DE19942955A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

Abstract

Eine als Innenzahnrad ausgebildete Kraftstoffpumpe mit mehreren beabstandeten Auslaßöffnungen, durch die Kraftstoff aus dem Pumpenmechanismus abgegeben wird, und einem Ventil, das verhindert, daß Kraftstoff stromab der Auslaßöffnungen, in dem der Auslaßdruck herrscht, wieder in Teile des Pumpenmechanismus, in denen ein niedrigerer Druck herrscht, zurückströmt. Hierdurch wird verhindert, daß Kraftstoff höheren Drucks rasch komprimiert und den Kraftstoffdampf im Pumpenmechanismus zum Kollabieren bringt, wodurch das Geräusch der Kraftstoffpumpe erheblich reduziert wird. Die Auslaßöffnungen sind ferner so ausgebildet und angeordnet, daß sie eine unmittelbare Verbindung benachbarter Pumpkammern des Pumpenmechanismus unterbinden, damit Kraftstoff in einer stromabwärtigen Pumpkammer, in der ein größerer Druck herrscht, in eine Pumpkammer stromauf hiervon, in der ein niedrigerer Druck herrscht, strömt, um ebenfalls das Kavitationsgeräusch der Kraftstoffpumpe zu reduzieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe und insbesondere eine als Innenzahnradpumpe ausgebildete Kraftstoffpumpe.

Verdrängerpumpen, wie z. B. Innenzahnradpumpen, werden in großem Um­ fang zum Pumpen von Flüssigkeiten wie z. B. Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe, insbe­ sondere Benzin, eingesetzt. Eine Innenzahnradpumpe ist mit einem inneren und einem äußeren Zahnrad versehen, die bei ihrem Antrieb größer werdende und klei­ ner werdende Pumpkammern bilden, durch die Kraftstoff angesaugt, unter Druck gesetzt und dann von der Pumpe abgegeben wird. Bei derartigen Innenzahnradpum­ pen treten durch Kavitation bedingte Geräuschprobleme auf, wenn sie als Benzin­ pumpen eingesetzt werden, und zwar aufgrund der Neigung des Kraftstoffs zur Dampfbildung, wenn er einem geringen Druck wie z. B. am Pumpeneinlaß und einer erhöhten Temperatur ausgesetzt ist, wie sie im Kraftstofftank und in der Kraft­ stoffanlage auftreten kann. Der flüssige Kraftstoff im Fahrzeugtank kann bis zu oder nahezu bis zu der Temperatur erwärmt werden, die für eine Verdampfung des flüs­ sigen Kraftstoffes erforderlich ist, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug bei sehr heißem Wetter betrieben oder abgestellt wird. Erhitzter Kraftstoff kann auch in den Tank aus einem heißen Kraftstoffverteiler oder einem Druckregler oder einer ande­ ren Vorrichtung, die sich in einer heißen Umgebung der Brennkraftmaschine befin­ det, in den Tank zurückgeführt werden. Aufgrund der hohen Temperatur des Kraft­ stoffes und des niedrigen Drucks am Pumpeneinlaß kann es unter bestimmten Be­ dingungen zu einer Dampfbildung bis zu 60 Vol.-% innerhalb der Pumpkammern der Kraftstoffpumpe kommen.

Wenn der Anteil an Kraftstoffdampf größer wird, erhöht sich das Betriebsge­ räusch der Kraftstoffpumpe, und der Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe sinkt, da weniger Kraftstoff von der Pumpe gefördert wird. Das Geräusch rührt weitgehend von Kavitation bzw. dem Kollabieren der Dampftaschen innerhalb der Kraftstoff­ pumpe her, wenn der relativ hohe Druck am Auslaß der Kraftstoffpumpe den Dampf in den Pumpkammern, in denen ein niedrigerer Druck herrscht, schlagartig zum Kollabieren bringt. Jedesmal, wenn dies geschieht, wird ein hörbares Geräusch erzeugt. Aufgrund der relativ hohen Drehzahl, mit der die Zahnräder umlaufen, er­ folgt dies bei einer so hohen Frequenz, daß die Kraftstoffpumpe ein lautes Brumm­ geräusch erzeugt. Dieses laute Betriebsgeräusch ist äußerst unerwünscht und ver­ stärkt sich, wenn die Kraftstoffpumpe im Kraftstofftank untergebracht ist, was das Geräusch der Kraftstoffpumpe noch verstärkt.

