DE10394136T5 - Kraftstoffeinspritzer für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Kraftstoffeinspritzer für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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DE10394136T5
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Scott A. Kalamazoo Goodenough
Tim D. Haas
Thomas K. Rapp
Aaron M. Grand Rapids Jacobs
Michael T. Grand Rapids Dillane
Gregg R. Byron Center Spoolstra
Daren N. Shelbyville Bolbolan
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Abstract

Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Injektorkörper umfasst, der eine zylindrische Kraftstoffpumpkammer definiert, einen Kolben, der zum Hin- und Herbewegen in der Pumpenkammer montiert ist, eine Hochdruck-Kraftstoffzuführleitung, die sich von der Pumpkammer zu einer Einspritzdüse erstreckt;
– ein Steuerventil in der Kraftstoffzuführleitung, einen Magnetantrieb für das Steuerventil zum Herstellen und Unterbrechen der Zuführung von Kraftstoff von der Pumpkammer zu der Einspritzdüse;
– einen Nockenmechanismus, der von dem Motor, der einen Nocken umfasst, der antreibbar in den Kolben eingreifen kann, angetrieben wird, wobei der Nockenmechanismus den Kolben in eine Hubrichtung hin- und herbewegt, um eine Hochdruck-Kraftstoffzufuhr zu der Einspritzdüse durchzuführen, wobei der Nockenmechanismus mit dem Schmieröl in dem Motor in Kommunikation ist;
– eine Kraftstoffzuführleitung in dem Injektorkörper, die mit dem Steuerventil kommuniziert;
– eine Strömungsrücklaufleitung in dem Injektorkörper, die mit dem Steuerventil kommuniziert;
– eine drucklose Leckströmungsleitung in dem Injektorkörper;
wobei die drucklose...

Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für flüssigen Kraftstoff für einen Direkteinspritzmotor.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Eine Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel für einen Dieselmotor, weist einen Kraftstoffeinspritzpumpenkolben auf, der sich in einem Kolbenzylinder oder in einer Zylinderbohrung hin- und herbewegt, um zu den Düsen jedes der Arbeitzylinder des Motors Kraftstoff zu liefern. Der Kolben wird mit einer Frequenz bewegt, die direkt zu der Motordrehzahl proportional ist, da er von einer Motorventilnockenwelle angetrieben wird. Die Kraftstoffeinspritzung umfasst einen elektromagnetischen Magnetantrieb für ein Kraftstoffsteuerventil, das die Lieferung von Kraftstoff von einer Hochdruckpumpkammer des Injektors zu den Kraftstoffeinspritzdüsen steuert. Der Magnetantrieb für das Ventil kann von einem digitalen elektronischen Motorcontroller gesteuert werden, der gesteuerte Stromimpulse an den Antrieb abgibt, um ein Dosieren von Kraftstoff von dem Injektor zu den Düsen durchzuführen, während der Injektor Druckimpulse für die Einspritzvorgänge schafft.
  • Die Nockenwelle befindet sich in einem Zylindergehäuse für den Motor, in dem sie dem Motorschmieröl ausgesetzt ist. Jeglicher Kraftstoff, der durch einen Freiraum zwischen dem Kolben und dem Kolbenzylinder oder der Zylinderbohrung leckt, neigt dazu, sich mit dem Schmieröl zu vermischen, wodurch nach einer längeren Betriebszeit ein Schmierölverdünnungsproblem auftritt.
  • Man kann das Lecken an dem Kolben vorbei durch Verringern des maßgerechten Freiraums zwischen dem Kolben und dem Kolbenzylinder oder der Zylinderbohrung verkleinern. Eine Verkleinerung des maßgerechten Freiraums steigert jedoch die Gefahr der Reibverschweißung des Kolbens. Das führt zu einem Konzeptionsproblem aufgrund mechanischer Reibungsverluste und gesteigerter Abnutzung insbesondere in den Fällen, in welchen die Kraftstofftemperatur über einen relativ großen Temperaturbereich schwankt. Ferner steigert das präzise Bearbeiten, das für eine knappe Toleranzpassung zwischen dem Kolben und dem Kolbenzylinder oder der Zylinderbohrung erforderlich ist, die Herstellungskosten, was solche Konzepte für die Massenherstellung ungeeignet macht.
