Druckventil mit Rückholkolben für Brennstoffeinspritzpumpen. Bei Brennstoffeinspritzpumpen für Brenn- kraftmaschinen ist es bekannt, Druckventile vorzusehen, die mit einem Rückholkolben versehen sind.
Dieser an dem beweglichen Ventilkörper vorgesehene Rückholkolben hat den Zweck, am Ende :der Einspritzung, wenn durch Freilegen der Entlastungsöffnung durch den Pumpenstempel oder durch Auf stossen eines Entlastungsventils die Druckab senkung in der Druckleitung eingeleitet wird und die Nadel die Einspritzdüse bereits auf ihren Sitz zurückgekehrt ist, bevor das Druckventil sich schliesst,
aus der Drucklei tung noch ein bestimmtes Brennstoffvolumen zurückzuholen und in der Druckleitung eine weitere Druckabsenkung unter den Schliess druck der Einspritzdüse herbeizuführen.
Die Anwendung solcher Druckventile mit Rückholkolben ist besonders bei Einspritz pumpen mit Schiebersteuerung üblich, wo also der Pumpenplunger über Steueröffnun gen laufend Beginn und Ende der Einsprit zung und damit die geförderte Brennstoff- menge bestimmt.
Beim nachfolgenden Druck hub ist die vom Rückhohlkolben aus der Druckleitung zurückgezogene Brennstoff menge wieder in die Leitung zurückzuför- dern, wodurch bis zur Erreichung hoher Drücke in der Pumpe sich bereits eine wesent lich grössere Überdeckung der Steueröffnung durch den Pumpenplunger ergibt, ;als wenn ein Druckventil ohne Rückholkolben in Ver wendung stehen würde. Ausserdem wird durch Anwendung :
solcher Druckventile mit Rüekholkolben der Einfluss von Unterschie den in den Längen der Druckleitungen bei Mehrzylindermaschinen auf den Spritzbeginn weitgehend vermindert, indem bei jeder Lei tungslänge,der Abspritzdruck der Düse nach dem gleichen Weg -des Pumpenplungers er reicht wird.
Die Arbeitsweise des Druckventils mit Rückholkolben bringt es nun aber mit sich, dass bei Mehrzylindermaschinen die von die sen Druckventilen aus den Druckleitungen zurückgezogenen Brennstoffmengen bei allen Zylindern möglichst gleich sein müssen.
Tre ten Unterschiede in den Rückholmengen bei verschiedenen Zylindern auf, so ergeben sich daraus Unterschiede in den Spritzmengen der einzelnen Zylinder, so dass die für gute 11Ma- schinenleistung notwendige gleichmässige Brennstoffzuteilung an die -Maschinenzylin der gestört wird.
Es ist also von Bedeutung. dass das Rück holvolumen bei allen Druckventilen einer Einspritzpumpe möglichst gleich gehalten wird. Um diese Anforderung zu befriedigen, muss sowohl der Huli des Rückholkolbens bei allen Ventilen gleich gehalten erden, es muss aber auch die Einpassung des Rüekhol- kolbens in seiner zylindrischen Führung sehr sorgfältig und mit möglichst kleinem Spiel geschehen, um beste Abdichtungsverhältnisse des Rückholkolbens zu gewährleisten.
Das erstere Erfordernis ist durch genaue -Mass haltigkeit von Längenmassen sowohl am Rückholkolben wie an dessen Führung bei sorgfältiger -Masskontrolle verhältnismässig leicht zu erfüllen. Schwieriger ist es hingegen bei den bisherigen Bauarten solcher Ventile, der zweiten Anforderung gerecht zu >erden. nämlich einen dichtenden, spielfreien Einpass des Rückhollkolbens in seiner zylindrischen Führung zu erzielen.
Dies begegnet bei den bekannten Bauarten deshalb ernsten Schwie rigkeiten, weil der kegelige Ventilsitz und die zylindrische Führung des Rückholkolbens an ein und demselben Gehäuseteil vorgesehen sind. Ein absolut abdichtendes Einpassen des Rückholkolbens und ein absolut dichisitzen- der Ventilkegel würden eine absolut genaue Zentrierung der Zylinderfläche des Rückhol- kolbens gegenüber der Kegelachse des Ventil sitzes verlangen.
