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Mit einer hin-und hergehenden Bewegung arbeitende Pumpe mit
Selbstregelung der Förderleistung, insbesondere zur
Brennstoffeinspritzung in Motoren
Die Erfindung betrifft mit einer hin-und hergehenden Bewegung arbeitende Pumpen mit Selbstregelung der Förderleistung, insbesondere zur Einspritzung des Brennstoffes in Motoren, wobei diese Selbstre- gelung mittels eines nachstehend"Pendelkörper"genannten Regelgliedes erfolgt, das eine Auslassleitung für die Pumpe steuert und während des Förderhubes des Kolbens der Pumpe durch eine Flüssigkeit angetrie- ben wird.
die von einer Hilfspumpe geliefert wird, wogegen der Pendelkörper während seines durch eine Rückholkraft bewirkten Rückgangs durch eine Drosselstelle gebremst wird, durch die er wenigstens einen
Teil jener Flüssigkeit hindurchtreiben muss, die vorher seinen Hingang bewirkt hat.
Der Pendelkörper führt hiebei während des Förderhubes des Pumpenkolbens unter der Antriebswirkung der einer Rückholkraft entgegenwirkenden Antriebsflüssigkeit seinen eigenen Hingang aus und öffnet während dieses Hinganges oder an dessen Ende eine Auslassleitung, um die Förderung zu unterbrechen.
Die Selbstregelungswirkung der Pumpe erfolgt durch einen sogenannten Flüssigkeitsanschlag, der in- folge der Bremsung des Rückgangs des Pendelkörpers durch die Drosselstelle von einer vorbestimmten, der Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors proportionalen Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe an auftritt und eine Verkürzung des Hubes des Pendelkörpers bewirkt, wodurch der Augenblick der Öffnung der Auslassleitung in einem Ausmass vorverlegt wird, das um so grösser ist, je mehr die Geschwindigkeit über diese vorbestimmte Geschwindigkeit steigt, wobei diese letztere Geschwindigkeit umso niedriger ist, je kleiner der Querschnitt der Drosselstelle ist.
Bei derartigen Pumpen bleibt die Fördermenge je Hub im unteren Drehzahlbereich des von der Pumpe gespeisten Motors konstant und wird nach Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl zunehmend verringert.
Die Erfindung zielt darauf ab, solche Pumpen so auszubilden, dass zur besseren Anpassung der Förderung an die Betriebserfordernisse im unteren Drehzahlbereich, insbesondere beim Anlassen des Motors, die Selbstregelung in besonders günstiger Weise erfolgt.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass bei einer Pumpe der einleitend beschriebenen Art Einrichtungen zum Verdrehen des Pendelkörpers um seine Achse vorgesehen sind, um diesen in eine der Überschussförderung der Pumpe entsprechende Stellung zu bringen, in der er eine Auslassleitung kleinen Querschnittes für die seinen Antrieb bewirkende Antriebsflüssigkeit öffnet, wobei diese Auslassleitung ausserdem in Abhängigkeit von der Stellung eines Schiebers gesteuert ist, der den Querschnitt der Drosselstelle regelt, welche die Bremsung des Pendelkörpers während seines Rückgangs bewirkt, wobei diese Steuerung derart ausgebildet ist, dass die Auslassleitung bei den den mittleren und grossen Drehzahlen des durch die Pumpe mit Brennstoff gespeisten Motors entsprechenden Stellungen des Schiebers geschlossen ist,
bei denen der Querschnitt der Drosselstelle verhältnismässig gross ist.
Bei dieser Ausbildung wird infolge der Öffnung der Austrittsleitung kleinen Querschnitts für die Antriebs- flüssigkeit des Pendelkörpers bei kleinen Drehzahlen des von der Pumpe gespeisten Motors das Öffnen der Auslassleitung der Hauptpumpe verzögert, wodurch in diesem Drehzahlbereich eine Überschussförderung der Hauptpumpe erzielt wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt zweckmässig die einer Überschussförderung der
Pumpe entsprechende Winkelstellung des Pendelkörpers zwischen der der Abstellung der Förderung der
Pumpe entsprechenden Stellung des Pendelkörpers und der der Vollast entsprechenden Stellung, wodurch sich eine im Hinblick auf die Bedienung günstige Reihenfolge der Winkelstellungen des Pendelkörpers für "Stillstand", " Anlassen" (mit Überschussförderung) und"Vollast"ergibt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines Ausführung- beispiels genauer erläutert. Fig. l ist eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemässen Brennstoff- einspritzungspumpe, wobei der rechts von der Mittellinie A - A liegende Teil des Schnittes gegenüber dem links von dieser Mittellinie liegenden Teil gedreht ist. Die Fig. 2,3 und 4 zeigen für drei verschie- dene Winkelstellungen des Pendelkörpers das Zusammenwirken desselben mit der Auslassleitung der
Pumpe.
Die dargestellte Pumpe, die z. B. zur Brennstoffeinspritzung in einen Motor (Motor mit fortschreitender
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. l dargestellte
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 Förder- leitungen 5, von denen jede ein Rückschlagventil 6 enthält.
Um während eines jeden Förderhubes der Pumpe den Arbeitsraum derselben, d. h. den im Zylinder 1
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Kolbenreicht. Ferner wird zurSpeisung 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 Kol- bens 3 und an seinem andern Ende in einen ebenfalls im Kolben 3 vorgesehenen Querkanal 9 mündet, der über eineNutlO 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 den 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 verschiebbar ist und eine Auslassleitung mit zwei Abschnitten 14a und 14b steuert, wobei der Abschnitt 14a die Bohrung 2 des Zylinders 1 mit dem Inneren des Zylinders 13 und der Abschnitt 14b den Zylinder 13 mit dem Aussenraum verbindet.
