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Mit einer hin-und hergehenden Bewegung arbeitende Pumpe mit Selbstregelung der Förderleistung, insbesondere zur Brennstoffeinspritzung in Motoren
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in axialer Richtung erstreckt.
Bei einer andernAusführungsform der erfindungsgemässen Pumpe hat die Speiseöffnung der Hilfspum- pe die Form einer Nut, die in einer zu der Achse der Pumpe senkrechten Ebene liegt und sich wenigstens über einen wesentlichen Teil eines Kreises erstreckt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines Ausführungsbei- spiels genauer erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemässen
Brennstoffeinspritzungspumpe, wobei der rechts von der Mittellinie A-A liegende Teil des Schnittes ge- genüber dem links von dieser Mittellinie liegenden Teil gedreht ist.
Die dargestellte Pumpe, die z. B. zur Brennstoffeinspritzung in einen Motor (Motor mit fortschreiten- der Verbrennung, z. B. Dieselmotor oder Explosionsmotor) dient, umfasst einen Zylinder 1 mit einer Bohrung 2, in der ein Kolben 3 arbeitet.
Dieser Kolben wird durch nicht dargestellte Einrichtungen, z. B. einen Nocken, so angetrieben, dass er im Zylinder axiale Bewegungen zwischen seinem äusseren oder unteren Totpunkt (in Fig. 1 dargestell- te Stellung) und seinem inneren oder oberen Totpunkt ausführt.
Da der Kolben bei der beispielshalber dargestellten Pumpe auch die Aufgabe eines Verteilers erfüllt, der nacheinander die Speisung einer gewissen Zahl von Einspritzdüsen mit Brennstoff bewirkt, wird der Kolben noch durch ebenfalls nicht dargestellte Einrichtungen um seine Achse in Umdrehung versetzt, so dass er eine zusammengesetzte Bewegung ausführt.
In die Bohrung 2 des Zylinders 1 münden eine Einlassleitung 4 und eine bestimmte Anzahl von Förderleitungen 5, von denen jede ein Rückschlagventil 6 enthält.
Um während eines jeden Förderhubes der Pumpe den Arbeitsraum derselben, d. h. den im Zylinder 1 über dem Kolben 3 befindlichen Raum, mit einer Förderleitung 5 in Verbindung zu setzen, ist im Kolben 3 eine Nut 7 vorgesehen, die von der Vorderfläche des Kolbens über eine gewisse axiale Länge desselben reicht. Ferner wird zur Speisung des Arbeitsraumes während des Abwärtshubes des Kolbens 3 dieser mit der Einlassleitung 4 durch einen axialen Kanal 8 verbunden, der an einem Ende in die Vorderfläche des Kolbens 3 und an seinem andern Ende in einen ebenfalls im Kolben3 vorgesehenen Querkanal 9 mündet, der über eine Nut 10 mit in der Seitenwand des Kolbens 3 vorgesehenen axialen Nuten 11 in Verbindung steht, deren Zahl gleich der Zahl der während einer vollständigen Drehung des Kolbens 3 um seine Achse zu speisenden Einspritzdüsen ist.
Die Steuerung der Ansaugung und der Förderung der Pumpe erfolgt durch die Drehung des Kolbens 3, der die Einlassleitung 4 schliesst und während eines jeden Förderhubes eine Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und einer Förderleitung 5 sowie während eines jeden Ansaughubes eine Verbindung zwischen der Einlassleitung 4 und dem Arbeitsraum herstellt.
Zur Selbstregelung der Förderleistung der Pumpe während eines jeden Förderhubes des Kolbens 3 dient ein"Pendelkörper"genanntes Regelglied 12, das in einem Zylinder 13 verschieblich ist und eine Auslassleitung mit zwei Abschnitten 14a und 14b steuert, wobei der Abschnitt 14a die Bohrung 2 des Zylinders 1 mit dem Innern des Zylinders 13 und der Abschnitt 14b den Zylinder 13 mit dem Aussenraum verbindet.
Der Pendelkörper wird bei seinem Hingang (gemäss der Zeichnung nach obengerichteter Hub) durch eine Antriebsflüssigkeit angetrieben, die pulsierend in Synchronismus mit dem Förderhub des Kolbens 3 unter den Pendelkörper 12 durch eine Hilfspumpe gefördert wird, die einen durch eine verbreiterte Stufe des Kolbens 3 gebildeten Kolben 15 und einen Zylinder 16 aufweist, in dem der Kolben 15 arbeitet.
