DE3115909C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzpumpe an einer Brennkraftmaschine gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine Brennstoffpumpe dieser Art ist beispielsweise aus der GB-PS 2 58 682 bekannt. Als Widerlager für das Druckventil dient dabei eine hinter letzterem im Ventilträger eingesetzte Schraube, die vorne eine zentrale Sacklochbohrung zur Führung und Abstützung einer das Druckventil in Schließrichtung beaufschlagenden Druckfeder aufweist und mit ihrer vorderen Stirnfläche als Anschlag zur Hubwegbegrenzung des Druckventils dient. Das Druckventil und dessen Widerlager sind bei einer Brennstoffpumpe insbesondere dann stark belastet, wenn diese zur Erzeugung eines hohen Druckes, beispielsweise in der Größenordnung von 1000 bar, dient. Sowohl das Druckventil als auch dessen Widerlager sind bei einem ungedämpften Aufeinanderschlagen einem hohen Verschleiß ausgesetzt und können schlimmstenfalls sogar zu Bruch gehen. Jedenfalls sind lange Standzeiten einer Brennstoffpumpe mit einem Druckventil und Widerlager gemäß der bekannten Konstruktion nicht erreichbar.

Als weitere kritische Stelle im Brenstoffweg zwischen der Pumpe und einem von dieser mit Brennstoff zu versorgenden Hochdruckspeicher ist die Brennstoffleitung zu bezeichnen, da in dieser beim Förderhub des Pumpenkolbens Druckspitzen auftreten, die erheblich über dem im Hochdruckspeicher herrschenden Brennstoffdruckniveau liegen. Eine Möglichkeit, diese Druckspitzen zu beherrschen, besteht darin, die Druckleitung mit erhöhtem Kostenaufwand entsprechend stark zu dimensionieren. Damit wären jedoch die schädlichen Rückwirkungen der Druckspitzen auf das Druckventil kurz nach dessen Öffnen und nach dem Schließen des Einspritzventils nicht zu beheben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffeinspritzpumpe der eingangs genannten Art einerseits im Bereich des Druckventils und dessen Widerlager derart auszubilden, daß eine lange Standzeit dieser Bauteile auch bei extrem hohen Brennstoffdrücken gewährleistet und außerdem die Gefahr eines Zubruchgehens des Druckventiles auf ein Minimum abgesenkt ist, andererseits den Brennstoffweg nach dem Druckventil derart auszubilden, daß sowohl in der Brennstoffdruckleitung zwischen Brennstoffpumpe und Hochdruckspeicher als auch speziell am Druckventil keine schädlichen Druckspitzen mehr auftreten und sich somit auch hierdurch keine nachteiligen Auswirkungen auf die Lebensdauer des Druckventils ergeben können.

Diese Aufgabe ist bei einer Brennstoffpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch Merkmale entsprechend dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch das Vorsehen eines Dämpfungsdruckraumes auf der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Seite des Druckventils in Verbindung mit einem dem Druckventil in Strömungsrichtung nachgeordneten Hochdruckpufferspeicherraum, der mit dem Dämpfungsdruckraum über Drosselquerschnitte in Verbindung steht, wird der Aufschlag des Druckventils auf seine Anschlagfläche wie auf seinen Ventilsitz bei seiner Öffnungs- und Schließbewegung wirkungsvoll gedämpft und werden gleichzeitig Druckspitzen am Druckventil und in der Brennstoffdruckleitung vermieden, die sowohl durch den steilen Anstieg des Brennstoffdruckes beim Förderhub der Einspritzpumpe als auch beim Schließen des Druckventils nach Beendigung des Fördervorgangs durch starke Rücklauf-Druckwellen entstehen, da derartige Druckspitzen in dem relativ großen Volumen des Pufferspeicherraumes abgebaut werden. Die Standzeit des Druckventils kann durch diese Maßnahmen insgesamt positiv beeinflußt werden. Außerdem sind durch die radial bewegliche axiale Abstützung des mit dem Druckventil zusammenarbeitenden Widerlagers diese beiden Teile selbstzentrierend, was die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit und damit die Kosten beträchtlich senkt.

