DE69925784T2

DE69925784T2 - Kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE69925784T2
Application number: DE69925784T
Authority: DE
Inventors: Takao Itami-shi Nishioka; Yasushi Itami-shi Mochida
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: EP0967384B1; DE69925784D1; EP0967384A3; US6279454B1; EP0967384A2; JPH11303709A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Pumpe zum Einspritzen von Benzin, Kraftstoff, dessen Hauptbestandteil Benzin ist, oder schwefelarmen Leichtöl in eine Verbrennungskammer eines Fahrzeugmotors (nachfolgend als Kraftstoffeinspritzpumpe bezeichnet oder Kraftstoff Direkteinspritzpumpe oder Direkteinspritzpumpe genannt) und spezieller die gleiche Pumpe, die verschleißfeste Keramikwerkstoffe für ihren Kolben verwendet.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In jüngster Zeit war eine Verbesserung der Kraftstoff-Wirksamkeit eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs ein wichtiges Problem vom Standpunkt der Umwelt der Erde her. Aus dem Grund wurden Studien zur Verwirklichung des so genannten Motors zur Kraftstoffdirekteinspritzung im Zylinder energisch betrieben, in den Benzin oder Leichtöl direkt in eine Verbrennungskammer des gleichen Motors eingespritzt wurde. Die Kraftstoffeinspritzpumpe für die Verwendung in diesem Motor nutzt eine Hin- und Herbewegung eines Nockens, um einen ausreichenden Druck zum Einspritzen des Kraftstoffs zu erhalten. Nimmt ein Kolben (oder ein so genannter Stößel) diese Bewegung auf, gleitet er entlang einer inneren Wand des Zylinders hin und her, um so Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einzuspritzen. Dieser Gleitzustand ist sehr hart. Daher kann durch das Verbessern der Verschleißfestigkeit und der Ermüdungs-Kennzeichen, so dass die Abnutzungsverluste verringert werden, die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzpumpe verbessert werden.
Besonders der Benzin-Direkteinspritzmotor oder der Diesel-Direkteinspritzmotor eines kleinen PKW verwendet Benzin mit einer sehr niedrigen Viskosität und einer sehr hohen Verdampfungsneigung oder schwefelarmes Leichtöl mit einem niedrigen Schwefelgehalt. In einigen Motoren wird durch diese Kraftstoffe die Schmierung des Kolbens und des Zylinders erreicht. Da diese Kraftstoffe jedoch eine sehr geringe Schmierfähigkeit haben, können ungenügende Verschleißfestigkeit und ungenügendes Antiblockier-Verhalten des Kolbens und des Zylinders eine verhängnisvolle Schädigung einer Pumpe verursachen.
Als Gegenmaßnahme wurde üblicherweise die Gestaltung der Gleitfläche in verschiedenen Möglichkeiten entworfen. Zum Beispiel wurden rostfreie Basismaterialien, deren Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnet ist, als ein Material für den Kolben und den Zylinder verwendet, wobei deren Oberfläche so endbehandelt wird, dass sie sehr glatt ist, und um die Verschleißfestigkeit in der Zeit des Gleitens weiter zu verbessern, wurden in der Gleitfläche des Kolbens in einer Tiefe von maximal 2–3 μm parallele Nuten gemäß 1a oder gekreuzte Schraffurlinien gemäß 1b ausgebildet, um als Kraftstoff-Ölrille zu dienen, wobei dadurch die Gleit-Schmierfähigkeit verbessert wurde. Gemäß der technischen Abhandlung SAE 940 992 beträgt, obwohl die seichten, gekreuzten Schraffurmuster-Linien in der Nocken-Oberfläche ausgebildet sind, die aus Metall besteht, die Oberflächen-Rauheit von dessen endbehandelten Oberfläche 0,7 μm hinsichtlich R_max, so dass die Oberfläche glatt und fein ist. In diesem Fall gibt es keine Richtcharakteristik der Oberflächen-Rauheit, so dass eine gleichmäßige Endbehandlung erzielt wird. In diesem Fall muss die Oberfläche glatt und gleichförmig endbehandelt sein, wobei daher eine sehr beschwerliche Bearbeitung notwendig ist. Die glatte Endbearbeitung der Gleitfläche kann durch Feinschleifen oder dergleichen erreicht werden, wie es zum Beispiel im „Automobile Technical Handbook" Band 2, Seite 51 und Band 4, Seite 198 von der Automobile Technology Association beschrieben wurde. In dem Fall, in dem Kraftstoff mit einer niedrigen Gleit-Schmierfähigkeit speziell verwendet wird, muss die gleiche Behandlung einer inneren Wand des Zylinders ausgeführt werden. Da jedoch diese Art von Bearbeitung, besonders die Bearbeitung an der inneren Wand des Zylinders, sehr beschwerlich ist, gibt es ein Problem bei der Produktivität.