Der Zylinder weist eine Förderleitung 17 auf, die ihn über ein Rückschlagventil 18 mit dem unteren Ende des Zylinders 13 verbindet, sowie eine durch den Hilfskolben 15 gesteuerte Speiseleitung 19. Ferner ist der gleiche Zylinder 16 mit dem unteren Teil des Zylinders 13 durch eine andere Leitung 20, das Innere eines Zylinders 21 und eine Leitung 22 verbunden, wobei die Öffnung, durch welche die Leitung 20 in den Zylinder 21 mündet, bei 23 gedrosselt ist ; der freie Querschnitt dieser Drosselstelle kann durch einen Schieber 24 verändert werden, dessen Stellung z. B. mittels einer Schraube 25 einstellbar ist.
Der durch die Förderung der Antriebsflüssigkeit aus der Hilfspumpe bewirkte Hingang des Pendelkör pers 12 erfolgt entgegen der Wirkung einer Rückholfeder 26, die den Pendelkörper 12 in der durch seine Anlage an einem Anschlag 27 bestimmten Ruhestellung zu halten oder ihn in diese zurückzuführen sucht.
Der Hingang des Pendelkörpers hört in dem Augenblick auf, in dem seine Unterkante eine AuslassLeitung 28 freilegt.
Während eines jeden Förderhubes des Stufenkolbens 3,15 fördert offenbar die Stufe 15 nach der Trennung der Speiseleitung 19 vom Innern des Zylinders 16 Flüssigkeit unter den Pendelkörper, wodurch der Aufwärtshub desselben bewirkt wird, während gleichzeitig der Kolben3 seinen eigenen Förderhub ausführt. In dem Augenblick, in dem der Pendelkörper die beiden Abschnitte 14a und 14b der Auslassleitung
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miteinander in Verbindung setzt, hört die Brennstofflieferung des Kolbens 3 über eine Leitung 5 zu der entsprechenden Einspritzdüse auf, der Brennstoff wird dann über die Auslassleitung 14a, 14b nach aussen abgeführt. Wenn der Stufenkolben 3-15 seinen Rückgang beginnt, beginnt der Pendelkörper ebenfalls seinen Rückgang in Richtung zum Anschlag 27.
Der Rückgang des Pendelkörpers wird hiebei dadurch gebremst, dass dieser die sich unter ihm im Zylinder 13 befindende Flüssigkeit durch die Drosselstelle 23 treiben muss, weil ein Abfluss der Flüssigkeit durch die Leitung 17 durch das Rückschlagventil 18 verhin- dert wird. Infolge dieser Bremsung gibt es eine bestimmte Antriebsgeschwindigkeit des Stufenkolbens 3-15, von der an der Pendelkörper seine Ruhestellung noch nicht in dem Augenblick erreicht, in dem der Stu- fenkolben von neuem Antriebsflüssigkeit unter den Pendelkörper fördert und seine Wiederaufwärtsbewe- gung erzwingt. Anders ausgedrückt, beginnt der sogenannte"Flüssigkeitsanschlag"auf den Pendelkörper 12 von dieser bestimmten Geschwindigkeit an zu wirken.
Der zur Öffnung der Auslassleitung 14a-14b erforderliche Hub des Pendelkörpers wird dann umso kürzer, je mehr die Antriebsgeschwindigkeit des Kolbens 3-15 diese bestimmte Geschwindigkeit übersteigt.
Zur Erzielung einer Überschussleistung der Pumpe bei niedrigen Geschwindigkeiten derselben ist erfindungsgemäss an der Stufe 15 des Stufenkolbens eine Abflachung oder Nut 29 vorgesehen, die von der Kante 15a der Stufe 15 axial nach unten reicht. Diese Abflachung oder Nut hat einen kleinen Querschnitt und stellt noch eine Verbindung zwischen dem Innern des Zylinders 16 und der Speiseleitung 19 in dem Augenblick her, in welchem die Kante 15a die Stelle des oberen Endes der Leitung 19 überschritten hat, wodurch diese Leitung vom Zylinder 16 getrennt wäre, wenn die Abflachung nicht vorhanden wäre.
Bei niedrigen Belastungen kann somit der Aufwärtshub des Pendelkörpers 12 erst in dem Augenblick beginnen. indem das untere Ende der Abflachung 29 an die Stelle des oberen Endes der Speiseleitung ge- kommen ist. Diese Verzögerung des Beginns der Aufwärtsbewegung des Pendelkörpers 12 bewirkt eine Verzögerung der Öffnung des Leitungsabschnittes 14b, d. h. eine Überschussförderung. Wenn die Geschwindigkeit des Kolbens zunimmt, bewirkt der Widerstand, den die Abflachung oder Nut infolge ihres geringen Querschnittes der Strömung der Flüssigkeit entgegensetzt, schon vor dem Auftreten des"Flüssigkeitsanschlages", dass die Aufwärtsbewegung des Pendelkörpers bereits beginnt, bevor die Abflachung 29 vollständig von der Innenwand des Zylinders 16 überdeckt wird.