Der Pendelkörper wird bei seinem Hingang (gemäss der Zeichnung nach oben gerichteter 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 verbinden, 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.
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Während eines jeden Förderhubes des Stufenkolbens 3,15 fördert offenbar die Stufe 15 nach der Tren- nung der Speiseleitung 19 vom Inneren des Zylinders 16 Flüssigkeit unter den Pendelkörper, wodurch der
Aufwärtshub desselben bewirkt wird, während gleichzeitig der Kolben 3 seinen eigenen Förderhub ausführt.
In dem Augenblick, in dem der Pendelkörper die beiden Abschnitte 14a und 14b der Auslassleitung mit- einander in Verbindung setzt, hört die Brennstoff lieferung des Kolbens 3 über eine Leitung 5 zu der ent- sprechenden Einspritzdüse auf ; der Brennstoff wird dann über die Auslassleitung 14a, 14b nach aussen ab- geführt. Wenn der Stufenkolben 3 - 15 seinen Rückgang beginnt, beginnt der Pendelkörper ebenfalls sei- nen Rückgang in Richtung zuil. Anschlag 27. Der Rückgang des Pendelkörpers wird hiebei dadurch ge- bremst, dass dieser die sich unter ihm im Zylinder 13 befindendeFlüssigkeit 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 Kol- bens 3 - 15 diese bestimmte Geschwindigkeit übersteigt.
Die Speiseöffnung der Hilfspumpe kann die Form einer Kreisnut 30 haben, die in einer zu der Achse der Pumpe senkrechten Ebene liegt. Der Ersatz der üblichen Speiseöffnung durch eine Nut, deren Quer- schnitt natürlich ein Vielfaches des Querschnittes einer einfachen lochförmigen Öffnung beträgt, ermög- licht die Verringerung der axialen Höhe ihres freien Querschnitts in dem Augenblick, in dem sich der Kol- ben 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.
Der Pendelkörper 12 ist nicht nur in axialer Richtung im Zylinder 13 verschiebbar, sondern ausserdem um seine Längsachse drehbar. Gemäss der Erfindung kann der Pendelkörper zwecks Erzielung einer Überschussförderung in einem bestimmten Regelbereich mit Hilfe von nicht dargestellten Einrichtungen gedreht werden, die an einem vierkantigen Ende 31 des Pendelkörpers angreifen.
Hiebei wird durch den Pendelkörper 12 in jener Winkelstellung, in der eine Überschussförderung erzielt werden soll, eine Auslassleitung
32 geöffnet, die wenigstens eine Drosselstelle enthält, wobei ausserdem die Leitung 32 entsprechend der Stellung des Schiebers 24, der den freien Querschnitt der Drosselstelle 23 regelt, oder noch besser unmittelbar durch diesen Schieber 24 derart gesteuert wird, dass die Leitung 32 durch den Schieber 24 für jene Stellungen desselben geschlossen wird, in denen der Querschnitt der Drosselstelle 23 verhältnismässig gross ist, d. h. bei den Stellungen, die mittleren und hohen Drehzahlen des durch die Pumpe mit Brennstoff gespeisten Motors entsprechen.
Zu diesem Zweck ist der Schieber 24 mit einer Verlängerung versehen, die an ihrem Ende eine Verbreiterung in Form eines Kolbens 33 aufweist, in dem eine Nut 34 vorgesehen ist.
Die Verbreiterung und die Nut sind so angeordnet, dass der Kolben 33 für eine Stellung, in welcher der Schieber 24 der Drosselstelle 23 einen verhältnismässig grossen Querschnitt freigibt (in Fig. 1 dargestellte Stellung), die Leitung 32 schliesst, wogegen die Nut 34 diese Leitung öffnet, wenn der Schieber 24 in eine Stellung gebracht wird, in welcher er der Drosselstelle 23 einen sehr kleinen Querschnitt erteilt.
Die Einrichtung, die in einer bestimmten Winkelstellung des Pendelkörpers 12 die Leitung 32 mit dem unteren Ende des Zylinders 13 in Verbindung setzt, wird vorzugsweise durch eine axiale Nut 35 in der Seitenfläche des unteren Abschnittes des Pendelkörpers 12 gebildet. Diese Nut hat zweckmässig einen so kleinen Querschnitt, dass sie gleichzeitig die Aufgabe der in der Leitung 32 vorgesehenen Drosselstelle erfüllt.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende :
Wenn der Schieber 24 eine Stellung einnimmt, in der er den Querschnitt der Drosselstelle stark verringert, d. h. eine Stellung, die den niedrigen Drehzahlen des Motors entspricht, an dem die Einspritzpumpe angebracht ist, und wenn dem Pendelkörper 12 jene Winkelstellung erteilt wird, in der die Nut 35 die Auslassleitung 32 öffnet, geht der Pendelkörper 12 bei diesen sehr kleinen Geschwindigkeiten nicht aufwärts, weil die bei diesen kleinen Geschwindigkeiten vom Kolben 15 geförderte Flüssigkeit praktisch vollständig durch die Leitung 32 entweichen kann.
Die Überschussförderung ist somit unter diesen Umständen am grössten. Wenn die Geschwindigkeiten
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