EP3001023A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

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EP3001023A1
EP3001023A1 EP15186812.2A EP15186812A EP3001023A1 EP 3001023 A1 EP3001023 A1 EP 3001023A1 EP 15186812 A EP15186812 A EP 15186812A EP 3001023 A1 EP3001023 A1 EP 3001023A1
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EP
European Patent Office
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groove
fuel
zulaufnut
pump
piston
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EP15186812.2A
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English (en)
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EP3001023B1 (de
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Denis Kovalev
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MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
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Publication date
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    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
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    • 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
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    • F02M59/442—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 means preventing fuel leakage around pump plunger, e.g. fluid barriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/02—Fuel-injection apparatus having means for reducing wear
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/06—Fuel-injection apparatus having means for preventing coking, e.g. of fuel injector discharge orifices or valve needles

Definitions

  • the invention relates to a fuel pump, in particular a high-pressure fuel pump of a common rail fuel system, according to the preamble of claim 1.
  • Fuel pumps have a pump cylinder, wherein a pump piston is movably mounted or guided in the pump cylinder.
  • the pump piston is moved in the pump cylinder via one or more cams up and down, which sucked fuel and from the fuel pump consumers, such.
  • B. injectors of a fuel system is supplied.
  • Fuel pumps known from practice have, in the region of the pump cylinder in which the pump piston is movably mounted, one or more leakage grooves in order to remove a fuel leakage occurring between the pump cylinder and the pump piston.
  • the fuel-lubricated and optionally cooled fuel pump is used in a fuel system in which heavy fuel oil is used, by reaction of the lubrication and optionally cooling the fuel pump serving heavy oil with lubricants used in the region of the cam on the pump piston and Form or deposits on the pump cylinder as laking, which reduce the guide clearance between the pump piston and the pump cylinder in a guide region between the pump piston and the pump cylinder. This can ultimately form a piston seizure on the fuel pump, so then the fuel pump can not be operated. Piston eaters can still be caused by impurities in the fuel.
  • From the DE 10 2006 049 759 A1 is a fuel pump with a pump cylinder and a guided in a recess of the pump cylinder pump piston is known, wherein in the region of the pump piston leading recess of the pump cylinder on the one hand an upper Zulaufnut and on the other hand, a lower drain groove for the lubrication and possibly cooling of the fuel pump serving fuel is formed Fuel can be supplied via the upper inlet groove for lubrication and cooling of the pump piston and discharged via the lower drainage groove of the fuel used for lubrication and cooling. It is after the DE 10 2006 049 759 A1 to reduce laking of the pump piston via a introduced into the pump piston cavity by means of the supply via the feed groove and discharged via the drainage fuel from the inside cooled.
  • a guide web for the pump piston is formed between an upper edge of the lower drain groove and a lower edge of the upper Zulaufnut, wherein the or each leading to the upper Zulaufnut inlet bore opens adjacent to the lower edge of the upper Zulaufnut in the upper Zulaufnut.
  • the or each inlet bore leading to the upper feed groove opens flush with the lower edge of the upper feed groove into the upper feed groove.
  • a scraper is received in a groove of the pump cylinder in the recess of the pump cylinder below the lower drain groove, wherein formed between the lower edge of the lower drain groove and an upper edge of the scraper receiving groove another guide web for the pump piston is, whose axial height is smaller than an axial height of the guide web positioned between the drain groove and the upper Zulaufnut.
  • the or each leading to the lower drain groove discharge bore which in particular has a larger flow cross-section than the or each leading to the upper Zulaufnut inlet bore, adjacent to a lower edge of the lower drain groove, in particular flush with the lower edge of the lower drain groove, in the lower drainage groove.
  • the upper inlet groove whose axial groove height is greater than a piston stroke of the pump piston, in a lower portion in which the or each inlet bore opens into the inlet groove, has a larger radial groove depth than in an upper portion thereof.
  • the risk of a seizure can hereby be further reduced.
  • the lower drain groove has an axial groove height which is greater than a piston stroke of the pump piston. The risk of a seizure can hereby be further reduced.
  • the or each guide bar is dimensioned such that one at Verlackungen on the pump piston and / or in laking on the or each guide web forming and dependent on the surface of the or each guide bar adhesive force of the pump piston on or each guide bar is smaller than a restoring force of a drive spring. Even if a laking on the pump piston and / or should be done on the or each guide bar, the operability of the fuel pump is maintained because the adhesive force of the pump piston on the or each small-area guide webs compared to the restoring force of the drive spring is low.
  • the present invention relates to a fuel pump, in particular a high-pressure fuel pump of a common rail fuel system for a heavy oil-powered internal combustion engine, such as a marine diesel engine.
  • Fig. 1 shows a cross section through a fuel pump 10 according to the invention, wherein the fuel pump 10 has a pump cylinder 11 and a movable in a recess 12 of the pump cylinder 11 pump piston 13.
  • the pump piston 13 is in the recess 12 of the pump cylinder 11 movable up and down and back and forth, namely controlled by a cam 14.
  • the cam 14 is also referred to as a drive cam.