  • Eine Verringerung der Schmierölverdünnung kann auch durch Vergrößern der Länge des Kolbens erzielt werden, wobei die Pfadlänge der Leckströmung vergrößert wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das nur zu einem mäßigen Rückgang des Leckens führt. Ferner würde dies eine unerwünschte Steigerung der Gesamtmaße des Injektors erfordern. Derartige gesteigerte Maße des Injektors würden ihn in bestimmten kommerziellen Motoranwendungen aufgrund von Verpackungsproblemen sowie Kostennachteilen unpraktisch machen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für den Gebrauch mit einer „dual rail" Doppelverteilerschienen-Einspritzung geeignet. Das bedeutet, dass Kraftstoff durch eine Kraftstoffverteilerschiene oder Leitung von einer Niederdruck-Kraftstoffzuführpumpe zu dem Injektor gefördert wird. Kraftstoff, der nicht zu den Düsen gefördert wird, hier Verlustkraftstoff genannt, wird zur Einlassseite der Kraftstoffpumpe durch eine getrennte Schiene oder eine Rückströmungsleitung zurückgeführt. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Motorölverdünnung in einer solchen Doppelkraftstoffschieneneinspritzung zu verringern. Dies erfolgt durch Verringern des Leckens von Kraftstoff an dem Einspritzkolben vorbei in den Schmierölkreislauf. Das isoliert den Leckströmungspfad von der Zone des Motors, die von der Nockenwelle, die den Injektorkolben antreibt, belegt wird.
  • Ein erfindungsgemäßer Injektor umfasst einen Kraftstoffpumpenkörper mit einem Zylinder, der den Einspritzpumpenkolben aufnimmt. Eine Kolbenfeder treibt den Kolben normalerweise in eine zurückgezogene Stellung zurück. Der Kolben wird während seines Arbeitshubs von der Motornockenwelle angetrieben.
  • Der Kolben und der Zylinder oder die Zylinderbohrung definieren eine Hochdruckpumpkammer, die mit einer Einspritzdüse über eine Hochdruck-Kraftstoffzuführleitung kommuniziert. Der typische Druck wird etwa 20 kpsi betragen. Die Hochdruckleitung wird von einem Pumpensteuerventil gekreuzt. Der Kraftstoff wird von einer Kraftstoffzuführpumpe zu dem Steuerventil und zu der Pumpkammer des Injektors gefördert. Das Steuerventil öffnet und schließt den Kraftstoffströmungspfad durch die Hochdruck-Kraftstoffzufuhrleitung gemäß Befehlen, die von einem Motorsteuergerät zu einem Steuerventil-Magnetantrieb übertragen werden. Das Ventil wird mit der für die Einspritzimpulse gewünschten Frequenz geöffnet und geschlossen.
  • Getrennte Kraftstoffzuführ- und Rücklaufleitungen kommunizieren mit dem Steuerventil und mit der Pumpkammer. Eine getrennte Leckleitung kommuniziert mit der Einspritzvorrichtung und erstreckt sich zu einer Stelle zwischen der kompletten Hubposition des Kolbens und der komplett zurückgezogenen Position des Kolbens am Kolbenzylinder. Die Leckleitung kommuniziert mit einem Kraftstofftank, der unter Null Manometerdruck steht. Der Leckströmungspfad wird von einem vorausbestimmten Freiraum zwischen dem Kolben und dem Kolbenzylinder bestimmt. Er kommuniziert mit der Leckleitung, so dass Leckkraftstoff in den Tank zurückfließt und nicht zu der Zone der Nockenwelle in dem Motorzylindergehäuse strömt. Die Kraftstoffversorgung und der Rücklaufkreislauf sind von dem Schmieröl für den Motor unabhängig, so dass Ölverdünnung verhindert oder wesentlich verringert wird. Das steigert die Haltbarkeit der Kraftstoffeinspritzung und verringert die Wartungskosten des Motors.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kommuniziert die Kraftstoffzuführleitung mit dem Einspritzpumpenkörper und mit einer internen Leitung, die mit der Kammer kommuniziert, in der sich das Strömungssteuerventil befindet. Eine getrennte Strömungsrücklaufleitung in dem Einspritzerpumpenkörper, die manchmal auch Verlustleitung genannt wird, kommuniziert mit einer internen Ausnehmung, die wiederum mit der Rücklaufleitung kommuniziert. Typischerweise kann die Verlustleitung innerhalb des Einspritzpumpenkörpers einen Druck von etwa 2 kpsi aufweisen.
  • Bei einer ersten alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Rücklaufleitung mit dem Einspritzpumpenkörper an einem oberen Ende des Körpers mit dem Steuerventil verbunden.
  • Bei einer zweiten alternativen Ausführungsform der Erfindung kommuniziert die Rücklaufleitung mit dem Strömungssteuerventil über eine interne Leitung in dem Einspritzerpumpenkörper, und die Zuführleitung kommuniziert mit der Zone eines Antriebs für das Steuerventil.
  • Bei einer dritten alternativen Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Leckleitung allgemein in die Richtung der Achse des Kolbenzylinders in dem Pumpenkörper. Der Pumpenkörper ist in einer Muffe in das Motorzylindergehäuse montiert. Eine Leckleitungsarmatur auf dem Pumpenkörper sowie eine Kraftstoffzuführleitungsarmatur sind praktischerweise außerhalb des Motorzylindergehäuses angebracht.
