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Mit einer hin- und hergehenden Bewegung arbeitende selbstregelnde Pumpe zur Brennstoffeinspritzung in Motoren
Die Erfindung betrifft eine mit einer hin-und hergehenden Bewegung arbeitende selbstregelnde Pum- pe zur Brennstoffeinspritzung in Motoren.
Mit solchen selbstregelnden Brennstoffeinspritzpumpen wird bei Verbrennungsmotoren die Motordreh- zahl durch eine in Abhängigkeit von dieser Drehzahl gesteuerte Änderung der den Motorzylindern von der
Pumpe je Förderhub zugeführten Brennstoffmenge geregelt. Hiefür eignen sich insbesondere Pumpen, de- ren Förderleistung je Förderhub wenigstens von einer bestimmten Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe an nach Massgabe der Zunahme dieser Geschwindigkeit abnimmt.
In den österr. Patentschriften Nr. 207621 und Nr. 210668 sind derartige, mit einer hin-und hergehen- den Bewegung arbeitende selbstregelnde Pumpen zur Brennstoffeinspritzung in Motoren beschrieben, bei denen ein eine hin-und hergehende Bewegung ausführender Kolben mechanisch von aussen angetrieben wird und hydraulisch während seines eigenen, mit dem Förderhub der Pumpe zusammenfallenden Hingan- ges den Hingang eines Regelgliedes bewirkt, welches vorzugsweise die Form eines Hilfskolbens hat und während wenigstens eines Teiles des Zeitraumes zwischen dem Beginn des Rückgangs des Kolbens und dem Beginn seines nächsten Hinganges während seines eigenen Rückgangs, den es unter der Einwirkung einer z.
B. von einer Rückholfeder gelieferten Rückholkraft ausführt, Flüssigkeit durch eine Drosselstelle treibt, wodurch auf das Regelglied eine Bremsung ausgeübt wird.
Die Bremsung des Regelgliedes bei seinem Rückgang hat zur Folge, dass von einer gewissen Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe an das Regelglied (Hilfskolben) das vorzugsweise eine Auslassleitung für den von der Pumpe geförderten Brennstoff steuert, nicht mehr in seine Ruhestellung gelangt, von der aus es normalerweise seinen Hingang beginnt, sondern vorher durch einen sogenannten"Flüssigkeitsanschlag", der durch die noch nicht abgeströmt Flüssigkeit unter dem Regelglied gebildet wird, angehalten wird, so dass sein Hub umso kleiner und sein Einfluss im Sinne einer Verringerung der Nutzförderung der Pumpe umso grösser wird, je mehr die Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe eine bestimmte Geschwindigkeit übersteigt.
Da im allgemeinen die Flüssigkeit für denAntrieb des Regelgliedes durch einen Kanal zugeführt wird, der nicht mit einer Drosselstelle versehen ist, muss dieser Kanal während des Rückgangs des Regelgliedes geschlossen werden, damit die Drosselstelle den Hubweg des Regelgliedes in der gewünschten Weise be- einflussen kann. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, in den Kanal, durch den die den Hingang des beweglichen Regelgliedes bewirkende Flüssigkeit unter dieses gelangt, ein RUckschlagvent1l einzu- schalten, das während des Rückgangs des Regelgliedes ein Abströmen der unter ihm befindlichen Flüssigkeit durch den Zuführungskanal verhindert.
Bei einem Rückschlagventil kann es nun aber vorkommen, dass das Ventil aus irgendeinem Grunde, insbesondere infolge einer Verunreinigung, nicht sofort schliesst oder seine Dichtigkeit verliert und dadurch die auf der Bremswirkung der Drosselstelle beruhende Regelung gestört wird, so dass die Gefahr eines Durchgehens des von der Pumpe gespeisten Motors besteht.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese Gefahr auszuschalten und eine Pumpe der einleitend angegebenen Art so auszubilden, dass auch bei einer vorübergehenden Störung der Funktion des Rückschlagventils
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die Regelwirkung der Pumpe im wesentlichen unverändert bleibt.
Dieses Ziel wird bei einer mit einer hin-und hergehenden Bewegung arbeitenden selbstregelnden
Pumpe zur Brennstoffeinspritzung in Motoren der einleitend angegebenen Art, bei der ein Rückschlag- ventil in den Kanal eingeschaltet ist, durch welchen die den Hingang des Regelgliedes erzeugende Flüs- sigkeit ankommt, dadurch erreicht, dass ein mit dem Rückschlagventil in Reihe geschalteter Schieber so gesteuert ist, dass er den Kanal kurz vor dem Zeitpunkt öffnet, zu welchem das Rückschlagventil sich nor- malerweise öffnet, und diesen Kanal sofort nach dem Zeitpunkt schliesst, zu welchem sich das Rück- schlagventil normalerweise schliesst.
