-
Brennstoffeinspritzpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzpumpe
mit einem Pumpenkörper, der mit einer in der Längsrichtung verlaufenden, zylindrischen
Bohrung versehen ist, und mit einem Pumpenkolben, der in dieser Bohrung gleitbar
angeordnet ist.
-
Die Pumpe, mit der zusammen die Erfindung vorzugsweise angewendet
werden soll, ist eine sogenannte Verteilerpumpe, bei der sich der Pumpenkolben in
der Bohrung drehen und hin und her bewegen kann. Der Pumpenkolben wird zum Pumpen
des Brennstoffes hin- und herbewegt und wird zur Verteilung der abgemessenen Brennstoffmenge
auf mehrere Brennstoffeinspritzdüsen gedreht. Der Kolben wird durch eine umlaufende
Antriebswelle gedreht und durch eine Stirnnockenscheibe, die an einem Ende des Kolbens
befestigt ist und in Berührung mit mehreren Rollen steht, hin- und herbewegt. Die
Rollen und die Nockenbahn werden durch das Motoröl geschmiert und haben normalerweise
die Temperatur des Kurbelkastens. Der Pumpenkolben wird durch einen dünnen Ölfilm
geschmiert, der zwischen dem Pumpenkolben und der Bohrung vorhanden ist.
-
Der Pumpenkörper kann, wie üblich, aus Gußeisen hergestellt werden
und der Pumpenkolben aus gehärtetem Stahl gefertigt sein. Der gehärtete Stahl hat
einen linearen Ausdehnungskoeffizienten, der größer ist als derjenige des Gußeisens.
Der Ausdehnungskoeffizient des Gußeisens beträgt bekanntlich etwa 10,5 - 10-6 und
derjenige für Stahl (0,22% C) etwa 11,7- 10-0. Es ist festgestellt worden, daß ein
Fressen des Pumpenkolbens innerhalb der Bohrung unter bestimmten Betriebszuständen
auftreten kann. Ein Beispiel einer solchen Betriebsbedingung ist bei einem Betrieb
unter hohen Drehzahlen und bei geringem Brennstoffdurchfluß gegeben. Der Kolben
dehnt sich mehr als der Pumpenkörper aus, wenn die Temperatur des Kolbens und auch
des Pumpenkörpers ansteigt, und der Kolben kann schließlich in der Bohrung festfressen.
-
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Fressen eines Brennstoffeinspritzkolbens
innerhalb der Bohrung eines Pumpenkörpers zu verhindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß durch eine in dem Pumpenkörper gebildete ringförmige Nut und
einen mit seiner Außenfläche an der Außenwand der Nut eng anliegenden, vom Kolben
mit Abstand angeordneten Ring, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als
diejenigen des Pumpenkörpers und des Pumpenkolbens. Der Ring kann z. B. aus Aluminium
oder einem anderen Material bestehen. Der Ausdehnungsring spannt entweder die Bohrung
vor oder veranlaßt sieg sich in einem örtlich begrenzten Bereich in größerem Maße
als der Pumpenkolben auszudehnen, wenn die Temperatur des Kolbens und des Pumpenkörpers
zunimmt.
-
Der größere Ausdehnungskoeffizient bewirkt, daß der Pumpenkörper bei
steigender Temperatur innerhalb der elastischen Grenzen so aufgeweitet wird, daß
ein Festfressen des Pumpenkolbens vermieden wird. Es versteht sich von selbst, daß
die Wandstärken, die Stoffwerte und die Temperatur so aufeinander abgestimmt werden
müssen, daß auch der Rink keine bleibende Formänderung durch Wärmeausdehnungsbehinderung
erfährt.
-
Bei Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen ist es bekannt, Einlagen
mit geringerem Ausdehnungskoeffizienten vorzusehen, um das durch die steigende Temperatur
bedingte Wachsen der Kolben zu hemmen und auf diese Weise über einen größeren Temperaturbereich
den Durchmesser des Kolbens demjenigen des Zylinders anzupassen. Es ist zu dem gleichen
Zweck bei Leichmetallzylindem auch schon bekannt, solche Einlagen mit geringerem
Ausdehnungskoeffizienten in den Leichtmetallzylinder mit einzugießen.
Es
ist ferner bei Wellen- bzw. Stangenlagern, die eine Lagerbuchse mit einem höheren
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, bekannt, das Lagergehäuse nach dem Ende
zu in der Wandstärke so zu reduzieren, daß sich das Lagergehäuse samt Buchse unter
den Verformungskräften, die aus den Lagerdrücken und der Lagererwärmung infolge
Kantenpressung resultieren, an den Enden so aufweitet, daß es sich der Biegungslinie
der Welle bzw. Stange anpaßt, um auf diese Weise eine Kantenpressung zu vermeiden.
Dort bildet aber im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand der Werkstoff mit dem höheren
Ausdehnungskoeffizienten die eigentliche Gleitfläche, und eine bewußte Aufweitung
des Gehäuses zum Zwecke des Ausgleichs eines größeren Wärmewachstums der Welle bzw.
Stange gegenüber dem Gehäuse wird hier nicht angestrebt.
-
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung
beschrieben: F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer Brennstoffeinspritzpumpe;
F i g. 2 ist ein vergrößerter Schnitt eines Teiles des Pumpenkörpers nach F i g.
1, und F i g. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 2.
