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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf das Pumpen von Strömungsmittel
und insbesondere auf Brennstoffeinspritzvorrichtungen, die einen
frei schwimmenden Stößel aufweisen,
der von dem Sitz über
einem Teil seiner Bewegung entkoppelt werden kann.
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Hintergrund
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Herkömmliche
mechanisch betätigte
Brennstoffeinspritzvorrichtungen weisen eine Mitnehmeranordnung
mit einem Stößel und
einem Mitnehmer auf, die mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Ein Beispiel einer solchen Tappet- bzw. Mitnehmeranordnung wird gelehrt
in US-A-4 531 672. Diese Schrift lehrt einen Mitnehmer und einen
Stößel, die
mechanisch durch eine Feder gekoppelt sind, was somit gestattet,
dass der Stößel mit
dem Mitnehmer unter der Wirkung einer Mitnehmerfeder am Ende eines
Einspritzereignisses zurückgezogen
wird. Während
die Leistung von Mitnehmeranordnungen akzeptabel gewesen ist, haben
Probleme, die mit Fressen und Grübchenbildung
am Stößel assoziiert
sind, genauso wie Kavitation, die Ingenieure zur Suche nach Verbesserungen
veranlasst. Wenn beispielsweise ein Stößel oder ein Mitnehmer in seiner
Führungsbohrung
fehlausgerichtet ist, kann die Außenfläche der Komponente abgenutzt
werden. Schließlich
kann diese Grübchenbildung
zu einem Versagen des Stößels führen. Zusätzlich wird
im Fall eines Fressens eines Stößels in
einer Mitnehmeranordnung, wie dies in US-A-4 531 672 gelehrt wird,
verhindert, dass die Mitnehmerfeder sich ausdehnt, was eine Trennung zwischen
den Ventilstrangkomponenten gestatten wird und einen größeren Schaden
am Ventilstrang und am Motor verursachen kann. Weiterhin wird bei Brennstoffeinspritzvorrichtungen,
die die Mitnehmeranordnungskonstruktion verwenden, die in US-A-4 531
672 gelehrt wird, der Stößel durch
die Aufwärtsbewegung
der Mitnehmerfeder zurückgezogen, wenn
der Kipphebel sich nach oben bewegt und den abwärts gerichteten Druck freigibt,
der auf den Mitnehmer ausgeübt
wird. Wenn Brennstoff nicht in die Brennstoffdruckkammer so schnell
zurücklaufen kann,
wie sich der Stößel zurückzieht,
können
die Brennstoffdurchlässe
frei von Druck werden. Dies kann Kavitationsblasen erzeugen, die
die verschiedenen Oberflächen
des Einspritzvorrichtungskörpers und
der Brennstoffdurchlässe
abnutzen können, wenn
sie zusammenfallen. Probleme, die durch Kavitationserosion hervorgerufen
werden, können
eine beträchtliche
Quelle von Abnutzung und Versagensfällen in Brennstoffsystemen
sein.
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EP-A-0
683 314 offenbart einen abnutzungs- und fressbeständigen Zeitsteuerstößel für eine Zeitsteueranordnung
in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor.
Der Zeitsteuerstößel wird
aus einer Keramik mit hoher thermischer Expansion mit einem thermischen
Expansionskoeffizienten von mehr als 6 × 10–6/°C und einer
Härte von
mehr als 800 kg/mm2 geformt, was ein erwünschtes
Durchmesserspiel und eine effiziente Funktion des Stößels aufrecht
erhält,
und zwar ohne Fressen oder Hängen
unter den axialen Belastungen, tangentialen Belastungen und Druckbelastungen,
die in der Betriebsumgebung der Brennstoffeinspritzvorrichtung angetroffen
werden. Bevorzugte Keramiken mit hoher thermischer Expansion sind
Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd-Zirkonoxyd und Aluminiumoxyd.
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US-A-5
533 672 offenbart eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit geschlossener
Düse, eine
Einspritzzeitsteuerkammer und eine Einspritzkammer und ein Zumessstößel/Ventil,
welches sich in einer Bohrung dazwischen bewegt. Ein Durchlass von
der Einspritzkammer zu den Einspritzsprühdurchlässen wird von einem Nadelventil
geschlossen. Ein Kolbennapf sitzt auf einem Ende der Nadelventilverschlussfeder,
wobei das andere, welches auf dem Nadelzeitsteuerüberlaufdurchlassweg
aufgesetzt ist, durch einen Zumessstößel geöffnet wird und Brennstoff von
der Einspritzvorrichtungszeitsteuerkammer überlaufen lässt, um einen Einspritznadelventilfederbelastungskolben
weg von einer Ruheposition zum Federsitz auf dem Ventil zu treiben
und eine zusätzliche
Kraft auf die Ventilverschlussfeder am Ende der Einspritzung aufzubringen.
In einem Ausführungsbeispiel
hat ein Durchlassweg von dem Raum über dem Federbelastungskolben
zu einer Ablaufleitung eine Zumessöffnung darin, um einen Druck
auf dem Kolben aufrecht zu erhalten, um das Ventil lang genug geschlossen
zu halten, dass der Verbrennungsdruck im Zylinder vor der Rückkehr des
Federsitzkolbens in die ursprüngliche
Ruheposition abfällt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird ein Ringventil anstatt dem mit Zumessöffnung versehenen Durchlassweg verwendet,
um die Überlaufrate
zu steuern und dadurch den Druck für die benötigte Dauer aufrecht zu erhalten.
In beiden Ausführungsbeispielen
wird der Weg des Kolbens in einer Federbelastungsrichtung durch
eine Anlageschulter begrenzt, um die gesamte maximale Verschlusskraft
des Nadelventils auf dem Ventilsitz zu begrenzen. Andere Ausführungsbeispiele
entlüften
positiv die Einspritzvorrichtungskammer durch einen eingeschränkten Durchlassweg,
um während
der Zeitsteuerung einen Brennstoffüberlauf ablaufen zu lassen,
und zwar zur Dekompression des Einspritzbrennstoffes in der Einspritzvorrichtung
am Ende der Einspritzung.
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US-A-6
029 902 offenbart eine Brennstoffeinspritzeinheit, die einen Zeitsteuerstößel aufweist, der
zwischen oberen und unteren Stößeln positioniert
ist, weiter mit einer Zeitsteuerkammer, die zwischen dem Zeitsteuerstößel und
dem oberen Stößel positioniert
ist, und einer Federkammer, die zwischen dem Zeitsteuerstößel und
einer Zumesskammer positioniert ist, um eine oder mehrere Federn
zur Vorspannung der Stößel zu enthalten.
