Brennstoffeinspritzpumpe

Abstract

 Die Brennstoffeinspritzpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (2) sowie einer darin vorgesehenen Druckkammer (5) für Brennstoff umfasst einen Kolben (3), dessen erstes Ende (3a) der Druckkammer (5) zugeordnet ist, und dessen zweites Ende (3d) mit einem Stössel (7) gekoppel ist, sowie eine zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Stössel (7) wirkenden Feder (9), wobei eine den Kolben (3) und/oder den Stössel (7) umgebende Abdeckung (8) im Bereich des zweiten Endes (3d) des Kolbens (3) angeordnet ist, welche einen sich zum Stössel (7) hin erweiternden Aussenquerschnitt aufweist, wobei der Stössel (7) von einer Auffangvorrichtung (2e) umgeben ist, die Auffangvorrichtung (2e) eine Austrittsöffnung (2f) aufweist, und die Abdeckung (8) sowie die Auffangvorrichtung (2e) derart gegenseitig angepasst ausgestaltet sind, dass der entlang des Kolbens (3) leckende Brennstoff über die Abdeckung (8) in die Auffangvorrichtung (2e) geleitet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzpumpe gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Aus der Druckschrift DE 35 90 194 C2 ist eine Brennstoffeinspritzpumpe zum Einspritzen von Brennstoff in den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors bekannt. Derartige Brennstoffeinspritzpumpen erlauben den Brennstoff unter sehr hohen Druck von beispielsweise 1500 Bar zu setzen, um den Brennstoff unter diesem Druck in den Verbrennungsraum einer Hubkolbenbrennkraftmaschinen der Dieselbauart einzuleiten. Der hohe Druck wird mit Hilfe eines Zylinders (barrel) sowie eines dazu gehörenden Kolbens (plunger) erzeugt.

[0003] Nachteilig an der bekannten Brennstoffeinspritzpumpe ist die Tatsache, dass ein geringer Anteil Brennstoff zwischen der Zylinderwand und dem Kolben hindurchdringt, sodass der Brennstoff in ein unterhalb der Brennstoffeinspritzpumpe angeordnetes Nocken- oder Kurbelwellengehäuse leckt und sich dabei mit Schmieröl vermischt. Selbst geringe Mengen Brennstoff vermögen die Schmiereigenschaften des Schmieröls negativ zu beeinflussen oder sogar zu zerstören. Um dies zu verhindern ist es bekannt, ein Sperröl unter hohem Druck in den zwischen Kolben und Zylinderwand ausgebildeten Spalt zu pressen, wobei das Sperröl teilweise dem Brennstoff beigemischt wird und teilweise in das Nocken- oder Kurbelwellengehäuse leckt. Durch diese Massnahme gelangt kein Brennstoff in das Schmieröl. Nachteilig an einer derartigen Brennstoffpumpe mit Sperröl sind die Tatsachen:

• dass die Herstellung dieser Brennstoffeinspritzpumpe relativ kostenaufwändig ist, da Bohrungen zum Zuführen des Sperröl erforderlich sind,
• dass der Anteil Sperröl, welcher zum Brennstoff hin entweicht, relativ gross ist, und das Ersetzen des Verlustes entsprechend teuer ist. Zudem belastet das verbrannte Sperröl die Umwelt.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine wirtschaftlich vorteilhaftere Brennstoffeinspritzpumpe zu bilden.

[0005] Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Brennstoffpumpe aufweisend die Merkmale von Anspruch 1. Die Unteransprüche 2 bis 12 betreffen weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen.

