| JP2003336560 | HIGH PRESSURE FUEL INJECTION TUBE HAVING CONNECTION HEAD |
| WO/2002/025148 | PRESSURE-LIMITING VALVE |
| JP10252599 | ACCUMULATOR FUEL INJECTION DEVICE |
Schmidt, Harald (Geissfussgasse 2-6/RH 5, Wien, A-1100, AT)
| 1. | Kraftstoffeinspritzaggregat für je einen Zylinder eines Dieselmotors, bestehend aus einem Gehäuse (1), einer steuer¬ baren Kolbenpumpe (5), sowie einer an diese anschließenden Einspritzdüse (4) mit einem Düsenraum (25), wobei das Gehäuse (1) einen von außen gespeisten KraftstoffVersorgungsraum (23) und eine nach außen führende Rücklauföffnung (24) aufweist, die Kolbenpumpe (5 ) eine längsverschiebbar gelagerte und auf einem gehäusefesten, gleichachsigen Zapfen (20) geführte Pum¬ penkolbenbüchse (6) mit mindestens einer Steueröffnung (17) besitzt, und wobei der Zapfen (20) eine vom Inneren (18) der Pumpenkolbenbüchse (6) zur Einspritzdüse (4) führende erste Längsbohrung (39) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Pumpenkolbenbüchse ( 6) von einer Dichthülse ( 50) dicht umgeben ist, die mit der Außenwand der Pumpenkol¬ benbüchse (6) einen geschlossenen Dichtraum (53) bildet, in den oben die Steueröffnung (17) und unten eine erste Querbohrung (54) der Pumpenkolbenbüchse (6) mündet, b) der Zapfen (20) eine zweite Längsbohrung (57) besitzt, die einerseits mit dem Kraftstoffversorgungsraum (23) und andererseits über die erste Querbohrung (54) mit dem Dichtraum (53) in Strömungsverbindung steht, c) der Dichtraum (53) über eine zweite Querbohrung (58) und eine dritte Längsbohrung (59) im Zapfen (20) mit der RücklaufÖffnung in Strömungsverbindung steht. |
| 2. | Kraftstoffeinspritzaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die dritte Längsbohrung (59) im Zapfen (20) in den Düsenraum (25;35) mündet, welcher Düsenraum (25) mit der RücklaufÖ fnung (24) im Gehäuse in Verbindung steht. |
| 3. | Kraftstoffeinspritzaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Zapfen (20) Teil einer Zwischenplatte (21) ist, die einen Kanal (56) besitzt, der die Verbindung zwischen dem Kraftstoffversorgungsraum (23) und der zweiten Längsbohrung (57) im Zapfen herstellt. |
| 4. | Kraftstoffeinspritzaggregat nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Düsenraum ^25) aus zwei von einer Wand (32) getrennten Federräumen (35,37) besteht und die Wand (32) eine Durchtrittsbohrung (33) aufweist, wobei die dritte Längsbohrung in einen Federraum mündet und die Rücklauföff¬ nung am höchsten Punkt des anderen Federraumes angeordnet ist. |
| 5. | Kraftstoffeinspritzaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Pumpenkolbenbüchse (6) in dem Dichtraum (53) von einem rohrförmigen Drosselblech (63) umgeben ist, das über der Steueröffnung (17) eine Drosselbohrung (64) auf¬ weist. |
| 6. | Kraftstoffeinspritzaggregat nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Pumpenkolbenbüchse (6) in Längsrichtung verschiebbar ist und sich über eine Tellerfeder ( 12 ) auf der Zwischenplatte (21) abstützt. |
Die Erfindung handelt von einem Kraftstoffeinspritzaggregat für je einen Zylinder eines Dieselmotors, bestehend aus einem Gehäuse, einer steuerbaren Kolbenpumpe, sowie einer an diese anschließenden Einspritzdüse mit einem Düsenraum, wobei das Gehäuse einen von außen gespeisten Kraftstoffversorgungsraum und eine nach außen führende RücklaufÖffnung aufweist, die Kolbenpumpe eine längsverschiebbar gelagerte und auf einem gehäusefesten, gleichachsigen Zapfen geführte Pumpenkolben¬ büchse mit mindestens einer Steueröffnung besitzt, und wobei der Zapfen eine vom Inneren der Pumpenkolbenbüchse zur Ein¬ spritzdüse führende erste Längsbohrung enthält.