Andererseits wurde über einer Ausführungsform des Materials zum Beispiel die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 61-283 759 ein Fall offenbart, in dem SIALON oder ein keramisches Verbundmaterial aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid (Zirkoniumoxid) für eine Walze verwendet wurde, die sich direkt in einem Gleitkontakt mit einem Nocken einer Direkteinspritzpumpe eines Dieselmotors befindet. Ihre Oberfläche muss jedoch nur, wenn das gleitende Teil aus Keramik besteht, falls ein Passteil, das entsprechend gleitet, aus Metall wie Stahl hergestellt wurde, endbehandelt werden, um äußerst glatt zu sein, so dass die Aggressivität zum Passteil und ein Gleitwiderstand relativ zum Passteil nachlassen. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 8-232 795 hat zum Beispiel einen Fall eines Dieselmotors offenbart, der schwefelarmes Leichtöl als Kraftstoff verwendet, in dem Keramik für das gleitende Teil der Direkteinspritzpumpe verwendet wurde. In der gleichen Veröffentlichung wird die Gleitfläche des gleichen Keramikwerkstoffs auf 0,5 μm oder weniger hinsichtlich der mittleren Oberflächen-Rauheit R_z oder 0,1 μm oder weniger endbehandelt. Da die keramische Gleitfläche mit einer hohen Härte gewöhnlich in eine einzelne Richtung endbehandelt wird, um gleichmäßig äußerst glatt zu sein, wie oben beschrieben wurde, benötigt es in den oben beschriebenen Fällen viel Mühe und Zeit für die Endbehandlung.
Des Weiteren wird entsprechend der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-340 213 ein herkömmlicher, minderwertiger Stahl als Basismaterial für das Gleitteil verwendet, wobei dann darauf ein glatter Film aus einem harten Material wie CrN, Hartkarbon (diamond like carbon – DLC) oder dergleichen auf der Gleitfläche des Basismaterials ausgebildet wird. Wenn jedoch selbst diese Materialien verwendet werden, muss die Gleitfläche endbehandelt werden, um so glatt zu sein, wie oben beschrieben wurde, wobei es zusätzlich die Befürchtung gibt, dass sich der beschichtete Film beim Gleiten lösen kann. Daher gibt es eine Möglichkeit, dass dadurch ein teilweises Blockieren verursacht werden kann. Infolgedessen gibt es ein Problem, dass eine stabilisierte Verschleißfestigkeit oder ein Antiblockierverhalten nicht erreicht werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde vom Standpunkt dieser Probleme her erbracht, wobei es daher eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Kraftstoffeinspritzpumpe eines Fahrzeugmotors, der Benzin mit einer niedrigen Gleit-Schmierfähigkeit, Kraftstoff, dessen Hauptbestandteil Benzin ist, oder ein schwefelarmes Leichtöl verwendet, und spezieller die gleiche Pumpe, deren Verschleißfestigkeit und Antiblockier-Verhalten in der Zeit des Gleitens ausgezeichnet ist, und die zu einem niedrigen Preis geliefert werden kann, was nicht als üblich angesehen wurde, speziell eine Kombination eines Kolbens (Stößels) und Zylinders bereitzustellen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Hochdruck-Einspritzung von Benzin, Kraftstoff, dessen Hauptbestandteil Benzin ist, oder Leichtöl mit einem Schwefelgehalt von 0,05% des Gewichts oder weniger durch Hin- und Herbewegen eines Kolbens bereit, der relativ zu einem Zylinder gleitet, wobei wenigstens eine Gleitfläche des Kolbens, der am Zylinder gleiten soll, aus Keramik besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen-Rauheit des Keramikwerkstoffs, die als eine mittlere Oberflächen-Rauheit (R_z) ausgedrückt wird, 0,05–0,4 μm in einer Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung und 0,2–0,6 μm in einer Richtung parallel zur Gleitrichtung beträgt, wobei die Oberflächen-Rauheit in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung kleiner ist als die in der Richtung parallel zur Gleitrichtung, während die Oberflächen-Rauheit, die als eine mittlere Oberflächen-Rauheit (R_z) ausgedrückt wird, einer Zylinder-Gleitfläche, die das Gegenstück dazu bildet, 0,2–0,8 μm in einer Richtung parallel zur Gleitrichtung beträgt.
