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Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
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einzelne dieser Leitungen führt den von der Pumpe geförderten Kraftstoff zu dem Einspritzventil oder aen Einspritzventilen, welche in dem oder in den Zylindern des Motors eingebaut sind, deren Kraftstoffver- sorgung die Aufgabe der hier besprochenen Einspritzpumpe ist.
Während jedes einzelnen Förderhubes des Kolbens 4 ist eine der Leitungen 10 mit dem Innerr des Zylinders 2 verbunden, so dass nach einer Anzahl von Förderhüben des Kolbens 4, welche gleich der Anzahl der Förderleitungen 10 ist, alle diese Leitungen nacheinander mit dem Innern des Zylinders 2 in Verbindung gebracht worden sind.
Der Pumpenarbeitsraum im Zylinder 2 kann durch eine Entlastungsleitung, in die man einen Regelschieber 11 eingeschaltet hat, mit dem Raum 6 in Verbindung kommen. Diese Entlastungsleitung besteht aus einem Kanal 12, welcher am oberen Ende des Zylinders 2 abgezweigt ist, aus dem Innern eines Zylinders 13, in welchen der genannte Kanal 12 einmündet, und aus einem Kanal 14, welcher das Innere des Zylinders 13 mit dem Raum 6 verbindet. Der oben erwähnte Regelschieber 11 befindet sich in dem Zylinder 13 und besitzt vor der Mündung des Kanals 12 eine Ringnut 11a.
Die Teile 11b und 11c des Regelschiebers 11, welche sich zu beiden Seiten der Ringnut 11a befinden, bilden Tragflächen, welche sich dicht an die Innenfläche des Zylinders 13 anlegen, wobei sie jedoch immer noch die hin-und hergehende Bewegung des Regelschiebers in dem genannten Zylinder zulassen. Eine Feder 15 ist bestrebt, den Regelschieber in der in den Zeichnungen angegebenen und dem Anliegen eines Flansches 11d des Regelkolbens gegen die eine der Wände des Pumpengehäuses entsprechenden Lage zu halten, in welcher der Teil 11c des Regelschiebers die Mündung des Kanals 14 in den Zylinder 13 überdeckt und damit die Entlastungsleitung 12,13, 14 absperrt.
Die Hilfspumpe 3,5 hat normalerweise die Aufgabe, auf hydraulischem Wege die Verschiebung des Regelschiebers 11 gegen die Wirkung der Feder 15 herbeizuführen und dadurch diesen Regelschieber in eine Lage zu bringen, in welcher der Teil llc die Mündung des Kanals 14 in den Zylinder 13 freigibt und damit die Entlastungsleitung 12,13, 14 öffnet, wodurch die Kraftstofförderung in eine der Förderleitungen 10 und demzufolge die Einspritzung durch das oder die von dieser Leitung gespeisten Einspritzventile unterbrochen wird.
Die diesem hydraulischem Antrieb dienende Flüssigkeit strömt in den Zylinder 3 durch eine Zufuhrleitung 16, deren Mündung in dem genannten Zylinder durch den Kolben 5 dann freigegeben wird, wenn sich dieser Kolben in seiner unteren Totpunktlage befindet. Bei jedem einzelnen Förderhub des Kolbens 5 wird der wesentliche Anteil dieser Flüssigkeit durch eine der in der Aussenfläche des Kolbens 5 vorgesehenen Nuten 17 und durch die Leitung 18, in welche ein nachfolgend beschriebenes Rückschlagventil eingeschaltet ist, in den Zylinder 13 gefördert, wo sie die Aufgabe hat, die obengenannte Verschiebung des Regelschiebers 11 immer herbeizuführen, mit Ausnahme der Anlassperiode des Motors, an welchen die Pumpe angebaut ist, wie im nachstehenden Text noch ausführlich erklärt werden wird.
Während der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Förderhüben des Kolbens 5 liegenden Periode wird der Regelschieber 11 durch die Feder 15 in seine Ruhelage zurückgeführt. Der Regelschieber muss jedoch dann einen Teil der Flüssigkeit, die sich in dem Zylinder 13 befindet, nicht durch die Leitung 18, die ja durch das oben erwähnte Rückschlagventil abgesperrt ist, sondern durch eine zweite den Zylinder 13 mit dem Zylinder 3 verbindende Leitung 19, in welche eine Drosselstelle 20 eingeschaltet ist, deren Querschnitt durch irgend ein Mittel regelbar ist, fördern. Die in den Zeichnungen dargestellte Regelschraube 21 ist lediglich zum Zwecke der Erklärung dargestellt.
Die Einschaltung der Drosselstelle 20 in die Rückführleitung 19 ruft eine Verzögerung der Rückbewegung des Regelschiebers 11 hervor, was zur Folge hat, dass von einer ganz bestimmten Geschwindigkeit an der Regelschieber 11 eine auf der unter der Bezeichnung "flüssiger Anschlag" bekannten Erscheinung be- ruhende Regelwirkung ausübt. Das in die Leitung 18 eingeschalteteRückschlagventilkannvon irgend einer beliebigen Bauart sein ; es kann beispielsweise aus einem in einem Zylinder 23 hin- und herbewegbaren und durch eine Feder 24 betätigten Schieber 22 bestehen, wobei diese Feder das Bestreben hat, den Schieber 22 in einer solchen Lage festzuhalten, in welcher er die Leitung 18 absperrt.