  • the movement of the pump piston 13 caused by the cam 14 counteracts a restoring force provided by a return spring 15, also referred to as a drive spring.
  • This drive spring 15 is supported, on the one hand, on the pump cylinder 11 and, on the other hand, on a support element 16 coupled to the pump piston 13.
  • Fuel pump 10 shown is a high-pressure fuel pump of a common rail fuel system, wherein such a high-pressure fuel pump sucks fuel from a low pressure region of the common rail fuel system, compressed and provides a high-pressure region of the common rail fuel system.
  • the pump piston 13 serves to compress the fuel in the recess 12 of the pump cylinder 11, the fuel compressed in the recess 12 of the pump cylinder 11 via the pump piston 13 via a high-pressure bore 17 in the pump cylinder 11 in the direction of the high-pressure region of the common-rail fuel system can be promoted.
  • Such a fuel pump 10 is lubricated with fuel and optionally cooled, so that accordingly serves for lubrication and possibly cooling of the pump piston 13 which is movably guided in the recess 12 of the pump cylinder 11, fuel.
  • a reduced guide clearance can lead to a piston seizure of the pump piston 13. Piston eaters can still be caused by impurities in the fuel.
  • the present invention now relates to details of the fuel pump 10, by means of which the risk of a piston seizure of the pump piston 13 can be reduced.
  • an upper Zulaufnut 18 and a lower drain groove 19 is introduced, wherein the upper Zulaufnut 18 is coupled via at least one inlet bore 20 to a first pressure level, and wherein the lower drain hole 19 is coupled via at least one drain hole 21 to a second pressure level.
  • the first pressure level is the pressure level prevailing in a low pressure region of the common rail fuel system.
  • the second pressure level is then preferably ambient pressure.
  • the pressure level of the low pressure area is set by a low pressure fuel pump and is larger than the ambient pressure.
  • a guide web 24 is formed for the pump piston 13.
  • the or each leading to the upper Zulaufnut 18 inlet bore 20 opens adjacent to the lower edge 22 of the upper Zulaufnut 18 in the same. In this way it can be ensured that for the lubrication and optionally cooling of the pump piston 13 introduced via the or each inlet bore 20 in the Zulaufnut 18 fuel introduced via the positioned between the upper Zulaufnut 18 and the lower drain groove 19 guide web 24 flows and prevents so that in Region of the guide web 24 either foreign particles of the fuel, which serves the lubrication and possibly cooling of the pump piston 13, or can deposit deposits in the region of the guide web 24. As a result, the risk of a piston seizure for the pump piston 13 is reduced.
  • the or each leading to the upper Zulaufnut 18 inlet bore 20 opens flush with the lower edge 22 of the upper Zulaufnut 18 in the upper Zulaufnut 18.
  • This is particularly preferred to over the guide web 24, between the upper Zulaufnut 18 and the lower drain groove 19 is designed to always ensure a sufficient flow of fuel so as to avoid the formation of a laking and / or the setting of foreign particles contained in the fuel in the region of this guide web 24.
  • a groove 25 is formed below the lower drain groove 19, in which a stripping element 26 is received.
  • a further guide web 29 is formed, whose axial height C2 is preferably smaller than the axial height C1 of between the lower drain groove 19 and the upper Zulaufnut 18 positioned guide bar 24.
  • the or each leading to the lower drain groove 19 drain hole 21 preferably opens adjacent to the lower edge 27 of the lower drain groove 19 in the same, preferably such that the or each of the lower drain groove 19 leading drain hole 21 flush with the lower edge 27 of the lower drain groove 19 opens into the same and / or partially sunk in the guide web 29 positioned between the lower drain groove 19 and the groove 25 receiving the wiper element 26.
  • the drain hole 21 is partially sunk in the guide bar 29.
  • the or each leading to the lower drain groove 19 drain hole 21 also has a larger flow area than the or each leading to the upper Zulaufnut 18 inlet bore 20.
  • Contaminants in the fuel can be discharged from the drain piston 19 defined by the pump piston 13.
  • the upper Zulaufnut 18 has a stepped contour.
  • a lower portion 30 of the upper Zulaufnut 18 the same is characterized by a larger radial groove depth than in an upper portion 31 thereof.
  • the or each feed hole 20 opens.
  • the axial groove height of the lower portion 30 of Zulaufnut 18 is less than the axial groove height of the upper portion 31 of the inlet groove 18th
  • the upper Zulaufnut 18 has a total of an axial groove height B, on the one hand greater than a conditional by the cam 14 piston stroke A of the pump piston 13. Due to the fact that the axial groove height B of the upper Zulaufnut 18 is greater than that caused by the cam piston stroke 14 A of the pump piston 13 (B> A), there is no risk that lubricant used in the region of the cam 14 and due to the Lifting movement of the piston 13 via the scraper element 26 possibly reaches the region of the upper Zulaufnut 18, passes into a portion of the recess 12 of the pump cylinder 11, which is positioned above the upper inlet groove 18. As a result, the risk of a piston seizure for the pump piston 13 can be further reduced.