[0006] Die Aufgabe wird insbesondere gelöst mit einer Brennstoffeinspritzpumpe umfassend ein Pumpengehäuse sowie einer darin vorgesehenen Druckkammer für Brennstoff, mit einem Kolben, dessen erstes Ende der Druckkammer zugeordnet ist, und dessen zweites Ende mit einem Stössel gekoppelt ist, sowie mit einer zwischen dem Pumpengehäuse und dem Stössel wirkenden Feder, wobei eine den Kolben und/oder den Stössel umgebende Abdeckung im Bereich des zweiten Endes des Kolbens angeordnet ist, wobei die Abdeckung einen sich zum Stössel hin erweiternden Aussenquerschnitt aufweist, der Stössel von einer Auffangvorrichtung umgeben ist, die Auffangvorrichtung eine Austrittsöffnung aufweist, und die Abdeckung sowie die Auffangvorrichtung derart gegenseitig angepasst ausgestaltet sind, dass der entlang des Kolbens leckende Brennstoff über die Abdeckung in die Auffangvorrichtung geleitet ist.

[0007] Die erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzpumpe weist eine Abdeckung sowie eine dazu angepasst ausgestaltete Auffangvorrichtung auf, welche derart angeordnet sind, dass der entlang des Kolbens leckende Brennstoff über die Abdeckung der Auffangvorrichtung zugeleitet wird, wobei der Brennstoff danach aus dem Innern der Brennstoffeinspritzpumpe abgeleitet wird, sodass dieser nicht mehr in das Nocken- oder Kurbelwellengehäuse gelangen kann. Diese Brennstoffeinspritzpumpe weist somit den Vorteil auf, dass kein Sperröl erforderlich ist um das Schmieröl frei von Brennstoff zu halten. Die erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzpumpe weist die Vorteile auf:

• dass sie kostengünstiger herstellbar ist,
• dass sie kostengünstiger betreibbar ist, da kein Sperröl erforderlich ist und somit auch kein Sperrölverlust auftritt,
• und dass sie zudem ökologisch vorteilhafter ist.

[0008] Die erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzpumpe ist insbesondere geeignet für einen Zweitakt-Dieselmotor mit einer Zylinderbohrung von vorzugsweise grösser als 350 mm oder für einen Viertakt-Dieselmotor mit einer Zylinderbohrung von vorzugsweise grösser als 150 mm.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt einer Brennstoffeinspritzpumpe;

Fig. 2

eine Detailansicht der Abdeckung sowie der Auffangvorrichtung in der Stellung des unteren Totpunktes;

Fig. 3

eine Detailansicht der Abdeckung sowie der Auffangvorrichtung in der Stellung des oberen Totpunktes;

Fig. 4

eine Seitenansicht der Abdeckung, teilweise im Schnitt;

Fig. 5

einen Längsschnitt einer weiteren Brennstoffeinspritzpumpe.

[0010] Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt die zur Darstellung der Erfindung wesentlichen Elemente der Brennstoffeinspritzpumpe 1. Die Brennstoffeinspritzpumpe 1 umfasse weitere Elemente wie beispielsweise Dichtungen, welche einem Fachmann bekannt sind und daher nicht dargestellt sind. In einem Pumpengehäuse 2, umfassend ein unteres Teilgehäuse 2a sowie ein oberes Teilgehäuse 2b, ist ein in einer Hülse 4 längsverschiebbar gelagerter Kolben 3 angeordnet. Im Innern der Hülse 4 ist eine Druckkammer 5 für Brennstoff ausgespart, wobei der Kolben 3 ein erstes Ende 3a aufweist, welches der Druckkammer 5 zugeordnet ist. Das erste Ende 3a umfasst an der Stirnseite eine Stirnfläche 3a mit einer Steuerkante. Die Hülse ist von einer Vorratskammer 12 umgeben, in welcher Brennstoff gespeichert ist, und welche über die Zuführleitungen 4a fluidleitend mit der Druckkammer 5 verbindbar ist.

[0011] Die Darstellung des Kolbens 3 ist derart gewählt, dass der links dargestellte Teilkolben die Stellung des Kolbens 3 im unteren Totpunkt UTP wiedergibt, wogegen der rechts dargestellte Teilkolben die Stellung des Kolbens 3 im oberen Totpunkt OTP wiedergibt.

