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BrennstoffladepumpefürVerbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffladepumpe für Verbrennungskraftmaschinen, bei der vom Pumpenkolben sowohl der flüssige Brennstoff in abgemessener Menge angesaugt und dem Ein- spritzkanal zugeführt, als auch die zum Einspritzen und Zerstäuben erforderliche Druckluft erzeugt und dem Arbeitszylinder zugeleitet wird. Zu diesem Zweck ist der Pumpenkolben mit einem Querkanal versehen, der den zufliessenden Brennstoff aufnimmt und dem Einspritzkanal zuführt. Dieser Brennstoffkanal ist mit dem Pumpenraum durch einen Längskanal im Kolben verbunden, der sowohl beim Saughub des Kolbens den Unterdruck als auch beim Druckhub die verdichtete Luft unmittelbar auf den Brennstoffkanal überträgt.
Man hat bereits in Pumpen, die zur Herstellung eines Brennstoffluftgemisches dienen, die Anordnung von Kanälen im Kolben vorgeschlagen, die in den Arbeitsraum der Pumpe münden. Den bekannten Anordnungen dieser Art haftet der Nachteil an, dass nur eine unvollkommene Zerstäubung des Brennstoffes stattfindet, da dieser sich unzerstäubt in einem Brennstoffkanal sammelt und erst beim Ausblasen durch die hindurchströmende verdichtete Luft zerstäubt und in den Arbeitszylinder geblasen wird.
Von den bekannten Vorrichtungen dieser Art unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung durch die bereits in der Ansaugperiode eintretende Vorzerstäubung des Brennstoffes. Letztere wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass Brennstoff und Luft durch einander gegenüberliegende Kanäle in den Kolben bzw. in den Pumpenraum eintreten. Beim Eröffnen der beiden Einlasskanäle für Luft und Brennstoff stürzt erstere mit grosser Geschwindigkeit in den Kolbenkanal und prallt auf den von der entgegengesetzten Seite in den Kanal bzw. in die Pumpe eingesaugten Brennstoff, wobei sie ihn fein zerstäubt.
Um zu verhüten, dass der in den Querkanal gesaugte flüssige Brennstoff durch den Längskanal hindurch in den Pumpenraum geschleudert wird, ist ferner erfindungsgemäss in dem Längskanal des
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geschleuderte Brennstoff nicht in den Pumpenraum gelangen kann, vielmehr sich über die Oberfläche des Ventilkörpers verteilt und bei der Freigabe des Längskanales sich der einströmenden Einblaseluft mit grosser Oberfläche darbietet. Dadurch wird die Zerstäubung des Brennstoffes beim Einblasen begünstigt und vermieden, dass einerseits im Arbeitszylinder unvollständige Ladungen, anderseits im Pumpenraum bei hoher Verdichtung der Einblaseluft Selbstzündungen des eingeschleuderten Brennstoffes entstehen.
Bei den Pumpen nach der Erfindung verdichtet sich bei der Verdichtung der Einblaseluft ein Teil des bereits zerstäubten Brennstoffes wieder oder es wird, wenn kein Ventil im Kolbenlängskanal vorhanden ist, Brennstoff bei der Verzögerung der Kolbenbewegung auf den Zylinderboden ausgeschleudert und bleibt hier zusammen mit dem eventuellen wieder verdichteten Brennstoff hängen. Dann ergibt sich der Nachteil, dass die Brennstoffzufuhr bei verschiedenen Huben velschieden sein kann, indem nämlieh der bei einem Hub angesammelte, am Zylinderboden haftende Brennstoff beim nächsten Hub zusammen
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menge beim vorhergehenden Hub fehlte.
Die Erfindung besteht deshalb weiter in einer solchen Ausbildung des Zylinders und Kolbens der
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Nach der Erfindung wird im Pumpenzylinder und Pumpenkolben oder auch nur in einem von ihnen ein Raum ausgespart, in dem sich kondensierter oder ausgeschleuderter Brennstoff sammelt und der so gelegen ist, dass das verdichtete Gemisch bzw. die verdichtete Luft durch ihn hindurchstreichen, wobei bei jedem Hub der niedergeschlagene Brennstoff in den Zylinder ausgeblasen wird.
Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsformen einer Pumpe nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch die erste Ausführungsform der Brennstoffpumpe. Der Kolben befindet sich in der Ansaugstellung. Fig. 2 ist ein gleicher Schnitt mit dem Kolben in der Einspritzstellung.
Fig. 3 ist wiederum ein gleicher Schnitt durch eine zweite Ausführungsform mit einem freiliegenden Ventil im Kolben. Der Kolben steht in Saugstellung. Fig. 4 ist ein gleicher Schnitt wie Fig. 3 mit dem Kolben in Einspritzstellung. Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform mit Einrichtung zur Verhütung von Brennstoffansammlungen in der Pumpe. Der Kolben befindet sich in Einspritzstellung. Fig. 6 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 5 und ist nur bezüglich der Lage des Brennstoffansaugstutzens abgeändert.
Die erste Ausführungsform der Ladepumpe nach Fig. 1 und 2 besteht aus einem Zylinder 1 und einem darin befindlichen Kolben 2. In diesem befinden sich ein Querkanal 3 und ein von ihm ausgehender und auf der Arbeitsfläche des Kolbens mündender Längskanal 4. Der Pumpenzylinder hat eine mit der.
Brennstoffleitung in Verbindung stehende Öffnung 5 auf der einen Seite und auf der gegenüberliegenden Seite eine mit der äusseren Luft in Verbindung stehende Öffnung 6 und ferner eine nach dem Arbeitszylinder 8 führende Einspritzöffnung 7. Diese Öffnungen sind während der Kolbenhübe durch den Pumpenkolben 2 verschlossen und treten nur in den beiden Endstellungen des Kolbens mit den Enden des Querkanals-3 in Verbindung.
V ol1führt der Kolben seinen Saughub, so entsteht im Pumpenraum ein Unterdruck, der durch den Längskanal 4 auf den Querkanal 3 übertragen wird, weil letzterer durch den Kanal 4 in dauernder Verbindung mit dem Pumpenraum steht. Tritt am Ende des Saughubes der Querkanal 3 mit den Öffnungen 5 und 6 in Verbindung, so tritt infolge des im Querkanal herrschenden Unterdruckes aus der Öffnung 5 Brennstoff, aus der gegenüberliegenden Öffnung 6 Luft in den Kanal ein. Die Luft verringert schnell den Unterdruck im Querkanal, wodurch der Zufluss des Brennstoffes begrenzt wird und dringt durch den Längskanal 4 in den Pumpenraum ein. Im Querkanal strömt die eindringende Luft dem Brennstoff entgegen, zerstäubt ihn mehr oder minder und drängt ihn vom Längskanal ab.
Damit die angesaugte Brennstoffmenge sich nicht auf die ganze Länge des Querkanals verteilen kann, wird dieser zweckmässig schräg, geknickt oder gekrümmt angeordnet. Dann sammelt sich der Brennstoff an der tiefsten Stelle des Querkanals an. Dadurch wird auch der Brennstoff beim Hochgehen des Kolbens von der Zylinderwandung ferngehalten.
Geht der Kolben in seinen Druckhub über, so verschliesst er die Öffnungen 5,6 und verdichtet die den Pumpenraum anfüllende Luft, wobei er die im Querkanal befindliche Brennstoffmenge mitnimmt.
Hiebei überträgt sich der jeweils im Pumpenraum herrschende Verdichtungsdruck unmittelbar auf den Querkanal. Sobald dieser mit der Einspritzöffnung 7 in Verbindung tritt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, strömt die stark verdichtete Luft durch den Längskanal 4 und den Querkanal 3 zur Öffnung 7 und reisst damit die im Querkanal lagernde Brennstoffmenge mit, diese beim Einspritzen fein zerteilend.
Bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 sind die mit der ersten Ausführungsform übereinstimmenden. Teile mit den gleichen Bezugszeichen 1 bis 8 bezeichnet.
Der Längskanal 4 ist jedoch nach dem Querkanal 3 hin erweitert und über die Einmündung des Querkanals nach unten etwas verlängert. In diesem erweiterten Kanal ±'iSt ein Ventilkörper 9 gelagert, der sich mit seinem oberen kegelförmigen Teil vor den Längskanal 4 legen und diesen dadurch vom erweiterten Kanal 4'absperren kann.
Bewegt sich der Pumpenkolben 2 aus seiner oberen Lage abwärts, so entsteht in dem Pumpenraum 10 wie bei der Pumpe nach Fig. 1 und 2, ein Unterdruck, so lange die Kanäle 5,6, 7 vom Pumpenkolben abgedeckt sind. Hat er seine in Fig. 3 dargestellte tiefste Lage erhalten, so gibt er den Lufteinlass 6 frei und bringt den Querkanal 3 mit dem Brennstoffkanal 5 in Verbindung. Dann dringt von aussen Luft in den Pumpenraum ein, während der noch im erweiterten Längskanal 4'eine kurze Zeit herrschende Unterdruck eine gewisse Brennstoffmenge aus dem Kanal 5 ansaugt, die sich im unteren Teil des Raumes ansammelt.
Geht dann der Kolben aufwärts, so verdichtet er im Pumpenraum 10 die darin befindliche Luft, erteilt aber gleichzeitig dem auf dem Boden des erweiterten Kanales 4'ruhenden Ventilkörper 9 eine Beschleunigung, so dass dieser, während die Geschwindigkeit des Kolbens am Ende seines Aufwiil1Y- hubes sich verzögert, dem Kolben vorauseilt und sich vor die untere Mündung des Längskanales 4 legt, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Der in gleicherweise beschleunigte Brennstoff wird ebenfalls emporgeschleudE'1 t, kann aber nicht in den Längskanal 4 gelangen, sondern trifft gegen den Ventilkörper 9 und benetzt diesen auf dem grössten Teil seiner Oberfläche.
Ist der Kolben 2 so weit gehoben, dass der Kanal 3 mit dem Einblasekanal 7 in Verbindung tritt, so drängt die im Raum 10 stark verdichtete Luft den Ventilkörper 9 nach unten, so dass für sie der Weg nach dem Kanal 7 hin frei wird. Sie strömt dann mit starker Bewegung an dem Ventilkörper 9 vorbei, reisst den auf diesem Körper und an der Innenwandung des erweiterten Raumes 4'haftenden Brennstoff mit, trifft auf die am Boden dieses Raumes befindlichen Brennstoffteile, erzeugt in dem Raum 4'starke Wirbplungen und bläst den auf diese Weise fein zerteilten Brent. toff
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durch den Kanal 7 in den Verdichtungsraum des Arbeitszylinders 8 und in die darin vom Arbeitskolben 11 verdichtete Verbrennungsluft ein.
Zur Erzielung einer weitergehenden Verteilung des Brennstoffes kann der Ventilkörper 9, und ebenso die Wandung des Raumes 4', mit Rillen oder kleinen Rippen, welche die Oberfläche vergrössern, versehen sein.
In Fig. 5 läuft wieder im Pumpenzylinder 1 ein Kolben 2, der mit einem lotrechten Kanal 4 versehen ist. Letzterer mündet oben in den Zylinderinnenraum 10 und ist unten durch einen Querkanal 3 seitlich mit der Aussenseite des Kolbens verbunden. Steht der Kolben in der dargestellten Lage, so befindet sich der Querkanal 3 gegenüber dem Brennstoffkanal 7, der zum Arbeitszylinder führt, der in Fig. 5 fortgelassen ist.