Des Weiteren hat die Pumpe den oben genannten Aufbau, in dem die Keramik ein Material, das hauptsächlich aus Siliziumnitrid oder SIALON besteht oder ein Material ist, das hauptsächlich aus Zirkoniumoxid besteht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1a und 1b grafische Darstellungen, die die Gleitfläche eines herkömmlichen Kolbens schematisch zeigen;
2 eine grafische Darstellung, die eine in den Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendete Gleit-Testvorrichtung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die Kraftstoffeinspritzpumpe der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Druckeinspritzung durch das Hin- und Herbewegen eines Zylinders und eines Gleitkolbens. Diese Kraftstoffeinspritzpumpe spritzt Kraftstoff mit einer niedrigen Schmierfähigkeit wie Benzin, Kraftstoff, dessen Hauptbestandteil Benzin ist, und Leichtöl mit einem Schwefelgehalt von 0,05% des Gewichts oder weniger in eine Verbrennungskammer. In einem Kolben, der auf seinem Zylinder gleitet, besteht wenigstens die Gleitfläche relativ zum Zylinder aus Keramik. Durch das Ausbilden des Kolbens aus Keramik tritt bei solch einer schwierigen Schmierungs-Bedingung ein gegenseitiges Blockieren nicht auf, wobei die Verschleißfestigkeit des Kolbens beachtlich verbessert wird.
Die Gleitfläche des Kolbens der vorliegenden Erfindung, die am Zylinder gleiten soll, hat eine Oberflächen-Rauheit, die hinsichtlich der mittleren Oberflächen-Rauheit (R_z) ausgedrückt wird, die 0,05–0,4 μm in einer Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung und 0,2–0,6 μm in einer Richtung parallel zur Gleitrichtung beträgt. Vorzugsweise beträgt die Oberflächen-Rauheit 0,1–0,3 μm in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung und 0,2–0,4 μm in der Richtung parallel zur Gleitrichtung. Wenn die Oberflächen-Rauheit 0,4 μm in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung oder 0,6 μm in der Richtung parallel zur Gleitrichtung überschreitet, so ist das nicht erwünscht, da die Gleitfläche des gegenüberliegenden Zylinders abgenutzt wird. Wenn andererseits die Oberflächen-Rauheit geringer ist als 0,05 μm in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung und geringer als 0,2 μm in der Richtung parallel zur Gleitrichtung des Kolbens, so ist dies nicht erwünscht, da die Aufrechterhaltung des Schmierfilms durch den Kraftstoff ungenügend ist und es mehr Arbeit und Zeit für die Bearbeitung erfordert.
Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe der vorliegenden Erfindung soll die Oberflächen-Rauheit, die durch die mittlere Oberflächen-Rauheit Rz ausgedrückt wird, der Gleit fläche des Zylinders, die relativ zum Kolben gleitet, 0,2–0,8 μm in der Richtung parallel zur Gleitrichtung betragen. Der Grund dafür ist, dass es, wenn die 0,8 μm überschritten werden, eine Möglichkeit gibt, dass in der Anfangsphase des Gleitens ein Blockieren mit dem Kolben auftreten kann, wobei zusätzlich die Oberfläche nicht bis auf eine Glätte von weniger als 0,2 μm mit viel Arbeit und Zeit endbehandelt werden muss. Betrachtet man das ökonomische Verhalten, so sind 0,4–0,8 μm eher vorzuziehen. Als das Material des Zylinders wird die Verwendung von rostfreiem Stahl vorgezogen, wenn man die Lebensdauer und das ökonomische Verhalten in Betracht zieht.
