DE4338483C1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Dieselbrennkraftma­ schine mit einem einteiligen Pumpengehäuse zur Aufnahme eines im Pumpenraum axial geführten Pumpenkolbens, mit einem innerhalb des Pumpengehäuses angeord­ neten Saugraum, welcher über Steuerbohrungen mit dem Pumpenraum sowie mit jeweils einem Anschluß zur Niederdruckkraftstoffversorgung verbunden ist.

Eine Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Gattung ist aus der EP 0 460 838 A1 bekannt. Bei der vorbekannten Anordnung erfolgt die Zuführung von frischem Kraftstoff wäh­ rend des Saughubes über die Steuerbohrungen. Bei Förderende strömt dann der unter hohem Druck stehende gasblasen- und kavitationsblasenhaltige Kraftstoff aus dem Pumpenraum heraus und unter Strömungsrichtungsumkehr durch die Steuerbohrun­ gen in den Saugraum. Im Bereich des Kolbenkopfes angebrachte Steuerkanten be­ stimmen durch Überstreichen der Steuerbohrungsmündungen Förderbeginn und Förderende. Aufgrund der insbesondere bei hohen Drücken entstehenden Kavitation bei der Einleitung des Saughubes ist im Bereich des Saugraumes bzw. der Steuerboh­ rungen mit erheblichem Verschleiß zu rechnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, übermäßige Kavitation im Bereich des Saugraums bei hohen Druckniveau der Einspritzpumpe zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer eingangs beschrie­ benen Kraftstoffpumpe im Pumpengehäuse zwei separate Saugräume vorhanden sind, die durch Bohrungen mit den beiden Anschlüssen derart verbunden sind, daß die Saugräume bezüglich der Strömungsrichtung des Kraftstoffs zwischen den beiden Anschlüssen liegen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von zwei separaten Saugräumen, die bezü­ glich der Strömungsrichtung zwischen dem Zulaufkanal einerseits und dem Ablauf­ kanal andererseits liegen, kann ein unmittelbarer Wegtransport des bei Förderende in den Saugraum strömenden, kavitationsblasenträchtigen Kraftstoffes erfolgen. Daher kann frischer, blasenfreier Kraftstoff nachströmen, da durch Anschluß des Zu- und Abführkanals an die Niederdruck-Kraftstoffversorgung während des Betriebs eine Art Zwangsspülung des ständig durchströmten Saugraums aufrechterhalten wird. Ein Implodieren der im Kraftstoffstrom mitgeführten Kavitationsbläschen im Bereich der Steuerbohrung und eine daraus resultierende Beschädigung der Steuerbohrung oder des Pumpenkolbens wird somit vermieden. Ein weiterer Vorteil liegt in der mögli­ chen kurzen Ausführung der Steuerbohrungen, wodurch ein Wiederansaugen kavita­ tionsblasenhaltigen Kraftstoffs weitgehend ausgeschlossen ist.

Aus der DE-PS 6 87 574 ist es zwar bekannt, einen Saugraum bzw. eine Steuerleitung zwischen den Krafstoffzu- und Abführkanälen bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe anzuordnen. Auf die erfindungsgemäße Gestaltung zur Verhinderung von Kavitation gibt diese Druckschrift aber keinen Hinweis.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist zumindest ein Saugraum in axialer Verlängerung der darin mündenden Steuerbohrung als Öffnung im Gehäusemantel ausgebildet, wobei die Öffnung gegen Kraftstoffaustritt dicht verschlossen ist. Diese Ausbildung be­ deutet eine weitere Fertigungsvereinfachung ohne dabei die Funktion des Saugraums oder der Steuerbohrung zu beeinträchtigen. Insbesondere gilt dies für spanabhebendes Bohren der Öffnung. Auch die Ausbildung der Öffnung als Sacklochbohrung, die im Inneren des Pumpengehäuses endet, dient u. a. einer einfacheren Herstellbarkeit.