Sobald der Kolben 5 seinen Förderhub beginnt, drückt die von diesem Kolben geförderte Flüssigkeit den Schieber 22 gegen die Wirkung der Feder 24 zurück, bis durch den inneren Kanal 22a und die Ringnut 22b, welche in dem genannten Schieber 22 vorgesehen sind, zwischen den beiden Teilstrecken der Leitung 18 eine Verbindung hergestellt ist.
Die während jedes einzelnen Förderhubes durch den Kolben 5 der Hilfspumpe 3,5 geförderte Kraftstoffmenge und der Durchmesser des Zylinders 13 sind derart gewählt, dass normalerweise der Regelschieber 11 selbst dann, wenn er seine in den Zeichnungen dargestellte Ruhelage verlassen hat, den
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Entlastungskanal 12, 13,14 der Einspritzpumpe vor der Beendigung des Förderhubes der Kolben 4 und 5 öffnet. Demzufolge strömt normalerweise am Ende jedes einzelnen Förderhubes des Kolbens 4 ein Teil des sich in der Druckkammer dieser Pumpe befindenden Kraftstoffes durch die genannte Entlastungsleitung in den Raum 6 zurück.
Mindestens ein Teil des Kraftstoffes, der unter normalen Umständen auf diese Weise in den Raum 6 zurückströmen müsste, wird während der Anlassperiode als zusätzlich geförderte Kraftstoffmenge den Leitungen 10 zu den Einspritzventilen zugeführt, um auf diese Weise eine Übermengenförderung zu gewährleisten. Man muss es jedoch so einrichten, dass diese Übermengenförderung abgebrochen wird, sobald die Drehzahl des Motors, d. h. also die Geschwindigkeit des Motors, an welchen die Pumpe angebaut ist, einen ganz bestimmten Wert erreicht, welcher vorteilhafterweise unterhalb der Leerlaufdrehzahl dieses Motors liegt.
Um diese Übermengenförderung während der Anlassperiode des Motors herbeizuführen, hat man in dem Fördersystem der Hilfspumpe 3,5 eine Überströmleitung vorgesehen, welche, wenn sie geöffnet wird, mindestens einen Teil des von der Hilfspumpe für die Verschiebung des Regelschiebers geförderten Kraftstoffes unwirksam macht, derart, dass der Regelschieber in seiner Ruhestellung bleibt, oder höchstens einen zum Öffnen der Entlastungsleitung der Einspritzpumpe nicht ausreichenden Hub ausführt. In diese Überströmleitung ist gemäss dem grundsätzlichen Lösungsvorschlag der Erfindung ein automatisches Steuerorgan eingeschaltet, welches die Überströmleitung schliesst, sobald der Motor die obengenannte, ganz bestimmte Drehzahl erreicht hat.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsart der Erfindung ist die obengenannte Überströmleitung durch einen in dem Regelschieber 11 vorgesehenen und über eine radiale Abzweigung 25a in die seitliche Fläche des Regelschiebers ausmündenden Kanal 25 dargestellt. In der Ruhelage des Regelschiebers befindet sich die radiale Abzweigleitung 25a einer Leitung 26 gegenüber, welche mit dem Raum 6 in Verbindung steht. In diese Leitung ist ein Absperrorgan eingeschaltet, welches z. B. die Form eines mit einer Ringnut 27a versehenen und im Innern eines Zylinders 28 hin und her verschiebbaren Schiebers 27 besitzt. Eine Feder 29 sucht den Absperrschieber 27 in einer Lage zu halten, in welcher sich die Ringnut 27a im Verlauf der Leitung 26 befindet.
Die Überströmleitung 25,26 ist somit geöffnet, wenn sich sowohl der Regelschieber 11 wie auch der Absperrschieber 27 in ihrer Ruhelage befinden.
Diese Ruhelage des Absperrschiebers 27 ist anderseits durch das Anliegen dieses Schiebers gegen einen Anschlag 30 unter der Einwirkung der Feder 29 bestimmt. Der Schieber 27 ist auf der Seite, die derjenigen gegenüber liegt, auf die die Feder 29 wirkt, unter der Wirkung des den Raum 6 füllenden Kraftstoffes, dessen Druck sich mit der Drehzahl des Motors ändert. Die Einstellung der Vorspannung der Feder 29 wird so bestimmt, dass, wenn der Druck des Kraftstoffes in dem Raum 6 der oben genannten ganz bestimmten Motordrehzahl entspricht, welche vorteilhafterweise unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors liegt, dieser Druck ausreicht, um den Schieber 27 gegen die Feder 29 zu verschieben, und um ihn in eine solche Lage zu führen, in der die betreffende Überströmleitung geschlossen ist.
Von diesem Augenblick an, arbeitet der Regelschieber 11 normal, d. h. er lässt am Ende jedes Förderhubes des Kolbens 4 einen Teil des sich im Zylinder 2 befindenden Kraftstoffes in den Raum 6 entweichen, wodurch die Übermengenförderung, welche während der Anlassperiode von der Einspritzpumpe her gewährleistet war, unterdrückt wird.