  • Fig. 1 corresponds to the axial groove height D of the lower drain groove 19 in about the flow cross section of the or each leading to the lower drain groove 19 drainage bore 21.
  • the lower drain groove 19 may also have a much greater axial groove height D, which is then greater than the piston stroke A caused by the cam 14 of the pump piston 13. Then, when D> A, the risk of damaging the scraper element 26 and, ultimately, the risk of a piston seizure for the pump piston 13 can be further reduced.
  • the invention may find use in any form of fuel lubricated fuel pumps.
  • the invention finds use in a high pressure fuel pump of a common rail fuel system in which heavy fuel oil is used.
  • Both guide webs 24, 29 have a relatively short axial length.
  • the area of the guide webs 24, 29 is preferably dimensioned such that an adhesive force of the pump piston 13 which is dependent on the surface of the guide webs 24, 29 during laking on the pump piston 13 and / or on the guide webs 24, 29 is smaller than it the restoring force of the drive spring 15.
  • the sum of C1 and C2 ie the sum of the axial heights of the guide webs 24 and 29, is significantly smaller than the piston stroke A of the pump piston 13 caused by the cam 14.
  • the pump piston 13 remains at laking on the pump piston 13 and / or laking at the guide webs 24 and 29 stuck.
  • This can alternatively be used to avoid damage to other components of the internal combustion engine, which can be caused by an uneven delivery or pumping power of the fuel pump 10.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Kraftstoffpumpe (10), insbesondere Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems, mit einem in einem Pumpenzylinder (11) geführten Pumpenkolben (13), wobei im Bereich einer Ausnehmung (12) des Pumpenzylinders (11), in welcher der Pumpenkolben (13) geführt ist, eine über mindestens eine Zulaufbohrung (20) an ein erstes Druckniveau gekoppelte obere Zulaufnut (18) und eine über mindestens eine Ablaufbohrung (21) an ein zweites Druckniveau gekoppelte untere Ablaufnut (19) für der Schmierung und gegebenenfalls Kühlung dienenden Kraftstoff ausgebildet ist, wobei zwischen einer oberen Kante (23) der unteren Ablaufnut (19) und einer unteren Kante (22) der oberen Zulaufnut (18) ein Führungssteg (24) für den Pumpenkolben (13) ausgebildet ist, und wobei die oder jede zu der oberen Zulaufnut (18) führende Zulaufbohrung (20) benachbart zu der unteren Kante (22) der oberen Zulaufnut (18) in die obere Zulaufnut (18) mündet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Kraftstoffpumpen verfügen über einen Pumpenzylinder, wobei im Pumpenzylinder ein Pumpenkolben bewegbar gelagert bzw. geführt ist. Der Pumpenkolben wird im Pumpenzylinder über einen oder mehrere Nocken auf und ab bewegt, wodurch Kraftstoff angesaugt und von der Kraftstoffpumpe Verbrauchern, so z. B. Einspritzventilen eines Kraftstoffsystems, zugeführt wird.
  • Aus der Praxis bekannte Kraftstoffpumpen verfügen im Bereich des Pumpenzylinders, in welchem der Pumpenkolben bewegbar gelagert ist, über eine oder mehrere Leckagenuten, um eine zwischen dem Pumpenzylinder und dem Pumpenkolben auftretende Kraftstoffleckage abzuführen. Insbesondere dann, wenn die mit Kraftstoff geschmierte und gegebenenfalls gekühlte Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffsystem Verwendung findet, in welchem als Kraftstoff Schweröl genutzt wird, können sich durch Reaktion des der Schmierung und gegebenenfalls Kühlung der Kraftstoffpumpe dienenden Schweröls mit im Bereich des Nockens verwendeten Schmierstoffen am Pumpenkolben und/oder am Pumpenzylinder als Verlackungen bezeichnete Ablagerungen ausbilden, die in einem Führungsbereich zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpenzylinder das Führungsspiel zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpenzylinder reduzieren. Hierdurch kann sich letztendlich an der Kraftstoffpumpe ein Kolbenfresser ausbilden, sodass dann die Kraftstoffpumpe nicht mehr betrieben werden kann. Kolbenfresser können weiterhin durch Verunreinigungen im Kraftstoff verursacht werden.
  • Aus der DE 10 2007 019 909 A1 ist eine Kraftstoffpumpe mit zwei im Bereich des Pumpenzylinders ausgebildeten Leckagenuten bekannt, über die eine zwischen dem Pumpenzylinder und dem Pumpenkolben auftretende Kraftstoffleckage abführbar ist, nämlich entweder in das Kraftstoffsystem und/oder drucklos in einen Leckagerücklauf, wobei zur Reduzierung von Verlackungen am Pumpenkolben und/oder Pumpenzylinder beide Leckagenuten an einem unteren Drittel der den Pumpenkolben aufnehmenden Ausnehmungen des Pumpenzylinders positioniert sind.
