EP1234975A2 - High pressure piston cylinder unit - Google Patents

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EP1234975A2
EP1234975A2 EP02405048A EP02405048A EP1234975A2 EP 1234975 A2 EP1234975 A2 EP 1234975A2 EP 02405048 A EP02405048 A EP 02405048A EP 02405048 A EP02405048 A EP 02405048A EP 1234975 A2 EP1234975 A2 EP 1234975A2
Authority
EP
European Patent Office
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piston
cylinder
pressure
connecting channel
transverse groove
Prior art date
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EP02405048A
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German (de)
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EP1234975B1 (en
EP1234975A3 (en
Inventor
Roland Alder
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Wartsila NSD Schweiz AG
Original Assignee
Wartsila NSD Schweiz AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Wartsila NSD Schweiz AG filed Critical Wartsila NSD Schweiz AG
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Publication of EP1234975A2 publication Critical patent/EP1234975A2/en
Publication of EP1234975A3 publication Critical patent/EP1234975A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0001—Fuel-injection apparatus with specially arranged lubricating system, e.g. by fuel oil

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure piston-cylinder unit according to the Preamble of claim 1.
  • the publication WO 89/10479 discloses a high-pressure piston-cylinder unit, which as a high pressure pump such as High pressure feed pump of a diesel engine is suitable.
  • a high pressure pump such as High pressure feed pump of a diesel engine is suitable.
  • High-pressure feed pumps are of the order of magnitude for injection pressures of 1000 bar and more.
  • a disadvantage of the known high-pressure feed pump is the fact that at high pressures and / or at a high stroke frequency there is a risk of Seizure exists.
  • the object of the present invention is a high-pressure piston-cylinder unit to form, which even at very high pressures and / or stroke frequencies no tendency for the piston to seize in the Has leadership of the cylinder.
  • a high-pressure piston-cylinder unit comprising a cylinder with a cylinder bore and a piston movably guided therein in a direction of displacement, the cylinder opening into the cylinder bore Has fuel supply opening, and wherein the cylinder bore between the fuel supply opening and the low-pressure end Has bore length, and wherein the piston or the cylinder bore has at least a first and a second transverse groove, which in Direction of displacement are spaced such that the first Transverse groove fluidly connected to the Fuel supply opening is connected, and that the second transverse groove over a connecting channel fluid-conducting with the low-pressure end connected is.
  • the first and second transverse grooves are preferred by a sealing length spaced, which is shorter than the bore length.
  • This arrangement has the advantage that the bore length for guiding the piston is designed to be relatively long, which means safe guidance of the piston enables, and that the sealing length is relatively short, so that a sufficiently large leakage between the fuel supply opening and the low-pressure end occurs. This leakage allows the piston and the Cooling and / or lubricating cylinders in such a way that overheating of the Pump or even seizing the piston is avoided.
  • the high-pressure piston-cylinder unit according to the invention also has the Advantage on that they with a high stroke frequency or with a high capacity can be operated without excessive wear occurs.
  • the sealing length is approximately 5 mm, whereas the bore length is, for example, 100 mm, so that the Sealing length is significantly shorter than the bore length.
  • the transverse groove is preferably annular, which gives the advantage that the fuel and therefore also that caused by the fuel Pressure is distributed over the circumference of the transverse groove, causing the piston in the cylinder is centered.
  • the transverse groove has the property that it is in it Collect dirt particles so that these dirt particles do not or hardly move within the cylinder.
  • FIG. 1 shows a high-pressure piston-cylinder unit 1 comprising one Cylinder 3 with a cylinder bore 3a and one in Direction of displacement V movably guided piston 2.
  • Two Fuel supply openings 3b open into the cylinder bore 3a.
  • the piston 2 compresses the flowing in via the fuel supply openings 3b Fuel towards the high pressure side 3c of the cylinder 3.
  • Am opposite, low-pressure side end 3c of the cylinder preferably an atmospheric pressure.
  • the outer surface of the cylinder 3 has a first transverse groove 2c and one second transverse groove 2d, which is mutually a sealing length D. are spaced. As shown in Fig. 1, these transverse grooves 2c, 2d are such arranged to move up and down in any position Piston 2 within the cylinder bore 3a between the Fuel supply opening 3b and the low-pressure end 3d to lie come.
  • the first transverse groove 2c is over a first, groove-shaped Connection channel 2b fluid-conducting with the fuel supply opening 3b connected.
  • the second transverse groove 2d is via a second, groove-shaped Connection channel 2f fluid-conducting with the low-pressure end 3d connected.
  • the first groove-shaped connecting channel 2b is arranged in such a way that at least in the uppermost stroke position of the piston 2 a fluid-conducting Connection to the fuel supply opening 3b exists, so that the pressure in the first connecting channel 2b during the entire stroke of the piston 2 maximum the pressure of the fuel in the fuel supply opening 3b corresponds, so that the pressure in the first transverse groove 2c essentially corresponds to the fluid pressure in the fuel supply opening 3b.
  • the second Connection channel 2f is arranged such that a connection is always made to the low-pressure side end 3d, so that in the second Connection channel 2f and in the second transverse groove 2d essentially the atmospheric pressure is present.
  • the pressure of the fuel in the Fuel supply opening 3b is, for example, 5 bar, so that between the first transverse groove 2c and the second transverse groove 2d have a pressure difference of is essentially 5 bar.