Um die Steuerung des Absperrschiebers 27 von möglichen Druckschwankungen im Raum 6 unabhängig zu machen, schaltet man vorteilhafterweise eine Drosselstelle 31 in die Leitung ein, über welche der in dem genannten Raum herrschende Druck auf den Schieber 27 wirkt. In bestimmten Fällen ist es ausserdem zweckmässig, eine Drosselstelle 32 in einem Kanal 33 einzuschalten, über welchen derjenige Teil des Zylinders 28, in welchem sich die Feder 29 befindet, mit einem Raum verbunden wird, in welchem ein praktisch konstanter Druck herrscht, beispielsweise der atmosphärische Druck. Bei der in der Fig. l dargestellten Ausführung steht dieser Kanal 33 mit dem Raum in Verbindung, in welchem sich der Antriebsmechanismus der Pumpe befindet.
In analoger Weise verbindet sich ein Kanal 34 denjenigen Teil des Zylinders 33, in welchem sich die Feder 24 befindet, ebenfalls mit dem Raum, in dem sich der genannte Mechanismus befindet. Um zu verhindern, dass der Motor durchgeht, wenn aus irgend einem Grund der Absperrschieber 27 die Überströmleitung 25,26 nicht bei der gewünschten Drehzahl des Motors schliesst, hat man in diese Überströmleitung auch noch eine Drosselstelle eingeschaltet, welche bewirkt, dass bei den höheren Motordrehzahlen, d. h. also bei den schnellen Bewegungen des Kolbens 5 im Zylinder 3 sich ein solcher Druck aufbaut, dass trotz dem Nichtschliessen der Überströmleitung der Regelschieber 11 diejenige Lage erreicht, in welcher er die Entlastungsleitung 12,13, 14 des Zylinders der Einspritzpumpe öffnet.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung wird diese Drosselung an der Stelle 35 dadurch erreicht, dass der Teil 11b des Regelschiebers 11, wenn sich dieser in seiner Ruhestellung befindet, die Mündung der Leitung 26 teilweise abdeckt.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführung dadurch, dass die das Fördersystem der Hilfspumpe 3,5 mit dem Raum 6 verbindende Überströmleitung unmittelbar zwischen die Druckkammer dieser Pumpe und dem genannten Raum eingeschaltet ist, und dass der diese Überströmleitung steuernde Absperrschieber nicht mit dem Regelkolben in Serie, sondern parallel zu diesem geschaltet ist.
In Fig. 2 wird die genannte Überströmleitung durch einen Kanal dargestellt, der durch zwei Teilstrel (ken 36a und 36b gebildet wird, zwischen die ein Absperrschieber 37 eingeschaltet ist, der inseiner in Fig. 2 dargestellten Ruhelage die beiden genannten Teilstrecken durch eine in diesem Schieber vorgesehene Ringnut 37a verbindet, deren Tiefe so weit reduziert ist, dass sie gleichzeitig die Rolle einer zwischen die Teilstrecken 36a und 36b eingeschalteten Drosselung übernimmt.
Der Absperrschieber befindet sich einerseits unter der Wirkung des in dem Raum 6 herrschenden Druckes, der ihn über die Teilstrecke 36b der Überströmleitung und einem von dieser Teilstrecke abgezweigten und eine Drosselstelle 39 mit der gleichen Funktion wie die in Fig. l dargestellte Drosselstelle 31 aufweisenden Kanal 38 erreicht, und auf der andern Seite unter der Einwirkung der Feder 40, welche das Bestreben hat, den Schieber 37 in seiner Ruhestellung zu halten, in welcher er gegen einen Anschlag 41 anliegt. Der Zylinder 42, in dem sich der Schieber 37 befindet, ist auf der Seite der Feder 40 durch einen Kanal 43 mit einem Raum verbunden, in dem ein dem atmosphärischen Druck praktisch gleicher Druck herrscht. Der genannte Kanal 43 besitzt eine Drosselstelle 44, welche die gleiche Funktion hat, wie die in Fig. 1 dargestellte Drosselstelle 32.
Es muss noch bemerkt werden, dass das in die Förderleitung 18 der Hilfspumpe eingeschaltete Rückschlagventil in Fig. 2 die Form eines gewöhnlichen Kugelrückschlagventils 45 besitzt dieselbe Wirkung könnte man jedoch selbstverständlich auch durch einen Schieber 22 bekommen, wie er in Fig. 1 dargestellt ist.
Die andern in Fig. 2 dargestellten Elemente der Pumpe, welche die gleiche Funktion haben wie die in Fig. 1 dargestellten Elemente, sind auch durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Pumpe ist der Arbeitsweise der Pumpe nach Fig. 1 analog.
Solange die Antriebsdrehzahl der Pumpewährend der Anlassperiode unter einer bestimmten Drehzahl liegt, befindet sich der Absperrschieber 37 in der in Fig. 2 dargestellten Lage, bei welcher die Überströmleitung 36a, 36b geöffnet ist und der Regelschieber die Entlastungsleitung 12,13, 14 nicht öffnet, so dass also die Pumpe eine Übermenge liefert. Sobald die Drehzahl der Pumpe den genannten Wert erreicht, wird der im Raum 6 herrschende Druck ausreichend stark, um den Schieber 37 entgegen der Feder 40 so zu verschieben, dass die Überströmleitung 36a, 36b geschlossen wird und der Regelschieber 11 mit seiner normalen Regelfunktion beginnt.
