DE2802510A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Kolben, der in einem Zylinder in zwei entgegengesetzten Richtungen verstellbar ist. Der Kolben nimmt am einen Ende der Bohrung des Zylinders seinen Ausgang, und an diesem Ende des Kolbens wirken auf ihn die Mittel, die seine Verstellbewegung in beiden Richtungen bewirken. Am anderen Ende der Zylinderbohrung ist eine Auslaßbohrung angeordnet, durch die beim Fördertakt der Pumpe der in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoff einer oder mehreren Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine zugeführt wird. In der Nähe dieses Endes der Zylinderbohrung sind in der Zylinderwand zwei Einlaßöffnungen für den Kraftstoff angeordnet, die in Umfangsrichtung des Zylinders gegeneinander versetzt sind. Beim Ansaugtakt sind die beiden Einlaßbohrungen vom Pumpenkolben freigegeben, und es gelangt durch beide geöffneten Einlaßbohrungen Kraftstoff in den Pumpenraum der Einspritzpumpe. Zu Beginn des Fördertaktes werden beide Einlaßöffnungen vom Pumpenkolben verschlossen. Gegen Ende des Fördertaktes wird eine der beiden Einlaßöffnungen über eine Kolbenbohrung mit dem Pumpenraum verbunden, um eine weitere Kraftstoff-Förderung zu der bzw. den Einspritzdüse (n) zu verhindern.

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Solche Einspritzpumpen sind bekannt, und sie können in einfacher Weise dargestellt werden, wobei entweder eine Kolben-Zylinder-Einheit in einem Gehäuse oder andere Kolben-Zylinder-Einheiten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können.

Die Entwicklung geht nun dahin, daß Brennkraftmaschinen mit solchen Einspritzpumpen eine zunehmend höhere Leistung haben und mit höheren Drehzahlen arbeiten. Hieraus ergibt sich für die Einspritzpumpen eine zunehmend höhere Kolbengeschwindigkeit. Das wiederum führt zu erhöhten Geschwindigkeiten, mit denen der Kraftstoff durch die beiden erwähnten Einlaßöffnungen strömt. Teilweise hat diese Strömungsgeschwindigkeit bereits einen Wert erreicht, bei dem im Kraftstoff Kavitationserscheinungen auftreten. Es hat sich dabei gezeigt, daß die Kavitationserscheinungen insbesondere im Bereich der beiden vorerwähnten Einlaßöffnungen auftreten. Dabei werden die durch die Kavitation im Kraftstoff gebildeten Hohlräume in der einen von den beiden vorerwähnten Einlaßöffnungen, die über eine Kolbenbohrung mit dem Pumpenraum in Verbindung gebracht wird, von der Kraftstoffströmung aus der Einlaßöffnung herausgespült und gelangen in Teile der Kraftstoffzuführung, wo sie sich auflösen, ohne Schaden anzurichten. In der anderen Einlaßöffnung können die Hohlräume jedoch

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während der wesentlich längeren Zeit verbleiben, während der diese Einlaßöffnung verschlossen ist. Steigt nun im KraftstoffZuführungssystem der Druck an, so können die Kavitationshohlräurae in dieser Ansaugöffnung zusammenfallen und genau bearbeitete Flächen der Pumpe zerstören.

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, eine Pumpe der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der geschilderte Nachteil in einfacher Weise zweckmäßig und zuverlässig beseitigt ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß in der erwähnten Einlaßöffnung, wenn sie vom Pumpenlcolben verschlossen ist, zwangsweise eine Strömung geschaffen wird, durch die, wie bei der anderen der beiden Einlaßöffnungen, Kavitationshohlräume aus der Einlaßöffnung zwangsweise herausgespült werden, insbesondere in das Kraftstoffzuführungssystem.