  • the sealing length D is preferably very short designed, for example 5 mm, so that between the first and the second transverse groove 2c, 2d a sufficiently large leakage is guaranteed to to cause sufficient cooling and a hot running or a Avoid seizing of the piston 2.
  • the cylinder 3 has a plurality between the fuel supply opening 3b and the first transverse groove 2c mutually objectionable circular transverse grooves 2a, all of which are fluidly connected to the connecting channel 2b.
  • This arrangement has the advantage that a transverse groove 2a extends over the circumference Pressure equalization is achieved, which is evenly over the piston circumference acts on the piston 2 and this with respect to the cylinder bore 3a centered.
  • the piston 2 has in the position shown in Fig. 1 between the Fuel supply opening 3b and the free end 2h of the piston 2 one A plurality of equally spaced transverse grooves 2a. These are preferably arranged such that during the entire stroke of the piston 2 all the aforementioned transverse grooves 2a with the Connect the fuel supply opening 3b in a fluid-conducting manner, so that in these transverse grooves 2a are subjected to a relatively low pressure, whereas the Face of the free end 2h of the piston 2, a pressure of, for example 1000 bar is present.
  • the transverse grooves mentioned above have 2a in the direction of displacement V a mutual distance, which is smaller than the diameter of the fuel supply opening 3b.
  • Fig. 3 shows in a section along the line A-A a cross section of the Cylinder 3 and the piston 2, wherein also the annular transverse groove 2a and the connecting channel 2b can be seen.
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of a high-pressure feed pump 4 for Internal combustion engines, especially large diesel engines.
  • the high pressure piston cylinder unit 1 is inside the high pressure feed pump 4 arranged.
  • the piston 2 performs a pumping movement in Direction of displacement V out by sliding this up and down and thereby the Fuel supply opening 3b releases or covers a pressure stroke perform.
  • the fuel is thereby conveyed into the high pressure space 4f and passes through the high pressure valves 4b, which are when a Open high pressure limit, in the high pressure chamber 4a.
  • the lifting movement is by a plunger 4e in the clamped end 2e of the piston 2nd initiated, the plunger 4e example of a not shown Cam is driven.
  • the retrograde movement of the piston 2 is by the return spring 4d initiated.
  • High-pressure feed pump 4 is that the High-pressure piston-cylinder unit 1 with a high number of strokes per Unit of time can be operated without overheating or fretting occurs. It is thus possible during the filling of the high pressure chamber 4a to operate the high-pressure feed pump 4 at maximum speed.
  • the fuel is through an inlet opening 4c of the fuel supply opening 3b forwarded.
  • the piston 2 is arranged in a known manner such that it around its longitudinal axis is rotatably mounted.
  • the piston 2 preferably has a sloping control edge, which in connection with a undercut piston surface and the end face of the piston 2 a Volume control enables.
  • the Cross section of the fuel supply opening 3b is executed.
  • Exemplary embodiment has that shown in Figures 5 and 6 Embodiment a groove free piston 2, the transverse grooves 2a, the first and second transverse grooves 2c, 2d and the first and second Connection channel 2b, 2f as a recess in the cylinder bore 3a are designed.
  • the between the fuel supply port 3b and Transverse groove 2c portion of the cylinder bore 3a could also a larger diameter than that along the entire section Have piston 2, so that this section between the Fuel supply opening 3b and the transverse groove 2c a hollow cylindrical Forms connection channel 2b.
  • the cylinder bore 3a have a larger diameter than the piston 2, so that a hollow cylindrical connecting channel 2f is formed therebetween.
  • Fig. 7 shows a piston 2 with a along its surface helically extending groove 2b, which forms the connecting channel, and which mutually fluidly connects the transverse groove 2c with the transverse groove 2a.
  • the spiral on the back of the piston 2 Groove section is not visible in Fig. 7.
  • the entire groove 2b extends however helical along the surface of the piston, starting at the Transverse groove 2a and ending with transverse groove 2c.
  • Fig. 8 shows a longitudinal section through the piston 2 and the cylinder 3, wherein the piston 2 is arranged in a straight line in the center thereof Movement direction V extending connecting channel 2b.
  • the Pistons 2 are arranged transverse channels 2i, which conduct a fluid Connection between the connection channel 2b; 2f and the transverse groove 2a, 2c; 2d form. From the cross section according to FIG. 9, which is a section along 8 represents the line B-B in the center of the piston 2 extending connecting channel 2b can be seen, which over the transverse channels 2i Is fluidly connected to the transverse groove 2a.
  • the connecting channel 2b; 2f could also be arranged running in the cylinder 3, for example by 5 shown in the cylinder bore 3a Cross grooves 2a, 2c, 2d by one running inside the cylinder 3 Connection channel 2b; 2f with the fuel supply opening 3b and / or with the low pressure side end 3d fluidly connected.
  • FIG. 10 shows another embodiment of a cylindrical one Piston 2, the one between the transverse groove 2a and the first transverse groove 2c smaller cross-sectional area or a reduced one Has diameter. If this piston 2 in the shown in Figure 1 Cylinder 3 is inserted along the reduced diameter a connection channel 2b, which the fuel supply opening 3b fluid connects with the first transverse groove 2c. So it arises hollow cylindrical connecting channel 2b. Likewise, the piston 2 between the second transverse groove 2d and the low-pressure end 3d Forming a connecting channel 2f a reduced diameter exhibit.
  • the connecting channel (2b; 2f) is preferably at least partially as Designed recess which in the surface of the piston (2) and / or the cylinder bore (3a) is inserted and along the same runs.