  • Aus der DE 10 2006 049 759 A1 ist eine Kraftstoffpumpe mit einem Pumpenzylinder und einem in einer Ausnehmung des Pumpenzylinders geführten Pumpenkolben bekannt, wobei im Bereich der den Pumpenkolben führenden Ausnehmung des Pumpenzylinders einerseits eine obere Zulaufnut und andererseits eine untere Ablaufnut für der Schmierung und gegebenenfalls Kühlung der Kraftstoffpumpe dienenden Kraftstoff ausgebildet ist, wobei über die obere Zulaufnut zur Schmierung und Kühlung des Pumpenkolbens Kraftstoff zugeführt und über die untere Ablaufnut der zur Schmierung und Kühlung genutzte Kraftstoff abgeführt werden kann. Dabei ist zur nach der DE 10 2006 049 759 A1 zur Reduzierung von Verlackungen der Pumpenkolben über einen in den Pumpenkolben eingebrachten Hohlraum mit Hilfe des über die Zulaufnut zugeführten und über die Ablaufnut abgeführten Kraftstoffs von innen kühlbar.
  • Obwohl mit den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffpumpen bereits im gewissen Umfang die Gefahr eines Kolbenfresser des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder reduziert werden kann, besteht Bedarf an einer Kraftstoffpumpe, an welcher eine reduzierte Kolbenfressergefahr für den Pumpenkolben besteht.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Kraftstoffpumpe mit reduzierter Kolbenfressergefahr zu schaffen. Dieses Problem wird durch eine Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist zwischen einer oberen Kante der unteren Ablaufnut und einer unteren Kante der oberen Zulaufnut ein Führungssteg für den Pumpenkolben ausgebildet, wobei die oder jede zu der oberen Zulaufnut führende Zulaufbohrung benachbart zu der unteren Kante der oberen Zulaufnut in die obere Zulaufnut mündet. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe sind die Verlackungsgefahr im Bereich des Pumpenkolbens und des Pumpenzylinders sowie die Gefahr eines Kolbenfressers auf Grund von Verunreinigungen im Kraftstoff reduziert.
  • Vorzugsweise mündet die oder jede zu der oberen Zulaufnut führende Zulaufbohrung bündig zu der unteren Kante der oberen Zulaufnut in die obere Zulaufnut. Hierdurch können die Verlackungsgefahr im Bereich des Pumpenkolbens sowie des Pumpenzylinders und die Gefahr eines Kolbenfressers auf Grund von Verunreinigungen im Kraftstoff weiter reduziert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich der Ausnehmung des Pumpenzylinders unterhalb der unteren Ablaufnut ein Abstreifelement in einer Nut des Pumpenzylinders aufgenommen, wobei zwischen der unteren Kante der unteren Ablaufnut und einer oberen Kante der das Abstreifelement aufnehmenden Nut ein weiterer Führungssteg für den Pumpenkolben ausgebildet ist, dessen axiale Höhe kleiner ist als eines axiale Höhe des zwischen der Ablaufnut und der oberen Zulaufnut positionierten Führungsstegs. Vorzugsweise mündet die oder jede zu der unteren Ablaufnut führende Ablaufbohrung, die insbesondere einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als die oder jede zu der oberen Zulaufnut führende Zulaufbohrung, benachbart zu einer unteren Kante der unteren Ablaufnut, insbesondere bündig zu der unteren Kante der unteren Ablaufnut, in die untere Ablaufnut. Hierdurch kann einerseits die Verlackungsgefahr im Bereich des Pumpenkolbens sowie des Pumpenzylinders weiter reduziert werden, andererseits können Verunreinigungen im Kraftstoff definiert abgeführt werden. Die Gefahr eines Kolbenfressers wird weiter reduziert.
  • Vorzugsweise weist die obere Zulaufnut, deren axiale Nuthöhe größer als ein Kolbenhub des Pumpenkolbens ist, in einem unteren Abschnitt, in welchem die oder jede Zulaufbohrung in die Zulaufnut mündet, eine größere radiale Nuttiefe aufweist als in einem oberen Abschnitt derselben. Die Gefahr eines Kolbenfressers kann hierdurch weiter reduziert werden.
  • Vorzugsweise weist auch die die untere Ablaufnut eine axiale Nuthöhe auf, die größer als ein Kolbenhub des Pumpenkolbens ist. Die Gefahr eines Kolbenfressers kann hierdurch weiter reduziert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der oder jeder Führungssteg derart bemessen, dass eine sich bei Verlackungen an dem Pumpenkolben und/oder eine sich bei Verlackungen an dem oder jedem Führungssteg ausbildende und von der Fläche des oder jedes Führungsstegs abhängige Haftkraft des Pumpenkolbens an dem oder jedem Führungssteg kleiner ist als eine Rückstellkraft einer Antriebsfeder. Selbst dann, wenn eine Verlackung am Pumpenkolben und/oder an dem oder jedem Führungssteg erfolgen sollte, bleibt die Funktionsfähigkeit der Kraftstoffpumpe aufrechterhalten, da die Haftkraft des Pumpenkolbens an dem oder jedem kleinflächigen Führungsstegen im Vergleich zur Rückstellkraft der Antriebsfeder gering ist.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1:
    einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems für eine mit Schweröl betriebene Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel eine Schiffsdieselbrennkraftmaschine.
