DE2145253A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

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Max-Josefs-Platz 6

STAFADYNE, INC., Wilson, Connecticut / USA

Kraftstoffeinspritzpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe, insbesondere von einem Typ gemäß der USA-Patentschrift 3 224 684·.

Bei sieb nach, innen öffnenden, druckbetätigten Einspritzpumpen für flüssigen Kraftstoff, von denen die Erfindung ausgeht, wird ein Tauchkolben oder Ventil durch den Druck des zu der Einspritzpumpe von einer zugeordneten Hochdruckpumpe gelieferten Kraftstoffs in abgemessenen Mengen oder Chargen von seinem Sitz abgehoben. Jede zugemessene Menge unter Druck stehenden Kraftstoffes wird von der Einspritzpumpe in eine Verbrennungskammer einer zugeordneten Brennkraftmaschine abgegeben, um diese bei gewünschter Drehzahl und gewünschtem Drehmoment zu betreiben. Die Zuführung des Kraftstoffes zu der Einspritzpumpe sowie die Abgabe hiervon werden zeitlich gesteuert, so daß sie zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Verdichtungshubes des Kolbens in dem zugeordneten Zylinder stattfinden.

Es ist wesentlich, daß die Einspritzpumpe den Kraftstoff in einem fein zerstäubten Strahl abgibt. Um einen solchen zerstäubten Strahl zu erzeugen, muß das Ventil der Einspritzpumpe frei sein, um zu "zittern", d.h. sich schnell und häufig zwischen einer Öffnungs- sowie einer Schließstellung während jeder Einspritzperiode zu bewegen. Um dies zu erreichen, ist es wesentlich, daß das Ventil in seiner Führung frei schwimmend

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angeordnet ist, um ein Pestfressen oder einen fehlerhaften Betrieb des Ventils in seiner Führung unter allen Betriebsbedingungen sowie über die gesamte Standzeit der Einspritzpumpe zu vermeiden.

Demgemäß liegt ein Hauptzweck der Erfindung in der Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Einspritzpumpe mit verringerter Neigung zum Pestfressen des Ventils nebst zugeordneten Fehlfunktionen unter allen Betriebsbedingungen. Eingeschlossen in diese Problemstellung ist die Schaffung von Elementen zur Verminderung von Veränderungen in der mechanischen Reibung, welche bei einer Hin- und Herbewegung auf das Ventil einwirkt.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer präzise arbeitenden Kraftstoffeinspritzpumpe mit hin- und hergehendem Ventil, welche wirtschaftlich herstellbar und zuverlässig im Betrieb ist.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer derartigen Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung, wobei das Ventil hydraulisch in seiner lagernden Führung zentriert ist. Eingeschlossen in diese Problemstellung ist die Schaffung von Elementen zur Sicherstellung eines Schmiermittelfilmes rund um den gesamten Umfang des Führungsteils des Ventils.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Einspritzpumpe der erwähnten Art zur Herbeiführung eines zwischen unterschiedlichen Einspritzpumpen sowie zwischen mit unterschiedlichen Versorgungspumpen und Maschinen ausgestatteten Einspritzpumpen verträglichen "Zitterns".

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäSen Kraftstoffeinspritzpumpe im Längsschnitt,

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Pig. 2 einen Führungsteil, welcher einen Bestandteil eines in der Einspritzpumpe gemäß Fig. 1 enthaltenen Ventils bildet.

Die veranschaulichte Einspritzpumpe umfaßt einen länglichen rohrförmigen Block 10 mit einer einen Durchtritt aufweisenden Spitze 12, welche an einem Ende des Blockes 10 angebracht ist, sowie einer zentralen Längsbohrung I4_f welche sich über die gesamte Länge des Blockes erstreckt. Innerhalb der zentralen Bohrung 14 befindet sich ein Tauchkolben oder Ventil 16 mit uiner konischen Spitze, welches mit einem konischen Ventilsitz 18 zusammenwirkt, der in der Spitze 12 ausgebildet ist, um die Abgabe von Kraftstoff seitens der Einspritzpumpe zu steuern. Eine Ventilführung 20 ist fest innerhalb der Bohrung 14 des Blockes 10 an einer von dem Ventilsitz entfernten Stelle angeordnet, um das Ventil 16 gleitend zu lagern und in koaxialer Ausrichtung mit dem Ventilsitz 18 zu halten.