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Abstract

The high pressure piston/cylinder unit (1), and especially in the fuel pump for an internal combustion motor, has at least two lateral grooves (2c,2d) at the piston (2) or the cylinder drilling (3a), spaced apart in the piston sliding direction (V). The first groove (2c) gives a fluid flow connection with the fuel feed (3b) through a connecting channel (2b). The second groove (2d) gives a fluid flow link to the low pressure end (3d) through a connecting channel (2f). The lateral grooves are separated by a sealing length (D), which is shorter than the piston stroke length (F).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Kolbenzylindereinheit gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a high-pressure piston-cylinder unit according to the Preamble of claim 1.

Die Druckschrift WO 89/10479 offenbart eine Hochdruck-Kolbenzylindereinheit, welche als Hochdruckpumpe wie zum Beispiel als Hochdruck-Förderpumpe eines Dieselmotors geeignet ist. Derartige Hochdruck-Förderpumpen sind für Einspritzdrücke in der Grössenordnung von 1000 bar und mehr ausgelegt. Beim Betrieb derartiger Hochdruck-Förderpumpen besteht aufgrund der hohen Werkstoffbelastung die Gefahr, dass der Kolben sich in der Führung des Zylinders festfrisst.The publication WO 89/10479 discloses a high-pressure piston-cylinder unit, which as a high pressure pump such as High pressure feed pump of a diesel engine is suitable. such High-pressure feed pumps are of the order of magnitude for injection pressures of 1000 bar and more. When operating such high-pressure feed pumps there is a risk due to the high material load, that the piston seizes in the guide of the cylinder.

Nachteilig an der bekannten Hochdruck-Förderpumpe ist die Tatsache, dass bei hohen Drücken und/oder bei einer hohen Hubfrequenz die Gefahr eines Festfressens besteht.A disadvantage of the known high-pressure feed pump is the fact that at high pressures and / or at a high stroke frequency there is a risk of Seizure exists.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hochdruck-Kolbenzylindereinheit zu bilden, welche auch bei sehr hohen Drücken und/oder Hubfrequenzen keine Neigung zum Festfressens des Kolbens in der Führung des Zylinders aufweist.The object of the present invention is a high-pressure piston-cylinder unit to form, which even at very high pressures and / or stroke frequencies no tendency for the piston to seize in the Has leadership of the cylinder.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Hochdruck-Kolbenzylindereinheit aufweisend die Merkmale von Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 beansprucht.This task is solved with a high pressure piston cylinder unit having the features of claim 1. Further advantageous Refinements are claimed in subclaims 2 to 11.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst mit einer Hochdruck-Kolbenzylindereinheit umfassend einen Zylinder mit Zylinderbohrung und einen darin in einer Verschiebungsrichtung beweglich geführten Kolben, wobei der Zylinder eine in die Zylinderbohrung mündende Brennstoffzuführöffnung aufweist, und wobei die Zylinderbohrung zwischen der Brennstoffzuführöffnung und dem niederdruckseitigen Ende eine Bohrungslänge aufweist, und wobei der Kolben oder die Zylinderbohrung zumindest eine erste und eine zweite Quernut aufweist, welche in Verschiebungsrichtung derart beabstandet angeordnet sind, dass die erste Quernut über einen Verbindungskanal fluidleitend mit der Brennstoffzuführöffnung verbunden ist, und dass die zweite Quernut über einen Verbindungskanal fluidleitend mit dem niederdruckseitigen Ende verbunden ist.The object is achieved in particular with a high-pressure piston-cylinder unit comprising a cylinder with a cylinder bore and a piston movably guided therein in a direction of displacement, the cylinder opening into the cylinder bore Has fuel supply opening, and wherein the cylinder bore between the fuel supply opening and the low-pressure end Has bore length, and wherein the piston or the cylinder bore has at least a first and a second transverse groove, which in Direction of displacement are spaced such that the first Transverse groove fluidly connected to the Fuel supply opening is connected, and that the second transverse groove over a connecting channel fluid-conducting with the low-pressure end connected is.

Bevorzugt sind die erste und zweite Quernut um eine Dichtlänge beabstandet, welche kürzer als die Bohrungslänge ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass die Bohrungslänge zum Führen des Kolbens relativ lange ausgestaltet ist, was ein sicheres Führen des Kolbens ermöglicht, und dass die Dichtlänge relativ kurz ausgestaltet ist, sodass eine genügend grosse Leckage zwischen der Brennstoffzuführöffnung und dem niederdruckseitigen Ende auftritt. Diese Leckage erlaubt den Kolben und den Zylinder derart zu kühlen und/oder zu schmieren, dass ein Heisslaufen der Pumpe oder gar ein Anfressen des Kolbens vermieden wird. Die erfindungsgemässe Hochdruck-Kolbenzylindereinheit weist zudem den Vorteil auf, dass sie mit einer hohen Hubfrequenz beziehungsweise mit einer hohen Förderleistung betreibbar ist, ohne dass eine übermässige Abnutzung auftritt.The first and second transverse grooves are preferred by a sealing length spaced, which is shorter than the bore length. This arrangement has the advantage that the bore length for guiding the piston is designed to be relatively long, which means safe guidance of the piston enables, and that the sealing length is relatively short, so that a sufficiently large leakage between the fuel supply opening and the low-pressure end occurs. This leakage allows the piston and the Cooling and / or lubricating cylinders in such a way that overheating of the Pump or even seizing the piston is avoided. The The high-pressure piston-cylinder unit according to the invention also has the Advantage on that they with a high stroke frequency or with a high capacity can be operated without excessive wear occurs.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Dichtlänge etwa 5 mm, wogegen die Bohrungslänge beispielsweise 100 mm beträgt, sodass die Dichtlänge wesentlich kürzer als die Bohrungslänge ausgestaltet ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass der Kolben einerseits sicher im Zylinder geführt ist, und andererseits genügend gekühlt ist.In an advantageous embodiment, the sealing length is approximately 5 mm, whereas the bore length is, for example, 100 mm, so that the Sealing length is significantly shorter than the bore length. This Arrangement has the advantage that the piston on the one hand safely Cylinder is guided, and on the other hand is sufficiently cooled.