Eine Federkammerablaufventilvorrichtung ist vorgesehen, um Brennstoff
in der Federkammer zu einem Niederdruckablauf zu leiten, während die
Federkammer von dem Niederdruckablaufsystem isoliert wird, wodurch Druckvariationen
in dem Ablaufsystem davon abgehalten werden, in die Federkammer
einzutreten und auf den Zeitsteuerstößel zu wirken. Zusätzlich ist eine
Spülschaltung
vorgesehen, um einen Spülbrennstofffluss
und Verbrennungsgas von der Einspritzvorrichtung direkt zum Niederdruckablauf
zu leiten, und zwar ohne Verbindung mit der Federkammer. Folglich
werden die Druckvariationen in der Federkammer minimiert, wodurch
die Variationen in der Vorspannkraft auf den Zeitsteuerstößel verringert werden,
um eine präzise
Steuerung der Zeitsteuerströmungsmittelzumessung
in die Zeitsteuerkammer durch einfaches Variieren des Zeitsteuerströmungsmitteldrucks
zu gestatten.
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EP-A-0
805 270 offenbart eine Elektromagnetventileinheit in der Mitte des
Brennstoffversorgungspfades, der zu dem Kompressionsraum in den Einspritzpumpenhauptkörper führt, und
die Brennstoffeinspritzmenge wird durch eine Steuerung von Öffnung/Verschluss
der Elektromagnetventileinheit eingestellt. In diesem Brennstoffeinspritzsystem
wird das Kolbenventil bewegt, bis es auf dem Ventilsitz während der
Voreinspritzung aufsitzt, die vor der Haupteinspritzung ausgeführt wird.
Mittel, um den Brennstoff von innerhalb des Kompressionsraums lecken
zu lassen, sind in dem Einspritzpumpenhauptkörper vorgesehen, und die Zeitperiode,
während
der der Brennstoff im Kompressionsraum über die Mitte zum Herauslecken
herausleckt, und der Zeitperiode, während der der Brennstoffversorgungspfad
dadurch eingeschränkt
wird, dass das Kolbenventil auf dem Ventilsitz aufsitzt, werden
kombiniert, um die Bewegung des Kolbenventils zu stabilisieren.
Folglich wird eine kleine Größe für die Voreinspritzung
erreicht, die nahezu konstant ist, und zwar ungeachtet der Drehzahl
des Motors. Wenn ein Antriebsimpuls, der den Brennstoffversorgungspfad über die
Periode schließt,
während
der der Brennstoff leckt, zur Elektromagnetventileinheit geliefert
wird, muss auch die Elektromagnetventileinheit nur einmal betätigt werden,
und stabile Einspritzcharakteristiken werden von der Voreinspritzung über die
Haupteinspritzung erreicht.
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Schließlich sei
hingewiesen auf US-A-5 094 215, die eine Brennstoffeinspritzeinheit
offenbart, die geeignet ist, um Brennstoff von einer Brennstoffversorgung
mit einem relativ niedrigen Druck aufzunehmen, und die geeignet
ist, um Brennstoff mit einem relativ hohen Druck in die Brennkammer
eines Verbrennungsmotors einzuspritzen, die einen Einspritzvorrichtungskörper mit
einer ersten inneren Bohrung und einer Einspritzvorrichtungszumessöffnung aufweist,
und einen Stößel, der
zur Hin- und Herbewegung in der ersten inneren Bohrung montiert
ist, um eine Brennstoffdruckkammer bzw. Brennstoffkompressionskammer
mit variablem Volumen zu definieren, die einen nockenbetätigten oberen
Stößelteil und
einen unteren Stößelteil
aufweist, der in der ersten inneren Bohrung zwischen der Brennstoffdruckkammer
mit variablem Volumen und dem oberen Stößelteil befestigt ist. Während der
obere Stößelteil
in seiner zurückgezogenen
Position ist, wird Niederdruckbrennstoff von der Brennstoffversorgung
zu der Brennstoffdruckkammer mit variablem Volumen geliefert. Eine
Feder ist in der ersten inneren Bohrung positioniert, um die oberen
und unteren Stößelteile voneinander
weg vorzuspannen, um dadurch eine Variation des Brennstoffvolumens
zu gestatten, welches in die Brennstoffdruckkammer mit variablem
Volumen während
jedes Zyklus des Einspritzbetriebs fließt, und zwar abhängig von
dem Druck des Brennstoffes von der Brennstoffversorgung. Eine Ventilanordnung,
die ein Ventilelement aufweist, welches zur Hin- und Herbewegung
in einer zweiten inneren Bohrung montiert ist, steuert den Brennstofffluss
von der Brennstoffdruckkammer mit variablem Volumen zu der Einspritzvorrichtungszumessöffnung.
Die Ventilanordnung gestattet, dass Brennstoff durch die Einspritzvorrichtungszumessöffnung nur
während
der Zeit ausgelassen wird, zu der der obere Stößelteil in seiner vollständig vorgeschobenen
Position ist, so dass der Einspritzdruck unabhängig von der Geschwindigkeit
ist, mit der sich der obere Stößelteil zwischen
seiner zurückgezogenen
und vorgeschobenen Position bewegt.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der
oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung nach
Anspruch 1 vorgesehen. Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Pumpen von Strömungsmittel
nach Anspruch 8 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung können
aus den Unteransprüchen
gewonnen werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht eines Motors mit
einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die
darin eingebaut ist;
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2 ist
eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer mechanisch
betätigten
Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht des Mitnehmer- und
Stößelabschnittes der
Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2; und
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4 ist
eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels
des Mitnehmer- und Stößelabschnittes
zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2.
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Detaillierte
Beschreibung
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Nun
mit Bezug auf 1 hat ein Motor 10 eine
Brennstoffeinspritzvorrichtung 11, die so eingebaut ist,
dass ein Düsenauslass 13 sich
in eine Zylinderbohrung öffnet,
wie bei einem herkömmlichen Dieselmotor.
Mit jedem Zyklus des Motors wird eine Hubanordnung 19 nach
oben um eine Hubgruppenwelle 18 bewegt. Die Hubanordnung 19 wirkt
auf eine Kipphebelanordnung 16, die montiert ist, um eine Kipphebelwelle 17 zu
schwenken. Ein Teil der Kipphebelanordnung 16 ist in Kontakt
mit einem Mitnehmer 14, der in den Einspritzvorrichtungskörper 12 der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 eingepasst
ist. Eine Druckfeder 15 hat ein Ende, welches in Kontakt
mit dem Einspritzvorrichtungskörper 12 ist,
und ein anderes Ende in Kontakt mit dem Mitnehmer 14. Die Druckfeder 15 drückt normalerweise
den Mitnehmer 14 weg vom Einspritzvorrichtungskörper 12,
so dass die Kipphebelanordnung 16 einen Kontakt mit dem Mitnehmer 14 in
herkömmlicher
Weise hält.