Die Keramikwerkstoffe für die Anwendung bei einem Kolben der vorliegenden Erfindung weisen jene mit einem thermischen Widerstand (eine Eigenschaft, dass die Oberfläche nicht beeinträchtigt wird) und einer Verschleißfestigkeit bei Temperaturen bis zu 150°C, die die höchste Nutz-Temperatur dieser Art der Pumpe ist, zum Beispiel Siliziumnitrid (Si₃N₄) oder SIALON, einen Verbundstoff aus SIALON und Si₃N₄, eine Substanz, dessen Hauptbestandteil Siliziumkarbid (SiC), Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Zirkoniumdioxid (ZrO₂) ist, ein Verbundmaterial aus diesen Substanzen (zum Beispiel Si₃N₄ oder SIALON, in dem SiC fein verteilt ist, oder ZrO₂, in dem Al₂O₃ fein verteilt ist) oder ein Verbundmaterial mit anderen Komponenten als diesen Substanzen (zum Beispiel Si₃N₄ oder SIALON, in dem TiC oder TiN fein verteilt ist), insbesondere ein Material, dessen Hauptbestandteil Siliziumnitrid (Si₃N₄) oder SIALON, oder ein Material, dessen Hauptbestandteil Zirkoniumdioxid (ZrO₂) ist, auf.
Falls das Erstgenannte als ein Kolben verwendet wird, ist er in seiner Biegefestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit im Vergleich mit anderen keramischen Materialien hervorragender und hat des Weiteren eine geringe Dichte und eine kleines Gewicht, so dass dessen Antriebskraft verringert werden kann. Daher ist es von diesem Standpunkt her ein vorzuziehendes Material. Speziell wenn Siliziumnitrid oder SIALON mit 80% des Gewichts oder mehr enthalten ist und die Dreipunkt-Biegefestigkeit auf der Basis von JIS R1601 wenigstens 700 MPa beträgt, ist er vom Standpunkt der Lebensdauer her gesehen am meisten vorzuziehen.
Obwohl das Letztere eine geringere Härte und daher eine schwächere Verschleißfestigkeit hat, kann eine hohe Biegefestigkeit erreicht werden. Des Weiteren kann ein Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten erreicht werden. Der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt etwa 9–11 × 10^–6/°C, obwohl es von der Zusammensetzung des Zirkoniumoxids abhängt, wobei dieser im Vergleich mit anderen Keramikwerkstoffen höher ist, zum Beispiel Aluminiumoxid 6,5, Siliziumkarbid 4,7 und Siliziumnitrid 3,0 in der Einheit von × 10^–6/°C. Wenn daher das gleiche Material für den Kolben verwendet wird, falls der Zylinder aus Stahl (etwa 11–12 × 10^–6/°C, obwohl der Wärmeausdehnungskoeffizient vom Material abhängt) besteht, nimmt eine Differenz beim Ausdehnen und Zusammenziehen auf Grund eines Temperaturanstiegs oder -abfalls im praktischen Temperaturbereich (–50–150°C) weiter ab. Daher wird ein Abfall des Einspritzdrucks auf Grund eines Austritts zum Zeitpunkt der Druckeinspritzung des Kraftstoffs unwahrscheinlich auftreten, wobei es daher, wenn es mit einem Stahlzylinder kombiniert wird, das am meisten vorzuziehende Material als das Material des Kolbens ist. Im Fall des Kolbens der vorliegenden Erfindung kann in Betracht gezogen werden, dass seine Oberflächentemperatur örtlich auf die zuvor erwähnte obere