  • Bei jeder der Ausführungsformen ist die Leckleitung völlig unabhängig von der Zuführleitung und der Rücklaufleitung und weist Null Manometerdruck auf.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittansicht eines Injektors mit den erfindungsgemäßen Merkmalen;
  • 2 ist eine Vergrößerung eines Steuerventiltellers für den in 1 gezeigten Injektor;
  • 3 ist eine Vergrößerung des Steuerventils und eines elektromagnetischen Antriebs für das Steuerventil des Injektors der 1;
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Teiles eines bekannten Dieselmotors, teilweise im Querschnitt, die die Gesamtanordnung eines Injektors, einer Nockenwelle zum Antreiben des Kolbens des Injektors, einer Düse und eines Arbeitszylinders des Motors darstellt;
  • 5 ist eine Querschnittansicht einer ersten modifizierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektors, bei der sich die Strömungsrücklaufleitung an der Oberseite des Injektorkörpers befindet;
  • 6 ist eine Querschnittansicht einer zweiten modifi zierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektors, bei der sich die Kraftstoffzufuhrleitung für den Injektor an der Oberseite des Injektors benachbart zu einem Antrieb für das Steuerventil befindet;
  • 7 ist eine isometrische Ansicht einer dritten modifizierten Ausführungsform der Erfindung mit internen Leitungen, die angedeutet sind;
  • 8 ist eine Querschnittansicht der modifizierten Pumpeneinheit, die in 7 gezeigt ist, und
  • 9 ist eine Querschnittansicht der modifizierten Pumpeneinheit, die in 7 gezeigt ist, wobei die Ebene des Querschnitts winkelig von der Ebene des Querschnitts der 8 versetzt ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Obwohl der offenbarte Injektor eine Pumpeneinheit ist, kann die Erfindung auch in einer Pumpe-Düse Einheit verwendet werden.
  • Für die Beschreibung einer Betriebsumgebung für einen Injektor, der die erfindungsgemäßen Merkmale umfasst, wird zuerst auf 4 Bezug genommen, die eine typische Installation einer Pumpeneinheit darstellt, die auf ein Zylindergehäuse 22 eines Dieselmotors montiert ist. Der Injektor der 4 ist allgemein in 10 dargestellt. Ein Kolben 14 wird von einem Nockenstößel 16 angetrieben, der zu einer Motornockenwelle 18 durch die Kolbenfeder und den Federansatz 20 vorgespannt ist. Die Nockenwelle befindet sich in dem Motorgehäuse 22 neben den Motorzylindern, von welchen einer in 24 gezeigt ist. Die Lage der Motorkurbelwelle ist in 26 gezeigt.
  • Das Motorzylindergehäuse 22 umfasst eine Muffe 28, in der sich ein Einspritzerkörper 12 befindet. Eine Hochdruckleitung 30 kommuniziert mit dem Einspritzerkörper 12 und erstreckt sich zu einer Düseneinheit 32 in einem Zylinderkopf 34. Die Düseneinheit umfasst eine Düsenöffnung 36 in die Brennkammer des Motors. Motorschmieröl befindet sich in der Zone, die von der Nockenwelle 18 und der Kurbelwelle 26 belegt wird. Das Schmieröl ist von dem Injektorkolben 14 isoliert, aber Kraftstoff, der an dem Kolben vorbei leckt, würde sich mit dem Schmieröl vermischen, was wie oben erklärt zu einem Verdünnungsproblem führt.
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Injektorpumpenbaugruppe. Er umfasst eine Injektorvorrichtung 38, die sich in einer Zylindergehäusemuffe 40 befindet, die der Muffe 28 entspricht, die in 4 gezeigt ist. Die Injektorpumpenbaugruppe der 1 umfasst eine Pumpkammer 42, die durch einen hin- und herbewegten Kolben 44 und einen Kolbenzylinder oder eine Zylinderbohrung 46 definiert ist. Das untere Ende des Kolbens 44 ist mit einem Federansatz 48, der in einem Federkäfig 50 aufgenommen ist, verbunden. Eine Feder 52 sitzt auf dem Folgefederteller 54, der auf der Injektorvorrichtung 38 ausgebildet ist. Normalerweise wird der Kolben durch die Feder 52 in eine Abwärtsrichtung getrieben, wie in 1 gezeigt. Der Federkäfig 50 trägt den Nockenstößel 56, der dem Nockenstößel 16 der 4 entspricht. Der Federkäfig 50 befindet sich in einer Muffe 58, die sich von dem unteren Teil der Injektorvorrichtung 38 erstreckt.