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 10, wobei die Kraftstoffpumpe 10 einen Pumpenzylinder 11 und einen in einer Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 bewegbar gelagerten Pumpenkolben 13 aufweist. Der Pumpenkolben 13 ist in der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 auf und ab bewegbar bzw. hin und her bewegbar, nämlich gesteuert über eine Nocke 14. Die Nocke 14 wird auch als Antriebsnocke bezeichnet. Der durch die Nocke 14 verursachten Bewegung des Pumpenkolbens 13 wirkt eine Rückstellkraft entgegen, die von einer Rückstellfeder 15, die auch als Antriebsfeder bezeichnet wird, bereitgestellt wird. Diese Antriebsfeder 15 stützt sich einerseits am Pumpenzylinder 11 und andererseits an einem mit dem Pumpenkolben 13 gekoppelten Abstützelement 16 ab.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffpumpe 10 handelt es sich um eine Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems, wobei eine derartige Kraftstoffhochdruckpumpe Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich des CommonRail-Kraftstoffsystems ansaugt, verdichtet und einem Hochdruckbereich des Common-Rail-Kraftstoffsystems zur Verfügung stellt. Der Pumpenkolben 13 dient dabei der Verdichtung des Kraftstoffs in der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11, wobei der in der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 über den Pumpenkolben 13 verdichtete Kraftstoff über eine Hochdruckbohrung 17 im Pumpenzylinder 11 in Richtung auf den Hochdruckbereich des Common-Rail-Kraftstoffsystems gefördert werden kann. Eine derartige Kraftstoffpumpe 10 wird mit Kraftstoff geschmiert und ggf. gekühlt, sodass demnach zur Schmierung und ggf. Kühlung des Pumpenkolbens 13, der in der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 beweglich geführt ist, Kraftstoff dient.
  • Insbesondere dann, wenn die Kraftstoffpumpe 10 als Kraftstoff Schweröl ansaugt und verdichtet, besteht die Gefahr, dass das Schweröl, welches auch zur Schmierung des Pumpenkolbens 13 dient, mit Schmierstoffen, welche im Bereich der Nocke 14 zur Schmierung derselben verwendet werden und welche sich in den Bereich um die Antriebsfeder 15 und damit in den Bereich eines aus dem Pumpenzylinder 11 herausragenden Abschnitts des Pumpenkolbens 13 ausbreiten, reagiert, wobei sich dann Reaktionsprodukte des Kraftstoffs und des im Bereich des Nockens 14 verwendeten Schmierstoffs als sogenannte Verlackungen im Bereich des Pumpenkolbens 13 und/oder in Folge der Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 im Bereich der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 ablagern können, die ein Führungsspiel zwischen dem Pumpenkolben 13 und dem Pumpenzylinder 11 reduzieren. Ein reduziertes Führungsspiel kann zu einem Kolbenfresser des Pumpenkolbens 13 führen. Kolbenfresser können weiterhin durch Verunreinigungen im Kraftstoff verursacht werden. Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun Details der Kraftstoffpumpe 10, mit Hilfe derer die Gefahr eines Kolbenfressers des Pumpenkolbens 13 reduziert werden kann.
  • In den Pumpenzylinder 11, nämlich im Bereich der Ausnehmung 12 desselben, innerhalb derer der Pumpenkolben 13 geführt ist, ist eine obere Zulaufnut 18 und eine untere Ablaufnut 19 eingebracht, wobei die obere Zulaufnut 18 über mindestens eine Zulaufbohrung 20 an ein erstes Druckniveau gekoppelt ist, und wobei die untere Ablaufbohrung 19 über mindestens eine Ablaufbohrung 21 an ein zweites Druckniveau gekoppelt ist.
  • In dem Fall, in welchem es sich bei der Kraftstoffpumpe um eine Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems handelt, handelt es sich beim ersten Druckniveau um das Druckniveau, welches in einem Niederdruckbereich des Common-Rail-Kraftstoffsystems herrscht. Bei dem zweiten Druckniveau handelt es sich dann vorzugsweise um Umgebungsdruck. Das Druckniveau des Niederdruckbereichs wird über eine Niederdruckkraftstoffpumpe eingestellt uns ist größer als der Umgebungsdruck.
  • Zwischen einer unteren Kante 22 der oberen Zulaufnut 18 und einer oberen Kante 23 der unteren Ablaufnut 19 ist ein Führungssteg 24 für den Pumpenkolben 13 ausgebildet.
  • Die oder jede zu der oberen Zulaufnut 18 führende Zulaufbohrung 20 mündet benachbart zu der unteren Kante 22 der oberen Zulaufnut 18 in dieselbe. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass zur Schmierung und gegebenfalls Kühlung des Pumpenkolbens 13 über die oder jede Zulaufbohrung 20 in die Zulaufnut 18 eingebrachter Kraftstoff definiert über den zwischen der oberen Zulaufnut 18 und der unteren Ablaufnut 19 positionierten Führungssteg 24 strömt und so verhindert, dass sich im Bereich des Führungsstegs 24 entweder Fremdpartikel des Kraftstoffs, welcher der Schmierung und ggf. Kühlung des Pumpenkolbens 13 dient, oder Verlackungen im Bereich des Führungsstegs 24 ablagern können. Hierdurch wird die Gefahr eines Kolbenfressers für den Pumpenkolben 13 reduziert.
