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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schweröl-Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für Einspritzbrennkraftmaschinen
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Für
den Betrieb einer Einspritzpumpe mit Schweröl ist es erforderlich, das
Schweröl
auf hohe Temperaturen zum Beispiel bis zu 180 °C zu erhitzen, um die für die Einspritzung
nötige
Viskosität
des Schweröles
zu gewährleisten.
Dadurch wird die gesamte Einspritzpumpe erhitzt, und durch die Erhitzung
wird das von Schmieröl
aus dem Motorschmierkreislauf gebildete Sperröl, wenn es zu lange in der Sperrölnut im
Hitzebereich verweilt, beeinträchtigt. Das
Schmieröl
weist Additive auf, und es bilden sich unter der Hitzeeinwirkung
lackartige Ablagerungen, welche sich auf der Innenwand der Pumpenkolbenbüchse und
am Kolbenmantel festsetzen. Es kann sogar zu einer Verkokung kommen.
Infolge des knappen Kolbenspiels, welches oft nur 8 bis 10 μ beträgt, können solche
Ablagerungen ein Festfressen des Kolbens zur Folge haben. Die Erfindung
bezieht sich insbesondere auf eine Ausbildung, bei welcher das Sperröl einer
Sperrölnut
an einer Seite des Pumpenelementes zugeführt wird und an der der Zuführungsseite
gegenüberliegenden
Seite des Pumpenelementes aus der Sperrölnut in vom Pumpenkolben gesteuerter
Weise abgeführt
wird. Eine solche Ausbildung ist aus der britischen Patentanmeldung
GB 2 123 492 A bekannt
geworden. Hier wird das Sperröl einer
in der Pumpenkolbenbüchse
befindlichen Sperrölnut
an einer Kolbenseite zugeführt
und an der anderen Kolbenseite in vom Pumpenkolben gesteuerten Weise
wieder abgeführt,
wodurch die Verweilzeit in dieser Sperrölnut verringert wird. Gemäss dieser Literaturstelle
ist aber im Kolben eine weite Sperrölnut vorgesehen, welche die
in der Pumpenkolbenbüchse
vorgesehene Sperrölnut
im unteren Totpunkt geringfügig überschleift,
wobei Sperröl
aus der in der Pumpenkolbenbüchse
befindlichen Sperrölnut über den
gesamten Umfang dieser Sperrölnut
in die Sperölnut
des Kolbens übertreten
kann. Es wird jedoch das in der Sperrölnut des Pumpenkolbens befindliche
Schmiermittel nicht ausgewechselt, sondern es kann nur geringfügig ergänzt werden,
soweit ein geringfügiger
Teil des in dieser Sperrölnut
des Kolbens befindlichen Schmieröls
verbraucht wurde, was jedoch nur von Zeit zu Zeit der Fall ist.
Der überwiegende
Teil des Schmiermittels verbleibt aber in der Sperrölnut des
Kolbens, verweilt lange im Hitzebereich und bildet daher die erwähnten lackartigen
Ablagerungen an der Wand der Kolbenbüchse und am Kolbenmantel. Die
Gefahr eines Festfressens des Kolbens ist daher nicht behoben.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs wird demgegenüber der
Vorteil erreicht, dass in der Sperrölnut ein gezielter Kreislauf
des Schmieröls
erreicht wird, so dass die Gewähr
gegeben ist, dass in keiner Sperrölnut ein Rest von Schmieröl verbleibt,
welcher zu den erwähnten
lackartigen Ablagerungen an der Lauffläche der Pumpenkolbenbüchse und
am Kolbenmantel führen
kann. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, dass die Nut oder
Abflachung im oder nahe dem oberen Totpunkt die Sperrölnut in
der Pumpenkolbenbüchse
aufsteuert, wobei über
diese Abflachung oder Nut das Sperröl stoßartig austritt. Da sie bei
den im Betrieb häufigsten
Drehstellungen des Pumpenkolbens ungefähr diametral gegenüber der
Mündung
der Sperrölzuführungsbohrung
liegt, wird die Sperrölnut
vom Sperröl ringsherum
in gleicher Weise durchströmt,
wodurch eine weitgehend vollständige
Auswechselung des in der Sperölnut
befindlichen Schmierölvolumens
erreicht wird. Es wird auf diese Weise ein gezielter Kreislauf des
Schmieröls
