DE4136756A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine solche ist aus der US-A 41 27 366 bekannt.

Bei dieser Kraftstoffeinspritzpumpe wird von einem in einer Zylinderbohrung hin- und hergehend angetriebenen Pumpenkolben, der in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum einschließt und zur Kraftstoffmengenverstellung um seine Achse ver­ drehbar ist, Kraftstoff über ein Druckventil in einen Kanal eines Druckventilhalters gefördert. Dieser Druckventilhalter verbindet das den Pumpenzylinder und Pumpenkolben aufnehmende Pumpenelement mit der Einspritzleitung, die wiederum die Einspritzpumpe und Einspritz­ düse miteinander verbindet. Dabei stützt sich eine, in einer axialen Ausnehmung im Druckventilhalter angeordnete, das Druckventil in Richtung Pumpenarbeitsraum verschließende Druckventilfeder an einem Stützteil ab, das an der Stirnseite der axialen Ausnehmung anliegt, in die der Kanal zur Einspritzleitung mündet. In der bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist das Stützteil eine kreiszylindrische Scheibe, von der ein axialer, der Führung der Ventilfeder dienender Zapfen absteht. Die Stirnseite der Ausnehmung ist dabei der zylindrischen Form des Stützteils angepaßt und hat somit einen abrupten Übergang vom großen Durchmesser der Ausnehmung zum kleineren Durchmesser des Kanals. Mit den steigenden Anforderungen an den Einspritzdruck kommt es zu zunehmenden Werkstoffbelastungen infolge der auftretenden hohen Einspritzdrücke bis zu 1300 bar. Diese treten vor allem in den Hochdruckbereichen, also im Pumpen­ arbeitsraum und den vom unter hohem Druck stehenden Kraftstoff durchströmten Teilen auf. So strömt der Kraftstoff über das geöffnete Druckventil mit hohem Druck durch die Ausnehmung des Druckventilhalters und übt dabei einen hohen Druck auf die Gehäuse­ innenwand aus. Durch schwellende Beanspruchung über den Einspritz­ druck bei den aufeinanderfolgenden Arbeitshüben des Pumpenkolbens kommt es an der plötzlichen Durchmesseränderung zu Spannungsspitzen infolge einer Kerbwirkung die Rißbildungen verursachen, in deren Folge Brüche und daraus verursachte Funktionsstörungen der Kraft­ stoffeinspritzpumpe entstehen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine stetige Änderung des Innendurchmessers an der die Kanalmündung aufnehmenden Stirnseite der Ausnehmung in Form eines Konus, eine gleichmäßige Spannungsverteilung erreicht wird. Durch die damit verbundene Reduzierung von Spannungsspitzen können Risse und in deren Folge Dauerbrüche auch ohne eine Material­ verstärkung vermieden werden. Um dabei das durch die veränderte Innenraumform des Druckventilhalters entstandene Totvolumen möglichst klein und konstant zu halten, wird in vorteilhafter Weise ein Stützteil verwendet, das hier zusätzlich die Funktion eines Füllstücks aufweist und zudem eine sichere Federauflage bildet. Bei der Verwendung eines Stützteiles, dessen konusförmiger Verlauf der Mantelfläche nach Anspruch 3 nicht in den Durchmesser des Kanals, sondern in einen größeren Durchmesser mündet, ist es nach Anspruch 4 vorteilhaft, die dadurch entstandenen Ecken am Druckventilhalter und Stützteil abzurunden und somit die an dieser Stelle entstehenden Kerbwirkungen zu vermeiden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Aus­ gestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen die Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe, der die Einbaulage des Gegenstandes der Erfindung darstellt, die Fig. 2 in einem Ausschnitt aus der Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckventilhalters, die Fig. 3 analog zur Darstellung der Fig. 2, ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die konusförmige Verjüngung des Innendurchmessers der Ausnehmung in