Bei dieser Ausbildung wird das normale Arbeiten des Rückschlagventils durch das Vorhandensein des
Schiebers nicht verändert, wenn jedoch das Rückschlagventil in seiner Öffnungsstellung blockiert bleibt, so erfolgt das Öffnen und Schliessen des betreffenden Kanals durch den Schieber während einer Zeit, die zwar etwas länger als jene Zeit ist, für die das Rückschlagventil bei seiner normalen Funktion diesen Ka- nal öffnet, doch hat dieser Unterschied in den Öffnungszeiten des Kanals praktisch keine Bedeutung, da im allgemeinen die Betriebsstörung des Rückschlagventils nur von kurzer Dauer ist.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist der den Kanal steuernde Schieber, der auch ein Dreh- schieber sein kann, entweder durch den Hauptkolben der Pumpe oder durch einen mit diesem starr ver- bundenen Teil gebildet.
Wenn der Schieber durch den Hauptkolben der Pumpe gebildet ist, so kann dieser Hauptkolben ausser seiner hin-und hergehenden Bewegung mit einer Drehbewegung angetrieben sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Pumpe ist der Schieber durch einen mit dem Hauptkolben axial und drehfest verbundenen, verbreiterten Teil gebildet, der aus einem
Hilfszylinder die das Regelglied während des Förderhubes der Pumpe antreibende Flüssigkeit fördert und an seiner Umfangsfläche Längsnuten aufweist, die einerseits während wenigstens angenähert des ganzen
Rückgangs des Kolbens eine Verbindung des Hilfszylinders mit wenigstens einer Einlassleitung bilden und anderseits mit dem das Rückschlagventil enthaltenden Kanal steuernd zusammenwirken, wobei zweck- mässig die Zahl der in den Hilfszylinder mündenden Einlassleitungen gleich der Zahl der auf der Umfangsfläche des verbreiterten Teiles des Hauptkolbens vorgesehenen, mit dem Kanal steuernd zusammenwirkenden Nuten ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf zwei in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. l zeigt beispielshalber einen schematischen Axialschnitt einer erfindungsgemässen Brennstoffeinspritzpumpe zur Speisung eines Dieselmotors, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. l und Fig. 3 schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Die eigentliche Einspritzpumpe weist einen Hauptzylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2 arbeitet, dem eine axiale hin- und hergehende Bewegung durch einen nicht dargestellten Nocken oder ein anderes Antriebsmittel erteilt wird, die von der Welle des Motors angetrieben werden, an dem die Einspritzpumpe angebracht ist. Dieser Kolben schliesst sofort zu Beginn seines Hingangs (Aufwärtshub oder Förderhub) eine Öffnung 3, durch die eine Einlassleitung in den Zylinder mündet, die ihrerseits durch eine nicht darge- stellte-gewöhnlich"Überfahrungspumpe bzw. Zubringerpumpe"genannte Pumpe gespeist wird.
Von dem Zylinder 1 geht wenigstens eine Förderleitung 4 aus, die ein Rückschlagventil 5 enthält und zu einer nicht dargestellten Einspritzdüse führt.
In den Zylinder 1 mündet ferner eine Auslassleitung 6. Wenn diese Auslassleitung 6 geöffnet ist kann die Pumpe keinen Brennstoff über die Leitung 4 zu der Einspritzdüse oder den Einspritzdüsen fördern. Das Öffnen und Schliessen dieser Leitung 6 wird durch ein"Pendelkörper"genanntes Regelglied gesteuert, das die Form eines Hilfskolbens 7 hat, der innerhalb eines Zylinders 8 verschieblich ist und eine Nut 9 aufweist. Wenn sich der Pendelkörper in einer Stellung befindet, in der diese Nut 9 eine Verbindung zwischen den- beiden auf verschiedenen Höhen in den Zylinder 8 mündenden Abschnitten der Auslassleitung 6 herstellt, ist diese Auslassleitung geöffnet, so dass dann der Brennstoff von dem Kolben 2 nicht durch die Förderleitung 4, sondern durch die Leitung 6 gefördert wird, um z. B. in den Vorratsbehälter zurückzukehren.