Da für ein gutes Abdichten des Rückholkolbens ein Spiel in seinem Zy linder von nur 1/""o bis \/""", mm notwendig ist, dürfte die zulässige Desaxierung zwischen der zylindrischen Führung und dem Kegel sitz höchstens I/, bis 1/1,"", mm betragen, was aber auch bei ausgeklügeltsten Herstellungs verfahren nicht einzuhalten ist. Bis heute hat man sich damit beholfen, dem Riickholkolben wesentlich mehr Spiel zu geben als mit Rück- sieht auf gute Abdichtung zustanden werden dürfte.
Das Spiel in der zylindrischen Füh rung des Rückholkolbens, muss so gross ge macht werden, dass oder Ventilkegel des Druckventils sich mit Sicherheit noch ab dichtend auf seinen Sitz legen kann, ohne dass der Riickliolkolben in seiner Führung klemmt.
Die mit dieser -Massnahme jedoch in .Kauf genommene Verschlechterung der Ab dichtung des Rückholkolbens erschwert oder verunmöglicht sogar eine genaue Dosierung der Rückholmenge. Durch die andern sonst üblichen Hilfsmittel, bestehend in einem Ein schleifen des Ventilkegels, wird durch das Läppmaterial der feine Einpass des R.ückhol- kolbens stark gefährdet, ja sogar zerstört.
Nach der Erfindung sind diese Schwierig keiten und Nachteile dadurch überwunden, dass der den Ventilsitz tragende Teil des Ven tilgehäuses von dem den Zylinder für den Rückholkolben bildenden Teil des Ventilge häuses getrennt ist, wobei einer dieser beiden abdichtend gegeneinander gepressten Teile während des Einbaues des Ventils etwas quer zur Längsachse des andern Teils ver- @chieblich ist.
Die Verhältnisse können zum Beispiel so sein, dass durch die zur Belastung und Rückführung des zum Beispiel als Ke gel ausgebildeten beweglichen Abschlusskör- pers dienende Ventilfeder beim Einbau zu nächst im untern im Pumpengehäuse zen trierten Teil des Ventilgehäuses entweder der Ventilkegel in seinem Sitz oder der Rückhol- kolben in seiner Führung zentriert wird,
so dass während des Festlegens des obern ver- schieblichen Teils des Ventilgehäuses sich derselbe selbsttätig an der zugehörigen Ab dichtungsfläche des Rückholkolbens oder des Ventilkegels zentrieren kann.
Es ist auch eine Anordnung möglich, bei welcher der obere, die seitliche Führung des Ventilkegels samt Rückholkolben überneh mende Teil des Ventilgehäuses im Puumpen- gehäuse zentriert ist, während der untere Teil, welcher den Ventilsitz trägt, seitlich verschiebbar ist. so dass vor dem Festsitzen der durch die Rückholfeder niedergepresste Ventilkegel diesen unsern Teil des Ventil- gehäuses in -die genaue zentrische Lage ein zustellen vermag.
Vorteilhaft ist zwischen dem Oberteil .des Ventilgehäuses und dem diesen Teil auf den Unterteil niederpressenden Druckglied ein elastisches Zwischenorgan, zum Beispiel eine Feder oder ein Fedeiungskörper eingeschaltet. Dadurch wird die Selbsteinstellung des Ober teils des Ventilgehäuses erleichtert und jeder Zwang, der etwa von dem zum Beispiel als Versehlusspröpfen ausgebildeten Druckglied auf den Oberteil ausgeübt werden könnte, vermieden, ein Zwang,,der ein Verziehen des Oberteils herbeiführen könnte, was ein Klem- men,
des Ventils in seiner Führung verursa- ehen würde. Bei dieser Ausführung ist -durch entsprechende Wahl der Charakteristiken des zum Niederpressen des einen Teils des Ventilgehäuses: verwendeten Federungsorga- nes und der zur Belastung und Rückführung des beweglichen Ventilkörpers dienenden Ventilfeder mit Vorzug dafür zu sorgen, dass beim Einbau zuerst der bewegliche Ventil körper durch die Ventilfeder auf den Unter teil des Ventilgehäuses niedergepresst wird,
so dass sich der den beweglichen Ventilkörper umgebende Oberteil des Ventilgehäuses zen trieren kann, und dass erst bei weiterem An ziehen des Vergchlusspfropfens das elastische Federungsorgan, welches den Oberteil des Ventilgehäuses dichtend auf den Unterteil zu drücken hat, zur Wirkung kommt.