Bei den in den Fig. l und 2 dargestellten Ausführungen ist die Motordrehzahl, bei welcher der Absperrschieber die Überströmleitung schliesst, praktisch gleich der Drehzahl, bei der er diese Überströmleitung öffnet. Da vermieden werden muss, dass sich die Überstromleitung während des normalen Laufes des Motors bei Leerlaufdrehzahl öffnet, so tritt also bei den oben erwähnten Ausführungen ganz vorteilhaft das Schliessen der Überströmleitung bei einer Drehzahl ein, die unter der Leerlaufdrehzahl liegt. Das Schliessen der Überströmleitung bei einer unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegenden Drehzahl kann jedoch beim Anlassen, insbesondere wenn der Motor kalt ist, Schwierigkeiten hervorrufen.
Deshalb ist es oft zweckmässig, die Überströmleitung während der Anlassperiode erst in dem Augenblick zu schliessen, wo der Motor eine über der Leerlaufdrehzahl liegende Drehzahl erreicht, und ein erneutes Öffnen der Überströmleitung so lange zu verhindern, bis die Drehzahl des Motors niedriger geworden ist als die Leerlaufdrehzahl.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführung hat die Wirkung, dass sie diese Bedingung erfüllt. Ausserdem hat sie den Vorteil, dass sie sehr schnelle Bewegungen des die Überströmleitung steuernden Absperrschiebers in dem Augenblick hervorruft, wo dieser Schieber die Überströmleitung schliesst oder öffnet.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführung entspricht, mit Ausnahme der Elemente, welche die Öffnungund Schliessbewegungen des Absperrschiebers 37 hervorrufen, im Prinzip der in Fig. 2 dargestellten Ausführung. Ausserdem stellt die Fig. 3 die Mittel dar, mit deren Hilfe im Raum 6 ein mit der Motordrehzahl veränderlicher Druck erreicht wird, die anderseits auch bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungen angewendet sind.
Diese Mittel bestehen, wie bereits oben dargelegt, aus einer Förderpumpe 7, welche beispiels-
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weise die Form einer Zahnradpumpe hat. Diese Pumpe saugt den Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Behälter, mit dem sie durch eine Ansaugleitung 46a in Verbindung steht, an und fördert ihn über eine Förderleitung 46b in den Raum 6. Von dem Fördersystem der Pumpe 7 ist eine Rückführleitung 47 abgezweigt, über die ein Teil des von der Pumpe 7 geförderten Kraftstoffes zu der Ansaugleitung 46a zurückfliessen kann. In diese Rückführleitung ist eine Drosselstelle 48, deren freier Querschnitt fest sein kann, eingeschaltet.
Vorzugsweise ist jedoch der Querschnitt dieser Drosselstelle veränderlich und wird zu diesem Zweck durch einen Kolben 49 gesteuert, der unter der Einwirkung des Förderdrukkes der Pumpe 7 und entgegen einer Feder 50 den Querschnitt der Drosselstelle 48 um so mehr vergrössert, je höher der Förderdruck der Pumpe 7 ansteigt.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung verbindet die Überströmleitung die Förderleitung 18 der Hilfspumpe mit der Förderleitung 46b und über diese zuletzt genannte Leitung mit dem Raum 6 der Einspritzpumpe. Diese Überströmleitung besteht aus zwei Teilstrecken 51a, 51b, zwischen die ein Absperrschieber 37 eingeschaltet ist, der dank der geringen Tiefe seiner Ringnut 37a gleichzeitig eine in diese Überströmleitung eingeschaltete Drosselstelle bildet. Die Überströmleitung 51a, 51b könnte selbstverständlich auch unmittelbar von der Druckkammer der Hilfspumpe 3,5 abgezweigt sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Auf die eine Seite des Absperrschiebers 37 wirkt über einen von der Teilstrecke 51b der Überströmleitung abgezweigten Kanal 52, der eine Drosselstelle 53 enthalten kann, der Förderdruck der Pumpe 7, also der im Raum 6 herrschende Druck. Die andere Seite des Schiebers 37 steht unter der Wirkung einer Feder 54. Ausserdem ist der Raum 55, in dem sich die genannte Feder befindet, durch eine eine Drosselstelle 57 enthaltende Leitung 56 mit der Ansaugleitung 46a der Förder- pumpe 7 verbunden.
Um die besondere oben erwähnte Arbeitsweise zu bekommen, hat man den Raum 55 durch einen eine Drosselstelle 59 enthaltenden Kanal 58 mit der Teilstrecke 51b der Überströmleitung verbunden. Die Einmündung des Kanals 58 in den Raum 55 befindet sich an einer solchen Stelle, dass sie durch den Schieber 37 geschlossen wird, sobald dieser unter der Einwirkung des Ansteigens des Förderdruckes der Pumpe 7 seine in Fig. 3 dargestellte Ruhelage verlässt. Die Einmündung des Kanals 58 in den Raum 55 kann aus der genannten Drosselstelle 59 bestehen.
Der Absperrschieber 37 arbeitet wie folgt :
Im Augenblick des Anlassens des Motors befindet sich der Absperrschieber 37 in der in der Fig. 3 dargestellten Stellung, d. h. in der Stellung, in welcher er die Überströmleitung 51a, 51b freigibt. Die Kraft, welche bestrebt ist, den Schieber 37 im Sinne eines Schliessens der Überströmleitung zu verschieben, besteht aus dem Kraftstoffdruck, der über den Kanal 52 auf die rechte Seite des Schiebers 37 einwirkt. Diese Kraft wird jedoch dadurch abgeschwächt, dass ein Teil des von der Pumpe 7 in die Teilstrecke 51b der Überströmleitung geförderten Kraftstoffes durch den Kanal 58 in den sich auf der linken Seite des Schiebers 37 befindenden Raum 55 und von dort in die Leitung 56 entweichen kann.