Der Pendelkörper 7 ist so ausgebildet und gesteuert, dass er von einer gewissen Antriebsgeschwindigkeit des Kolbens 2 der Pumpe an die Auslassleitung 6 während des Förderhubes (Aufwärtshubes) des Kolbens 2 umso früher öffnet und so die Förderleistung der Pumpe je Förderhub umso stärker verringert, je mehr die Antriebsgeschwindigkeit des Kolbens 2 eine bestimmte Geschwindigkeit übersteigt.
Hiefür wird der Pendelkörper hydraulisch in dem Sinn seines eigenen Hingangs (in der Zeichnung ebenfalls nach oben gerichteter Hub) während des Förderhubes des Kolbens 2 durch Flüssigkeit angetrieben, die von einem im Synchronismus mit dem Hauptkolben 2 arbeitenden Hilfskolben 10 gefördert wird,
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der vorzugsweise durch eine verbreitete Stufe des gleichen Kolbens 2 gebildet wird und in einem Hilfszylinder 11 arbeitet.
Diesem Zylinder wird die Flüssigkeit, die durch den vor der Pumpe zu fördernden Brennstoff oder durch eine andere geeignete Flüssigkeit gebildet werden kann, durch eine Einlassleitung 12 zugeführt, die von Beginn des Aufwärtshubes des Kolbens 10 an geschlossen wird, und die Förderung dieser Flüssigkeit in den unteren Teil des Zylinders 8 erfolgt durch einen Kanal 13, der mit Einrichtungen versehen ist, die eine Strömung der Flüssigkeit nur in dem von dem Zylinder 11 zu dem Zylinder 8 gehenden Sinn aber nicht in entgegengesetztem Sinn gestatten. Der Hingang des Pendelkörpers hört auf, sobald dieser mit seiner Unterkante eine in den Zylinder 8 mündende Auslassleitung 14 freilegt.
Der Rückgang (in der Zeichnung nach unten gerichteter Hub) des Pendelkörpers wird durch eine Rückholfeder 15 erzeugt, die während des Hingangs des Pendelkörpers zusammengedrückt wurde. Dieser nach unten gerichtete Hub beginnt sobald der Kolben 2 seinen eigenen Rückgang beginnt. Infolge des Vorhandenseins von Einrichtungen in dem Kanal 13, die den Rückfluss der Flüssigkeit durch diesen Kanal aus dem unteren Teil des Zylinders 8 zu dem Zylinder 11 verhindern, muss der Pendelkörper während seines Rückgangs diese Flüssigkeit durch einen andern Kanal 16 drücken, in dem eine Drosselstelle 17 eingeschaltet ist, deren Querschnitt vorzugsweise. regelbar ist, z. B. mittels einer Körnerschraube 18, und der entweder ausserhalb der Pumpe oder in den Hilfszylinder 11 mündet.
Hiedurch wird der Rückgang des Pendelkörpers gebremst, da dieser die Flüssigkeit durch die Drosselstelle 17 drücken muss.
Solange der Kolben 2 und mit ihm der Kolben 10 mit einer Geschwindigkeit angetrieben werden, die kleiner als eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit ist, erreicht der Pendelkörper 7 unter dem Druck der Feder 15 trotz der erwähnten Bremsung seine Ruhestellung, die durch seine Anlage an einem vorzugsweise regelbaren Anschlag 19 bestimmt wird, bevor die Kolben 2 und 10 einen neuen Hingang beginnen. Unterhalb dieser Grenzgeschwindigkeit hat daher der Hub des Pendelkörpers seinen grössten Wert, so dass die von dem Kolben 2 in die Förderleitung 4 und zu der Einspritzdüse oder den Einspritzdüsen geförderte Brennstoffmenge ebenfalls ihren Höchstwert hat.
Jenseits dieser Grenzgeschwindigkeit erreicht jedoch der Pendelkörper nicht mehr seine Ruhestellung, sondern wird mehr oder weniger vorzeitig durch den Flüssigkeitsstrahl angehalten, der zu Beginn des nächsten Hingangs von neuem in den Kanal des Zylinders 8 gefördert wird und einen sogenannten"Flüssigkeitsanschlag"bildet. Infolgedessen wird der Hub, den der Pendelkörper ausführen muss, bevor er die Leitung 6 von neuem öffnet, umso kürzer, je mehr die Antriebsgeschwindigkeit der Kolben 2 und 10 die Grenzgeschwindigkeit übersteigt, wodurch die von dem Kolben 2 zu der Einspritzdüse oder den Einspritzdüsen des Motors, an dem die betreffende Einspritzpumpe angebracht ist, geförderte Brennstoffmenge entsprechend abnimmt.