Aus dem DE-GM 18 65 739 ist es prinzipiell bekannt, an einem Druckventil für Brennstoffeinspritzpumpen eine hydraulische, nur in Ventilöffnungsrichtung wirkende Dämpfung vorzusehen. Dabei taucht der ringförmige Ansatz eines relativ langen, als Hubbegrenzungsanschlag dienenden Bolzens gegen Ende des Öffnungshubes in eine Sacklochbohrung am rückwärtigen Ende des Ventilschließkörpers ein. Der Druck des dabei in der Sacklochbohrung eingeschlossenen, nur gedrosselt über einen Ringspalt entweichenden Brennstoffs dämpft dabei den Anschlag des Ventilschließkörpers in Öffnungsrichtung. Die erforderliche Koaxialität des Ansatzes am Bolzen gegenüber der Sacklochbohrung sowie des Ventilschließkörpers gegenüber der Sitzfläche setzen eine äußerst präzise Fertigung voraus, zumal der Bolzenansatz erst am Ende des Öffnungshubes des Ventilschließkörpers in die am rückwärtigen Ende desselben ausgebildete Sacklochbohrung eintaucht. Ein Hochdruckpufferspeicherraum ist bei dieser Anordnung nicht vorgesehen.

Außerdem ist aus der DE-PS 8 65 404 eine weitere Brennstoffeinspritzpumpe bekannt, bei der das Druckventil bei seiner Schließbewegung eine hydraulische Dämpfung erfährt, um das Schließgeräusch des Druckventils zu dämpfen. Neben einer Dämpfung der Öffnungsbewegung, die hier nicht vorgesehen ist, zumal kein den Öffnungshub des Druckventils begrenzender Anschlag vorhanden ist, fehlt auch dieser Anordnung ein Hochdruckpufferspeicherraum.

Ferner ist aus der DE-OS 21 34 007 prinzipiell eine Brennstoffeinspritzpumpe bekannt, mittels derer Brennstoff in einen Hochdruckspeicher und von dort zu einer Einspritzdüse gefördert wird.

Aus der US-PS 25 01 074 ist schließlich noch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung bekannt, in deren Pumpengehäuse Druckspeicherräume integriert sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den für die Beschreibung der Erfindung wesentlichen Teil einer Brennstoffeinspritzpumpe mit einem Widerlager gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich des Druckventiles,

Fig. 3 eine Variante der in Fig. 2 gezeigten Anordnung im Bereich des Druckventiles und dessen Widerlager.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile der Übersichtlichkeit halber mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Brennstoffeinspritzpumpe, mit 2 deren unteres Pumpengehäuseteil und mit 3 deren oberes Pumpengehäuseteil bezeichnet, welch letzteres sich wiederum aus einem unteren Teil 4 sowie einem oberen Teil 5 zusammensetzt. Mit 6 ist ein im Pumpengehäuseteil 2 eingesetzter Pumpenzylinder, mit 7 ein diesen umgebender Saugraum, mit 8 ein im Pumpenzylinder 6 arbeitender Pumpenkolben, mit 9 ein Pumpenarbeitsraum, mit 10 und 11 je ein letzteren mit dem Saugraum 7 verbindender Ansaugkanal und mit 12 ein Ventilträger für ein Druckventil 13 bezeichnet. Der Pumpenkolben 8 steht in nicht dargestellter Weise über einen Pumpenstößel mit dem Nocken einer Nockenwelle in Arbeitskontakt. Der Pumpenzylinder 6 ist an seinem unteren, nicht dargestellten Ende im unteren Pumpengehäuseteil 2 abgestützt; an einer oberen, ringförmigen Stirnfläche 14 des Pumpenzylinders 6 ist der Ventilträger 12 mit einer hierzu korrespondierenden unteren Anlagefläche 15 abgestützt. Der Ventilträger 12 ist darüber hinaus mittels der Außenfläche 16 eines an ihm angeordneten Bundes 17 in einer Innenbohrung 18 des unteren Pumpengehäuseteiles 2 lagemäßig koaxial in bezug auf den Pumpenzylinder 6 zentriert. Durch die Innenbohrung 18 ist außerdem das obere Gehäuseteil 3 mittels eines an dessen unterem Teil 4 axial vorspringend angeordneten Führungsbundes 19 lagemäßig koaxial in bezug auf den Ventilträger 12 zentriert, an dessen oberer ringförmiger Stirnfläche 20 wiederum das untere Teil 4 des Gehäuseteils 3 mit einer korrespondierenden Ringfläche 21 abgestützt ist.

Die drei Pumpengehäuseteile 2, 4 und 5 sind mittels Schrauben miteinander verbunden, wobei durch diese Verschraubung der Gehäuseteile gleichzeitig auch der Pumpenzylinder 6 und der Ventilträger 12 im Pumpengehäuse fest eingespannt sind.