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Figurenbeschreibung

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 als Mittellängsschnitt eine bekannte Ausführung einer erfindungsgemäß auszugestaltenden Pumpe,

Fig. 2-5 verschiedene erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Pumpe gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Pumpengehäuse 9 ein Pumpenzylinder 8 angeordnet. Pumpengehäuse 9 und Pumpenzylinder 8 definieren einen Sammelraum 15, der um den Pumpenzylinder herumgeführt ist und mit einem nicht gezeichneten Kraftstoffeinlaß des Pumpengehäuses in Verbindung steht. In der Längsbohrung des Pumpenzylinders 8 ist ein in zwei Richtungen verstellbarer Pumpenkolben 10 angeordnet, der in Abhängigkeit von der zugehörigen Brennkraftmaschine mittels eines drehenden Nockens 7 nach innen zur Erzeugung der Kraftstoff-Förderung bewegbar ist. In der entgegengesetzten Richtung ist der Pumpenkolben 10 mittels einer Rückstellfeder 17 bewegbar.

Während des Fördertaktes verdrängt der Kolben 10 den Kraftstoff, der sich in der Pumpenkammer zwischen den inneren

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Enden der Bohrung des Zylinders 8 und des Puiapenkolbens befindet. Die Verdrängung des Kraftstoffes erfolgt durch den Auslaß 11, dem ein Rückschlagventil 12 vorgeschaltet ist, in eine der zugehörigen Brennkraftmaschinen zugeordnete Einspritzdüse 13. Während des Ansaugtaktes der Pumpe wird der Kolben 10 nach außen bewegt und Kraftstoff gelangt über zwei diametral gegenüberliegende Einlaßöffnungen 14, 14a der Wand des Zylinders 8 aus dem Sammelraum 15 in die vorerwähnte Pumpenkammer. Dieser Kraftstoff-Fluß erfolgt jedoch nur so lange, wie die Einlaßöffnungen 14,14a vom Pumpenkolben 10 freigegeben sind.

Der Pumpenkolben 10 ist in bekannter Weise mit einer spiralenförmigen oder ähnlichen Nut 16 versehen, die eine schräge Kante definiert und mit der Pumpenkammer in Verbindung steht und während eines bestimmten Bereiches der Bewegung des Kolbens nach innen mit der Einlaßöffnung 14 in Verbindung steht, um den übertritt von Kraftstoff aus der Pumpenkammer in den Sammelraum 15 zu ermöglichen. Hierdurch wird der Kraftstoff-Fluß durch den Auslaß 11 beendet. Pumpenkolben 10 und Pumpenzylinder 8 können in an sich bekannter Weise in Umfangsrichtung gegeneinander verstellt werden, um die Fördermenge bei jedem nach innen gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens verändern zu können. In der gezeichneten Ausführungsform ist vorgesehen,

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daß der Pumpenkolben in Umfangsrichtung mittels einer
Zahnstange 18 in umfangsrichtung verstellbar ist, die mit einem den Pumpenkolben umgebenden Ritzel zusammenwirkt. Das Ritzel ist auf einer den Kolben umgebenden Hülse befestigt, die mit zwei in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Axialschlitzen versehen ist, in die zwei am Kolben befestigte Nasen oder Arme eingreifen.

Während des Beginnes der nach innen gerichteten Bewegung des Kolbens beginnt bereits die Kraftstoffverdrängung aus der Pumpenkammer über den Weg der Einlaßöffnungen 14,14a, jedoch steigt die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung durch diese öffnungen in dem Maße an, wie der Kolben zunehmend die Öffnungen verschließt. Moderne Maschinen arbeiten nun mit größeren Kräften und höherer Geschwindigkeit mit dem Ergebnis, daß die Kolbengeschwindigkeit in der Pumpe ebenfalls ansteigt. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch
Kavitationen in den Bohrungen 14,14a eintreten können. Die durch die Kavitationen verursachten Hohlräume neigen zum Verbleib in den Bohrungen, aber die Hohlräume, die sich in der Bohrung 14 ansammeln, neigen außerdem dazu, aus dieser Bohrung auszutreten und in den Sammelraum 15 zu gelangen, wenn die Bohrung 14 zur Deckung mit der Nut 16 gebracht wird. Als Ergebnis hiervon ergibt sich beim Zusammenbruch der Hohl-

