DE19534286A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer derartigen aus der DE-OS 40 30 951 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist ein Pumpenkolben in einer Zylinderbohrung einer Zylinderbüchse axial geführt. Der von einem Nockenantrieb axial hin- und hergehend angetriebene Pumpenkolben begrenzt mit seiner einen Stirnseite einen Pumpenarbeitsraum in der Zylinderbüchse, in den eine von einem kraftstoffgefüllten Niederdruckraum ausgehende und vom Pumpenkolben zusteuerbare Steuerbohrung mündet und von dem eine Einspritzleitung zu einer Einspritzstelle an der zu versorgenden Brennkraftmaschine abführt.

Im Bereich der Kolbenführung weist die bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe drei Ringnuten in der Wand der Zylinderbohrung auf, von denen eine erste, dem Pumpenarbeitsraum am nächsten liegende, obere Ringnut zum Auffangen der Leckmenge des geförderten Kraftstoffes dient.

Diese obere Ringnut, die sogenannte Leckölnut, ist dazu mittels einer von dieser abführenden Leckölbohrung mit dem Niederdruckraum der Einspritzpumpe verbunden, in den der aufgefangene Kraftstoff zurückgeführt wird.

Am unteren Ende der Kolbenführung ist in der Zylinderbohrungswand eine untere, sogenannte Sperrölnut vorgesehen, die über einen Zuführungskanal an den Schmierölkreislauf der Einspritzpumpe bzw. der zu versorgenden Brennkraftmaschine angeschlossen ist und über die die Schmierung der engen Passung zwischen Pumpenkolbenschaft und Zylinderbohrung erfolgt. Zudem wird ein Durchlecken von Kraftstoff in den Federraum verhindert.

Zur Abführung von durchleckendem Kraftstoff und Schmieröl ist zudem eine sogenannte Mischölnut zwischen der oberen Leckölnut und der unteren Sperrnut in der Wand der Zylinderbohrung angeordnet, die über eine Abführungsbohrung mit einem Sammelraum außerhalb der Pumpe verbunden ist, in den das aufgefangene Gemisch aus Kraftstoff und Schmieröl abgeführt wird.

Dabei treten während des Betriebs der Einspritzpumpe, insbesondere bei der Verwendung von Schweröl als zu fördernden Kraftstoff hohe Temperaturbelastungen von bis zu 180°C an der Einspritzpumpe auf. Um dabei ein zu langes Verweilen des aus dem zugeführten Schmieröl gebildeten Sperröles in der hitzebeaufschlagten Sperrölnut zu vermeiden, was dort zu lackartigen Ablagerungen und Verkokungen führen kann, ist bei der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe eine Ausnehmung am Pumpenkolben vorgesehen, die die Sperrölnut zumindest im Bereich des oberen Totpunktes der Pumpenkolbenhubbewegung mit einem Federraum der Einspritzpumpe verbindet, so daß das Schmieröl aus der Sperrölnut kontinuierlich ausströmen kann und so ein gezielter Kreislauf an der Sperrölnut aufgebaut wird, der ein zu langes Verweilen von Schmieröl in der, großer Hitze ausgesetzten Sperrölnut mit den genannten Nachteilen vermeidet.

Dabei weist die bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe jedoch den Nachteil auf, daß bei Stillstand der Brennkraftmaschine und somit stehendem Pumpenkolben und laufender Schmierölpumpe in bestimmten oder in sämtlichen Pumpenkolbenstellungen eine ständig offene Verbindung vom Schmierölkreislauf in den Federraum der Einspritzpumpe besteht, was einen unzulässigen Schmieröldurchsatz und weiter eine unzulässige Ölansammlung im Federraum zur Folge hat.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine ständige Verbindung der Sperrölnut zum Federraum der Einspritzpumpe mit den daraus entstehenden Nachteilen sicher vermieden wird, ohne dabei den Schmierölkreislauf in der Sperrölnut wesentlich zu beeinträchtigen. Dabei wird durch das erfindungsgemäße "portionierte" Abführen von Schmieröl aus der Sperrölnut, nur während des Betriebs der Einspritzpumpe, in genügender Menge Schmieröl pulsierend abgeführt.

