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Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem willkür- lich verstellbaren Drosselglied in dem zum Arbeitsraum führenden Kraftstoff-Einlasskanal und einem von diesem Arbeitsraum abzweigenden Überströmkanal, dessen im Kolbenmantel liegende Mündung durch einen auf dem Pumpenkolben abhängig vom Förderdruck einer Kraftstoff-Zubringerpumpe entgegen einer Rilckführkraft axial verstellbaren Schieber gesteuert wird.
Solche Einspritzpumpen sollen nun derart ausgestaltet werden, dass bei der Brennkraftmaschine die
Drehzahlregelung hauptsächlich im Leerlaufbereich sowie im Bereich der Höchstdrehzahl in möglichst einfacher Weise ohne besonderen zusätzlichen Regler erzielt und trotzdem die Höchstdrehzahl begrenzt werden kann.
Nach der Erfindung wird dies nun bei Einspritzpumpen dieser Bauart erreicht durch derartige Bernes- sung sowohl des Durchflusswiderstandes des durch das Drosselglied in dessen Leerlaufstellung bestimmten.
Querschnittes des Kraftstoff-Einlasskanals, dass die von der Drehzahländerung abhängige Änderung der
Durchflussmenge zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine dient, als auch des Schiebers sowie der an ihm angreifenden Kräfte-nämlich einerseits des Förderdruckes der Zubringerpumpe und anderseits der Rückführfeder-, dass die den Überströmkanal drosselnde Bewegung des Schiebers zur Begrenzung der höchstzulässigen Drehzahl der Brennkraftmaschine dient.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Einspritzpumpe wird die auf den Steuerschieber wirkende Rilckführkraft durch Federn ausgebildet, von denen a) eine im Bereich von der Startdrehzahl bis zur Leerlaufdrehzahl wirkende Feder sich an dem Pumpenzylinder abstützt, b) eine im Bereich zwischen Leerlaufdrehzahl und Höchstdrehzahl bei Vollast wirkende Feder sich an einem in den Schieber eintauchenden, am Pumpengehäuse fixierten stehenden Bolzen abstützt, e) die im Bereich über der Höchstdrehzahl bei Vollast zur Begrenzung der höchstzulässigen Drehzahl wirkende Feder sich über die im Bereich zwischen Leerlaufdrehzahl und Vollastdrehzahl wirkende Feder am Bolzen abstützt.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel eine Verteiler-Einspritzpumpe für eine vierzy- lindrige Brennkraftmaschine dargestellt ; Fig. 2 zeigt ein Diagramm der geförderten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl.
Im Unterteil 1 eines aus den beiden Teilen 1 und 2 bestehenden Gehäuses ist eine Antriebswelle 3 gelagert. Diese trägt eine Stirnnockenscheibe 4 mit vier Nocken 5, deren Laufbahn auf Rollen 6 aufliegt, die im Teil 1 des Pumpengehäuses angeordnet sind.
Ein Pumpenkolben 7, der längs durchbohrt und im Aussendurchmesser abgestuft ist, hat an seinem antriebseitigen unteren Ende einen Flansch 8, der über den grössten Teil seiner Höhe in einer Ausnehmung der Stirnnockenscheibe 4 steckt. Auf der oberen Schulter des Flansches 8 liegt ein Federteller 9 für eine Feder 11 auf, die sich über ein Wälzlager 12 am Gehäuseteil 2 abstützt und bestrebt ist, die Laufbahn der Nockenscheibe 4 in ständiger Berührung mit den Rollen 6 zu halten. Durch einen Mitnehmerstift 13 werden die Drehbewegungen der Nockenscheibe auf den Pumpenkolben 7 übertragen.
Der Mittelabschnitt des Pumpenkolbens'7 ist in einem in den Gehäuseteil 2 eingepressten Pumpenzy- linder 14 und sein oben aus dem Zylinder 14 herausragender, im Durchmesser kleinerer Endabschnitt in einer Zylinderbüchse 15 geführt. Diese ist im Gehäuseteil 2 verschiebbar angeordnet. Die Längsbohrung
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glied 18 angreift und die bestrebt ist, das Glied 18 auf seinen Sitz im Pumpenkolben 7 zu drücken. In der gezeichneten Schliessstellung trennt das Druckventilglied 18 den Pumpenarbeitsraum 19 von einem Druck-
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der Bohrungen22Jede Auslassöffnung dient zum Anschluss einer Druckleitung 25. die zu einer Einspritzdüse 26 führt.
