DE8914310U1 - Hochdruck-Einspritzpumpe, insbesondere für als Modulkonstruktion vorliegende Dieselmotoren - Google Patents

Description

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Einreich! 5ng«ferilo zur

Patentanwalt Dr.-lng. Peter Riebling

nc ST 7673

O.M.A.P..S.p.A.

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf das Gebiet der mit einer Hin- und Herbewegung beaufschlagten Einspritzpumpen, insbesondere für Dieselmotoren. Bekanntlich weisen die Einspritzpumpen einen äußeren Aufnahmeteil auf, der, auf Grund seiner polyfunktionellen Komplexheit, gewöhnlich im Guß- oder Preßverfahren hergestellt wird. Dieser Teil ist zur Befestigung aaa ffot erkörper und zur Aufnahme einer speziellen Kammer vorgesehen, in de*u Innerem ein Pumpkolben hin- und herläuft. Diener Kolben L;*t einen !«stimmten Hub, jedoch ein« Förderleistung, die durch die Gegenwart von auf seinem Kopf zugegenen Rillen von 23esc-;M>;;rer Schraubenform variierbar Ist. Diese Rillen aktivieren tatsächlich nur einen Teil des Hubes dieses Kolbens. Da eine rigorose Genauigkeit der gepumpten Tr &bgr; U-; it of f menge von fundamentaler Wichtigkeit ist, müssen diese Pumpen mit einer Eichmöglichkeit ausgestattet sein, die gewöhnlich in der Drehung des Kolbens in bezug auf seine Laufkamsner, in welche Ansaugöffnungen für der» Treibstoff münden, besteht. Diese Drehung erfolgt gewönlich durch reaktive Betätigung des äußeren Aufnahmeteiles, der. auf Grund der dieser seiner weiteren Funktion anhaftenden strukturellen Kompliziertheit, seine Herstellung durch Guß oder durch Pressen noch mehr notwendig macht. Ein weiterer, diese Herstellungsart rechtfertigender Grund ist die Gegenwart von Lochflanschen für die Befestigung des äußeren Aufnahmeteils am Motorkörper. Die genannte Herstellungsmethode erfordert die Verwendung von Stählen mit besonderen chemisch-strukturellen Eigenschaften, die keine befriedigende Festigkeit gegen die von der Turbulenz des Treibstoffes, der mit Hochdruck auf die übliche kreisförmige Zuströmvorkammer der Pumpkammer auftrifft, ausgeübte korrodierende Wirkung bie-

ten. Ziel der vorliegenden Neuerung ist die Schaffung einer Einspritzpumpe, welche mit dem Körper des Zylinderkopfes des Motors integrierbar ist, indem man an diesem einen äußeren Aufnahmeteil ausbildet. Ein w<?i**res Ziel ist die Schaffung eines Einspritzpumpe auf wirtschaftlichere Art als üblich. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer Einspritzpumpe, die keine Lochflanschen für ihre Befestigung am Motor erfordert. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer Pumpe, die mit Präzision geeicht werden kann, indem man die Verschiebung zwischen Kolben und Kammer bei direkten Eingriff zwi- s sehen den beiden Teilen durch Winkelverschiebung positioniert. Ein weiteres Zeil ist die Schaffung einer Pumpe, die auch mit speziellen nitrierhärtbaren Stählen hergestellt werden kann, um ihre mechanische und chemische Festigkeit, ■ die Abnützungsfestigkeit und die Präzision der gegenseitigen