Das in seinen Details und seiner Anordnung gut aus Fig. 2 ersichtliche Druckventil 13 ist in den pumpeninternen Brennstoffweg eingeschaltet und besitzt einen zylindrischen Führungsschaft 22 mit wenigstens einem äußeren Brennstoffdurchlaß 23 in Form einer Abfräsung oder Längsnut, außerdem eine nach hinten offene Sacklochbohrung 24 sowie vorne einen Schließkegel 25. Das Druckventil 13 ist in einer Bohrung 26 des Ventilträgers 12 geführt, deren Übergang in eine vom Pumpenarbeitsraum 9 abzweigende, durchmesserkleinere Zuführbohrung 27 als kegeliger Ventilsitz 28 ausgebildet ist, gegen den das Druckventil 13 durch eine in Schließrichtung wirkende Druckfeder 29 angedrückt ist. Letztere ist in der Sacklochbohrung 24 des Druckventiles 13 geführt und einenends an deren Boden sowie andernends an einem Widerlager 30 abgestützt, das von einem Brennstoffsammelraum 31 umgeben ist. Letzterer ist durch miteinander korrespondierende Einformungen an der Oberseite des Ventilträgers 12 sowie an der Unterseite des Pumpengehäuseteiles 4 begrenzt.

Das Widerlager 30 ist an der Bodenfläche 32 des sich am Ventilträger anschließenden Pumpengehäuseteiles 4 radial beweglich gegenüber diesem abgestützt. Ferner ist das Widerlager 30 gemäß der Erfindung als Dämpfungskörper ausgebildet, der einen inneren Bodenteil 38 mit einer Stirnfläche 33 zur Abstützung der Druckfeder 29 und einen äußeren Bodenteil 38′ mit einer Anschlagfläche 34 zur Hubwegbegrenzung des Druckventiles 13 aufweist sowie das rückwärtige Ende des Druckventiles 13 kappenförmig mit einem äußeren ringförmigen Bund 35 umgibt; letzteres derart, daß ein kleiner Spalt 36 definierter Breite gegeben ist, über den Brennstoff gedrosselt in einen durch die Sacklochbohrung 24 des Druckventils 13 sowie die Stirnfläche 33 des Widerlagers 30 räumlich begrenzten Dämpfungsdruckraum 37 einspeisbar sowie aus diesem bei jedem Öffnungshub des Druckventils 13 ebenfalls gedrosselt unter gezielter Dämpfung desselben wieder ausleitbar ist.

Die Stirnfläche 33, an der sich die Druckfeder 29 abstützt, ist an einem axialen Vorsprung 38 des Widerlagers 30 angeordnet, welcher Vorsprung einen kleineren Durchmesser als die Sacklochbohrung 24 im Druckventil 13 besitzt und in diese ständig eintaucht. Am widerlagerseitigen Ende des Druckventiles 13 sind Quernuten 39 angeordnet, die ein ungehindertes Zu- und Ausströmen des Brennstoffes in den bzw. aus dem Dämpfungsdruckraum 37 gewährleisten.

Das Pumpengehäuseteil 3 weist erfindungsgemäß einen Hochdruckpufferspeicherraum 40 auf, der einen integrierten Bestandteil der Brennstoffeinspritzpumpe 1 bildet und eingangsseitig mit dem Brennstoffsammelraum 31 über mehrere von diesem außerhalb des Widerlagers 30 abzweigende Durchlaßkanäle 41 sowie ausgangsseitig über eine durchmesserkleinere Drosselbohrung 42 mit einer Brennstoffdruckleitung 43 verbunden ist, die wiederum - wie in der Zeichnung (Fig. 1) nur schematisch dargestellt - zu einem Hochdruckspeicher 44 einer Brennkraftmaschine zur Versorgung von an diesem angeschlossenen Einspritzventilen 45 führt. Der Hochdruckpufferspeicherraum 40 dient dabei in vorteilhafter Weise dazu, daß Druckspitzen im Brennstoff, die beim Förderhub des Pumpenkolbens 8 auftreten, so weit abgebaut werden, daß sie keine schädlichen Auswirkungen in der Brennstoffdruckleitung 43 mehr hervorrufen können.