Mit jedem Leistungszyklus des Motors 10 wird der Mitnehmer 14 nach
unten getrieben, um einen Stößel bzw. Kolben
in dem Einspritzvorrichtungskörper 12 zu
bewegen. Der Abwärtshub
des Stößels in
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 setzt Brennstoff
unter Druck, so dass Brennstoff beginnt, aus dem Düsenauslass 13 herauszusprühen.
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Nun
mit Bezug auf die 2 und 3 sind dort
geschnittene Seitenansichten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 und
der Pumpenanordnung 21 gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Die Pumpenanordnung 21 ist vorzugsweise eine Mitnehmeranordnung 20,
die ein Arbeitselement, den Mitnehmer 14, hat, welches
in Kontakt mit der Kipphebelanordnung 16 gehalten wird.
Der Mitnehmer 14 ist bewegbar in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 montiert und
hat eine Führungsfläche 22,
die in einer Mitnehmerbohrung 24 geführt ist, die von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
wird. Der Mitnehmer 14 ist bewegbar zwischen einer oberen
zurückgezogenen
Position und einer unteren vorgeschobenen Position und ist zu seiner
zurückgezogenen
Position durch eine Vorspannfeder 15 vorgespannt. Wenn
die Kipphebelanordnung 16 in ihrer unteren Position ist, übt sie eine
Abwärtskraft
auf den Mitnehmer 14 aus, die den Mitnehmer 14 zu
ihrer vorgeschobenen Position gegen die Wirkung der Vorspannfeder 15 bewegt.
Wenn die Kipphebelanordnung 16 zu ihrer oberen Position
zurückkehrt,
wird die Kraft auf dem Mitnehmer 14 entlastet, so dass
die Anordnung zu ihrer zurückgezogenen
Position unter der Wirkung der Vorspannfeder 15 zurückkehrt.
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Die
Mitnehmeranordnung 20 hat auch einen freischwimmenden Stößel 30,
der nicht an dem Mitnehmer 14 angebracht ist und in der
Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 positioniert ist, um
sich zwischen einer vorgeschobenen Position und einer zurückgezogenen
Position in einer Stößelbohrung 35 zu
bewegen, die von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
wird. Der Stößel 30 hat
eine Führungsfläche 32,
die gestattet, dass der Stößel 30 in
der Stößelbohrung 35 geführt wird.
Zum Beginn eines Einspritzereignisses, wenn der Mitnehmer 14 zu
seiner vorgeschobenen Position durch die Kipphebelanordnung 16 bewegt
wird, drückt
er den Stößel 30 zu
seiner vorgeschobenen Position in entsprechender Weise. Während dieses
Abwärtshubes
wirken der Mitnehmer 14 und der Stößel 30 als die Mittel
zum Kompri mieren von Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 42,
die durch den Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
wird. Der Stößel 30 wird
zu seiner zurückgezogenen
Position durch den Brennstoffdruck von einer Brennstoffquelle 41 über einen
Brennstoffeinlass 43 zurückgebracht, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
wird. Weil der Stößel 30 nicht mechanisch
mit dem Mitnehmer 14 verbunden ist, wird der Stößel 30 nicht
zu seiner zurückgezogenen Position
zusammen mit dem Mitnehmer 14 durch die Wirkung der Vorspannfeder 15 bewegt.
Stattdessen wird der Stößel 30 zu
seiner zurückgezogenen
Position durch den Brennstoffdruck in den Brennstoffversorgungsleitungen
bewegt. Während
der Brennstoffversorgungsdruck im Vergleich mit dem Einspritzdruck
relativ niedrig ist, ist er hoch genug, um den Stößel 30 zurück zu seiner
zurückgezogenen
Position zu bewegen.
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Es
sei bemerkt, dass weil der Stößel 30 nicht mechanisch
mit dem Mitnehmer 14 verbunden ist, sondern stattdessen
ein freischwimmender Stößel ist,
einige der Probleme vermieden werden können, die bei den Brennstoffeinspritzvorrichtungen
angetroffen werden, die herkömmliche
Mitnehmeranordnungen verwenden. Beispielsweise wird bei Mitnehmeranordnungen
mit einem Stößel, der
mechanisch an einem Mitnehmer angebracht ist, der Stößel durch die
Mitnehmerfeder während
des Aufwärtshubes
des Mitnehmers nach oben gezogen. Daher ist es möglich, dass der Stößel sich
zu seiner oberen Position schneller bewegt als der Brennstoff die
Brennstoffdruckkammer nachfüllen
kann. Dies kann zu einem Unterdruck in den Brennstoffdurchlässen bis
zu Kavitationsniveaus führen
und kann zur Folge haben, dass sich Kavitationsblasen in diesen
Durchlässen bilden.
Wenn die Kavitationsblasen zusammenfallen, können sie eine Erosion der benachbarten
Brennstoffeinspritzvorrichtungsflächen verursachen, was zu schweren
Problemen in der Brennstoffeinspritzvorrichtung führen kann.
Weil jedoch der Stößel 30 der
vorliegenden Erfindung nach oben zu seiner zurückgezogenen Position durch
den Druck des Brennstoffes von der Quelle 41 zurückgezogen
wird, und zwar anstatt unter der Wirkung der Vorspannfeder 15,
kann er sich nur so schnell zurückziehen,
wie es der Versorgungsdruck gestattet. Daher wird der Druck in den
Brennstoffdurchlässen
aufrecht erhalten, und Kavitationsdruckniveaus werden nicht erreicht.
Zusätzlich
zur Trennung von Mitnehmer 14 und Stößel 30 zur Vermeidung
von Kavitationsproblemen kann der Stößel 30 auch getrennt
vom Mitnehmer 14 sein, wenn der Motor 10 ausgeschaltet
ist. In diesem Fall hat ein Mangel an Brennstoffdruck zur Folge,
dass der Stößel 30 sich
zu seiner vorgeschobenen Position aufgrund der Schwerkraft bewegt. Wenn
der Motor 10 wieder gestartet wird, steigt der Brennstoffversorgungsdruck
wieder, und der Stößel 30 wird
zu seiner zurückgezogenen
Position zum Betrieb zurückgebracht.
Dieser Prozess wird erleichtert, indem man vorzugsweise die Unterseite
des Stößels 30 konvex
macht, um den Kontaktflächenbereich
zu minimieren. Schließlich
kann der Stößel 30 sich
auch vom Mitnehmer 14 aufgrund von dynamischen Kräften in
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 trennen.
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Nun
mit Rückbezug
auf die Mitnehmeranordnung 20 ist eine erste Kontaktfläche 23,
die an dem Mitnehmer 14 vorgesehen ist, benachbart zu einer zweiten
Kontaktfläche 33 gelegen,
die am Stößel 30 vorgesehen
ist. Vorzugsweise ist entweder die erste Kontaktfläche 23 oder
die zweite Kontaktfläche 33 konvex,
und die andere Fläche
ist vorzugsweise eben oder konkav, und zwar mit einem größeren Radius
als die konvexe Fläche.