Verbindungen zu erhöhen. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung

''- einer Pumpe, die mit einer umlaufenden Zuströmkammer für die

Pumpkammer versehen ist. die unabhängig vom äußeren Aufnahmeteil ist und daher aus Materialien und mit Oberflächen &bull; hergestellt werden kann, die auch gegen Kavitationskorrosion

f! beständig sind.Diese und weitere Ziele sind deutlicher der

&bull;jp folgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen, in wel-

¹J -^ eher eine Hochdruckpumpe, insbesondere für Dieselmotoren, fi erläutert wird, deren hauptsächliche Besonderheit die Tatsache ist, daß als Außenkörper Bauteile des gewöhnlich als Modulkonstruktion vorliegenden Motors selbst verwendet werden. Die Pumpe 1st mit einer Eichmethode einstellbar, die eine Variierung der gegenseitigen Orientierung zwischen Kolben und Pumpkammer durch Fixierung de,r Kolbenorientierung direkt auf dem Körper seiner Pumpkammer ermöglicht, und nicht über Vermittlung von Aufnahmeteilen. Die Pumpe ist außerdem mit einer kreisförmigen Zuströmkammer für die Pumpkammer versehen, von der Teile aus hochfesten Materialien, wie beispielsweise gehärteter Stahl und/oder oberflachenbe-

handeItem Stahl (nitriergehärtet, zementiert), hergestellt eind und eine Trennbarriere in bezug auf den eigentlichen Aufnahmeteil des Motorkörpers bilden. Die Neuerung wird lediglich beispielsweise und ohne darauf beschränkt zu sein in den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen

- die Fig. 1 eine in Längsrichtung auf einer Diametralebene gsschrsittsrjs Purspe zeigt;

- die Fig. 2 die Außenfläche eines oberen Teiles einer Pumpe zeigt, die dazu vorgesehen ist, am Motorkörper befestigt zu werden; und

- die Fig. 3 einen Querschnitt AA einer Keilverbindung zwischen Kolben und Regelmuffe sowie, im Hintergrund, einen Phaseneinstellblocktei1 zeigt.

Unter Bezugnahme auf die genannten Zeichnungsfiguren weist die Pumpe gemäß der Neuerung einen Hauptkörper 1 auf, in dessen Innerem ein Kolben 2 läuft, um eine Pumpkammer 3 zu definieren, die oben von der üblichen, der Regelung der Fördermenge dienenden Ventilgruppe 4 begrenzt ist. Der Kolben 2 wird von einem Nocken 5 betätigt, der in an sich bekannter Weise an einen mit einer Rückstellfeder 7 versehenen Ventilstößel 6 angreift. Die Regelung der Fördermenge erfolgt in üblicher Weise durch Drehen des Kolbens 2 um seine Achse über eine bestimmte Winkelbreite. Auf diese Weise können schraubenförmige Rillen 8 in ein spezielles Verhältnis mit den die Kanäle 9A und 9B begrenzenden Ansaugöffnungen treten und &uacgr;&ogr; den für den Pumpvorgang ausnützbaren Arbeitshub, trotz der Konstanz des vom Nocken 5 dem Kolben 2 mitgeteilten Hubes, variieren. Die Drehung des Kolbens wird von einer Regelmuffe 10 herbeigeführt, die mit Verkeilungsflächen 11 und einem Exzenterzapfen 12 für die Durchführung der Tätigkeit versehen ist. Für die Eichung der Pumpe ist von grundlegender Wichtigkeit die Definition einer bestimmten Fördermenge im Bereich einer bestimmten Stellung der Steuerung der Beschleunigung des Motors bzw. der Stellung des Exzenterzap-