Eine alternative Weiterbildung der Erfindung, wonach zumindest ein Saugraum als gerader Kanal ausgebildet ist, dessen Enden mit den Anschlüssen in Verbindung stehen, stellt eine weitere Verein­ fachung des Pumpenelements dar. Da der Kanal an seinen Enden mit den Anschlüssen für die Kraftstoffzu- und -abführung in Verbindung steht und eine Steuerbohrung im Kanal mündet, ist dieser weitgehend funktionsgleich mit einer separaten Ausbildung von Saugraum und Zu- und Abführkanal.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 9.

Eine weitere Vereinfachung der Fertigung des Pumpenelements ergibt sich bei Ausführung der Kanäle als Bohrung, die durch einen als Öffnung im Gehäusemantel ausgebildeten Saugraum oder Anschluß in ihrer axialen Verlängerung fluchten. Aufgrund dieser Ausbildung verringert sich die Anzahl der die Gehäusestruktur schwächenden Öffnungen im Gehäusemantel. Desweiteren wird die Anzahl der ab­ zudichtenden Öffnungen im Gehäusemantel verringert.

Zur Erhöhung der Formfestigkeit des Pumpengehäuses wird der Pumpenraum vorzugsweise von einer im Pumpengehäuse sackloch­ artig endenden Führungsbohrung gebildet, so daß der Pumpenraum in Förderrichtung mit einer stabilen Wandung des Pumpengehäuses abschließt. Eine die stabile Wand durchdringende Kraftstoffdurch­ leitung, die zu einem Druckventil oder Einspritzventil führt ist im Durchmesser deutlich kleiner gehalten als der Durchmesser der Führungsbohrung, so daß die Festigkeit der stabilen Wandung nicht nennenswert beeinträchtigt wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Pumpenelement einer Kraftstoffeinspritzpumpe im Längsschnitt,

Fig. 2a einen Querschnitt des Pumpenelements gemäß Fig. 1 mit vier Zu- und Abführkanälen und

Fig. 2b einen Querschnitt eines Pumpenelements in alternativer Ausführung mit drei Zu- und Abführkanälen.

Die in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzpumpe umfaßt ein Pumpenele­ ment 1 mit einem einteiligen Pumpengehäuse 2, welches im Inneren eine sacklochartig endende Führungsbohrung 3 aufweist. Innerhalb der Füh­ rungsbohrung 3 ist ein Pumpenkolben 4 längs- und drehbeweglich ge­ führt. Der durch einen Nockentrieb 5 bewegte Pumpenkolben 4 begrenzt einen am Sacklochende der Führungsbohrung 3 liegenden Pumpenraum 6. Ober zwei bezüglich der Pumpenachse P radial verlaufende und im Pum­ penraum 6 mündende Steuerbohrungen 7 steht dieser mit einem Saugraum 8 in Verbindung. Während der hin- und hergehenden Bewegung des Pum­ penkolbens 4 werden die pumpenraumseitigen Mündungen 9 der beiden Steuerbohrungen 7 durch am Kopf 10 des Pumpenkolbens 4 angebrachte Kanten 11 auf - und zugesteuert, wodurch Einspritzbeginn und -ende festgelegt wird. Eine kraftstofführende Verbindung vom Pumpenraum 6 zum nicht näher dargestellten Einspritzventil ist durch zwei Durch­ gangsbohrungen 12 verwirklicht, die das dickwandige Pumpengehäuse 2 am Sacklochende des Pumpenraums 6 durchdringen.