Dies wird gestatten, dass der Kontaktpunkt zwischen diesen Oberflächen entlang
einer Mittellinie 28 des Mitnehmers 14 und des
Stößels 30 liegt.
Wenn sich somit der Mitnehmer 14 nach unten unter der Wirkung
der Kipphebelanordnung 16 bewegt, wird die Kraft, die auf
den Stößel 30 ausgeübt wird,
entlang einer Mittellinie 28 von diesen Komponenten gerichtet
sein. Wenn die Kraft, die auf den Stößel 30 ausgeübt wird,
entlang der Mittellinie 28 gerichtet ist, können Seitenkräfte, die
auf den Stößel 30 wirken,
reduziert werden, wobei daher die Wahrscheinlichkeit einer Grübchenbildung
oder eines Fressens des Stößels minimiert
wird. Eine Grübchenbildung
kann auftreten, wenn der Stößel 30 oder der
Mitnehmer 14 gegen seine jeweilige Führungsfläche reibt, was bewirkt, dass
die Komponente sich abnutzt und schließlich versagt. Während es
vorzuziehen ist, dass die erste Kontaktfläche 23 und die zweite
Kontaktfläche 33 beide
konvexe Oberflächen
sind, ist dies nicht nötig.
Es sei beispielsweise bemerkt, dass die Seitenkräfte auch dadurch verringert
wer den könnten,
dass man nur eine, d.h. die erste Kontaktfläche 23 oder zweite
Kontaktfläche 33 zu
einer konvexen Oberfläche
macht, oder dass man beide Oberflächen eben und senkrecht zur
Mittellinie 28 macht. In diesem Fall würde die Kraft, die auf die Komponenten
ausgeübt
wird, immer noch entlang der Mittellinie des Mitnehmers 14 und
des Stößels 30 gerichtet
sein.
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Nun
mit Bezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 definiert
der Stößel 30 vorzugsweise nicht
irgendwelche inneren Durchlässe,
die zur Brennstoffdruckkammer 42 führen. Wenn der Stößel 30 und
der Mitnehmer 14 außer
Kontakt sind, bildet sich daher ein Hohlraum 25 zwischen
der ersten Kontaktfläche 23 und
der zweiten Kontaktfläche 33,
der strömungsmittelmäßig vom
Brennstoffeinlass 43 isoliert ist, jedoch immer zu einer
Niederdruckentlüftung 29 offen
ist. Dies wird gestatten, dass der Stößel 30 und der Mitnehmer 14 sich
ohne irgendeinen wesentlichen Einfluss von den Strömungsmittelkräften im Hohlraum 25 über der
zweiten Kontaktfläche 33 vorwärts bewegen
und zurückziehen.
Während
es keine Strömungsmitteldurchlässe gibt,
die die Brennstoffdruckkammer 42 mit dem Hohlraum 25 oder
der Stößelbohrung 35 verbinden,
sei jedoch bemerkt, dass es möglich
ist, dass Brennstoff über
den Stößel 30 hinaus
während
seines Abwärtshubes
nach oben wandert. Daher hat die vorliegende Erfindung vorzugsweise
eine Anzahl von Merkmalen, um zu verhindern, dass der Brennstoff,
der in die Stößelbohrung 35 wandert,
beträchtlich
die Bewegung des Stößels 30 und
des Mitnehmers 14 beeinflusst und in den Motor wandert.
Erstens kann, wenn Hochdruckbrennstoff beginnt, nach oben in der
Stößelbohrung 35 zu
laufen, eine Brennstoffmenge in einen Ring 38 fließen, der
von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert wird.
Wenn Brennstoff in den Ring 38 fließt, fällt sein Druck ab, und er kann
aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 über einen
Entlüftungsdurchlass 39 fließen, der
von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
wird. Weil jedoch der Druck des Brennstoffes in der Brennstoffdruckkammer 42 und
der Stößelbohrung 35 extrem
hoch ist, wird ein Teil des Brennstoffes nicht in den Ring 38 fließen, sondern
wird weiter nach oben um den Stößel 30 herum
wandern. Die Stößelbohrung 35 hat
ein konstantes Durchmesserspiel, weil der Stößel 30 zylindrisch
und daher symmetrisch ist. Es sei be merkt, dass je länger die
Distanz ist, über
die Brennstoff nach oben mit einem konstanten Durchmesserspiel wandern
muss, desto niedriger die Brennstoffmenge ist, die aus der Einspritzvorrichtungsmitnehmeranordnung
herauslecken würde.
Daher wird die Distanz, über
die der Stößel 30 mit
einer Bohrung mit konstantem Durchmesser über den Ring geführt ist,
im Vergleich zu früheren
Brennstoffeinspritzvorrichtungen ungefähr verdoppelt. Dieses Merkmal
kann verhindern, dass Brennstoff mit der Bewegung des Stößels 30 und
des Mitnehmers 14 in unerwünschter Weise in Gegenwirkung
tritt, und auch aus der Einspritzvorrichtung leckt und sich mit
Motoröl
vermischt.
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Während ein
Großteil
der Komponenten des Motors 10 und der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 vorzugsweise
aus herkömmlichen
Materialien zusammengesetzt sind, ist der Stößel 30 vorzugsweise aus
einem nicht-metallischen
Material hergestellt, wie beispielsweise aus einem Keramikmaterial.
Wie veranschaulicht, ist der Stößel 30 vorzugsweise
eine zylindrische homogene Komponente, die nicht irgendwelche inneren
Durchlässe
oder scharfen Kanten definiert. Daher kann ein Keramikmaterial oder ein
anderes nicht-metallisches Material, welches durch diese Arten von
Merkmalen geschwächt
wird, erfolgreich für
diese Komponente verwendet werden. Zusätzlich sind Keramikmaterialien
für diese
Anwendung vorzuziehen, weil sie einen höheren Widerstand gegen Grübchenbildung
und Fressen haben als andere Stößelmaterialien,
wie beispielsweise Stahl. Man nimmt an, dass Keramikstößel eine
bessere Beständigkeit
gegen diese unerwünschten
Phänomene
aufgrund der harten glatten Außenfläche der Komponente
haben. Zusätzlich
tendieren Keramiken auch dazu, eine höhere Beständigkeit gegen Verzerrung zu
haben als dies ihre entsprechenden Teile aus Stahl oder Metall haben.