Infolgedessen ist von einer gewissen Geschwindigkeit an die Wirkung der Hilfspumpe, deren Kolben mit dieser Abflachung versehen ist, praktisch die gleiche wie die einer nicht mit einer derartigen Abflachung versehenen Hilfspumpe, d. h. die Überschussförderung verschwindet.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die Speiseöffnung der Hilfspumpe die Form einer Kreisnut 3D, die in einer zu der Achse der Pumpe senkrechten Ebene liegt. Der Ersatz der üblichen Speiseöffnung durch eine Nut, deren Querschnitt natürlich ein Vielfaches des Querschnittes einer einfachen lochförmigen Öffnung beträgt, ermöglicht die Verringerung der axialen Höhe ihres freien Querschnitts in dem Augenblick, in dem sich der Kolben 15 an seinem unteren Totpunkt befindet, und somit eine Verringerung der Länge des axialen Hubes des Kolbens ohne Beeinträchtigung der Füllung. Diese Verringerung der axialen Bewegung des Kolbens ist besonders wichtig, wenn das Schliessen der Einlassleitung 4 des Raumes der Hauptpumpe nicht durch eine axiale Bewegung des Kolbens 3, sondern durch seine Drehung erfolgt.
Wenn, wie dies bei der in der Zeichnung dargestellten Pumpe der Fall ist, der Kolben 3 gleichzeitig als um seine Achse drehbarer Verteilerkolben dient, ermöglicht es das Vorhandensein der Nut30 ausserdem, sich mit einer einzigen Abflachung 29 zu begnügen, d. h. es müssen nicht ebensoviel Abflachungen 29 vorgesehen werden, wie Förderleitungen 5 vorhanden sind.
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Pump working with a reciprocating movement with self-regulation of the delivery rate, in particular for fuel injection in engines
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extends in the axial direction.
In another embodiment of the pump according to the invention, the feed opening of the auxiliary pump has the shape of a groove which lies in a plane perpendicular to the axis of the pump and extends at least over a substantial part of a circle.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing using an exemplary embodiment. The drawing shows a schematic sectional view of an inventive
Fuel injection pump, the part of the section lying to the right of the center line A-A being rotated with respect to the part lying to the left of this center line.
The pump shown, which z. For example, used for fuel injection into an engine (engine with progressive combustion, e.g. diesel engine or explosion engine), comprises a cylinder 1 with a bore 2 in which a piston 3 works.
This piston is by means not shown, for. B. a cam, driven in such a way that it executes axial movements in the cylinder between its outer or bottom dead center (position shown in FIG. 1) and its inner or top dead center.
Since the piston in the pump shown by way of example also fulfills the task of a distributor, which successively feeds a certain number of injection nozzles with fuel, the piston is also set in rotation about its axis by means, also not shown, so that it has a composite movement executes.
An inlet line 4 and a certain number of delivery lines 5, each of which contains a check valve 6, open into the bore 2 of the cylinder 1.
To the working space of the same during each delivery stroke of the pump, d. H. To put the space located in the cylinder 1 above the piston 3 in communication with a delivery line 5, a groove 7 is provided in the piston 3 which extends from the front surface of the piston over a certain axial length thereof. Furthermore, in order to feed the working chamber during the downward stroke of the piston 3, it is connected to the inlet line 4 by an axial channel 8 which opens at one end into the front surface of the piston 3 and at its other end into a transverse channel 9 also provided in the piston 3, which is connected via a groove 10 with axial grooves 11 provided in the side wall of the piston 3, the number of which is equal to the number of injection nozzles to be fed during a complete rotation of the piston 3 about its axis.
The suction and delivery of the pump are controlled by the rotation of the piston 3, which closes the inlet line 4 and a connection between the working chamber and a delivery line 5 during each delivery stroke and a connection between the inlet line 4 and the working area during each suction stroke manufactures.
To self-regulate the delivery rate of the pump during each delivery stroke of the piston 3, a "pendulum body" called control element 12 is used, which is displaceable in a cylinder 13 and controls an outlet line with two sections 14a and 14b, the section 14a the bore 2 of the cylinder 1 with the interior of the cylinder 13 and the section 14b connects the cylinder 13 with the exterior.
