DE3535808A1

DE3535808A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3535808A1
Application number: DE19853535808
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Schwartz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1987-04-09
Also published as: JPS6287664A; GB2181495B; GB8624048D0; GB2181495A; US4690624A; CH672006A5

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz pumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art (DE-PS 25 31 200) dient als erosionsverhindernde Einrichtung eine im wesentlichen zur Steuerkante ausgerichtete dünne Wand, die die Absteuerbohrung nahezu auf die gesamte Länge in zwei Kanäle trennt. Durch diese Wand soll eine Beschädigung der Wand der Absteuerbohrung vermieden werden, da der beim Absteuern austretende Kraftstoff strahl nunmehr im wesentlichen nur die Trennwand trifft und damit die Bohrungswand schont. Diese bekannte Ein richtung zur Vermeidung von Erosionsschäden in der Ab steuerbohrung ist in der Herstellung sehr aufwendig, ohne daß deshalb eine tatsächliche Vermeidung von Schä den an der Bohrungswand erreicht wird. Je nach dem in welcher Art diese Wand angeordnet ist,besteht stets das Problem, daß das dem Pumpenkolben zugewandte Wandende keinen nachteiligen Einfluß auf den Absteuerstrahl nimmt, bis hin zur Gefahr der Drosselung dieses Strahls durch Eingriff in dessen Strömungsenergie. Außerdem muß verhindert werden, daß das Wandende in Berührung mit dem Pumpenkolben kommt - die Wand muß gegen axiales Verschieben in dieser Richtung gesichert sein. Natürlich muß auch eine Sicherung in der entgegengesetzten Seite vorhanden sein, so daß dadurch eine aufwendige Befesti gungseinrichtung erforderlich ist, die beispielhaft im Pumpengehäuse dieser Pumpe vorgesehen ist, was wiederum in Bezug auf der zum Pumpenzylinder radialen Anordnung Schwierigkeiten beim Einbau mit sich bringt. Richtiger weise wurde auch erkannt, daß diese Wand möglichst keine Berührung mit der Wand der Absteuerbohrung haben soll, was jedoch die Einbauproblematik erhöht.