durch die Sperrölnut
erzielt, und da der Abfluss aus der Sperrölnut durch den Kolben gesteuert
ist, erfolgt dieser Abfluss stoßartig,
wodurch die Gewähr
eines völligen
oder nahezu völligen Austausches
des Schmiermittels in der Sperrölnut gegeben
ist. Da zwischen der Sperrölnut
und der Leckölnut
eine Mischölnut
vorgesehen ist, aus welcher das Mischöl zu einer Stelle außerhalb
der Einspritzpumpe abgeführt
wird, so wird auch der letzte Rest des erhitzten Schmieröls aus der
Gefahrenzone entfernt. Insgesamt ergibt sich somit, dass alle im
Bereich der Innenwandung der Pumpenkolbenbüchse und des Kolbenmantels
befindlichen Schmierölmengen
kurzfristig aus diesem Bereich entfernt und gegen frische Schmierölmengen
ausgetauscht werden, um die Bildung solcher lackartiger Ablagerungen
an der Lauffläche
der Pumpenkolbenbüchse
oder des Kolbenmantels und damit ein Festfressen des Kolbens mit
Sicherheit zu vermeiden.
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Bekannte Ausführungen bauen in der Umgebung
der Sperrölnut
wegen eines zu großen
Durchflussquerschnittes keinen ausreichenden Sperrdruck auf und
haben einen unzureichend kleinen Ölaustausch, weil das Sperröl zu lange
in den, einen großen
Querschnitt aufweisenden, Nuten verweilt. Abgesehen davon ist auch
der große
Durchfluss wegen eines großen Ölanfalls
im Pumpenfedenaum und dem Erfordernis einer großen Schmierölpumpe nachteilig.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung beträgt
daher der Durchflussquerschnitt der Sperrölnut höchstens 100%, vorzugsweise
höchstens
50%, des Querschnittes der Zuführungsbohrung
in der Pumpenkolbenbüchse
für das Sperröl, so dass
eine gute Durchströmung
der Sperrölnut
gewährleistet
ist und sich eine Strömungsgeschwindigkeit
etwa gleicher Größe wie in
der Zuführungsbohrung
einstellt.
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Gemäss einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung wird der Abfluss des Sperröles aus der Sperrölnut im
oder nahe dem oberen Totpunkt durch den Pumpenkolben aufgesteuert. Zweckmäßig mündet die
Nut oder Abflachung in eine zweite Sperrölnut, welche am Pumpenkolben
vorgesehen ist und mit der in der Pumpenkolbenbüchse vorgesehenen Sperrölnut zur Überdeckung
gelangt. Dies hat den Vorteil, dass auch der obere Teil des Kolbenschaftes
geschmiert wird. Es erfolgt eine ausreichende Sperrwirkung im Bereich
der Förderung, also
von UT des Pumpenkolbens über
Förderbeginn bis
Förderende.
Erst in der Nähe
des OT wird der Druck im Sperrölpolster
abgebaut und das Sperröl ausgetauscht.
Damit gelingt eine sinnvolle Dosierung des Sperröldurchflusses. Wenn der Abfluss
des Schmieröls
aus der Sperrölnut
im unteren Totpunkt erfolgt, wie dies gemäß der britischen Patentanmeldung
GB 2 123 492 A der
Fall ist, beschränkt
sich die Schmierung auf den tieferliegenden Teil des Kolbenschaftes.
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Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist die Anordnung so getroffen, dass im Pumpenkolben eine
bei oberer Totpunktlage unterhalb der Sperrölnut der Pumpenkolbenbüchse liegende
zweite Sperrölnut
vorgesehen ist, in welche eine nach oben verlaufende Nut oder Abflachung mündet, welche
die Sperrölnut
der Pumpenkolbenbüchse
an einer gegenüber
der Mündung
der Sperrölzuführungsbohrung
liegenden Stelle aufsteuert, und dass ungefähr diametral dieser Nut oder
Abflachung gegenüberliegend
in diese Sperrölnut
eine nach unten verlaufende, unten offene Nut oder Abflachung mündet. Auf
diese Weise werden zwei Sperrölnuten
gebildet, welche gleichfalls in gerichteter Weise von Schmiermittel
durchströmt
werden. Es wird auf diese Weise ein größerer Bereich der Pumpenkolbenbüchse geschmiert.