  • Eine Ventilkammer 60 ist quer in der Injektorvorrichtung 38 angeordnet, wobei ihre Achse senkrecht zu der Achse des Kolbens liegt. Ein Steuerventil 62 befindet sich in der Ventilkammer 60. Eine ringförmige Aussparung 64 auf dem Steuerventil 62 kommuniziert mit der Hochdruckleitung 66, die sich von der Pumpkammer 42 erstreckt. Die Leitung 66 kommuniziert mit der Auslassarmatur 68, die wiederum mit einer Hochdruckpassage, die der Passage 30 der 4 entspricht, und mit einer Einspritzerdüse kommuniziert.
  • Ein Magnetantrieb, allgemein mit 70 bezeichnet, umfasst einen Anker 72, der mit dem rechten Ende des Ventils 62 verbunden ist. Der Anker wird von einem Magnetaufbau angetrieben, der in 1 nicht sichtbar ist. Das Ventil 62 wird normalerweise von der Ventilfeder 74 in eine Richtung nach links, wie in 1 angezeigt, angetrieben. Die Feder 74 sitzt auf dem Ansatzelement 76 auf, das von dem Ventil 62 getragen wird. Das Ventil 62 wird normalerweise in eine Richtung nach links gegen den Ventilanschlag 78, der in einer Ventilanschlagkammer 80 in der Injektorvorrichtung 38 untergebracht ist, federgespannt.
  • Die Kammer 80 kommuniziert mit einer Kraftstoffrücklaufleitung 82, die zum Teil von einer ringförmigen Aussparung 84 auf der äußeren Fläche des Injektorvorrichtung 38 definiert ist. Diese Kommunikation wird durch die interne Leitung 86, die in der Injektorvorrichtung 38 ausgebildet ist, hergestellt.
  • Die Federkammer 88 für die Feder 74 kommuniziert mit der Einlassleitung 90 durch die interne Leitung 92. Die Einlassleitung 90 ist zum Teil durch die ringförmige Aussparung 93 in der Injektorvorrichtung 38 definiert. Die Anschlagkammer 80 ist in Fluidkommunikation mit der Federkammer 88 durch eine interne Leitung, die in 1 nicht gezeigt ist. Die Federkammer 88 kommuniziert ferner mit einer internen Leitung 94, die in dem Ventil 62 ausgebildet ist. Wenn das Ventil 62 von dem Antrieb 70 zu seiner geschlossenen Stellung geschoben wird, kommuniziert die interne Leitung 94 mit der Anschlagöffnung 80 und mit der Rücklaufleitung 82.
  • Eine Lecköffnung 96, die in der Injektorvorrichtung 38 ausgebildet ist, erstreckt sich zu dem Kolbenzylinder oder der Zylinderbohrung 46. Sie schneidet die Kolbenzylinderbohrung 46 an einer Stelle zwischen dem oberen Ende 98 des Kolbens 44 und einem ringförmigen Rücksprung, der in 100 gezeigt ist. Die Lecköffnung 96 kommuniziert mit einer drucklosen Leckleitung 102 durch eine Fluidarmatur 104, die mittels einer Presspassung in der radialen Öffnung 106, die in der Injektorvorrichtung 38 ausgebildet ist, gehalten werden kann. Der ringförmige Rücksprung 100 kommuniziert mit der Öffnung 96, wenn der Kolben seinen Hub durchführt, so dass das Strömen des Leckkraftstoffs zu der drucklosen Leckleitung 102 erleichtert wird. Die Leckleitung 102 erstreckt sich zu einem Kraftstofftank, der unter Null Manometerdruck steht.
  • Die Zuführleitung 90 ist von anderen Zonen des Kraftstoffströmungskreislaufs durch O-Ringe 107 und 109 isoliert. Die drucklose Lecköffnung 96 ist von den anderen Zonen des Systems mit O-Ringen 109 und 111 abgedichtet.
  • 2 ist eine Vergrößerung des linken Endes des Steuerventils 62. Das Steuerventil umfasst wie in 2 sichtbar eine kreisförmige Ventilanschlagfläche 108, die in den Ventilteller 110 eingreift, der auf der Injektorvorrichtung 38 ausgebildet ist, wenn der Antrieb 70 erregt ist. In diesem Zeitpunkt bildet sich eine kleine Spalte 112 zwischen der Ventilanschlagfläche 108 und einer Fläche 114, die auf dem Anschlag 78 ausgebildet ist. Wenn das Ventil 62 in der in 2 gezeigten Position ist, zirkuliert Kraftstoff von der Einlassleitung 90 durch die Ventilkammer und die Federkammer 88 in die Rücklaufleitung 86 und die Rücklaufleitung 82. Wenn der Antrieb 70 entregt ist, treibt die Ventilfeder 74 das Ventil 62 in eine linke Richtung, wobei die Spalte 112 geschlossen und die Leitung 66 zu dem Strömungsrücklaufkreislauf geöffnet wird.