Alternativ zu der in den Fig. 1 und 2 aufgezeigten Ausgestaltungsmöglichkeit des Widerlagers 30 kann letzteres gemäß einer weiteren, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante zusätzlich eine zentrale, durchgehende Drosselbohrung 46 aufweisen, die eine gedrosselte, über den Spalt 36 erfolgende Brennstoff- Nachladung bzw. -Entladung des Dämpfungsdruckraumes 37 zu unterstützen vermag, und die außerdem durchmesserseitig diesem Zweck entsprechend auf die Größe des Spaltes 36 abgestimmt ist und mit dem Hochdruckpufferspeicherraum 40 über einen entsprechend angeordneten Kanal 47 kommuniziert.

Nachstehend ist die Funktion des Druckventils 13 in Verbindung mit dem Widerlager 30 näher beschrieben. Als Ausgangsbasis sei angenommen, daß sich das Druckventil 13 in Schließstellung befindet und der Dämpfungsdruckraum 37 mit Brennstoff aufgefüllt ist. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 8 öffnet nach Erreichen eines bestimmten Druckniveaus im Pumpenarbeitsraum 9 das Druckventil 13, wobei bei dessen Öffnungsbewegung der im Dämpfungsdruckraum 37 befindliche Brennstoff aus diesem über den Spalt 36 gedrosselt in den Brennstoffsammelraum 31, bei der in Fig. 3 gezeigten Variante zusätzlich über die Drosselbohrung 46 und den Kanal 47 in den Hochdruckpufferspeicher 40 herausgepreßt wird, so daß eine gezielte Dämpfung des Druckventiles 13 bei dessen Öffnungshubbewegung und ein weiches Anschlagen desselben an der widerlagerseitigen Anschlagfläche 34 gewährleistet ist. Der Brennstoff gelangt dann im druckventilseitig nunmehr freigegebenen Brennstoffweg vom Pumpenarbeitsraum 9 über die Zuführbohrung 27, den Brennstoffsammelraum 31 sowie die Durchlaßkanäle 41 in den Hochdruckpufferspeicherraum 40, in dem überhöhte Druckspitzen abgebaut werden, und von diesem über die Drosselbohrung 42 sowie die Brennstoffdruckleitung 43 zum Hochdruckspeicher 44.

Nach Beendigung des Förderhubes und während des sich daran anschließenden Saughubes des Pumpenkolbens 8 wird das Druckventil 13 durch die Druckausübung der in Schließrichtung wirksamen Druckfeder 29 wieder in seine Schließlage zurückgeführt. Die Druckkraft der Druckfeder 29 ist aufgrund der in Öffnungsrichtung wirksamen Dämpfung des im Dämpfungsdruckraum 37 befindlichen Brennstoffes nur so groß gewählt, daß ein Rückführen des Druckventils 13 in die Schließlage beim Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 9 gewährleistet ist. Dies stellt sicher, daß das Druckventil 13 auch mit seinem Schließkegel 25 relativ weich auf dem Ventilsitz 28 aufsetzt. Die eigentliche, in Schließrichtung wirkende Druckkraft wird erst nach Schließen des Druckventils 13 durch den von außen mit hohem Druck, jedoch gedrosselt durch den Spalt 36 bzw. die Drosselbohrung 46 in den Dämpfungsdruckraum 37 eindringenden Brennstoff verzögert wirksam.

Es ist daher mit einfachen Mitteln eine lange Standzeit des Druckventils auch bei extrem hohen Brennstoffdrücken gewährleistet und außerdem die Gefahr eines Zubruchgehens des Druckventils praktisch ausgeschaltet. Ferner ist durch Einschaltung eines Hochdruckpufferspeicherraumes mit gedrosseltem Ausgang einerseits ein wirksamer Abbau von Druckspitzen im geförderten Brennstoff sowie im Brennstoff der Rücklaufwelle am Ende der Einspritzung gesichert; andererseits kann eine Brennstoffleitung verwendet werden, die nur auf das im Hochdruckspeicher vorgegebene Druckniveau abgestimmt sein muß.