Bei aus der DE 33 25 479 C2 bekannten gattungsgemäßen Ein- spritzaggregaten, auch "Pumpedüse" genannt, ist die Pumpen¬ kolbenbüchse, beispielsweise zur Steuerung der Einspritz¬ menge, verdrehbar; zur Steuerung des Einspritzbeginnes ist sie zusätzlich auch noch zwangsläufig in Achsrichtung ver¬ schiebbar. Zwischen der Pumpenkolbenbüchse und dem Gehäuse ist ein Kraftstoff-Zulaufraum, der durch eine Abdichtung von dem darüberliegenden die Verstellorgane und Schmieröl ent¬ haltenden Raum getrennt sein muß. Diese Abdichtung ist pro- blematisch, da sie auch bei dem beim Absteuern des Förderhu¬ bes stark pulsierenden Druck des Kraftstoffes absolut dicht sein muß. Sie leidet daher unter Verschleiß und unter Rei¬ bungsverlusten, die die Betätigungskraft erhöhen. Außerdem können sich in dem Zulaufraum aber auch in dem Düsenraum dar- unter, an Stellen geringer Strömungsgeschwindigkeit, beson-
ders in oben geschlossenen Taschen und an Stellen höherer Temperatur, Gas- bzw Luftblasen bilden. Die Folge ist unre¬ gelmäßige Pumpenförderung und dadurch ungleichmäßiger Motor¬ lauf. Weiters erfordert diese Konstruktion zum Schutz der In- nenwand des Gehäuses vor Erosion einen Prallschutz.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und Abdichtung und Durchströmung einer Pumpe¬ düse zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß zum Ersten die Pumpenkolbenbüchse von einer Dichthülse dicht umgeben ist, die mit der Außenwand der Pumpenkolbenbüchse einen geschlos¬ senen Dichtraum bildet, in den oben die Steueröffnung und un- ten eine erste Querbohrung der Pumpenkolbenbüchse mündet; daß zum Zweiten der Zapfen eine zweite Längsbohrung besitzt, die einerseits mit dem Kraftstoffversorgungsraum und andererseits über die erste Querbohrung mit dem Dichtraum in Strömungsver¬ bindung steht, und daß zum Dritten der Dichtraum über eine zweite Querbohrung und eine dritte Längsbohrung im Zapfen mit der RücklaufÖffnung in Strömungsverbindung steht.
Der Kraftstoff strömt somit vom Kraftstoffversorgungsraum durch die zweite Längsbohrung im Zapfen und den Dichtraum in den Arbeitsraum in der Pumpenkolbenbüchse. Der beim Absteuern entstehende Kraftstoffstrahl strömt vom Verbindungsraum über die zweite Querbohrung und eine dritte Längsbohrung im Zapfen zur RücklaufÖffnung. Dadurch wird die problematische Dichtung zwischen Pumpenkolbenbüchse und Gehäuse vermieden und deren Funktion von der sowieso bestehenden Hochdruck-Abdichtung zwischen der Innenfläche der Pumpenkolbenbüchse und dem Zap¬ fen übernommen. Diese ist eine Zylinderfläche geringen Durch¬ messers ohne Dichtringe und mit großer Führungslänge, die noch dazu durch eine mengenmäßig nicht ins Gewicht fallende Leckströmung hydrodynamisch geschmiert ist. Deshalb sind die entstehenden Kräfte klein. Ein weiterer Vorteil ist, daß es auf dem beschriebenen Strömungsweg keine Totgebiete mehr
gibt, an denen sich Dampf- oder Luftblasen bilden könnten. Außerdem kann der schwankende Druck im Rücklauf keine stören¬ den Kräfte auf die verschiebbare Pumpenkolbenbüchse mehr aus¬ üben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mündet die dritte Längsbohrung im Zapfen in den Düsenraum, welcher Dü¬ senraum durch eine Öffnung im Gehäuse mit dem Rücklauf in Verbindung steht (Anspruch 2) . So wird der Düsenraum in die KraftstoffStrömung einbezogen. Dadurch wird auch in diesem die Bildung von Dampf- oder Luftblasen verhindert und nebst- bei für Kühlung gesorgt, was der Bildung von Dampfblasen ent¬ gegenwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zapfen Teil einer Zwischenplatte, die einen Kanal besitzt, die die Ver¬ bindung zwischen dem Kraftstoffversorgungsraum und der zwei¬ ten Längsbohrung des Zapfens herstellt (Anspruch 3). Die Zwi¬ schenplatte sorgt nebst der Montagevereinfachung für eine Trennung von Pumpraum und Düsenraum, wodurch eine Zwangs¬ durchströmung auch des Düsenraumes gegeben ist.