Die durch den Pendelkörper 7 erzielte Regelwirkung hängt offenbar von der Dichtigkeit der Einrichtungen ab, die verhindern, dass der Pendelkörper während seines Rückgangs einen Teil der Flüssigkeit durch den Kanal 13 fördert, anstatt durch den mit der Drosselstelle 17 versehenen Kanal 16. Das hiefür in den Kanal 13 eingeschaltete Rückschlagventil 20 kann in gewissen Fällen nicht genügend dichtsein.
Aus diesem Grund wird mit dem Rückschlagventil 20, das normalerweise den Kanal 13 steuert, ein Schieber in Reihe geschaltet, der im Synchronismus mit den Kolben 2 und 10 der Pumpe so gesteuert wird, dass er den Kanal 13 kurz vor dem Zeitpunkt öffnet, an dem normalerweise das Rückschlagventil 20 diesen Kanal öffnet, und diesen sofort nach dem Zeitpunkt schliesst, an dem sich das Rückschlagventil 20 normalerweise schliessen soll.
Das normale Arbeiten des Rückschlagventils wird daher durch das Vorhandensein des Schiebers nicht verändert, der nur bei einem Versagen dieses Ventils an die Stelle desselben tritt, u. zw. für eine Zeit, die im allgemeinen nur kurz ist (einige Sekunden), so dass die durch das Arbeiten des Schiebers bewirkte geringe Verlängerung der Öffnungszeit des Kanals 13 keine ernsthafte Störung des Arbeitens des Motors erzeugen kann.
Für das Öffnen und Schliessen des Kanals 13 kann der Schieber einen axialen Hin-und Rückgang ausführen. Vorzugsweise wird jedoch ein Drehschieber benutzt.
Gemäss einer besonders interessanten Lösung wird der Kolben 2 der Pumpe oder der mit diesem starr verbundene Hilfskolben 10 als Schieber zur Steuerung des Kanals 13 benutzt. Damit der Kolben 2 oder der Kolben 10 diese zusätzliche Aufgabe erfüllen können, wird diesen zweckmässig eine Drehbewegung um ihre Achse erteilt, oder es wird hiefür die Drehbewegung ausgenutzt, die der Kolben 2 ausführt, um z. B. die Aufgabe eines Verteilers zu erfüllen, der während der aufeinanderfolgenden Förderhübe der Pumpe den geförderten Brennstoff mehreren verschiedenen Einspritzdüsen zuführt.
Bei der in Fig. l dargestellten Pumpe erfüllt der Hilfskolben 10 die Aufgabe des die Leitung 13 steuernden Schiebers, währendder Kolben 2 die Aufgabe eines Verteilers für den von der Pumpe während eines jeden Förderhubs geförderten Brennstoffs erfüllt. Die beiden Kolben, die durch einen einzigen Teil gebil-
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det werden, führen dann gleichzeitig eine hin-und hergehende Bewegung und eine Drehbewegung um ih- re gemeinsame Achse aus, wobei ihnen diese Drehbewegung durch an sich bekannte nicht dargestellte Ein- richtungen erteilt wird. Ausserdem mündet in die Seitenwand des Zylinders 1 an einer Stelle, die höher als die Stelle liegt, an der die Einlassleitung 3 in den gleichen Zylinder mündet, eine gewisse Zahl von
Förderleitungen 4, z.
B. vier, deren jede mit einem Rückschlagventil 5 versehen und mit einer besonderen
Einspritzdüse verbunden ist. Der Kolben 2 weist in seinem oberen Abschnitt eine Nut 22 auf, die eine axiale Richtung hat und während eines jeden Förderhubs des Kolbens 2 während einer der Zahl der För- derleitungen 4 entsprechenden Zahl von Förderhübel1 desselben die Verbindung der Druckkammer der Pum- pe mit einer andern Förderleitung herstellt. Damit sich am Ende eines jeden Saughubes die Druckkam- mer der Pumpe mit durch die Speiseleitung 3 ankommendem Brennstoff füllen kann, ist eine Nut 23 in der Seitenwand des Kolbens 2 vorgesehen, die durch einen Kanal 24 mit der Druckkammer der Pumpe in
Verbindung steht.