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Während eines
Einspritzereignisses, wenn der Stößel 30 seinen Abwärtshub zu
seiner vorgeschobenen Position hin ausführt, können die Druckkräfte, die
auf seine Ober- und Unterseiten vom Stößel 14 und dem hohen
Druck in der Brennstoffdruckkammer 42 ausgeübt werden,
bewirken, dass die Kompo nente sich in der Form verzerrt und kürzer und breiter
wird. Dies führt
zu einer Verringerung des Spiels zwischen dem Stößel 30 und der Stößelbohrung 35,
wobei das Ergebnis davon eine Steigerung der Grübchenbildung oder der Abnutzung
an der Außenfläche des
Stößels 30 ist.
Jedoch tendieren Stößel, die
aus Keramiken hergestellt sind, nicht dazu, sich so weit zu verzerren
bzw. zu verformen wie jene, die aus traditionelleren metallischen
Materialien hergestellt sind. Wenn daher der Stößel 30 aus einem Keramikmaterial
hergestellt ist, wird er weniger kurz und breit während der
Abwärtsbewegung
werden, als er es anderenfalls würde,
wenn er aus einem metallischen Material zusammengesetzt wäre. Dies
kann die Abnutzung des Stößels aufgrund
von Distorsion bzw. Verformung reduzieren, weil das Spiel zwischen dem
Stößel 30 und
der Stößelbohrung 35 nicht
so eng wird. Dieses Phänomen
kann auch gestatten, dass das Spiel zwischen dem Stößelaußendurchmesser
und dem Führungsbohrungsinnendurchmesser
verringert wird. Während
es vorzuziehen ist, dass der Stößel 30 aus
einem Keramikmaterial hergestellt wird, sei bemerkt, dass der Stößel 30 aus
einem traditionelleren Material zusammengesetzt sein könnte, wie
beispielsweise aus Stahl.
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Nun
mit Rückbezug
auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 ist ein direkt
gesteuertes Nadelventilglied 60 bewegbar in dem Einspritzvorrichtungskörper 12 positioniert
und hat eine hydraulische Öffnungsfläche 64,
die dem Strömungsmitteldruck
in einer Düsenkammer 62 ausgesetzt
ist, und eine hydraulische Verschlussfläche 61, die dem Strömungsmitteldruck
in der Nadelsteuerkammer 59 ausgesetzt ist. Das Nadelventilglied 60 ist
bewegbar zwischen einer oberen offenen Position und einer unteren
geschlossenen Position und ist zu seiner unteren Position durch
eine Vorspannfeder 57 vorgespannt. Der Druck innerhalb
der Nadelsteuerkammer 59 wird durch die Position eines
Nadelsteuerventilgliedes 52 gesteuert. Das Nadelsteuerventilglied 52 ist
normalerweise nach unten durch eine Nadelsteuervorspannfeder 54 und
eine Überlaufvorspannfeder 47 vorgespannt.
Wenn das Nadelsteuerventilglied 52 in dieser Position ist,
ist eine Ventilfläche 55 außer Kontakt
mit einem Ventilsitz 56, um die Nadelsteuerkammer 59 in
Strömungsmittel verbindung
mit dem Düsenversorgungsdurchlass 45 über einen
Druckverbindungsdurchlass 58 zu öffnen. Wenn das Nadelsteuerventilglied 52 in
seiner oberen Position ist, wird der Ventilsitz 56 durch
die Ventilfläche 55 geschlossen,
und der Druck innerhalb der Nadelsteuerkammer 59 wird relativ
gering. Die hydraulische Öffnungsfläche 64 und
die hydraulische Verschlussfläche 61 sind
vorzugsweise so bemessen, dass ein Ventilöffnungsdruck in der Düsenkammer 62 erreicht werden
kann, wenn die Nadelsteuerkammer 59 von dem Düsenversorgungsdurchlass 45 abgeblockt wird.
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Das
Nadelsteuerventilglied 52 und das Überlaufsteuerventilglied 49 sind
beide betriebsmäßig mit einem
Elektromagneten 50 gekoppelt. Während die relative Positionierung
des Nadelsteuerventilglieds 52 den Druck in der Nadelsteuerkammer 59 steuert, wird
der Druck in der Brennstoffdruckkammer 42 durch die Position
des Überlaufsteuerventilgliedes 49 beeinflusst.
Das Überlaufsteuerventilglied 49 ist
zu seiner unteren Position durch eine Überlaufvorspannfeder 47 vorgespannt.
Wenn das Überlaufsteuerventilglied 49 in
seiner unteren Position ist, kann der Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 42 zurück in den
Brennstoffeinlass 43 durch einen Überlaufdurchlass fließen, der
von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
wird. Wenn der Elektromagnet 50 in eine erste Position
erregt wird, bewegt sich das Nadelsteuerventilglied 52 nach
oben, bewegt sich jedoch nicht genug nach vorne, dass die Ventilfläche 55 den
Ventilsitz 56 schließt.
Das Überlaufsteuerventilglied 49 wird
zu seiner oberen Position bewegt, um die Brennstoffdruckkammer 42 gegenüber dem Überlaufdurchlass
zu blockieren. Der Druck in der Brennstoffdruckkammer 42 kann
nun auf Einspritzniveaus ansteigen. Wenn der Elektromagnet 50 zu
einer zweiten Position erregt wird, wird das Nadelsteuerventilglied 52 zu
seiner oberen Position angehoben, um zu gestatten, dass die Ventilfläche 55 den Ventilsitz 56 schließt. Die
Nadelsteuerkammer 59 ist nun strömungsmittelmäßig vom
Druckverbindungsdurchlass 58 abgeblockt, und der Druck,
der auf die hydraulische Verschlussfläche 61 wirkt, kann
schnell aufgrund eines Entlüftungsspiels
und eines Entlüftungsdurchlasses
abfallen, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
wird.
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Nun
mit Bezug auf 4 ist dort ein alternatives
Ausführungsbeispiel
der Pumpenanordnung 21 zur Anwendung mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 gezeigt.
Mit kleineren Modifikationen könnte die
in 4 veranschaulichte Pumpenanordnung in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 ersetzt
werden, um eine vollständige
Einspritzvorrichtung zu ergeben. Wiederum ist die Pumpenanordnung 121 vorzugsweise
eine Mitnehmeranordnung 120, die einen Mitnehmer 114 und
einen freischwimmenden Stößel 130 hat.
Die Mitnehmeranordnung 120 hat auch eine Druckstange 122,
die an dem Mitnehmer 114 durch einen Halteclip 151 angebracht
ist. Die Druckstange 122 hat eine erste Kontaktfläche 123,
die benachbart zu einer zweiten Kontaktfläche 133 des Stößels 130 ist.
Wiederum, während
es vorzuziehen ist, dass die erste Kontaktfläche 123 oder die zweite
Kontaktfläche 133 konvex
ist, um die Wahrscheinlichkeit von Seitenkräften zu reduzieren, die auf
die Druckstange 122 und den Stößel 130 wirken, könnte der
erwünschte
Effekt erreicht werden, wenn die andere Fläche vorzugsweise konkav wäre.
