DE19543116A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Durch die DE-C-24 49 332 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art bekannt, die einen Pumpenkolben aufweist, der in der Gehäusebohrung hin- und hergehend angetrieben ist und zugleich auch rotierend angetrieben wird und dabei mit seiner Verteileröffnung als Verteiler dient. Bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist etwa der Verteileröffnung gegenüber liegend eine weitere Längsnut an der Mantelfläche des Pumpenkolbens angeordnet, die in ständiger Verbindung mit dem unter Hochdruck der Verteileröffnung zugeführten Kraftstoffs steht. Mit einer solchen Ausgestaltung wird etwa diametral der Verteileröffnung gegenüber liegend eine Druckbeaufschlagung zwischen Pumpenkolben und Gehäusebohrung erzielt derart, daß der Pumpenkolben gleichmäßig durch die Druckkräfte belastet ist und die Neigung zum Fressen des Kolbens innerhalb der Gehäusebohrung vermindert wird. Diese zusätzliche Nut kommt regelmäßig mit nicht an der Einspritzung teilnehmenden Einspritzleitungen in Verbindung und führt mit einer zugleich durch die Verteileröffnung geöffneten Einspritzleitung einen Druckausgleich zwischen diesen Leitungen in einer Saugphase des Pumpenkolbens durch.

Diese Ausgestaltung hat den Nachteil, daß trotz eines Kräfteausgleichs der am Pumpenkolben erzielt wird, durch die großflächigen Nuten- in der Mantelfläche des Verteilers bzw. Pumpenkolbens eine Unterbrechung des Schmierölfilmes statt­ findet, der den Pumpenkolben bei seiner Drehung in der Gehäusebohrung Kraftstoffeinspritzpumpe tragen soll.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß durch die Ringnut eine Verbindung hergestellt wird zwischen dem unmittelbar an die Austrittsöffnung angrenzenden Bereich zwischen der Mantelfläche des bewegten Teiles und Gehäusebohrung und dem diametral gegenüber liegenden Teil dieses Bereiches. Im Bereich direkt angrenzend an die Austrittsöffnung herrscht ein hoher Kraftstoffdruck in dem geringen Spalt zwischen der Mantelfläche des bewegten Teiles und der Gehäusebohrung. Die dort herrschenden hohen Druckkräfte bewirken zusammen mit dem Druckfeld direkt im Bereich der Austrittsöffnung eine Kraftbeaufschlagung des bewegten Teiles in Richtung seiner diametral gegenüber liegenden Mantelfläche. Dort verringert sich auf Grund der Einwirkungen dieser Kräfte der verbleibende Spalt zwischen der Mantelfläche und Gehäusebohrung, was im Grenzfall dazu führt, daß nicht mehr genügend schmierender Kraftstoff zwischen diesen beiden Flächen verbleibt, um schadenfreies Gleiten dieser Flächen relativ zueinander zu erlauben. Dadurch, daß nun Druckkraftstoff aus dem Bereich hohen Druckes angrenzend an die Austrittsöffnung aus dem zwischen Mantelfläche und Gehäusebohrung befindlichen Bereich zur gegenüber liegenden Seite übergeführt werden kann, erfolgt ein Druck- und Kraftausgleich und es wird zudem erreicht, daß auf der der Austrittsöffnung gegenüber liegenden Seite der Mantelfläche ausreichend Kraftstoff zum Aufbau eines Schmierkeiles zur Verfügung steht. Dazu ist es nicht erforderlich, daß die Ringnuten zusätzlich noch von anderen Druckkraftstoffquellen mit Druckkraftstoff versorgt werden. Gegenüber der aufwendigen Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik, bei dem auch die Winkellage der zusätzlichen Nut in der Mantelfläche genau berücksichtigt werden muß zusammen mit der Querschnittsfläche dieser Nut, ist es hier in sehr einfacher Weise möglich nur durch Einbringen von Ringnuten, die sowohl auf der Mantelfläche des bewegten Teils eingebracht sein können als auch in äquivalenter Weise in der Innenmantelfläche der Gehäusebohrung eingebracht sein können, die Schadensfälligkeit der Kraftstoffeinspritzpumpe wesentlich zu vermindern. Es sind keine zusätzlichen Bohrungen erforderlich und es lassen sich solche Rillen in sehr einfacher Weise verwirklichen.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 betrifft einen vorteilhaften Anwendungsfall bei einer Verteilerkraftstoff­ einspritzpumpe mit einem rotierenden Verteiler als bewegtes Teil.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird erreicht, daß gerade in diesen Bereichen eines Verteilers, die besonderen Verlagerungen aus der geometrisch vorgesehenen Achse des Verteilers ausgesetzt sind, die Lagerung durch die erfindungsgemäße Maßnahme nach Patentanspruch 1 verbessert wird.