Auf der Zeichnung sind mehrere beispiels weise Ausführungsformen des Druckventils nach der Erfindung dargestellt.
Fg. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform; Fi.g. 2 zeigt einen Teil der Fig. 1 in grö sserem Massstabe; Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes; Fig. 4 zeigt einen analogen Schnitt wie Fig. \? einer Abänderungsform der betreffen den, Details;
Fig. 5 zeigt ein Schaubild der Spannungen der bei der Ausführungsform nach Fig. 4 be nutzten Federn; Fig. 6 und 7 zeigen Längsschnitte durch Abänderungsformen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Druckventil mit Rückholkolben bei einer Einspritzpumpe mit Sehiebersteuerung und Schrägkanten- regelung. 1 ist der Pumpenzylinder, 2 .der in diesem durch einen nicht gezeichneten Nok- kenantrieb auf- und abwärts bewegte Pum penkolben. 3 ist das Pumpengehäuse. Der be wegliche DTUCkventilkörper ist topfförmig ausgebildet.
Sein Boden 4 ist mit der kegel- förmig-en Sitzfläche 5 versehen, und der zy lindrische Mantel oder Schaft 6 dient als Rückhodkolben. Das Ventilgehäuse setzt sich nun aus zwei getrennten Teilen zusammen, von denen -der Unterteil 7 mit dem kegeli- gen Sitz 8 versehen ist, während der einen Hohlzylinder bildende Oberteil 9 als Führung und Zylinder für den Mantel 6 dient.
In die sem Oberteil ist eine Reihe radialer Über- strömöffnungen 10 vorgesehen, -die mit der Steuerkante 11 des Druckventilkörpers 4, 6 zusammenwirken.
Der Unterteil 7 ist in das Pumpengehäuse 3 spielfrei,eingepasst, während der Oberteil 9 mit kleinem seitlichem Spiel x von einem Verschlusspfropfen 12 umgeben ist, der unter Einschaltung einer Dichtung 13 in das Pum pengehäuse 3 eingeschraubt wird und dadurch den Unterteil 7 in dem Pumpengehäuse fest legt. Der Druckventilkörper 4, 6 ist durch eine Feder 14 belastet. Die Dichtung 13 .ist verhältnismässig nachgiebig ausgeführt, um auch bei etwaigen kleinen Höhenunterschie- den noch einwandfreie Abdichtung zu ge währleisten.
Durch eine Überwurfmutter 16 wird die zur Einspritzdüse führende Druckleitung 17 festgezogen. Der Druckraum des Pumpen zylinders 1 ist mit 18 bezeichnet.
Nachdem die Druckwirkung des Kolbens 2 .eingesetzt hat, wird der Druckventidkörper 4, 6 von seinem kegeligen Sitz 8 abgehoben und gegen den auf ihm lastenden Brennstoff druck und gegen -die Spannung der Feder 14 aufwärts bewegt. Bei dieser Bewegung wird die Brennstoffsäule, die in der Druckleitung <B>17</B> zwischen Druckventil und Düse ein.ge- schlossen ist, komprimiert.
Es kann jedoch erst dann Brennstoff aus dem Druckraum 18 der Pumpe in die Druckleitung gelangen, wenn der Druckventilkörper 4, 6 mit seiner zylindrischen Mantelfläche die Überström löcher 10, die in einer bestimmten Höhe, wel che durch das verlangte Rückholvolumen be stimmt ist, vorgesehen sind, freilegt. Bei weiterem Anhub des Pumpenkolbens 2 setzt sich nun die Förderung von Brennstoff nach der Druckleitung und der Einspritzdüse fort, bis die Schrägkante des Pumpenplungers 2 die Entlastungsöffnung im Pumpenzylinder 1 freilegt.