Die Einspritzpumpe ist mit einem Kraftstoffeinlaß 24 versehen, welcher mit der Bohrung 14 des rohrförmigen Blockes 10 in Verbindung steht, um gesonderte abgemessene Mengen von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff abzugeben, der von einem (nicht gezeigten) Vorrat geliefert wird. Eine Feder 26 in einer Federkammer 28 oberhalb der Ventilführung 20 spannt das Ventil 16 nach unten gegen den Sitz mit einem Druck vor, welcher durch eine mit Gewinde versehene Haltebüchse 34 einstellbar ist, die innerhalb des Endes des rohrförmigen Blockes 10 aufgenommen und in justierter Stellung durch eine Kontermutter gehalten wird. Ein einstellbarer Anhebeanschlag 40 ist ebenfalls vorgesehen, um die Anhebung des Ventils 16 gegenüber dem Ventilsitz 18 zu begrenzen.

Wenn jede gesonderte Menge unter Druck stehenden Kraftstoffs, welcher zu dem F*-η"¹»R 24 der Einspritzpumpe abgegeben wird, den Druck äss Kraftstoffes innerhalb der Bohrung 14 auf einen Wert steigert, welcher zur Überwindung der Vorspannung der Feder 26 ausreicht, so wird das Ventil 16 nach oben von dem Ventilsitz 18 wegbewegt, wobei die Menge des Kraftstoffes durch

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die Mündungen in der Ventilspitze 12 abgegeben wird.

Wie oben erwähnt wurde, ist es für einen glatten Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe wichtig, daß sich der Tauchkolben zu jedem Zeitpunkt während der Einspritzperiode frei und schnell hin- und herbewegen kann, um das richtige "Zittern" des Ventils und das Einspritzen des sich hieraus ergebenden gewünschten zerstäubten Kraftstoffstrahls in die Verbrennungskammer der zugeordneten Maschine zu bewirken. Dieser Vorgang wird anfänglich durch die Ausrichtung des Ventils 16 mit dem Ventilsitz 18 und durch Herstellung eines¹ geläppten Sitzes der Oberflächen der Bohrung der Ventilführung 20 sowie des Teiles des Ventils 16 erzielt, das darin aufgenommen ist, um die Reibung und seitliche Kräfte zu vermindern, welche eine Verbindung oder ein Pressen des Ventils 16 in der Ventilführung 20 hervorrufen könnten.

Gemäß Eig, 1 ist ein Paar ringförmiger Vertiefungen zwischen den Lagerflächen der Ventilführung 20 und denjenigen des Pührungsteils 16a des Ventils 16 vorgesehen. Die Vertiefungen sind durch ein Paar in Längsrichtung einen Abstand aufweisender TJmfangsnuten 50, 52 an der Außenfläche des Ventils 16 gebildet, wobei die Nuten zwischen den Enden der Ventilführung 20 angeordnet sind, so daß die hierauf angepaßte Lagerfläche der Ventilführung 20 die Nuten zu jedem Zeitpunkt während des Betriebes überdeckt.

Gemäß Mg. 2 weisen die Nuten 50, 52 einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt' mit einem eingeschlossenen Winkel von etwa 60° auf. Ein mit solchen Nuten 50, 52 im Längsabstand von etwa 2,5 mm auseinanderliegend bei einer Nuttiefe von etwa 0,13 - 0,38 mm erwies sich als zufriedenstellend zur Erzielung der erfindungsgemäß angestrebten Wirkung.

Bei einer solchen Anordnung der Nuten, daß diese jederzeit während des Betriebes durch die hierauf angepaßte Fläche der Ventilführung 20 überdeckt werden, sind die Nuten gegenüber einer Zerstörung durch Bruchstücke bzw. durch deren Ansammlung

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geschützt, was sonst als Ergebnis des Vorliegens von verschmutzenden Festkörperteilchen in dem Kraftstoff auftreten könnte.

Es erwies sich, daß die beiden Hüten gemäß der vorangehenden Beschreibung zu Ventilen führen, welche die Erfordernisse hinsichtlich des "Zitterns" mit einem hohen Maß an Gleichförmigkeit von Einspritzpumpe zu Einspritzpumpe sowie von Maschine zu Maschine erfüllen, mit dem Ergebnis, daß die Ausschußrate von Einspritzpumpen, die mit solchen Nuten versehen sind, 1/6 oder weniger gegenüber der Ausschußrate gleichartiger und nicht mit den Nuten versehener Einspritzpumpen beträgt.

Bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung beträgt die allgemein zur Verfügung stehende Einspritzperiode für den Kraftstoff während jedes Verdichtungshubes etwa 20° aus einer Kurbelwellendrehung von jeweils 720 . Wenn eine solche Maschine bei etwa 3000 U/min läuft, so beträgt die Zeitperiode zur Einspritzung einer Kraftstoffmenge etwa 11,1 Millisekunden. Es versteht sich, daß die hohen kurzdauernden Drücke, wie sie innerhalb der Bohrung 14 der Einspritzpumpe während der Einspritzperiode für eine solche Maschine auftreten, einen hohen differentiellen Druck gegenüber dem Druck in der Federkammer 28 aufbauen, welche durch einen Ablaufdurchtritt 42 entlüftet ist. Obgleich der Führungsteil 16a des Ventils 16 sowie die angepaßte Fläche der Führung 20 mit präzisen Abmessungen hergestellt sind, um einen Leckfluß in die Federkammer 28 während der Einspritzperiode zu verhindern, ergibt sich dennoch, daß ein geringer Leckfluß stattfindet. Ferner schafft auch die Schnelligkeit des Aufbaus sowie des Abbaues von Hochdruck innerhalb der Bohrung 14 während der Einspritzperiode übergangsmäßige differentielle Drücke innerhalb der Bohrung 14 infolge hydraulischer Druckwellen und hydraulischer Massenträgheit. Derartige vorübergehende differentielle Drücke n*en der Führung 20 können Seitenkräfte an dem Ventil 16 aufbauen, welche das Ventil in Seitenrichtung vorspannen. Ein solcher Zustand erzeugt sich von selbst, da er zu einem größeren Spiel (und geringerem Widerstand für den

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Leckfluß) an einer Seite des Ventils als an der entgegengesetzten Seite führt. Durch die Erfindung werden die Wirkungen dieses Zustandes vermindert, indem die verhältnismäßig unbehinderte Strömung von Schmiermittel rund um den Umfang des Ventilführungsteils 16a durch Verwendung der Nuten 50, 52 sichergestellt wird. Dies dient zur Zentrierung des Ventils sowie zur Reduzierung mechanischer Reibung zwischen dem Ventil 16 und der Ventilführung 20 durch Förderung einer gleichförmigen Schmiermittelschicht rund um den Ventilführungsteil 16a.

Ferner ermöglicht die schnelle Hin- und Herbewegung dea Ventils während der Einspritzperiode zur Erzeugung des gewünschten "Zitterns" in Verbindung mit der abgeschrägten Form der Nuten in der Richtung der Hin- und Herbewegung eine Auswärts komponente der Kraft auf den Kraftstoff in den Nuten 50, 52, um den Kraftstoff gegen die Lagerfläche der Führung 20 vorzuspannen, welche die Nuten 50, 52 überdeckt. Dies unterstützt eine Förderung des Aufbaus und der Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Schmiermittelschicht rund um den gesamten Umfang des Ventilteils 16a, wobei zusätzlich sichergestellt wird, daß jegliches Bestreben eines Anlegens oder eines Fressens der Menge vermindert werden.

Die Erfindung schafft also eine sich nach innen öffnende, druckbetätigte Einspritzpumpe, welche die Gleichförmigkeit der Zerstäubung des hiervon abgegebenen Kraftstoffes fördert, indem die Möglichkeit eines Fressens oder erhöhter mechanischer Reibung zwischen dem Ventil sowie dessen Führung vermindert wird.

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Claims (5)

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   Einspritzpumpe für flüseigen Kraftstoff zwecks impulsmäßiger Abgabe von Mengen flüssigen Kraftstoffes an die Verbrennungskammer einer zugeordneten Maschine, wobei der Kraftstoff von einer Hochdruck-Kraftstoffquelle geliefert wird, mit einem rohrförmigen Block nebst einer mit einem Ventilsitz sowie einer Abgabespitze an einem Ende ausgestatteten Bohrung, einem druckbetätigten, nach innen öffnenden Ventil in der Bohrung, Vorspannungselementen zur Vorspannung des Ventils gegen den Ventilsitz und einer mit einem Durchtritt versehenen Ventilführung zur Schließung des Endes der von dem Ventilsitz entfernten Bohrung, wobei das Ventil einen in dem Durchtritt der Ventilführung vorgesehenen Lagerteil aufweist, um das Ventil für hin- und hergehende Bewegung gegen den Ventilsitz sowie von diesem weg zu lagern, gekennzeichnet durch Mittel (Nuten 50, 52) zur Schaffung eines Durchlasses für die Kraftstoffströmung um den Umfang des Legerteils zwischen den Enden der Führung.
2. 2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Bildung des Durchlasses eine Umfangsnut (Nuten 50, 52) rund um den Lagerteil des Ventils umfaßt.
3. 3. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von einen Längsabstand aufweisenden Umfangsnut en (50, 52) an dem Lagerteil des Ventils vorgesehen ist.
4. 4. Einepritspuntpe nach einem der Ansprüche 1 - 3,-dadurch gekennzeichnet, daß die Nut bzw. Nuten (50, 52) einen allgemein V-förmigen Querschnitt in Axialrichtung aufweisen.
5. 5. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten zu jedem Zeitpunkt während der Hin- und Herbewegung des Ventils unterhalb des angepaßten

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   Lagerteils des Durchtrittes der Ventilführung liegen/

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