Dies erfolgt in vorteilhafter Weise durch das Vorsehen einer Ausnehmung in der Pumpenkolbenwand, deren axiale Erstreckung kleiner als der Abstand zwischen der Sperrölnut in der Zylinderbohrungswand und der an den Federraum angrenzenden Kante der Zylinderbohrung ist und die im Bereich des oberen Totpunktes der Kolbenbewegung die Sperrölnut überdeckt und im Bereich der unteren Totpunktlage des Pumpenkolbenhubs in den Federraum eintaucht. Dabei kann durch die Dimensionierung der Länge und des Aufnahmevolumens der in einer mittleren Kolbenstellung geschlossenen Ausnehmung, die in den Federraum geförderte Schmierölmenge so eingestellt werden, daß ein ausreichender Durchfluß an der Sperrölnut erzielt wird, ohne eine unzulässig große Schmierölmenge aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine zu entnehmen.

Die Ausnehmung im Pumpenkolben kann dabei als eine oder mehrere, vorzugsweise zwei im wesentlichen rechteckige Taschen oder auch als Ringnut ausgebildet sein, wobei alternativ auch andere Formen für die Ausnehmung möglich sind.

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

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Kraftstoffeinspritzpumpe und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1, in dem die Lage und Anordnung der mit der Sperrölnut zusammenwirkenden Ausnehmung am Pumpenkolben dargestellt ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Fig. 1 und in der Fig. 2 in einem vergrößerten Ausschnitt dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen weist eine in ein Pumpengehäuse 1 eingesetzte Zylinderbüchse 3 auf, in deren Zylinderbohrung 5 ein Pumpenkolben 7 axial gleitend geführt ist. Der von einem Nockenantrieb 9 axial hin- und hergehend angetriebene und zur Einstellung der Fördermenge in üblicher Weise verdrehbare Pumpenkolben 7 begrenzt dabei mit seiner einen, dem Nockenantrieb 9 abgewandten Stirnfläche 11 einen Pumpenarbeitsraum 13, von dem eine Einspritzleitung 15 zu einer nicht näher dargestellten Einspritzstelle an der zu versorgenden Brennkraftmaschine abführt, wobei in bekannter Weise ein Druckventil in die Einspritzleitung 15 eingesetzt sein kann. Die Kraftstoffzuführung in den Pumpenarbeitsraum 13 und die Abführung des überschüssigen, abgesteuerten Kraftstoffes aus diesem erfolgt über zwei radiale Steuerbohrungen 17 in der Wand der Zylinderbüchse 3, die von einem, die Zylinderbüchse 3 umgebenden kraftstoffgefüllten Niederdruckraum 19 ausgehend an die Wand der Zylinderbohrung 5 münden und die im Verlauf des Pumpenkolbenhubs durch die Mantelfläche des Pumpenkolbens 7 zusteuerbar sind. Zur Regelung der Fördermenge weist der Pumpenkolben 7 zudem zwei ständig mit dem Pumpenarbeitsraum 13 verbundene Schrägnuten 21 auf, die mit den Steuerbohrungen 17 zur Beendigung der Hochdruckförderung in bekannter Weise zusammenwirken.

Mit ihrem dem Pumpenarbeitsraum 13 abgewandten Ende ragt die Zylinderbüchse 3 in einen Federraum 22 der Einspritzpumpe, in der eine den Pumpenkolben 7 in Anlage am Nockenantrieb 9 haltende Rückstellfeder 24 angeordnet ist.