Mit dem Pumpenarbeitsraum 19 in ständiger Verbindung stehen vier im Pumpenkolben angeordnete radiale Bohrungen 27. Diese radialen Bohrungen arbeiten mit einer radialen Bohrung 28 im Pumpenzylinder 14 zusammen. An die radiale Bohrung 28 schliesst sich ein Einlasskanal 29 an, in den als Drosselglied
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Am Pumpenzylinder 14 stützt sich oben eine Feder 31 ab, deren anderes Ende an einem Ring 32 an- greift, der in eine Nut in der Zylinderoüchse 15 eingesprengt ist. Die Feder 31 ist bestrebt, die Zylin- derbüchse 15 zusammen mit einer auf diese aufgeschraubten Kappe 33 gegen einen Stopfen 34 zu drUk- ken, der einen Raum 35 im Gehäuseteil 2 abschliesst. In dem Verschlussstopfen 34 ist eine Einstellsclirau- be 36 angeordnet, die durch eine Gegenmutter 37 gesichert ist.
Ein Bolzen 38 ist mit seinem im Durch- messer grössten Abschnitt 39 möglichst dicht in die Zylinderbüchse 15 eingepasst und begrenzt den Pumpenarbeitsraum 19 nach oben. An seinem vom Arbeitsraum abgewandten Ende trägt der Bolzen 38 einen
Bund 41, mit dem er in eine entsprechende Ausnehmung der Einstellschraube 36 eingehängt ist, so dass seine axiale Lage gesichert ist. Am Boden der Kappe 33 stützt sich eine Feder 42 ab, die eine Scheibe 43 gegen das Stirnende der Zylinderbüchse 15 presst. Zwischen dieser Scheibe 43 und einer an einer
Innenschulter 44 der Zylinderbüchse anliegenden Scheibe 45 ist eine Tellerfeder 46 eingespannt.
Der Raum 35 steht durch einen Kanal 47 mit dem vor dem Drosselschieber 1iegenden AbscÌ1nitt des Einlasskanals 29 in Verbindung. In der Kappe 33 ist eine Öffnung 48 vorgesehen, die den Innenraum 33' der Kappe 33 mit dem Raum 35 verbindet.
Die Zylinderoüchse 15 trennt den Raum 35 von einem die Feder 31 aufnehmenden Raum 49 im Gehäuseteil 2. Der Raum 49 ist durch einen Kanal 50 mit dem von den Gehäuseteilen 1 und 2 umschlossenen Raum 51 verbunden. In den Raum 49 mündet eine radiale Bohrung 52 der ZylinderDüchse 15. Mit dieser radialen Bohrung 52 arbeitet eine Ringnut 53 in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 7 zusammen.
Diese Ringnut steht durch radiale Bohrungen 54 mit dem Pumpenarbeitsraum 19 in ständiger Verbindung.
Der Kraftstoff wird der Einspritzpumpe aus einem Behälter 56 durch eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Zubringerpumpe 57 über ein Filter 59 und eine an den Einlasskanal 29 angeschlossene Leitung 60 zugeführt. An diese Förderleituhg der Zubringerpumpe ist ein auf einen bestimmten Druck eingestelltes Überströmventil 61 angeschlossen, über das die von der Zubringerpumpe 57 im Überschuss geförderte Kraftstoffmenge zum Behälter 56 abfliesst. Das Überströmventil 61 ist mit einer Drosselstelle 61' versehen, um den Druck des zur Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffes abhängig von der Drehzahl der Zubringerpumpe zu ändern. Der Raum 51 ist durch eine Leitung 62, in die ein Rückschlagventil 63 eingcbaut ist, mit dem Behälter 56 verbunden.
Die beschriebene Pumpe arbeitet wie folgt :
Der Pumpenkolben 7 befindet sich in der gezeichneten Saughubendstellung. Beim Weiterdrehen der Nockenscheibe 4 beginnt ein Druckhub des Kolbens, bei dem zunächst dit Einlassborhung 28 geschlossen wird. Daran anschliessend beginnt der wirksame Druckhub, der so lange dauert, bis die Ringnut 53 die Rückströmbohrung 52 aufsteuert. Der wanrend des wirksamen Druckhubes geförderte Kraftstoff fliesst über das dabei geöffnete Druckventil 18 in den Raum 20 und von hier durch die Bohrung 21 zu einer der Bohrungen 22 und weiter durch den daran anschliessenden Kanal 23 und die Druckleitung 25 zu der zugehörigen Einspritzdüse 26.
