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Kraftstoffeinspritzpumpe für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen
Gegenstand der Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, bei der ein Ring mit innenliegenden Nocken mindestens zwei quer zur Achse der Antriebswelle gegenläu- fig hin- und herbewegbare Kolben mit gemeinsamem Pumpenarbeitsraum antreibt und die einen Vertei- ler mit umlaufendem Verteilerglied hat, das abwechselnd eine Verbindung zwischen dem Pumpenarbeits- raum und dem Einlasskanal bzw. den zu den einzelnen Brennkraftmaschinenzylindern führenden Auslasskanälen herstellt.
Bei den bekannten Pumpen dieser Art münden die durch den Verteiler zu steuernden Kanäle in den zylindrischen Mantelflächen der beiden Verteilerglieder. Damit die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeförderten Kraftstoffmengenmäglichstgenau iibereinstimmen, ist es hiebei notwendig, das Spiel zwischen dem umlaufenden Verteilerglied und seiner feststehenden Führung, also zwischen den beiden zylindrischen Mantelflächen sehr klein zu halten. Dies birgt aber die Gefahr in sich, dass, besonders bei Verwendung von Kraftstoffen, mit geringer Schmierfähigkeit zu hohe Reibung zwischen den beiden Verteilergliedern entsteht, die zum Anfressen cer Gleitflächen führen kann, so dass die Pumpe unbrauchbar wird.
Bei Verteilerpumpen mit nur einem hin-und hergehenden Kolben ist es bereits bekannt, den Pumpenzylinderkörper als Flachverteiler auszubilden. Eine vom Pumpenarbeitsraum ausgehende Bohrung wird bei dieser Anordnung während des Saughubes mit einem Einlass- und während des Druckhubes mit einem Auslasskanal in Verbindung gebracht. Bei dieser Bauform ist jedoch die Abdichtung zwischen den beiden flachen Steuerflächen nicht einwandfrei, da die Antriebswelle und der Zylinderkörper aus einem Stück bestehen und ausreichendes Spiel für den guten Lauf dieser Pumpe vorhanden sein muss.
Bei einer weiteren bekannten Pumpe mit Flachverteiler münden in den Steuerflächen des Verteilers nur die Auslasskanäle. Zur Steuerung des Einlasskanals dient ein zweites Steuerflächenpaar, das ausserdem den zu den Steuerflächen des Verteilers führenden Auslasskanal steuert. Dabei ist es sehr nachteilig, dass der Federdruck, der die Steuerflächen des Verteilers gegeneinander drückt, die Steuerflächen zur Steuerung des Einlasskanals voneinander abzuheben sucht.
Eine andere bekannte Bauart mit einer Zahnradpumpe hat ebenfalls einen Flachverteiler mit rotierendem Verteilerglied, das über eine zentrale Bohrung verschiedene im Kreis angeordnete, zu den einzelnen Zylindern führende A uslasskanäle mit dem Zuleitungskanal verbindet. Das umlaufende Verteilerglied ist unabhängig von den übrigen Pumpenteilen in einem Gehäuse untergebracht. Es wird durch eine Feder gegen die feststehende Steuerfläche gepresst. Durch diesen Verteiler fliesst Kraftstoff stets nur in einer Richtung. Dieser Fluss wird nur dann unterbrochen, wenn die Auslassöffnung des rotierenden Ver. teilergliedes durch die zwischen den Öffnungen der Auslasskanäle- : in der feststehenden Steuerfläche liegen- den Abschnitte vorübergehend abgedeckt wird.
Gemäss der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Pumpen bei einer Verteilerpumpe der eingangs beschriebenen Art dadurch behoben, dass der Verteiler ebene Steuerflächen für die Steuerung der in den Steuerflächen mündenden Ein- und Auslasskanäle hat und die : Steuerflächen in an sich bekannter Weise durch ein Federglied gegeneinander gedrückt werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, dargestellt. Es zeigen : Fig. l das erste Beispiel im Längsschnitt und Fig. 2 und 3 je eine derbeiden zusammenarbeitenden ebenen Steuerflächen in Ansicht, Fig. 4 das zweite Ausführungsbeispiel ebenfalls im Längsschnitt und Fig. 5-7 schematische Darstellungen der zusammenarbeitenden Steuerbohrungen dieses Beispiels.