Über dem Kanal 7 liegen zwei Kanäle 5, zum Ansaugen des Brennstoffes und 6 zum Ansaugen der Luft. Diese werden vom Kolben freigegeben, wenn er sich in tiefster Lage befindet, d. h. am Ende des Saughubes, so dass in den luftverdünnten Zylinderinnenraum Brennstoff und Luft plötzlich hineinstürzen.
Zwischen dem axialen Kanal 4 und dem Querkanal 3 ist eine labyrinthartig ausgebildete Tasche 12 angeordnet. In der Tasche 12 ist eine ringförmige Wand M vorgesehen, die die Tasche in zwei Teile teilt und einen Durchgang 14 von einem Teil zum andern freilässt.
Oben im Zylinderboden ist ein Raum 15 ausgespart, in dem sieh Brennstoff ansammeln kann.
Der Kanal 4 im Kolben ist durch den Stutzen 16 so verlängert, dass bei höchster Kolbenlage, wenn die verdichtete Luft den Brennstoff in den Zylinder wirft, die verdichtete Luft gezwungen wird, durch die Kammer 15 ebenso hindurchzugehen wie durch die Tasche 12. Es dürfte ohne weiteres klar sein, dass in der beschriebenen Pumpe Brennstoffansammlungen am Zylinderboden und im Kolben nicht stattfinden können.
Etwa im Zylinder niedej geschlagener Brennstoff wird durch den Kolben gegen den Zylinderboden und damit vorzugsweise in die Kammer 15 gepresst. Sollte ferner in dem Kanal 4 des Kolbens sich Brennstoff kondensieren, so wird dieser am Ende des Verdichtungshubes, während die Geschwindigkeit des Kolbens sich verzögert, durch seine grosse Massenträgheit ebenfalls gegen den Zylinderboden und vorzugsweise in die Kammer 15 vorgeschleudeit. Am Ende des Verdichtungshubes werden durch den in die Kammer 15 ragenden rohrförmigen Stutzen 16 des Kolbens enge Durchlasskanäle gebildet, durch welche die Luft beim Öffnen des Auslasskanales 7 mit grosser Geschwindigkeit hindurchströmen muss.
Die Luft wird hiebei in der Kammer 15 in ihrer Bewegungsrichtung abgelenkt, so dass sie sämtlichen dort etwa angesammelten flüssigen Brennstoff mitreisst und die Kammer vollkommen ausspült.
Die Tasche 12 kann unter Umständen fortbleiben, z. B. bei Niederdiuekeinspritzung, wo die Gefahr der Kondensation von Brennstoff in dem Innenraum des Kolbens nicht so gross ist. Die Tasche 12 ist immer nur dann erforderlich, wenn es notwendig ist, Brennstoffansammlungen auch im Innern zu vermeiden.
Bei Fig. 6 ist die Anordnung bis auf die Einführungsstelle für den Brennstoff die gleiche wie bei Fig. 5. Die gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, nur ist der Brennstoffansaugstutzen 5 nach unten verlegt, so dass jetzt der Stutzen 17 zum Ansaugen des Brennstoffes unmittelbar in die Tasche 12 dient. Bei dieser Anordnung gelangt nicht so viel Brennstoff nach oben in den Zylinderraum 10, sondern verbleibt die Hauptbrennstoffmenge im Innern des Kolbens 2. Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 6 ist im übrigen die gleiche wie bei Fig. 5, insbesondere werden auch der Sammelraum 15 und die Tasche 12 kräftig ausgespült.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennstoffladepumpe für Verbrennungskraftmaschinen, deren Kolben mit einem Querkanal und einem den Querkanal mit dem Arbeitsraum der Pumpe verbindenden Längskanal versehen ist, so dass die beim Hochgehen des Pumpenkolbens in dem Pumpenraum verdichtete Luft durch den Längskanal zu dem im Querkanal befindlichen Brennstoff gelangt und diesen nach Herstellung einer Verbindung in den Arbeitszylinder treibt, dadurch gekennzeichnet, dass bereits während der Ansaugperiode eine Vorzerstäubung des Brennstoffes erzeugt wird.