Die beiden bezüglich der Führungsbohrung 3 diametral gegenüber­ liegenden Steuerbohrungen 7 liegen in einer Ebene senkrecht zur Pum­ penachse P wie auch je zwei Zu- und Abführkanäle 13 bzw. 14, die die Verbindung der beiden Saugräume 8 mit Anschlüssen 15a, b zur Nie­ derdruck-Kraftstoffversorgung schaffen, wie in Fig. 2a detailliert gezeigt. Die beiden Saugräume 8 sind jeweils in axialer Verlängerung der beiden Steuerbohrungen 7 als Sacklochbohrung im Inneren des Pum­ pengehäuses 2 ausgeführt. Die Saugräume 8 münden im Gehäusemantel 17 in Öffnungen 16, diese sind jeweils durch einen Deckel 18 gegen Kraftstoffaustritt dicht verschlossen. Die beiden Deckel 18 wirken gleichzeitig als Prallelemente des bei Förderende aus den Steuerboh­ rungen 7 herausschießenden, stark erosiv wirkenden Kraftstoffstrahls. Beim Auftreffen der Kraftstoffstrahlen auf die Deckel 18 verlieren diese ihre erosive Wirkung wodurch eine Schädigung des Pumpengehäuses 2 vermieden wird. Die konkave Wölbung der Deckel 18 ergibt eine Ver­ größerung des effektiven Saugraumvolumens. Die beiden Öffnungen 16 liegen auf gegenüberliegenden Seitenflächen 19a, b des quaderförmigen Pumpengehäuses 2 in dessen Zentrum sich die Führungsbohrung 3 er­ streckt. Die beiden Anschlüsse 15a, b sind gegenüberliegend auf den angrenzenden Seitenflächen 19c, d vorgesehen, wobei diese ebenfalls als in die Wandung des Pumpengehäuses 2 sich erstreckende Sack­ lochbohrungen ausgeführt sind. Für die Niederdruck-Kraftstoffversor­ gung des Pumpenelements 1 ist der Anschluß 15a oder 15b mit einer Kraftstoffzuleitung und der Anschluß 15b bzw. 15a mit einem Kraft­ stoffrücklauf zu verbinden, die beide nicht näher dargestellt sind. Der zulaufseitige Anschluß 15a ist jeweils über einen Zuführkanal 13a, b, die winkelig zueinander stehen mit den beiden Saugräumen 8 verbunden. Auf der bezüglich der Führungsbohrung 3 gegenüberliegenden Seite ist der rücklaufseitige Anschluß 15b jeweils über einen Ab­ führkanal 14a, b ebenfalls mit den Saugräumen 8 verbunden. Die Anord­ nung der Kanäle 13 und 14, der beiden Saugräume 8 sowie der An­ schlüsse 15a, b ist zu einer Ebene, die die Pumpenachse P und Achse der Steuerbohrungen 7 aufnimmt spiegelsymmetrisch gehalten, wodurch sich eine Fertigungsvereinfachung ergibt. Ebenfalls aus fertigungs­ technischen Gründen sind die jeweils in einem Anschluß und in einem Saugraum endenden Zuführ- und Abführkanäle 13, 14 derart im Pumpenge­ häuse 2 angeordnet, daß zumindest jeweils ein Ende der Kanäle 13, 14 durch eine Öffnung 16 oder durch einen Anschluß 15 fluchtet und somit ohne weitere strukturschwächenden Öffnungen im Gehäusemantel 17 boh­ rend herstellbar sind.

Der durch die Anordnung der Kanäle 13, 14, der beiden Saugräume 8 und der Anschlüsse 15a, b sich ergebende Ringraum wird während des Betriebes ständig vom Kraftstoff der Niederdruckversorgung durch­ strömt. Dies bewirkt eine Zwangsspülung der beiden Saugräume 8 wodurch kavitationsblasenhaltiger Kraftstoff, welcher bei Förder­ ende über die Steuerbohrungen 7 in den Saugraum 8 eintritt über die beiden Abführkanäle 14a, b weggefördert, so daß bis kurz vor Förderbeginn frischer, blasenfreier Kraftstoff dem Pumpen­ raum 6 zugeführt wird.