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Für
eine weitere Vergrößerung des
einer Schmierung zugänglichen
Bereiches der Pumpenkolbenbüchse
ist die Ausbildung vorzugsweise so getroffen, dass zwischen der
Sperrölnut
und der Leckölnut
bzw. der Mischölnut
eine über
eine Bohrung im Pumpenkolben mit der Sperrölnut in Verbindung stehende
weitere Sperrölnut
am Pumpenkolben ausgebildet ist, aus welcher über eine insbesondere schräg verlaufende
weitere Bohrung im Pumpenkolben im Bereich des unteren Totpunktes
des Pumpenkolbens Sperröl
abführbar
ist. Dadurch wird es möglich,
auch den Bereich des Kolbens, der sich stets oberhalb der Sperrölnut in
der Pumpenkolbenbüchse
befindet, mit Sperröl
zu versorgen, um auch dort eine gewisse Schmierwirkung mit stets
frischem, gleichmäßig ausgetauschtem
Motoröl
zu erzielen. Es können
somit auch in diesem Bereich Ablagerungen sicher vermieden werden.
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Die weitere Sperrölnut am Pumpenkolben ist dabei,
wie dies einer bevorzugten Ausführungsform entspricht,
derart angeordnet, daß über die
weitere Sperrölnut
am Pumpenkolben über
höchstens
die Hälfte,
insbesondere höchstens
ein Viertel, des Hubes des Pumpenkolbens Sperröl abführbar ist, wobei vorzugsweise
die Ausbildung weiters so getroffen ist, daß aus der Sperrölnut ab
der Hälfte,
insbesondere ab etwa 75 %, des Hubes des Pumpenkolbens Sperröl abführbar ist.
Bei einer derartigen gegenseitigen Anordnung der Sperrölnut sowie
der zusätzlichen Sperrölnut am
Pumpenkolben wird insgesamt ein zeitlich gesteuerter, pulsierender
Sperrölstrom
aus der Sperrölzuführungsbohrung
in die Sperrölnut
an der Innenwand der Pumpenkolbenbüchse und in weiterer Folge
in die Sperrölnut
am Pumpenkolben aufrechterhalten. Dieser Sperrölfluß erfolgt somit gleichsinnig
aber jeweils zeitlich verschoben in den durch die Bohrung im Kolben
miteinander in Verbindung stehenden Sperrölnuten.
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Die Bemessung der Querschnitte der
weiteren Sperrölnut
wird für
eine wirksame Verhinderung von Ablagerungen und die Aufrechterhaltung
eines günstigen
Strömungsverhaltens
in den einzelnen Sperrölnuten
bevorzugt so bemessen, daß der
Querschnitt der weiteren Sperrölnut
am Pumpenkolben kleiner als der Querschnitt der Sperrölnut an
der Innenwand der Pumpenkolbenbüchse
ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung
an Hand eines Ausführungsbeispieles
schematisch erläutert.
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1 zeigt
eine übliche
Anordnung nach dem Stand der Technik im Axialschnitt; 2, 3 und 4 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
eines Pumpenelementes, wobei 2 einen
Axialschnitt und die 3 und 4 einen Schnitt nach Linie
III-III bzw. N-N der 1 darstellen; S zeigt eine abgewandelte Ausführungsform
entsprechend 2 im Teillängsschnitt; 6, 7 und 8 zeigen
abgewandelte Ausführungsformen
im Axialschnitt; 9 zeigt
eine weitere abgewandelte Ausführungsform
in einer zu 2 ähnlichen
Darstellung; 10 zeigt
im Detail den Bereich der zwei Sperrölnuten der 9; 11 stellt einen
Schnitt nach der Linie XI-XI der 9 dar
und 12 zeigt ein schematisches
Diagramm der Abförderung
des Sperröls
aus den einzelnen Sperrölnuten
der Ausführungsform
gemäß den 9 bis 11.