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Beim ersten Beispiel wird Kraftstoff aus einem Behälter 1 mittels einer Förddrpumpe 2 über ein Fil- ter 3, an das eine zum Behälter 1 zurückführende, ein nicht dargestelltes Rückschlagventil enthaltende Überströmleitung 4 angeschlossen ist, zur Einspritzpumpe gefördert, deren Teile in einem Gehäuse 6 un- tergebracht sind, das oben durch einen Deckel 7 abgeschlossen ist. Im Gehäuse 6 ist eine Antriebswelle 8 in einem Kugellager 9 gelagert. Zwischen dem Gehäuse 6 und der Welle sitzt ein Dichtring 10. Die Wel- le 8 trägt eine Scheibe 12, an der ein Pumpenzylinderkörper 13 befestigt ist. Im Körper 13 sind zwei
Kolben 15 radial beweglich geführt, die im Betrieb durch die Fliehkraft sowie durch den unter dem Druck der Förderpumpe 2 einströmenden Kraftstoff nach aussen gegen Gleitschuhe 17 gedrückt werden, in denen jeweils eine Rolle 18 liegt.
Konzentrisch zum Zylinderkörper 13 ist ein Nockenring 20 angeordnet, der an seinem Innenumfang eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von glei- chen Nockenerhebungen hat und mit dem Gehäusedeckel 7 fest verbunden ist. Auf den Zylinderkörper 13 ist ein rotierendes Verteilerglied aufgesteckt, das aus einem mit einem Aufsteckzapfen versehenen Mit- telstück 22 und einem darauf aufgezogenen Ring 23 besteht und mit dem Körper 13 durch nicht dargestellte Stifte gekuppelt ist. Zwischen dem Zylinderkörper 13 und dem umlaufenden Verteilerglied 22,23 sind Tellerfedem 25 eingelegt, die das Verteilerglied mit seiner ebenen Steuerfläche gegen eine ebenfalls ebene Steuerfläche 27 am Deckel 7 drücken.
Im Deckel 7 ist gleichachsig zur Antriebswelle 8 ein Ausweichkolben 28 in einem Nippel 29 geführt, in dessen Längsbohrung ein Kanal 30 einmündet. Durch eine Schraubenfeder 31, die zum Teil in einer im Nippel 29 eingeschraubten Einstellschraube 32 steckt, wird der Ausweichkolben 28 gegen den Dek- kel 7 gedrückt. Das äussere Ende der Einstellschraube 32, die auch zur Hubbegrenzung für den Ausweichkolben 28 dient, ist durch eine Hutmutter 33 abgedeckt, deren Rand auf einen Dichtungsring 34 drückt.
Entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine sind im Kreis um den A uswèichkolben 28 herum eine Reihe von Auslassventilen im Deckel 7 angeordnet, im vorliegenden Beispiel acht Ventile. Jedes dieser Ventile hat ein bewegliches Ventilglied 36, das in einem Ventilkörper 37 sitzt, der durch einen Nippel 38 gegen eine Schulter 39 im Deckel 7 gedrückt wird. Eine Ventilfeder 40 stützt sich einerseits an dem beweglichen Ventilglied 36 und anderseits an einer Schulter in der Längsbohrung des zugehörigen Nippel 38 ab. Zu jedem Auslassventil führt ein Auslasskanal 41.
Der von der Förderpumpe 2 geförderte Kraftstoff gelangt über einen Einlasskanal 43 zum rotierenden Verteilerglied 22. Den Einlasskanal durchquert ein Drosselschieber 44, dessen Ringnut 45 die Drosselstelle bildet und den ein nicht gezeichneter Drehzahlregler axial zu verschieben vermag.
In die ebene Steuerfläche 27 am Deckel 7 sind drei konzentrisch zum Kanal 30 verlaufende Ringrillen 46 eingestochen, die durch je acht radiale Nuten 47 und 48 untereinander verbunden sind. Die ebene Steuerfläche des umlaufenden Verteilergliedes 22,23 enthält ebenfalls drei Ringrillen 49, die sich mit den Rillen 46 decken. Die äussere der Ringrillen 49 ist über vier Radialnuten 50 mit der mittleren Ringrille 49 verbunden. Der Einlasskanal 43 mündet in die äusseren Ringrillen ein.
