DE19906839A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine Kraftstoffpumpe für einen Verbrennungsmotor, bei der ein den Kraftstoff enthaltender Raum im Pumpengehäuse über eine Dichtungsanordnung von einem die Wellenlagerung enthaltenden Raum getrennt ist. Die Kraftstoffpumpe weist einen Leckagekanal auf, über den eine Kraftstoffleckage von der Dichtungsanordnung abführbar und in einen Kühl-/Schmiermittelkreislauf des Verbrennungsmotors einspeisbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für einen
Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Derartige Kraftstoffpumpen werden beispielsweise als
Benzinhochdruckpumpe verwendet, über die Benzin auf Drücke
im Bereich von bis zu 250 bar beaufschlagbar ist. Die gat
tungsgemäße Kraftstoffpumpe wird in der Regel von einer
Welle des Verbrennungsmotors, beispielsweise der Nocken
welle angetrieben. Problematisch bei derartigen nockenwel
lengetriebenen Kraftstoffpumpen ist, daß der Öl-
/Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors gegenüber dem
die Pumpe enthaltenden Kraftstoffkreislauf abgedichtet sein
muß. Im Stand der Technik sind hermetische Dichtungen be
kannt, bei denen praktisch keinerlei Leckage auftreten
kann. Derartige hermetische Dichtungsanordnungen haben je
doch in der Regel einen komplexen Aufbau, der zu einer Ver
teuerung der Kraftstoffpumpe führt. Zur Verringerung des
konstruktiven- und fertigungstechnischen Aufwandes ist man
bestrebt, nicht hermetische Dichtungsanordnungen vorzuse
hen, bei denen die unvermeidlichen Leckagen gezielt abführ
bar sind. Bei der Abfuhr derartiger Leckagen ist zu beach
ten, daß eine Abgabe des Kraftstoffs an die Atmosphäre
nicht zulässig ist. Systeme mit Leckagerücklauf in den Tank
konnten sich aus Kosten- und Funktionsgründen nicht durch
setzen.
In der DE 196 27 757 A1 ist eine Dichtungsanordnung für
eine gattungsgemäße Kraftstoffpumpe beschrieben, bei der
zwischen einer pumpen- oder kraftstoffseitigen Dichtung und
einer kühl-/schmiermittelseitigen Dichtung ein Trennraum
ausgebildet ist, in den die Leckage eintreten kann. Dieser
Trennraum zur Aufnahme der Leckage ist mit einem Lufteinlaß
des Verbrennungsmotors verbunden, so daß der in den Trenn
raum durch die Wellendichtung eingetretene Kraftstoff nicht
nach außen zur Umgebung gelangen kann, sondern vom Verbren
nungsmotor angesaugt wird.
Eine derartige Konstruktion hat den Nachteil, daß zur
Ausbildung des Trennraums und zu dessen Anbindung an den
Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors ein erheblicher ferti
gungstechnischer Aufwand erforderlich ist, der die Kosten
zur Herstellung des Pumpengehäuses erhöht.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Kraftstoffpumpe zu schaffen, bei der eine Leckage mit
minimalem Aufwand abführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffpumpe mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die Maßnahme, im Pumpengehäuse einen Leckagekanal
auszubilden, über den eine Kraftstoffleckage von der Dich
tungsanordnung direkt in den Kühl-/Schmiermittelkreislauf
des Verbrennungsmotors eingespeist wird, kann der ferti
gungstechnische Aufwand zur Abführung der Leckage gegenüber
den herkömmlichen Lösungen wesentlich verringert werden. Da
die Leckage bei den heutzutage eingesetzten Dichtungsanord
nungen in der Regel sehr gering ist, wird der Kühl-
/Schmiermittelkreislauf durch die Einspeisung der Leckage
praktisch nicht beeinträchtigt.