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1 zeigt
ein Pumpenelement entsprechend dem Stand der Technik. Die Pumpenkolbenbüchse ist
mit 1, der im unteren Totpunkt befindliche Pumpenkolben
mit 2 und die Ansaugbohrung mit 3 bezeichnet.
Im Kolben ist eine Leckölnut 4 vorgesehen,
von welcher das Lecköl über eine
Bohrung 5 in die Ansaugbohrung 3 zurückgeführt wird.
6 ist eine Sperrölnut,
welcher über
eine Sperrölzuführungsbohrung 7 in
der Pumpenkolbenbüchse 1 Schmieröl aus dem
Schmierkreislauf des Motors zugeführt wird. Zwischen der Leckölnut 4 und
der Sperrölnut 6 befindet
sich eine Mischölnut 8 in
der Pumpenkolbenbüchse 1,
von welcher über
eine Bohrung 9 das Gemisch von Schwerölkraftstoff und Schmieröl in einen
außerhalb
der Einspritzpumpe liegenden Raum abgeführt wird. Das über die
Sperrölzuführungsbohrung 9 zugeführte Schmieröl bzw. Sperröl steht
in der Sperrölnut 6,
verweilt daher lange im Hitzebereich des vom Schwerölkraftstoff
aufgeheizten Pumpenelementes und schlägt sich daher in Form von lackartigen
Ablagerungen am Mantel des Pumpenkolbens 2 und an der Kolbenlauffläche der
Pumpenkolbenbüchse 1 nieder,
wobei sogar Verkokungen entstehen können. Diese Ablagerungen können zum
Festfressen des Kolbens führen.
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Gemäß der Ausführungsform nach 2 weist der Kolben eine
axiale Nut oder Abflachung 10 auf, wie dies im Querschnitt
in 3 oder 4 dargestellt ist. Diese
Nut oder Abflachung 10 erstreckt sich in der dargestellten
unteren Totpunktlage bis zur Höhe
a. In dieser Stellung ist die in der Pumpenkolbenbüchse vorgesehene
Sperrölnut 6 nicht
aufgesteuert. In der oberen Totpunktlage erstreckt sich die Nut
oder Abflachung 10 bis zur Höhe b. Daraus ist ersichtlich,
dass diese Nut oder Abflachung 10 die Sperrölnut 6 nahe
der oberen Totpunktlage aufsteuert. Die Nut oder Abflachung 10 verbindet
die Sperrölnut 6 an
der der Mündung 15 der
Sperrölzuführungsbohrung 7 gegenüberliegenden
Seite des Pumpenelementes 19 mit dem Abfluss, welcher,
wie die Zeichnung zeigt, in den Federraum erfolgt.
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Auf diese Weise wird eine gerichtete
Strömung
des Sperröls
in der Sperrölnut 6 erzeugt,
so dass das Schmieröl
aus der Sperrölnut 6 stoßartig abfließt, wenn
die Nut oder Abflachung 10 die Sperrölnut 6 überschleift.
Der Querschnitt der Sperrölnut 6 ist
gleich oder kleiner als der Querschnitt der Sperrölzuführungsbohrung 7.
Es wird daher, sobald der Abfluss durch die Nut oder Abflachung 10 aufgesteuert
ist, ein energischer gerichteter Strom in der Sperrölnut 6 erzeugt.
Bei der Ausführungsform
nach 2 bis 4 verläuft die Nut oder Abflachung 10 des Pumpenkolbens 2 achsparallel
zum Kolben. 5 zeigt,
dass die Nut 10 auch spiralig bzw. schraubenförmig im
Pumpenkolben 2 angeordnet sein kann.
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Die Ausführungsform nach 6 unterscheidet sich von
der Ausführungsform
nach 2 bis 4 dadurch, dass die Nut oder
Abflachung 10 in eine zweite Sperrölnut 11, welche im
Pumpenkolben 2 ausgebildet ist, mündet. Nahe der oberen Totpunktlage
kommt nun die zweite Sperrölnut 11 des
Pumpenkolbens 2 zur Überdeckung
mit der Sperrölnut 6 der
Pumpenkolbenbüchse 1 und
das Sperröl
fließt aus
der Sperrölnut 6 wieder über die
Nut oder Abflachung 10 ab. In diesem Falle sollen die Querschnitte der
Sperrölnuten 6 und 11 ungefähr gleich
oder kleiner als der Querschnitt der Sperrölzuführungsbohrung 7 sein.
