EP3001026A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

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EP3001026A1
EP3001026A1 EP15186842.9A EP15186842A EP3001026A1 EP 3001026 A1 EP3001026 A1 EP 3001026A1 EP 15186842 A EP15186842 A EP 15186842A EP 3001026 A1 EP3001026 A1 EP 3001026A1
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EP
European Patent Office
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zulaufnut
pump
fuel
groove
central
Prior art date
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Application number
EP15186842.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3001026B1 (de
Inventor
Denis Kovalev
Wolfgang Wagner
Markus Meixner
Thomas Hamann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
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Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel and Turbo SE filed Critical MAN Diesel and Turbo SE
Publication of EP3001026A1 publication Critical patent/EP3001026A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3001026B1 publication Critical patent/EP3001026B1/de
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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
    • 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
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0421—Cylinders

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 possibly 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. Such laking, which reduce the guide clearance between the pump piston and the pump cylinder, must therefore be avoided as much as possible.
  • 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.
  • the present invention is based on the problem to provide a novel fuel pump, in which the risk of the formation of laking is reduced. This problem is solved by a fuel pump according to claim 1.
  • a further, middle inlet groove is formed, which is coupled to the first pressure level via at least one inlet bore, wherein an upper edge of the lower drainage groove and a lower edge of the central inlet groove a first guide web for the pump piston and between a top edge of the middle Zulaufnut and a lower edge of the upper Zulaufnut a second guide web is formed for the pump piston.
  • the middle Zulaufnut an axial groove height B, which is greater than a piston stroke A of the pump piston, wherein for the axial groove height B of the central Zulaufnut insbesondre applies: B> A-C1, where A is a piston stroke of the pump piston, and wherein C1 the axial distance between the upper edge of the lower drain groove and the lower edge of the middle Zulaufnut is.
  • This embodiment of the groove height for the middle Zulaufnut is particularly preferred for reducing the risk of laking.
  • a stripping element is received in a groove of the pump cylinder in the recess of the pump cylinder below the lower drain groove, wherein for the axial groove height B of the central Zulaufnut insbesondre applies: B> A-C1-D, where A is the piston stroke wherein the C1 is the axial distance between the upper edge of the lower drain groove and the lower edge of the central Zulaufnut, and wherein D is the axial distance between the upper edge of the lower drain groove to a contact point of the stripping element.
  • This groove height of the central Zulaufnut allows particularly advantageous to reduce the Verlackungsgefahr.
  • the or each inlet bore leading to the central inlet groove preferably has at least sections a smaller cross-section than the or each inlet bore leading to the upper inlet groove, so that a higher inlet pressure prevails in the upper inlet groove than in the middle inlet groove. This is advantageous for further reducing the danger of laking.
  • 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 is a high-pressure fuel pump of a common rail fuel system, 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 32 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 possibly cooled, that accordingly serves for the lubrication and possibly cooling of the pump piston 13 which is movably guided in the recess 12 of the pump cylinder 11, fuel.
  • fuel pump 10 as a fuel draws and compresses heavy oil
  • the heavy oil which also serves to lubricate the pump piston 13 with lubricants which are used in the region of the cam 14 for lubricating the same and which in the Area around the drive spring 15 and thus spread in the region of a protruding from the pump cylinder 11 portion of the pump piston 13, reacts, which then reaction products of the fuel and the lubricant used in the region of the cam 14 as so-called laking in the region of the pump piston 13 and / or as a result of the lifting movement of the pump piston 13 in the region of the recess 12 of the pump cylinder 11 can be deposited, which reduce a guide clearance between the pump piston 13 and the pump cylinder 11.
  • a reduced guide clearance can lead to a piston seizure of the pump piston 13.
  • the present invention relates now to details of the fuel pump 10, by means of which the Verlackungsgefahr on the pump piston 13 and / or pump cylinder 11 can be reduced, and with the aid of which optimal guidance of the pump piston 13 in the recess 12 of the pump cylinder 11 is ensured.
  • a plurality of inlet grooves 17, 18 and a drain groove 19 are formed for the lubrication and possibly cooling of the pump piston 13 serving fuel, namely an upper Zulaufnut 17, a lower drain groove 19 and a between the upper Zulaufnut 17th and the lower drain groove 19 positioned, mean Zulaufnut 18.
