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Pumpe, insbesondere zur Einspritzung des Brennstoffes in einen Motor
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere zur Einspritzung des Brennstoffes in einen Motor, und befasst sich im besonderen mit der Ausbildung einer selbstregelnden Pumpe, deren Förderleistung bei steigender Motordrehzahl von einer vorbestimmten Drehzahl an in Abhängigkeit von der Drehzahlzunahme verringert wird und bei einer vorbestimmten Höchstdrehzahl des Motors aufhört.
Für diesen Zweck ist bereits eine Pumpe vorgeschlagen worden, deren hin-und hergehender, abwechselnd Druck-und Ansaughube bewirkender Kolben bei seinem Druckhub mittels mindestens eines Teils der von ihm verdrängten Flüssigkeit einen in einem Zylinder beweglichen Hilfskolben, der einen Regeleinfluss auf die von der Pumpe pro Hub geförderte Flüssigkeitsmenge hat, entgegen einer z.
B. von einer Feder erzeugten Rückstellkraft verstellt, wobei der Zylinder des Hilfskolbens mit dem Zylinder des die Druck- und Ansaughübe bewirkenden Kolbens über ein Rückschlagventil verbunden ist und an diesen Zylinder ein Kanal angeschlossen ist, in dem ein periodisch arbeitendes Abschlussglied, das den Kanal während des Druckhubes des Hauptkolbens verschliesst, und eine Drosselöffnung eingeschaltet ist, durch die der Hilfskolben bei seinem Rückhub Flüssigkeit hindurchfördert und auf diese Weise einer Bremswirkung unterworfen ist.
Bei einer solchen Pumpe steht die bei jedem Hub zum Motor geförderte Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Länge des Förderhubweges des bei seinem Rücklauf gebremsten Hilfskolbens. Von einer bestimmten Antriebsgeschwindigkeit des Hauptkolbens an beginnt dieser seinen nächsten Förderhub bereits, ehe der Hilfskolben seinen Rückhub beendet hat, wodurch bei steigender Motordrehzahl der Förderhubweg des Hilfskolbens zunehmend verkürzt und die geförderte Brennstoffmenge entsprechend verringert wird, bis bei der vorbestimmten Höchstdrehzahl des Motors der Hauptkolben seinen nächsten Förderhub schon beginnt, ehe der Hilfskolben seinen Rückhub begonnen hat, wodurch die Förderung von Brennstoff gänzlich aufhört.
Bei bekannten Pumpen dieser Art ist als Abschlussglied für den Verschluss des gedrosselten Kanals während des Druckhubes ein in einem eigenen Zylinder angeordneter Steuerschieber vorgesehen, der über einen Leitungskanal hydraulisch gegen die durch eine Feder erzeugte Rückstellkraft verstellbar ist.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, den Hauptkolben der Pumpe als Abschlussglied zu benützen, das den gedrosselten Kanal während des Druckhubes verschliesst. Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, dass bei einer Pumpe der oben beschriebenen Art der Zylinder des Hauptkolbens quer durch den erwähnten Kanal hindurchgeführt ist und der Hauptkolben selbst mit einer Nut oder einer Querbohrung versehen ist, die die vor und hinter dem Hauptzylinder liegenden Abschnitte des Kanals miteinander wenigstens während eines Teils des Zeitabschnittes verbindet, der jeweils zwischen dem Beginn des Ansaughubes und des darauf folgenden Druckhubes des Hauptkolbens liegt.
Durch diese Ausbildung vereinfacht sich der Aufbau der Pumpe durch den Entfall eines besonderen Steuerschiebers mit den für seine Verstellung erforderlichen Einrichtungen.
Weitere Kennzeichen und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Pumpe näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 und 2 zwei verschiedene, im Axialschnitt dargestellte Ausführungsformen
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3wicklung eines Teils der Mantelfläche des Hauptkolbens der in Fig. 2 dargestellten Pumpe. Die in der Zeichnung veranschaulichten Pumpen eignen sich insbesondere zur Verwendung als Brennstoffeinspritzpumpen für Motoren.
Die Pumpe enthält einen Hauptkolben 1, der in einem in dem Körper 3 der Pumpe ausgebildeten Zylinder 2 Hin- und Rückgänge (oder Aufwärts-und Abwärtsbewegungen) ausführen kann. Der Antrieb des Kolbens 1 mit einer Geschwindigkeit, die zu der des Motors, an welchem die Pumpe angebracht ist, proportional ist, erfolgt mit Hilfe von nicht dargestellten Einrichtungen, z. B. mittels eines sich drehenden Nockens.
Ferner ist in dem Körper 3 der Pumpe ein Hilfszylinder 4 ausgebildet, in welchem ein Hilfskolben (oder Pendelkörper) 5 verschieblich ist, der den Hilfszylinder 4 in zwei Kammern 4a und 4b unterteilt.