Damit der Hilfskolben 10 nicht nur die Aufgabe des den Einlass in den Hilfszylinder 11 steuernden
Teils sondern auch die des den Kanal 13 steuernden Schiebers erfüllen kann, sind vier Längsnuten 25 in der Seitenfläche des Kolbens 10 vorgesehen, deren Anordnung in bezug auf die Einlassleitung 12 oder bes- ser in bezug auf vier Einlassleitungen 12 (s.
Fig. 2) sowie in bezug auf das Ende des Kanals 13, mit dem dieser in den Zylinder 11 mündet, so gewählt ist, dass der Zylinder 11 aus der Leitung 12 oder den Lei- tungen 12 während des ganzen Rückgangs des Kolbens 10 gefüllt werden kann, wobei gleichzeitig die Lei- tung 13 geschlossen gehalten wird, dagegen wird stets eine dieser Nuten 25 die Verbindung zwischen dem
Innern des Zylinders 11 und dem Kanal 13 von einem Augenblick aus herstellen, der unmittelbar vor dem
Zeitpunkt liegt, an dem das Rückschlagventil 20 durch die Flüssigkeit geöffnet wird, die während des
Hingangs oder Aufwärtshubes des Kolbens 10 durch diesen Kolben in den Kanal 13 und unter den Hilfskolben 7 gefördert wird, bis zu einem Zeitpunkt, der unmittelbar hinter dem Augenblick liegt,
an dem sich das Ventil 20 infolge des Aufhören der Förderung der Flüssigkeit von dem Kolben 10 in den Ka- nal 13 schliesst.
Es ist zu bemerken, dass diese Anordnung der Nuten 25 den zusätzlichen Vorteil bietet, dass die Flüssigkeit in den Hilfszylinder 11 während des ganzen Rückgangs der Kolben 2 und 10 eintreten kann. Ferner wird hiedurch das Andrücken der die Kolben 10 und 2 enthaltenden beweglichen Anordnung an den sie antreibenden Nocken erleichtert, da der Speisedruck auf den Kolben 10 eine in einem günstigen Sinn gerichtete Kraft ausübt.
Fig. 3 zeigt den unteren Teil einer Pumpe, deren Ausführung von der in Fig. l und 2 etwas verschieden ist. Während in Fig. l und 2 die gleichen in dem Hilfskolben 10 angebrachten Schlitze 25 gleichzeitig die Einlassleitung 12 des Hilfszylinders 11 und den Kanal 13 steuern, sind in Fig. 3 diese beiden Funktionen voneinander getrennt. Die Funktion der Steuerung der Speisung wurde in Fig. 3 durch die Schlitze 25a erfüllt, die in der Seitenfläche des Hilfskolbens 11 angebracht sind, wogegen die Funktion des Öffnens des Kanals 13 von in der Seitenwand des Kolbens 2 vorgesehenen Schlitzen 26 ausgeübt wird. Die Arbeitsweise dieser beiden Nutensätze ist die gleiche, wie die des einzigen Nutensatzes 25 bei der Ausführung gemäss Fig. 1 und Fig. 2.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mit einer hin - und hergehenden Bewegung arbeitende selbstregelnde Pumpe zur Brennstoffeinspritzung in Motoren, bei welcher ein eine hin-und hergehende Bewegung ausführender Kolben mechanisch von aussen angetrieben wird und hydraulisch während seines eigenen mit dem Förderhub der Pumpe zusam- menfallenden Hingangs den Hingang eines Regelgliedes erzeugt, welches vorzugsweise die Form eines Hilfskolbens hat und während wenigstens eines Teils des Zeitraums zwischen dem Beginn des Rückgangs des Kolbens und dem Beginn seines nächsten Hingangs während seines eigenen Rückgangs, welchen es unter der Einwirkung einer z.
B. von einer Rückholfeder gelieferten Rückholkraft ausführt, Flüssigkeit durch eine Drosselstelle treibt, wodurch auf das Regelglied eine Bremsung ausgeübt wird, wobei ein Rückschlagventil in den Kanal eingeschaltet ist, durch welchen die den Hingang des Regelgliedes erzeugende Flüssigkeit ankommt, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Rückschlagventil (20) in Reihe geschalteter Schieber (2, 10). so gesteuert ist, dass er den Kanal (13) kurz vor dem Zeitpunkt öffnet, zu welchem das Rückschlagventil sich normalerweise öffnet, und diesen Kanal sofort nach dem Zeitpunkt schliesst, zu welchem sich das Ruckschlagventil normalerweise schliesst.