-
Die Brennstoffeinspritzpumpe 10 besteht aus einem Pumpenkörper
11, der mit einer in der Längsrichtung verlaufenden Bohrung versehen ist,
einem innerhalb der Bohrung angeordneten Kolben 13 und einem Antrieb 14 zum
Drehen und Hin- und Herbewegen des Pumpenkolbens 13 in der Bohrung 12. In dem Pumpenkörper
11 ist im Bereiche des freien Endes des Kolbens 13 eine Brennstoffpumpenkammer
15
gebildet. Der Pumpenkörper 11 ist ferner mit einer ringförmigen
Nut 16 versehen, die sich um die Bohrung herum erstreckt und in der ein Ausdehnungsring
17 im Paßsitz angeordnet ist. Die ringförmige Nut 16 umgibt die Bohrung 12 an dem
Ende der Bohrung, das im Bereich dem Antrieb 14 zugewandt ist.
-
Der Ring 17 kann aus Aluminium hergestellt sein, und sein Außenumfang
18 hat die Form einer rechtwinkligen zylindrischen Oberfläche, die mit dem
Außenumfang 19 der Nut 16 in enger Berührung ist. Es wird außerdem
vorzugsweise der Ring 17 in enger Berührung mit der Oberseite 20 der
Nut 16 gehalten, um eine schnelle Wärmeübertragung von dem Körper
11 auf den Ring 17 zu ermöglichen. Um eine enge Berührung mit der
Außenumfangsfläche 19
herzustellen, kann der Ring 17 vor seinem Einsatz
in die Nut 16 abgeschreckt werden, so daß er sich dann wieder auf die Temperatur
des Körpers 11 erwärmt.
-
Der Antrieb 14 besteht aus einer umlaufenden Antriebswelle 21 zum
Drehen des Kolbens 13 und einer Stirnnockenscheibe 22, die mit mehreren Rollen
23 in Berührung ist, um den Kolben 13
während seiner Drehbewegung hin-
und herzubewegen.
-
Der Ausdehnungsring 17 aus Aluminium verhindert vor allem während
der übergangsbedingungen, wenn die Temperatur des Pumpenkolbens schnell ansteigt,
ein Fressen desselben. Im normalen Betrieb wird der Antrieb 14 der Pumpe
10 durch das Motoröl geschmiert, das im wesentlichen die Temperatur des Motorkurbelkastens
hat. Diese Temperatur kann etwa 82° C betragen. Das obere Ende des Pumpenkolbens
13 im Bereich der Pumpenkammer 15 wird durch das Benzin oder den Brennstoff, welcher
durch den Pumpenkolben 13 gepumpt wird, gekühlt und kann eine Temperatur, die etwa
15,5 bis 21,0° C entspricht oder wenigstens eine Temperatur erheblich unterhalb
derjenigen des Motoröls haben. Das untere Ende des Pumpenkolbens 13 im Bereich der
Antriebsmittel 14 befindet sich in Berührung mit dem Schmieröl, und es wird somit
vom unteren zum oberen Ende des Pumpenkolbens 13 ein Temperaturanstieg erzeugt.
-
Bei einem Betrieb mit hoher Drehzahl und bei geringem Durchfluß, was
beispielsweise bei einer Abwärtsfahrt mit geschlossener Drossel der Fall sein würde,
setzt der Durchfluß des Benzins durch den Pumpenkolben 13 aus, und die Kühlwirkung
des Benzins ist im wesentlichen aufgehoben. Unter dieser Betriebsbedingung steigt
die Gesamttemperatur des Kolbens 13 an, und er dehnt sich entsprechend aus. Der
Pumpenkörper 11 dehnt sich jedoch infolge seiner größeren Masse nicht so schnell
aus wie der Kolben 13. Der Kolben 13 kann, da er sich in der Bohrung 12 befindet,
die Wärme nicht so schnell abgeben und hat demzufolge mit dem Anstieg seiner Temperatur
die Neigung, sich so lange auszudehnen, bis ein Fressen auftreten kann.
-
Der Aluminiumring 17 befindet sich in enger Nachbarschaft des
Endes der Bohrung 12, und seine Temperatur steigt mit der Temperatur des
Pumpenkörpers 11 ebenfalls an; der Ring 17 hat die Neigung, sich entsprechend
auszudehnen. Da der Ausdehnungskoeffizient des Aluminiumringes 17 erheblich größer
ist als derjenige des Pumpenkörpers 11 oder des Pumpenkolbens 13, ist die effektive
Ausdehnung des Körpers 11 größer als diejenige des Kolbens 13. Das bedeutet, daß
bei einer solchen Bedingung einer örtlichen Erwärmung das untere Ende der Bohrung
12 dazu neigt, sich bei einem gegebenen Temperaturwechsel mehr auszudehnen als der
Kolben 13
und macht daher ein Fressen unwahrscheinlich.
-
Durch die Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein Fressen
eines Pumpenkolbens innerhalb der Bohrung des Pumpenkörpers wirksam verhindert,
indem eine örtlich begrenzte Ausdehnung der Pumpenbohrung an dem Punkt verursacht
wird, an dem normalerweise ein Fressen auftreten kann. Der Ausdehnungsring bewirkt
innerhalb der örtlich begrenzten Zone eine wirksame Ausdehnung des Pumpenkörpers,
die größer ist als die Ausdehnung des Pumpenkolbens.