Umgekehrt besteht die Kraft, welche das Bestreben hat, den Schieber 37 in seiner Lage, in welcher er die Überströmleitung öffnet, festzuhalten, nicht nur aus der Kraft der Feder 54, sondern gleichermassen auch aus dem Druck der durch den Kanal 58 in den Raum 55 strömenden Flüssigkeit. Dieser Druck ist dank der Drosselstelle 57 höher als der in der mit der Ansaugleitung 46a verbundenen Leitung 56 herrschende Druck.
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auf die rechte Seite des Absperrschiebersder Feder 54 und entgegen dem im Raum 55 herrschenden Druck seine Bewegung nach links beginnen soll. Sobald jedoch der Schieber 37 sich zu bewegen begonnen hat, schliesst er die gedrosselte Einmün- dung des Kanals 58 ab, wodurch ein schnelles vollständiges Schliessen der Überströmleitung 51a, 51b bewirkt wird.
Dieses schnelle Schliessen ist der Tatsache zu verdanken, dass das Schliessen der Mündung 59 des Kanals 58 einerseits ein Ansteigen des auf die rechte Seite des Schiebers 37 einwirkenden Drukkes und anderseits ein Absinken des im Raum 55 herrschenden Druckes hervorruft.
Wenn die Überströmleitung 51a, 51b am Ende der Anlassperiode des Motors durch den Schieber 37 geschlossen ist, dann kann das erneute Öffnen der Überströmleitung durch die Kraft der Feder 54 allein erst in dem Augenblick stattfinden, wo der auf die rechte Seite des Schiebers wirkende Druck wesentlich niedriger geworden ist als der Druck, welcher notwendig gewesen war, um den Schieber 37 in seine Schliesslage zu führen. Tatsächlich kann dieses erneute Öffnen erst in dem Augenblick stattfinden, wo als Folge des Absinkens der Drehzahl des Motors der auf die rechte Seite des Schiebers 37 einwirkende Druck, der zu diesem Zeitpunkt noch nicht durch die Öffnung des Kanals 58 abgeschwächt ist, so ge-
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ring geworden ist, dass die Feder 54 allein imstande ist, die Bewegung des Schiebers 37 nach rechts in Gang zu bringen.
Sobald der Schieber 37 am Ende dieser Bewegung die Öffnung 59 des Kanals 58 freigegeben hat, vollzieht sich der noch folgende letzte Teil der Öffnungsbewegung des Schiebers 37 mit grosser Geschwindigkeit, da infolge der Freigabe der genannten Einmündung einerseits der auf die rechte Seite des Schiebers 37 einwirkende Druck plötzlich absinkt und anderseits die den Schieber 37 nach rechts zu verschieben suchende Kraft stärker geworden ist, weil in diesem Augenblick zu der Kraft der Feder 54 noch der Druck der durch die Mündung 59 in den Raum 55 einströmenden Flüssigkeit hinzukommt.
Durch geeignete Bemessung der Feder 54 und durch geeignete Wahl der Drosselstellung 57 und 59 erreicht man, dass das Schliessen der Überströmleitung nach dem Anlassen des Motors nur bei einer Drehzahl stattfindet, welche wesentlich höher als die Leerlaufdrehzahl ist, während das erneute Öffnen der Überströmleitung 51a, 51b erst in dem Augenblick eintreten kann, wo die Motordrehzahl unter die Leerlaufdrehzahl des Motors abgesunken ist.
Die Funktion des die Überströmleitung steuernden Absperrschiebers kann durch das gleiche Element ausgeübt werden, welches dazu dient, den freien Querschnitt der in die Leitung 19 eingeschalteten Drosselstelle 20 zu bestimmen und durch welches der Regelschieber bei seinem Rückwärtshub Flüssigkeit fördert, um dadurch seine Rückwärtsbewegung abzubremsen. In diesem Fall kann das genannte Element die Form eines Schiebers haben, welcher in der Stellung, in welcher er die Überströmleitung abschliesst, die Dorsselstelle in der Leitung 19 den gewünschten Querschnitt gibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem das Ende des wirksamen Förderhubes durch Öffnen einer Entlastungsleitung des Pumpenraumes steuernden Regelschieber, der zwecks Förderung einer Kraftstoffübermenge beim Anlassen am Öffnen der Entlastungsleitung durch eine nur beim Anlassvorgang offene Überströmleitung gehindert wird, durch die mindestens ein Teil der von einer den Regelschieber hydraulisch betätigenden Hilfspumpe geförderten Flüssigkeit ableitbar ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass in die Überströmleitung (26,36a, b ; 51a, b) ein vom Regelschieber (11) getrenntes, drehzahlabhängig gesteuertes Absperrorgan (27, 37) eingeschaltet ist.
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Fuel injection pump for internal combustion engines
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Individual of these lines leads the fuel delivered by the pump to the injection valve or aen injection valves which are installed in the cylinder or cylinders of the engine, the fuel supply of which is the task of the injection pump discussed here.