Dieser Leckagekanal kann eine Doppelfunktion überneh
men, in dem er einerseits zur Abfuhr der Kraftstoffleckage
verwendet wird und andererseits, beispielsweise bei Tempe
ratur- oder Druckschwankungen Kühl-/Schmiermittel aus dem
Kreislauf des Verbrennungsmotors zur Dichtungsanordnung
oder zum Lagerbereich der Antriebswelle der Kraftstoffpumpe
führt, so daß deren Verschleiß verringert wird.
Der Leckagekanal wird vorzugsweise als Nut ausgebildet,
die sich von der kraftstoffabgewandten Seite der Dichtungs
anordnung in einen Raum des Kühl-/Schmiermittelkreislaufes
erstreckt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel er
streckt sich die Nut in den Nockenwellenraum des Kurbelge
häuses. Die Kurbelgehäuseentlüftung ermöglicht es, gasför
mige Anteile der Leckage abzuführen, so daß die Beeinträch
tigung des Kühl-/Schmiermittelkreislaufes durch die Kraft
stoffleckage weiter verringert ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist im Be
reich der kraftstoffabgewandten Seite der Dichtungsanord
nung ein Sammelraum zur Aufnahme der Leckage ausgebildet,
von dem aus sich der vorgenannte Leckagekanal bis in den
Nockenwellenraum erstreckt. Dieser Sammelraum wird vorzugs
weise als Ringnut am Außenumfang der Welle ausgebildet.
Der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe läßt sich weiter verrin
gern, wenn der Leckagekanal am Außenumfang eines mit der
Welle des Motors in Wirkverbindung stehenden Wellenab
schnittes ausgebildet ist. D. h., die Kanäle zum Abführen
der Leckage müssen bei diesem Ausführungsbeispiel nicht -
wie bei der DE 196 27 757 A1 - aufwendig im Pumpengehäuse
ausgebildet werden, sondern können auf vergleichsweise ein
fach Art durch Drehen am Außenumfang der Antriebswelle der
Kraftstoffpumpe ausgebildet werden. Die Abführung der
Leckage wird erleichtert, wenn die Nut als umlaufende Wen
delnut ausgebildet ist.
Die Leckage läßt sich weiter verringern, wenn die Dich
tungsanordnung durch eine Gleitringdichtung ausgebildet
ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die
Kraftstoffpumpe als Radialkolbenpumpe mit beispielsweise 3
Pumpeinheiten ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung läßt sich sowohl
bei Konstruktionen einsetzen, bei denen zwischen der Wel
lenlagerung und dem Kühl-/Schmiermittelkreislauf eine Dich
tung angeordnet ist, oder aber das Wellenlager direkt in
den Kühl-/Schmiermittelkreislauf eingebunden ist.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher er
läutert.
Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine
Kraftstoffpumpe in Radialkolbenbauweise. Die Radialkolben
pumpe 1 hat ein Pumpengehäuse 2, in dem ein nichtdarge
stellter Druckanschluß zur Zuführung des Kraftstoffs ausge
bildet ist. Dieser Kraftstoff wird über eine nicht darge
stellte Vorförderpumpe auf einen Vorförderdruck von bei
spielsweise 4 bis 5 bar gebracht. Im Pumpengehäuse 2 ist
desweiteren ein Druckanschluß 4 ausgebildet, an den eine zu
den Einspritzdüsen eines Verbrennungsmotors führende Lei
tung angeschlossen ist. Der Antrieb der Radialkolbenpumpe 1
erfolgt über eine im Pumpengehäuse 2 gelagerte Exzenter
welle 6, die über eine Kupplung 8 drehfest mit einer Noc
kenwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Radialkol
benpumpe 1 mit drei am Außenumfang der Exzenterwelle 6 ver
teilten Pumpeinheiten 10 ausgebildet, von denen in der
Schnittdarstellung gemäß der Figur nur eine sichtbar ist.
Der Aufbau der Pumpeinheiten 10 ist bereits aus dem Stand
der Technik bekannt, so daß im folgenden lediglich auf die
wesentlichen Bauelemente eingegangen wird.