Bei einer vorbekannten Kraftstoffpumpe dieser Bauart, wie sie beispielsweise in der U.S. 5,035,588 offenbart ist, ist ferner eine flexible Dichtung vorgesehen, die an der stromabwärtigen Stirnseite der Zahnräder anliegt. Diese Pumpe hat ihre Vorteile und ist relativ wirtschaftlich in der Herstellung und Montage für die mei­ sten Kraftfahrzeuganwendungen. Bei Anwendungen mit hohem Auslaßdruck wie z. B. bei Wasserfahrzeug-Brennkraftmaschinen, bei denen der Auslaßdruck der Kraftstoffpumpe 6,2 bar oder mehr betragen kann, neigt die an der flexiblen Dich­ tung im Bereich des Pumpeneinlasses anliegende Druckdifferenz dazu, die Dichtung mit vergleichsweise großer Kraft gegen die rotierenden Zahnräder anzudrücken, was den Verschleiß der Dichtung erhöht und die Lebensdauer der Kraftstoffpumpe ver­ ringert.

Durch die vorliegende Erfindung sollen die Nachteile dieses Standes der Technik vermieden werden. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Kraftstoffpumpe ist mit einer Anzahl be­ abstandeter Auslaßöffnungen versehen, durch die Kraftstoff aus dem Pumpenme­ chanismus abgegeben wird. Ein Ventilglied verhindert, daß Kraftstoff stromab der Auslaßöffnungen, in denen der Auslaßdruck herrscht, wieder in Abschnitte des Pumpenmechanismus zurückströmt, in denen ein niedriger Druck herrscht. Hier­ durch wird verhindert, daß unter Druck stehender Kraftstoff den Kraftstoffdampf in dem Pumpenmechanismus rasch komprimiert und zum Kollabieren bringt, wodurch das Betriebsgeräusch der Kraftstoffpumpe erheblich reduziert wird. Insbesondere wird hierdurch die Größe des Kavitationsgeräusches reduziert, das das Geräusch ist, welches durch das Kollabieren des Kraftstoffdampfes hervorgerufen wird. Die Auslaßöffnungen sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie eine unmittelbare Verbindung benachbarter Pumpkammern verhindert, so daß Kraftstoff eines größe­ ren Drucks in einer stromabwärtigen Pumpkammer nicht in eine stromaufwärtige Pumpkammer niedrigeren Drucks strömen kann, wodurch das Kavitationsgeräusch der Kraftstoffpumpe weiter verringert wird.

Hierdurch wird außerdem der Druck in der stromaufwärtigen Pumpkammer gleichmäßiger und allmählicher erhöht, und zwar aufgrund der Volumenverringe­ rung dieses Pumpkammer. Hierdurch wird der darin befindliche Kraftstoffdampf langsamer komprimiert und in flüssigen Kraftstoff umgewandelt, was zu der Ver­ ringerung des Kavitationsgeräusches beiträgt. Durch die Ausgestaltung und Anord­ nung der Auslaßöffnungen und des zugehörigen Ventilgliedes wird somit eine Kraftstoffpumpe geschaffen, deren durch Kavitation bedingtes Betriebsgeräusch erheblich reduziert wird.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Kraftstoffpumpe, die bei extrem hohen Drücken betrieben werden kann, hat einen hohen Wirkungsgrad, eine vergleichs­ weise geringe Leckage, einen relativ einfachen Aufbau, ist wirtschaftlich herzustel­ len und zusammenzubauen, ist robust, dauerfest und betriebssicher und zeichnet sich durch eine hohe Lebensdauer ist.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise in Schnitt dargestellten Kraftstoff­ pumpe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Pumpenmechanismus der Kraftstoffpumpe der Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Dichtungs-Abstützplatte des Pumpenmecha­ nismus;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Abstützplatte in Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Dichtung des Pumpenmechanismus;

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Pumpenmechanismus mit einer abgewandel­ ten Konstruktion der Auslaßplatte.

