier vorliegenden Erfindung, durch übereinander angeordnete, räumlich voneinander getrennte Bohrungen, nämlich durch mindestens eine Saugbohrung 18 und mindestens eine Absteuerbohrung 22, die in voneinander getrennte und beabstandete Räume, nämlich entweder den Saugraum 16 oder den Absteuerraum 19 münden, das Befüllen des Hochdruckraums 17 mit Kraftstoff und das Absteuern des Hochdruckraums 17 räumlich voneinander zu trennen.
Dadurch erfolgt im Saugraum 16 bei Förderende keine Druckerhöhung durch den Absteuervorgang, sodass in der oder jeder Saugbohrung 18 keine eventuell vorhandenen Kavitationsblasen implodieren können. Dann, wenn die Förderende-Steuerkante 14 die oder jede Absteuerbohrung 22 freigibt, kann im Hochdruckraum 17 vorhandener Kraftstoff, der nicht über die oder jede Leitung 21 einem Einspritzventil zugeführt wird, über die oder jede Absteuerbohrung 22 und die oder jede Absteuernut 24 in den Absteuerraum 19 verdrängt werden.
Es ist möglich, im Saugraum 16 und im Absteuerraum 19 unterschiedlich hohe Drücke einzustellen, wobei der Druck im Saugraum 16 typischerweise höher ist als der Druck im Absteuerraum 19. Hierdurch kann einerseits der Entstehung von Kavitationsblasen entgegengewirkt werden, andererseits kann vermieden werden, dass sich im Absteuerraum 19 eine unzulässige Druckerhöhung ausbildet.
Der axiale Abstand zwischen der oder jeder Saugbohrung 18 und der oder jeder Absteuerbohrung 22 ist derart bemessen, dass einerseits ein über die Steuerkanten 13, 14 des Kolbens 10 definierter maximaler Nutzhub bereitgestellt werden kann und andererseits die Wandung 23 zwischen der oder jeder Saugbohrung 18 und der oder jeder Absteuerbohrung 19 sich einstellenden Druckbelastungen standhält.

10: Kolben
11: Pumpenzylinder
12: Nocken
13: Förderbeginn-Steuerkante
14: Förderende-Steuerkante
15: Pumpengehäuse
16: Saugraum
17: Hochdruckraum
18: Saugbohrung
19: Absteuerraum
20: Wandung
21: Leitung
22: Absteuerbohrung
23: Wandung
24: Absteuernut

Claims

Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Kolben, wobei mit dem oder jedem Kolben ein Saugraum und ein Hochdruckraum, die über mindestens eine Saugbohrung miteinander verbindbar sind, derart zusammenwirken, dass der oder jeder Kolben entweder die oder jede Saugbohrung verschließt und so einen Kraftstofffluss vom Saugraum in den Hochdruckraum unterbindet oder die oder jede Saugbohrung freigibt und so eine Befüllung des Hochdruckraums mit Kraftstoff vom Saugraum aus ermöglicht, gekennzeichnet durch einen vom Saugraum (16) getrennten Absteuerraum (19), der über mindestens eine Absteuernut (24) und mindestens eine Absteuerbohrung (22) mit dem Hochdruckraum (17) derart verbindbar ist, dass der oder jeder Kolben (10) entweder die oder jede Saugbohrung (18) freigibt und einen Zulauf von Kraftstoffaus Saugraum (16) in den Hochdruckraum ermöglicht, oder die oder jede Absteuerbohrung (22) freigibt und einen Ablauf von Kraftstoffaus dem Hochdruckraum (17) in den Absteuerraum (19) ermöglicht.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugraum (16) und der Absteuerraum (19) in Axialrichtung des Kolbens (10) zueinander versetzt und durch eine Wandung (20) voneinander getrennt sind.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Saugraum (16) und im Absteuerraum (19) unterschiedlich hohe Drücke einstellbar sind.
Kraftstoffpumpe nach der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Saugbohrung (18) und die oder jede Absteuerbohrung (22) in Axialrichtung des Kolbens (10) zueinander versetzt und durch eine Wandung (23) voneinander getrennt sind.
Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugraum (16) über die oder jede Saugbohrung (18) mit dem Hochdruckraum (17) und der Absteuerraum (19) über die oder jede Absteuernut (24) und die oder jede Absteuerbohrung (22) mit dem Hochdruckraum (17) derart verbindbar ist, dass entweder der Saugraum (16) oder der Absteuerraum (19) mit dem Hochdruckraum (17) verbunden ist, dass jedoch niemals gleichzeitig der Saugraum (16) und der Absteuerraum (19) mit dem Hochdruckraum (17) verbunden sind.
Kraftstoffpumpe nach Anspruche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand zwischen der oder jeder Saugbohrung (18) und der oder jeder Absteuerbohrung (22) derart bemessen ist, dass einerseits ein über Steuerkanten (13, 14) des Kolbens (10) definierter Nutzhub bereitstellbar ist, und dass andererseits die Wandung (23) zwischen der oder jeder Saugbohrung (16) und der oder jeder Absteuerbohrung (22) sich einstellenden Druckbelastungen standhält.