DE2650368C2 - Pumpenkolben für eine Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

den Fig. 9 bis 11 wird ähnlich wie bei einer anderen, aus der GB-PS 9 30 076 bekannten Einspritzpumpe der Drosseldurchgang durch den Steuerbohrungen in Bewegungsrichtung des Kolbens vorgeschaltete enge Bohrungen oder enge, schlitzartige, von den Steuerbohrungen abgehende Erweiterungen gebildet Bei dieser Ausbildung des Drosseldurchgangs wird zunächst die engere Bohrung bzw. die schlitzartige Erweiterung von der Steuerkarte aufgesteuert, bevor die eigentliche Steuerbohrung erreicht wird. Bei dieser Konstruktion sind somit aufwendige Änderungen am Pumpenzylinder selbst erforderlich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mit einem Pumpenkolben der eingangs genannten Art einen auf eine verhältnismäßig einfache Weise herstellbaren Drosseldurchgang zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst

Bei dem erfindungsgemäßen Kolben ist die gesamte Ausnehmung mit konstanter Tiefe derart flach ausgebildet, daß sie über ihre ganze Erstreckung zusammen mit der Pumpenzylinderwand den Drosseldurchgang bildet Eine solche Ausnehmung konstanter Tiefe kann in der üblichen Weise wie bei handelsüblichen Kolben hergestellt werden. Dabei werden keine wesentlichen größeren Anforderungen an die Fertigungspräzision gestellt, da geringe Tiefenabweichungen an einzelnen Stellen der Ausnehmung in Anbetracht des langen Strömungsweges durch die Ausnehmung wenig stören. Insbesondere wird eine kompliziert herzustellende Stufenausbildung gemäß der CH-PS 4 76 917 vermieden. Das gleiche gilt auch mit Blick auf die in den Fig. 3 bis 5 der CH-PS 4 12 468 dargestellten Drosseldurchgänge mit veränderlicher Tiefe, wobei bezüglich des Drosseldurchgangs gemäß den Fig. 3 und 4 im übrigen noch festzustellen ist daß sich die Ausnehmung hier nur über einen Teil des Pumpenkolbens erstreckt, was fertigungstechnisch ebenfalls aufwendig ist, und im übrigen nicht die gesamte Ausnehmung für die Bildung des Drosseldurchganges herangezogen wird, was in Fig. 4 an dem auch über die Längsnut in Umfangsrichtung hinausreichenden Abschnitt der Ausnehmung zu ersehen ist. Ebenfalls vermieden werden mit dem erfindungsgemäßen Kolben die komplizierten Sonderausbildungen des Kolbens bzw. des 2inspritzpumpenzylinders> zur Ausbildung eines Drosseldurchgangs z. B. als enge Bohrung gemäß dem sonstigen Stand der Technik. Aus wesentlicher erfindungsgemäßer Vorteil ergibt sich also eine gegenüber den genannten Konstruktionen erheblich vereinfachte Herstellbarkeit des Drosseldurchgangs. Die übrigen Teile Ues Kolbens können ebenfalls in üblicher Weise gefertigt werden, wobei die Nut mit derselben Tiefe wie die Ausnehmung gefertigt werden kann.

Weiterhin vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Kolben durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet. Es hat sich nämlich bei Pumpenkolben mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Drosseldurchgang gezeigt, daß bei der plötzlichen Druckentlastung am Ende des wirksamen Einspritzhubes, bei der die Kraftstoffströmung von der Stirnseite des Kolbens her in die Längsnut mit erheblicher Geschwindigkeit eintritt, die Strömung dazu neigt, in Nutrichtung mit hoher Geschwindigkeit weiterzuströmen, so daß sich seitlich im Bereich der Ausnehmung unterhalb der Steuerkante Kavitationseffekte ergeben, die zu einer Zerstörung des Bodens der Ausnehmu.)^ führen. Durch die erfindungsgemäße Vertiefung der Nut bis in den Bereich der Ausnehmung hinein wird am Ende der Nutvertiefung eine Kante geschaffen, die die parallel zur Nut einschießende Strömung divergierend ablenkt und zwar insbesondere seitlich in die Ausnehmung hinein. Schädliche Kavitationseffekte werden dadurch weitgehend vermieden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den übrigen Unteransprüchen entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung des Oberteiles eines Pumpenkolbens in einer ersten Ausführungsform und mit nur einer Steuerkant.e,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Kolbens mit teilweise vertiefter Längsnut und außerdem zwei Steuerkanten, wobei die entsprechend ausgebildete Längsnut für die zweite Steuerkante nur angedeutet ist,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Kolbens gemäß F i g. 2 in Richtung des Pfeiles III.

