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Kraftstoff-Förderpumpe für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf Kraftstoff-Förderpumpen für Brennkraftmaschinen, deren Pumpenkolben mit dem in hin- und hergehende Arbeitsbewegungen versetzbaren Anker eines Elektro-
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spule aus einer Gleichstromquelle mit pulsierendem Gleichstrom über einen Transistor gespeist wird, an dessen Emitter-Basis-Strecke eine bei jeder Arbeitsbewegung des Ankers induzierte Rüdakopplungsspule angeschlossen ist.
Es sind bereits elektrische Antriebsvorrichtungen für Uhrwerke bekannt geworden, bei denen ein Dauermagnet in das Feld einer Spule eintaucht, die an den Ausgangsikreis eines mit Transistoren bestückten. Verstärkers angeschlossen ist,
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den Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine er- laubt es, auf zusätzliche Oberströmventile und zum Kraftstoffvorratslbehälter zurückführende
Rohrleitungen zu verzichten.
Dieses Ziel lässt sich in einfacher Weise da- durch erreichen, dass man nach dem Grundge- danken der Erfindung den mit dem Anker eines Elektromagneten gekuppelten Pumpenkolben bei der Einzugsbewegung des Ankers gegen eine Fe- der arbeiten lässt, die den PumpenkoLben nach dem Verschwinden des Magnetfeldes nur soweit in den Zylinder des Pumpengehäuses zurückzuführen vermag, bis zwischen der Federkraft und der sich dann in der Förderleitung einstellenden Druckkraft Gleichgewicht entsteht. Dann ergibt sich ein grosser Pumpenhub und demzufolge eine hohe Fördermenge, wenn der Förderleitung der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei Voll-Last, viel Kraftstoff entnommen wird, während bei Leerlauf der Brennkraftmaschine der Saughub des Pumpenkolbens bzw. die während der Einzugbewegung des Ankers zurückgelegte Strecke nur klein ist.
Diese Vorteile lassen sich bei einer Kraftstoff-
Förderpumpe der eingangs erwähnten Art erzielen, die gemäss der Erfindung in Kombination folgende an sich bekannte Merkmale aufweist : a) dass die Rüokkopplungsspule des Transistors zusammen mit der Magnetisierungsspule ma- gnetisch eng gekoppelt auf dem Eisenkern des Elektromagneten sitzt und so an die
Emitter-Basis-Strecke des Transistors ange- schlossen ist, dass sie bei steigendem Strom in der Magnetisierungsspule den Transistor in noch stärker stromleitenden Zustand zu brin- gen versucht. b) dass eine Rückstellfeder vorgesehen ist, die von dem Anker des Elektromagneten bei sei- ner den Saughub der Pumpe ergebenden
Einzugsbewegung gespannt wird und beim
Verschwinden des Magnetfeldes den Pumpen- kolben in Förderrichtung bewegt.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand von vier in der Zeichnung schematisch dargestellten ! Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert. Die Fig. 1-4 geben elektrische Schalt-
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nacheinen Elektromagneten, dessen Erregerwicklung mit 10 bezeichnet ist und auf dem Eisenkern 11 des Magneten sitzt. Der Magnet hat ein in seiner Längsrichtung verschiebbares Kraftlinienleitstück 14, das mit dem Kolben 15 einer KraftstoffFörderpumpe gekuppelt ist. Das eine Ende der Erregerwicklung 10 ist an den Minuspol einer nicht näher dargestellten Gleichstromquelle, beispielsweise einer Kraftfahrzeugbatterie, ange- schlossen ; ihr anderes Ende liegt an der mit C bezeichneten Kollektorelektrode eines für hohe Stromstärken bemessenen Transistors 12, dessen Emitter-Elektrode E mit dem Pluspol der Stromquelle verbunden ist.
Der zum Antrieb einer nicht näher dargestellten Kraftstoff-Förderpum- pe dienende Elektromagnet trägt ausser seiner Erregerwicklung 10 auf seinem Eisenkern 11 noch eine zweite Wicklung 13, die mit ihrem einen Ende ebenfalls an den Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist und mit ihrem andern Ende an der als Steuerelektrode verwendeten Basiselektrode B des Transistors 12 liegt. Der Basiselektrode kann aus einer nicht dargestellten Steuervorrichtung eine Impulsförmige, in der
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tenden Zustand gesteuert werden kann. Sobald die Steuerspannung gegenüber ihrem Ausgangs- wert Null eine negative Grösse erreicht und da- her ein Basisstrom Jb fliessen kann, beginnt auch über die Emitter-Elektrode E zur Kollektor-Elektrode C und von dort durch die Erregerwicklung
10 ein Strom zu fliessen. Dieser Strom ist in Fig. 1 mit Je bezeichnet.