Claims (5)

1. Brennstoffeinspritzpumpe an einer Brennkraftmaschine zu deren Brennstoffversorgung über Einspritzventile, mit einem Pumpengehäuse sowie einem, einen Pumpenkolben und einen Pumpenarbeitsraum umschließenden Pumpenzylinder, an den sich ein Ventilträger mit einem in den Brennstofförderweg zur Brennkraftmaschine eingeschalteten Druckventil anschließt, das einen zylindrischen Führungsschaft mit wenigstens einem äußeren Brennstoffdurchlaß, einen pumpenarbeitsraumseitig ausgebildeten Schließkegel sowie eine zur anderen Seite hin offene Sacklochbohrung aufweist und in einer Bohrung des Ventilträgers geführt ist, deren Übergang in eine vom Pumpenarbeitsraum abzweigende, durchmesserkleinere Zuführbohrung als kegliger Ventilsitz ausgebildet ist, gegen den das Druckventil mit seinem Schließkegel durch eine zum Pumpenarbeitsraum hin in Schließrichtung wirkende Druckfeder angedrückt ist, die sich, in der Sacklochbohrung geführt, einenends an deren Boden und andernends an einem der Hubwegbegrenzung des Druckventils dienenden und hierfür eine ringförmige Anschlagfläche aufweisenden Widerlager abstützt, das von einem Brennstoffsammelraum, von dem wenigstens ein Brennstoffauslaßkanal abzweigt, umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit einer Brennstofförderung zur Brennkraftmaschine in einen Hochdruckspeicher mit an diesem angeschlossenen Einspritzventilen das Widerlager (30) an der Bodenfläche (32) eines sich am Ventilträger (12) anschließenden und neben diesem den Brennstoffsammelraum (31) begrenzenden Pumpengehäuseteiles (3; 4, 5), radial beweglich gegenüber diesem abgestützt ist und das Widerlager (30), als Dämpfungskörper ausgebildet, einen inneren Bodenteil (38) mit einer Stirnfläche (33) zur Abstützung der Druckfeder (29) und einen äußeren Bodenteil (38′) mit der Anschlagfläche (34) zur Hubwegbegrenzung des Druckventils (13) aufweist, der, mit einem äußeren ringförmigen Bund (35) versehen, das rückwärtige Ende des Druckventils (13) kappenförmig derart umgibt, daß während des gesamten Druckventilhubs ein kleiner Spalt (36) definierter Breite gegeben ist, über den Brennstoff gedrosselt in einen durch die Sacklochbohrung (24) des Druckventils (13) sowie die Stirnfläche (33) des Widerlagers (30) räumlich begrenzten Dämpfungsdruckraum (37) entweder einspeisbar oder aus diesem bei jedem Öffnungshub des Druckventils (13), ebenfalls gedrosselt, wieder ausleitbar ist, und daß das der Abstützung des Widerlagers (30) dienende Pumpengehäuseteil (3; 4, 5) einen Hochdruckpufferspeicherraum (40) aufweist, der eingangsseitig mit dem das Widerlager (30) umgebenden Brennstoffsammelraum (31) über mehrere von diesem außerhalb des Widerlagers (30) abzweigende Durchlaßkanäle (41) und ausgangsseitig über eine Drosselbohrung (42) mit einer zum Hochdruckspeicher (44) führenden Brennstoffdruckleitung (43) verbunden ist.

2. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bodenteil (38), an dessen Stirnfläche (33) sich die Druckfeder (29) abstützt, als axialer Vorsprung des Widerlagers (30) ausgebildet ist und unter Bildung eines ringförmigen Brennstoffdurchtrittsspaltes in die Sacklochbohrung (24) im Druckventil (13) eintaucht.

3. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das widerlagerseitige Ende des Druckventils (13) mit Quernuten (39) versehen ist.

4. Brennstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Widerlager (30) eine zentrale, durchgehende Drosselbohrung (46) angeordnet ist, die, eine gedrosselte Brennstoffnach- bzw. -entladung des Dämpfungsdruckraumes (37) unterstützend sowie mit dem vom ringförmigen Bund (35) des Widerlagers (30) und dem rückwärtigen Ende des Druckventils (13) gebildeten Drosselspalt (36) zusammenwirkend, durchmessermäßig auf die Größe des Drosselspalts (36) abgestimmt ist und mit dem Hochdruckpufferspeicherraum (40) kommuniziert.

5. Brennstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Hochdruckpufferspeicherraum (40) aufnehmende und der Abstützung des Widerlagers (30) dienende Pumpengehäuseteil (3) mit einem axial vorspringenden Führungsbund (19) in dem den Ventilträger (12) sowie den Pumpenzylinder (6) aufnehmenden Pumpengehäuseteil (2) zentriert und an diesem unter gleichzeitiger Festlegung des Pumpenzylinders (6) und Ventilträgers (12) mittels Schrauben befestigt ist.