[0012] Der Kolben 3 weist ein dem ersten Ende 3a gegenüberliegendes zweites Ende 3d auf, welches über einen Befestigungsabschnitt 3c an einen Stössel 7 gekoppelt ist. Der Stössel 7 ist im ersten Teilgehäuse 2a längsverschiebbar gelagert. Der Kolben 3 kann fest mit dem Stössel 7 verbunden sein oder nur frei auf diesem aufliegend angeordnet sein. Der Stössel 7 wird über eine Antriebsvorrichtung 6 angetrieben, um dadurch den Kolben 3 um einen gegebenen Hub in Längsrichtung, bzw. aufwärts oder vertikal bei einem Takt hin und her zu bewegen. Die Antriebsvorrichtung umfasst eine nicht dargestellte, unterhalb der Brennstoffeinspritzpumpe 1 angeordnete Nockenwelle mit Nocke, sowie eine in einem Rollzapfen 6b sowie einem Lager 6c gelagerte Rolle 6a, welche über die Führung 6d mit dem Stössel 7 verbunden ist. Die Nocke wirkt auf die Rolle 6a und bewegt dadurch den Stössel 7 abwechslungsweise in eine links dargestellte Tieflage 7b und in eine rechts dargestellte Hochlage 7a.

[0013] Am zweiten Ende 3d des Kolbens 3 ist eine den Kolben 3 umgebende, glockenförmige Abdeckung 8 angeordnet, welche einen sich gegen den Stössel 7 hin erweiternden Aussenquerschnitt aufweist. Die Abdeckung 8 ist vorzugsweise fluiddicht mit dem Kolben 3 verbunden. Das erste Teilgehäuse 2a weist eine der Abdeckung 8 entsprechend angepasst ausgestaltete Auffangwanne 2e auf. Am Boden 2h der Auffangwanne 2e ist eine das Teilgehäuse 2a durchdringende Austrittsöffnung 2f angeordnet.

[0014] Der Kolben 2 weist eine Spaltdichtung mit Nuten 3b auf, welche die Druckkammer 5 gegen unten abdichtet. Trotzdem leckt ein kleiner Anteil Brennstoff entlang dem Kolben 3 und der Hülse 4 zum zweiten Endabschnitt 3d des Kolbens 3. Dieser Anteil Brennstoff fliesst entlang der Oberfläche der Abdeckung 8 und wird dadurch in die Auffangwanne 2e geleitet. Danach wird dieser Anteil Brennstoff über die Austrittsöffnung 2f abgeleitet und aus der Brennstoffeinspritzpumpe 1 entfernt. Somit ist gewährleistet, dass der leckende Brennstoff nicht zur Antriebsvorrichtung 6 gelangt, wodurch ein Verunreinigen des sich auch in der Antriebsvorrichtung 6 befindlichen Schmieröls ausgeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Auffangwanne 2e gegen den Stössel 7 hin eine zylinderförmige Seitenwand 2g auf, wobei denen Länge vorzugsweise etwa der Länge des maximalen Hubs des Stössels 7 entspricht.

[0015] Eine zwischem dem Pumpengehäuse 2 und dem Stössel 7 wirkende Spiralfeder 9 liegt mit ihrem einen Ende auf einem Haltemittel 10 des zweiten Teilgehäuses 2b auf, und mit dem anderen Ende auf einer ringförmigen Auflagefläche 8a der Abdeckung 8. Diese in Richtung des unteren Totpunktes UTP wirkende Kraft wird über die Abdeckung 8 auf das zweite Ende 3e des Kolbens 3 sowie den Stössel 7 übertragen.