Grenztemperatur von 150°C oder höheren Temperaturen in einem praktischen Gleitstadium ansteigt. Wo daher ein Keramikwerkstoff verwendet wird, dessen Hauptbestandteil Zirkoniumoxid ist, und das Zirkoniumoxid hauptsächlich aus der tetragonalen Phase besteht, die bei Umgebungstemperatur metastabil ist, kann in Betracht gezogen werden, dass die Kristalltransformation von der tetragonalen Phase zur monoklinen Phase durch den Wärmezyklus in der praktischen Anwendungszeit erzeugt wird, so dass die Biegefestigkeit und die Verschleißfestigkeit beeinträchtigt werden. Daher ist es vorzuziehen, Zirkoniumoxid, in dem das Verhältnis der tetragonalen Phase nicht mehr als 80% bei Beurteilung durch eine Röntgenstrahlenbeugung beträgt oder Zirkoniumoxid mit einer tetragonalen Phase zu verwenden, die so zusammengesetzt ist, dass dieser Transformationspunkt durch zunehmendes Hinzufügen einer kleinen Menge Aluminiumoxid zur Seite der hohen Temperatur hin verschoben werden kann. Obwohl Zirkoniumoxid in der kubischen Phase oder Zirkoniumoxid, das dieses enthält, in der Biegefestigkeit und der Verschleißfestigkeit schwächer ist als das zuvor erwähnte Zirkoniumoxid in der tetragonalen Phase, kann es wirksam als das Material des Kolbens der vorliegenden Erfindung verwendet werden, da das Zirkoniumoxid in der kubischen Phase bei hohen Temperaturen stabil ist und nicht die zuvor erwähnten Nachteile hat, die eine Begleiterscheinung der Kristalltransformation in der Zeit der praktischen Anwendung sind.
Die Gleitfläche des Kolbens der vorliegenden Erfindung, die mit dem Zylinder zusammenarbeiten soll, wird hinsichtlich der Oberflächen-Rauheit, die durch die zuvor erwähnte, mittlere Oberflächen-Rauheit R_z ausgedrückt wird, auf 0,05–0,4 μm in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung und 0,2–0,6 μm in der Richtung parallel zur Gleitrichtung endbehandelt. Als Bearbeitungsverfahren wird eine gewöhnliche, spitzenlose Schleifvorrichtung verwendet, wobei eine Feinkorn-Diamantschleifscheibe der Korngröße von mehr als #1000 verwendet wird, um die Endbearbeitung durchzuführen. Daher ist, anders als beim herkömmlichen Stahlstößel, eine Feinschleifbearbeitung in mehreren Schritten nach der Schleifbearbeitung nicht erforderlich. Damit ist es möglich, einen Kolben mit einer gewünschten Oberflächen-Rauheit bei sehr niedrigen Kosten zu erhalten.
Da die zuvor erwähnte, spitzenlose Schleifbearbeitung durchgeführt wird, ist das Bearbeitungsmuster nicht wie bei einer herkömmlichen, kreuzweise schraffierten, seichten Nut. Beim herkömmlichen Muster sind die Oberflächen-Rauheiten zwischen den Richtungen rechtwinklig und parallel zu den Gleitrichtungen im Wesentlichen gleich oder der Unterschied der Oberflächen-Rauheit zwischen diesen Richtungen ist klein, wobei aber beim Muster durch das Schleifverfahren die Oberflächen-Rauheit in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung gewöhnlich kleiner ist als die in der Richtung parallel zur Gleitrichtung.