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Die
Druckstange 122 hat einen vergrößerten Teil 127, der
sich in der Stößelfrührungsbohrung 135 bewegt.
Anders gesagt, anders als die zuvor veranschaulichte Mitnehmeranordnung 20,
die einen Mitnehmer 14 und einen Stößel 30 hatte, die
in Reihe geführt
wurden, werden der Mitnehmer 114 und der Stößel 130 parallel
geführt.
Anders gesagt wird eine Führungsfläche 124 des
Mitnehmers 114 entlang der Außenseite des Einspritzvorrichtungskörpers 12 geführt, während eine
Führungsfläche 132 des
Stößels 130 in
der Stößelbohrung 135 geführt wird,
die von dem Einspritzvorrichtungskörper 12 definiert
ist. Diese parallele Führung
gestattet geringeren vertikalen Freiraum für die Mitnehmeranordnung 120,
was wiederum mehr Konstruktionsraum für Komponenten im unteren Teil
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 gestattet. Zusätzlich definiert
ein vergrößerter Teil 127 eine
Seitenfläche 128,
die ein enges Durchmesserspiel zu der Stößelbohrung 135 aufrecht
erhält,
jedoch vorzugsweise abgerundet ist. Während die Seitenfläche 128 so
geformt ist, kann die Stößelbohrung 135 strömungsmittelmäßig mit
einem Hohlraum 117 verbunden sein, der von dem Mitnehmer 114 definiert wird,
um zu ges tatten, dass irgendwelche darin eingeschlossene Luft durch
den Entlüftungsdurchlass 118 entlüftet wird.
Dieses Merkmal wird gestatten, dass die Bewegung des Stößels 130,
des Mitnehmers 114 und der Druckstange 122 durch
Luft beeinflusst wird, die in dem Hohlraum 117 eingeschlossen ist.
Während
die Seitenfläche 128 nicht
so geformt werden muss, kann dieses Merkmal Probleme mit Grübchenbildung
und möglichem
Fressen reduzieren. Ein weiterer Unterschied zwischen der Mitnehmeranordnung 120 und
der Mitnehmeranordnung 20 des vorherigen Ausführungsbeispiels
ist die Anwendung eines Haltestiftes 153, wie in 4 veranschaulicht.
Der Haltestift 153 ist vorzugsweise ein zylindrischer Stift,
könnte
jedoch eine Haltekugel oder ein anderes geeignetes Halteglied sein.
Die Anwendung eines zylindrischen Stiftes als Haltestift 153 ist vorzuziehen,
weil die Halteflächen
für den
Haltestift 153 dann senkrecht zur Mittellinie 28 sein
können, was
unerwünschte
Seitenkräfte
reduzieren oder sogar eliminieren kann, die auf die Mitnehmeranordnung 120 vom
Halteglied ausgeübt
werden. Der Haltestift 153 kann die Aufwärtsbewegung
der Druckstange 122 begrenzen und wird daher dabei helfen, den
Mitnehmer 114, die Druckstange 122 und die Mitnehmerfeder 115 während des
Transports zu halten.
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Wie
bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 und 3 ist der frei schwimmende Stößel 130 nicht mechanisch
an der Druckstange 122 angebracht. Daher kann sich der
Stößel 130 von
der Druckstange 122 über
einen Teil seiner Bewegung entkoppeln. Es sei aus der Besprechung
des vorherigen Ausführungsbeispiels
daran erinnert, dass dieses Merkmal das Risiko von einem Kavitationserosionsschaden an
der Brennstoffeinspritzvorrichtung verringern kann. Zusätzlich kann
sich der Stößel 130 unabhängig von
der Druckstange 122 als eine Folge eines Abschaltens des
Motors und von dynamischen Kräften in
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 bewegen. Wie bei
dem Stößel 30 definiert
der Stößel 130 vorzugsweise
nicht irgendwelche inneren Durchlasswege oder scharfen Kanten und
ist vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Material hergestellt,
wie beispielsweise aus einem Keramikmaterial, welches eine höhere Beständigkeit
gegen Grübchenbildung, Fressen
und Distorsion hat als traditionellere metallische Materialien.
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Es
sei bemerkt, dass der Einspritzvorrichtungskörper 112 auch einen
Ring 138 definiert, der gestatten kann, dass Brennstoff,
der in die Stößelbohrung 135 gewandert
ist, in einen Brennstoffablauf fließt, um das Risiko einer Brennstoffleckage
in den Motor zu reduzieren.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Nun
mit Bezug auf die 1–3 ist die Hubarmanordnung 19 gerade
vor einem Einspritzereignis in ihrer unteren Position, so dass die
Kipphebelanordnung 16 in einer oberen Position ist, wobei sie
eine minimale Kraftgröße auf den
Mitnehmer 14 ausübt.
Der Mitnehmer 14 und der Stößel 30 sind in ihren
oberen Positionen, der Kolben 55 ist in seiner unteren
Position und das Nadelventilglied 60 ist in seiner geschlossenen
Position, die den Düsenauslass 13 vom
Düsenversorgungsdurchlass 45 abblockt.
Das Überlaufsteuerventilglied 49 ist
in seiner unteren Position, was die Brennstoffdruckkammer 42 zum Überlaufdurchlass öffnet, und
das Nadelsteuerventilglied 52 ist in seiner unteren Position,
was den Druckverbindungsdurchlass 58 zur Nadelsteuerkammer 59 öffnet. Das
Einspritzereignis wird eingeleitet, wenn die Hubanordnung 19 sich
nach oben um die Hubgruppenwelle 18 bewegt. Die Hubanordnung 19 wirkt
dann auf die Kipphebelanordnung 16 und schwenkt diese nach
unten um die Kipphebelwelle 17. Wenn die Kipphebelanordnung 16 beginnt
zu schwenken, übt
sie eine abwärts
gerichtete Kraft auf den Mitnehmer 14 aus, der zu seiner
vorgeschobenen Position gegen die Wirkung der Vorspannfeder 15 bewegt
wird.