In F i g. 1 ist ein zylinderförmiger Kolben 1 mit seiner Längsachse 2 und seinem der Zylin«ir rbohrung entsprechenden Durchmesser D dargestellt. In üblicher Formgestaltung weist dieser Kolben eine über den gesamten Umfang des Kolbens reichende Ausnehmung 3 kcnstanter Tiefe e auf, wobei der Kolben an dieser Stelle einen Durchmesser d aufweist Dabei gilt d + 2e = D.

Oben ist der Kolben durch seine Stirnfläche 11 begrenzt. Die Ausnehmung 3 ist nach oben durch eine schraubenförmig verlaufende Steuerkante 5 und nach unten durch eine Verdrängungskante 4 begrenzt. Zur Verbindung der Ausnehmung 3 mit der Stirnfläche 11 des Kolbens ist eine zur Kolbenachse 2 parallele Längsnut 8 vorgesehen. Die Längsnut 8 ist durch zwei Randkanten 9, 10 seitlich begrenzt, die an die Enden der Steuerkante 5 stoßen. Die Längsnut 8 weist zur Erleichterung der Herstellung eine derartige Tiefe auf, daß sie in ihrem an die Ausnehmung angrenzenden Bereich mit ihrer ebenen Bodenfläche in die der Ausnehmung übergeht.

Erfindungsgemäß beträgt die Tiefe e der Ausnehmung 3 zwischen 2,5^o/o und 6% des Außendurchmessers D des Kolbens 1. Daraus ergeben sich Werte des kleineren Durchmessers d zwischen 88 und 95% des Außendurchmessers D mit D = d + 2e. In einem Ausführungsbeispiel eines Kolbens üblicher Größenordnung betragen die Werte: D = 43 mm; d = 40 mm und e = 1,5 mm, wobei e bzw. d variiert werden können, so daß d im vorgegebenen Beispiel zwischen 38 mm und 41 mm betragen kann.

Die im wesentlichen hinsichtlich der Ausbildung der Längsnut geänderte Ausführungsform der F i g. 2 und 3 ist am Beispiel eines Kolbens mit zwei Steuerkanten 20 und 21 dargestellt, bei dem entsprechend zwei Längsnuien 22 und 23 vorgesehen sind. Zur Erleichterung der Bearbeitung weisen die Längsnuten 22 und 23 in 'ihrem überwiegenden Längenbereich eine Tiefe entsprechend der F i g. 1 auf.

Im oberen Teil der Längsnuten 22, 23. in denen diese oberhalb der Stejerkanten 20 bzw. 21 die Verbindung zwischen der Ausnehmung 19 und der Stirnfläche 11 des Kolbens 1 herstellen, ist ein Abschnitt 29 größerer Tiefe vorgesehen. Dieser erstreckt sich, wie Ji-; F i g. 2 und 3 zeigen, bis unter das obere Ende 25 der Steuerkante 20 bzw. 21 hinab über eine bestimmte Länge in die Ausnehmung 19 bzw. den Abschnitt 24 geringerer Tiefe hinein. Am Übergang des Abschnittes 29 der Längsnut 22 bzw. 23 mit der größeren Tiefe zum Abschnitt 24 der Längsnut mit der geringeren Tiefe ist ein Absatz 27 nusgebil-

det, der zum letzteren Abschnitt 24 hin halbkreisförmig konkav ausgebildet ist und in einen seitlichen geraden Teil übergeht.

Bei der plötzlichen Druckerniedrigung am Ende des effektiven Kolbenhubes strömt Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit von der Stirnfläche des Kolbens her durch die Längsnuten 22 bzw. 23 zur Ausnehmung 19. Am Absatz 27 findet dabei eine Ablenkung der Strömungsrichtung statt, wobei die Strömung divergierend in die Ausnehmung 19 hineingeleitet wird, wie die Fig. 3 an Hand der Pfeile f zeigt. Insbesondere wird durch den seitlichen Teil des Absatzes eine Auslenkung in den Bereich unmittelbar unter die Steuerkante 20 in der Nähe von deren oberem Ende 25 erreicht. Hierdurch wird vermieden, daß die in die jeweilige Längsnut einschießende Strömung in Nutrichtung weiterläuft, wobei sich etwa in dem in F i g. 2 mit C angedeuteten Bereich durch Unterdruck neben dem Strömungsstrahl Kavitationsschaden ergeben.