Er magnetisiert den Eisenkern 11 und erzeugt während seines Anstiegs gleichzeitig in der Rückikopplungswicklung . 13 eine seiner Anstiegsgeschwindigkeit proportionale Spannung U, die derart gepolt ist, dass sie an der Basis B des Transistors stehende Steuerspannung 16 unterstützt und dabei den Transistor noch stärker in stromleitenden Zustand zu bringen bestrebt ist. Unter dem Einfluss der Rückkopplungsspannung ! 7 steigt der die Erre- ger, dcklung 10 durchfliessende Kollektorstrom Je sehr rasch an und erreicht schliesslich seinen durch die Baugrössen des Transistors bestimmten Höchstwert.
Von diesem Zeitpunkt ab verschwindet die in der Rüakkopplungsspule 13 induzierte Spannung und der Transistor geht in seinen anfänglichen Sperrzustand zurück, wobei der Strop oc abnimmt und sich die in der Rück- lkopplungswindung 13 einstellende Rückkopplungsspannung U umkehrt und dabei der Basiselektrode B sogar eine gegenüber der EmitterElektrode E positive Spannung an'der BasisElektrode B zu erteilen vermag.
In dieser Anordnung reichen bereits kleine Steuerspannungen von sehr kurzer Dauer aus, um den Transistor kurzzeitig stromleitend zu ma- chen. Beim nächsten Steuerimpuls 16 wiederholt sich das beschriebene Spiel von neuem.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem vorher beschriebenen im wesentlichen dadurch, dass es keine fremden Steuerimpulse benötigt, sondern in der dargestellten Schaltung zwischen einem Zustand hohen Kollektorstromes des Transistors 22 und einem Zustand niedrigen Kollektorstromes selbst- tätig hin-und herkippt. Zur Erzielung dieser Kippschwingungen Ist ein magnetischer Steuerimpulsgeber verwendet, der im wesentlichen aus einem U-förmigen Eisenkern 25 mit einem als Anker 26 dienenden Dauermagnet und einer zur Führung des Ankers 26 dienenden Blattfeder 27 'besteht. Auf dem Eisenkern 25 ist eine Hilfswicklung 28 angebracht, die in Reihe mit einer an den Pluspol einer nicht dargestellten Stromquelle anschliessbaren Sekundärwicklung 29 liegt.
An das andere Ende der Hilfswicklung 28 ist die auf den beweglichen Eisenkern 21 aufgebrachte Rückkopplungswindung 23 des zur Betätigung einer nicht dargestellten Förderpumpe bestimmten Elektromagneten angeschlossen. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegt die Rückkopplungsspule 23 an der Basis-Elektrode B des in dem Stromkreis der Erregerspule 20 eingeschalteten Transistors 22.
Wenn der mit S bezeichnete Schalter geschlossen wird, fliesst über die Primärwicklung 24 des Steuertransformators ein Strom, der in der Sekundärwicklung 29. einen Startimpuls induziert. Durch diesen wird der Transistor 22 in stromleitenden Zustand gebracht, so dass über die Erregerwicklung 20 ein Strom Je einsetzt.
Solange dieser zur Betätigung des beweglichen Eisenkerns
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Spannung, die ein weiteres Ansteigen des die Erregerwicklung 20 durchfliessenden Stroms Je zur Folge hat.
Unter dem Einfluss des Erregerstroms in der Erregerwicklung 20 bewegt sich der Eisenkern 2 des Elektromagneten in der angedeuteten Pfeilrichtung nach rechts und verschiebt dabei den
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Jegrösse des Transistors 22 festgelegten Höchststrom zu erreichen beginnt, verschwindet die in der Rückkopplungswindung 23 erzeugte Steuerspannung.
Dies hat zur Folge, dass der Erreger- strom Je sehr schnell abklingt und dass der bewegliche Eisenkern 21 unter der Wirkung einer
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diese erreicht, schlägt er mit seiner Stirnseite auf die Blattfeder 27 auf und reisst dabei den als Anker dienenden Dauermagnet 26 vom U-för- migen Eisenkern 25 ab. Beim Abreissen des Dauermagneten wird in der Spule 28 eine hohe
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der in stromleitenden Zustand bringt, so dass dls beschriebene Spiel von neuem beginnen kann.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 hat ebenfalls einen Elektromagneten mit einer Erregerwicklung 30 und einer auf dem gleichen beweglichen Eisenkern 31 angeordneten Rückkopplungsspule 33, die an die als Steuerelektrode dienende Basis B des in den Stromkreis der Erregerspule 30 eingeschalteten Transistors 32 angeschlossen ist. Der bewegliche Eisenkern 31 arbeitet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mit einer nicht dargestellten Blattfeder und nr. t einem an dieser befestigten Dauermagneten 36 zusammen, dessen magnetischer Kraftfluss über den mit einer Hilfsspule 38 versehenen U-förmigen Eisenkern 35 angeschlossen ist, solange sich der bewegliche Eisenkern 31 des Elektromagneten in der dargestellten Ruhelage befindet.
