DE3327399A1

DE3327399A1 - Pumpeduese fuer die kraftstoffeinspritzung bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3327399A1
Application number: DE19833327399
Authority: DE
Inventors: Jean Lyon Leblanc; Francois Mornant Rossignol
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1985-02-21
Also published as: US4615323A; WO1985000638A1; EP0153331B1; EP0153331A1; JPH0444104B2; JPS60501909A; DE3461113D1

Description

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25.7.1983 Ks/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Pumpedüse für die Kraftstoffeinspritzung "bei
Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Pumpedüse gemäß dem
gattungsbildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs. Es
ist bereits eine Pumpedüse dieser Bauart bekannt (DS-OS
32 26 238), bei der Kolbeneinspritzpumpe und Einspritzdüse in einem gemeinsamen Pumpengehäuse zu einer an den
Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angebauten Baueinheit zusammengefaßt sind. Abweichend von der sonst üblichen
gleichachsigen, d.h. hintereinander angeordneten Bauweise stehen bei der bekannten Pumpedüse die auch als Wirkungs²: linie der Einspritzpumpe bezeichnete Längsachse des Pumpenkolbens und die Längsachse der Einspritzdüse in einem vorzugsweise rechten Winkel zueinander. Diese Maßnahme wurde getroffen, um eine gedrängte Bauweise zu erreichen und die Pumpkräfte an einer Stelle des Zylinderkopfes abzufangen, die entfernt von der Aufnahmebohrung für die Einspritzdüse liegt. Dies hat den Vorteil, daß Durchmesser und Bauform
der Einspritzdüse und die diese Düse umgebenden Wandstärken im Zylinderkopf optimal ausgelegt werden können. Dies ist möglich, weil die sehr hohen, in der Größenordnung von
2000 W liegenden Pumpkräfte an einer Stelle -i.es Zy.iinder-

kopfes abgefangen werden, die entsprechend stark dimensioniert werden kann. Dazu stützt sich die in Figur 2 der vorgenannten Offenlegungsschrift beschriebene Pumpedüse mit einer von der Nockenwelle abgewandten stirnseitigen Abstützfläche an einer entsprechenden Fläche des Zylinderkopfes ab. Die seitlich in einem Winkel zur Pumpenkolbenlängsachse angeordnete Einspritzdüse ragt, von einer Aufnahmebohrung im Zylinderkopf aufgenommen, in den Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine hinein und hat keine Pump- und Spannkräfte zu übertragen. Nachteilig bei dieser Anordnung ist aber, daß die Lagetoleranzen der Abstützflächen, der seitlich angebauten Einspritzdüse und der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf äußerst eng toleriert werden müssen, damit keine Spann- und Klemmkräfte auf die Einspritzdüse einwirken können. Dies ist besonders deshalb kritisch, weil der Zylinderkopf sehr großen Temperaturdifferenzen unterworfen ist und die Wärmedehnungen des Zylinderkopfes und des Pumpengehävises zusätzlich zu den Fertigungstoleranzen zu Abweichungen in der Anbaulage führen. Ziel der Erfindungwist es nun, die Pumpkräfte so im Zylinderkopf abzufangen, daß auch bei großen Temperaturabweichungen und den vorkommenden Fertigungstoleranzen keine die Einspritzdüse belastenden Kräfte auf diese einwirken können.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Pumpedüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs werden durch den mit seiner nach außen weisenden Stirnfläche die am Abstützlager anliegende Abstützfläche bildenden Gegenkolben die vom Einspritzdruck im Pumpenarbeitsraum ausgehenden Pumpkräfte direkt in den Zylinderkopf übertragen, ohne daß diese