In den F i g. 2 und 3 ist der Absatz 27 am Ende des tieferen Abschnittes 29 halbkreisförmig dargestellt. Es können jedoch andere Formen gewählt werden, wie z. B. eine vieleckige Ausformung. Wichtig ist nur die im wesentlichen konkave Ausbildung des Absatzes, um die in F i g. 3 angedeutete divergierende Strömungsumlenkung zu erreichen.

Als vorteilhaft wurde ermittelt, wenn die Tiefe des Abschnittes 29 mit der größeren Tiefe doppelt so groß ist wie die Tiefe des Längsnutabschnittes 24 mit der geringeren Tiefe und insgesamt etwa die doppelte Tiefe e der Ausnehmung 19 aufweist Bei dieser Ausbildung der Längsnut bzw. Längsnuten haben sich die besten Ergebnisse hinsichtlich der erwünschten Strömungsumlenkung ergeben.

Der erfindungsgemäße Pumpenkolben insbesondere in der einfachen Ausführungsform der Fig. 1 kann

Weitgehend ITiii ucTi äbiichcn BcörbciiürSgSVCriahre"

hergestellt werden, da insbesondere seine Grundform unverändert bleibt. Eine wesentliche Erhöhung der Fertigungstoleranzen ist nicht notwendig. Diese können bei 0,1 mm liegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

45

50

55

60

Claims (6)

1 2 Die Erfindung betrifft einen Pumpenkolben für eine Patentansprüche: Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

1. Pumpenkolben für eine Kraftstoffeinspritzpum- Pumpenkolben der genannten Art ohne einen derartipe einer Brennkraftmaschine, der hin- und herge- 5 gen Drosseldurchgang bilden die Standardausrüstung hend angetrieben und zwecks Änderung der Ein- handelsüblicher Einspritzpumpen. Seim Einspritzhub spritzmenge verdrehbar, im Abstand zu einer einen wird eine Kraftstoffsteuerbohrung im Pumpenzylinder Pumpenarbeitsraum in einem Pumpenzylinder ab- zunächst von der Stirnkante des Kolbens überlaufen schließenden Stirnfläche mit einer eine Steuerfläche und versperrt, so daß der Kolben im Zylinder :ine die am Kolbenumfang begrenzenden schrägen, mit ei- ίο Einspritzung auslösende Druckerhöhung bewirkt, ner Steuerbohrung in der Wand des Pumpenzylin- Wenn nach weiterem Aufwärtshub die Steuerkante die ders zusammenwirkenden Steuerkante versehen ist, Öffnung erreicht, kann Kraftstoff aus dem Pumpenzydie mit Hilfe einer entsprechenden, sich über den linder über die Längsnut im Kolben und die angrenzen-Pumpenkolbenumfang erstreckenden Ausnehmung de Ausnehmung zur Steuerbohrung zurückfließen, so gebildet wird, welche über eine an die Ausnehmung 15 daß der Druck abgebaut und die Einspritzung beendet in Umfangsrichtung angrenzende Längsnut im Pum- wird. Durch ein Verdrehen des Kolbens wird aufgrund penkolben in ständiger Verbindung mit dem Pum- der schraubenförmigen Ausbildung der Steuerkante der penarbeitsraum steht und in deren Bereich eine ge- wirksame Einspritzhub verändert

genüber der Steuerfläche mit konstanter Tiefe zu- Beim Freisetzen der Steuerbohrung in der Zylinder-

rückgesetzte, der Steuerkante vorgeschaltete und in 20 wand an der Steuerkante entsteht jedoch ein plötzlicher

Umfangsriciitung an die Längsnut angrenzende F!ä- Druckabbau von einem Druck von mehreren Hundert

ehe zusammen mit der Pumpenzylinderwand einen bar auf Null. Bei derart plötzlichem Druckabbau entste-

Drosseldurchgang für den am Ende der Einspritzung hen Druckschwingungen, die sich durch die gesamte

aus dem Pumpenarbeitsraum über die Längsnut zur Einspritzvorrichtung fortsetzen und zu Beschädigungen

Steuerbohrung rückströmenden Kraftstoff bildet, 25 und ungenauer Einspritzung führen können. Durch Aus-

dadurch gekennzeichnet, daß sich die der bildung eines der Steuerkante am Kolben vorgeschalte-

SteuerkanteiS.M.aiJzurBildungdesDrosseldurch- ten Drosseldurchgnnges können diese schädlichen

gangs vorgeschaltete Fläche, insgesamt in Umfangs- Druckschwingungen gedämpft und in ihrer schädlichen

richtung an die Längsnut (8,22,23) angrenzend, über Wirkung beseitigt werden.