Jetzt. setzt eine scharfe Druckab senkung im ganzen Drucksystem ein, der Druckventilkörper 4, 6 wird dureh die Feder 14 und durch den auf ihm lastenden höheren Druck sehr rasch auf seinen Sitz zurückbe wegt. Bei dieser Abwärtsbewegung holt der Ventilkörper 4, 6 aus der Druckleitung 17, sobald er die Überströmöffnungen 10 mit der Steuerkante 11 zugesteuert. hat, Brennstoff zurück. Das zuriickgehalte Brennstoffvolu men entspricht dem Produkt ans der vom Schaft 6 umschlossenen Querschnittsfläche und dem Hub h der Rückholbewegung.
Hieraus geht deutlich die Wichtigkeit einer guten Abdichtung des Ventilkörpers 4, 6 sowohl an seiner zylindrischen Aussenfläche als auch an der kegeligen Sitzfläche 8 her vor. Werden Unterteil 7 und Oberteil 9 aus einem Stück hergestellt, so ist bei spielfreiem Einbau des Riickholkolbens 6 in seinem Zy linder 9 eine gleichzeitige Abdichtung auch an der kegeligen Sitzfläche 8 kaum zu errei chen. Eine einwandfreie Abdichtung des Ventilkegels auf diesem Sitz wäre nur bei Einhaltung eines grossen Spiels des beweg liehen Ventilkörpers 4, 6 in seiner zylindri- sehen Führung möglich.
Dadurch tritt aber bei den kleinen Überdeckungen der grosse Nachteil schlechter Abdichtung des als Kol ben wirkenden Ventilschaftes 6 auf, wodurch die aus der Druckleitung zurückgeholte Brennstoffmenge ungenau und unbestimmt wird.
Die angegebene Unterteilung des Ventil gehäuses in einen untern Teil 7, der festge- zogen wird und den kegeligen Sitz 8 trägt, und in ein hülsenförmiges Stück 9, das durch den Verschlusspfropfen 12 dicht auf den Teil 7 niedergepresst wird, erlaubt es, den Ventil schaft 6 mit einem minimalen Spiel der Füh rung 9 einzupassen.
Beim Einbau wird der Druckventilkörper 4, 6 durch die Ventilfeder 14 auf die Sitzfläche 8 des Unterteils 7 niedergepresst und dort im Ventilsitz zentriert festgehalten.
Der Oberteil 9 liegt dann noch so lose auf dem Unterteil 7, dass, wenn die Kegelachse des Sitzes 8 mit der Längsachse des Ventilschaftes 6 nicht genau überein stimmt, der Oberteil 9 sich zusammen mit dem Ventilkörper 4, 6 selbsttätig zentrieren kann, da der Spalt x kleine Bewegungen aes Oberteils quer zum Unterteil 7 zulässt. Erst in der letzten Phase des Anziehens des Pfropfens 12, bei der er sich auf ,die obere Stirnfläche des Oberteils 9 legt, wird dieser in seiner genau zentrierten Lage festgezogen (Fig. 2).
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Erfindungsgegenstandes. Im Gegensatz zu den Fig. 1 und 2 ist der Oberteil 9 des Ventil gehäuses, welcher die zylindrische Führung des beweglichen Ventilkörpers 4, 6 über nimmt, im Pumpengehäuse 3 zentriert, wäh renddem der Unterteil 7 des Ventilgehäuses, welcher die kegeligge Sitzfläche für den be weglichen Ventilkörper trägt, versehiebbar mit seitlichem Spiel x versehen ist.
In glei cher Weise wie bei der Anordnung in Fig. 1 und 2 findet beim Festziehen des Ventil gehäuses vermittelst des Verseblusspfropfens 12 eine selbsttätige genaue Zentrierung des Ventilsitzes 7 gegenüber der zylindrischen Führungsfläche des beweglichen Ventilkör pers 4, $ statt.