Die Quernut ist vorzugsweise ringförmig ausgestaltet, was den Vorteil ergibt, dass sich der Brennstoff und somit auch der durch den Brennstoff bewirkte Druck über den Umfang der Quernut verteilt, wodurch der Kolben im Zylinder zentriert wird. Zudem weist die Quernut die Eigenschaft auf, dass sich darin Schmutzpartikel ansammeln, sodass sich diese Schmutzpartikel nicht oder kaum innerhalb des Zylinders fortbewegen. The transverse groove is preferably annular, which gives the advantage that the fuel and therefore also that caused by the fuel Pressure is distributed over the circumference of the transverse groove, causing the piston in the cylinder is centered. In addition, the transverse groove has the property that it is in it Collect dirt particles so that these dirt particles do not or hardly move within the cylinder.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben. Es zeigen:

  • Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hochdruck-Kolbenzylindereinheit;
  • Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Kolbens;
  • Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäss Fig. 1;
  • Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Hochdruck-Förderpumpe einer Brennkraftmaschine;
  • Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Hochdruck-Kolbenzylindereinheit;
  • Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Kolbens;
  • Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Kolbens;
  • Fig. 8 einen Längsschnitt einer weiteren Hochdruck-Kolbenzylindereinheit;
  • Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B gemäss Fig. 8;
  • Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Kolbens.
    • The invention is described in detail below using exemplary embodiments. Show it:
  • 1 shows a longitudinal section through a high-pressure piston-cylinder unit.
  • 2 is a perspective view of a piston;
  • 3 shows a cross section along the section line AA according to FIG. 1;
  • 4 shows a longitudinal section through a high-pressure feed pump of an internal combustion engine;
  • 5 shows a longitudinal section through a further high-pressure piston-cylinder unit;
  • 6 is a perspective view of a further piston;
  • 7 is a perspective view of another piston;
  • 8 shows a longitudinal section of a further high-pressure piston-cylinder unit;
  • 9 shows a cross section along the section line BB according to FIG. 8;
  • Fig. 10 is a perspective view of another piston.

    • Fig. 1 zeigt eine Hochdruck-Kolbenzylindereinheit 1 umfassend einen Zylinder 3 mit einer Zylinderbohrung 3a und einem darin in Verschiebungsrichtung V beweglich geführten Kolben 2. Zwei Brennstoffzuführöffnungen 3b münden in die Zylinderbohrung 3a. Der Kolben 2 komprimiert den über die Brennstoffzuführöffnungen 3b zuströmenden Brennstoff in Richtung der Hochdruckseite 3c des Zylinders 3. Am entgegengesetzten, niederdruckseitigen Ende 3c des Zylinders liegt vorzugsweise ein atmosphärischer Druck an.1 shows a high-pressure piston-cylinder unit 1 comprising one Cylinder 3 with a cylinder bore 3a and one in Direction of displacement V movably guided piston 2. Two Fuel supply openings 3b open into the cylinder bore 3a. The piston 2 compresses the flowing in via the fuel supply openings 3b Fuel towards the high pressure side 3c of the cylinder 3. Am opposite, low-pressure side end 3c of the cylinder preferably an atmospheric pressure.