In den Hauptzylinder 2 mündet durch eine Öffnung 6a eine Speiseleitung 6, die den Brennstoff von einer nicht dargestellten Überführungspumpe erhält. Die Öffnung 6a ist an einer solchen Stelle in der Wand des Zylinders 2 angeordnet, dass sie von dem Kolben 1 freigelegt wird, wenn er sich an seinem unteren Totpunkt befindet (in Fig. 1 und 2 dargestellte Stellung).
Der Hauptzylinder 2 steht mit der Kammer 4a des Hilfszylinders 4 durch einen Kanal 7 in Verbindung, der ein Rückschlagventil 8 enthält, das Flüssigkeit nur in der Richtung von dem Zylinder 2 zu dem Zylinder 4 durchtreten lässt. Ferner sind die beiden Kammern 4a und 4b durch einen Kanal 9 miteinander verbunden, in welchem eine vorzugsweise mittels einer Körnerschraube 11 regelbare Drosselstelle 10 vorgesehen ist.
In die Kammer 4b des Hilfszylinders 4 mündet die Förderleitung 12 der Pumpe, die an ihrem Beginn mit einem Rückschlagventil 13 versehen ist und den von dem Kolben 5 bei seinem Hingang (oder Aufwärts- hub) aus der Kammer 4b des Zylinders 4 herausgedrückten Brennstoff dem Injektor oder den Injektoren zuführt, die von der betreffenden Pumpe gespeist werden sollen.
In der Kammer 4b des Zylinders 4 ist eine Rückholfeder 14 vorgesehen, die den Hilfskolben 5 in seiner Ruhestellung zu halten sucht, in der er mit seiner Unterseite an einer an dem unteren Ende des Zylinders 4 vorgesehenen Schulter 15 anliegt. Ferner mündet in den Hilfszylinder 4 in einer gewissen Entfernung über der Schulter 15 eine Auslassleitung 16, deren Öffnen. durch den Hilfskolben 5 den Hingang desselben unterbricht.
Damit die von dem Kolben 1 durch den Kanal 7 in die Kammer 4a geförderte Flüssigkeit den Hingang des Hilfskolbens 5 in dem Zylinder 4 bewirkt und nicht während des gleichzeitigen Hinganges der beiden Kolben 1 und 5 durch den Kanal 9 austritt, muss dieser Kanal während dieser Hübe geschlossen sein. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäss der Zylinder 2 in den Kanal 9 eingeschaltet, und der Hauptkolben 1 dazu benutzt, den Kanal 9 während des ganzen Hinganges (oder Förderhubes) des Kolbens 1 zu schliessen, wogegen das Öffnen des Kanals 9 bei der in Fig. l dargestellten Vorrichtung mittels einer Nut 17 erfolgt, die an dem Kolben 1 an einer solchen Stelle angebracht ist, dass sie die vor bzw. hinter dem Zylinder 2 liegenden Abschnitte des Kanals 9 miteinander verbindet, wenn sich der Kolben 1 an seinem unteren Totpunkt befindet.
Da bei der in Fig. l dargestellten Ausführungsform das Öffnen des Kanals 9 nur während des Zeitabschnitts erfolgt, in welchem d r Kolben 1 an seinem unteren Totpunkt stehen bleibt, muss die Antriebseinrichtung des Kolbens 1 so ausgebildet werden, dass dieser möglichst lange in dieser Stellung stehen bleibt, was z. B. durch ein entsprechendes Profil des den Kolben 1 antreibenden Nockens erreicht werden kann, das dann so ausgebildet sein muss, dass es einen schnellen Rückgang des Kolbens 1 und anschliessend eine verhältnismässig lange Stillstandszeit desselben an seinem unteren Totpunkt bewirkt.
Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe arbeitet folgendermassen :
Der Kolben 1 schliesst zu Beginn seines Aufwärtshubes (Förderhubes) die Kanäle 6 und 9 und fördert anschliessend den in dem Zylinder 2 befindlichen Brennstoff in die Kammer 4a des Hilfszylinders 4, was den Aufwärtshub les Hilfskolbens 5 in diesem Zylinder bewirkt. Die Bewegung dieses letzteren Kolbens hört in dem Augenblick auf, in welchem er die Auslassleitung 16 freilegt. Während seiner Aufwärtsbewegung fördert der Kolben 5 den in der Kammer 4b des Zylinders 4 befindlichen Brennstoff über das Rückschlagventil 13 in die Förderleitung 12. Die so in die Leitung 12 durch den Förderhub der Pumpe geförderte Brennstoffmenge ist zu der Länge des Aufwärtshubes des Hilfskolbens 5 proportional. Nachdem der Kolben 1 seinen Aufwärthub beendet hat, kehrt er zu seinem unteren Totpunkt zurück.