fens 12. Um den Betrieb eines Mehrzylindermotors zu regeln, ist es notwendig, daß bei jedem Grad der Kraftabgabe des Motors die verschiedenen Zylinder desselben in gleicher Weise gespeist werden. Die korrekte Definition dieser Bezugspositionen ist die sogenannte "Eichung" der Pumpe. Gemäß der vorliegenden Neuerung wird diese Eichung durch Veränderung der gegenseitigen Verkeilung zwischen dem Hauptkörper 1 und einem Phaseneinstellblock 13 erreicht, der dazu vorgesehen ist, den Bezugsanschlag festzulegen, bei welchem das Beschleunigungsmanöver des Motors einsetzt. Diese beiden Elemente 1 und 13 sind tatsächlich durch eine im wesentlichen zylindrische Kupplung 14 miteinander verbunden, so daß sie frei drehbar eines auf dem anderen verschoben werden können. Ihr Eingriff wird von einem Gewindestift 15 bewirkt, der radial auf dem Körper des Phaseneinstellblockes eingeschraubt ist, um gegen die Oberfläche des Hauptkörpers 1 zu drücken. Um zu verhindern, daß durch das Anziehen des Gewindestiftes 15 die zylindrische Zentrieroberfläche des Hauptkörpers 1 beschädigt wird, ist ein Abschnitt desselben mit einer Ausnehmung versehen, auf derem Boden 16 der Gewindestift 15 beliebig die Blockierungsverformungen bestimmen kann. Diese Ausnehmung ermöglicht die Begrenzung der Winkelbewegung auf f einen bestimmten Winkelsektor und ermöglicht zweckmäßig auch einen axiale Verbindungseingriff, wenn der Stift 15 nicht angezogen ist. sondern nur auf dem Boden 16 der Ausnehmung gleitet. Die Eichung erfolgt nach der folgenden, im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschriebenen Prozedur. Bei gelockertem und mit seinem in das Innere der Ausnehmung (Boden 16) liegendem Druckende wird die Pumpe genau auf einem speziellen Prüfstand fixiert, wobei auf die Kollimation von für diesen Zweck vorgesehenen Bezugskerben geachtet wird. Hierauf wird auf dem Prüfstand ein bestimmter Eichbetrieb eingestellt, dem die gewünschte Fördermenge entsprechen muß. Um diese Fördermenge (gemessen mit entsprechenden Instrumenten

des PrüfStandes) zu erhalten, betätigt man den Exzenterzapfen 12 mit dem Stab, mit welchem üblicherweise der Prüfstand ausgerüstet ist, der sodann in der die gewünschte Leistung ergebenden Stellung blockiert wird. Dieser Punkt wird als "Nullwert" angenommen, ab welchem ein vorbestimmter Hub a (gewöhnlich 13 mm) beginnt und mit einer Position (Stop) endet, die jene ist, ab welcher im Betrieb der Weg der Steuerung der Beschleunigung des Motors beginnt. Nach Beendigung dieses Weges a wird der Betätigungsstab, mit dem der Prüfstand ausgerüstet ist, neuerlich blockiert, wonach man den Phaseneinstellblock 13 dreht (siehe unten), bis eine Anschlagfläche 13A desselben an einem Anschlag 17 eines radialen Fortsatzes der Regelmuffe 10 anliegt. Nunmehr wird der Gewindestift 15 eingeschraubt, bis eine sichere Verkeilblokkierung zwischen dem Phaseneinstellblock 13 und dem Hauptkörper 1 erzielt ist. Es wird somit die Eichung des Pumpe mit einem bestimmten Hub a abgeschlossen und bei einem bestimmten Motorbetrieb wird eine gewünschte Fördermenge abgegeben. In Figur 3 ist der hypothetische Hub a in bezug auf die Achse des Exzenterzapfens 12 dargestellt, weil es im wesentlichen dieser lineare Hub ist, welcher die mit den jeweiligen Fördermengen der Pumpe einhergehenden Winkeldrehung der Regelmuffe definiert. Die Drehung des Phaseneinstel1-blocks 14 kann auf verschiedene Art erfolgen: eine bevorzugte Art ist jedoch die Verwendung des Gewindestiftes 15, der auf seinem Kopf eine sechseckige (oder vieleckige) Ausnehmung 15A für die Einführung eines Stabes mit ebensolchem Querschnitt (Stiftschlüssel) aufweist, der, bevor er als eigentlicher Festziehschlüssel für den Gewindestift 15 verwendet wird, als radialer Betätigungsarm dient. Eine nochmalige Betrachtung der Figur 1 läßt weitere Merkmale der Pumpe erkennen. Die beiden (radial gezeigten) Kanäle 9A und 9B münden in eine Ringkammer 18, durch welche sie verbunden sind. In diese Kammer mündet der Pumpenspeisekanal (nicht gezeigt.