[0016] Die Detailansicht gemäss Fig. 2 zeigt den Stössel 7 mit Abdeckung 8 in der Stellung des unterenTotpunktes. Fig. 3 zeigt den Stössel mit Abdeckung 8 in der Stellung des oberen Totpunktes. Die Abdeckung 8 weist an deren unterem Ende Tropfen bildende Mittel 8b auf, auch als Abtropfschirm 8b bezeichnet, damit die entlang der Oberfläche der Abdeckung 8 fliessende Flüssigkeit am Abtropfschirm 8b unter Ausbildung von Tropfen in die Auffangwanne 2e fällt. Die hohlzylinderförmige Seitenwand 2g ist derart weit hochgezogen, dass das obere Ende der Seitenwand 2g höher liegt als der Abtropfschirm 8b, um dadurch zu vermeiden, dass die Flüssigkeit in den zwischen der Seitenwand 2g und dem Stössel 7 ausgebildeten Spalt 13 gelangt. Die Abdeckung 8 weist im Bereich des Abtropfschirms 8b zudem eine hohlzylinderförmige Begrenzung 8c auf, welche zusätzlich ein Eindringen der Flüssigkeit in den Spalt 13 verhindert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich erweitert sich der Innenraum der Abdeckung 8 in Verlaufsrichtung des Stössels 7, damit die hohlzylinderförmige Seitenwand 2g zwischen der Abdeckung 8 und dem Stössel 7 Platz findet.

[0017] Fig. 4 zeigt die Abdeckung 8 im Detail, wobei der obere Teil als Schnitt dargestellt ist, und der untere Teil den Abtropfschirm 8b zeigt, welcher eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, vorstehende Kanten 8d aufweist, welche zur Tropfenbildung dienen. Zudem ist die hohlzylinderförmige Begrenzung 8c sowie die ringförmige Auflagefläche 8a ersichtlich.

[0018] Die Abdeckung 8 kann, um den Zweck zu erfüllen eine Flüssigkeit vom Kolben 3 zur Auffangwanne 2e zu leiten, in einer Vielzahl von Ausführungsformen ausgestaltet sein, insbesondere mit unterschiedlichst ausgestalteten Verläufen der Aussenfläche. Die Abdeckung 8 kann im Längsschnitt beispielsweise glockenförmig, schirmförmig, U- oder V-förmig ausgestaltet sein. Die Abdeckung 8 ist im Bereich des zweiten Endes 2d des Kolbens 3 vorzugsweise fest mit dem Kolben 3 oder dem Stössel 7 verbunden.

[0019] Die in Figur 1 dargestellte Brennstoffeinspritzpumpe 1 erlaubt in an sich bekannter Weise mittels einer Schrägkantenpumpe die Brennstoff-Einspritzmenge zu regulieren. Der Kolben 3 weist eine sich am Aussenumfang des Kolbens 3 erstreckende und gegenüber dessen Achse geneigte Steuerkante 3a beziehungsweise Schrägnut 3a auf. Die Zeitspanne des Gegenüberliegens der Schrägnut 3a und der Zuführleitung 4a der Hülse 4 während des Takts des Kolbens 3 kann durch eine von der Hülse 11 verursachten Drehbewegung des Kolbens 3 geändert werden, worduch die Brennstoff-Einspritzmenge bei einem Takt des Kolbens 3 reguliert wird. Dabei wird die Drehbewegung der Hülse 11 ausgeführt, indem eine Zahnstange 11b in zur Betrachtungsebene vertikaler Richtung verschoben wird, wobei die Zahnstange 11b in einen die Hülse 11 umgebenden Zahnkranz 11a eingreift. Die Hülse 11 ist durch einen Führungsstift 11c in vertikaler Richtung geführt.

[0020] Der Brennstoffeinspritzpumpe 1 wird über die Zuführöffnung 2c Schmieröl zugeführt, wobei das Schmieröl über den zwischem dem ersten Gehäuseteil 2a und dem Stössel 7 ausgebildeten Spalt 7c in die Zuführleitung 2d gelangt, darin nach oben gefördert wird, und durch einen in der Hülse 4 eingelassenen, u-förmigen Zuführkanal 2d in den zwischen der Hülse 4 und der Hülse 11 ausgebildeten Spalt 4c gelangt, um die gegenseitig verschiebbaren Teile zu schmieren. Ein Teil des Schmieröls fliesst zwischen der Hülse 4 und der Hülse 11 oder an der äusseren Oberfläche der Hülse 4 nach unten, und gelangt dabei ebenfalls auf die Abdeckung 8, sodass das Schmieröl ebenfalls in die Auffangwanne 2e geleitet, und über die Austrittsöffnung 2f abgeleitet wird. In der Auffangwanne 2e befindet sich somit üblicherweise sowohl Brennstoff als auch Schmieröl.