    Wie in Fig. 1 und in der perspektivischen Ansicht gemäss Fig. 2 dargestellt weist die Aussenoberfläche des Zylinders 3 eine erste Quernut 2c und eine zweite Quernut 2d auf, welche um eine Dichtlänge D gegenseitig beabstandet sind. Wie in Fig. 1 dargestellt sind diese Quernuten 2c,2d derart angeordnet, dass sie in jeder Stellung des sich auf und ab bewegenden Kolbens 2 innerhalb der Zylinderbohrung 3a zwischen der Brennstoffzuführöffnung 3b und dem niederdruckseitigen Ende 3d zu liegen kommen. Die erste Quernut 2c ist über einen ersten, nutförmigen Verbindungskanal 2b fluidleitend mit der Brennstoffzuführöffnung 3b verbunden. Die zweite Quernut 2d ist über einen zweiten, nutförmigen Verbindungskanal 2f fluidleitend mit dem niederdruckseitigen Ende 3d verbunden. Der erste nutförmige Verbindungskanal 2b ist derart angeordnet, dass zumindest in der obersten Hublage des Kolbens 2 eine fluidleitende Verbindung zur Brennstoffzuführöffnung 3b besteht, sodass der Druck im ersten Verbindungskanal 2b während des gesamten Hubweges des Kolbens 2 maximal dem Druck des Brennstoffs in der Brennstoffzuführöffnung 3b entspricht, sodass auch der Druck in der ersten Quernut 2c im wesentlichen dem Fluiddruck in der Brennstoffzuführöffnung 3b entspricht. Der zweite Verbindungskanal 2f ist derart angeordnet, dass ständig eine Verbindung zum niederdruckseitigen Ende 3d besteht, sodass im zweiten Verbindungskanal 2f und in der zweiten Quernut 2d im wesentlichen der atmosphärische Druck anliegt. Der Druck des Brennstoffs in der Brennstoffzuführöffnung 3b beträgt beispeilsweise 5 bar, sodass zwischen der ersten Quernut 2c und der zweiten Quernut 2d eine Druckdifferenz von im wesentlichen 5 bar anliegt. Die Dichtlänge D ist vorzugsweise sehr kurz ausgestaltet, beispielsweise 5 mm, sodass zwischen der ersten und der zweiten Quernut 2c, 2d eine genügend grosse Leckage gewährleistet ist, um eine genügende Kühlung zu bewirken und ein Heisslaufen oder ein Anfressen des Kolbens 2 zu vermeiden.As shown in FIG. 1 and in the perspective view according to FIG. 2 the outer surface of the cylinder 3 has a first transverse groove 2c and one second transverse groove 2d, which is mutually a sealing length D. are spaced. As shown in Fig. 1, these transverse grooves 2c, 2d are such arranged to move up and down in any position Piston 2 within the cylinder bore 3a between the Fuel supply opening 3b and the low-pressure end 3d to lie come. The first transverse groove 2c is over a first, groove-shaped Connection channel 2b fluid-conducting with the fuel supply opening 3b connected. The second transverse groove 2d is via a second, groove-shaped Connection channel 2f fluid-conducting with the low-pressure end 3d connected. The first groove-shaped connecting channel 2b is arranged in such a way that at least in the uppermost stroke position of the piston 2 a fluid-conducting Connection to the fuel supply opening 3b exists, so that the pressure in the first connecting channel 2b during the entire stroke of the piston 2 maximum the pressure of the fuel in the fuel supply opening 3b corresponds, so that the pressure in the first transverse groove 2c essentially corresponds to the fluid pressure in the fuel supply opening 3b. The second Connection channel 2f is arranged such that a connection is always made to the low-pressure side end 3d, so that in the second Connection channel 2f and in the second transverse groove 2d essentially the atmospheric pressure is present. The pressure of the fuel in the Fuel supply opening 3b is, for example, 5 bar, so that between the first transverse groove 2c and the second transverse groove 2d have a pressure difference of is essentially 5 bar. The sealing length D is preferably very short designed, for example 5 mm, so that between the first and the second transverse groove 2c, 2d a sufficiently large leakage is guaranteed to to cause sufficient cooling and a hot running or a Avoid seizing of the piston 2.

    Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Zylinder 3 eine Mehrzahl zwischen der Brennstoffzuführöffnung 3b und der ersten Quernut 2c gegenseitig beanstandete, kreisförmige Quernuten 2a auf, welche alle fluidleitend mit dem Verbindungskanal 2b verbunden sind. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass über den Umfang jeweils einer Quernut 2a ein Druckausgleich erzielt wird, welcher gleichmässig über dem Kolbenumfang auf den Kolben 2 wirkt und diesen bezüglich der Zylinderbohrung 3a zentriert. In the illustrated embodiment, the cylinder 3 has a plurality between the fuel supply opening 3b and the first transverse groove 2c mutually objectionable circular transverse grooves 2a, all of which are fluidly connected to the connecting channel 2b. This arrangement has the advantage that a transverse groove 2a extends over the circumference Pressure equalization is achieved, which is evenly over the piston circumference acts on the piston 2 and this with respect to the cylinder bore 3a centered.

    Der Kolben 2 weist in der in Fig. 1 dargestellten Lage zwischen der Brennstoffzuführöffnung 3b und dem freien Ende 2h des Kolbens 2 eine Mehrzahl gleichmässig beabstandeter Quernuten 2a auf. Diese sind vorzugsweise derart angeordnet, dass während des gesamten Hubweges des Kolbens 2 alle vorhin genannte Quernuten 2a mit der Brennstoffzuführöffnung 3b fluidleitend in Verbindung treten, sodass in diesen Quernuten 2a ein relativ tiefer Druck anliegt, wogegen an der Stirnseite des freien Endes 2h des Kolbens 2 ein Druck von beispielsweise 1000 bar anliegt. Somit ist gewährleistet, dass der Druck des Brennstoffs in der Brennstoffzuführöffnung 3b durch den hohen Druck an der Stirnseite des freien Endes 2h kaum oder nicht beeinflusst wird, was zur Folge hat, dass die Druckdifferenz zwischen der Brennstoffzuführöffnung 3b und dem niederdruckseitigen Ende 3d einen etwa konstanten Wert aufweist. Dadurch wird die Leckage zwischen der Brennstoffzuführöffnung 3b und dem niederdruckseitigen Ende 3d unabhängig vom Druck an der Stirnseite des freien Endes 2h.The piston 2 has in the position shown in Fig. 1 between the Fuel supply opening 3b and the free end 2h of the piston 2 one A plurality of equally spaced transverse grooves 2a. These are preferably arranged such that during the entire stroke of the piston 2 all the aforementioned transverse grooves 2a with the Connect the fuel supply opening 3b in a fluid-conducting manner, so that in these transverse grooves 2a are subjected to a relatively low pressure, whereas the Face of the free end 2h of the piston 2, a pressure of, for example 1000 bar is present. This ensures that the pressure of the fuel in the fuel supply opening 3b by the high pressure at the front of the Free end 2h is hardly or not influenced, which has the consequence that the Pressure difference between the fuel supply opening 3b and the low pressure side end 3d has an approximately constant value. Thereby the leakage between the fuel supply opening 3b and the low pressure side end 3d regardless of the pressure on the front side of the Free end 2h.