Die Fig. 1 zeigt eine elektrische Kraftstoffpumpe 10 mit einem als Innen­ zahnradpumpe ausgebildeten Pumpenmechanismus 12. Der Pumpenmechanismus 12 ist versehen mit mehreren beabstandeten Auslaßöffnungen 14, durch die Kraft­ stoff unter Druck abgegeben wird, und einem Ventilglied 16, das den Kraft­ stoffstrom durch die Auslaßöffnungen 14 steuert. Die Kraftstoffpumpe 10 hat eine einlaßseitige Gehäusekappe 18 und eine auslaßseitige Gehäusekappe 20, die axial zueinander beabstandet sind und von einem Gehäusemantel 22 aufgenommen wer­ den, um ein Pumpengehäuse 24 zu bilden. Der Pumpenmechanismus 12 wird von einem im Gehäuse 24 angeordneten elektrischen Motor 26 angetrieben, dessen An­ ker 28 in einem Stator (nicht gezeigt) angeordnet und zwischen den Gehäusekappen 18, 20 durch einen Wellenstummel 30 gedreht wird. Der Wellenstummel 30 liegt an einem Bolzen 32 an, der sich durch den Pumpenmechanismus 12 erstreckt. Der Pumpenmechanismus 12 zieht Kraftstoff durch einen Einlaßkanal 34 der einlaßsei­ tigen Gehäusekappe 18 und gibt ihn unter Druck durch einen Auslaßkanal 36 in der auslaßseitigen Gehäusekappe 20 ab.

Die einlaßseitige Gehäusekappe 18 liegt an dem Pumpenmechanismus 12 an, welcher sich zusammensetzt aus einer Einlaßplatte 40, einem Nockenring 42, einem äußeren Zahnrad 44, einem inneren Zahnrad 46, einer Auslaßplatte 46 und dem von einem Dichtring 50 und einer Abstützplatte 52 gebildeten Ventilglied 16, die sämt­ lich durch zwei Schrauben 54, 56 und zugehörigen Muttern 58, 60 zusammengehal­ ten werden. Der Motor 26 ist stromab des Pumpenmechanismus 12 angeordnet.

Die Einlaßplatte 40 ist zwischen der Einlaßkappe 18 und dem Nockenring 42 mit einem kleinen Spiel zwischen der Einlaßplatte 40 und den Zahnrädern 44, 46 angeordnet. Die Einlaßplatte 40 hat eine Einlaßöffnung 62, die mit dem Einlaßkanal 34 verbunden ist, eine zentrale Durchgangsbohrung 64, die den Zapfen 32 auf­ nimmt, und eine Ausnehmung 66 an der Auslaßseite des Pumpenmechanismus 12, die mit mindestens einigen der Auslaßöffnungen 14 verbunden ist, um die Kraft, die der unter Druck stehende Kraftstoff auf die Zahnräder 44, 46 ausübt, gleichmäßiger zu verteilen. Zwei Gewindebohrungen 65, 67 nehmen jeweils ein Gewindeende der Schrauben 54, 56 auf.

Der Nockenring 42 hat eine große zylindrische Bohrung 68, die zu der Dreh­ achse des Ankers 28 exzentrisch angeordnet ist. Der Nockenring 42 hat zwei diame­ tral gegenüberliegende Löcher 69, 71, welche die Schrauben 54, 56 aufnehmen. Die Schrauben 54, 56 sind ihrerseits mit einer radial verlaufenden Schulter 73 versehen, welche den Nockenring 42 gegen die Einlaßplatte 40 klemmt. Der Nockenring 42 wird zwischen der Einlaßplatte 40 und der Auslaßplatte 48 von den Muttern 48, 60 eingespannt, welche an der Auslaßplatte 40 angreifen. Die Auslaßplatte 40 hat eine axiale Höhe, die geringfügig größer als die axiale Höhe der Zahnräder 44, 46 ist, um einen kleinen Spalt zwischen den Platten 40, 48 und den Zahnrädern 44, 46 zu bil­ den. Typischerweise liegt dieser Spalt zwischen den Platten 40, 48 und den Zahnrä­ dern 44, 46 in der Größenordnung von ungefähr 0,010 bis 0,018 mm.