Infolge der Schlie- ssung des Kanals 9 bleibt jedoch der Hilfskolben 5 in seiner oberen Stellung, bis der Hauptkolben 1 den Kanal 9 zu öffnen beginnt. Der Kolben 5 geht dann unter der Einwirkung der Feder 14 abwärts und fördert den in der Kammer 4a des Zylinders 4 enthaltenen Brennstoff durch den Kanal 9 und die Drosselstelle 10 in die Kammer 4b. Während der niedrigen Antriebsgeschwindigkeiten des Kolbens 1 bleibt dieser so lange an seinem unteren Totpunkt. d. h. in der Stellung, in der er den Kanal 9 offen hält, bis der Hilfskolben 5
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Von einer gewissen Geschwindigkeit an hat jedoch der Kolben 5 in dem Augenblick, in welcher der Kolben 1 einen neuen Aufwärtshub beginnt, noch nicht die Schulter 15 erreicht.
Er wird daher angehalten und von neuem nach oben gedrückt, nachdem er einen verkürzten Abwärtshub ausgeführt hat. Die Brennstoffmenge, die mit diesem verkürzten Hub in die Leitung 12 gefördert wird, ist in entsprechender Weise verringert. Die Geschwindigkeit, von der an diese Verringerung der Fördermenge auftritt, kann durch Betätigung der Körnerschraube 11 verändert werden, deren Stellung den freien Querschnitt der Drosselstelle 10 bestimmt. Man erhält so eine Selbstregelung der Förderleistung bei allen Geschwindigkeiten.
Bei der obigen Ausführungsform hängt die Selbstregelung von dem Verhältnis zwischen der Stillstands- zeit des Hauptkolbens 1 an seinem unteren Totpunkt und der Zeit ab, die der Hilfskolben 5 braucht, um seinen grössten Abwärtshub zwischen seiner obersten Stellung, die durch die Lage der Mündung der Leitung 16 in den Zylinder 4 bestimmt ist, und seiner durch seine Anlage an der Schulter 15 bestimmten un" tersten Stellung zu durchlaufen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Pumpe hängt die Selbstregelung von dem Verhältnis zwischen der gesamten zwischen dem Beginn des Abwärtshubes des Hauptkolbens 1 und dem Beginn seines nächsten Aufwärtshubes verfliessenden Zeit und der Zeit ab, welche der Hilfskolben 5 zur Ausführung seines grössten Abwärtshubes braucht. Bei dieser Ausführungsform ist an dem Kolben 1 ausser der Nut 17 wenigstens ein. Paar' von diametral gegenüberliegenden schraubenförmigen Nuten 18 vorgesehen, deren oberes Ende in die Nut 17 mündet, und deren Länge In der Richtung der Achse des Kolbens 1 gleich dem Hub des Kolbens ist. Die unteren Enden dieser Nuten stehen zweckmässig durch eine zweite, wie die Nut 17 in der Seitenwand des Kolbens 1 angebrachte Nut 19 miteinander in Verbindung.
Ferner erhält de : Kolben, l ausser seiner hin und her gehenden axialen Bewegung eine Drehbewegung in Richtung des Pfeiles f. wobei diese Drehgeschwindigkeit, und die Schräglage ex der schraubenförmigen Nuten 18 in der abgewickelten Fläche des Kolbens 1 so aufeinander abgestimmt sind, dass während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 1 die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten des Kanals 9 durch die zwischen zwei benachbarten Nuten liegenden Oberflächen des Kolbens 1 unterbrochen wird (s. in Fig.
4 die gestrichelt eingezeichnete Mündung 9a des Kanals 9), wogegen bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 1 diese Verbindung zunächst mittels der Nut 19 und anschliessend durch die diametral gegenüberliegenden Nuten 18 wieder hergestellt wird, die vor den Öffnungen 9a, 9b liegen, durch welche die Abschnitte des Kanals 9 in den Zylinder 2 münden, sowie durch die diese Nuten 18 miteinander verbindenden Nuten 17,19, wobei die axiale Abwärtsgeschwindigkeit des Kolbens 1 so gewählt wird, dass diese Verbindung während der ganzen Abwärtsbewegung aufrechterhalten bleibt.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind vier um 900 gegeneinander versetzte NutenIS vorgesehen. Diese mit einem Kolben versehene Pumpe ist dazu bestimmt, nacheinander die Zylinder eines Vierzylindermotors mit Brennstoff zu speisen.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Pumpe entspricht vollständig der der in Fig. l dargestellten Pumpe, jedoch mit dem Unterschied, dass hier für die Selbstregelung die Gesamtheit der Zeit massgebend ist, die zwischen dem Beginn der Abwärtsbewegung und dem Beginn der nächsten Aufwartsbewe- gung des Hauptkolbens 1 verstreicht.
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