jedoch als senkrecht zum Zeichnubgsblatt verlaufend gedacht). Die Ringkammer (18) mit rechteckigem Querschnitt hat (bei Betrachtung der Fig. 1) flache Obei&mdash; und Unterseiten und ihre Innenfläche wird vom Hauptkörper 1 gebildet, wogegen die Außenfläche durch einen elastischen Ring 19 gebildet ist. Dieser Ring mit rechteckgem Querschnitt besteht in typis&her Weise aus oberflächenbehandeltem und/oder gehärtetem (beispielsweise nitriergehärtetem) Dtahl. um eine extrem harte Oberfläche zu erhalten, die gegen die Korrosion beständig ist, welche auf Kavitationserscheinungen, verursacht durch ' den Durchgang des Treibstoffes mit hoher Geschwindigkeit. f zurückzuführen ist. Dieser Ring wird zentrifugal von den

Wänden der Bohrung des Motorteiles, in welchen die Pumpe eingesetzt ist, gehalten. Der Ring IQ ist nicht geschlossen, sondern erstreckt sich nur über eine Winkel brei te von etwa 250*, so daß eine große Niederdruck-Zuflußöffnung für den die Pumpe speisenden Treibstoff freigelassen wird. Auf diese Weise kann der Treibstoff in die Ringkammer 18 eintreten und streicht an den Innenflächen des Ringes vorbei, um sodann in die Kanäle 9A und 9B einzutreten, durch welche der Treibstoff in die Pumpkammer 3 gelangt, bevor er unter Hochdruck zum üblichen Einspritzventil gedrückt wird. Es ist scAit erkennbar, daß diese Kanalisierung, in ihrer Gesamtheit betrachtet, auf Grund ihrer Konzeption einfach aus einer äußerst harten, weil leicht nietrierhärtbaren, Stahloberfläche bestehen kann. Durch die auf diese Weise erreichte

- große Festigkeit gegen Abrieb. Kavitation und Korrosion eig-

: net sich diese Pumpe auch für andere Treibstoffe als für den

üblichen Dieseltreibstoff und kann daher auf Mehrfachtreibstoffmotoren installiert werden. Dies ermöglicht in vorteilia hefter Weise die Anwendung von Kanalisationen mit einem Vei&mdash;

I" lauf und einer Geometrie, die in einem weiten Bereich nach

|! experimentell ermittelbaren Optimierungskriterien varriier-

bar sind. Weiters ist es möglich, das Auftreten von Kavita-

tionskorrosionen auf der aus Aluminiumlegierung bestehenden Motorkonstruktion, in welche die Pumpe eingesetzt wird, zu vermeiden. Die Möglichkeit, die Eichung der Pumpe unabhängig von dem Motorteil, auf welchen sie befestigt ist, durchzuführen, ermöglicht die Vermeidung der Notwendigkeit, den Pumpenkörper mit dem üblichen Lochflansch zu versehen, ob sie nun am Körper der Pumpkammer oder am Aufnahmeteil dieses Körpers vorgesehen ist. Dies ergibt den Vorteil der Herstellung durch kostenspare.ides Drehen aus Stangen mit kleinem Durchmesser bzw., gemäß einer Alternativlösung, den Vorteil, auf dem Pumpenkörper keine Flanschausbildungen anbringen zu müssen. Es wird also die Notwendigkeit vermieden, den Pumpenkörper genau in bezug auf den Motor positionieren zu müssen, und es genügt ein ungefährer Anschlag durch Kollimation von auf diesen Teilen angebrachten Bezugskerben, um eine mit der nötigen Genauigkeit vorgenommene Montage durchzuführen. Die Befestigung der Pumpe kann daher auch mit einfachen winkel hebel art igen Bügeln 20, die mit der Mutter 21 auf Stiftbolzen 22 befestigt sind und mit ihren jeweiligen Enden auf dem Rand 23 des Pumpenhauptkörpers bzw. auf der Struktur 24 des Motors aufliegen, erfolgen. Die besondere Konzeption der Pumpe erfordert die Gegenwart von Dichtungen zwischen dem Hauptkörper und seinem Aufnahmesitz auf dem Motor. Diese werden wie folgt erstellt: Oben mit einer flachen Unterlegscheibe 25, die den durch die Spannwirkung der Bügel 20 ausgeübten Preßkräften widersteht; unten mit einem üblichen "O"-Rlng 26 aus Gummi, eingesetzt in ei;ie Ringnut 27 des Hauptkörpers 1, Die Lage dieser Dichtungen ist derart, daß ein Duchsickern von Treibstoff (mit niedrigem Druck) durch die Runder des Federringes 19 verhindert wird.