Das äußere Zahnrad 44 ist in der Bohrung 68 des Nockenrings 42 drehbar gelagert und ist mit mehreren radial einwärts gerichteten Zähnen 70 versehen (Fig. 2), die mit mehreren radial auswärts gerichteten Zähnen 72 des inneren Zahnrades 46 zusammenwirken, das innerhalb des äußeren Zahnrades 44 exzentrisch angeord­ net ist. Wie dargestellt, hat das äußere Zahnrad 44 neun Zähne 70 und das innere Zahnrad 46 acht Zähne 72. Das innere Zahnrad 46 ist auf dem Zapfen 32 koaxial drehbar gelagert. Das innere Zahnrad 46 ist mit dem Wellenstummel 30 durch ein Kupplungsglied 74 (Fig. 1) mit Fingern 76 drehfest verbunden, welche in in Um­ fangsrichtung beabstandete Löcher 78 des inneren Zahnrades 46 greifen. Das innere Zahnrad 46 wird von dem Motor 26 gedreht und dreht seinerseits das äußere Zahn­ rad 44 innerhalb der Bohrung 68 des Nockenrings 42. Das innere Zahnrad 46 dreht sich um eine Achse, die mit der Drehachse des Ankers 28 zusammenfällt, welche parallel und radial versetzt zu der Drehachse des äußeren Zahnrades 44 verläuft, welches sich in der Bohrung 68 dreht.

Zwischen den Zähnen 70, 72 der Zahnräder 44, 46 sind in Umfangsrichtung beabstandete, kleine und größer werdende Pumpkammern 80 gebildet (Fig. 2), durch die Kraftstoff angesaugt und aus denen dann der Kraftstoff unter Druck abge­ geben wird. Bei einer Drehung der Zahnräder 44, 46 bewegen sich die Pumpkam­ mern 80 in Umfangsrichtung zwischen den Zahnrädern 44, 46, wobei ihr Volumen zunächst ein Minimum hat und dann auf ein Maximum anwächst, wodurch ein Druckabfall zum Ansaugen von Kraftstoff erzeugt wird. Ausgehend von ihrem ma­ ximalen Volumen werden die Pumpkammern bei fortgesetzter Drehung der Zahnrä­ der zunehmend kleiner, um den Druck des Kraftstoffs in den Pumpkammern zu ver­ größern und den Kraftstoff unter Druck an das Gehäuse 24 und dann an den Aus­ laßkanal 36 abzugeben. Der Einfachheit halber sei derjenige Abschnitt des Pum­ penmechanismus 12, in dem die Pumpkammern 80 größer werden, als Einlaßseite und derjenige Abschnitt, in dem die Pumpkammern 80 kleiner werden, als Auslaß­ seite bezeichnet.

Die Auslaßplatte 48 hat angrenzend an der Einlaßseite des Pumpenmecha­ nismus 12 eine Ausnehmung 82, die mit der Einlaßöffnung 62 in Verbindung steht, um die quer über den Zahnrädern 44, 46 neben der Einlaßöffnung 62 wirkenden Kräfte gleichmäßiger zu verteilen. Eine zentrale Durchgangsbohrung 84 nimmt das Kupplungsstück 74 auf, das sich zwecks dessen Antrieb in das innere Zahnrad 46 erstreckt, und die unabhängigen, beabstandeten Auslaßöffnungen 14 sind angren­ zend an der Auslaßseite des Pumpenmechanismus 12 gebildet. Zwei durch die Auslaßplatte 48 verlaufende, diametral gegenüberliegende Löcher 86, 88 nehmen die Schrauben 54, 56 auf. Eine Mutter 58 klemmt die Auslaßplatte 48 am Nocken­ ring 42 fest. Die andere Mutter 60 klemmt die Abstützplatte 52 und den Dichtring 50 des Ventilgliedes 60 an der Auslaßplatte 48 fest, wodurch die andere Seite der Auslaßplatte 48 am Nockenring 42 festgeklemmt wird.