Das Mittelstück 22 des umlaufenden Verteilergliedes enthält eine Querbohrung 51 sowie eine diese Querbohrung schneidende, dem Deckel 7 zu enger werdende Längsbohrung 52. Diese Bohrungen stehen mit dem Arbeitsraum 53 und daher auch mit den beiden Kolben 15 in Verbindung. Zwei Längsbohrungen 54 verbinden die Querbohrung 51 mit der zwischen dem äusseren und dem mittlerenRillenpaar liegenden, durch die Radialnuten 48 unterteilten Ringzone der Steuerfläche 27. Das umlaufende Verteilerglied 22, 23 enthält auch noch eine, ebenfalls von der Querbohrung 51 ausgehende Auslassbohrung 55, die in die zwischen dem mittleren und dem inneren Ringrillenpaar liegende, durch die Radialnuten 47 unterteilte Ringzone der Steuerflächen ausmündet.
Von jedem der Sektorenabschnitte, die zwischen den Radialnuten 47 verbleiben, führt eine von der Steuerfläche 27 ausgehende Auslassbohrung 56 zu einem der Aus-
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48 in der feststehenden Steuerfläche 27 entsprechend geändert,
Die Einspritzpumpe arbeitet wie folgt : Beim auswärts gehenden Saughub der Kolben 15 strömt Kraftstoff an der Drosselstelle 45 vorbei durch den Einlasskanal 43 zu dem umlaufenden Verteilerglied 22,23 und von : dort über die Bohrungen 54 und 51 zu dem Pumpenarbeitsraum 53. Sobald die beiden Kolben durch zwei einander diametral gegenübersfehende Erhebungen des Nockenringes 20 einwärts gedrückt werden, verdrängen sie Kraftstoff über den Kanal 30 unter den Ausweichkolben 28 und über die Auslassbohrung 55 zu dem durch diese Bohrung aufgesteuerten Auslasskanal.
Der bei jedem der Kolbendruckhabe erzeugte Förderdr ck greift an der Stirnfläche des Einsteckzapfens des umlaufenden Verteilergliedes 22,23 an und presst dessen ebene Steuerfläche zusätzlich zum Druck der Tellerfedem 25 gegen die Steuerfläche 27. Die Radialnuten 50 dienen zur Begrenzung der vom
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Flüssigkeitsdruck auf die Steuerflächen des beweglichen Verteilergliedes ausgeübten Gegenkraft, die von der Grösse der die Mündung der Auslassbohrung 56 und die Einlassbohrungen 54 umgebenden Sektorenabschnitte der Steuerflächen abhängt.
Fällt bei Beginn des Saughubes der Druck im Pumpenarbeitsraum ab, so wird das umlaufende Verteilerglied 22,23 durch den im Auslasskanal 41, 56 noch vorhandenen hohen
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wirksame Druckfläche durch den durch die Nuten 47 begrenzten Sektorenabschnitt an dieser Auslassboh- rung 56 bestimmt ist, von seiner Gegenfläche 27 entgegen der Kraft der entsprechend bemessenen Fe- dem 25 kurzzeitig abgehoben. Durch diesen Vorgang werden die Berührungsflächen immer wieder mit
Kraftstoff benetzt.
Ausserdem wird dadurch die Reibung zwischen den steuernden Verteilerflächen und da- mit auch deren Abnützung vermindert. Dieses intermittierende Abheben des umlaufenden Verteilerglie- des von seiner Gegensteuerfläche ist besonders dann vorteilhaft, wenn im Auslasskanal kein Druckventil vorhanden ist, weil sich dadurch eine wirksame Entlastung jeder Druckleitung nach jedem Einspritzvor- gang ergibt.