  • the middle Zulaufnut 18 between the upper inlet groove 17 and the lower drain groove 19 is positioned.
  • the upper inlet groove 17 is coupled via at least one upper inlet bore 20 and the middle Zulaufnut 18 via at least one central inlet bore 21 to a first pressure level, in particular at the low pressure region of a common rail fuel system, whereas the lower drain groove 19 via at least one drain hole 22nd is coupled to a second pressure level, in particular to ambient pressure level.
  • Via the inlet bores 20, 21 and thus the two inlet grooves 17, 18 can therefore be promoted the lubrication and possibly cooling serving fuel in the direction of the cylinder piston 13, via the drain groove 19 and the or each with the drain groove 19 cooperating drain hole 22 of the Lubrication and possibly used cooling fuel from the pump piston 13 can be dissipated.
  • a first guide rib 25 is formed for the pump piston 13, wherein between an upper edge 26 of the middle Zulaufnut 18 and a lower edge 27 of the upper Zulaufnut 17 another Guide web 28 is formed for the pump piston 13.
  • the axial distance between the two guide webs 25 and 28 can be adjusted.
  • the middle Zulaufnut 18 is characterized by an axial groove height B, which is greater than a piston stroke A of the pump piston 13.
  • a groove 29 is formed below the lower drain groove 22 in the region of the recess 12 of the pump cylinder 11, in which a stripping element 30 is received.
  • both feed grooves 17, 18 of the fuel pump which is preferably designed as a high-pressure fuel pump of a common-rail fuel system, are coupled via their inlet bores 20, 21 to one and the same pressure level, in particular to the pressure level of a low-pressure region of a common rail fuel system the pressure level of the low pressure region is above the ambient pressure and adjusted via a low pressure fuel pump.
  • This pressure gradient between the upper Zulaufnut 17 and the middle Zulaufnut 18 can be increased, that the medium feed groove 18 leading inlet bore 21 at least partially has a smaller cross-section than the upper Zulaufnut 17 leading inlet bore 20, ie the fact that the middle Zufaufnut 18 leading inlet bore 21 unthrottled.
  • the pressure gradient between the upper inlet groove 17 and the middle Zulaufnut 18 and thus the transport of the fuel used for lubrication and cooling, starting from the upper Zulaufnut 17 in the middle Zulaufnut 18 on the upper guide bar 28, which the middle Zulaufnut 18 separates from the upper inlet groove 17 can be increased.
  • the Verlackungsgefahr in the region of the pump piston 13 and the pump cylinder 11 is reduced.
  • a sufficient fuel transport of the fuel used for lubrication and possibly cooling is always guaranteed due to the developing pressure gradient.
  • By dimensioning the axial groove height B of the central Zulaufnut 18 ensures that despite the lifting movement of the pump piston 13 in the region of the cam 14 used lubricant is not in the region of the upper guide web 28, which separates the upper Zulaufnut 17 from the middle Zulaufnut 18 passes , Accordingly, there is no risk of laceration in this area of the upper guide web 28.
  • the guide length for the pump piston 13 during its stroke movement is dependent on the distance between the two guide webs 25, 28 and thus on the axial groove depth B of the central Zulaufnut 18.
  • the radial groove depth of the central Zulaufnut 18 can be used to influence counteracting processes as needed.
  • a relatively small radial groove depth is set at the central Zulaufnut 18, the fuel flow increases and thus the Verlackungsgefahr be reduced in the region of the central Zulaufnut 18.
  • the laking layer may be thicker before a critical reduction of the guide clearance in the region of the middle feed groove 18 is to be expected.
  • Both guide webs 25, 28 have a relatively short axial length, in order to reduce the risk of laking in the same area.
  • the surface of the guide webs 25, 28 is therefore preferably dimensioned such that a forming in laking and dependent on the surface of the guide webs 25, 28 adhesive force of the pump piston 13 to the same is smaller than the restoring force of the drive spring 15.