Um bei einer Ausführungsart gemäss Fig. 1 und 2 die selbsttätige Einstellung des Oberteils des Ventilgehäuses zu erleichtern und diesen Teil vor Zwang zu schützen, der durch ein zu festes Anziehen ausgeübt wer den kann und der eine Deformation dieses Teils und ein Klemmen des darin mit mög lichst wenig Spiel laufenden beweglichen Ventilkörpers zur Folge hätte, kann zwischen Pfropfen 12 und Oberteil 9 des Ventilge häuses ein Federungsorgan eingeschaltet wer den.
Fig. 4 zeigt eine :derartige Ausführung. Zwischen dem Pfropfen 12 und -dem Oberteil 9 des Ventilgehäuses ist ein Federungsorgan 15 eingeschaltet, so dass der Teil 9 nur mit einer begrenzten Kraft auf den Unterteil 7 gepresst wird, :die auch bei festem, über mässigem Anziehen des Pfropfens 12 nicht überschritten werden kann, so dass :eine De formation des Teils 9 vermieden wird. Durch dieses federnde Zwischenorgan findet auch erfahrungsgemäss beim Anziehen der Ober teil 9 leichter die ihm zukommende Lage.
Um - wie bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 - auch bei dieser Ausführung zuerst ein Festhalten des Druckventilkörpers 4, 6 zentrisch in seinem Sitz 8 zu erreichen, bevor der Teil 9 festgelegt wird, sind die Charakteristiken F14 und F" der beiden Fe dern so zu wählen, wie dies Fig. 5 zeigt.
Waagrecht sind :die Federwege, senkrecht die Federkräfte aufgetragen. Y" ist der Spann weg des Federungskörper 15, durch den der Oberteil des Ventilgehäuses auf den Unter teil 7 gedrückt wird. Y14 ist der Spannweg der Druckventilfeder 14.
b bezeichnet den Arbeitshub der Druckventilfeder. Aus diesem Schaubild ist ersichtlich, @dass wenn der Fe derungskörper 15 zu drücken beginnt, das Druckventil 4, 6 schon mit einer ziemlich grossen Kraft Po auf seinen kegeligen Sitz 8 gedrückt wird.
Der Rückholkolben ist bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 6 unterhalb des Ventil- tellers 19 des Druckventils vorgesehen. Der Ventilteller trägt den Rückholkolben 20, der in einer Bohrung 21 des Unterteils 22 spielt, in der sich der Ventilschaft 23 führt.
Der Oberteil schrumpft zu einem Ring 24 zusam men, der mit dem Kegelsitz 8 versehen ist. Der Ventilteller 19 ist durch die Feder 14 und der Ring 24 durch die Feder 15 belastet. Zwischen Ring 24 und Verschlusspfropfen 12 ist das seitliche Spiel x belassen, während der Ventilschaft 23 mit dem Rückholkolben 20 mit normalem Spiel dicht in den Unterteil 22 eingepasst ist.
Das Rückholvolumen ist auch hierdurch den Hub h des Rückholkolbens 20 bestimmt.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, 2, 3 und 4 stellt sich beim Einbau der Ventilteile und beim Anziehen des Ver- schlusspfropfens 12 der Ventilsitz 8 selbst tätig in die richtige Lage ein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der Rückholkolben oberhalb des kegeligen Ventilsitzes 8 angeordnet und wird von dem zylindrischen Rand 25 des zweckmässig als Teller ausgestalteten beweglichen Abschluss- körpers 26 .gebildet.
Der Unterteil 27, der durch den Pfropfen 12 festgezogen wird, hat eine Bohrung 28 für die Führung des be weglichen Ventilkörpers, in .die aber der Ven tilschaft 29 mit ziemlich grossem Spiel ein- gepasst werden kann,
welches .den bei der Herstellung auftretenden Versetzungen von Ventilsitz und Führungsschaft Rechnung trägt. Die eigentliche Edelpassung für den gut abzudichtenden Rückholkolben 25 ist in dem durch die Spannung der Feder 15 nie dergepressten obern ringförmigen Teil 30 des Ventilgehäuses vorgesehen. Dieser Teil stellt sich 'bei dieser Ausführung beim Anziehen des Pfropfens 12 selbsttätig in die richtige Lage ein.
Bei dieser Anordnung kann das Rückholvolumen sehr leicht durch Auswechs lung des Ringes 30 gegen einen solchen an derer Höhe verändert werden.