During each individual delivery stroke of the piston 4, one of the lines 10 is connected to the interior of the cylinder 2, so that after a number of delivery strokes of the piston 4, which is equal to the number of delivery lines 10, all these lines are connected one after the other to the interior of the cylinder 2 have been linked.
The pump working space in cylinder 2 can come into connection with space 6 through a relief line into which a control slide valve 11 has been switched on. This relief line consists of a channel 12, which is branched off at the upper end of the cylinder 2, of the interior of a cylinder 13 into which the named channel 12 opens, and of a channel 14 which connects the interior of the cylinder 13 with the space 6 . The above-mentioned control slide 11 is located in the cylinder 13 and has an annular groove 11a in front of the mouth of the channel 12.
The parts 11b and 11c of the control slide 11, which are located on both sides of the annular groove 11a, form support surfaces which lie tightly against the inner surface of the cylinder 13, but they still allow the reciprocating movement of the control slide in said cylinder allow. A spring 15 tries to keep the control slide in the position indicated in the drawings and with a flange 11d of the control piston resting against one of the walls of the pump housing, in which the part 11c of the control slide forms the opening of the channel 14 into the cylinder 13 covered and thus the relief line 12, 13, 14 shut off.
The auxiliary pump 3.5 normally has the task of hydraulically moving the control slide 11 against the action of the spring 15 and thereby brings this control slide into a position in which the part 11c opens the opening of the channel 14 into the cylinder 13 and thus the relief line 12, 13, 14 opens, whereby the fuel delivery into one of the delivery lines 10 and consequently the injection through the injection valve or valves fed by this line is interrupted.
The fluid used for this hydraulic drive flows into the cylinder 3 through a supply line 16, the opening of which in the said cylinder is then released by the piston 5 when this piston is in its bottom dead center position. With each individual delivery stroke of the piston 5, the essential part of this liquid is conveyed through one of the grooves 17 provided in the outer surface of the piston 5 and through the line 18, in which a check valve described below is switched on, into the cylinder 13, where it does the job has to always bring about the above-mentioned displacement of the control slide 11, with the exception of the starting period of the engine to which the pump is attached, as will be explained in detail in the following text.
During the period between two successive delivery strokes of the piston 5, the control slide 11 is returned to its rest position by the spring 15. However, the control slide must then not pass part of the liquid in the cylinder 13 through the line 18, which is blocked by the above-mentioned check valve, but through a second line 19 connecting the cylinder 13 to the cylinder 3, in which a throttle point 20 is switched on, the cross section of which can be regulated by some means, promote. The regulating screw 21 shown in the drawings is shown for the purpose of explanation only.
The activation of the throttle point 20 in the return line 19 causes a delay in the return movement of the control slide 11, which has the consequence that, from a very specific speed on the control slide 11, a control effect based on what is known as the "liquid stop" exercises. The check valve connected in line 18 may be of any type; it can for example consist of a slide 22 which can be moved to and fro in a cylinder 23 and is actuated by a spring 24, this spring tending to hold the slide 22 in such a position in which it shuts off the line 18.
As soon as the piston 5 begins its delivery stroke, the liquid delivered by this piston pushes the slide 22 back against the action of the spring 24 until through the inner channel 22a and the annular groove 22b, which are provided in the said slide 22, between the two sections the line 18 a connection is established.
The amount of fuel delivered during each individual delivery stroke by the piston 5 of the auxiliary pump 3.5 and the diameter of the cylinder 13 are selected such that normally the control slide 11 even when it has left its rest position shown in the drawings, the
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Relief channel 12, 13, 14 of the injection pump before the end of the delivery stroke of the piston 4 and 5 opens. As a result, at the end of each individual delivery stroke of the piston 4, part of the fuel in the pressure chamber of this pump normally flows back into the space 6 through the said relief line.
At least part of the fuel, which under normal circumstances would have to flow back into the space 6 in this way, is fed to the lines 10 to the injection valves as an additional fuel quantity during the starting period, in order to ensure an excess quantity feed in this way. However, it must be arranged in such a way that this excess volume delivery is interrupted as soon as the speed of the motor, i. H. that is, the speed of the motor to which the pump is attached reaches a very specific value, which is advantageously below the idling speed of this motor.
In order to bring about this excess quantity delivery during the starting period of the engine, an overflow line has been provided in the delivery system of the auxiliary pump 3.5, which, when it is opened, makes at least part of the fuel delivered by the auxiliary pump for the displacement of the control slide ineffective, such as that the control slide remains in its rest position, or at most performs a stroke that is not sufficient to open the relief line of the injection pump. According to the fundamental proposed solution of the invention, an automatic control element is switched into this overflow line, which closes the overflow line as soon as the motor has reached the above-mentioned, very specific speed.
In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, the above-mentioned overflow line is represented by a channel 25 provided in the control slide 11 and opening into the lateral surface of the control slide via a radial branch 25a. In the rest position of the control slide, the radial branch line 25a is located opposite a line 26 which is connected to the space 6. In this line a shut-off device is switched on, which z. B. has the shape of a slide 27 provided with an annular groove 27a and displaceable back and forth inside a cylinder 28. A spring 29 seeks to hold the gate valve 27 in a position in which the annular groove 27a is located in the course of the line 26.
The overflow line 25, 26 is thus open when both the control slide 11 and the gate slide 27 are in their rest position.