Wenn weiters der Düsenraum aus zwei von einer Wand getrennten Federräumen besteht und die Wand eine Durchtrittsbohrung auf- weist, wobei die dritte Längsbohrung in einen Federraum mün¬ det und die Rücklauföffnung am höchsten Punkt des anderen Federraumes angeordnet ist (Anspruch 4), ist für eine ordent¬ liche Strömungsführung gesorgt und die Abwesenheit irgendwel¬ cher Taschen, in denen sich Gasblasen sammeln könnten, si- chergestellt. Denn naturgemäß mündet ja auch die dritte Längsbohrung am höchsten Punkt des einen Federraumes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpenkolben¬ büchse in dem Verbindungsraum von einem rohrförmigen Drossel- blech umgeben, das über der Steueröffnung eine Drosselbohrung aufweist (Anspruch 5). Dadurch ist die Dichthülse vor dem scharfen Kraftstoffstrahl beim Absteuern geschützt, was ihrer
Lebensdauer zugute kommt. Außerdem kann sie kleiner bemessen werden und ist leichter zu montieren als eine im Gehäuse an¬ geordnete.
Schließlich kann noch vorgesehen sein, daß sich die in Längs¬ richtung verschiebbare und gegebenenfalls auch verdrehbare Pumpenkolbenbüchse über eine Tellerfeder auf der Zwischen¬ platte abstützt (Anspruch 6). Die geringe Bauhöhe einer Tel¬ lerfeder erlaubt es, dem Zapfen bei geringer Bauhöhe eine große Führungslänge zu geben. Weiters kann dadurch auf die zwangsläufige Verbindung zwischen der Pumpenkolbenbüchse und ihren Verstellmitteln verzichtet werden, da die Rückstellung durch Federkraft erfolgt. Das ist auch sicherheitsrelevant, weil die Pumpenkolbenbüchse bei Ausfall des Stellgliedes durch Federkraft in die Stellung geringster Fördermenge zu¬ rückgebracht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen be¬ schrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig.l: Einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe¬ düse, Fig.2: Ein Detail aus der Fig.l, vergrößert, und Fig.3: Einen Querschnitt nach III-III in Fig.2.
In Figur 1 ist das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Pumpedüse mit 1 bezeichnet. Es besteht aus einem Pumpengehäuse 2 und einem damit verschraubten Düsenhalter 3, dessen unterer Rand eine Einspritzdüse 4 hält. Im Pumpengehäuse 2 befindet sich eine Kolbenpumpe 5, die von einer Pumpenkolbenbüchse 6 gebil¬ det wird, die auf- und abwärts verstellbar und gegebenenfalls auch verdrehbar ist. Dazu ist ihr oberer Teil mit einer Ver¬ stellverzahnung 7 versehen, in die eine Regelstange 8 ein¬ greift.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Regelstange 8 zur Verstellung der Fördermenge normal zur Bildebene verscho-
ben und zur Verstellung des Spritzbeginnes um eine zur Bild¬ ebene normale Achse verdreht. Dazu weist sie eine Steuerflä¬ che 9 auf, die über einen Winkelhebel 10 ein Heben und Senken der Pumpenkolbenbüchse bewirkt. An deren unterer Stirnfläche 11 greift eine Tellerfeder 12 an, die dem Senken entgegen¬ wirkt.
Zur Kolbenpumpe 5 gehört auch ein Pumpenkolben 16, der in be¬ kannter Weise von einem Stößel, auf den eine nicht darge- stellte Nockenwelle wirkt, betätigt wird und der in bekannter Weise Steuerflächen aufweist, die im Zusammenwirken mit Steu¬ eröffnungen 17 Beginn und Ende der Einspritzung bestimmen. Der Pumpenkolben 16 begrenzt, zusammen mit der feinst bear¬ beiteten Innenwand 19 der Pumpenkolbenbüchse 6, einen Ar- beitsraum 18.