  • Vorzugsweise mündet die oder jede zu der oberen Zulaufnut 18 führende Zulaufbohrung 20 bündig zu der unteren Kante 22 der oberen Zulaufnut 18 in die obere Zulaufnut 18. Dies ist besonders bevorzugt, um über den Führungssteg 24, der zwischen der oberen Zulaufnut 18 und der unteren Ablaufnut 19 ausgebildet ist, stets einen ausreichenden Kraftstoffstrom zu gewährleisten, um so der Ausbildung einer Verlackung und/oder dem Festsetzen von im Kraftstoff enthaltenen Fremdpartikeln im Bereich dieses Führungsstegs 24 zu vermeiden.
  • Im Bereich der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 ist unterhalb der unteren Ablaufnut 19 eine Nut 25 ausgebildet, in der ein Abstreifelement 26 aufgenommen ist. Zwischen einer unteren Kante 27 der unteren Ablaufnut 19 und einer oberen Kante 28 der das Abstreifelement 26 aufnehmenden Nut 25 ist ein weiterer Führungssteg 29 ausgebildet, dessen axiale Höhe C2 vorzugsweise kleiner ist als die axiale Höhe C1 des zwischen der unteren Ablaufnut 19 und der oberen Zulaufnut 18 positionierten Führungsstegs 24.
  • Die oder jede zu der unteren Ablaufnut 19 führende Ablaufbohrung 21 mündet vorzugsweise benachbart zu der unteren Kante 27 der unteren Ablaufnut 19 in dieselbe, vorzugsweise derart, dass die oder jede zu der unteren Ablaufnut 19 führende Ablaufbohrung 21 bündig zu der unteren Kante 27 der unteren Ablaufnut 19 in dieselbe mündet und/oder teilweise in dem zwischen der unteren Ablaufnut 19 und der das Abstreifelement 26 aufnehmenden Nut 25 positionierten Führungssteg 29 versenkt ist. In Fig. 1 ist die Ablaufbohrung 21 teilweise in dem Führungssteg 29 versenkt. Hierdurch wird ein optimaler Abtransport des zur Schmierung und gegebenenfalls Kühlung in die Zulaufnut 18 eingebrachten Kraftstoffs, der über den Führungssteg 24 in die untere Ablaufnut 19 strömt, aus der unteren Ablaufnut 19 gewährleistet. Weiterhin wird gewährleistet, dass gegebenenfalls über das Abstreifelement 26 in den Bereich der unteren Ablaufnut 19 eingebrachtes, im Bereich des Nockens 14 verwendetes Schmiermittel, definiert aus der Ablaufnut 19 abgeführt wird, sodass keine Gefahr besteht, dass im Bereich der Nocken 14 verwendetes Schmiermittel mit dem der Schmierung des Pumpenkolbens 13 dienenden Kraftstoffs reagiert und zu Verlackungen im Bereich des unteren Führungsstegs 29 sowie der unteren Ablaufnut 19 führt.
  • Vorzugsweise weist die oder jede zu der unteren Ablaufnut 19 führende Ablaufbohrung 21 ferner einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als die oder jede zu der oberen Zulaufnut 18 führende Zulaufbohrung 20 auf. Verunreinigungen im Kraftstoff können so definiert aus der Ablaufnut 19 vom Pumpenkolben 13 abgeführt werden.
  • Wie Fig. 1 entnommen werden kann, verfügt die obere Zulaufnut 18 über eine abgestufte Kontur. So ist in einem unteren Abschnitt 30 der oberen Zulaufnut 18 dieselbe durch eine größere radiale Nuttiefe gekennzeichnet als in einem oberen Abschnitt 31 derselben. In den unteren Abschnitt 30 der oberen Zulaufnut 18, der über die größere radiale Nuttiefe verfügt als der obere Abschnitt 31 derselben, mündet die oder jede Zulaufbohrung 20. Die axiale Nuthöhe des unteren Abschnitts 30 der Zulaufnut 18 ist geringer als die axiale Nuthöhe des oberen Abschnitts 31 der Zulaufnut 18.
  • Vorzugsweise verfügt die obere Zulaufnut 18 insgesamt über eine axiale Nuthöhe B, die einerseits größer als ein durch den Nocken 14 bedingter Kolbenhub A des Pumpenkolbens 13 ist. Bedingt dadurch, dass die axiale Nuthöhe B der oberen Zulaufnut 18 größer als der durch den Nocken 14 bewirkte Kolbenhub A des Pumpenkolbens 13 ist (B>A), besteht keine Gefahr, dass Schmierstoff, der im Bereich des Nockens 14 verwendet wird und infolge der Hubbewegung des Kolbens 13 über das Abstreifelement 26 ggf. in den Bereich der oberen Zulaufnut 18 gelangt, in einen Abschnitt der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 gelangt, der oberhalb der oberen Zulaufnut 18 positioniert ist. Hierdurch kann die Gefahr eines Kolbenfressers für den Pumpenkolben 13 weiter reduziert werden.