This rest position of the gate valve 27 is on the other hand determined by the contact of this slide against a stop 30 under the action of the spring 29. The slide 27 is on the side opposite that on which the spring 29 acts, under the action of the fuel filling the space 6, the pressure of which changes with the speed of the engine. The setting of the preload of the spring 29 is determined so that when the pressure of the fuel in the space 6 corresponds to the above-mentioned very specific engine speed, which is advantageously below the idling speed of the engine, this pressure is sufficient to move the slide 27 against the spring 29 to move, and to lead him in such a position in which the overflow line in question is closed.
From this moment on, the control valve 11 operates normally, i.e. H. At the end of each delivery stroke of the piston 4, it lets some of the fuel in the cylinder 2 escape into the space 6, thereby suppressing the excess delivery which was ensured by the injection pump during the starting period.
In order to make the control of the gate valve 27 independent of possible pressure fluctuations in the space 6, a throttle point 31 is advantageously switched into the line, via which the pressure prevailing in said space acts on the valve 27. In certain cases it is also advisable to switch on a throttle 32 in a channel 33 via which that part of the cylinder 28 in which the spring 29 is located is connected to a space in which there is a practically constant pressure, for example atmospheric Print. In the embodiment shown in FIG. 1, this channel 33 communicates with the space in which the drive mechanism of the pump is located.
In an analogous manner, a channel 34 connects that part of the cylinder 33 in which the spring 24 is located, likewise with the space in which the said mechanism is located. In order to prevent the engine from going through if for any reason the gate valve 27 does not close the overflow line 25, 26 at the desired speed of the motor, a throttle point has also been switched on in this overflow line, which causes that at the higher engine speeds , d. H. So with the rapid movements of the piston 5 in the cylinder 3, such a pressure builds up that, despite the non-closing of the overflow line, the control slide 11 reaches the position in which it opens the relief line 12, 13, 14 of the cylinder of the injection pump.
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In the embodiment shown in FIG. 1, this throttling is achieved at the point 35 in that the part 11b of the control slide 11, when the latter is in its rest position, partially covers the mouth of the line 26.
The embodiment shown in Fig. 2 differs from the embodiment shown in Fig. 1 in that the overflow line connecting the delivery system of the auxiliary pump 3, 5 with the space 6 is switched on directly between the pressure chamber of this pump and the space mentioned, and that the the gate valve controlling this overflow line is not connected in series with the control piston, but in parallel with it.
In Fig. 2, said overflow line is represented by a channel which is formed by two Teilstrel (ken 36a and 36b, between which a gate valve 37 is connected, the rest position shown in Fig. 2 the two sections mentioned by one in this slide provided annular groove 37a, the depth of which is reduced to such an extent that it simultaneously takes on the role of a throttling switched on between the sections 36a and 36b.
On the one hand, the gate valve is under the effect of the pressure prevailing in space 6, which pressure it over the section 36b of the overflow line and a channel 38 branched off from this section and having a throttle point 39 with the same function as the throttle point 31 shown in FIG reached, and on the other hand under the action of the spring 40, which tends to hold the slide 37 in its rest position, in which it rests against a stop 41. The cylinder 42, in which the slide 37 is located, is connected on the side of the spring 40 by a channel 43 with a space in which a pressure practically equal to atmospheric pressure prevails. Said channel 43 has a throttle point 44 which has the same function as the throttle point 32 shown in FIG. 1.
It must also be noted that the check valve connected in the delivery line 18 of the auxiliary pump in FIG. 2 is in the form of an ordinary ball check valve 45, but the same effect could of course also be obtained by a slide 22 as shown in FIG.
The other elements of the pump shown in FIG. 2, which have the same function as the elements shown in FIG. 1, are also denoted by the same reference numerals.
The operation of the pump shown in FIG. 2 is analogous to the operation of the pump according to FIG.
As long as the drive speed of the pump is below a certain speed during the starting period, the gate valve 37 is in the position shown in FIG. 2, in which the overflow line 36a, 36b is open and the control valve does not open the relief line 12, 13, 14, see above so that the pump delivers an excess quantity. As soon as the speed of the pump reaches the value mentioned, the pressure prevailing in space 6 is sufficiently strong to move the slide 37 against the spring 40 so that the overflow line 36a, 36b is closed and the control slide 11 begins its normal control function.
In the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the engine speed at which the gate valve closes the overflow line is practically equal to the speed at which it opens this overflow line. Since the overcurrent line must be prevented from opening during normal running of the engine at idling speed, the overflow line closes very advantageously in the above-mentioned embodiments at a speed which is below the idling speed. Closing the overflow line at a speed below the idling speed can, however, cause difficulties when starting, especially when the engine is cold.
It is therefore often advisable to close the overflow line during the starting period at the moment when the engine reaches a speed above idle speed and to prevent the overflow line from reopening until the speed of the motor has become lower than that Idle speed.
The embodiment shown in FIG. 3 has the effect of fulfilling this condition. It also has the advantage that it causes the gate valve controlling the overflow line to move very quickly at the moment when this slide closes or opens the overflow line.
The embodiment shown in FIG. 3 corresponds in principle to the embodiment shown in FIG. 2, with the exception of the elements which cause the opening and closing movements of the gate valve 37. In addition, FIG. 3 shows the means with the aid of which a pressure variable with the engine speed is achieved in space 6, which, on the other hand, is also used in the embodiments shown in FIGS.