    In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die vorhin genannten Quernuten 2a in Verschiebungsrichtung V einen gegenseitigen Abstand auf, welcher kleiner ist als der Durchmesser der Brennstoffzuführöffnung 3b.In an advantageous embodiment, the transverse grooves mentioned above have 2a in the direction of displacement V a mutual distance, which is smaller than the diameter of the fuel supply opening 3b.

    Fig. 3 zeigt in einem Schnitt entlang der Linie A-A einen Querschnitt des Zylinders 3 und des Kolbens 2, wobei zudem die ringförmige Quernut 2a sowie der Verbindungskanal 2b ersichtlich ist.Fig. 3 shows in a section along the line A-A a cross section of the Cylinder 3 and the piston 2, wherein also the annular transverse groove 2a and the connecting channel 2b can be seen.

    Fig. 4 zeigt in einem Längsschnitt eine Hochdruck-Förderpumpe 4 für Verbrennungsmotoren, insbesondere grosse Dieselmotoren. Die Hochdruck-Kolbenzylindereinheit 1 ist innerhalb der Hochdruck-Förderpumpe 4 angeordnet. Der Kolben 2 führt eine Pumpbewegung in Verschiebungsrichtung V aus, indem dieser auf- und abgleitet und dabei die Brennstoffzuführöffnung 3b freigibt bzw. abdeckt, um einen Druckhub auszuführen. Der Brennstoff wird dadurch in den Hochdruckraum 4f gefördert und gelangt über die Hochdruckventile 4b, welche sich beim Erreichen eines Grenzhochdrucks öffnen, in die Hochdruckkammer 4a. Die Hubbewegung wird durch einen Stössel 4e in das eingespannte Ende 2e des Kolbens 2 eingeleitet, wobei der Stössel 4e beispieslweise von einer nicht dargestellten Nocke angetrieben wird. Die rückläufige Bewegung des Kolbens 2 wird durch die Rückstellfeder 4d eingeleitet.Fig. 4 shows a longitudinal section of a high-pressure feed pump 4 for Internal combustion engines, especially large diesel engines. The high pressure piston cylinder unit 1 is inside the high pressure feed pump 4 arranged. The piston 2 performs a pumping movement in Direction of displacement V out by sliding this up and down and thereby the Fuel supply opening 3b releases or covers a pressure stroke perform. The fuel is thereby conveyed into the high pressure space 4f and passes through the high pressure valves 4b, which are when a Open high pressure limit, in the high pressure chamber 4a. The lifting movement is by a plunger 4e in the clamped end 2e of the piston 2nd initiated, the plunger 4e example of a not shown Cam is driven. The retrograde movement of the piston 2 is by the return spring 4d initiated.

    Ein Vorteil der Hochdruck-Förderpumpe 4 ist darin zu sehen, dass die Hochdruck-Kolbenzylindereinheit 1 mit einer hohen Anzahl Hübe pro Zeiteinheit betreibbar ist, ohne dass ein Heisslaufen oder ein Anfressen auftritt. Somit ist es möglich während dem Füllen des Hochdruckkammer 4a die Hochdruck-Förderpumpe 4 mit maximaler Drehzahl zu betreiben.One advantage of the high-pressure feed pump 4 is that the High-pressure piston-cylinder unit 1 with a high number of strokes per Unit of time can be operated without overheating or fretting occurs. It is thus possible during the filling of the high pressure chamber 4a to operate the high-pressure feed pump 4 at maximum speed.

    Der Brennstoff wird über eine Eintrittsöffnung 4c der Brennstoffzuführöffnung 3b zugeleitet.The fuel is through an inlet opening 4c of the fuel supply opening 3b forwarded.

    Der Kolben 2 ist auf bekannte Weise derart angeordnet, dass dieser um seine Längsachse drehbar gelagert ist. Der Kolben 2 weist vorzugsweise eine schräge Steuerkante auf, welche in Verbindung mit einer hinterschnittenen Kolbenmantelfläche und der Stirnseite des Kolbens 2 eine Volumenregelung ermöglicht. Je nach Drehposition des Kolbens 2 variiert der Querschnitt der Brennstoffzuführöffnung 3b, wie dies zum Beispiel bei einer Saugdrosselregelung ausgeführt wird.The piston 2 is arranged in a known manner such that it around its longitudinal axis is rotatably mounted. The piston 2 preferably has a sloping control edge, which in connection with a undercut piston surface and the end face of the piston 2 a Volume control enables. Depending on the rotational position of the piston 2, the Cross section of the fuel supply opening 3b, as is the case, for example, with a Suction throttle control is executed.

    Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einen Nuten freien Kolben 2 auf, wobei die Quernuten 2a, die erste und zweite Quernut 2c, 2d sowie der erste und zweite Verbindungskanal 2b, 2f als Ausnehmung der Zylinderbohrung 3a ausgestaltet sind. Der zwischen der Brennstoffzuführöffnung 3b und der Quernut 2c abgeordnete Abschnitt der Zylinderbohrung 3a könnte auch entlang des gesamten Abschnittes einen grösseren Durchmesser als der Kolben 2 aufweisen, sodass dieser Abschnitt zwischen der Brennstoffzuführöffnung 3b und der Quernut 2c einen hohlzylinderförmigen Verbindungskanal 2b ausbildet. Ebenso könnte im Abschnitt zwischen der Quernut 2d und dem niederdruckseitigen Ende 3d die Zylinderbohrung 3a einen grösseren Durchmesser aufweisen als der Kolben 2, sodass dazwischen ein hohlzylinderförmiger Verbindungskanal 2f ausgebildet ist. In contrast to that shown in Figures 1 and 2 Exemplary embodiment has that shown in Figures 5 and 6 Embodiment a groove free piston 2, the transverse grooves 2a, the first and second transverse grooves 2c, 2d and the first and second Connection channel 2b, 2f as a recess in the cylinder bore 3a are designed. The between the fuel supply port 3b and Transverse groove 2c portion of the cylinder bore 3a could also a larger diameter than that along the entire section Have piston 2, so that this section between the Fuel supply opening 3b and the transverse groove 2c a hollow cylindrical Forms connection channel 2b. Likewise, in the section between the Transverse groove 2d and the low-pressure end 3d the cylinder bore 3a have a larger diameter than the piston 2, so that a hollow cylindrical connecting channel 2f is formed therebetween.

    Fig. 7 zeigt einen Kolben 2 mit einer entlang dessen Oberfläche wendelförmig verlaufenden Nut 2b, welche den Verbindungskanal bildet, und welche die Quernut 2c mit der Quernut 2a gegenseitig fluidleitend verbindet. Der auf der Rückseite des Kolbens 2 verlaufende, wendelförmige Nutabschnitt ist in Fig. 7 nicht sichtbar. Die gesamte Nut 2b erstreckt sich jedoch wendelförmig entlang der Oberfläche des Kolbens, beginnend bei der Quernut 2a und endend bei der Quernut 2c.Fig. 7 shows a piston 2 with a along its surface helically extending groove 2b, which forms the connecting channel, and which mutually fluidly connects the transverse groove 2c with the transverse groove 2a. The spiral on the back of the piston 2 Groove section is not visible in Fig. 7. The entire groove 2b extends however helical along the surface of the piston, starting at the Transverse groove 2a and ending with transverse groove 2c.

    Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch den Kolben 2 und den Zylinder 3, wobei der Kolben 2 einen in dessen Zentrum angeordneten, geradlinig in Verschiebungsrichtung V verlaufenden Verbindungskanal 2b aufweist. Im Kolben 2 sind Querkanäle 2i angeordnet, welche eine Fluid leitende Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 2b; 2f und der Quernut 2a,2c; 2d bilden. Aus dem Querschnitt gemäss Fig. 9, welcher einen Schnitt entlang der Linie B-B gemäss Fig. 8 darstellt, ist der im Zentrum des Kolbens 2 verlaufende Verbindungskanal 2b ersichtlich, welcher über die Querkanäle 2i Fluid leitend mit der Quernut 2a verbunden ist. Der Verbindungskanal 2b;2f könnte auch im Zylinder 3 verlaufend angeordnet sein, indem beispielsweise die in Fig. 5 dargestellten, in die Zylinderbohrung 3a eingelassenen Quernuten 2a,2c,2d durch einen innerhalb des Zylinders 3 verlaufenden Verbindungskanal 2b;2f mit der Brennstoffzuführöffnung 3b und/oder mit dem niederdruckseitigen Ende 3d Fluid leitend verbunden sind.Fig. 8 shows a longitudinal section through the piston 2 and the cylinder 3, wherein the piston 2 is arranged in a straight line in the center thereof Movement direction V extending connecting channel 2b. in the Pistons 2 are arranged transverse channels 2i, which conduct a fluid Connection between the connection channel 2b; 2f and the transverse groove 2a, 2c; 2d form. From the cross section according to FIG. 9, which is a section along 8 represents the line B-B in the center of the piston 2 extending connecting channel 2b can be seen, which over the transverse channels 2i Is fluidly connected to the transverse groove 2a. The connecting channel 2b; 2f could also be arranged running in the cylinder 3, for example by 5 shown in the cylinder bore 3a Cross grooves 2a, 2c, 2d by one running inside the cylinder 3 Connection channel 2b; 2f with the fuel supply opening 3b and / or with the low pressure side end 3d fluidly connected.

    Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines zylinderförmigen Kolbens 2, der zwischen der Quernut 2a und der ersten Quernut 2c eine geringere Querschnittfläche beziehungsweise einen reduzierten Durchmesser aufweist. Wenn dieser Kolben 2 in dem in Figur 1 dargestellten Zylinder 3 eingeführt ist ergibt sich entlang des reduzierten Durchmessers ein Verbindungskanal 2b, welcher die Brennstoffzuführöffnung 3b Fluid leitend mit der ersten Quernut 2c verbindet. Es entsteht somit ein hohlzylinderförmiger Verbindungskanal 2b. Ebenso könnte der Kolben 2 zwischen der zweiten Quernut 2d und dem niederdruckseitigen Ende 3d zur Ausbildung eines Verbindungskanals 2f einen reduzierten Durchmesser aufweisen. 10 shows another embodiment of a cylindrical one Piston 2, the one between the transverse groove 2a and the first transverse groove 2c smaller cross-sectional area or a reduced one Has diameter. If this piston 2 in the shown in Figure 1 Cylinder 3 is inserted along the reduced diameter a connection channel 2b, which the fuel supply opening 3b fluid connects with the first transverse groove 2c. So it arises hollow cylindrical connecting channel 2b. Likewise, the piston 2 between the second transverse groove 2d and the low-pressure end 3d Forming a connecting channel 2f a reduced diameter exhibit.