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Kräfte in das Pumpengehäuse eingeleitet, werden. Damit ist die an den mindestens annähernd rechtwinklig zur Längsachse des Pumpenkolbens vorspringenden Gehäuseansatz angebaute Einspritzdüse und die zugehörige Aufnahmebohrung vollkommen von den Pumpkräften entlastet. So werden bei dem gemäß Anspruch 2 als schwimmender Kolben in eine mit gleichbleibendem Durchmesser bis zum Endabschnitt des Pumpengehäuses durchgeführte Verlängerung des Pumpenzylinders eingepaßten Gegenkolben die vom Pumpenkolben über den unter Druck gesetzten Kraftstoff auf den Gegenkolben übertragenen Pumpkräfte vollständig in das Abstützlager eingeleitet. Es ist allerdings auch möglich, durch geringe Durchmesserunterschiede am Pumpenkolben und Gegenkolben mit den entsprechend ausgebildeten Bohrungsabschnitten im Pumpenzylinder eine Druckschulter zu bilden, die zusätzlich, z.B. von der Stößelfeder herrührende, Antriebskräfte kompensiert.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und konstruktive Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den Unteransprüchen 3 bis 6 zu entnehmen. So wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 der auch bei engen Toleranzen unvermeidliche Leckkraftstoff gezielt in eine Leckkraftstoffleitung abgeführt. Das gemäß Anspruch k sich sowohl am Gegenkolben als auch am Pumpengehäuse abstützende Federelement bewirkt eine immer kraftschlüssige, auch beim Saughub des Pumpenkolbens wirksame Abstützung des Gegenkolbens am Abstützlager und kompensiert mit seiner Vorspannkraft F eine entsprechende mittlere Vorspannkraft F₁ der Stößelfeder der Einspritzpumpe. Damit werden auch zusätzlich vom Antrieb herrührende, das Pumpengehäuse beaufschlagende, allerdings im Vergleich zu den Pumpdrücken geringe Antriebskräfte weitgehend von der Einspritzdüse ferngehalten und ebenfalls über den Gegenkolben auf das Ab-

stützlager übertragen. Durch die in Anspruch 5 angegebene Verstellbarkeit des Abstützlagers können Fertigungstoleranzen ausgeglichen und die Vorspannkraft F_? sowie der Totraum bzw. das Volumen des Pumpenarbeitsraumes eingestellt werden.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpedüse sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel anhand einer teilweise im Längsschnitt und stark vereinfacht dargestellten, in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebauten Pumpedüse und Figur 2 einen Längsschnitt durch das zweite, praktisch ausgeführte Ausführungsbeispiel .

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Figur 1 stark vereinfacht dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäEen Pumpedüse 10 nimmt das mit 11 bezeichnete Pumpengehäuse eine Kolbeneinsprit zpumpe 12 auf und trägt zusätzlich eine im rechten Winkel zur Längsachse A eines Pumpenkolbens 13 angeordnete Einspritzdüse 1H bekannter Bauart. Die Einspritzdüse 1U ist über einen seitlich aus einem Pumpenarbeitsraum 15 ausmündenden Druckkanal 16 an diesen Pumpenarbeitsraum 15 angeschlossen und mit einem seitlich, mindestens annähernd rechtwinklig zur Längsachse A des Pumpenkolbens 13 vorspringenden Gehäusesansatz 11a des Pumpengehäuses verschraubt.

Die Einspritzdüse 1 Π ist in eine Aufnahmebohrung 17 eines Zylinderkopfes 18 der zugehörigen Brennkraftmaschine ein-

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gesetzt und in an sich bekannter Weise über Spannpratzen oder Stehbolzen 19 am Zylinderkopf 18 befestigt. Durch diese Befestigung wird die gesamte Pumpedüse 10 im Zylinderkopf 18 gehalten, da sich durch die nachstehend im einzelnen beschriebene erfindungsgemäße Ausgestaltung der rumpeaüae iu enie zusätzliche Befestigung des ί^._ορ:.-;: pumpenteiles erübrigt.

Der in einem Pumpenzylinder 21 gleitbar geführte Pumpenkolben 13 wird von einem Nocken 22a einer Motornockenwelle 22 der Brennkraftmaschine unter Zwischenschaltung eines Stößels 23 in Hubrichtung, d.h. in Richtung seiner Längsachse A, betätigt und beaufschlagt dabei den Pumpenarbeitsraum 15· Dieser von einem Abschnitt des Pumpenzylinders 21 gebildete Pumpenarbeitsraum 15 ist einerseits vom Pumpenkolben 13 und andererseits von einer inneren Stirnfläche 2Ua eines Gegenkolbens 2k durch entsprechend enge Passung der zugehörigen Bauteile druckdicht abge^ .·'.'. schlossen. Eine der inneren Stirnfläche 2Ua abgewandte, nach außen weisende Stirnfläche 2Ub des Gegenkolbens 2U liegt unter der hydraulischen Kraft des unter Druck im Pumpenarbeitsraum 15 befindlichen Kraftstoffes an einem Ab stützlager 25 an und wird deshalb nachfolgend auch als Abstützfläche 2Ub bezeichnet. Dieses Abstützlager 25 ist ein fester Bestandteil des Zylinderkopfes 18 und nimmt die gesamte, vom Pumpenkolbenantrieb herrührende und über den unter Druck gesetzten Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum auf den Gegenkolben 2U übertragene Pump- bzw. Reaktionskraft F auf, so daß das Pumpengehäuse 11 weitgehend entlastet ist. Der als schwimmender Kolben ausgebildete Gegenkolben 2U ist dazu im Bereich eines der Motornockenwelle 22 abgewandten Endabschnittes 11b des Pumpengehäuses 11 in eine mit gleichbleibendem Durchmesser D bis zu die-