Das Pumpengehäuse hat eine abgestufte Axialsacklochboh
rung 9 zur Aufnahme der Exzenterwelle 6, wobei der in der
Figur rechte Endabschnitt der Exzenterwelle 6 in einem
Gleitlager 11 geführt ist, das seinerseits in eine Lager
buchse 12 eingesetzt ist. Diese Lagerbuchse 12 ist in einem
radial zurückgesetzten Abschnitt der Axialsacklochbohrung 9
auf genommen.
Der andere Endabschnitt der Exzenterwelle 6 ist über
ein Wälzlager 14 im Pumpengehäuse 2 gelagert. Das Wälzlager
stützt sich einerseits an einer Axialschulter 16 des Pum
pengehäuses 2 und andererseits an einem im Pumpengehäuse 2
gelagerten Stützring 18 ab. Die Axialsacklochbohrung 9 mün
det bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel
in einem Raum 20 des Motorgehäuses, in dem die Nockenwelle
mit der Kupplung 8 aufgenommen ist. Dieser Raum 20 ist an
den Ölkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen, so
daß das Wälzlager 14 praktisch direkt im Ölkreislauf liegt.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist nockenwellensei
tig eine Dichtung angeordnet, über die das Wälzlager 14 ge
genüber dem Nockenwellenraum abgedichtet ist. Bei einer
weiteren Variante kann das Wälzlager beidseitig mit Dich
tungen und mit einer Fettfüllung versehen sein.
Der mittlere Bereich der Exzenterwelle 6 mit dem Exzen
ter 22 ist in einem Exzenterraum 24 des Pumpengehäuses 2
angeordnet, der mit dem eingangs genannten, nicht darge
stellten Sauganschluß verbunden ist. D. h., der Exzenterraum
24 ist bei Betrieb der Radialkolbenpumpe 1 mit Kraftstoff
gefüllt, der mit dem Vorförderdruck (beispielsweise 4 bis 5 bar)
beaufschlagt ist.
Auf dem Exzenter 22 der Exzenterwelle 6 ist über einen
Gleitring 24 ein Exzenterring 26 gelagert, der mit drei am
Außenumfang verteilten Abflachungen versehen ist, von denen
jeweils eine einer der Pumpeneinheiten 10 zugeordnet ist.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Pumpeinheit 10 mit einem stehenden, gehäusefesten
Kolben 28 und einem auf dem Kolben 28 axialverschiebbar ge
führten Zylinder 30 ausgeführt. Dieser wird über eine an
einem Zylinderkopf 31 abgestützte Druckfeder 32 in Richtung
auf den Exzenter 22 vorgespannt. Der Zylinder 30 liegt über
einen Gleitring 34 auf der Abflachung des Exzenterrings 26
auf.
Wie aus der Figur hervorgeht, taucht der Gleitschuh 34
mit einem zapfenförmigen Vorsprung in die Zylinderbohrung
36 ein. Der Gleitschuh 34 ist desweiteren mit einer Axial
bohrung 37 versehen, die in der Zylinderbohrung 36 mündet.
Im Mündungsbereich dieser Axialbohrung des Gleitschuhs 34
ist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil 38
vorgesehen, das ein Einströmen von Kraftstoff durch den
Gleitschuh 34 hindurch ermöglicht, eine Rückströmung von
der Zylinderbohrung 36 in die Axialbohrung des Gleitschuhs
34 jedoch verhindert. Zur Zuführung des Kraftstoffs aus dem
Exzenterraum 24 in die Axialbohrung des Gleitschuhs 34 ist
dieser mit Zuführnuten 40 versehen, die einerseits im Ex
zenterraum 24 und andererseits in der Axialbohrung 37 des
Gleitschuhs 34 münden. Diese Zuführnuten 40 sind in der
Auflagefläche des Gleitschuhs 34 auf dem Exzenterring 26
ausgebildet.