    Der Verbindungskanal (2b; 2f) ist vorzugsweise zumindest teilweise als Ausnehmung ausgestaltet, welche in die Oberfläche des Kolbens (2) und/oder der Zylinderbohrung (3a) eingelassen ist und entlang derselben verläuft.The connecting channel (2b; 2f) is preferably at least partially as Designed recess which in the surface of the piston (2) and / or the cylinder bore (3a) is inserted and along the same runs.

    Claims (12)

    Hochdruck-Kolbenzylindereinheit (1), insbesondere Hochdruck-Förderpumpe für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Zylinder (3) mit Zylinderbohrung (3a) und einen darin in einer Verschiebungsrichtung (V) beweglich geführten Kolben (2), wobei der Zylinder (3) eine in die Zylinderbohrung (3a) mündende Brennstoffzuführöffnung (3b) aufweist, und wobei die Zylinderbohrung (3a) zwischen der Brennstoffzuführöffnung (3b) und dem niederdruckseitigen Ende (3d) eine Bohrungslänge (F) aufweist, und wobei der Kolben (2) oder die Zylinderbohrung (3a) zumindest eine erste und eine zweite Quernut (2c,2d) aufweist, welche in Verschiebungsrichtung (V) beabstandet angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Quernut (2c) über einen Verbindungskanal (2b) fluidleitend mit der Brennstoffzuführöffnung (3b) verbunden ist, und dass die zweite Quernut (2d) über einen Verbindungskanal (2c) fluidleitend mit dem niederdruckseitigen Ende (3d) verbunden ist.High-pressure piston-cylinder unit (1), in particular high-pressure feed pump for an internal combustion engine, comprising a cylinder (3) with a cylinder bore (3a) and a piston (2) movably guided therein in a direction of displacement (V), the cylinder (3) being a the fuel supply opening (3b) opening into the cylinder bore (3a), and wherein the cylinder bore (3a) has a bore length (F) between the fuel supply opening (3b) and the low-pressure side end (3d), and wherein the piston (2) or the cylinder bore ( 3a) has at least a first and a second transverse groove (2c, 2d), which are arranged at a distance in the direction of displacement (V), characterized in that the first transverse groove (2c) is connected in a fluid-conducting manner to the fuel supply opening (3b) via a connecting channel (2b) and that the second transverse groove (2d) is fluidly connected to the low-pressure end (3d) via a connecting channel (2c). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Quernuten (2c,2d) um eine Dichtlänge (D) beabstandet angeordnet sind, und dass die Dichtlänge (D) kürzer als die Bohrungslänge (F) ist.Device according to claim 1, characterized in that the two transverse grooves (2c, 2d) are arranged spaced apart by a sealing length (D) and that the sealing length (D) is shorter than the bore length (F). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlänge (D) zumindest fünf mal kürzer ist als die Bohrungslänge (F).Device according to claim 2, characterized in that the sealing length (D) is at least five times shorter than the bore length (F). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlänge (D) etwa 5 mm beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing length (D) is approximately 5 mm. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Quernut (2c) und der Brennstoffzuführöffnung (3b) zumindest eine weitere Quernut (2a) angeordnet ist, welche fluidleitend mit dem Verbindungskanal (2b) verbunden ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the first transverse groove (2c) and the fuel supply opening (3b) at least one further transverse groove (2a) is arranged, which is connected in a fluid-conducting manner to the connecting channel (2b). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) gegen das freie Ende (2h) hin zumindest zwei Quernuten (2a) aufweist, deren Abstand in Verschiebungsrichtung (V) weniger als der Durchmesser der Brennstoffzuführöffnung (3b) beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (2) has at least two transverse grooves (2a) towards the free end (2h), the distance between them in the direction of displacement (V) being less than the diameter of the fuel supply opening (3b). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (2b;2f) durch einen im Innern des Kolbens (2) oder Zylinders (3) angeordneten Kanal ausgestaltet ist, welcher Fluid leitend zumindest mit der ersten oder zweiten Quernut (2c,2d) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting channel (2b; 2f) is designed by a channel arranged in the interior of the piston (2) or cylinder (3), which conduit conducts at least the first or second transverse groove ( 2c, 2d) is connected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (2b; 2f) in Verschiebungsrichtung (V) verlaufend ausgestaltet ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connecting channel (2b; 2f) is designed to run in the direction of displacement (V). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (2b; 2f) wendelförmig verlaufend ausgestaltet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting channel (2b; 2f) is designed to be helical. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (2b; 2f) hohlzylinderförmig ausgestaltet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting channel (2b; 2f) is designed as a hollow cylinder. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (2b; 2f) zumindest teilweise als Ausnehmung ausgestaltet ist, welche entlang der Oberfläche des Kolbens (2) und/oder der Zylinderbohrung (3a) verläuft.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting channel (2b; 2f) is at least partially designed as a recess which runs along the surface of the piston (2) and / or the cylinder bore (3a). Hochdruck-Förderpumpe für eine Brennkraftmaschine umfassend eine Hochdruck-Kolbenzylindereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.High-pressure feed pump for an internal combustion engine comprising a High-pressure piston-cylinder unit (1) according to one of the preceding Expectations.
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