Besonders vorteilhaft ist die Anbringung der erfindungsgemäßen Ringnuten nach Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 2 bei einem Verteiler, der ausschließlich rotierend angetrieben wird, da hierbei die Lage von von der Gehäusebohrung abführenden anderen Bohrungen nicht unter Berücksichtigung eines zusätzlichen Hubes bestimmt werden muß. Im Laufe der gleichmäßig erfolgenden Drehung des Verteilers kann hierbei bei minimalem Spiel und hoher Hochdruckdichtheit der Kraftstoffeinspritzpumpe eine optimale Lauffähigkeit erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Zeichnung ist eine Kraftstoffverteilereinspritzpumpe der Radialkolbenpumpenbauart im Teilschnitt dargestellt. In einem Gehäuse 1 in dieser Kraftstoffeinspritzpumpe ist eine Gehäusebohrung 2 in Form einer Sackbohrung bzw. einer einseitig geschlossenen Bohrung eingebracht, in der ein in Form eines Verteilers 3 ausgebildetes Teil bewegbar, hier drehbar, gelagert ist. An seinem aus der Gehäusebohrung 2 herausragenden Ende weist der Verteiler 3 einen Bund 4 auf, in dem radial zur Längsachse des Verteilers 3 Zylinderbohrungen 5 eingebracht sind, in denen Pumpenkolben geführt sind, die im innen liegenden Teil der Zylinderbohrungen einen gemeinsamen, als Hochdruckquelle dienender Pumpenarbeitsraum, der hier nicht weiter gezeigt ist, einschließen. Die Pumpenkolben werden dabei dicht gleitend durch hier nicht weiter gezeigte, an sich bekannte Nockenmittel hin- und hergehend angetrieben, z. B. mittels einer ringförmigen Nockenbahn, auf denen mit den Pumpenkolben jeweils verbundene Rollenschuhe gleiten. Der Nockenring in diesem Falle ist als feststehender Nockenring ausgebildet, während der nicht weiter gezeigte Antrieb des Verteilers zugleich über die Drehbewegung des Verteilers die Relativbewegung der Rollenschuhe entlang der Nockenbahn bewirkt und somit dem Antrieb der Pumpenkolben dient. Beim Einwärtshub der Pumpenkolben wird im Pumpenarbeitsraum ein Kraftstoffdruck in Höhe des Kraftstoffeinspritzdruckes erzeugt. Der Kraftstoff wird aus dem Pumpenarbeitsraum über eine Druckleitung 7 im Verteiler 3 zu einer Austrittsöffnung in Form einer Verteileröffnung 8 an der Mantelfläche 9 des Verteilers geleitet. Im Bereich der Mündung der Verteileröffnung in der Mantelfläche sind in dem Gehäuse 1 von der Gehäusebohrung 2 abführende Einspritzleitungen 11 vorgesehen, die jeweils zu einem nicht weiter gezeigten Kraftstoffeinspritzventil führen, um dort den auf Hochdruck gebrachten Kraftstoff zur Einspritzung bei der Brennkraftmaschine zu bringen. Der hohe Kraftstoffeinspritzdruck steht dabei an der Verteileröffnung 8 pro Zuordnung zu der jeweiligen Kraftstoffeinspritzleitung 11 nur so lange an, solange ein Einspritzeitpunkt und Einspritzmenge steuerndes Magnetventil, von dem hier nur das Ventilglied 15 gezeigt ist, geschlossen ist. Über dieses Magnetventil besteht eine Verbindungsleitung 16 von der Verteileröffnung 8 zu einem Entlastungsraum. Bei geöffnetem Ventil wird somit der von dem Pumpenkolben 6 verdrängte Kraftstoff mehr oder weniger drucklos, jedenfalls unterhalb des Kraftstoffeinspritzdruckes in den Entlastungsraum gefördert. Verteilerkraftstoffeinspritzpumpen dieser Bauart sind z. B. durch die DE-A1-43 39 948 bekannt. Durch die Einseitigkeit der Lage der Verteileröffnung an der Mantelfläche 9 des Verteilers 3 einerseits und eine gewollte sehr genaue Passung zwischen Verteilerdurchmesser und Durchmesser der Gehäusebohrung 2 zur Erzielung einer hohen Hochdruckfestigkeit ergibt sich der Nachteil, daß der rotierend angetriebene Verteiler im Grenzfall nicht mehr ausreichend mit Kraftstoff innerhalb der Gehäusebohrung 2 versorgt und geschmiert wird. Dieser Kraftstoff tritt als Leckkraftstoff in den Spalt zwischen Mantelfläche 9 und Gehäusebohrung 2 ein. Bei hohen Flächenpressungen kann sich dann im Grenzfall kein ausreichender Schmierkeil zwischen den zueinander bewegten Teilen ausbilden. In der Zeichnung ist im Bereich des Austritts der Verteileröffnung 8 ein Druckfeld 17 symbolisch dargestellt.