As already explained above, these means consist of a feed pump 7 which, for example,
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wisely takes the form of a gear pump. This pump sucks the fuel from a container, not shown, with which it is connected by a suction line 46a, and conveys it via a delivery line 46b into the space 6. From the delivery system of the pump 7, a return line 47 is branched off via which a Part of the fuel delivered by the pump 7 can flow back to the suction line 46a. A throttle point 48, the free cross section of which can be fixed, is switched on in this return line.
However, the cross-section of this throttle point is preferably variable and for this purpose is controlled by a piston 49 which, under the action of the delivery pressure of the pump 7 and against a spring 50, increases the cross-section of the throttle point 48 the greater the delivery pressure of the pump 7 increases.
In the embodiment shown in FIG. 3, the overflow line connects the delivery line 18 of the auxiliary pump with the delivery line 46b and via this last-mentioned line with the space 6 of the injection pump. This overflow line consists of two sections 51a, 51b, between which a gate valve 37 is connected which, thanks to the small depth of its annular groove 37a, simultaneously forms a throttle point that is connected to this overflow line. The overflow line 51a, 51b could of course also be branched off directly from the pressure chamber of the auxiliary pump 3, 5, as shown in FIG.
The delivery pressure of the pump 7, that is to say the pressure prevailing in the space 6, acts on one side of the gate valve 37 via a channel 52 branched off from the section 51b of the overflow line and which can contain a throttle point 53. The other side of the slide 37 is under the action of a spring 54. In addition, the space 55 in which the said spring is located is connected to the suction line 46a of the feed pump 7 by a line 56 containing a throttle point 57.
In order to obtain the special above-mentioned mode of operation, the space 55 has been connected to the section 51b of the overflow line by a channel 58 containing a throttle point 59. The confluence of the channel 58 into the space 55 is located at such a point that it is closed by the slide 37 as soon as this leaves its rest position shown in FIG. 3 under the effect of the increase in the delivery pressure of the pump 7. The confluence of the channel 58 into the space 55 can consist of the aforementioned throttle point 59.
The gate valve 37 works as follows:
At the moment the engine is started, the gate valve 37 is in the position shown in FIG. H. in the position in which it releases the overflow line 51a, 51b. The force which tries to move the slide 37 in the sense of closing the overflow line consists of the fuel pressure which acts on the right side of the slide 37 via the channel 52. However, this force is weakened by the fact that part of the fuel delivered by the pump 7 into the section 51b of the overflow line can escape through the channel 58 into the space 55 located on the left side of the slide 37 and from there into the line 56.
Conversely, the force that tends to hold the slide 37 in its position in which it opens the overflow line consists not only of the force of the spring 54, but also of the pressure of the channel 58 into the space 55 flowing liquid. Thanks to the throttle point 57, this pressure is higher than the pressure prevailing in the line 56 connected to the suction line 46a.
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on the right side of the gate valve of the spring 54 and against the pressure prevailing in the space 55 should begin its movement to the left. However, as soon as the slide 37 has begun to move, it closes the throttled junction of the channel 58, which causes the overflow line 51a, 51b to close quickly and completely.
This rapid closing is due to the fact that the closing of the mouth 59 of the channel 58 causes the pressure acting on the right side of the slide 37 to rise and the pressure in the space 55 to decrease.
If the overflow line 51a, 51b is closed by the slide 37 at the end of the starting period of the engine, the renewed opening of the overflow line can only take place by the force of the spring 54 at the moment when the pressure acting on the right side of the slide is significant has become lower than the pressure which was necessary to bring the slide 37 into its closed position. In fact, this reopening can only take place at the moment when the pressure acting on the right side of the slide 37, which at this time has not yet been weakened by the opening of the channel 58, as a result of the decrease in the speed of the motor,
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has become ring that the spring 54 alone is able to bring the movement of the slide 37 to the right in motion.
As soon as the slide 37 has released the opening 59 of the channel 58 at the end of this movement, the still following last part of the opening movement of the slide 37 takes place at high speed, since the opening of the mentioned junction on the one hand acts on the right side of the slide 37 The pressure suddenly drops and, on the other hand, the force trying to move the slide 37 to the right has become stronger because at this moment the pressure of the liquid flowing through the opening 59 into the space 55 is added to the force of the spring 54.
By suitable dimensioning of the spring 54 and by a suitable choice of the throttle position 57 and 59, it is achieved that the overflow line closes after starting the engine only at a speed which is significantly higher than the idling speed, while the overflow line 51a, 51b can only occur at the moment when the engine speed has dropped below the idling speed of the engine.
The function of the gate valve controlling the overflow line can be performed by the same element which is used to determine the free cross section of the throttle point 20 connected to the line 19 and through which the control valve conveys liquid on its backward stroke in order to slow down its backward movement. In this case, said element can have the shape of a slide which, in the position in which it closes the overflow line, gives the Dorssel point in the line 19 the desired cross section.
PATENT CLAIMS:
1.Fuel injection pump for internal combustion engines, with a control slide that controls the end of the effective delivery stroke by opening a relief line of the pump chamber, which is prevented from opening the relief line by an overflow line that is only open during the starting process, through which at least part of the an auxiliary pump that hydraulically actuates the control slide can be diverted, characterized in that a shut-off element (27, 37), which is separate from the control slide (11) and controlled as a function of the speed, is switched into the overflow line (26, 36a, b; 51a, b).