In Fig. 2b ist eine alternative Ausführung des Pumpenelements 1′ mit kreiszylindrischem Pumpengehäuse 2′ gezeigt. Koaxial zur Pumpenachse P′ des Pumpenelements 1′ ist die Führungsbohrung 3′ ausgebildet, dessen Pumpenraum 6′ zwei darin mündende diagonal gegenüberliegende Steuerbohrungen 7′ aufweist. In seitlichem Abstand zur Führungsbohrung 3′ sind drei Kanäle 13′ angeordnet, die das Pumpengehäuse 2′ sehnenartig durchdringen und eine Dreiecks­ fläche aufspannen, dessen Zentrum auf der Pumpenachse P liegt. Die drei Kanäle 13′ enden gleich den Ecken des gedachten Drei­ eckes in Öffnungen 16′ des Gehäusemantels 17′. Die beiden Steuer­ bohrungen 7′ liegen auf einer Winkelhalbierenden des gedachten Dreiecks, wobei eine Steuerbohrung 7′a im Bereich der Öffnung 16′a endet und die andere Steuerbohrung 7′b in einem der Öffnung 16′a bezüglich der Führungsbohrung 3′ gegenüberliegenden Kanal 13′a T-förmig einmündet. Die steuerbohrungseitige Öffnung 16′a im Gehäuse­ mantel 17′ ist mit einem Deckel 18′ gegen Kraftstoffaustritt ver­ schlossen. Die beiden übrigen Öffnungen 16′b, c sind als Anschluß 15′a, b an einen nicht weiter dargestellten Kraftstoffzu- bzw. -rücklauf anzuschließen. Auch hier sind die Kanäle 13′ bezüglich einer Ebene, die die Achse der Steuerbohrungen 7′ und die Pumpen­ achse P′ aufnimmt spiegelsymmetrisch angeordnet. Der bei dieser Ausführungsform des Pumpenelements 1′ nicht separat ausgebildete Saugraum 8′ ergibt sich durch die geschlossene Verbindung der Kanäle 13′. Bei der Durchströmung des Saugraumes 8′ über die Anschlüsse 15′a, b ergibt sich ebenfalls wie schon zuvor beschrieben eine Zwangsspülung der kanalseitigen Mündungsbereiche der Steuer­ bohrungen 7′, wodurch ein Wiederansaugen von kavitationsblasen­ haltigem Kraftstoff vermieden wird.

Claims (9)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Dieselbrennkraftmaschine mit einem ein­ teiligen Pumpengehäuse zur Aufnahme eines im Pumpenraum axial geführten Pumpenkolbens, mit einem innerhalb des Pumpengehäuses angeordneten Saugraum, welcher über Steuerbohrungen mit dem Pumpenraum sowie mit jeweils einem Anschluß (15a, b) zur Niederdruckkraftstoffversorgung ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (2, 2′) zwei separate Saugräume (8) vorhanden sind, die durch Bohrungen (13, 14) mit den beiden Anschlüssen (15a, 15b) derart verbunden sind, daß die Saugräume (8) bezüglich der Strömungsrichtung des Kraftstoffs zwischen den beiden Anschlüssen (15a, 15b) liegen.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Saugraum (8; 8′) in axialer Verlängerung der darin mündenden Steuerbohrung (7; 7′) als Öffnung (16, 16′) in einem Gehäusemantel (17; 17′) ausgebildet ist, wobei die Öffnung (16; 16′) gegen Kraftstoffaustritt dicht ver­ schlossen ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (16) als Sacklochbohrung ausgeführt ist, die im Inneren des Pumpen­ gehäuses (2) endet.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13, 14; 13′) das Pumpengehäuse (2; 2′) sehnenartig durchdringen.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die winkelig zueinander angeordneten Bohrungen (13, 14; 13′) den Pumpenraum (6; 6′) ringförmig umfassen und kraftstoffüh­ rend miteinander in Verbindung stehen.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13, 14; 13′) in einer zur Pumpen­ achse (P) senkrechten Ebene liegen.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13, 14; 13′) zu einer von der Pum­ penachse (P) und der Längsachse einer Steuerbohrung (7; 7′) aufgespannten Ebene spiegelsymmetrisch angeordnet sind.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13, 14; 13′) eine gedachte Fläche aufspannen, deren Flächenschwerpunkt auf der Längsachse (P) des Pumpen­ kolbens liegt.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerbohrungen (7; 7′) bezüglich des Pum­ penraumes (6; 6′) sich axial gegenüberliegen.