Wie desweiteren aus der Figur hervorgeht, ist der ge
häusefeste Kolben 28 mit einer Bohrung 42 versehen, über
die die Zylinderbohrung 36 mit einem als Kugelrückschlag
ventil ausgebildeten Druckventil 44 verbunden ist. Das
Druckventil 44 läßt ein Abströmen des druckbeaufschlagten
Kraftstoffes in einen Druckkanal 46 zu, während es eine
Rückströmung in Gegenrichtung verhindert. Ein erster Teil
abschnitt des Druckkanals 46 ist im Zylinderkopf 31 ausge
bildet, während ein sich daran anschließender Abschnitt des
Druckkanals 46 im Pumpengehäuse 2 ausgebildet ist und in
einer Ringnut 48 mündet, die den Außenumfang der Lager
buchse 12 umgreift. In dieser Ringnut 48 münden auch die
Druckkanäle der nicht dargestellten anderen Pumpeinheiten
10. Von dieser als Sammelleitung wirkenden Ringnut 48 wird
der druckbeaufschlagte Kraftstoff über einen Sammelkanal 50
zum Druckanschluß 4 geführt.
Im Pumpengehäuse 2 ist desweiteren noch ein Druckbe
grenzungsventil 52 ausgebildet, das an den Sammelkanal 50
angeschlossen ist, und über das bei Überschreiten eines Ma
ximaldruckes ein Bypass aufgesteuert wird, über den Kraft
stoff zurück in den Exzenterraum 24 führbar ist.
Die Abdichtung des Wälzlagers 14 gegenüber dem Exzen
terraum 24 erfolgt über eine Gleitringdichtung 54 bekannter
Bauart. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat diese einen
Gleitring 56, der über eine am Exzenter abgestützte Druck
feder 58 gegen einen feststehenden Gegenring 60 gedrückt
wird. Dieser Gegenring 60 ist über einen Abstützring 62 am
Wälzlager 14 abgestützt. Die Abstützung der Druckfeder 58
am Exzenter 22 erfolgt über einen Federteller 64, während
das andere Ende der Druckfeder 58 über einen Wellendich
tring 64 am Gleitring 56 angreift.
Die Exzenterwelle 6 ist im Bereich des Abstützrings 62
mit einer Ringnut 66 versehen, die als Sammelraum für eine
Kraftstoffleckage wirkt, die selbst bei hochwertigen
Gleitringdichtungen nicht vermeidbar ist.
An die Ringnut 66 schließt sich in Axialrichtung eine
umlaufenden Wendelnut 68 an, über die die Ringnut 66 mit
dem Raum 20 verbunden ist. D. h., die Kraftstoffleckage sam
melt sich in der Ringnut 66 und wird über die Wendelnut 68
in den Raum 20 abgeführt, der an den Ölkreislauf des Ver
brennungsmotors angeschlossen ist. Da die Kraftstoffleckage
äußerst gering ist, werden die Kühl-/Schmiereigenschaften
des Motoröles praktisch nicht verändert. Gasförmige Be
standteile der Kraftstoffleckage werden über die Kurbelge
häuseentlüftung abgeführt und somit aus dem Ölkreislauf
entfernt.
In umgekehrter Weise ermöglicht es die Wendelnut 68,
Motoröl aus dem Ölkreislauf zur Gleitringdichtung 54 zu
führen. Erste Tests zeigten, daß bereits geringste Mengen
von Öl, das über die Wendelnut 68 zur Gleitringdichtung 54
geführt wird, das Betriebsverhalten hinsichtlich Reibung
und Wärmetransport der Dichtungsanordnung wesentlich ver
bessert werden kann, so daß deren Verschleiß minimiert ist.
Diese Schmiermittelströmung kann beispielsweise bei Tempe
ratur- oder Druckschwankungen auftreten, bei denen ein
Druckgradient aufgebaut wird, der eine Ölströmung hin zur
Dichtungsanordnung unterstützt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Aus
führung einer wendelförmigen Nut 68 beschränkt, sondern
prinzipiell ist jede Verbindung vorstellbar, über die die
kraftstoffabgewandte Seite der Gleitringdichtung 54 mit dem
Ölkreislaufes des Verbrennungsmotors verbindbar ist. Die in
der Figur dargestellte Ausführungsform hat jedoch den Vor
teil, daß der fertigungstechnische Aufwand zur Ausbildung
des Wendelnut 68 und der Ringnut 66 äußerst gering ist, so
daß praktisch keine Modifikationen am Pumpengehäuse erfor
derlich sind.
Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Verbindung
der Dichtungsanordnung mit dem Öl-/Schmiermittelkreislauf
nicht auf Radialkolbenpumpen beschränkt, sondern die erfin
dungsgemäße Anordnung ist bei allen Pumpenanordnungen an
wendbar, bei denen eine Antriebswelle direkt über dem Ver
brennungsmotor angetrieben wird.
Offenbart ist eine Kraftstoffpumpe für einen Verbren
nungsmotor, bei der ein den Kraftstoff enthaltender Raum im
Pumpengehäuse über eine Dichtungsanordnung von einem die
Wellenlagerung enthaltenden Raum getrennt ist. Diese Kraft
stoffpumpe weist einen Leckagekanal auf, über den eine
Kraftstoffleckage von der Dichtungsanordnung abführbar und
in einen Kühl-/Schmiermittelkreislauf des Verbrennungsmo
tors einspeisbar ist.
Claims (11)
1. Kraftstoffpumpe für einen Verbrennungsmotor, mit zumin
dest einer Pumpeinheit (10), die von einer Welle des
Verbrennungsmotors angetrieben ist, wobei ein Kraft
stoff enthaltender Raum (24) über eine Dichtungsanord
nung (54) von einem eine Wellenlagerung (14) enthalten
den Raum getrennt ist, gekennzeichnet durch einen
Leckagekanal (66, 68), über den eine Kraftstoffleckage
in den Kühl-/Schmiermittelkreislauf des Verbrennungsmo
tors einspeisbar ist.
2. Kraftstoffpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Leckagekanal als Nut (68) im Lagerbe
reich ausgebildet ist, die einerseits an der kraft
stoffabgewandten Seite der Dichtungsanordnung (54) und
andererseits in einem Raum (20) des Kühl-
/Schmiermittelkreislaufes mündet.
3. Kraftstoffpumpe nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nut (68) dichtungsseitig in einem
Sammelraum (66) für die Leckage mündet.
4. Kraftstoffpumpe nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sammelraum als Ringnut (66) am Außen
umfang der Welle (6) ausgebildet ist.
5. Kraftstoffpumpe nach einem der Patentansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (20) belüftet ist.
6. Kraftstoffpumpe nach einem der Patentansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nut als Wendelnut (68)
am Außenumfang der Welle (6) ausgebildet ist.
7. Kraftstoffpumpe nach Patentanspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem Raum (20) des Kühl-
/Schmiermittelkreislaufes eine Nockenwelle angeordnet
ist, die über eine Kupplung (8) mit einer Antriebswelle
(6) zum Antrieb der Pumpeinheiten (10) verbunden ist.
8. Kraftstoffpumpe nach einem der Patentansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung eine
Gleitringdichtung (54) ist.
9. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Patentan
sprüche, wobei die Kraftstoffpumpe eine Radialkolben
pumpe (1) ist, aus deren Exzenterraum (24) Kraftstoff
in die Pumpeinheiten (10) ansaugbar ist.
10. Kraftstoffpumpe nach Patentanspruch 8 und 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (54) im Ex
zenterraum (24) angeordnet ist.
11. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Patentan
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrennungs
motorseitige Wellenlagerung (14) zum Kühl-
/Schmiermittelkreislauf hin offen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19906839A DE19906839A1 (de) | 1999-01-25 | 1999-02-18 | Kraftstoffpumpe |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19902746 | 1999-01-25 | ||
DE19906839A DE19906839A1 (de) | 1999-01-25 | 1999-02-18 | Kraftstoffpumpe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19906839A1 true DE19906839A1 (de) | 2000-08-03 |
Family
ID=7895249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19906839A Withdrawn DE19906839A1 (de) | 1999-01-25 | 1999-02-18 | Kraftstoffpumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19906839A1 (de) |
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- 1999-02-18 DE DE19906839A patent/DE19906839A1/de not_active Withdrawn
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