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sem Endabschnitt 11Td durchgeführte Verlängerung 21a des Pumpenzylinders 21 eingepaßt. Die Abstützflache 2Ub des Gegenkolbens 2k bildet dabei die äußerste axiale Erstrekkung der Einspritzpumpe 12 in Richtung der Pumpenkolbenlängsachse A.

Die von den Antriebskräften des Pumpenkolbens 13 auf den im Pumpenarbeitsraum 15 befindlichen Kraftstoff übertragenen Druckkräfte ergeben ihrerseits wiederum die in zwei Richtungen wirkenden und mit F bezeichneten Reaktionskräfte bzw. Pumpkräfte. Da sich die radial wirkenden Kräfte aufheben, ist das Pumpengehäuse 11 durch die Verwendung des Gegenkolbens 2k so weitgehend von in Richtung der Längsachse A des Pumpenkolbens 13 wirkenden Kräften entlastet, daß zu dem bereits bekannten Vorteil der durch die Winkelbauart der Pumpedüse 10 bewirkten niedrigen Bauhöhe die toleranzunempfindliche und von den Pumpkräften entlastete Befestigung der Einspritzdüse 1U im Zylinderkopf 18 als besonders hervorstehender Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung zum Tragen kommt.

Bei dem in Figur 2 im Längsschnitt mit allen konstruktiven Einzelheiten dargestellten, praktisch ausgeführten zweiten Ausführungsbeispiel sind im wesentlichen gleiche Bauteile gleich bezeichnet, abweichend gestaltete Teile mit einem Indexstrich versehen und neue Teile neu bezeichnet.

In die Mantelfläche des ohne einen Bund aus einem vollzylindrischen Teil gleichen Durchmessers gefertigten Gegenkolbens 2k' sind, vom Pumpenarbeitsraum 15 aus gesehen, drei hintereinander liegende Ringnuten 26, 27 und

28 eingearbeitet, von denen die dem Pumpenarbeitsraum 15 nächstliegende als eine mit einer Leckkraft stoffleitung

29 verbundene Leckkraftstoffrückführnut 26 dient. Die

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zweite Ringnut 27 nimmt einen den Austritt von Leckkraftstoff nach außen verhindernden Dichtring 31 auf und in die dritte Ringnut 28 ist ein einen radialen Vorsprung bildender Sprengring 32 eingesetzt. Die von der nach außen weisenden Stirnfläche gebildete Abstützfläche 2Ub¹ am Gegenkolben 2k' wird unter der Vorspannkraft eines beim vorliegenden Beispiel von einer Tellerfeder gebildeten Federelements 33 gegen das Abstützlager 25' gedrückt und stützt sich dabei einerseits an dem vom Sprengring gebildeten radialen Vorsprung des Gegenkolbens 2U' und andererseits am Endabschnitt 11b des Pumpengehäuses 11 ab.