Der Dichtring 40 sitzt auf der Oberseite der Auslaßplatte 48 und wird durch die Abstützplatte 52 gehalten, welche zwischen der Auslaßplatte 48 und der Mutter 60 eingespannt ist. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist der Dichtring 50 eine flache, dünne Scheibe und wird vorzugsweise aus einem gegenüber Kohlenwasserstoff-Kraftstof­ fen resistenten Metall, wie z. B. rostfreiem Stahl, hergestellt. Der Dichtring 50 läßt eine Kraftstoffströmung durch die Auslaßöffnungen 14 in das Gehäuse 24 zu, ver­ hindert jedoch eine Rückströmung des Kraftstoffes aus dem Gehäuse 24 in die Auslaßöffnungen 14. Der Dichtring 50 kann angrenzend an der Einlaßseite des Pumpenmechanismus 12 mit einem Loch 90 zum Verringern der an den Dichtring 50 anliegenden Druckdifferenz versehen sein. Ein im Dichtring 50 gebildetes Loch 92 nimmt die Schraube 56 auf, während eine halbkreisförmige Ausnehmung 94 für einen Zwischenraum gegenüber der anderen Schraube 54 und der Mutter 58 sorgt, so daß der den Auslaßöffnungen 14 benachbarte Abschnitt des Dichtrings 50 ausge­ lenkt werden kann, um eine Kraftstoffströmung vorbei am Dichtring 50 zu ermögli­ chen.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, hat die Abstützplatte 52 eine ähnliche ebene Konfiguration wie der Dichtring 50, wobei ein Loch 96 die Schraube 56 auf­ nimmt und eine halbkreisförmige Ausnehmung 98 für einen Zwischenraum gegen­ über der anderen Schraube 54 und der Mutter 58 sorgt. Um die Abgabe flüssigen Kraftstoffes aus dem Pumpenmechanismus 12 zu erleichtern, hat die Abstützplatte 52 einen nach oben abgewinkelten Abschnitt 99, damit der Dichtring 50 von den Auslaßöffnungen 14 abgehoben werden kann, so daß Kraftstoff hindurchfließen kann.

Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, sind die Auslaßöffnungen 14 vorzugs­ weise in radialer Richtung länglich ausgebildet und in Umfangsrichtung beabstan­ det, wobei der Dichtring 50 jede der Auslaßöffnungen 14 vollständig überdeckt. Bei der dargestellten Konstruktion ist mindestens eine Auslaßöffnung 14 zu jeder Pumpkammer 80 angrenzend an der Auslaßseite des Pumpenmechanismus 12 hin offen, so daß - wenn der Druck in der Kammer 60 gleich oder größer als der Druckstrom ab des Dichtringes 50 ist - der flüssige Kraftstoff in der Pumpkammer 80 durch eine Auslaßöffnung 14 ausgestoßen werden kann. Die Auslaßöffnungen 14 sind ferner so ausgebildet, daß benachbarte Pumpkammern 80 nicht durch eine Auslaßöffnung 14 miteinander in Verbindung stehen, wodurch verhindert wird, daß Kraftstoff eines höheren Drucks in einer stromabwärtigen Pumpkammer in eine stromaufwärtige Pumpkammer einströmt und dadurch den Kraftstoffdruck in der stromaufwärtigen Pumpkammer schlagartig erhöht, was ein entsprechendes Kavita­ tionsgeräusch hervorrufen würde, wenn der Kraftstoffdampf schlagartig kompri­ miert und in flüssigen Kraftstoff umgewandelt würde.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, den radial innersten Ab­ schnitt der Auslaßöffnungen 14 auf einem Bogen oder Kreis, der die Stellen der An­ fangskontaktpunkte zwischen den Zähnen 72 des inneren Zahnrades 46 und den Zähnen 70 des äußeren Zahnrades 40 verbindet, oder etwas radial außerhalb dieses Bogens oder Kreises anzuordnen. Bei einer derartigen Konstruktion bilden die Zähne 70, 72 bei ihrem Anfangskontakt eine Dichtung zwischen benachbarten Pumpkammern 80, so daß benachbarte Pumpkammern 80 nicht miteinander in Verbindung treten können. Eine andere Konstruktion der Auslaßöffnungen, mit de­ nen sich dies erreichen läßt, ist in Fig. 8 dargestellt. Wie dort gezeigt, ist eine innere Reihe von Auslaßöffnungen 100, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind, radial innerhalb der Anfangskontaktpunkte zwischen den Zähnen 70, 72 der Zahnräder 44, 46 angeordnet. Eine äußere Reihe von Auslaßöffnungen 102, die in Umfangsrichtung gegenüber der inneren Reihe von Auslaßöffnungen 100 versetzt sind, sind radial außerhalb der Anfangskontaktpunkte zwischen den Zähnen 70, 72 angeordnet. Bei dieser Konfiguration sind zumindest eine und üblicherweise zwei Auslaßöffnungen 100 bzw. 102 zu einer bestimmten Pumpkammer 80 hin offen, um Kraftstoff aus den Pumpkammern durch die Auslaßöffnungen 100, 102 abzugeben, ohne daß benachbarte Pumpkammern 80 durch eine Auslaßöffnung 100 oder 102 miteinander in Verbindung stehen.