Zum Auslösen der Startimpulse beim Schliessen des Hauptschalters 5 ist im Gegensatz zum vorherigen Ausführungsbeispiel statt eines Transformators 24/29 ein Kondensator 34 vorgesehen, dessen eine Belegung mit der an den Pluspol einer nicht dargestellten Stromquelle angeschlossenen Erregerwicklung 30 verbunden ist, während seine andere Belegung an der Basis-Elektrode B des Trans, - stors 32 liegt.
An Stelle eines Kondensators kann man zur
Erzeugung des Startimpulses auch eine in Fig. 4 dargestellte Anordnung wählen, in der ein Hilf, - schalter H vorgesehen ist, dessen beweglicher
Kontaktarm am Minuspol der zum Betrieb der
Anordnung bestimmten Stromquelle liegt, wäh- rend sein fester Kontakt über einen Begrenzungs- widerstand 44 an die Basis-Elektrode des der
Erregerwicklung 40 vorgeschalteten Transistors
42 angeschlossen ist.
Um die bei dem vorigen Ausführungsbeispiel beschriebene Schwingung zu erzeugen, genügt es, den Schalter H kurzzeitig zu schliessen. Dadurch bekommt die Basis-Elektrode B des Transistors
42 ein gegenüber der Emitter-Elektrode E stark negatives Potential, solange der sich erst langsam aufladende Kondensator C für den einsetzenden Basisstrom einen Kurzschluss zum Minuspol darstellt. Das hat einen die Erregerwicklung 40 durchfliessenden Kollektorstrom Je zur Folge.
In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels kann man zur Erzeugung des Startimpulses auch einen elektromagnetischen Schalter mit einem beweglichen Schaltarm 54 und einer Stromspule 55 in der mit unterbrochenen Linien angedeuteten Weise in die Schaltung nach Fig. 4 einfügen. Sobald der mit S bezeichnete Hauptschalter geschlossen wird, kann über die Emitter-Basisstrecke des Transistors 42 Strom fliessen, bis das von der Stromspule erzeugte Magnetfeld aufgebaut ist und der bewegliche Schaltarm 54 von seinem Ruhekontakt abgehoben wird.
Die kurze Verzögerung zwischen dem Schliessen des Schalters S und dem Aufbau des Magnetfeldes in der Spule 55 bzw. dem Abheben des Schaltarms 54 reicht aus, um den Transistor stromleitend zu machen und damit die infolge der Rückkopplungsspule 43 entstehende selbsterregte Schwingung in Gang zu bringen.
Der besondere Vorteil der beschriebenen Anordnungen besteht darin, dass sie kontaktlos arbeiten und daher auch in Räumen verwendet werden können, in denen sich zündfähige Gase befinden. Es ist deshalb ohne weiteres möglich, eine mit derartigen Antriebsvorrichtungen betriebene Förderpumpe unmittelbar im Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs unterzubringen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kraftstoff-Förderpumpe für Brennkraftmaschinen, deren Pumpenkolben mit dem in hinund hergehende Arbeitsbewegungen versetzbaren Anker eines Elektromagneten gekuppelt ist, dessen Magnetisierungsspule aus einer Gleichstromquelle mit pulsierendem Gleichstrom über einen Transistor gespeist wird, an desen Emitter-BasisStrecke eine bei jeder Arbeitsbewegung induzierte Rückikopplungsspule angeschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich'bekannter Merkmale :
a) dass die Rüekikopplungsspule des Transistors zusammen mit der Magnetisierungsspule ma-
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Elektromagneten sitzt und so an die Emitter-
Basis-Strecke des Transistors angeschlossen ist, dass sie bei steigendem Strom in der Magneti- sierungsspule den Transistor in noch stärker stromleitenden Zustand zu bringen versucht ; b) dass eine Rückstellfeder vorgesehen ist, die von dem Anker des Elektromagneten bei sei- ner den Saughub der Pumpe ergebenden
Einzugsbewegung gespannt wird und beim
Verschwinden des Magnetfeldes den Pumpen- kolben in Förderrichtung bewegt.