Während der SaughUbe der Kolben 15 befinden sich einerseits die Einlassbohrungen 54 des umlaufen- den Verteilergliedes 22,23 jeweils im Bereich einer der Radialnuten 48 und anderseits die Auslassbohrung
55 in dem Bereich einer der Radialnuten 47. Über die Dauer der Druckhübe sind die Mündungen der bei- den Einlassbohrungen 54 durch einen der zwischen den Radialnuten 48 liegenden Sektorenabschnitte der
Steuerfläche 27 abgedeckt. Die Auslassbohrungen 55 und 56 der beiden Steuerflächen stehen dabei mit- einander in Verbindung. Die unter hohem Druck stehende Kraftstoffleitung wird anschliessend entlastet, indem die Auslassbohrung 55 in den Bereich einer der Radialnuten 47 gelangt worauf dann wieder Kraftstoff über die Einlassbohrungen 54 angesaugt wird.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4-7 ist ebenfalls eine Welle 61 in einem Gehäuse 62 gelagert, auf dem ein Deckel 63 sitzt. Das Gehäuse 62 hat einen Einlasskanal 64, einen Entlastungskanal 65 und eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Zahl von Auslasskanälen 66. In die Einlassbohrung 64 ragt ein Drosselschieber 67 hinein, dessen Steuerorgan nicht dargestellt ist.
Die Welle 61 trägt an ihrem oberen Ende einen topfartigen Teil 68, in dem ein Nockenring 69 mit Innennocken sitzt. Dieser umschliesst zwei radial verschiebbare Kolben 70, die in einem Pumpenzylinderkörper 78 geführt sind und einen gemeinsamen Arbeitsraum 79 haben. Die Kolben werden durch eine Feder 72 gegen zwei Gleitschuhe 73 mit Rollen 74 gedrückt, wobei die Rollen sich an der Nockenbahn des Nockenringes 69 abstützen. Die Rollen 74 werden an ihren Stirnseiten durch Ringe 77 gehalten.
Von einer vom Arbeitsraum 79 ausgehenden Axialbohrung 80 zweigen radial, ausser einem Einlasskanal 82, Verbindungskanäle 83 zu den Auslasskanälen 66 ab. In den Einlasskanal 82 mündet ein Entlastungskanal 84. In den Verbindungskanälen 83 sitzen Druckventile 85.
Der Pumpenzylinderkörper 78 wird durch am Deckel 63 angebrachte Klauen 87, die in entsprechende Aussparungen 88 des Zylinderkörpers eingreifen, am Drehen gehindert. Der Deckel 63 und der Zylinderkörper 78 sind durch einen Rohrabschnitt 89 zueinander zentriert, der in je eine zylindrische Aussparung des Deckels 63 und des Zylinderkörpers 78 eingreift. Im Rohrabschnitt 89 ist eine Schraubenfeder 90 untergebracht, die den Zylinderkörper 78 gegen das umlaufende Verteilerglied 93 und dieses gegen den Gehäuseboden drückt. Die Zentrierung des Zylinderkörpers 78 gegenüber der Welle 61 erfolgt durch einen Stift 92, der in den Zylinderkörper 78 eingepresst ist und gleichzeitig das untere Ende der Axialbohrung 80 verschliesst.
Der das umlaufende Verteilerglied bildende Boden 93 des topfförmigen Teils 68 enthält einen Auslasskanal 94 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Einlasskanäle 95 sowie sechs Entlastungskanäle 96. Letztere verlaufen schräg im Boden 93, so dass sie bei Überdeckung mit dem Entlastungskanal 84 in den neben der Einlassbohrung 64 liegenden Entlastungskanal 65 einmünden, der mit dem Kraftstoffehälter 1 in Verbindung steht.
Während des Saughubes der Kolben 70 gelangt der von der Förderpumpe 2 geförderte Kraftstoff über die Einlassbohrung 64 und die Kanäle 95,82 und 80 zum Pumpenarbeitsraum 79. Durch die Nochenerhe- bungen des Nockenringes 69 wird die Feder 72 anschliessend zusammengepresst und die Kolben 70 bewegen sich aufeinander zu. Die Welle 61 hat sich dann soweit gedreht, dass der Auslasskanal 94 während des folgenden Druckhubes des Kolben einen der Verbindungskanäle 83 mit einer der Auslassbohrungen 66 verbindet, so dass Kraftstoff zu dem an diesem Auslass angeschlossenen Zylinder der Brennkraftmaschine gefördert wird. Kurz vor dem Schliessen des Auslasskanals 94 wird der Entlastungskanal 84,96 und 65 aufgesteuert, so dass der Druck im Auslasskanal 83, 94, 66 absinkt.
Die Entlastungskanäle können dabei so zu den Auslasskanälen angeordnet werden, dass entweder der ganze Hub der Kolben zur Kraftstoffeinspritzung dient oder auch nur ein Teil dieses Hubes.