Es wird nun die Betriebsweise der beschriebenen Kraftstoffpumpe erläutert. Im Betrieb dreht der elektrische Motor 26 das innere Zahnrad 46 über das mit dem Wellenstummel 30 verbundene Kupplungsstück 74. Das innere Zahnrad 46 dreht wiederum das äußere Zahnrad 44 in der Bohrung 68 des Nockenringes 42. Die Dre­ hung der Zahnräder 46 und 44 um ihre gegeneinander versetzten Drehachsen sorgt für ein Anwachsen und Abnehmen der Pumpkammern 80, wodurch flüssiger Kraft­ stoff in den Pumpenmechanismus 12 eingesaugt und anschließend unter Druck wie­ der abgegeben wird.

Insbesondere bei erhitztem Kraftstoff erleichtert der Druckabfall im Pum­ peneinlaß die Umwandlung von flüssigem Kraftstoff zu Kraftstoffdampf. Unter ex­ tremen Bedingungen kann er bis zu 60 Vol.-% Dampf enthalten, wenn eine anwach­ sende Pumpkammer 80 ihr maximales Volumen erreicht. Der Druck innerhalb der anwachsenden Pumpkammer 80 liegt typischerweise unter Atmosphärendruck, und der Druck in einer Pumpkammer 80 beginnt nicht größer zu werden, bis das Volu­ men der Pumpkammer 80 bei einer Drehung der Zahnräder 44, 46 kleiner zu werden beginnt. Während das Volumen einer kleiner werdenden Pumpkammer 80 abnimmt, erhöht sich der Druck darin nicht merklich, bis der gesamte kompressible Kraft­ stoffdampf in dieser Pumpkammer 80 in flüssigen Kraftstoff, der im wesentlichen inkompressibel ist, umgewandelt ist. Hierauf erhöht eine Verringerung des Kam­ mervolumens den Druck des flüssigen Kraftstoffes in der Pumpkammer 80 erheb­ lich, und wenn der Druck in dieser Kammer 80 größer ist als der Druckstrom ab des Dichtrings 50, wird der Dichtring 50 abgehoben und der Kraftstoff durch eine oder mehrere Auslaßöffnungen 14, 100 bzw. 102, die mit dieser Pumpkammer 80 ver­ bunden sind, ausgestoßen.

Das Ausmaß, um das das Volumen an der Pumpkammer 80 verringert wer­ den muß, um den Kraftstoffdampf zu komprimieren und ihn in flüssigen Kraftstoff umzuwandeln, um danach den Druck des flüssigen Kraftstoffes zu erhöhen, um ihn durch die Auslaßöffnung 14 auszustoßen, hängt von der Menge des Kraftstoffdamp­ fes ab, der in der Pumpkammer 80 vorhanden ist, wenn die Pumpkammer 80 ihr maximales Volumen hat. Je kleiner das Volumen des Kraftstoffdampfes in der Pumpkammer 80 ist, desto weniger muß das Volumen der Pumpkammer 80 verrin­ gert werden, um den Kraftstoffdampf zu komprimieren und dann den Druck des flüssigen Kraftstoffes darin ausreichend zu erhöhen, um den Kraftstoff durch eine Auslaßöffnung 14, 100 bzw. 102 auszustoßen. Je größer das Volumen des Kraft­ stoffdampfes in einer Pumpkammer 80 ist, umso mehr muß das Volumen der Pumpkammer 80 verringert werden, um den Kraftstoffdampf zu komprimieren und dann den Druck des flüssigen Kraftstoffes in der Pumpkammer ausreichend zu er­ höhen, um den Dichtring 50 zu verstellen und den Kraftstoff durch eine Auslaßöff­ nung 14, 100 bzw. 102 auszustoßen.

Bei vorbekannten Kraftstoffpumpen eines Auslaßdruckes von z. B. 2,8 bar und mehr war es möglich, daß Auslaßdruck wieder in Pumpkammern mit deutlich niedrigerem Druck und einem beträchtlichen Kraftstoffdampfgehalt zurückströmen konnte. Die hierdurch bedingte Druckerhöhung führte zu einer schlagartigen Ver­ dichtung des Kraftstoffdampfes und zu seiner Umwandlung in flüssigen Kraftstoff, was ein entsprechendes lautes Kavitationsgeräusch zur Folge hatte.