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räume, daß dieser Zusammenbruch in dem Sammelraum weit weg von jeder genau bearbeiteten Arbeitsoberfläche der Pumpe erfolgt. Die Hohlräume, die sich in der Bohrung 14a ansammeln bleiben dagegen in dieser Bohrung, bis sie wieder vom Kolben 10 freigegeben wird. Als Ergebnis hiervon fallen die Hohlräume zusammen, v;ährend sie in unmittelbarer Nachbarschaft von genau bearbeiteten Flächen sind, und diese Flächen können als Folge des Zusammenfallens der Hohlräume erodiert werden. Die Hohlräume können dabei bei jedem wesentlichen Druckanstieg in dem Sammelraum 15 zusammenschlagen bzw. zusammenfallen. Das kann infolge des Öffnens der Bohrung 14 und des Einströmens von Kraftstoff aus der Pumpenkammer in den Sammelraum geschehen. In diesem Fall werden die Hohlräume zusammenfallen, während sie in der Bohrung in unmittelbarer Nachbarschaft der Seitenwand des Kolbens sich befinden. Ein solcher Druckanstieg kann insbesondere auch dann eintreten, wenn die Pumpe eine von mehreren Pumpen in einem gemeinsamen Gehäuse ist und eine der anderen Pumpen Kraftstoff aus ihrem Pumpenraum in den Sammelraum fördert.

Um im Bereich der Bohrung 14a die Gefahr von Erosionen durch Kavitationen zu verringern oder gar auszuschließen, wird vorgeschlagen, einen Kraftstoff-Fluß zu erzeugen, der auch aus dem Bereich der Bohrung 14a die Kavitationshohlräume in den

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Samitielraum 15 fördert und ein Zusammenfallen der Kavitationshohlräume in einem Bereich des Sammelraumes 15 zu bewirken, wo dies ebenso unschädlich wie im Fall der Bohrung 14 geschehen kann.

Gemäß Fig. 2 ist hierzu in der Wand des Kolbens 10 eine Umfangsnut 19 angeordnet. Diese ümfangsnut sammelt Leckkraftstoff, wie er auf Grund des Passungsspieles zwischen Kolben und Zylinderwand aus der Pumpenkammer austritt. Der in der Umfangsnut 19 gesammelte Leckkraftstoff kann über einen Kreuzkanal 20 absickern, der am einen Ende in die Bohrung-14a mündet, mit einem anderen Ende in die ümfangsnut 19 mündet und dessen beide restlichen Enden gegen die Seitenwand des Kolbens gerichtet sind. Die beiden gegen die Seitenwand des Kolbens gerichteten Enden der Kreuzbohrung sind durch je einen Stöpsel verschlossen. Der in der Umfangsnut 19 gesammelte Leckkraftstoff kann also von dort in die Bohrung 14a gelangen, die Kavitationshohlräume mitreißen und aus dem Bereich der Bohrung 14a in den Sammelraum 15 bringen.

Bei der Lösung nach Fig. 3 ist eine entsprechende Umfangsnut nicht im Kolben 10'sondern in der Wand des Zylinders 8 angeordnet.

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Gegebenenfalls ist die in die ümfangsnut des Kolbens oder des Zylinders gelangende Leckkraftstoffmenge zu gering, um einen für das Ausschwemmen der Kavitationshohlräume aus der Bohrung 14a ausreichenden Kraftstoffstrom zu erhalten. Diesem Umstand kann durch eine zwangsweise Verstärkung des Kraftstoff stromes begegnet werden.

Bei der Lösung nach Fig. 4 wird ein zwangsweiser Kraftstoff-Fluß durch eine Hilfspumpe bewirkt. Der Kolben 21 dieser Hilfspumpe hat eine gestufte Außenkontur, und der Zylinder hat eine diese Kontur ergänzende Kontur, um einen Ringraum 22 zu definieren, der mit der Bohrung 20 verbunden ist. Während des nach innen gerichteten Förderhubes des Kolbens verringert sich das Volumen des Ringraumes 22, und der dadurch verdrängte Kraftstoff gelangt durch die Bohrung 20 in die Bohrung 14a sowie den Sammelraum 15, um dabei die Kavitationshohlräume in der Bohrung 14a mitzureißen und in den Sammelraum 15 zu fördern.

In Fig. 5 ist eine alternative Anordnung gezeigt, bei der der Abtransport der Kavitationshohlräume durch Kraftstoff bewirkt wird, der von einer Kraftstoffquelle aus mit höherem Druck, als er in dem Sammelraum 15 herrscht, über eine Leitung 23 in die Bohrung 14a gelangt. Die Menge des mit hohem Druck eingeführten Kraftstoffes muß nur sehr gering sein und stört nicht eine Regelung des Druckes in dem Sammelraum 15, wenn dieser geregelt wird.