einen Absatz mündet. Alle Darstellungen sind im Längsschnitt gezeigt, wobei sich auf die Darstellung des erfindungsgemäßen Druck­ ventilhalters konzentriert wurde, der wiederum Bestandteil einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer nicht näher dar­ gestellten Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem in ein Pumpengehäuse 1 eingesetzten Pumpenzylinder 2 in dessen Zylinderbohrung 3 ein von einer nicht dargestellten Nockenwelle axial hin- und herbewegter und zur Kraftstoffördermengenverstellung verdrehbarer Pumpenkolben 4 einen Pumpenarbeitsraum 5 begrenzt. Dieser Pumpenarbeitsraum 5 ist über einen, ein Druckventil 6 aufnehmenden Druckventilhalter 7 über einen in dessen Inneren angeordneten, in einen Anschlußstutzen 8 mündenden axialen Kanal 9 mit einer ebenfalls nicht gezeigten Einspritzleitung verbunden, die ihrerseits die Kraftstoffeinspritz­ pumpe mit einer Einspritzstelle der Brennkraftmaschine verbindet. Das Druckventil 6 ist dabei in axialer Verlängerung des Pumpen­ arbeitsraumes 5 in eine Bohrung 10 des Pumpengehäuses 1 eingesetzt und besteht aus einem an den Pumpenarbeitsraum 5 grenzenden Ventil­ körper 11 mit einem Ventilsitz 12 auf den ein Ventilglied 13 durch die Kraft einer Ventilfeder 15 gepreßt wird. Die Ventilfeder 15 befindet sich ihrerseits in einer axialen Ausnehmung 16 des Druck­ ventilhalters 7 und stützt sich dort an einem, eine Innenstirnwand 17 der Ausnehmung 16 bildenden Stützteil 18 ab, wobei das Stützteil eine axiale Bohrung 19 mit dem Durchmesser des axialen Kanals 9 auf­ weist. Der Druckventilhalter 7 ist über ein erstes Außengewinde 20 in die Bohrung 10 des Pumpengehauses 1 eingeschraubt, wobei er mit seiner die Ausnehmung 16 umgebenden Stirnseite 21 den Ventilkörper 11 über einen Bund 22 an dessen Umfang, mit seiner dem Pumpen­ arbeitsraum 5 zugewandten Stirnfläche 23 an eine Schulter 24 des Pumpengehäuses 1 gepreßt hält. Ein zweites Außengewinde 25 am aus dem Pumpengehäuse 1 ragenden Teil des Druckventilhalters 7 dient dem Befestigen der Einspritzleitung. Zur besseren Anschaulichkeit zeigen die Fig. 2 und 3 einen Ausschnitt aus dem Teil der Kraftstoff­ einspritzpumpe der den erfindungsgemäßen Druckventilhalter 7 ver­ größert darstellt. Im in der Fig. 2 dargestellten ersten Aus­ führungsbeispiel verjüngt sich der Durchmesser der axialen Aus­ nehmung 16 gleichmäßig auf den Durchmesser des axialen Kanals 9, so daß eine konusförmige Übergangsfläche 26 von der axialen Ausnehmung 16 zum Kanal 9 entsteht. In diese entstandene Übergangsfläche 26 ist das als Füllstück dienende Stützteil 18 eingesetzt um die als Feder­ auflagefläche dienende ebene Stirnwand 17, sowie eine Verringerung des entstandenen zusätzlichen Totvolumens zu erreichen. Durch diesen erfindungsgemäßen Querschnittsübergang 26 ist es möglich, eine homogene Druckverteilung des vom hohen Kraftstoffdruck beaufschlagten Stützteils 18 auf den Druckventilhalter zu erreichen und somit Kerbwirkungen am Druckventilhalter 7 zu vermeiden. Um bei geöffnetem Ventilglied 13 einen ungehinderten Kraftstoffdurchfluß zu gewährleisten sind zudem an der Innenstirnwand 17 des Stützteils 18 zwei einander diametral gegenüberliegende Kreisringsegmente an­ geordnet, die zwei Anschläge 27 für das Ventilglied 13 bilden. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel zeigt das zweite in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eine weitere Ausführungsform der Übergangsfläche 26 vom Durchmesser der axialen Ausnehmung 6 zum Durchmesser des Kanals 9. Hier verläuft die konusförmige Übergangs­ fläche 26 vom Durchmesser der Ausnehmung 16 nicht bis auf den Durch­ messer des Kanals 9, sondern endet in einem Absatz 30, so daß auf der dem Pumpenarbeitsraum 5 abgewandten Seite der Übergangsfläche 26 eine Dachfläche 31 entsteht, wobei die Kanten zwischen der Über­ gangsfläche 26 und der Dachfläche 31 als Radius 32 ausgeführt sind. Das in der Übergangsfläche 26 angeordnete Stützteil 18 hat somit die Form eines Kegelstumpfes. Dies hat den Vorteil, daß das durch die Ventilfeder 15 und den Förderdruck des Kraftstoffes gegen den Druck­ ventilhalter 7 gepreßte Stützteil 18 sicher geführt ist, wobei eine mögliche Kerbwirkung an den Kanten der Dachfläche 31 durch deren Ausführung als Radius 32 vermieden wird. Die erfindungsgemäße Kraft­ stoffeinspritzpumpe arbeitet folgendermaßen. Beim Betrieb der durch die Kraftstoffeinspritzpumpe versorgten Brennkraftmaschine wird vom Pumpenkolben 4 der über nicht dargestellte Zuflußleitungen in den Pumpenarbeitsraum 5 gelangte Kraftstoff während des Förderhubs komprimiert. Dabei hebt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff das Ventilglied 13 gegen die Kraft der Ventilfeder 15 vom Ventilsitz 12 des Ventilkörpers 11 ab und der Kraftstoff strömt am Ventilglied 13 entlang durch die Bohrung 19 des Stützteils 18, den axialen Kanal 9 im Druckventilhalter 7 und die Einspritzleitung zur Einspritz­ stelle der Brennkraftmaschine. Durch den erfindungsgemäßen Verlauf der Übergangsfläche 26 vom Durchmesser der Ausnehmung 16 zum Durch­ messer des axialen Kanals 9 im Druckhalteventil 7 überträgt das Stützteil 18 den Druck des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes gleichmäßig und ohne Spannungsspitzen auf den Druckventilhalter 7, so daß Kerbwirkungen vermieden werden können. Auf diese Weise ist es möglich, ohne eine Materialverstärkung auch bei einer intermittierenden Hochdruckerzeugung Dauerbrüche im Druckventil­ halter 7 der Kraftstoffeinspritzpumpe zu vermeiden und somit eine hohe Lebensdauer der gesamten Kraftstoffeinspritzpumpe zu erreichen.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem Hoch­ druckraum (5) der intermittierend auf hohen Kraftstoffdruck gebracht wird und der über eine Druckleitung mit einer Einspritzstelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist und mit einem in die Druckleitung eingesetzten Druckventil (6), bestehend aus einem Ventilkörper (11) und einem Ventilsitz (12) auf den ein Ventilglied (13) durch die Kraft einer Ventilfeder (15) gepreßt wird, wobei sich die Ventil­ feder (15) in einer axialen Ausnehmung (16) eines Druckventilhalters (7) befindet und sich dort an einem an einer Stirnwand (17) der Aus­ nehmung (16) angeordneten Stützteil (18) abstützt und von der Aus­ nehmung (16) durch das Stützteil (18) und den Druckventilhalter (7) ein axialer Kanal (9) abführt, der in einem Anschlußstutzen (8) des Druckventilhalters (7) mit der Druckleitung verbunden ist und der Druckventilhalter (7) in das Gehäuse (1) der Kraftstoffeinspritz­ pumpe eingeschraubt ist und dabei mit seiner die Ausnehmung (16) umgebenden Stirnseite (21) den Ventilkörper (11) an eine Schulter (24) des Gehäuses (1) gepreßt hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der axialen Ausnehmung (16) des Druckventilhalters (7) zu dem Kanal (9) die Form eines Kegeltrichters aufweist, in den ein entsprechend konisch geformtes Stützteil (18) eingesetzt ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Druckventil (6) abgewandte, kleinere Dachfläche (31) des konischen Stützteils (18) gleich groß wie die Fläche des Kanals (9) ist. (Fig. 2).

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Druckventil (6) abgewandte kleinere Dachfläche (31) des Stützteils (18) größer als der Durchmesser der Fläche des Kanals (9) ist. (Fig. 3).

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang der konischen Mantelfläche (26) in die Dachfläche (31) des Stützteils (18) mit einem Radius (32) ausgeführt ist.