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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 (17) und eine über mindestens eine Ablaufbohrung (22) an ein zweites Druckniveau gekoppelte untere Ablaufnut (19) für der Schmierung und gegebenenfalls Kühlung dienenden Kraftstoff ausgebildet ist, wobei im Bereich der Ausnehmung (12) des Pumpenzylinders (11) zwischen der oberen Zulaufnut (17) und der unteren Ablaufnut (19) eine weitere, mittlere Zulaufnut (18) ausgebildet ist, die über mindestens eine Zulaufbohrung (21) an das erste Druckniveau gekoppelt ist, wobei zwischen einer oberen Kante (23) der unteren Ablaufnut (19) und einer unteren Kante (24) der mittleren Zulaufnut (18) ein erster Führungssteg (25) für den Pumpenkolben (13) und zwischen einer oberen Kante (26) der mittleren Zulaufnut (18) und einer unteren Kante (27) der oberen Zulaufnut (17) ein zweiter Führungssteg (28) für den Pumpenkolben (13) ausgebildet ist.

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. Derartige Verlackungen, die das Führungsspiel zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpenzylinder reduzieren, müssen demnach soweit wie möglich vermieden 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 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 Verlackungen am Pumpenkolben und/oder Pumpenzylinder reduziert werden können, besteht Bedarf an einer Kraftstoffpumpe, an welcher einerseits eine reduzierte Verlackungsgefahr für den Pumpenkolben und/oder Pumpenzylinder besteht, und bei welcher andererseits eine optimale Führung für den Pumpenkolben in der Ausnehmung des Pumpenzylinders gewährleistet ist. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Kraftstoffpumpe zu schaffen, bei der die Gefahr der Ausbildung von Verlackungen reduziert ist. Dieses Problem wird durch eine Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist im Bereich der Ausnehmung des Pumpenzylinders zwischen der oberen Zulaufnut und der unteren Ablaufnut eine weitere, mittlere Zulaufnut ausgebildet, die über mindestens eine Zulaufbohrung an das erste Druckniveau gekoppelt ist, wobei zwischen einer oberen Kante der unteren Ablaufnut und einer unteren Kante der mittleren Zulaufnut ein erster Führungssteg für den Pumpenkolben und zwischen einer oberen Kante der mittleren Zulaufnut und einer unteren Kante der oberen Zulaufnut ein zweiter Führungssteg für den Pumpenkolben ausgebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe ist einerseits die Verlackungsgefahr im Bereich des Pumpenkolbens sowie des Pumpenzylinders reduziert, andererseits wird eine optimale Führung des Pumpenkolbens innerhalb des Pumpenzylinders gewährleistet.
  • Vorzugsweise weist die mittlere Zulaufnut eine axiale Nuthöhe B auf, die größer als ein Kolbenhub A des Pumpenkolbens ist, wobei für die axiale Nuthöhe B der mittleren Zulaufnut insbesondre gilt: B>A-C1, wobei A ein Kolbenhub des Pumpenkolbens ist, und wobei C1 der axiale Abstand zwischen der oberen Kante der unteren Ablaufnut und der unteren Kante der mittleren Zulaufnut ist. Diese Ausgestaltung der Nuthöhe für die mittlere Zulaufnut ist zur Reduzierung der Verlackungsgefahr besonders bevorzugt.
  • 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 für die axiale Nuthöhe B der mittleren Zulaufnut insbesondre gilt: B>A-C1-D, wobei A der Kolbenhub des Pumpenkolbens ist, wobei C1 der axiale Abstand zwischen der oberen Kante der unteren Ablaufnut und der unteren Kante der mittleren Zulaufnut ist, und wobei D der axiale Abstand zwischen der oberen Kante der unteren Ablaufnut zu einem Kontaktpunkt des Abstreifelements ist. Diese Nuthöhe der mittleren Zulaufnut erlaubt besonders vorteilhaft die Reduzierung der Verlackungsgefahr. Vorzugsweise weist die oder jede zu der mittleren Zulaufnut führende Zulaufbohrung zumindest abschnittsweise einen kleineren Querschnitt als die oder jede zur oberen Zulaufnut führende Zulaufbohrung auf, sodass in der oberen Zulaufnut ein höherer Zulaufdruck als in der mittleren Zulaufnut herrscht. Die ist zur weiteren Reduzierung der Verlackungsgefahr vorteilhaft.
  • 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 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 Nocken 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 Common-Rail-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 32 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, dass 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. Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun Details der Kraftstoffpumpe 10, mit Hilfe derer die Verlackungsgefahr am Pumpenkolben 13 und/oder Pumpenzylinder 11 reduziert werden kann, und mit Hilfe derer eine optimale Führung des Pumpenkolbens 13 im Bereich der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 gewährleistet ist.