  • Wenn das Ventil 62 geschlossen wird, schafft der Hin- und Herhub des Kolbens 98 einen hohen Einspritzdruck in der Leitung 66, der wie zuvor erwähnt zu der Düse geleitet wird.
  • 3 ist eine Vergrößerung des rechten Endes des Steuerventils 62. Wie in 3 sichtbar, ist der Anker 72 an dem rechten Ende des Ventils durch einen Gewindeanschluss 116 gesichert. Das rechte Ende der Feder 74 liegt auf einem ringförmigen Federteller 118 auf, der einen stationären Teil des Antriebs 70 bildet.
  • 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Sie ist in eine Motorgehäusemuffe 28' montiert, die der Motorgehäusemuffe 28 in 4 entspricht. Bei dem Konzept der 5 kommuniziert eine Kraftstoffzuführleitung mit der Kraftstoffzuführaussparung 120, die in der Injektorvorrichtung 38' ausgebildet ist. Die Kraftstoffzuführleitung kommuniziert über eine interne Leitung 122 mit der Federkammer 88', die der Federkammer 88 der 1 entspricht. Die Elemente des Aufbaus der 1, die entsprechende Elemente in dem Aufbau der 5 haben, wurden mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, obwohl in 5 Einstrich-Bezeichnungen verwendet werden.
  • Anders als das Konzept der 1, bei dem die Strömungsrücklaufleitung 82 mit einer Aussparung kommuniziert, die in der Injektorvorrichtung 38 ausgebildet ist, befindet sich die Strömungsrückflussleitung bei der 5 auf der Oberseite der Injektorvorrichtung 38' wie in 124 gezeigt. Die Kommunikation zwischen der Federkammer 88' in 5 und der Strömungsrückflussleitung 124 in 5 wird durch eine interne Leitung hergestellt, die in 5 nicht dargestellt ist. Die Anordnung der 5 bietet im Vergleich zu dem Konzept in 1 Vorteile bei der Verpackung für bestimmte Motoreinbauten.
  • In 5 ist in 126 eine drucklose Leckleitung gezeigt. Sie kommuniziert mit der drucklosen Ablassaussparung 128 und den drucklosen Lecköffnungen 130. Die Öffnungen 130 kommunizieren mit der Kolbenkammer 46' an einer Zwischenstelle in Bezug auf das obere Ende des Kolbens 44' und der ringförmigen Aussparung 100'. Die Öffnungen 130 sind immer vom Kolben abgedeckt. Sie sind strategisch an der Zwischenstellung zwischen der Hochdruckkammer 42' und der Zone der Motornockenwelle, die den Kolben 44' antreibt, angeordnet, so dass Leckkraftstoff, der sich in der ringförmigen Aussparung 100' ansammelt, zu der drucklosen Leitung 126 abläuft.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, sind die Lecköffnungen, die in 130'' gezeigt sind, in Bezug auf den Kolben 44' in einer ähnlichen Art angebracht, wie die Lage der drucklosen Öffnung der 5. In 6 wurden Elemente des Injektors, die gleich sind wie die Elemente der 1 und 5 mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, obwohl Zweistrich-Bezeichnungen verwendet werden.
  • In der Darstellung gem. 6 kommuniziert die Rücklaufleitung mit einer ringförmigen Rücklaufaussparung 134 in der Injektorvorrichtung 38''. Eine Kraftstoffzuführleitung befindet sich, anders als die Kraftstoffzuführleitung der Darstellung in 5 auf der Oberseite der Injektorvorrichtung 38", wie in 136 gezeigt. Die Betriebsarten der Ausführungsformen der 1, 5 und 6 sind im Wesentlichen gleich.
  • Die Lage der Zuführleitung der Ausführungsform der 5 ist ähnlich der Lage der Zuführleitung 90 der Ausführungsform der 1. Die Lage der Rücklaufleitung der Darstellung in 6 ist ähnlich der Lage der Zuführleitung für die Darstellung in 5 und die Darstellung in 1. Die drucklosen Lecköffnungen für die drei Darstellungen sind ähnlich zu der Kolbenzylinderbohrung angeordnet.