Mit dem Dichtring 50 und der Konfiguration der Auslaßöffnungen 14, 100 und 102 des beschriebenen Pumpmechanismus 12 wird der Auslaßdruck wie auch der unter erhöhtem Druck stehende Kraftstoff stromab der Pumpkammern 80 daran gehindert, in eine stromaufwärtige Pumpkammer 80 einzuströmen, wodurch ein rascher Druckanstieg in dieser Kammer und ein entsprechendes Kavitationsgeräusch vermieden werden. Bei dem beschriebenen Pumpmechanismus wächst der Druck, wenn die größer werdenden Pumpkammern 80 ihr maximales Volumen erreichen, und dann wieder kleiner werden, langsamer, so daß der Kraftstoffdampf langsamer komprimiert und in flüssigen Kraftstoff umgewandelt wird. Die Folge ist ein sehr viel geringeres Kavitationsgeräusch.

Da sich ferner eine erhebliche Kraftstoffmenge in einer größer werdenden Pumpkammer 80 befindet, muß das Volumen der Pumpkammer 80 beträchtlich re­ duziert werden, bis der Druck darin ausreichend ansteigt, um den Dichtring 50 zu verstellen und den flüssigen Kraftstoff durch die Auslaßöffnungen 14, 100 bzw. 102 auszustoßen. Hierdurch wird nicht nur das Kavitationsgeräusch erheblich verringert, sondern auch eine Kraftstoffleckage sowohl zwischen den Öffnungsplatten 40, 48 und den Zahnrädern 44, 46 wie auch im Bereich der Zähne 70, 72 der Zahnräder 44, 46 aufgrund der an den Zahnräder 44, 46 anliegenden Druckdifferenz reduziert.

Bei vorbekannten Pumpen der unter dem Auslaßdruck stehende Kraftstoff stromab einer Pumpkammer in eine Pumpkammer niedrigeren Drucks einströmen konnte, wurde der Druck einer Pumpkammer unmittelbar stromab der Einlaßseite des Pumpenmechanismus schlagartig erhöht. Dies hatte eine merkliche Druckdiffe­ renz zwischen dieser Kammer und der benachbarten Kammer auf der Einlaßseite des Pumpenmechanismus, auf der Atmosphärendruck oder ein geringerer Druck herrscht, zur Folge, was zu einer erhöhten Leckage zwischen diesen führte. Bei der beschriebenen Kraftstoffpumpe erhöht sich der Druck innerhalb einer abnehmenden Pumpkammer 80 langsamer, während der Dampf darin komprimiert wird, und da im allgemeinen beträchtlich Dampf bei Betrieb der Kraftstoffpumpe vorhanden ist, er­ höht sich der Druck in der Pumpkammer nicht merklich, bis ihr Volumen durch die Drehung der Zahnräder 44, 46 deutlich verringert wird. Nach einer solchen Drehung der Zahnräder 44, 46 haben sich die Pumpkammer 80 und der darin befindliche Kraftstoff eine beträchtliche Umfangsstrecke von der Niederdruck-Einlaßseite des Pumpmechanismus 12 entfernt. Der Kraftstoff größten Drucks ist somit eine grö­ ßere Strecke von der Niederdruckseite des Pumpenmechanismus 12 getrennt, wo­ durch die Länge des Leckpfades vergrößert und die Kraftstoffleckage verringert wird, wodurch sich der Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe im Betrieb erhöht.