Bei einer anderen bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe (EP-OS 0114 205), die allerdings nicht gattungsgemäßer Art ist, bei der aber ebenfalls Erosionen in der Absteuer bohrung verhindert werden sollen, ist zwischen dem Raum, in den die Absteuerbohrung mündet, und einer Stelle in der Absteuerbohrung ein Rückströmkanal vorgesehen, wo bei an dieser Stelle der geringste Druck des Ausström druckes beim Absteuern der Einspritzung herrscht. Diese Stelle der Mündung des Rückströmkanals in der Absteuer bohrung, an der der niedrigste Strömungsdruck oder auch die höchste Strömungsgeschwindigkeit herrscht, ist ent fernt vom Eingang der Absteuerbohrung und Erosionen finden stets nur stromab dieser Stelle statt. Bekannt lich wird für diese Erosion Kavitation als Ursache an gesehen, nämlich Materialzerstörungen an der Bohrungs wand, die durch die Implosion von Hohlräumen im Kraft stoff verursacht werden. Diese Hohlräume im Kraftstoff wiederum werden durch Unterdruckwellen erzeugt, die vom Entlastungsventil der Pumpe und vom negativen Wellen rückwurf an der Einspritzdüse erzeugt werden können. Natürlich bestehen diese Probleme hauptsächlich an Pum pen mit großen Förderleistungen und hohen Drücken. Die Steuerkante ist meist an einer im Pumpenkolben verhan denen schrägen Steuernut vorgesehen, welche über bei spielsweise eine zentrale Bohrung mit dem stirnseitig dem Pumpenkolben vorgelagerten Pumpenarbeitsraum hydrau lisch verbunden ist. Unter Berücksichtigung dieser pum penphysikalischen Kenntnisse sind weitere Nachteile an der obengenannten bekannten gattungsgemäßen Pumpe sicht bar. Durch das Anordnen einer derartigen Wand wird der Strömungsdruck keinesfalls erhöht, sondern nur die Drosselwirkung innerhalb der Absteuerbohrung, was zu einer erhöhten Blasenbildung führen kann und auch die Arbeitsgeschwindigkeit der Pumpe reduziert, insbesondere dann, wenn diese Absteuerbohrung in der Saugphase gleich zeitig als Saugleitung dient. Durch den außerdem sich dann stärker bildenden Staudruck können Nachspritzer an der Einspritzdüse verursacht werden, die zu einer Verschlechterung der Abgase der Brennkraftmaschine führen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, daß der unmittelbar der Absteue rung dienende Eingang der Absteuerbohrung sehr präzise in Bezug auf Lage und Abmessungen hergestellt werden kann, ohne daß deshalb die stromab angeordnete Ein richtung zur Verhinderung von Erosionen hierauf Ein fluß hat. Die Länge dieses kürzeren Abschnitts wird so gelegt, daß er stromauf des Punktes niedrigsten Strö mungsdruckes endet, so daß hier in diesem Abschnitt keine Kavitation entstehen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß aufgrund der Buchse eine gezielte Vergrößerung des Strömungsquerschnittes des nun aus erstem Abschnitt und aus Innenbohrung der Buchse ge bildeten Abströmkanals erzielt wird. Durch diese, mög licherweise nur geringe Vergrößerung, wird das Strö mungsprofil so verändert, daß Strömungsdruck und Strö mungsgeschwindigkeit auf die Gesamtlänge des Absteuer kanals gesehen gleichmäßiger ist und weniger hohe Druck- und Geschwindigkeitsunterschiede aufweist. Nicht zu letzt ist diese erfindungsgemäße Lösung sehr einfach in Aufbau und Montage, so daß sie äußerst kostengünstig verwirklichbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die axiale Lage der Buchse einerseits durch die zwischen den zwei Abschnitten der Absteuerbohrung ge bildete Schulterfläche und andererseits durch eine, dem Pumpenzylinder und/oder dem diesen aufnehmenden Pumpengehäuse befestigten Sicherungsvorrichtung fest gelegt. Auf diese Weise ist es sehr einfach, je nach Bedarf eine Buchse unterschiedlichen Innendurchmessers einzubauen, wobei die Sicherungsvorrichtung den Außen durchmesser des Pumpenzylinders nicht überschreiten muß. Bei der Montage der Pumpe muß somit nicht auf andere Teile Rücksicht genommen werden, sondern es wird der vormontierte Pumpenzylinder mit Buchse und Sicherungs vorrichtung eingesetzt. Als Sicherungsvorrichtung kann beispielsweise ein den Pumpenzylinder umgreifender Feder drahtring oder eine Federhülse dienen, die ein leichtes Montieren und Demontieren der Buchse ermöglichen.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Innenwand des Abschnitts größeren Durch messers der Absteuerbohrung und der Außenwand der Buchse ein Rückströmkanal vorhanden, der über einen Radialab schnitt den Raum, in den die Absteuerbohrung mündet mit dem Inneren der Absteuerbohrung verbindet. Hierdurch wird in an sich bekannter Weise der Vorteil erreicht, daß durch rückströmenden Kraftstoff der Unterdruck an der bezeichneten Stelle abgebaut wird und damit Kavitation unterbunden werden kann. Als Rückström kanal können natürlich eine Anzahl von kleineren Kanälen dienen, die in einer der einander zugewandten Mantel flächen oder auch in beiden vorgesehen sind. Bei einer vorteilhaften Anordnung des Rückströmkanals als Längs nut in der Innenwand des abschnittsgrößeren Durch messers der Absteuerbohrung wird vermieden, daß die Buchse durch als Rückströmkanal dienende Längsnuten geschwächt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dieser radiale Abschnitt des Rückströmkanals durch eine die Stirnseite der Buchse umleitende Ausnehmung gebil det, die als eine Ringnut in der Schulterfläche aus gebildet sein kann, aber auch als radiale Durchbrüche am entsprechenden Ende der Buchse. Dieser Rückströmkanal ist dann am effektivsten, wenn seine Mündung an der oben bezeichneten Stelle des niedrigsten Strömungsdruckes be ziehungsweise der höchsten Strömungsgeschwindigkeit im Abströmkanal vorgesehen ist. So kann diese Stelle auch erforderlichenfalls dadurch verändert werden, indem an die Schulterfläche erst ein Ring entsprechender Breite eingelegt wird, dessen Innendurchmesser dem Durchmesser des Abschnitts kleineren Durchmessers der Absteuerbohrung entspricht, wonach dann an diesen Ring sich die be schriebene Buchse anschließt.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung,der Zeich nung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in zwei Varianten in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein die Erfindung betreffendes Detail der Einspritzpumpe und