Nach dem Aufsteuern der Rückströmbohrung 52 strömt der vom Pumpenkolben weiterhin verdrängte Kraftstoff in den Raum 49 und von diesem über den Kanal 50 in den Raum 51 ab. Aus dem Raum 51 fliesst der Kraftstoff über das Rückschlagventil 63 zum Kraftstoffbehälter 56 zurück. Durch das bei geringem Überdruck öffnende Rückschlagventil 63 wird verhindert, dass sich die Räume 49 und 51 entleeren können.
In der in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung des Durchflusskanals im Drosselschieber 30 sowie der dargestellten Lage der Zylinderbüchse 15 fördert die Einspritzpumpe die grösstmögliche Kraftstoffmenge. Diese wird zum Starten der Brennkraftmaschine benötigt. In dem Schaubild nach Fig. 2 ist diese Kraftstoffmenge gleich der Summe von a und b und c.
Sobald die Brennkraftmaschine angesprungen ist, steigt der Druck des von der Zubringerpumpe 57 zur Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffes und damit der Druck in den Räumen 35 und 33'so stark an,
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dass der Zy linderschieher 15 ZU$ammen mit der Kappe 33 um den Betrag a' (Fig. 1) entgegen der Kraft der Feder 31 nach unten verschoben wird. In dieser Stellung liegt die Scheibe 45 an der oberen Ringschulter des Abschnittes 39 des Bolzens 38 an. Die Fördermenge wird um den Wert a (Fig. 2) vermindert. Soll die Brennkraftmaschine danach im Leerlauf betrieben werden, so wird der Drosselschieber 30 so verstellt, dass sein Durchflusskanal etwa die in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnete Lage einnimmt, in der er nur einen sehr geringen Querschnitt des Einlasskanals 29 offenhält.
Die Kraftstoffmenge der Einspritzpumpe stellt sich nun infolge der Drosselung im Einlasskanal auf die in Fig. 2 strichpunktiert gezeichnete Kennlinie ein.
Die Drosselung im Einlasskanal dient als einziges Mittel zur Regelung der Leerlaufdrehzahl nl.
Zur Steigerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird der Drosselschieber 30 wieder in die gezeichnete Lage gebracht. Sofern die Belastung der Brennkraftmaschine dies zulässt, steigt die Drehzahl bis zur höchsten Vollastdrehzahl n an. Da bei der Drehzahlsteigerung von n1 zou nez auch der Druck in den Räumen 35 und 33'ansteigt, wird die Zylinderbüchse 1 entgegen der Kraft der Tellerfeder 46 um den Betrag b' (Fig. l) verschoben. Dabei hebt sich die Scheibe 45 von der Schulter 44 der Zylinderbüchse 15 ab und die Kraftstoffmenge wird um den Betrag b (Fig. 2) vermindert.
Diese Verminderung der Kraftstoffmenge dient dazu, die durch die Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge an die durch die Brennkraftmaschine rauchfrei verbrennbare Kraftstoffhöchstmenge anzupassen.
Sofern die Belastung der Brennkraftmaschine : : 0 gering ist, dass eine weitere Steigerung der Drehzahl über die Drehzahl n hinaus möglich ist, bewirkt der ebenfalls ansteigende Druck in den Räumen 35 und 33'ein Verschieben der Zylinderbüchse entgegen der Kraft der Feder 42. Dabei hebt sich die Scheibe 43 von der Zylinderbüchse 15 ab. Durch dieses Verschieben der Zylinderbüchse wird eine Verminderung der Kraftstoffmenge entlang der zum Wert c in Fig. 2 gehörenden Kennlinie erreicht. Bel völliger Entlastung der Brennkraftmaschine kann diese jedoch höchstens die Drehzahl ns erreichen. Die Begrenzung der Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine wird also durch die abhängig vom Förderdruck der Zubringerpumpe erfolgende Verschiebebewegung der Zylinderbüchse 15 erzielt.
Da einerseits sich die Rùckfllhrkraft der Federn 31, 46 und 42 in Abhängigkeit vom Förderdruck der Zubringerpumpe und damit abhängig von der Drehzahl ändert und anderseits die Fördermenge der Einspritzpumpe in Abhängigkeit vom wirksamen Druckhub des Pumpenkolbens, also abhängig von der Stellung der als Steuerschieber wirkenden Zylinderbüchse 15, können in Fig. 2 als Ordinaten auch die in Klammer angeführten Grössen u. zw. p für die Rückführkraft und s für den Weg de :. Steuerschiebers 15 aufgetragen werden, wobei der Weg des Steuerschiebers bei der grössten Fördermenge q gleich Null ist.
PATENTANSPRÜCHE :
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