  • 7, 8 und 9 stellen eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. Sie kann für den Einbau in ein Motorzylindergehäuse des Typs angepasst werden, der zum Beispiel in 4 gezeigt ist, ohne dass das Motorzylindergehäuse geändert werden muss. Die Pumpeneinheit, die in 4 dargestellt ist, kann einfach durch die Pumpeneinheit ersetzt werden, die in 7, 8 und 9 dargestellt ist. Daher können die Funktion der drucklosen Leckleitung oder die der Leckströmungsleitung der Ausführungsform, die in 1, 5 und 6 gezeigt ist, in den gleichen Motorguss eingebaut werden wie in 4 gezeigt, indem die Pumpeneinheit der 7, 8 und 9 verwendet wird. Die drucklose Leckströmungsleitung der Darstellung in den 7, 8 und 9 erfordert keine spezielle Bearbeitung des Motorgusses, um einen Fluidströmungspfad von der Pumpeneinheit zu einem drucklosen Kraftstofftank zu schaffen.
  • Wie in 8 sichtbar, umfasst die Pumpeneinheit der weiteren Ausführungsform der Erfindung einen Einspritzkörper 140, der mit der Kraftstoffströmungseinlassarmatur 144 ausgebildet ist. Eine Hochdruck-Strömungsauslassarmatur 146 ist auf dem oberen Ende des Körpers 140 ausgebildet. Das untere Ende des Körpers 140 ist in einem unteren Ende einer Muffe 148 untergebracht, die eine Kolbenfeder 150 umschließt. Ein Federkäfig 152 ist gleitbar in der Muffe untergebracht. Das untere Ende des Federkäfigs 152 ist mit einem Nockenstößel verbunden, der allgemein in 8 mit dem Bezugszeichen 154 angezeigt ist. Dieser Nockenstößel würde dem Nockenstößel 56 der Ausführungsform der 1 entsprechen.
  • Der Nockenstößel 154 ist mit einem Kolben 156 verbunden, der in einem Kolbenzylinder oder einer Zylinderbohrung aufgenommen ist, die im Körper 140 ausgebildet ist. Die Zylinderbohrung ist in 8 nicht gezeigt, da sie sich außerhalb der Ebene des Querschnitts der 8 befindet.
  • Ein Abschnitt einer Fluideinlassleitung, der sich von der Armatur 144 zu einer Ventilkammer in dem Körper 140 erstreckt, ist in 158 gezeigt. Eine drucklose Leckströmungsleitung 160 erstreckt sich in eine senkrechte Richtung durch den Körper 140. An ihrem oberen Ende kommuniziert die Leckströmungsleitung 160 mit einer Leckströmungsarmaturenöffnung 162. Das untere Ende der Leckströmungspassage 160 kommuniziert mit einer drucklosen Leckströmungsöffnung 164, die sich in allgemein radialer Richtung zu der Mittenlinie des Kolbenzylinders oder der Zylinderbohrung erstreckt, die den Kolben 156 aufnimmt. Das untere Ende der Leitung 160 ist durch einen Stopfen in der Stopfenöffnung 165 verschlossen. Das radial äußere Ende der Öffnung 164 ist durch eine Muffe 148 blockiert, die in 9 am besten sichtbar ist.
  • Die Öffnung 164 entspricht der Öffnung 96 der Ausführungsform der 1, den Öffnungen 130 der Ausführungsform der 5 und den Öffnungen 130'' der Ausführungsform der 6. Die Öffnung 164 sieht man am besten in 9, die den Schnitt der Öffnung 164 mit der drucklosen Leckströmungsleitung 160 darstellt.
  • Eine Rückströmungsaussparung ist in 7, 8 und 9 in 166 dargestellt. Ein Abschnitt der Rückströmungsleitung in dem Körper 140, der mit der Aussparung 166 kommuniziert, ist in 7 und 9 in 168 gezeigt.
  • 9 zeigt die Hochdruckpumpkammer oder den Hohlraum 170 am oberen Ende des Kolbenzylinders oder der Zylinderbohrung 172. Die Kammer 170 kommuniziert mit der Hochdruckauslassarmatur 146 durch eine interne Hochdruckleitung 174.
  • Die Ventilkammer für die Darstellung der 7, 8 und 9 ist in 7 in 176 am besten sichtbar. Eine Kraftstoffzuführleitung 178 erstreckt sich zu dem Inneren der Ventilkammer 176 und ist mit der Kraftstoffeinlassströmungsarmatur 144, sichtbar in 8 und 9, verbunden. Die Ventilkammer nimmt einen Ventilaufbau auf, der dem Ventilaufbau der 1, 5 und 6 entspricht. Ein Abschnitt mit großem Durchmesser der Ventilkammer definiert eine Ventilfederkammer, die der Federkammer 88 der 1 und der Federkammer 88' der 5 entspricht. Das Ende der Ventilkammer, der Ventilkammer entgegen gesetzt, definiert eine Anschlagkammer, die in 7 in 180 teilweise angedeutet ist. Wie in dem Fall der Ausführungsformen der 1, 5 und 6, nimmt die Anschlagkammer 180 einen Ventilanschlag auf, der dem Ventilanschlag 78 der 1, dem Anschlag 78' der Ausführungsform der 5 und dem Anschlag 78'' der Ausführungsform der 6 entspricht. Die Anschlagkammer 180 umgibt den Anschlag und kommuniziert mit der Kraftstoffrücklaufaussparung 166 über eine interne Leitung, die in 7 in 168 am besten sichtbar ist.