  • In Fig. 1 entspricht die axiale Nuthöhe D der unteren Ablaufnut 19 in etwa dem Strömungsquerschnitt der oder jeder zu der unteren Ablaufnut 19 führenden Ablaufbohrung 21. Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, kann die untere Ablaufnut 19 auch eine deutlich größere axiale Nuthöhe D aufweisen, die dann größer als der durch den Nocken 14 bedingte Kolbenhub A des Pumpenkolbens 13 ist. Dann, wenn D>A ist, kann die Gefahr einer Beschädigung des Abstreifelements 26 und damit letztendlich die Gefahr eines Kolbenfressers für den Pumpenkolben 13 weiter reduziert werden.
  • Die Erfindung kann bei jeglicher Form von mit Kraftstoff geschmierten Kraftstoffpumpen Verwendung finden. Insbesondere findet die Erfindung Verwendung bei einer Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems, bei welchem als Kraftstoff Schweröl verwendet wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kraftstoffpumpe 10 kann die Gefahr von Kolbenfressern für den Pumpenkolben 13 der Kraftstoffpumpe 10 reduziert werden.
  • Fremdpartikel im Kraftstoff, der zur Schmierung und ggf. Kühlung über die oder jede Zulaufbohrung 20 der oberen Zulaufnut 18 zugeführt wird, können infolge des Druckunterschieds zwischen der oberen Zulaufnut 18 und der unteren Ablaufnut 19 definiert über den zwischen der Zulaufnut 18 und der Ablaufnut 19 positionierten Führungssteg 24 in den Bereich der unteren Ablaufnut 19 abgeführt werden, um über die oder jede Ablaufbohrung 21 von der Kraftstoffpumpe 10 abgeführt zu werden. Da dieser Führungssteg 24 eine geringe axiale Höhe C1 aufweist, und weiterhin die oder jede Zulaufbohrung 20 vorzugsweise bündig zu der unteren Kante 22 der oberen Zulaufnut 18 in dieselbe mündet, wird über diesen Führungssteg 24 eine ausreichende Kraftstoffströmung gewährleistet. Im Kraftstoff enthaltene Fremdpartikel können sich demnach nicht im Bereich dieses Führungsstegs 24 festsetzen. Ferner können sich in Folge der Kraftstoffströmung keine Verlackungen im Bereich dieses Führungsstegs 24 ausbilden. Weiterhin wird über die ausreichende große Kraftstoffströmung, die über den Führungssteg 24 strömt, verhindert, dass im Bereich des Nockens 14 genutzte Schmierstoffe, die infolge der Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 ggf. über das Abstreifelement 26 und den weiteren Führungssteg 29 in die Ablaufnut 19 gelangen können, den Führungssteg 24 passieren und in den Bereich der oberen Zulaufnut 18 gelangen. Sollten dennoch geringfügige Mengen derartigen Schmierstoffs in den Bereich der oberen Zulaufnut 18 gelangen, so wird über die definierte, abgestufte Konturierung der oberen Zulaufnut 18 gewährleistet, dass sich ggf. dort ausbildende Verlackungen das Führungsspiel für den Pumpenkolben 13 im Bereich der oberen Zulaufnut 18 nicht kritisch reduzieren, sodass sich dann infolge solcher Verlackungen kein Kolbenfresser ausbildet.
  • Beide Führungsstege 24, 29 verfügen über eine relativ kurze axiale Länge. Dadurch, dass beide Führungsstege 24, 29 über eine relativ kurze axiale Länge verfügen, bleibt selbst dann, wenn eine Verlackung am Pumpenkolben 13 und/oder an den Führungsstegen 24, 29 erfolgen sollte, die Funktionsfähigkeit der Kraftstoffpumpe 10 aufrechterhalten, da dann die Haftkraft bzw. Reibkraft des Pumpenkolbens 13 an den kleinflächigen Führungsstegen 24, 29 im Vergleich zur Rückstellkraft der Antriebsfeder 15 gering ist.
  • Die Fläche der Führungsstege 24, 29 ist demnach vorzugsweise derart bemessen, dass eine sich bei Verlackungen am Pumpenkolben 13 und/oder an den Führungsstegen 24, 29 ausbildende und von der Fläche der Führungsstege 24, 29 abhängige Haftkraft des Pumpenkolbens 13 an denselben kleiner ist als die Rückstellkraft der Antriebsfeder 15. Hierdurch kann ein Notbetrieb der Kraftstoffpumpe 10 aufrechterhalten werden. Hierzu ist vorzugsweise die Summe aus C1 und C2, also die Summe der axialen Höhen der Führungsstege 24 und 29, deutlich kleiner als der durch den Nocken 14 bedingte Kolbenhub A des Pumpenkolbens 13.