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Die Variante nach 7 unterscheidet sich von der Ausbildung
nach 2 bis 4 dadurch, dass anstelle
der Nut oder Abflachung 10 eine Schrägbohrung 12 im Pumpenkolben 2 vorgesehen
ist, welche ungefähr
im Bereich des Querhauptes 13 nach außen mündet. Diese Schrägbohrung 12 mündet am Kolbenmantel
an der Mündung 14,
und wenn diese Mündung 14 die
Sperrölnut 6 aufsteuert,
ergibt sich wieder ein gerichteter Strom von der Mündung 15 der Sperrölzuführungsbohrung 7 zur
Mündung 14 der Schrägbohrung 12 durch
die Sperrölnut 6.
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Bei der Ausführungsform nach 8 ist im Pumpenkolben 2 in
einem Bereich unterhalb der Sperölnut 6 bei
Stellung des Pumpenkolbens in oberer Totpunktlage eine zweite Sperrölnut 16 im
Pumpenkolben 2 vorgesehen. Von dieser zweiten Sperrölnut 16 führt eine
Nut oder Abflachung 17 im Pumpenkolben 2 nach
oben. Diese Nut oder Abflachung 17 steuert wieder die Sperrölnut 6 der
Pumpenkolbenbüchse 1 an
einer gegenüber
der Mündung 15 der
Sperrölzuführungsbohrung 7 liegenden
Stelle auf. Das Sperröl
fließt
somit in gerichtetem Strom von der Mündung 15 durch die
Sperrölnut 6 zu
der Nut oder Abflachung 17 im Pumpenkolben und von dieser
in die zweite Sperrölnut 16 des
Pumpenkolbens 2. An der der Nut oder Abflachung 17 diametral
gegenüberliegenden
Seite des Pumpenkolbens mündet eine
nach unten gerichtete Nut oder Abflachung 18 des Pumpenkolbens
in die zweite Sperrölnut 16,
welche ins Freie führt.
Es entsteht somit wieder auch in der zweiten Sperrölnut 16 eine
gerichtete Strömung von
der Nut oder Abflachung 17 zu der Nut oder Abflachung 18.
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Bei der Darstellung gemäß 9 sind für gleiche Bauteile die Bezugszeichen
der vorangehenden Figuren beibehalten worden. Dabei ist zwischen der
Sperrölnut 6 und
der Mischölnut 8 bzw.
der Leckölnut 4 am
Pumpenkolben 2 eine weitere Sperrölnut 20 vorgesehen,
welche über
eine Schrägbohrung 21 im
Pumpenkolben 2 mit der Sperrölnut 6 zusammenwirkt.
Die Abförderung
des Sperröls
aus der weiteren Sperrölnut 20 erfolgt über eine
weitere, insbesondere schräg
angeordnete Bohrung 22 im Pumpenkolben 2, welche ähnlich der
Ausbildung gemäß 7 in den Federraum mündet. Die
Abförderung von
Sperröl
aus der Sperrölnut 6 erfolgt
wie bei den vorangehenden Ausführungsformen über eine
im wesentlichen in axialer Richtung verlaufende Abflachung bzw.
Nut 10 am Mantel des Pumpenkolbens 2. Wie aus 9 ersichtlich, sind die
Bohrungen 21 und 22 im Pumpenkolben 2 dabei
derart angeordnet, dass die weitere Sperrölnut 20 vom Sperröl komplett dadurch
durchflossen wird, dass das Sperröl an einer Seite zugeführt wird
und an der der Zuführungsseite gegenüberliegenden
Seite abgeführt
wird. In 9 ist die Position
der weiteren Sperrölnut 20 am
Kolben im Bereich des oberen Totpunktes mit 20' schematisch angedeutet.