Fig. 2 eine Variante dieses Details als Ausschnitt aus Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In den Fig. 1 und 2 sind jeweils Ausschnitte von einer Kraftstoffeinspritzpumpe dargestellt, die zur Beschrei bung der Erfindung erforderlich sind. So ist in einem Pumpenzylinder 1 eine Zylinderbohrung 2 vorgesehen, in der ein Pumpenkolben 3 über einen nicht dargestellten Nockenantrieb in eine hin und her gehende Bewegung ver setzt wird und mit seiner oberen Stirnseite 4 einen Pumpenarbeitsraum 5 begrenzt. Der Pumpenzylinder 1 wird über ein Teil 6 in einem Pumpengehäuse 7 festge spannt. Der vom Pumpenkolben 3 aus dem Pumpenarbeits raum 5 verdrängte Kraftstoff wird über ein Druckventil 8 und der nicht dargestellten Druckleitung zur Brennkraft maschine gefördert.

Dieses betrachtete Detail kann beispielsweise von einer Reiheneinspritzpumpe sein, bei der dann eine entsprechen de Anzahl von Kolben und Pumpenzylindern in Reihe neben einander angeordnet sind. Es kann aber auch von einer Einzylinderpumpe stammen.

Im Pumpenkolben ist eine Sackbohrung 11 vorgesehen, die über eine Radialbohrung 12 den Pumpenarbeitsraum 5 mit einer auf der Kolbenmantelfläche angeordneten Schrägnut 13 verbindet. Diese Schrägnut 13 wirkt mit einer im Pumpenzylinder 1 radial angeordneten Absteuerbohrung 14 zusammen, die in einen Raum niederen Drucks 15 mündet, welcher den Pumpenzylinder 1 abschnittsweise umgibt und von dem Gehäuse 7 eingefaßt ist. Diese Absteuerbohrung 14 weist einen Abschnitt 16 kleineren Durchmessers und einen Abschnitt 17 größeren Durchmessers auf. Der Eingang 18 des Abschnitts 16 kleineren Durchmessers wirkt mit der Schrägnut 13 für die Kraftstoffmengensteuerung zusammen. Im Abschnitt 17 größeren Durchmessers ist eine Buchse 19 aus kavitationsunempfindlicherem Material angeordnet, die über eine Federhülse 21, die den Pumpenzylinder um greift, an der Stufenfläche 22 gehalten wird, welche durch die Durchmesserdifferenz der beiden Abschnitte 16 und 17 gebildet wird. Zwischen der Buchse 19 und dem Abschnitt 17 größeren Durchmessers ist ein Rück strömkanal 23 vorgesehen, der den Raum 15 mit der Innen bohrung 24 der Buchse 19 verbindet und wofür zusätzlich ein Radialabschnitt 25 in Form einer Stirnringnut in der Stufenfläche 22 vorgesehen ist.

Je nach Drehlage des Pumpenkolbens 3 wird die Ringnut 13 nach Zurücklegung eines anderen Arbeitshubes des Pumpen kolbens 3 durch die Absteuerbohrung 14 aufgesteuert, in dem die Ringnut 13 in Überdeckung mit dem Eingang 18 ge langt, wonach der bis dahin unter Durck aus dem Pumpen arbeitsraum 5 zur Brennkraftmaschine geförderte Kraft stoff nunmehr über die Sackbohrung 11, die Radialbohrung 12, die Ringnut 13 und die Absteuerbohrung 14 zum Raum 15 gefördert wird, was das Ende der Einspritzung zur Folge hat. Bei dieser Absteuerung schießt der Kraft stoff unter hohem Druck zuerst durch den Abschnitt 16 kleineren Durchmessers der Absteuerbohrung 14, wobei der Druck abnimmt und kurz nach Austritt aus diesem Abschnitt 16 und nach Eintritt in den Abschnitt 17 größeren Durchmessers ein Tiefpunkt des Strömungsdruckes erreicht wird, wonach der Strömungsdruck wieder bis zum Ausgang der Bohrung 24 in der Buchse 19 ansteigt. Durch den aus dem Raum niederen Drucks 15 über den Rückström kanal 23 und den Radialabschnitt 25 zu dieser Stelle niedrigsten Strömungsdruckes strömenden Kraftstoff wird dieses niedrigste Niveau angehoben, so daß die Kavitations wirkung wesentlich verringert werden kann.