Das Abstützlager 25' für den Gegenkolben 2V¹ ist von einem zur Einstellung seiner Einbaulage verstellbaren, in den Zylinderkopf 18 der Brennkraftmaschine eingeschraubten und lagegesichert befestigten Schraubteil gebildet. Dadurch können Einbautoleranzen ausgeglichen werden. Der Einbau der Pumpedüse 10' wird zudem bei nach rechts heraus^ gedrehtem Abstützlager 25' erleichtert und die Einbaulage des Gegenkolbens 2k^} kann stufenlos eingestellt werden. Dabei können einerseits Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden und andererseits die Vorspannkraft F der Tellerfeder 33 so verändert werden, daß sie gleich der mit F bezeichneten Kraft gemacht werden kann. Bei F handelt es sich um den Mittelwert der bei den Hubbewegungen des Pumpenkolbens 13 vom Stößel 23 auf eine Stößelfeder 3^ und von dieser über einen Flansch 35a einer Führungshülse 35 für den Stößel 23 auf das Pumpengehäuse 11 übertragenen Vorspannkraft ist. Die die Kräfte F und F^ darstellenden Pfeile sind der klareren Darstellung wegen nach außen versetzt eingezeichnet worden. Die rein bauraummäßigen Vorteile der gewählten Bauart der Pumpedüse 10' ist aus Figur 2 besonders deutlich zu ersehen.

Claims

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ROBERT BOSCH GMBE, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

1./Pumpedüse für die Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren, mit einem eine Kolbeneinspritzpumpe (12) aufnehmenden und eine Einspritzdüse (^h) tragenden Pumpengehäuse (11), das einen über einen Stößel (23) von einer Motornockenwelle (22) betätigbaren und in einem Pumpenzylinder (21) gleitbaren Pumpenkolben (13) sowie einen vom Pumpenkolben (13) beaufschlagbaren Pumpenarbeitsraum (15) aufnimmt, an den über einen seitlich ausmündenden Druckkanal (16) die Einspritzdüse (1U) angeschlossen ist,

mit einem seitlich, mindestens annähernd rechtwinklig zur Längsachse (A) des Pumpenkolbens (13) vorspringenden Gehäuseansatz (11a), mit dem die in eine Aufnahmebohrung (1T) des Zylinderkopfes (18) der Brennkraftmaschine eingesetzte Einspritzdüse (1U) verschraubt ist, und mit einer in Richtung der Pumpenkolbenlängsachse (A) die äußerste axiale Erstreckung der Einspritzpumpe (12) bildenden, im Bereich eines der Motornockenwelle (22) abgewandten Endabschnittes (11b) des Pumpengehäuses (11) befindlichen Abstützfläche (2Ub), die an einem am Zylinderkopf (18) der Brennkraftmaschine befindlichen Abstützlager (25) anliegt,

-.dadurch gekennzeichnet, daß die am Abstützlager (25; 25') anliegende Abstützfläche (2Ub; 2Ub¹) von einer nach außen weisenden Stirnfläche eines in Verlängerung der Pumpenkol-

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beniängsachse (A) in deu Pumpenzylinder (21) eingesetzten und mit einer inneren Stirnfläche (2Ua) den Pumpenarbeitsraum (15) druckdicht abschließenden Gegenkolbens (2U; 2U¹) gebildet ist.

2. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkolben {2k; 2k¹) als schwimmender Kolben in eine mit gleichbleibendem Durchmesser (D) bis zum Endabschnitt (11b) des Pumpengehäuses (11) durchgeführte Verlängerung (21a) des Pumpenzylinders (21) eingepaßt ist.

3. Pumpedüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelfläche des Gegenkolbens (2k^l) mindestens zwei Ringnuten (26, 2J) vorhanden sind, von denen die dem Pumpenarbeitsraum (15) nächstliegende als eine mit einer Leckkraft stoffleitung (29) verbundene Leckkraftstoffrückführnut (26) dient und die zweite Ringnut (27) einen Dichtring (31) aufnimmt (Figur 2).

Ik Pumpedüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche (2Ub') des Gegenkolbens (2k^l) unter der Vorspannkraft eines sich am Endabschnitt (11b) des Pumpengehäuses (11) und an einem radialen Vorsprung

(32) des Gegenkolbens (2U') abstützenden Federelements

(33) gegen das Abstützlager (25') gedruckt wird.

5. Pumpedüse nach einem der Ansprüche 1 bis , dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützlager (25') für den Gegenkolben (2k') von einem verstellbaren, in den Zylinderkopf (18) der Brennkraftmaschine eingeschraubten und lagegesichert befestigten Schraubteil gebildet ist.

β. Pumpedüse nach Anspruch h in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Vorsprung (32) am Gegenkolben (2U') von einem in eine dritte Ringnut

(28) eingesetzten Sprengring gebildet ist.,

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