Für eine gute Schmierung der Lauffläche des mit einer engen Spielpassung in der Zylinderbohrung 5 geführten Pumpenkolbens 7 sind im Ausführungsbeispiel drei Ringnuten in der Wand der Zylinderbohrung 5 vorgesehen. Davon bildet eine dem Pumpenarbeitsraum 13 am nächsten liegende obere Ringnut eine Leckölnut 23, von der eine in den Niederdruckraum 19 mündende Leckölrückführungsbohrung 25 abführt, über die am Schaft des Pumpenkolben 7 entlangleckender Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 13 aufgefangen wird.

Eine dem Pumpenarbeitsraum 13 am weitesten entfernt liegende untere Ringnut in der Wand der Zylinderbohrung 5 bildet eine Sperrölnut 27, die über einen Zuführungskanal 29 an den Schmierölkreislauf der Einspritzpumpe und der Brennkraftmaschine angeschlossen ist und über diesen ständig mit Schmieröl befüllt wird, das während der Pumpenkolbenhubbewegung als Schmierfilm auf den die Sperrölnut 27 übertragenden Schaftteil des Pumpenkolbens 7 übertragen wird.

Eine dritte, zwischen der Leckölnut 23 und der Sperrölnut 27 angeordnete Ringnut in der Wand der Zylinderbohrung 5 ist als Mischölnut 31 ausgebildet, von der eine in einen nicht dargestellten Sammelraum außerhalb der Einspritzpumpe mündende Abführungsbohrung 33 abgeht und die eine verbleibende Restleckmenge von Kraftstoff und Schmieröl auffängt und aus der Zylinderbohrung 5 abführt.

Zur Abführung des Schmieröls aus der Sperrölnut 27 ist zudem wenigstens eine Ausnehmung in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 7 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei im wesentlichen rechteckige Taschen 35 gebildet ist, deren Erstreckung in Achsrichtung des Pumpenkolbens 7 kleiner ist als der Abstand zwischen der Sperrölnut 27 und einer die Zylinderbohrung 5 an ihrem federraumseitigen Ende begrenzenden Ringkante 37.

Die Taschen 35 sind dabei so am Pumpenkolben 7 angeordnet, daß sie in dessen oberer Totpunktlage die Sperrölnut 27 überdecken (siehe Fig. 1) und in der unteren Totpunktlage des Pumpenkolbens 7 in den Federraum 22 hineinragen. In einer Zwischenlage während der Pumpenkolbenhubbewegung sind die Taschen 35 dabei vollständig durch die Wand der Zylinderbohrung 5 verschlossen.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet in folgender Weise.

Während des Betriebs der zu versorgenden Brennkraftmaschine wird der Pumpenkolben 7 vom Nockenantrieb 9 im Zusammenwirken mit der Rückstellfeder 24 axial hin- und hergehend angetrieben. Dabei wird bei der abwärts gerichteten Kolbenhubbewegung Kraftstoff aus dem Niederdruckraum 19 über die Steuerbohrungen 17 in den Pumpenarbeitsraum 13 angesaugt. Bei der sich anschließenden Förderhubbewegung des Pumpenkolbens 7 in Richtung oberer Totpunkt wird zunächst noch Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 13 in die Steuerbohrungen 17 verdrängt.

Mit dem Überfahren des Pumpenkolbens 7 über die Steuerbohrungen 17 beginnt die Hochdruckförderung im Pumpenarbeitsraum 13, wobei sich infolge der Förderhubbewegung der Druck des im Pumpenarbeitsraum 13 eingeschlossenen Kraftstoffes bis zum Einspritzdruck erhöht und der Kraftstoff in bekannter Weise über ein an der Einspritzstelle vorgesehenes Einspritzventil in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Das Ende der Hochdruckeinspritzung wird durch das Überfahren der Schrägnuten 21 über die Steuerbohrungen 17 eingeleitet, in dessen Folge sich der unter hohem Druck stehende Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 13 in die Steuerbohrung 17 entspannt, so daß der Druck im Pumpenarbeitsraum und in der Einspritzleitung 15 wieder unter den notwendigen Einspritzdruck sinkt und das Einspritzventil schließt.