Beispiel 1
2 ist eine grafische Darstellung, die eine Testvorrichtung zum Bewerten einer gegenwärtigen Pumpe entsprechend diesem Beispiel schematisch zeigt. In dieser Abbildung bezeichnet Bezugsziffer 1 einen Kolben (Stößel), Ziffer 2 bezeichnet einen rostfreien Zylinder, Ziffer 3 bezeichnet einen gusseisernen Nocken, der einer Kältehärtung unterzogen wurde, mit vier Scheitelpunkten für die Hin- und Herbewegung des Kolbens 1, Ziffer 4 bezeichnet einen Motor zum Antreiben des Nockens 3, Ziffer 5 bezeichnet eine Hebevorrichtung zum Aufnehmen und Übertragen der Hin- und Herbewegung des Nockens 3 zum Kolben (Stößel), Ziffer 8 bezeichnet eine Mitnehmer-Scheibe, Ziffer 6 bezeichnet einen Kraftstoff Zuführungsanschluss und Ziffer 7 bezeichnet einen Auslassanschluss. Es wurden Kolben, die aus den in Tabelle 1 beschriebenen, jeweiligen Materialien hergestellt sind, und Zylinder aus SUS 440 vorbereitet. In diesem Fall wurde die endgültige Oberflächen-Rauheit der Gleitfläche des Kolbens, der relativ zum Zylinder gleiten soll, hinsichtlich der mittleren Oberflächen-Rauheit zwischen der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung und der Richtung parallel zur Gleitrichtung gemäß Tabelle 1 unterschiedlich hergestellt. Die endgültige Oberflächen-Rauheit der Gleitfläche des Zylinders, die am Kolben gleiten soll, wurde auf im Wesentlichen 0,5 μm hinsichtlich der Oberflächen-Rauheit in der Richtung parallel zur Gleitrichtung eingestellt. Als Vergleichsbeispiel wurde ein herkömmlicher Kolben aus SUS 440 als Probestück Nummer 1 vorbereitet. Diese Kolben und Zylinder wurden an der zuvor erwähnten Testvorrichtung in einer Kombination gemäß Tabelle 1 eingebaut. Als Kraftstoff wurde ein handelsübliches Benzin verwendet, wobei der Kraftstoff-Einspritztest mit der gegenwärtigen Maschine bei einer Bedingung ausgeführt wurde, dass der Einspritzdruck 10 MPa und die Drehzahl des Nockens 2000 UpM betrug. Die Kraftstofftemperatur während des Tests betrug 50°C, wobei der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder auf 3–5 μm bei 50°C eingestellt wurde.
Als Material für den Kolben wurden ein vermarkteter, gesinterter Körper aus Siliziumnitrid (in Tabelle 1 als Si₃N₄ beschrieben) mit einer Dreipunkt-Biegefestigkeit von 850 MPa, ein vermarkteter, gesinterter Körper aus Aluminiumoxid (Tonerde) (in Tabelle 1 als Al₂O₃ dargestellt) mit einer Dreipunkt-Biegefestigkeit von 350 MPa und ein vermarkteter, gesinterter Körper aus Zirkoniumoxid (in Tabelle 1 als ZrO₂ dargestellt) mit der Dreipunkt-Biegefestigkeit von 1100 MPa und mit 80% der tetragonalen Phase ausgewählt. Die Gleitflächen dieser Materialien wurden so endbehandelt, dass sie die Oberflächen-Rauheit gemäß Tabelle 1 sowohl in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung als auch in der Richtung parallel zur Gleitrichtung durch Kombinieren von Diamantschleifscheiben von #400–#1500 haben. In diesem Fall wurde die Endbehandlung in der Richtung rechtwinklig zur Gleitfläche des Kolbens durch das spitzenlose Schleifen durch Ändern der Körnung der Schleifscheibe erreicht. Die Endbehandlung in der Richtung parallel zur Gleitrichtung wurde durch das Ändern der Körnung der Schleifscheibe und das Bewegen des Probestücks horizontal in die axiale Richtung erreicht. Diese Endbehandlungen wurden Schritt für Schritt ausgeführt, so dass jede vorgegebene Oberflächen-Rauheit erreicht wurde.
Bei der oben genannten Kombination des Kolbens und des Zylinders, wurde der Abnutzungsverlust und das Nichtvorhandensein oder Vorhandensein einer Blockierung des Kolbens und des Zylinders geprüft, nachdem 200 Stunden und 500 Stunden vergangen waren, seit der Vorgang gestartet wurde. Für den Kolben wurde eine Differenz des äußeren Durchmessers bestätigt, wobei für den Zylinder eine Differenz des inneren Durchmessers gemessen wurde und diese Werte in Tabelle 1 als deren Abnutzungsverlust dargestellt werden. Tabelle 2a) zeigt die Bearbeitungskosten der Probestücke Nr. 5–7, 10–12, wobei Tabelle 2b) die Bearbeitungskosten der Probestücke Nr. 20–22, 25–27 zeigt. Für a) werden sie in relativen Werten ausgedrückt, wenn das Probestück Nr. 2 als 1 angenommen wird, wobei sie für b) in relativen Werten ausgedrückt werden, wenn das Probestück Nr. 17 als 1 angenommen wird. Anhand der Ergebnisse der Tabellen 1 und 2 wird deutlich, dass durch Verwendung eines Kolbens mit dem Oberfächen-Endzustand der vorliegenden Erfindung die Verschleißfestigkeit sowohl des Kolbens als auch des Zylinders verbessert sind, deren Lebensdauer als Teile verbessert ist und die Bearbeitungskosten weitgehend verringert wurden.