  • Wie bereits ausgeführt, dient zur Schmierung und ggf. Kühlung des Pumpenkolbens 13, der in der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 beweglich geführt ist, Kraftstoff. Im Bereich der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 sind mehrere Zulaufnuten 17, 18 und eine Ablaufnut 19 für den der Schmierung und ggf. Kühlung des Pumpenkolbens 13 dienenden Kraftstoff ausgebildet, nämlich eine obere Zulaufnut 17, eine untere Ablaufnut 19 sowie eine zwischen der oberen Zulaufnut 17 und der unteren Ablaufnut 19 positionierte, mittlere Zulaufnut 18. In Axialrichtung und damit Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens 13 gesehen ist demnach die mittlere Zulaufnut 18 zwischen der oberen Zulaufnut 17 und der unteren Ablaufnut 19 positioniert.
  • Die obere Zulaufnut 17 ist über mindestens eine obere Zulaufbohrung 20 und die mittlere Zulaufnut 18 über mindestens eine mittlere Zulaufbohrung 21 an ein erstes Druckniveau, insbesondere an dem Niederdruckbereich eines Common-Rail-Kraftstoffsystems, gekoppelt, wohingegen die untere Ablaufnut 19 über mindestens eine Ablaufbohrung 22 an ein zweites Druckniveau, insbesondere an Umgebungsdruckniveau, gekoppelt ist. Über die Zulaufbohrungen 20, 21 und damit die beiden Zulaufnuten 17, 18 kann demnach der Schmierung und gegebenenfalls Kühlung dienender Kraftstoff in Richtung auf den Zylinderkolben 13 gefördert werden, wobei über die Ablaufnut 19 und die oder jede mit der Ablaufnut 19 zusammenwirkende Ablaufbohrung 22 der zur Schmierung und ggf. Kühlung genutzte Kraftstoff vom Pumpenkolben 13 abgeführt werden kann. Zwischen einer oberen Kante 23 der unteren Ablaufnut 19 und einer unteren Kante 24 der mittleren Zulaufnut 18 ist ein erster Führungssteg 25 für den Pumpenkolben 13 ausgebildet, wobei zwischen einer oberen Kante 26 der mittleren Zulaufnut 18 und einer unteren Kante 27 der oberen Zulaufnut 17 ein weiterer Führungssteg 28 für den Pumpenkolben 13 ausgebildet ist. Über die Nuthöhe B der mittleren Zulaufnut 18 kann der axiale Abstand zwischen den beiden Führungsstegen 25 und 28 eingestellt werden.
  • Vorzugsweise ist die mittlere Zulaufnut 18 durch eine axiale Nuthöhe B gekennzeichnet, die größer als ein Kolbenhub A des Pumpenkolbens 13 ist.
  • Insbesondere gilt für die axiale Nuthöhe B der mittleren Zulaufnut 18 die Beziehung B>A-C1, wobei A der durch die Antriebsnocke 14 bestimmte Kolbenhub des Pumpenkolbens 13 ist, und wobei C1 der axiale Abstand zwischen der oberen Kante 23 der unteren Ablaufnut 19 und der unteren Kante 24 der mittleren Zulaufnut und damit die axiale Höhe des unteren Führungsstegs 25 ist.
  • Wie Fig. 1 entnommen werden kann, ist unterhalb der unteren Ablaufnut 22 im Bereich der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11 eine Nut 29 ausgebildet, in der ein Abstreifelement 30 aufgenommen ist. Bei dem Abstreifelement 30, das in der Nut 29 des Pumpenzylinders 11 aufgenommen ist, handelt es sich vorzugsweise um einen Abstreifring, der mit einem definierten Kontaktpunkt 31 an dem Pumpenkolben 13 zur Anlage kommt.
  • Insbesondere gilt für die axiale Nuthöhe B der mittleren Zulaufnut 18 die Beziehung B>A-C1-D, wobei A der Kolbenhub des Pumpenkolbens 13 ist, wobei C1 der axiale Abstand der oberen Kante 23 der unteren Ablaufnut 19 von der unteren Kante 24 der mittleren Zulaufnut 18 ist, und wobei D der axiale Abstand zwischen der oberen Kante 23 der unteren Ablaufnut 19 und dem Kontaktpunkt 31 des Abstreifelements 30 ist.