Die Schmierung des Pumpenkolbens 7 erfolgt durch das in die Sperrölnut 27 geförderte Schmieröl des Schmierölkreislaufs der Brennkraftmaschine, das sich dabei im Verlauf des Pumpenkolbenhubs über den die Sperrölnut 27 überfahrenden Teil des Pumpenkolbenschaftes verteilt.

Der zyklische und "portionierte" Austausch der Schmierölmenge in der Sperrölnut 27 erfolgt durch die Taschen 35. Dabei strömt die in der Sperrölnut 27 befindliche Schmierölmenge während der Überdeckung mit den Taschen 35 im Bereich der oberen Totpunktlage des Pumpenkolbens 7 aufgrund des Druckgefälles sehr rasch in die Taschen 35 über. Auf diese Weise wird kurzzeitig ein nahezu vollständiges Entleeren der Sperrölnut 27 erreicht, an das sich sofort ein erneutes Befüllen der Sperrölnut 27 anschließt, wobei dieser nahezu vollständige Austausch von Schmieröl auch bei hohen Betriebstemperaturen an der Einspritzpumpe ein Verkoken des in der Sperrölnut befindlichen Schmieröles verhindert. Bei der sich an die obere Totpunktlage anschließenden Pumpenkolbenbewegung in Richtung unterer Totpunkt durchlaufen die Taschen 35 einen Zwischenbereich, in dem sie vollständig von der Wand der Zylinderbohrung 5 verschlossen sind. Erst nach Eintauchen der Taschen 35 in den Federraum 22 entspannt sich die in den Taschen gesammelte Schmierölmenge in den Federraum 22 und strömt von dort über einen Rücklauf ab.

Dabei verhindert die Art der Schmierölabführung aus der Sperrölnut 27 mittels zusteuerbarer Taschen 35 oder anders geformter Ausnehmungen am Pumpenkolben 7 eine ständige oder langzeitige direkte Verbindung zwischen Sperrölnut 27 und dem Federraum 22, so daß nicht unkontrolliert viel Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine in den Federraum 22 der Einspritzpumpe abströmen kann.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Zylinderbohrung (5) einer Zylinderbüchse (3) axial hin- und hergehend angetriebenen Pumpenkolben (7), der mit seiner einen Stirnfläche (11) einen mit einem kraftstoffgefüllten Niederdruckraum (19) und mit einer Einspritzstelle verbindbaren Pumpenarbeitsraum (13) begrenzt, sowie mit wenigstens einer, im Bereich der Kolbenführung angeordneten Ringnut (27) in der Wand der Zylinderbohrung (5), die über einen Zuführungskanal (29) mit Schmieröl gefüllt wird und die während eines Teils des Pumpenkolbenhubs mit einer Ausnehmung (35) am Pumpenkolben (7) verbunden ist, über die sie zumindest mittelbar in einen, eine Rückstellfeder (24) des Pumpenkolbens (7) aufnehmenden Federraum (22) entleert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in Achsrichtung zum Pumpenkolben (7) gerichtete Erstreckung der Ausnehmung (35) im Pumpenkolben (7) kleiner als der Abstand zwischen der Ringnut (27) in der Zylinderbohrung (5) und einer, die Zylinderbohrung (5) an ihrem in den Federraum (22) ragenden Ende begrenzenden unteren Ringkante (37) ausgebildet ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Ausnehmungen (35) vorzugsweise zwei an der Mantelfläche des Pumpenkolbens (7) vorgesehen sind.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (35) als im wesentlichen rechteckige Taschen ausgebildet sind, die in der Winkellage versetzt zueinander am Pumpenkolben (7) angeordnet sind.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (35) am Pumpenkolben (7) als Ringnut ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (35) im Pumpenkolben (7) in dessen oberer Totpunktlage in Überdeckung mit der mit Schmieröl gefüllten Ringnut (27) steht und in der unteren Totpunktlage des Pumpenkolbens (7) in den Federraum (22) eingetaucht ist.