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In der Darstellung gemäß 10 sind die einzelnen Mündungen
der Bohrungen 21 und 22 näher dargestellt. Sperröl gelangt über die
Sperrölzuführungsbohrung 7 in
die Sperrölnut 6 und
beim Aufwärtsgang
des Pumpenkolbens 2 öffnet
die Bohrungsmündung 23 der
Bohrung 21 den Sperrölstrom in
Richtung zur Bohrungsmündung 24 in
die weitere Sperrölnut 20 am
Kolbenmantel. Von dort gelangt das Sperröl über den gesamten Umfang der
weiteren Sperrölnut 20 zur
Bohrungsmündung 25 der
Bohrung 22 und von dort in weiterer Folge im Bereich des
unteren Totpunktes zum Bohrungsauslaß 26 und damit in
den Federraum der Einspritzpumpe. Bei weiterer Aufwärtsbewegung
des Pumpenkolbens 2 gelangt, wie in den vorangegangenen
Ausführungsformen, Sperröl aus der
Sperrölnut 6 im
Bereich 27 der Sperrölnut 6 über die
Austrittsöffnung 28 der
Abflachung bzw. Nut 10 ebenfalls in den Federraum der Einspritzpumpe.
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Der Querschnitt der weiteren Sperrölnut 20 am
Pumpenkolben 2 ist dabei kleiner als der Querschnitt der
Sperrölnut 6 an
der Innenwand der Pumpenkolbenbüchse.
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In dem in 12 dargestellten Diagramm ist der Hub
des Pumpenkolbens über
der Zeit t bzw. dem Nockenwellenwinkel α dargestellt. Dabei ist deutlich
ersichtlich, dass im Bereich des unteren Totpunktes zwischen einem
Zeitraum t1 und t2 und
einem Zeitraum t5 bis t6 eine
Verbindung der weiteren Sperrölnut 20 mit
dem Federraum der Einspritzpumpe über die Bohrung 22 hergestellt
wird, während über einen
Zeitraum t3 bis t4,
welcher sich über
den Bereich des oberen Totpunktes erstreckt, die Sperrölnut 6 mit
dem Federraum über
die Nut bzw. Abflachung 10 verbunden ist. Derart ergibt
sich ein zeitlich gesteuerter, pulsierender Sperrölstrom durch
die Nuten 6 und 20, welcher jeweils zeitlich zueinander
verschoben ist. Die Abfuhr von Sperröl aus der weiteren Sperrölnut 20 erfolgt
dabei über
einen Zeitraum bzw. einen Nockenwellenwinkel, welcher maximal der Hälfte des
Hubes des Pumpenkolbens 2 entspricht, während die Abfuhr von Sperröl aus der
Sperrölnut 6 etwa
ab 75% des Gesamthubes des Pumpenkolbens 2 einsetzt.
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- 1
- Pumpenkolbenbüchse
- 2
- Pumpenkolben
- 3
- Ansaugbohrung
- 4
- Leckölnut
- 5
- Bohrung
zur Lecköl-Rückführung
- 6
- Sperrölnut in
der Pumpenkolbenbüchse
- 7
- Sperrölzuführungsbohrung
- 8
- Mischölnut in
der Pumpenkolbenbüchse
- 9
- Bohrung
zur Abführung
aus der Mischölnut
- 10
- Axiale
Nut oder Abflachung im Kolben
- 11
- Zweite
Sperrölnut
im Kolben
- 12
- Schrägbohrung
im Kolben
- 13
- Kolbenquerhaupt
- 14
- Mündung der
Schrägbohrung
im Kolben
- 15
- Mündung der
Sperrölzuführungsbohrung
- 16
- Zweite
Sperrölnut
im Kolben
- 17
- Axiale
Nut oder Abflachung
- 18
- Axiale
Nut oder Abflachung von der zweiten Sperrölbohrung ausgehend
- 19
- Pumpenelement
- 20
- Weitere
Sperrölnut
im Kolben
- 21,
22
- Schrägbohrungen
im Kolben
- 23
bis 28
- Mündungen
der Bohrungen zwischen den Sperrölnuten
bzw. zwischen
-
- Sperrölnut und
Federraum der Einspritzpumpe