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Die Erfindung handelt von einem Kraftstoffeinspritzaggregat für je einen Zylinder eines Diesel- motors, bestehend aus einem Gehäuse, einer steuerbaren Kolbenpumpe, sowie einer an diese anschliessenden Einspritzdüse mit einem Düsenraum, wobei das Gehäuse einen von aussen ge- speisten Kraftstoffversorgungsraum und eine nach aussen führende Rücklauföffnung aufweist, die Kolbenpumpe eine längsverschiebbar gelagerte und auf einem gehäusefesten, gleichachsigen Zapfen geführte Pumpenkolbenbüchse mit mindestens einer Steueröffnung besitzt, und wobei der Zapfen eine vom Inneren der Pumpenkolbenbüchse zur Einspritzdüse führende erste Längsboh- rung enthält.
Bei aus der DE 33 25 479 C2 bekannten gattungsgemässen Einspritzaggregaten, auch "Pum- pedüse" genannt, ist der Pumpenkolben, beispielsweise zur Steuerung der Einspritzmenge, ver- drehbar und die Pumpenkolbenbüchse zur Steuerung des Einspritzbeginnes 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 enthalten- den Raum getrennt sein muss. Diese Abdichtung ist problematisch, da sie auch bei dem beim Absteuern des Förderhubes stark pulsierenden Druck des Kraftstoffes absolut dicht sein muss. Sie leidet daher unter Verschleiss und unter Reibungsverlusten, die die Betätigungskraft erhöhen.
Ausserdem können sich in dem Zulaufraum aber auch in dem Düsenraum darunter, an Stellen geringer Strömungsgeschwindigkeit, besonders in oben geschlossenen Taschen und an Stellen höherer Temperatur, Gas- bzw. Luftblasen bilden. Die Folge ist unregelmässige Pumpenförderung und dadurch ungleichmässiger Motorlauf. Weiters erfordert diese Konstruktion zum Schutz der Innenwand des Gehäuses vor Erosion einen Prallschutz.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und Abdichtung und Durchströmung einer Pumpedüse 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 ge- schlossenen Dichtraum bildet, in den oben die Steueröffnung und unten eine erste Querbohrung der Pumpenkolbenbüchse mündet ; dass zum Zweiten der Zapfen eine zweite Längsbohrung be- sitzt, die einerseits über einen Kanal mit dem Kraftstoffversorgungsraum und andererseits über die erste Querbohrung mit dem Dichtraum in Strömungsverbindung steht, und dass zum Dritten der Dichtraum über eine zweite Querbohrung und eine dritte Längsbohrung im Zapfen mit der Rück- lauföffnung 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 be- stehenden Hochdruck-Abdichtung zwischen der Innenfläche der Pumpenkolbenbüchse und dem Zapfen übernommen. Diese ist eine Zylinderfläche geringen Durchmessers 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 störenden Kräfte auf die verschiebbare Pumpenkolbenbüchse mehr ausüben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mündet die dritte Längsbohrung im Zapfen in den Düsenraum, welcher Düsenraum durch eine Öffnung im Gehäuse mit dem Rücklauf in Verbin- dung steht (Anspruch 2). So wird der Düsenraum in die Kraftstoffströmung einbezogen. Dadurch wird auch in diesem die Bildung von Dampf- oder Luftblasen verhindert und nebstbei für Kühlung gesorgt, was der Bildung von Dampfblasen entgegenwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zapfen Teil einer Zwischenplatte, die einen Kanal besitzt, die die Verbindung zwischen dem Kraftstoffversorgungsraum und der zweiten Längsboh- rung des Zapfens herstellt (Anspruch 3). Die Zwischenplatte sorgt nebst der Montagevereinfa- chung für eine Trennung von Pumpraum und Düsenraum, wodurch eine Zwangsdurchströmung auch des Düsenraumes gegeben ist.
Wenn weiters der Düsenraum aus zwei von einer Wand getrennten Federräumen besteht und die Wand eine Durchtrittsbohrung aufweist, wobei die dritte Längsbohrung in einen Federraum
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mündet und die Rücklauföffnung am höchsten Punkt des anderen Federraumes angeordnet ist (Anspruch 4), ist für eine schöne Strömungsführung gesorgt und die Abwesenheit von Taschen, in denen sich Gasblasen sammeln könnten, sichergestellt. Denn naturgemäss mündet ja auch die dritte Längsbohrung am höchsten Punkt des einen Federraumes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpenkolbenbüchse in dem Verbindungsraum von einem rohrförmigen Drosselblech 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 angeordnete.
Schliesslich kann noch vorgesehen sein, dass sich die in Längsrichtung verschiebbare und ge- gebenenfalls auch verdrehbare Pumpenkolbenbüchse über eine Tellerfeder auf der Zwischenplatte abstützt (Anspruch 6). Die geringe Bauhöhe einer Tellerfeder erlaubt es, dem Zapfen bei geringer Bauhöhe eine grosse Führungslänge zu geben. Weiters kann dadurch auf die zwangsläufige Ver- bindung zwischen der Pumpenkolbenbüchse und ihren Verstellmitteln verzichtet werden, da die Rückstellung durch Federkraft erfolgt. Das ist auch sicherheitsrelevant, weil die Pumpenkolben- büchse bei Ausfall des Stellgliedes durch Federkraft in die Stellung geringster Fördermenge zu- rückgebracht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert Es stellen dar :
Fig. 1: Einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Pumpedüse.