  • Die drucklose Leckströmungsleitung 160 kommuniziert mit einem drucklosen Anschluss, der teilweise in 7 in 184 gezeigt ist, der in einer drucklosen Leckströmungsarmaturöffnung 162 aufgenommen ist, die in 8 sichtbar ist.
  • In 7 sieht man eine Überquerungsleitung 186, die die Kammer 180, welche den Ventilanschlag umgibt, mit der Ventilfederkammer am entgegen gesetzten Ende der Ventilkammer 176 verbindet.
  • Ferner sieht man in 7 Montagebolzenbohrungen 188, 188', 188'' und 188''', die einen Magnetantriebaufbau sichern, der in 7 und 8 nicht gezeigt ist, der aber im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 190 in 9 angegeben ist.
  • Ein Vorteil der Darstellung in den 7, 8 und 9 besteht in der Anpassungsfähigkeit für den Gebrauch mit existierenden Motorgussgehäusen ohne Änderungen am Motorgehäuse. Das Merkmal der drucklosen Leckströmung kann besonders vorteilhaft bei einem Motor für ein Fahrzeug verwendet werden, das lange Leerlaufperioden braucht. Der gleiche Motor kann in anderen Fahrzeugen mit hohen Belastungen verwendet werden, die für kontinuierlichen Hochleistungsbetrieb bei Autobahngeschwindigkeit mit relativ niedrigem Prozentsatz an Leeraufzeit bestimmt sind, wo der Bedarf für das Merkmal weniger wichtig ist.
  • Das Merkmal der drucklosen Leckströmung ist vorteilhafter, wenn der Motor mit einem höheren Prozentsatz an Leerlaufzeit verwendet wird, oder wenn das Fahrzeug häufig stoppt und wieder weiter fährt, wie bei Transportfahrzeugen im Stadtverkehr, zum Beispiel bei Bussen und Müllfahrzeugen. Wenn der gleiche Motor bei Fahrzeugen, die auf Autobahnen fahren, verwendet wird, bei welchen der größte Betriebszeitprozentsatz bei stärkerem Gasgeben und kontinuierlichen Autobahngeschwindigkeiten verbracht wird, ist die Gelegenheit für ein Schmierölverdünnen verringert, denn die hohen Drücke, die in der Einspritzerpumpenkammer erzeugt werden, würden eine leichte Einspritzerkörperverzerrung oder Belastung in eine radiale Richtung in der Zone der Hochdruckpumpenkammer ergeben. Dieser Zustand würde zu einer Verkleinerung des Freiraums für den Kolben an Stellen in der Kolbenzylinderbohrung nahe dem Nockenstößelsaufbau führen, was dazu führt, das Lecken vermindert wird.
  • Obwohl ausgewählte Ausführungsformen der Erfindung offenbart wurden, ist es für den Fachmann klar, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Derartige Änderungen und Äquivalente sind daher von den folgenden Patentansprüchen gedeckt.
  • Zusammenfassung:
  • Kraftstoffeinspritzpumpe in einem Kraftstoffzuführsystem mit Direkteinspritzung für einen Verbrennungsmotor, die eine Zylinderspule zum Steuern des Fluidtransfers von einer Hockdruckkammer zu einer Kraftstoffeinspritzdüse umfasst. Eine Zuführpassage und eine Rücklaufpassage liefern einen Kraftstoffströmungskreislauf für das Kraftstoffzuführsystem, wobei die Hochdruckkammer zum Teil durch einen mit einer Nockenwelle angetriebenen Kolben definiert ist. Ein unabhängiger Leckströmungspfad wird bereitgestellt, um das Kraftstoffleck an einem Kolben der Pumpe vorbei zu lassen, wobei sich der Kraftstoffströmungspfad zu einem drucklosen Kraftstofftank erstreckt.