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Claims (1)

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   Anmelder: LUCAS INDUSTRIES LIiIITED, Great King Street, Birmingham, B19 2XF, England

   Titel; Kraftstoffeinspritzpumpe
   Patentansprüche

   Kraftstoffeinspritzpu:npe mit einem in einem Zylinder (8) in zwei entgegengesetzten Richtungen verstellbaren Kolben (10) , wobei

   1.1 die Verstellbewegung des Kolbens (10) durch Einwirkung von Verstellmitteln (7,17) auf das eine Kolbenende bewirkt wird,

   1.2 der Kolben (10) mit seinem anderen Ende während des Fördertaktes Kraftstoff aus dem Zylinder (8) in die Einspritzdüse(n) (13) der zugehörigen Brennkraftmaschine fördert,

   1.3 in der Wand des Endes des Zylinders (8), das die Pumpenkainmer zur Aufnahme des zu fördernden Kraftstoffes einschließt, zwei Kraftstoffeinlaßöffnungen (14,14a) angeordnet sind, die zu Beginn des Fördertaktes vom Kolben (10) verschlossen werden,

   1.4 im Kolben (10) eine Bohrung (16) angeordnet ist, die gegen Ende des Fördertaktes die eine (14) der beiden Kraftstoffeinlaßöffnungen (14,14a) mit der Pumpen-

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   kammer verbindet, um die Förderung von Kraftstoff zu der (den) Einspritzdüse(n) (13) zu beenden, dadurch gekennzeichnet, daß

   1.5 die nicht gegen Ende des Fördertaktes an die Bohrung (16) im Kolben (10) angeschlossene Einlai3öffnung (14a) zwangsweise von Kraftstoff durchströmt wird, wenn die andere Einlaßöffnung (14) mit der Bohrung (16) im Kolben (10) in Verbindung steht.

   2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   2.1 der zwangsweise Kraftstoffstrom in einer Bohrung (20) des Kolbens (10) erzeugt wird,

   2.2 diese Bohrung (20) die Einlaßöffnung (14a) mit einer ümfangsnut (19) verbindet,

   2.3 die Umfangsnut (19) Leckkraftstoff sammelt, der während des Fördertaktes des Pumpenkolbens (10) aus der Pumpenkammer zwischen Kolben- und Zylinderwand abströmt (Fig. 2,3).

   3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangsnut (19) in der Wand des Zylinders (8) gebildet ist (Fig. 2).

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   4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) in der Wand des Kolbens (10) gebildet ist (Fig. 3).

   5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   5.1 der zwangsweise Kraftstoffstrom in einer Bohrung (20) des Kolbens (10) erzeugt wird,

   5.2 diese Bohrung (20) an ihrem der Einlaßöffnung (14a) abgekehrten Ende mit einer Hilfspumpe (21,22) in Verbindung steht,

   5.3 diese Hilfspumpe als Kolbenpumpe ausgebildet ist, die beim Fördertakt Kraftstoff in die Einlaßöffnung (14a) fördert und beim Ansaugtakt aus der Einlaßöffnung ansaugt.

   6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Hilfspumpe von einem Teil (21) des Kolbens (10) und der Zylinder von einem Ringraum (22) des Zylinders (8) der Einspritzpumpe gebildet wird, wobei der Pumpenraum der Hilfspumpe zwischen einer Stufe des Kolbens und einer Stufe des Zylinders gebildet ist.

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   7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche

   1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (20), in der zwangsweise der Kraftstoffstrom erzeugt wird, aus zwei sich schneidenden Bohrungen gebildet wird, wobei das eine Ende einer Bohrung mit der Umfangsnut (T9 bzw. 22) des einen Endes der anderen Bohrung mit der Einlaßöffnung (14a) und die beiden anderen Enden bei der anderen Bohrung in dem Sammelkanal (15) enden, diese Enden aber verschlossen sind.

   8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zwangsweise mit Kraftstoff zu versorgende Einlaßöffnung (14a) eine Kraftstoffleitung (23) mündet, die mit Kraftstoff gespeist wird, dessen Druck höher als der Druck im Sammelkanal (15) ist (Fig. 5).

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