Ferner wird dadurch, daß der Dichtring 50 an der Oberseite der Auslaßplatte 48 angeordnet wird (im Gegensatz zu einer Anordnung des Dichtrings 50 unmittel­ bar an den Zahnrädern 44, 46, wie z. B. bei der Kraftstoffpumpe nach der U.S. 5,035,588), der Verschleiß des Dichtrings 50, der durch den unmittelbaren Kontakt mit den rotierenden Zahnrädern 44, 46 hervorgerufen wurde, eliminiert. Der Pum­ penmechanismus 12 ist somit betriebssicher, hat eine lange Lebensdauer und kann bei Kraftstoffpumpen mit einem Auslaßdruck von 13,8 bar oder mehr eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Kraftstoffpumpe, die als Innenzahnradpumpe ausgebildet ist, mit:
einem elektrischen Motor (26) zum Antrieb der Kraftstoffpumpe,
einem inneren Zahnrad (46), das von dem elektrischen Motor (26) gedreht wird und mit einer Außenverzahnung (72) versehen ist,
einem äußeren Zahnrad (44), das mit einer Innenverzahnung (70) versehen ist und von dem inneren Zahnrad (46) um eine Achse gedreht wird, die zu der Dreh­ achse des inneren Zahnrades (46) beabstandet und parallel verläuft, wobei die Ver­ zahnung des äußeren Zahnrades (44) mindestens einen Zahn mehr als die Verzah­ nung des inneren Zahnrades (46) hat,
mehreren Pumpkammern (80), die zwischen den Zähnen (70, 72) des inneren Zahnrades (46) und des äußeren Zahnrades (44) gebildet sind, derart, daß das Vo­ lumen jeder Pumpkammer (80) zum Einsaugen von Kraftstoff in die Pumpkammer größer wird und zum Erhöhen des Drucks des Kraftstoffes in der Pumpkammer kleiner wird,
einer Auslaßplatte (48), die angrenzend an dem inneren und äußeren Zahnrad (44, 46) angeordnet ist, und mit mehreren beabstandeten Auslaßöffnungen (14; 100, 102) versehen ist, durch die unter Druck stehender Kraftstoff aus den Pumpkam­ mern (80) abgegeben wird, wobei die Auslaßöffnungen (14; 100, 102) so ausgebildet, zueinander beabstandet und angeordnet sind, daß die Pumpkammern (80) über die Auslaßöffnungen nicht unmittelbar miteinander in Verbindung gelangen, und
einem Ventilglied (50), das den Auslaßöffnungen (14; 100, 102) zugeordnet und so ausgebildet ist, daß es eine Rückströmung des Kraftstoffes aus einem Be­ reich stromab des Ventilgliedes zurück durch die Auslaßöffnungen verhindert, wo­ durch das Ventilglied verhindert, daß druckbeaufschlagter Kraftstoff, der aus den Pumpkammern (80) abgegeben wurde, in andere Pumpkammern, in denen ein nied­ rigerer Druck herrscht, zurückströmen, und die Ausgestaltung und Anordnung der Auslaßöffnungen (14; 100, 102) verhindert, daß Kraftstoff in einer Pumpkammer, in der ein höherer Druck als in einer anderen Pumpkammer herrscht, in die andere Pumpkammer strömt, um durch eine rasche Kompression und Umwandlung von Kraftstoffdampf in flüssigen Kraftstoff hervorgerufene Geräusche zu reduzieren.

2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (50) ein dünner metallischer Ring ist, der mit der Auslaßplatte (48) ver­ bunden ist.

3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Auslaßöffnung (14; 100, 102) zumindest einer Pumpkammer (80) hin offen ist, wenn sich deren Volumen verringert.

4. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahn-gegen-Zahn-Kontakt zwischen dem inneren Zahnrad (46) und dem äußeren Zahnrad (44) verhindert, daß benachbarte kleiner werdende Pumpkammern (80) über eine Auslaßöffnung (14; 100, 102) miteinander in Verbin­ dung treten.

5. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslaßöffnungen (14) als radial längliche, in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen ausgebildet sind, deren radial innerster Abschnitt auf einem Bogen, der durch eine Verbindung der Anfangskontaktpunkte zwischen dem inne­ ren Zahnrad (46) und dem äußeren Zahnrad (44) gebildet wird, und geringfügig ra­ dial außerhalb dieses Bogens angeordnet sind.

6. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Auslaßplatte (48) zwei radial beabstandete Reihen von in Um­ fangsrichtung verlaufenden Auslaßöffnungen (100, 102) vorgesehen sind, wobei eine Reihe der Auslaßöffnungen (100) radial innerhalb eines Bogens angeordnet ist, der durch eine Verbindung der Anfangskontaktpunkte zwischen dem inneren Zahn­ rad (46) und dem äußeren Zahnrad (44) gebildet wird, und die andere Reihe von Auslaßöffnungen (102) radial außerhalb dieses Bogens angeordnet ist.

7. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch einen Nockenring (44) mit einer zylindrischen Bohrung (80), in der das äußere Zahnrad (44) rotiert, wobei der Nockenring (44) eine größere axiale Höhe als das innere Zahnrad (46) und das äußere Zahnrad (44) hat und die Auslaß­ platte (48) an dem Nockenring (44) anliegt, um ein festes Spiel zwischen dem inne­ ren und äußeren Zahnrad (46, 44) und der Auslaßplatte (48) zu bilden.

8. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (14; 100, 102) einen vollständigen Bogen zwischen ungefähr 120° und 160° überspannen.

9. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (50) aus rostfreiem Stahl besteht.