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Wenn
der Mitnehmer 14 beginnt, sich nach unten zu seiner vorgeschobenen
Position zu bewegen, übt
die erste Kontaktfläche 23 eine
abwärts
gerichtete Kraft auf die zweite Kontaktfläche 33 aus, und der
Stößel 30 beginnt,
sich zu seiner vorgeschobenen Position in entsprechender Weise zu
bewegen. Der Elektromagnet 50 wird dann zu seiner ersten
Position mit niedrigem Strom aktiviert bzw. bewegt, und das Überlaufsteuerventilglied 49 wird
zu seiner oberen Position bewegt, in der die Brennstoffdruckkammer 42 vom Überlaufdurchlass
abgeblockt wird. Es sei daran erinnert, dass das Nadelsteuer ventilglied 52 sich
auch zu diesem Zeitpunkt nach oben bewegt, jedoch bewegt es sich
nicht weit genug nach oben, dass der Druckverbindungsdurchlass 58 von
der Nadelsteuerkammer 59 abgeblockt wird. Wenn der Stößel 30 sich
nach unten bewegt, setzt er den Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 42 in dem
Kolbensteuerdurchlass 50 und dem Düsenversorgungsdurchlass 45 unter
Druck. Gerade vor dem erwünschten
Zeitpunkt zur Brennstoffeinspritzung wird der Elektromagnet 50 zu
seiner zweiten Position mit höherem
Strom aktiviert, und das Nadelsteuerventilglied 52 wird
zu seiner oberen Position bewegt, um zu gestatten, dass die Ventilfläche 55 den
Ventilsitz 56 schließt,
was die Nadelsteuerkammer 59 von dem Hochdruckbrennstoff
in dem Düsenversorgungsdurchlass 45 abblockt.
Der Druck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 64 in der Düsenkammer 62 wirkt,
steigt weiter an, wenn sich der Stößel 30 nach vorne
bewegt. Wenn der Druck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 64 ausgeübt wird,
einen Ventilöffnungsdruck übersteigt,
wird das Nadelventilglied 60 in seine obere Position angehoben,
um den Düsenauslass 13 zu öffnen. Hochdruckbrennstoff
in dem Düsenversorgungsdurchlass 45 kann
nun in die Brennkammer sprühen.
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Gerade
vor dem Ende eines Einspritzereignisses, während der Mitnehmer 14 und
der Stößel 30 sich
immer noch zu ihren unteren Positionen hin bewegen, wird der Strom
zum Elektromagneten 50 beendet. Dies gestattet, dass das
Nadelsteuerventilglied 52 zu seiner vorgespannten unteren
Position zurückkehrt
und die Nadelsteuerkammer 59 wiederum zum Druckverbindungsdurchlass 58 geöffnet wird.
Hochdruckbrennstoff, der in die Nadelsteuerkammer 59 fließt, wirkt
nun auf die hydraulische Verschlussfläche 61, um das Nadelventilglied 60 zu
seiner unteren Position zu drücken,
was den Düsenauslass 13 vom
Düsenversorgungsdurchlass 45 abschließt und die
Brennstoffeinspritzung in den Brennraum beendet. Ungefähr zur gleichen
Zeit bewegt sich das Überlaufventilglied 49 zu
seiner vorgespannten Position, um die Brennstoffdruckkammer 42 zum Überlaufdurchlass
zu öffnen,
um zu gestatten, dass der Brennstoffdruck innerhalb der Brennstoffdruckkammer 42 und
dem Düsenversorgungsdurchlass 45 entlüftet wird.
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Sobald
das Einspritzereignis beendet ist, können verschiedene Komponenten
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 11 in Vorbereitung für das nächste Einspritzereignis
zurückgesetzt
werden. Wenn sie ihre obere Position erreicht hat, nachdem die Brennstoffeinspritzung
in dem Brennraum beendet wurde, beginnt die Hubarmanordnung 19,
sich zu ihrer unteren Position um die Hubgruppenwelle 18 zu
bewegen. Dies hat eine Aufwärtsbewegung
der Kipphebelanordnung 16 um die Kipphebelwelle 17 zur
Folge. Wenn die Kipphebelanordnung 16 sich nach oben bewegt,
bewegt sich der Mitnehmer 14 in entsprechender Weise nach
oben. Der Druck, der auf die zweite Kontaktfläche 33 wirkt, wird
dann abgelassen, und der Stößel 30 bewegt
sich nach oben zu seiner vorgeschobenen Position aufgrund des relativ
niedrigen, jedoch ausreichenden Brennstoffversorgungsdruckes, der
auf die Unterseite des Stößels 30 wirkt. Weil
der Mitnehmer 14 und der Stößel 30 nicht mechanisch
verbunden sind, können
sich diese Komponenten nicht gekoppelt bewegen. Daher kann der Stößel 30 sich
unter dem Brennstoffversorgungsdruck nach oben bewegen anstatt durch
die Vorspannfeder 15 nach oben gezogen zu werden. Es sei daran
erinnert, dass dieses Merkmal das Risiko von Kavitation verringern
kann. Weil der Stößel 30 sich von
dem Mitnehmer 14 entkoppeln kann, kann zusätzlich das
Risiko eines mit einhergehenden Motorschadens im Fall eines Fressens
des Stößels verringert
werden, weil der Mitnehmer 14 immer noch zu seiner zurückgezogenen
Position zurückkehren kann,
was verhindert, dass sich die Vorspannfeder 15 vom Kipphebel
trennt.
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Nun
mit Bezug auf 4, wenn die Kipphebelanordnung 16 eine
abwärts
gerichtete Kraft auf den Mitnehmer 114 ausübt, beginnen
sowohl der Mitnehmer 114 als auch die Druckstange 122,
sich zu ihren vorgeschobenen Positionen zu bewegen. Die Druckstange 122 übt dann
eine abwärts
gerichtete Kraft auf den Stößel 130 aus,
was bewirkt, dass dieser sich zu seiner vorgeschobenen Position
bewegt. Die Abwärtsbewegung
des Stößels 130 wird
dahingehend wirken, dass sie den Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 142 unter
Druck setzt, und das Einspritzereignis wird in der gleichen Weise
voranschreiten, wie in dem Ausführungsbeispiel
der 2 und 3 beschrieben. Gerade vor dem
Ende eines Einspritzereignisses, wenn die Kipphebelanordnung 16 beginnt,
sich zu ihrer oberen Position hin zu drehen, wird der Druck auf
dem Mitnehmer 114 und auf der Druckstange 122 entlastet,
und diese Komponenten können
zu ihren zurückgezogenen
Positionen unter der Wirkung der Vorspannfeder 115 zurückkehren.
Wie bei dem Stößel 30 wird
der Stößel 130 zu seiner
zurückgezogenen
Position nicht durch die Wirkung der Vorspannfeder 115 sondern
durch den Brennstoffversorgungsdruck zurückgebracht, der auf seine Unterseite
wirkt. Wenn der Stößel 130 zu
seiner zurückgezogenen
Position zurückkehrt,
wird irgendwelcher Brennstoff, der in dem Hohlraum 117 eingeschlossen
worden ist, aus der Stößelbohrung 135 durch
den Entlüftungsdurchlass 118 gedrückt.
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Die
Mitnehmeranordnung der vorliegenden Erfindung hat eine Anzahl von
Vorteilen gegenüber herkömmlichen
Anordnungen. Weil der Kontaktpunkt zwischen dem Mitnehmer 14 und
dem Stößel 30 vorzugsweise
entlang der Mittellinie dieser Komponenten ist, werden Seitenkräfte verringert,
die auf den Stößel 30 ausgeübt werden.