&diams; &bull;ti

Claims (7)

SCHUTZANSPRÜCHE.

1. Hochdruck-Einspritzpumpe, insbesondere für als Modulkonstruktion vorliegende Dieselmotoren, auch solche für Vielfachbrennstoffe, ^dadurch gekennzeichnet, daß als ihr Außenkörper die Struktur (24) von Motorteilen verwendet wird und daß sie frei ist von den üblichen Befestigungslochflanschen, wobei die Pumpe mit Eichelnrichtungen (1, 13, 15. 10, 21 versehen ist, di-y unabhängig von speziellen oder iss Motor-Körper ausgebildeten Auf ihmebauteilen sind.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch ·, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtungen ei &kgr; er- "iauptkörper (1) aufweisen, der eine Pumpkammer (3) und Laufkammer für einen üblichen Kolben (2) mit die Fördermenge variierenden schraubenförmigen Rillen (8) enthält, der drehbar verschiebbar einem Phaseneinstellblock (13) zugeordnet ist, welcher Block (13) am Körper (1) nach einer gewünschten gegenseitigen Winkelorientierung durch Anziehen eines Gewindestiftes (15) i*a Inneren einer die Winkelbewegung begrenzenden Ausnehmung fixierbar ist.

3. Hochdruck-Einspritzpumpe nach den vorhergehenden AnsprU-chen, dadurch gekennzeich.net, daß der Körper (1) eine Ausnehmung besitzt, die dazu vorgesehen ist, auf ihrem Boden (16) das Druckende des Gewindestiftes (15) aufzunehmen, welche Ausnehmung befähigt ist, einen axialen Verbindungseingriff zwischen den Teilen, wenn der Stift (15) nicht angezogen ist, zu bewirken und auch befähigt ist, eine Beschädigung einer zylindrischen äußeren Zentrierfläche (14) zwischen den Teilen (1, 13) zu vermeiden.

4. Hochdruck-Eir.'Spritzpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift eine vorzugswei-

re sechseckige Ausnehmung (15A) besitzt, die befähigt ist, funktionell einen passenden Stab (Stiftschlüssel) aufzunehmen, der vorgesehen ist, die Funktion eines radialen Regelhebe Ifortsatzes und sodann di~ Funktion eines Schlüssels zum Anziehen des Stiftes (15) zu erfüllen.

5. Hochdruck-Einspritzpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ph&aeneinstelI-block (13) aufweist, der mit Anschlagflächen (13A) versehen ist, um eine Wegendposition in bezug auf einen Anschlag (17) eines radialen Forsatzes der Regelmuffe (10) festzulegen.

6. Hochdruck-Einspritzpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Ansaugkanäle (9A. 9B), die sich in einer äußeren Ringkammer (18) vereinigen, welche durch Kombination einer umlaufenden Rille des Hauptkörpers mit einem elastischen Ring (19) gebildet ist, um seinen Wänden eine erhöhte mechanische und chemische Festigkeit auf Grund der so möglichen leichteren thermo-chemisehen Behandlung (Härten, Zementierung, Nitrii>rhärtung) mitzuteilen.

7. Hochdruck-Einspritzpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch einen nitriergehärteten Hauptkörper (1) .

&bgr;. Hochdruck-Einspritzpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch ein« Befestigung ihres Hauptkörpers (1) am der Motor mittels Bügeln (23),

9, Hochdruck-Einspritzpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Abdichtung gegen Treibatoffdurchtritte in Form einer oberen flachen Unterlagsschoine (25) und von Gummiringen (26) von der Art der "O"~Ringe in einer Höhe unterhalb der des elastischen Ringes (19).

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