  • Über die obige Ausgestaltung der axialen Nuthöhe B der mittleren Zulaufnut 18 kann zuverlässig vermieden werden, dass sich im Bereich des oberen Führungsstegs 28, über welchen die obere Zulaufnut 17 von der mittleren Zulaufnut 18 getrennt ist, eine das Führungsspiel für den Pumpenkolben 13 reduzierende Verlackung ausbilden kann.
  • Wie oben bereits ausgeführt, sind beide Zulaufnuten 17, 18 der vorzugsweise als Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems ausgebildeten Kraftstoffpumpe über ihre Zulaufbohrungen 20, 21 an ein und dasselbe Druckniveau gekoppelt, insbesondere an das Druckniveau eines Niederdruckbereichs eines Common-Rail-Kraftstoffsystems, wobei das Druckniveau des Niederdruckbereichs oberhalb des Umgebungsdrucks liegt und über eine Niederdruckkraftstoffpumpe eingestellt wird. Aufgrund einer kraftstoffpumpeninternen Kraftstoffleckage zwischen demjenigen Abschnitt der Ausnehmung 12 des Pumpenzylinders 11, in welchem Kraftstoff durch den Pumpenkolben 13 verdichtet wird, und der oberen Zulaufnut 17 sowie aufgrund von sich infolge dieser Leckage ausbreitenden Druckwellen ist in der oberen Zulaufnut 17 systembedingt ein höherer Druck vorhanden als in der mittleren Zulaufnut 18, sodass ausgehend von der oberen Zulaufnut 17 in die mittlere Zulaufnut 18 hinein über den Führungssteg 28, durch den die obere Zulaufnut 17 von der mittleren Zulaufnut 18 getrennt ist, Kraftstoff gefördert wird.
  • Dieses Druckgefälle zwischen der oberen Zulaufnut 17 und der mittleren Zulaufnut 18 kann dadurch erhöht werden, dass die zur mittleren Zulaufnut 18 führende Zulaufbohrung 21 zumindest abschnittsweise einen kleineren Querschnitt aufweist als die zur oberen Zulaufnut 17 führende Zulaufbohrung 20, also dadurch, dass die zur mittleren Zulaufnut 18 führende Zulaufbohrung 21 ungedrosselt ist. Hierdurch kann dann das Druckgefälle zwischen der oberen Zulaufnut 17 und der mittleren Zulaufnut 18 und damit der Transport des zur Schmierung und ggf. Kühlung dienenden Kraftstoffs ausgehend von der oberen Zulaufnut 17 in die mittlere Zulaufnut 18 hinein über den oberen Führungssteg 28, der die mittlere Zulaufnut 18 von der oberen Zulaufnut 17 trennt, erhöht werden.
  • Da im Bereich der unteren Ablaufnut 19 stets ein geringeres Druckniveau herrscht als im Bereich der mittleren Zulaufnut 18, kann über den Bereich des unteren Führungsstegs 25, der die mittlere Zulaufnut 18 von der unteren Ablaufnut 19 trennt, stets ein ausreichender Kraftstofffluss eingestellt werden.
  • Der Transport des Kraftstoffs ausgehend von der mittleren Zulaufnut 18 in die untere Ablaufnut 19 hinein kann dadurch verbessert werden, dass, wie in Fig. 1 gezeigt, die zur mittleren Zulaufnut 18 führende Zulaufbohrung 21 in einen unteren Bereich der mittleren Zulaufnut 18 mündet, und zwar unmittelbar benachbart bzw. bündig zum unteren Führungssteg 25, der die mittlere Zulaufnut 18 von der unteren Ablaufnut 19 trennt.