Da der Raum 15 niederen Drucks meist auch der Saugraum der Einspritzpumpe ist, strömt während des Saughubes des Pumpenkolbens 3 und so lange die Schrägnut 13 noch in Überdeckung mit dem Eingang 18 der Absteuerbohrung 14 ist, Kraftstoff aus diesem Raum 15 in den Pumpenarbeitsraum 5.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante dieses Ausfüh rungsbeispiels dient statt einer Federhülse ein Feder ring 26 zur radialen Einspannung der Buchse 19, wobei dieser Federring 26 ebenfalls den Pumpenzylinder um greift, wofür in die Mantelfläche des Pumpenzylinders eine Ringnut 27 eingearbeitet ist. Im übrigen arbeitet diese Variante wie die in Fig. 1 dargestellte.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten, sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merk male sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem eine Absteuerbohrung des Pumpenarbeitsraums aufweisenden Pumpenzylinder mit einem in dem Pumpenzylinder arbeitenden eine mit der Absteuerbohrung für das Förderende zusammen wirkende Steuerkante aufweisenden Pumpenkolben und mit einer in der Absteuerbohrung zur Vermeidung von Erosion angeordneten Einrichtung, dadurch gekenn zeichnet, daß die Absteuerbohrung (14) als Stufen bohrung ausgebildet ist mit einem kurzen, exakt ange ordneten Abschnitt (16) kleineren Durchmessers, dessen präzise ausgebildeter Eingang (18) mit der Steuerkante des Pumpenkolbens (3) zusammenwirkt, und mit einem län geren Abschnitt (17) größeren Durchmessers in dem die Einrichtung (19) angeordnet ist,und daß als Einrichtung eine Buchse (19) aus erosionswiderstehenderem Material vorgesehen ist, deren Innenbohrung (24) einen gleich großen oder größeren Durchmesser aufweist, als ihn der kürzere Abschnitt (16) der Absteuerbohrung (14) hat.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die axiale Lage der Buchse (19) einer seits durch die zwischen den zwei Abschnitten (16 und 17) der Absteuerbohrung (14) gebildete Schulterfläche (22) und andererseits durch eine am Pumpenzylinder (1) und/oder dem diesen aufnehmenden Pumpengehäuse (7) be festigten Sicherungsvorrichtung (21, 26) festgelegt ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß als Sicherungsvorrichtung ein den Pumpenzylinder (1) umgreifender Federdrahtring (26) dient.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß als Sicherungsvorrichtung eine den Pumpenzylinder (1) umgreifende Federhülse (21) dient.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand des Abschnitts (17) größeren Durchmessers der Absteuerbohrung (14) und der Außenwand der Buchse (19) ein Rückströmkanal (23) vorhanden ist, der über einen Radialabschnitt (25) den Raum (15), in den die Absteuerbohrung (14) mündet, mit der Innenbohrung (24) der Buchse (19) verbindet.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Radialabschnitt durch eine die Stirnseite der Buchse (19) umleitende Ausnehmung (25) gebildet wird.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß als Ausnehmung eine Stirnringnut (25) in der Schulterfläche (22) dient.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückström kanal eine Längsnut (23) in der Innenwand der Ab steuerbohrung (17) größeren Durchmessers des Absteuer kanals (14) dient.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Über gang vom Abschnitt (16) kleineren Durchmessers zum Abschnitt (17) größeren Durchmessers der Absteuer bohrung (14) in Abströmrichtung kurz vor der Stelle des niedrigsten Strömungsdrucks und höchster Strö mungsgeschwindigkeit vorgesehen ist.