Dies kann wiederum die Biegebewegung des Stößels reduzieren, was ein beitragender
Faktor für
eine Grübchenbildung
oder ein Fressen des Stößels ist.
Weil der Stößel vorzugsweise
aus einem nicht-metallischen Material gemacht ist, wie beispielsweise
aus einem Keramikmaterial, kann das Risiko der Grübchenbildung
und des Fressens weiter verringert werden. Dies kommt, weil man annimmt,
dass die harte glatte Oberfläche
des Keramikstößels die
Wahrscheinlichkeit dieses Auftretens verringert.
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Die
vorliegende Erfindung verwendet auch vorzugsweise einen Keramikstößel teilweise
deswegen, weil Keramiken hervorragende Verformungsbeständigkeit
haben. Es sei daran erinnert, dass wenn der Stößel sich zu seiner vorgeschobenen
Position bewegt, der Hochdruckbrennstoff unter dem Stößel bewirken
kann, dass die Form des Stößels sich
verformt oder kürzer
und breiter wird, was das Spiel zwischen dem Stößel und der Stößelbohrung
verringern wird und Probleme mit Grübchenbildung und Fressen vergrößern kann.
Jedoch unterlaufen Keramikstößel einer
geringeren Verformung als Stößel, die aus
anderen Materialen gemacht sind, wie beispielsweise aus Stahl. Daher
variiert das Spiel zwischen dem Stößel und der Stößelbohrung
nicht so stark, was einen geringeren Beitrag zu Problemen der Grübchenbildung
oder des Fressens zur Folge hat. Weil der Stößel der vorliegenden Erfindung
nicht an dem Mitnehmer angebracht ist, wird zusätzlich das Risiko eines damit
einhergehenden Schadens am Motor aufgrund von Fressen des Stößels reduziert. Während das
Risiko von Fressvorgängen
des Stößels durch
die vorliegende Erfindung reduziert wird, wird die Mitnehmerfeder
sich nicht von der Kipphebelanordnung lösen, wenn ein Fressen des Stößels auftreten
sollte, wie dies bei Motoren der Fall sein kann, die traditionelle
Mitnehmeranordnungen mit einem Mitnehmer und einem mechanisch daran
angebrachten Stößel verwenden.
Wenn es ein Fressen des Stößels gibt,
kann stattdessen der Mitnehmer seine Aufwärtsbewegung fortsetzen und
gestatten, dass die Mitnehmerfeder sich ausdehnt. Weil weiterhin
der Stößel der
vorliegenden Erfindung vorzugsweise zylindrisch ist, ist die Geometrie
der Mitnehmeranordnung der vorliegenden Erfindung gegenüber jener von
früheren
Mitnehmeranordnungen vereinfacht worden, wodurch die Herstellung
einfacher gemacht wird, und zwar wegen der Einfachheit der Konstruktion
des Stößels.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch die Brennstoffmenge reduzieren,
die aus der Einspritzvorrichtung leckt, möglicherweise in den Motor.
Es sei daran erinnert, dass während
der Stößel sich
zu seiner vorgeschobenen Position hin bewegt, der Hochdruckbrennstoff
von der Brennstoffdruckkammer um den Stößel nach oben wandern kann.
Während
ein Teil des Brennstoffes in dem Einspritzvorrichtungskörperring
läuft,
wo sein Druck abfallen kann und er dann zurück zur Brennstoffdruckkammer fließen kann,
geht eine Brennstoffmenge weiter nach oben um den Stößel. Weil
jedoch der Stößel und
die Stößelbohrung
des Ausführungsbeispiels
der 4 der vorliegenden Erfindung eine längere Dichtungslänge vorsehen,
und zwar mit einem konstanten Durchmesserspiel, als frühere Brennstoffeinspritzvorrichtungen,
wird die Menge des Brennstoffes reduziert, die weit genug nach oben
wandert, um in den Motor einzutreten. Weil weiterhin der Stößel vorzugsweise
aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, wird er weniger Verformung
erfahren als Stößel, die
aus traditionellen Materialien gemacht sind, was somit ein verringertes
Spiel zwischen dem Stößel und
der Stößelbohrung
gestattet. Zusätzlich
könnte
die vorliegende Erfindung bei anderen Anwendungen nützlich sein,
wie beispielsweise bei Strömungsmittelpumpen,
die Pumpeneinheiten, Taumelplattenpumpen und Radialpumpen aufweisen.
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Der
Haltestift und der Halteclip der vorliegenden Erfindung finden mögliche Anwendung
bei irgendeiner durch einen Mitnehmer angetriebenen Brennstoffeinspritzvorrichtung,
insbesondere bei jenen, die vor der Möglichkeit stehen, während des Transports
und der Handhabung vor dem Einbau getrennt zu werden. Die Haltemittel
der vorliegenden Erfindung sind insbesondere zur Anwendung in jenen
Fällen
anwendbar, wo Raum- und Struktureinschränkungen den verfügbaren Raum
für äußere Klemmen
usw. begrenzen. Zusätzlich
kann der Haltestift der vorliegenden Erfindung die Seitenkräfte reduzieren,
die während
des Transports von der Mitnehmeranordnung erfahren werden. Wenn
die Erfindung zusammengebaut wird, kann sie nicht auseinanderfallen,
und die Mittel, durch welche dies erreicht wird, verursachen nicht
eine Vergrößerung der
Höhe der
Einspritzvorrichtung. Der Stift ist vorzugsweise angeordnet, um
die Einspritzvorrichtung gerade unter ihrer maximalen Ausfahrlänge bei
einem Einbau bei Leistung zu halten. Dies ermöglicht einen Einbau ohne Spezialwerkzeuge.
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Es
sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zu Veranschaulichungszwecken
vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner
Weise einschränken
soll. Während
die vorliegende Erfindung beispielsweise für eine mechanisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung veranschaulicht
worden ist, sei bemerkt, dass sie ebenfalls Anwendung bei hydraulisch
betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen
finden könnte.
In diesem Fall könnte
sich der Stößel entkoppelt
vom Verstärkerkolben
während
eines Teils seiner Bewegung bewegen. Während der Stößel der
vorliegenden Erfindung weiterhin vorzugsweise aus einem Keramikmaterial
hergestellt ist, könnte
er aus anderen nicht-metallischen Materialien oder statt dessen aus traditionellen
Materialien hergestellt sein, wie beispielsweise aus Stahl. Während eine
der Kontaktflächen
des Stößels und
des Mitnehmers vorzugsweise konvex ist, sei zusätzlich bemerkt, dass die Mitnehmeranordnung
der vorliegenden Erfindung adäquat arbeiten
könnte,
wenn keine davon konvex wäre.