The pendulum body is driven as it goes down (according to the drawing upward stroke) by a drive fluid which is pulsed in synchronism with the delivery stroke of the piston 3 under the pendulum body 12 by an auxiliary pump, which is a piston formed by a widened step of the piston 3 15 and a cylinder 16 in which the piston 15 works.
The cylinder has a delivery line 17 which connects it via a check valve 18 to the lower end of the cylinder 13, as well as a feed line 19 controlled by the auxiliary piston 15. Furthermore, the same cylinder 16 is connected to the lower part of the cylinder 13 through a different line 20, the interior of a cylinder 21 and a line 22 connected, the opening through which the line 20 opens into the cylinder 21 is throttled at 23; the free cross section of this throttle point can be changed by a slide 24 whose position z. B. is adjustable by means of a screw 25.
The movement of Pendelkör pers 12 caused by the promotion of the drive fluid from the auxiliary pump takes place against the action of a return spring 26 which seeks to hold the pendulum body 12 in the rest position determined by its contact with a stop 27 or to return it to it.
The downward movement of the pendulum body ceases at the moment when its lower edge exposes an outlet line 28.
During each delivery stroke of the stepped piston 3, 15, the stage 15 evidently delivers liquid under the pendulum body after the feed line 19 has been separated from the interior of the cylinder 16, whereby the upward stroke of the pendulum body is effected, while at the same time the piston 3 performs its own delivery stroke. At the moment when the pendulum body strikes the two sections 14a and 14b of the outlet line
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connects with each other, the fuel delivery of the piston 3 stops via a line 5 to the corresponding injection nozzle, the fuel is then discharged to the outside via the outlet line 14a, 14b. When the stepped piston 3-15 begins to retreat, the pendulum body also begins to retreat in the direction of the stop 27.
The decline of the pendulum body is braked by the fact that it has to drive the liquid located below it in the cylinder 13 through the throttle point 23 because the non-return valve 18 prevents the liquid from flowing out through the line 17. As a result of this braking, there is a certain drive speed of the stepped piston 3-15, from which the pendulum body does not yet reach its rest position at the moment when the stepped piston again conveys drive fluid under the pendulum body and forces its upward movement. In other words, the so-called "liquid stop" begins to act on the pendulum body 12 from this specific speed.
The stroke of the pendulum body required to open the outlet line 14a-14b then becomes shorter the more the drive speed of the piston 3-15 exceeds this specific speed.
In order to achieve an excess output of the pump at low speeds of the same, according to the invention, a flattening or groove 29 is provided on the step 15 of the stepped piston, which extends axially downward from the edge 15a of the step 15. This flat or groove has a small cross-section and still establishes a connection between the interior of the cylinder 16 and the feed line 19 at the moment in which the edge 15a has passed the location of the upper end of the line 19, whereby this line from the cylinder 16 would be separated if the flat were not present.
In the case of low loads, the upward stroke of the pendulum body 12 can only begin at that moment. in that the lower end of the flat 29 has taken the place of the upper end of the feed line. This delay in the start of the upward movement of the pendulum body 12 causes a delay in the opening of the conduit section 14b, i. H. a surplus subsidy. When the speed of the piston increases, the resistance that the flattening or groove opposes the flow of the liquid due to its small cross-section causes the upward movement of the pendulum body to begin even before the "liquid stop" occurs before the flattening 29 is completely removed from the Inner wall of the cylinder 16 is covered.
As a result, from a certain speed onwards, the action of the auxiliary pump whose piston is provided with this flat is practically the same as that of an auxiliary pump not provided with such a flat, i.e. H. the surplus funding disappears.
According to a further feature of the invention, the feed opening of the auxiliary pump has the shape of a circular groove 3D which lies in a plane perpendicular to the axis of the pump. The replacement of the usual feed opening by a groove, the cross section of which is of course a multiple of the cross section of a simple hole-shaped opening, enables the reduction of the axial height of its free cross section at the moment when the piston 15 is at its bottom dead center, and thus a Reduction of the length of the axial stroke of the piston without affecting the filling. This reduction in the axial movement of the piston is particularly important when the inlet line 4 of the chamber of the main pump is not closed by an axial movement of the piston 3, but rather by its rotation.
If, as is the case with the pump shown in the drawing, the piston 3 simultaneously serves as a distributor piston rotatable about its axis, the presence of the groove 30 also makes it possible to be satisfied with a single flat 29, i. H. it is not necessary to provide as many flat areas 29 as there are conveyor lines 5.
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