die ganze Ausnehmung (3,19) erstreckt, die hierfür 30 In diesem Zusammenhang ist ein Kolben der eingangs

über ihren i samten Bereich die konstante, zwi- genannten Art aus der CH-PS 4 79 177 bekannt Bei

sehen 2£ % und 6 % des Pumpenkolbendurchmes- diesem Pumpenkolben ist die Ausnehmung vor der

sers betragende Tiefe (e) aufweist. Steuerkante mit einer zur Steuerkante nahezu parallel

2. Pumpenkolben naen Anspruch 1, dadurch ge- verlaufenden, in Umfangsrichtung nur mit einer Schmalkennzeichnet, daß die Längsnui (22) einen von der 35 Seite an die Längsnut angrenzenden Stufe verringerter, Stirnfläche (11) des Pumpenkolbens (1) ausgehenden konstanter Tiefe zwischen rund 13 und 23 % des KoI- und bis in den Bereich der Ausnehmung (19) hinein- bendurchmessers versehen, die während des Öffnens reichenden Abschnitt (29) größerer Tiefe aufweist, der Kraftstofföffnung in der Pumpenzylinderwand dessen durch einen Absatz (27) gebildeter Obergang durch die Steuerkante zusammen nr'i der Zylinderwand zum anschließenden Abschnitt (24) der Längsnut 40 einen Drosseldurchgang für den rückströmenden Kraft-(22) mit geringerer Tiefe so gestaltet ist, daß der zur stoff bildet Nachteilig bei dieser Konstruktion ist aber Steuerbohrung rückfließende Kraftstoff durch den die komplizierte Ausbildung der Stufe, die gegenüber Absatz (27) wenigstens teilweise seitlich in den Be- der Herstellung einer üblichen einfachen Ausnehmung reich der Ausnehmung (19) unterhalb des an den konstanter Tiefe zusätzliche Arbeitsgänge erfordert. Längsnutabschnitt (29) größerer Tiefe anschließen- 45 Denn die Stufe muß im Hinblick auf ihre geringe Tiefe, den Endes (25) der Steuerkante (20) umgelenkt wird. insbesondere in Verbindung mit ihrer geringen Breite

3. Pumpenkolben nach Anspruch 2, dadurch ge- präzise und mit genauen Toleranzen gefertigt werden,
kennzeichnet, daß der Absatz (27) am Übergang der Ferner sind andere Ausbildungen von Drosseldurchbeiden Abschnitte (29,24) der Längsnut (22) mit un- gangen an Kolbeneinspritzpumpen bekannt, die jedoch terschiedlicher Tiefe zum Abschnitt (24) geringerer 50 sämtlich eine von der üblichen Ausbildung der Ein-Tiefe hin konkav ausgebildet ist. spritzpumpe abweichende Sonderkonstruktion erfor-

4. Pumpenkolben nach Anspruch 3, dadurch ge- d?rn. So zeigt die CH-PS 4 12 468 in den Fig. 3 bis 6 kennzeichnet, daß der Absatz (27) halbkreisförmig einen mit einer pumpenarbeitsraumseitig gelegenen ausgebildet ist. schrägen Steuerkante versehenen Kolben mit einem

5. Pumpenkolben nach Anspruch 3, dadurch ge- 55 Drosseldurchgang, der von der Pumpenzylinderwand kennzeichnet, daß der Absatz (27) vieleckig ausge- zusammen mit einer über eine Längsnut mit dem Pumbildetist. penarbeitsraum verbundenen Ausnehmung gebildet

6. Pumpenkolben nach einem der Ansprüche 2 bis wird, die den Pumpenkolben teilweise oder vollständig 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Ab- umgibt und die entweder in Umfangsrichtung oder in schnittes (29) der Längsnut (22) mit der größeren 60 Richtung der Längsachse des Kolbens eine veränderli-Tiefe doppelt so groß ist wie die Tiefe des anschlie- ehe Tiefe aufweist, die jedoch sehr schwierig herzustelßenden Abschnittes (24) der Längsnut (22) mit der len ist. Weiter zeigt die Fig. 12 dieser Patentschrift einen geringeren Tiefe und insgesamt etwa die doppelte Kolben mit wie eingangs beschrieben angeordneter Tiefe fender Ausnehmung (19) aufweist. Steuerkante und Ausnehmung, bei dem jedoch der

65 Pumpenarbeitsraum statt über eine Längsnut über eine

Längs- und Querbohrung im Kolben mit der Ausneh-

mung in Verbindung steht, wobei die Längsbohrung als Drosseldurchgang dient. In weiteren Beispielen gemäß