Zur Lösung des vorbeschriebenen Problems sind nun in die Mantelfläche des Verteilers ein oder mehrere Ringnuten 18, im vorliegenden Beispielsfalle 2 Nuten, eingebracht. Diese Nuten sind von geringer Tiefe und Breite und haben die Aufgabe, Kraftstoff aus dem Druckfeld 17 zu der der Verteileröffnung 8 diametral gegenüber liegenden Seite der Mantelfläche 9 bzw. des dortigen Spalts zwischen Verteilermantelfläche und Gehäusebohrung zu leiten. Dabei wird ein Druckausgleich zwischen dem Druckfeld 17 und einem sich auf der gegenüber liegenden Seite ausbildenden Gegendruckfeld 20 erzielt, derart, daß der Druck auf der stärkst belasteten Seite des Verteilers besser aufgebaut wird und dieser Seite ausreichend Kraftstoff über die Ringnuten 18 zugeführt wird, um dort den Schmierfilm zu erhalten, der die tragende Funktion des unter Einwirkung der Seitenkräfte stehenden Verteilers 3 in der Gehäusebohrung 2 hat. Mit Hilfe dieser Nuten ist immer gewährleistet, daß ein ununterbrochener Kraftstoffilm zwischen den beiden Teilen 3 und 2 bestehen bleibt.

Die Ringnuten sind dabei in Bereichen des Verteilers 3 angeordnet, die von keiner weiteren Bohrung gestört sind. Insbesondere ist diese die Lagerung des Verteilers verbessernde Maßnahme an seinem der Antriebsseite bzw. dem Bund 4 abgewandten Ende innerhalb der Gehäusebohrung angeordnet. Auf Grund der antriebsseitigen Belastung und der Einwirkung der Kräfte aus dem pumpenden Antrieb der Pumpenkolben ist der Verteiler Kippmomenten ausgesetzt, die insbesondere an seinem innerhalb der Gehäusebohrung 2 liegenden Ende zu erheblichen Kraftwirkungen kommen. Die Verbesserung der Lagerung in diesem Bereich ist dabei besonders wirkungsvoll.

Statt die Ringnuten in die Mantelfläche des Verteilers 3 einzubringen ist es natürlich auch möglich entsprechende Nuten innerhalb der Innenwand der Gehäusebohrung vorzusehen.

Eine weitere Wirkung dieser verbesserten Lagerung ist, daß der Verteiler in der Gehäusebohrung 2 besser zentriert wird, daß der Lagerspalt zwischen Mantelfläche des Verteilers 3 und der Gehäusebohrung 2 über den gesamten Umfang von gleichmäßigerer Stärke ausgebildet ist und daß dadurch die Leckverluste gesenkt werden bzw. die Hochdruckdichtigkeit erhöht wird. Damit eignet sich die somit verbesserte Kraftstoffeinspritzpumpe zur Bildung höherer Kraftstoffeinspritzdrücke, was letztendlich eine verbesserte Einspritzung mit Senkung von Emissionswerten und einer geringerer Umweltbelastung zur Folge hat. Auch zum Fressen neigenden Werkstoffpaarungen sind mit dieser Ausgestaltung weniger schadensgefährdet.

Es wurde hier am Beispiel einer Radialkolbenverteilerpumpe die verbesserte Lagerung eines rotierenden Teils, dem Verteiler, dargestellt. Die hier vorgesehenen Maßnahmen können aber genauso gut bei anders ausgestalteten Kraftstoffeinspritzpumpen, wie z. B. Kraftstoffeinspritzpumpen mit hin- und hergehendem Kolben oder Kraftstoffeinspritzpumpen mit hin- und hergehenden und zugleich rotierend angetriebenen Kolben verwirklicht werden. Auch bei solchen bewegten Teilen lassen sich bessere Lagerungseigenschaften des bewegten Teiles erzielen.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Gehäusebohrung (2) gelagerten bewegten Teil (3), das an seiner Mantelfläche (9) eine Austrittsöffnung (8) aufweist, die von einer Hochdruckquelle mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mantelfläche (9) des Teiles (3) oder in der Wand der Gehäusebohrung (2) axial der Austrittsöffnung (8) benachbart wenigstens eine durch die Wand der Gehäusebohrung immer verschlossene Ringnut (18) vorgesehen ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil ein rotierend angetriebener Verteiler (3) ist, mit einer Verteileröffnung (8) als Austrittsöffnung, die periodisch mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird und im Laufe der Drehung des Verteilers (3) nach einander mit verschiedenen am Umfang des Verteilers in die Gehäusebohrung (2) mündenden Einspritzleitungen (11) in Verbindung kommt zur Weiterleitung des unter Hochdruck zur Verteileröffnung (8) geförderten Kraftstoffs zu jeweils einem Einspritzventil.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Ringnut (18) auf der dem Antrieb des Verteilers (3) abgewandten Seite des Verteilers im Bereich des Inneren der Gehäusebohrung (2) angeordnet ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler ausschließlich rotierend angetrieben wird.