Claims (9)

  1. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Injektorkörper umfasst, der eine zylindrische Kraftstoffpumpkammer definiert, einen Kolben, der zum Hin- und Herbewegen in der Pumpenkammer montiert ist, eine Hochdruck-Kraftstoffzuführleitung, die sich von der Pumpkammer zu einer Einspritzdüse erstreckt; – ein Steuerventil in der Kraftstoffzuführleitung, einen Magnetantrieb für das Steuerventil zum Herstellen und Unterbrechen der Zuführung von Kraftstoff von der Pumpkammer zu der Einspritzdüse; – einen Nockenmechanismus, der von dem Motor, der einen Nocken umfasst, der antreibbar in den Kolben eingreifen kann, angetrieben wird, wobei der Nockenmechanismus den Kolben in eine Hubrichtung hin- und herbewegt, um eine Hochdruck-Kraftstoffzufuhr zu der Einspritzdüse durchzuführen, wobei der Nockenmechanismus mit dem Schmieröl in dem Motor in Kommunikation ist; – eine Kraftstoffzuführleitung in dem Injektorkörper, die mit dem Steuerventil kommuniziert; – eine Strömungsrücklaufleitung in dem Injektorkörper, die mit dem Steuerventil kommuniziert; – eine drucklose Leckströmungsleitung in dem Injektorkörper; wobei die drucklose Leckströmungsleitung unabhängig und von der Kraftstoffzuführleitung und der Kraft stoffrücklaufleitung getrennt ist; wobei mindestens eine Kraftstoffleckströmungsöffnung in dem Pumpenkörper mit der Pumpenkammer kommuniziert und in Bezug auf den Kolben angeordnet ist, wobei sie von dem Kolben verdeckt ist, wenn dieser hin- und herbewegt wird, wobei sich die Leckströmungsöffnung zu der drucklosen Leckströmungsleitung erstreckt; wobei der Kolben Kraftstoff in der Pumpkammer verdrängt, während Kraftstoff durch die Hockdruck-Kraftstoffzuführleitung zu der Einspritzdüse gefördert wird; und ein vorausbestimmter maßgerechter Freiraum zwischen dem Kolben und der Pumpkammer, der einen Leckströmungspfad definiert, der zu der Leckströmungsöffnung der Pumpenkammer führt, während der Kolben bei einem Pumphub durch den Nockenmechanismus vorgeschoben wird, so dass das Mischen von Kraftstoff mit Motorschmieröl vermieden wird.
  2. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Antrieb für das Steuerventil eine Zylinderspule umfasst, die einen Teil eines elektronischen Controllers bildet, der auf die Motorbetriebsvariablen reagiert, um die Kraftstoffströmung von der Pumpenkammer durch das Steuerventil zu der Hochdruck-Kraftstoffzuführleitung herzustellen, wenn das Steuerventil von dem Antrieb zu einer geschlossenen Stellung bewegt wird, und um die Kraftstoffströmung von der Kraftstoffzuführleitung durch das Steuerventil zu der Pumpenkammer herzustellen, wenn das Ventil in eine offene Position bewegt wird.
  3. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leckströmungspfad zum Teil von einem Strömungspfad definiert wird, der von dem vorausbestimmten maßgerechten Freiraum geschaffen wird, wobei sich die drucklose Leckströmungsleitung zu einem Kraftstofftank erstreckt.
  4. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leckströmungspfad zum Teil von einem Ringraum definiert ist, der in dem Kolben ausgebildet ist, wobei der Ringraum mit der Leckströmungsöffnung kommuniziert, wenn der Pumpenkolben von dem Nockenmechanismus hin- und herbewegt wird, wobei das Kraftstoffleck um den Pumpenkolben durch die Leckströmungsöffnung austritt.
  5. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Leckströmungspfad zum Teil von einem Ringraum definiert ist, der in dem Pumpenkolben ausgebildet ist, wobei der Ringraum mit der Leckströmungsöffnung kommuniziert, wenn der Pumpenkolben von dem Nockenmechanismus hin- und herbewegt wird, wobei das Kraftstoffleck um den Pumpenkolben durch die Leckströmungsöffnung austritt.
  6. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Leckströmungspfad zum Teil von einem Ringraum definiert ist, der in dem Pumpenkolben ausgebildet ist, wobei der Ringraum mit der Leckströmungsöffnung kommuniziert, wenn der Pumpenkolben von dem Nockenmechanismus hin- und herbewegt wird, wobei das Kraftstoffleck um den Pumpenkolben durch die Leckströmungsöffnung austritt.
  7. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Motorgehäuse umfasst, das konfiguriert ist, um den Einspritzerkörper zu tragen, wobei sich die drucklose Leckströmungsleitung von der Leckströmungsöffnung durch den Injektorkörper zu einer Leckströmungsauslassstelle auf dem Injektor, die außerhalb des Motorgehäuses liegt, erstreckt.
  8. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei sich die drucklose Leckströmungsleitung von der Leckströmungsöffnung durch den Injektorkörper in eine Richtung erstreckt, die generell zu der Hubrichtung des Kolbens parallel ist.
  9. Kraftstoffeinspritzpumpenvorrichtung nach Anspruch 8, der einen drucklosen Leckströmungsleitungsanschluss an der Leckströmungsauslassstelle umfasst, durch welchen die Leckströmung durch eine Leitung zu einem drucklosen Tank zurückgeführt wird.
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