[0021] Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennstoffeinspritzpumpe 1, welche im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ein einstückig ausgebildetes Gehäuse 2 aufweist. Die Auffangvorrichtung 2e ist als separates Teil ausgestaltet und durch das Gehäuse 2 in der dargestellten Lage gehalten. Beim Zusammensetzen der Brennstoffeinspritzpumpe 1 werden vorerst die jeweils erforderlichen Teile wie der Federteller 8 oder die Druckfeder 9 in den Innenraum des Gehäuses 2 eingeführt, und anschliessend die Auffangvorrichtung 2e eingeführt und fest oder lösbar mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die Auffangvorrichtung 2e weist am Boden 2h ein Querneigung auf, sodass das sich am Boden 2h ansammelnde Fluid nach links zur Austrittöffnung 2f geleitet wird. Natürlich könnte auch die in Fig. 1 dargestellte Auffangvorrichtung 2e einen quer geneigten Boden 2h aufweisen. Ansonst sind in den Figuren 1 und 5 identische Bezugszeichennummern für identische Teile verwendet.

Ansprüche

1. Brennstoffeinspritzpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (2) sowie einer darin vorgesehenen Druckkammer (5) für Brennstoff, mit einem Kolben (3), dessen erstes Ende (3a) der Druckkammer (5) zugeordnet ist, und dessen zweites Ende (3d) mit einem Stössel (7) gekoppel ist, sowie mit einer zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Stössel (7) wirkenden Feder (9), dadurch gekennzeichnet, dass eine den Kolben (3) und/oder den Stössel (7) umgebende Abdeckung (8) im Bereich des zweiten Endes (3d) des Kolbens (3) angeordnet ist, dass die Abdeckung (8) einen sich zum Stössel (7) hin erweiternden Aussenquerschnitt aufweist, dass der Stössel (7) von einer Auffangvorrichtung (2e) umgeben ist, dass die Auffangvorrichtung (2e) eine Austrittsöffnung (2f) aufweist, und dass die Abdeckung (8) sowie die Auffangvorrichtung (2e) derart gegenseitig angepasst ausgestaltet sind, dass der entlang des Kolbens (3) leckende Brennstoff über die Abdeckung (8) in die Auffangvorrichtung (2e) geleitet ist.

2. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (8) schirmförmig ausgebildet ist.

3. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (8) am dem Kolben (3) abgewandten Ende vorstehende Kanten (8d) zur Tropfenbildung aufweist.

4. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (2e) ein Teil des Pumpengehäuses (2) ist, oder dass die Auffangvorrichtung (2e) als separates Teil ausgestaltet ist und mit dem Pumpengehäuse (2) verbunden ist.

5. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (2e) wannenförmig ausgestaltet ist.

6. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (2e) gegen den Stössel (7) hin durch eine hohlzylinderförmige Seitenwand (2g) begrenzt ist.

7. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (2g) eine Höhe aufweist, welche zumindest dem maximalen Hub des Kolbens (3) entspricht.

8. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (8) eine Auflagefläche (8a) für die Feder (9) aufweist.

9. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (8a) ringförmig ausgestaltet ist.

10. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisend eine einzige Feder (9).

11. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (2) ein- oder zweiteilig ausgebildet ist.

12. Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (2e) einen geneigten Boden (2h) aufweist.

13. Dieselbrennkraftmaschine aufweisend eine Brennstoffeinspritzpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Zeichnung