  • Infolge der obigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe 10 ist die Verlackungsgefahr im Bereich des Pumpenkolbens 13 sowie des Pumpenzylinders 11 reduziert. Über die Führungsstege 25 und 28 ist infolge des sich ausbildenden Druckgefälles stets ein ausreichender Kraftstofftransport des zur Schmierung und ggf. Kühlung verwendeten Kraftstoffs gewährleistet. Durch die Dimensionierung der axialen Nuthöhe B der mittleren Zulaufnut 18 ist gewährleistet, dass trotz der Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 im Bereich des Nockens 14 verwendeter Schmierstoff nicht in den Bereich des oberen Führungsstegs 28, der die obere Zulaufnut 17 von der mittleren Zulaufnut 18 trennt, gelangt. In diesem Bereich des oberen Führungsstegs 28 besteht demnach keine Verlackungsgefahr. In dem Bereich des unteren Führungsstegs 25, der die mittlere Führungsnut 18 von der unteren Ablaufnut 19 trennt, kann zwar bedingt durch die Hubbewegung des Pumpenkolbens 13 im Bereich des Nockens 14 genutzter Schmierstoff gelangen, bedingt durch den hohen Druckunterschied zwischen der mittleren Zulaufnut 18 und der unteren Ablaufnut 19 ist jedoch über den unteren Führungssteg 25 derart hoher Kraftstofffluss vorhanden, der die Ausbildung einer Verlackung im Bereich des unteren Führungsstegs 25 verhindert.
  • Durch die beiden Führungsstege 25, 28 wird für den Pumpenkolben 13 entlang seiner Hubbewegung eine Führungslänge gewährleistet, welche die Gefahr eines Kolbenfressers weiter reduziert. Die Führungslänge für den Pumpenkolben 13 bei seiner Hubbewegung ist vom Abstand der beiden Führungsstege 25, 28 und damit von der axialen Nuttiefe B der mittleren Zulaufnut 18 abhängig.
  • Die radiale Nuttiefe der mittleren Zulaufnut 18 kann genutzt werden, um je nach Bedarf gegenläufige Vorgänge zu beeinflussen. So kann dann, wenn eine relativ kleine radiale Nuttiefe an der mittleren Zulaufnut 18 eingestellt wird, der Kraftstoffdurchfluss erhöht und somit die Verlackungsgefahr im Bereich der mittleren Zulaufnut 18 reduziert werden. Bei einer relativ großen radialen Nuttiefe der mittleren Zulaufnut 18 erhöht sich zwar die Verlackungsgefahr im Bereich derselben, die Verlackungsschicht kann jedoch dicker ausfallen, bevor eine kritische Reduzierung des Führungsspiels im Bereich der mittleren Zulaufnut 18 zu erwarten ist.
  • Beide Führungsstege 25, 28 verfügen über eine relativ kurze axiale Länge, um die Verlackungsgefahr im Bereich derselben zu reduzieren. Dadurch, dass beide Führungsstege 25, 28 über eine relativ kurze axiale Länge verfügen, bleibt selbst dann, wenn eine Verlackung am Pumpenkolben 13 und/oder an den Führungsstegen 25, 28 erfolgen sollte, die Funktionsfähigkeit der Kraftstoffpumpe 10 aufrechterhalten, da dann die Haftkraft des Pumpenkolbens 13 an den kleinflächigen Führungsstegen 25, 28 im Vergleich zur Rückstellkraft der Antriebsfeder 15 gering ist. Die Fläche der Führungsstege 25, 28 ist demnach vorzugsweise derart bemessen, dass eine sich bei Verlackungen ausbildende und von der Fläche der Führungsstege 25, 28 abhängige Haftkraft des Pumpenkolbens 13 an denselben kleiner ist als die Rückstellkraft der Antriebsfeder 15. Dadurch, dass mehrere Führungsstege 25, 28 mit axialem Abstand voneinander vorhanden sind, ist für den Pumpenkolben 13 eine relativ große axiale Führungslänge und damit eine optimale Führung des Pumpenkolbens, insbesondere während der Verdichtung bzw. Förderung des Kraftstoffs, gewährleistet werden. Insgesamt ist es mit der Erfindung möglich, die Verlackungsgefahr und damit die Gefahr eines Kolbenfressers an kraftstoffgeschmierten Kraftstoffpumpen, insbesondere an solchen Kraftstoffpumpen, die als Hochdruckkraftstoffpumpen eines Common-Rail-Kraftstoffsystems einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine zum Einsatz kommen, zu reduzieren. Insgesamt verfügt demnach die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffpumpen über eine höhere Lebensdauer.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftstoffpumpe
    11
    Pumpenzylinder
    12
    Ausnehmung
    13
    Pumpenkolben