Fig. 2 : EinDetail aus der Fig.1, vergrössert, und Fig. 3 : Querschnitt nach 111-111 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 Bereich eine Einspritzdüse 4 aufnimmt. Im Pumpengehäuse 2 befindet sich eine Kolbenpumpe 5, die von einer Pumpenkolbenbüchse 6 gebildet wird, die auf- und abwärts verstellbar und gegebe- nenfalls auch verdrehbar ist. Dazu ist ihr oberer Teil mit einer Verstellverzahnung 7 versehen, in die eine Regelstange 8 eingreift.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Regelstange 8 zur Verstellung der Fördermen- ge normal zur Bildebene verschoben und zur Verstellung des Spritzbeginnes um eine zur Bildebe- ne normale Achse verdreht. Dazu weist sie eine Steuerfläche 9 auf, die über einen Winkelhebel 10 ein Heben und Senken der Pumpenkolbenbüchse 6 bewirkt. An deren unterer Stirnfläche 11greift eine Tellerfeder 12 an, die dem Senken entgegenwirkt.
Zur Kolbenpumpe 5 gehört auch ein Pumpenkolben 16, der in bekannter Weise von einem Stössel, auf den eine nicht dargestellte Nockenwelle wirkt, betätigt wird und der in bekannter Weise Steuerflächen aufweist, die im Zusammenwirken mit Steueröffnungen 17 Beginn und Ende der Einspritzung bestimmen. Der Pumpenkolben 16 begrenzt, zusammen mit der feinst bearbeiteten Innenwand 19 der Pumpenkolbenbüchse 6, einen Arbeitsraum 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 fest verbunden. Die Zwischenplat- te 21 ist dichtend in das Gehäuse 1 der Pumpendüse, genauer : desDüsenhalters 3 eingepasst.
Das Gehäuse 1, insbesondere der Düsenhalter 3, weist über der Zwischenplatte 21 eine Kraftstoff- eintrittsöffnung 22, bzw. mehrere solche über den Umfang verteilte, auf, die in einen ringförmigen Kraftstoffversorgungsraum 23 führen. Direkt unter der Zwischenplatte 21 ist in derselben Weise mindestens eine Rücklauföffnung 24 angeordnet, durch die nicht eingespritzter Kraftstoff in ent- sprechende nicht dargestellte Sammelkanäle des Motorblockes zurückströmt. Die Rücklauföffnung 24 führt aus einem, in diesem Fall ringförmigen, Düsenraum 25, bestehend aus zwei Federräumen 35,37, hinaus. Die Öffnungen 22,24 enthalten Siebe.
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 Durchtrittsboh- rung 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 verschieden, an ihrer dicksten Stelle wird sie von der zum Düsenkörper 30 führenden Druckbohrung 38 durchsetzt, der der Kraftstoff aus dem Arbeits- raum 18 über die erste Längsbohrung 39 und einem Querversatz 40 zugeführt wird.
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In Figur 2 sind die nun zu beschreibenden Teile besser zu erkennen. Die Pumpenkolbenbüch- se 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 Aussenwand der Pumpenkolbenbüchse 6 sitzt und so mit dieser einen Dichtraum 53 bildet. In diesen führt eine erste Querbohrung 54, die gegebenen- falls über einen Ringkanal 55 (siehe Fig. 3), und einen Kanal 56 in der Zwischenplatte 21 mit dem Kraftstoffversorgungsraum 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 Einpressen in die Zwischenplatte 21 verschlossen ist. Auch die Steueröffnung (en) 17 münden in den Dichtraum 53.
Die Pumpenkolbenbüchse 6 ist weiters von einer zweiten Querbohrung 58 durchsetzt, die von dem Dichtraum 53, zu einer dritten Längsbohrung 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 umgeben, dessen Drosselbohrung 64 die Energie des beim Absteu- ern 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 Kraftstoffversorgungsraum 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 dargestellter Kraftstoffzufuhrpumpe hergestellten Vordruck bewirkt. Beim Absteuern der Förderung bei Fördernde schiesst überflüssiger Kraftstoff durch die Steueröffnungen 17 wieder in den Dichtraum 53 zurück und von diesem durch die zweite Querbohrung 58 in die dritte Längs- bohrung 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.
PATENTANSPRÜCHE :
1 Kraftstoffeinspritzaggregat für je einen Zylinder eines Dieselmotors, bestehend aus einem
Gehäuse (1), einer steuerbaren Kolbenpumpe (5), sowie einer an diese anschliessenden
Einspritzdüse (4) mit einem Düsenraum (25), wobei das Gehäuse (1) einen von aussen ge- speisten Kraftstoffversorgungsraum (23) und eine nach aussen führende Rücklauföffnung (24) aufweist, die Kolbenpumpe (5) eine längsverschiebbar gelagerte und auf einem ge- häusefesten, gleichachsigen Zapfen (20) geführte Pumpenkolbenbüchse (6) mit mindes- tens 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 Pumpenkolbenbüchse (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 über einen
Kanal (56) mit dem Kraftstoffversorgungsraum (23) und andererseits über eine ers- te Querbohrung (54) mit dem Dichtraum (53) in Strömungsverbindung steht, c) der Dichtraum (53) über eine zweite Querbohrung (58) und eine dritte Längsboh- rung (59) im Zapfen (20) mit der Rücklauföffnung (24) in Strömungsverbindung steht.