Tabelle 1

ANMERKUNG: *kennzeichnet ein Vergleichsbeispiel.
**kennzeichnet ein Beispiel, das nicht gemäß der Erfindung ist.

Tabelle 2
Beispiel 2
Es wurden Kolben-Probestücke der Probestücke Nr. 5 und 20 des Beispiels 1 und des Zylinders des gleichen Materials und der gleichen Form wie Beispiel 1 vorbereitet, dessen innere Gleitfläche, die am Kolben gleiten soll, nach der mittleren Oberflächen-Rauheit gemäß Tabelle 3 in der Richtung parallel zur Gleitrichtung endbehandelt wurde. Die Anfangsnummer von jeder Probestück-Nummer nach Tabelle 3 zeigt die Probestück-Nummer nach Tabelle 1 an. Mit einer Kombination gemäß Tabelle 3 wurde die gleiche Bewertung wie Beispiel 1 mittels der gleichen Testvorrichtung durchgeführt. Die Ergebnisse werden in der gleichen Tabelle gezeigt. Tabelle 4 zeigt die Bearbeitungskosten der Probestücke 5-4 – 5-6 in relativen Werten, wenn das Probestück Nr. 5-1 als 1 angenommen wird. Anhand der Ergebnisse der Tabellen 3 und 4 wird deutlich, dass bei Verwendung des Kolbens und des Zylinders mit der Oberflächen-Rauheit der vorliegenden Erfindung die Verschleißfestigkeit des Kolbens und des Zylinders verbessert ist, deren Lebensdauer als Teile verbessert ist und die Bearbeitungskosten des Zylinders weitgehend verringert sind.
Tabelle 3

ANMERKUNG: *kennzeichnet ein Vergleichsbeispiel.

Tabelle 4
Wie oben beschrieben wird, wurde durch den Einbau der Kombination des Kolbens und des Zylinders der vorliegenden Erfindung in eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Hochdruck-Einspritzung von Benzin, Kraftstoff, dessen Hauptbestandteil Benzin ist, oder schwefelarmen Leichtöl in eine Verbrennungskammer eines Fahrzeugmotors die Verschleißfestigkeit in der Zeit des Gleitens zwischen dem Kolben und dem Zylinder beachtlich verbessert, wobei die Bereitstellung einer preiswerten Kraftstoffeinspritzpumpe ermöglicht wird.

Claims

Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Hochdruck-Einspritzung von Benzin, Kraftstoff, dessen Hauptbestandteil Benzin ist, oder Leichtöl mit einem Schwefelgehalt von 0,05% des Gewichts oder weniger durch die Hin- und Herbewegung eines Kolbens, der relativ zu einem Zylinder gleitet, wobei wenigstens eine Gleitfläche des Kolbens, der am Zylinder gleiten soll, aus Keramik besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen-Rauheit des Keramikwerkstoffs, die als mittlere Oberflächen-Rauheit (Rz) ausgedrückt wird, 0,05–0,4 μm in einer Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung und 0,2–0,6 μm in einer Richtung parallel zur Gleitrichtung beträgt, wobei die Oberflächen-Rauheit in der Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung kleiner ist als die in der Richtung parallel zur Gleitrichtung, während die Oberflächen-Rauheit, die durch eine mittlere Oberflächen-Rauheit (Rz) ausgedrückt wird, einer Zylinder-Gleitfläche, die das Gegenstück dazu bildet, 0,2–0,8 μm in einer Richtung parallel zur Gleitrichtung beträgt.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, wobei der Keramikwerkstoff ein Material ist, das hauptsächlich aus Siliziumnitrid oder SIALON besteht.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, wobei der Keramikwerkstoff ein Material ist, das hauptsächlich aus Zirkoniumoxid besteht.