    14
    Antriebsnocke
    15
    Antriebsfeder
    16
    Abstützelement
    17
    Zulaufnut
    18
    Zulaufnut
    19
    Ablaufnut
    20
    Zulaufbohrung
    21
    Zulaufbohrung
    22
    Ablaufbohrung
    23
    Kante
    24
    Kante
    25
    Führungssteg
    26
    Kante
    27
    Kante
    28
    Führungssteg
    29
    Nut
    30
    Abstreifelement
    31
    Kontaktpunkt
    32
    Hochdruckbohrung

Claims (11)

  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 (17) und eine über mindestens eine Ablaufbohrung (22) an ein zweites Druckniveau gekoppelte untere Ablaufnut (19) für der Schmierung und gegebenenfalls Kühlung dienenden Kraftstoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ausnehmung (12) des Pumpenzylinders (11) zwischen der oberen Zulaufnut (17) und der unteren Ablaufnut (19) eine weitere, mittlere Zulaufnut (18) ausgebildet ist, die über mindestens eine Zulaufbohrung (21) an das erste Druckniveau gekoppelt ist, wobei zwischen einer oberen Kante (23) der unteren Ablaufnut (19) und einer unteren Kante (24) der mittleren Zulaufnut (18) ein erster Führungssteg (25) für den Pumpenkolben (13) und zwischen einer oberen Kante (26) der mittleren Zulaufnut (18) und einer unteren Kante (27) der oberen Zulaufnut (17) ein zweiter Führungssteg (28) für den Pumpenkolben (13) ausgebildet ist.
  2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Zulaufnut (18) eine axiale Nuthöhe (B) aufweist, die größer als ein Kolbenhub (A) des Pumpenkolbens (13) ist.
  3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine axiale Nuthöhe (B) der mittleren Zulaufnut (18) gilt: B>A-C1 wobei A ein Kolbenhub des Pumpenkolbens (13) ist, und wobei C1 der axiale Abstand zwischen der oberen Kante (23) der unteren Ablaufnut (19) und der unteren Kante (24) der mittleren Zulaufnut (18) ist.
  4. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ausnehmung (12) des Pumpenzylinders (11) unterhalb der unteren Ablaufnut (19) ein Abstreifelement (30) in einer Nut (29) des Pumpenzylinders (11) aufgenommen ist.
  5. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine axiale Nuthöhe (B) der mittleren Zulaufnut (18) gilt: B>A-C1-D wobei A ein Kolbenhub des Pumpenkolbens (13) ist, wobei C1 der axiale Abstand zwischen der oberen Kante (23) der unteren Ablaufnut (19) und der unteren Kante (24) der mittleren Zulaufnut (18) ist, und wobei D der axiale Abstand zwischen der oberen Kante (23) der unteren Ablaufnut (19) zu einem Kontaktpunkt (31) des Abstreifelements (30) ist.
  6. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede zu der mittleren Zulaufnut (18) führende Zulaufbohrung (21) zumindest abschnittsweise einen kleineren Querschnitt aufweist als die oder jede zur oberen Zulaufnut (17) führende Zulaufbohrung (20), sodass in der oberen Zulaufnut (17) ein höherer Zulaufdruck als in der mittleren Zulaufnut (18) herrscht.
  7. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede zu der mittleren Zulaufnut (18) führende Zulaufbohrung (21) benachbart zu einer unteren Kante (24) der mittleren Zulaufnut (18) in die mittleren Zulaufnut (18) mündet.
  8. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede zu der mittleren Zulaufnut (18) führende Zulaufbohrung (21) bündig zu der unteren Kante (24) der mittleren Zulaufnut (18) in dieselbe mündet.
  9. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufnuten (17, 18) über die Zulaufbohrungen (20, 21) an einen Niederdruckbereich des Common-Rail-Kraftstoffsystems anschließbar sind.
  10. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufnut (19) über die oder jede Ablaufbohrung (22) an einen Bereich des Common-Rail-Kraftstoffsystems anschließbar ist, in welchem Umgebungsdruck herrscht.
  11. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstege (25, 28) derart bemessen sind, dass eine sich bei Verlackungen ausbildende und von der Fläche der Führungsstege (25, 28) abhängige Haftkraft des Pumpenkolbens (13) an den Führungsstegen (25, 28) kleiner ist als eine Rückstellkraft einer Antriebsfeder (15).
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