In den unteren Teil der Pumpenkolbeninnenwand 19 ragt ein Zapfen 20 mit feinster Passung. Dieser ist entweder Teil einer Zwischenplatte 21 oder mit dieser ganz fest verbunden. Die Zwischenplatte 21 ist dichtend in das Gehäuse 1 der Pum¬ pendüse, genauer: des Düsenhalters, eingepaßt. Das Gehäuse 1, insbesondere der Düsenhalter 3, weist über der Zwischenplatte 21 eine Kraftsto feintrittsöffnung 22, bzw. mehrere solche über den Umfang verteilte, auf, die in einen ringförmigen KraftstoffVersorgungsraum 23 führen. Direkt unter der Zwi¬ schenplatte 21 ist in derselben Weise mindestens eine Rück¬ lauföffnung 24 angeordnet, durch die nicht eingespritzter Kraftstoff in entsprechende nicht dargestellte Sammelkanäle des Motorblockes zurückströmt. Die RücklaufÖffnung 24 führt aus einem, in diesem Fall ringförmigen, Düsenraum 25 hinaus.
Die Zwischenplatte 21 und der Unterteil des Düsenhalters 3 bilden den Düsenraum 25. In ihm befindet sich ein Düsenkörper 30 mit einem Aufsatz 31, der eine Wand 32 mit einer Durch- trittsbohrung 33 bildet. Innerhalb dieser Wand 32 befindet sich eine erste Düsenfeder 34 in einem ersten Federraum 35, außerhalb dieser eine zweite Düsenfeder 36 in einem zweiten
Federraum 37. Die Stärke der Wand 32 ist über den Umfang ver¬ schieden, an ihrer dicksten Stelle wird sie von der zum Dü¬ senkörper 30 führenden Druckbohrung 38 durchsetzt, der der Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 18 über die erste Längsbohrung 39 und einem Querversatz 40 zugeführt wird.
In Figur 2 sind die nun zu beschreibenden Teile besser zu er¬ kennen. Die Pumpenkolbenbüchse 6 ist über den größten Teil ihrer Länge von einer Dichthülse 50 umgeben, die mit einem unteren Ring 51 und einem oberen Ring 52 dicht auf der Au¬ ßenwand der Pumpenkolbenbüchse 6 sitzt und so mit dieser einen Dichtraum 53 bildet. In diesen führt eine erste Quer¬ bohrung 54, die gegebenenfalls über einen Ringkanal 55, und einen Kanal 56 in der Zwischenplatte 21 mit dem Kraftstoff- Versorgungsraum 23 in Verbindung steht. Zu diesem Zweck ist in dem Zapfen 20 eine zweite Längsbohrung 57 vorgesehen. Sie ist eine Sackbohrung, deren Öffnung entweder durch einen nicht dargestellten Stopfen verschlossen oder durch Einpres¬ sen in die Zwischenplatte 21 verschlossen ist. Auch die Steu- eröffnung(en) münden in den Dichtraum 53.
Die Pumpenkolbenbüchse 6 ist weiters von einer zweiten Quer¬ bohrung 58 durchsetzt, die von dem Dichtraum 53, gegebenen¬ falls wieder über einen Ringkanal 61, zu einer dritten Längs- bohrung 59 im Zapfen 20 führt. Diese mündet unten bei 60 in den ersten Federraum 35.
Schließlich ist die Pumpenkolbenbüchse 6 im Dichtraum 53 noch von einem eng anliegenden rohrförmigen Drosselblech 63 umge- ben, dessen Drosselbohrung 64 die Energie des beim Absteuern durch die Steueröffnungen 17 strömenden Kraftstoffes bricht und so die Dichthülse 50 vor Erosion schützt.
Der Strömungsweg des Kraftstoffes ist somit der folgende: von der Kraftstoffeintrittsöffnung 22 in den Kraftstoffver¬ sorgungsraum 23, von dort durch den Kanal 56 in die zweite Längsbohrung 57; aus der zweiten Längsbohrung 57 durch die
erste Querbohrung 54 in den Dichtraum 53 und schließlich durch die Steueröffnungen 17 in den Arbeitsraum 18. Diese Strömung wird durch den von einer nicht dargestellten Kraft¬ stoffzufuhrpumpe hergestellten Vordruck bewirkt. Beim Ab- steuern der Förderung bei Förderende schießt überflüssiger Kraftstoff durch die Steueröffnungen 17 wieder in den Dicht¬ raum 53 zurück und von diesem durch die zweite Querbohrung 58 in die dritte Längsbohrung 59. Diese mündet bei 60 in den ersten Federraum 35, durchspült und kühlt diesen und dann, nach Durchströmen der Durchtrittsbohrung 33 auch den zweiten Federraum 37 und verläßt bei der am höchsten Punkt dieses zweiten Federraumes 37 gelegenen Rücklauföffnung 24 das Gehäuse.