  • Dann, wenn die Summe aus C1 und C2 in etwa A entspricht, bleibt der Pumpenkolben 13 bei Verlackungen am Pumpenkolben 13 und/oder bei Verlackungen an den Führungsstege 24 und 29 stecken. Dies kann alternativ genutzt werden, um Schäden an anderen Baugruppen der Brennkraftmaschine, die durch einen ungleichmäßige Förderleistung bzw. Pumpleistung der Kraftstoffpumpe 10 verursacht werden können, zu vermeiden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftstoffpumpe
    11
    Pumpenzylinder
    12
    Ausnehmung
    13
    Pumpenkolben
    14
    Antriebsnocke
    15
    Antriebsfeder
    16
    Abstützelement
    17
    Hockdruckbohrung
    18
    Zulaufnut
    19
    Ablaufnut
    20
    Zulaufbohrung
    21
    Ablaufbohrung
    22
    Kante
    23
    Kante
    24
    Führungssteg
    25
    Nut
    26
    Abstreifelement
    27
    Kante
    28
    Kante
    29
    Führungssteg
    30
    Abschnitt
    31
    Abschnitt

Claims (13)

  1. Kraftstoffpumpe (10), insbesondere Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems, mit einem in einem Pumpenzylinder (11) geführten Pumpenkolben (13), wobei im Bereich einer Ausnehmung (12) des Pumpenzylinders (11), in welcher der Pumpenkolben (13) geführt ist, eine über mindestens eine Zulaufbohrung (20) an ein erstes Druckniveau gekoppelte obere Zulaufnut (18) und eine über mindestens eine Ablaufbohrung (21) an ein zweites Druckniveau gekoppelte untere Ablaufnut (19) für der Schmierung und gegebenenfalls Kühlung dienenden Kraftstoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer oberen Kante (23) der unteren Ablaufnut (19) und einer unteren Kante (22) der oberen Zulaufnut (18) ein Führungssteg (24) für den Pumpenkolben (13) ausgebildet ist, wobei die oder jede zu der oberen Zulaufnut (18) führende Zulaufbohrung (20) benachbart zu der unteren Kante (22) der oberen Zulaufnut (18) in die obere Zulaufnut (18) mündet.
  2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede zu der oberen Zulaufnut (18) führende Zulaufbohrung (20) bündig zu der unteren Kante (22) der oberen Zulaufnut (18) in dieselbe mündet.
  3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ausnehmung (12) des Pumpenzylinders (11) unterhalb der unteren Ablaufnut (19) ein Abstreifelement (26) in einer Nut (25) des Pumpenzylinders (11) aufgenommen ist, wobei zwischen einer unteren Kante (27) der unteren Ablaufnut (19) und einer oberen Kante (29) der das Abstreifelement (26) aufnehmenden Nut (25) ein weiterer Führungssteg (29) für den Pumpenkolben (14) ausgebildet ist, dessen axiale Höhe (C2) kleiner ist als eines axiale Höhe (C1) des zwischen der Ablaufnut (19) und der oberen Zulaufnut (18) positionierten oberen Führungsstegs (24).
  4. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede zu der unteren Ablaufnut (19) führende Ablaufbohrung (21) einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als die oder jede zu der oberen Zulaufnut (18) führende Zulaufbohrung (20).
  5. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die oder jede zu der unteren Ablaufnut (19) führende Ablaufbohrung (21) benachbart zu einer unteren Kante (27) der unteren Ablaufnut (19) in die untere Ablaufnut (19) mündet.
  6. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede zu der unteren Ablaufnut (19) führende Ablaufbohrung (21) bündig zu der unteren Kante (17) der unteren Ablaufnut (19) in die untere Ablaufnut (19) mündet.
  7. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede zu der unteren Ablaufnut (19) führende Ablaufbohrung (21) zumindest in dem zwischen der unteren Ablaufnut (19) und der das Abstreifelement (26) aufnehmenden Nut (25) positionierten Führungssteg (29) versenkt ist.
  8. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Zulaufnut (18) in einem unteren Abschnitt (30), in welchem die oder jede Zulaufbohrung (20) in die Zulaufnut (18) mündet, eine größere radiale Nuttiefe aufweist als in einem oberen Abschnitt (31) derselben.
  9. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Zulaufnut (18) eine axiale Nuthöhe (B) aufweist, die größer als ein Kolbenhub (A) des Pumpenkolbens (13) ist.
  10. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Ablaufnut (19) eine axiale Nuthöhe (D) aufweist, die größer als ein Kolbenhub (A) des Pumpenkolbens (13) ist.
  11. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufnut (18) über die oder jede Zulaufbohrung an einen Niederdruckbereich des Common-Rail-Kraftstoffsystems anschließbar sind.
  12. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufnut (19) über die oder jede Ablaufbohrung (21) an einen Bereich des Common-Rail-Kraftstoffsystems anschließbar ist, in welchem Umgebungsdruck herrscht.
  13. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Führungssteg (24, 29) derart bemessen ist, dass eine sich bei Verlackungen ausbildende und von der Fläche des oder jedes Führungsstegs (24, 29) abhängige Haftkraft des Pumpenkolbens (13) an dem oder jedem Führungssteg kleiner ist als eine Rückstellkraft einer Antriebsfeder (15).
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