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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zum Fördern zweier Flüssigkeiten, vorzugsweise
Kraftstoff und Schmieröl zur Versorgung von Verbrennungsmotoren, mit zwei einfachwirkenden Förderkolben, die in zugeordneten Zylindern angeordnet und gegenüber diesen mittels eines gemeinsamen Antriebsorganes zu axialen Relativbewegungen gleichen Hubes und gleicher Phase antreibbar sind.
Bei Brennkraftmaschinen ist es wünschenswert, dass das Brennstoff-Luftverhältnis der Mischung nach dem
Start und während des normalen Warmlaufens entweder relativ konstant bleibt, oder, über weite Drehzahl- und
Belastungsbereiche, geringfügig innerhalb gewünschter Grenzen geändert werden kann. Es wird im allgemeinen angestrebt, dass das Verhältnis entweder konstant bleibt oder sich geringfügig umgekehrt zur Motordrehzahl ändert. Die meisten Verbrennungsmotoren besitzen eine Füllungsregelung, die grundsätzlich das vom Motor abgegebene Drehmoment steuert. In den meisten Vergasermotoren wird das Drehmoment durch die
Drosselklappe gesteuert, die den Wert des Brennstoff-Luft-Gemisches verändert, das während des Hubes vom
Zylinder angesaugt wird.
Die Menge des Gemisches, die pro Hub angesaugt wird, bestimmt auch die Luftmenge, die pro Hub in den Vergaser eingesaugt wird und infolge des Venturi-Prinzips, nach dem der Vergaser arbeitet, ändert sich die Brennstoffmenge, die mit der Luft gemischt wird, ziemlich proportional. Da die durch den
Vergaser strömende Luft im wesentlichen auch den Brennstofffluss steuert, bleibt das Brennstoff-Luft-Verhältnis der Mischung im wesentlichen über weite Drehzahlbereiche konstant und unerwünschte Veränderungen können leicht durch unterschiedliche Massnahmen, so beispielsweise durch Nadelventile, die in Abhängigkeit vom
Motorvakuum arbeiten, korrigiert werden.
Während Brennstoffeinspritzmotoren gegenüber Vergasermotoren eine Anzahl Vorteile aufweisen, besitzen bisherige Brennstoff-Einspritzsysteme nicht die zuvor beschriebene automatische Mischungserhaltungstendenz der
Vergaser. Bei Brennstoffeinspritzmotoren wird das abgegebene Drehmoment gewöhnlich durch gleichzeitige
Veränderung der Brennstoffmenge pro Pumpenhub und der Luftmenge pro Hub gesteuert, wobei die
Drehmomentensteuerung beides einstellt, die Veränderung der Brennstoffmenge pro Hub und die Stellung der
Drosselklappe in der Luftzuführung.
Wenn bei einer gegebenen Einstellung der Drehmomentensteuerung ein Abfallen der Motorbelastung ein
Ansteigen der Motordrehzahl hervorruft, verursacht der ansteigende Luftstrom einen stärkeren Druckabfall innerhalb des Luftansaugestutzens, wodurch die pro Kolbenhub angesaugte Luftmenge herabgesetzt wird. Wenn sich die angesaugte Luftmenge pro Hub verringert, und die pro Hub gepumpte Brennstoffmenge gleichbleibt, erhöht sich in unvorteilhafter Weise das Brennstoff-Luft-Verhältnis.
Wenn auch eine derartige Veränderung des
Brennstoff-Luft-Verhältnisses bei zahlreichen Anwendungen nicht als ernsthafte Beeinträchtigung angesehen wird, ist es jedoch bei gewissen andern Anwendungen, vor allem bei jenen, wo der Motor abwechselnd unter sehr weit variierenden Lastbedingungen zu arbeiten hat, wünschenswert, dass die Brennstoffabgabe nicht nur umgekehrt zur Motordrehzahl oder direkt mit der Maschinenbelastung variiert, sondern ebenso auch mit der Einstellung der Hauptsteuerung. Die Veränderung der Brennstoffabgabe mit dem Ziel, ein gewünschtes Brennstoff-Luft-Verhältnis zu behalten, wird"Zusatzsteuerung"genannt. Es ist ein Hauptvorteil der gegenständlichen Erfindung, dass mit ihr verbesserte Brennstoffeinspritzanordnungen geschaffen werden können, die eine wirkungsvollere und sicherere Zusatzsteuerung aufweisen.
Die Zusatzsteuerung oder automatische Variation der Brennstoffabgabe mit der Motordrehzahl, mit dem Ziel, die Brennstoff-Luft-Mischung relativ konstant zu halten, ist bisher in Verbindung mit Diesel-Motoren und gewissen Verbrennungsmaschinen mit Brennstoffeinspritzung bekannt geworden. Ein bekanntes System arbeitet beispielsweise nach der USA-Patentschrift Nr. 3, 443, 554. Derartige Anordnungen, von denen die Erfindung ausgeht, benötigen jedoch einen Zentrifugalregler und/oder sehr aufwendige und teure Mechanismen, die die Zusatzsteuerung sicherstellen. Ein sehr wesentlicher Vorteil der gegenständlichen Erfindung liegt darin, eine Zusatzsteuerung zu schaffen, die einfachere und wirtschaftlichere Teile verwendet, die leichter konstruiert und sehr zuverlässig sind.
Die gegenständliche Erfindung erlaubt es, extrem aufwendige und teure Mechanismen durch nur ein federbelastetes Absperrventil zu ersetzen.
In einigen bekannten Anordnungen zur Brennstoffeinspritzung variiert der höchste Druck, der in der Einspritzpumpe während eines Motorzyklus entwickelt wird, im wesentlichen sowohl mit der Motordrehzahl als auch mit der Einstellung der abzugebenden Brennstoffmenge in der Füllungsregelung, wogegen in verschiedenen andern Anordnungen der maximale Druck sich im wesentlichen nur mit der Motordrehzahl verändert und unabhängig ist von der Brennstoffeinstellung in der Füllungsregelung.
Wie weiter unten ausgeführt wird, kann die Zusatzsteuerung in manchen Anordnungen nur durch ein mit konstanter Federspannung belastetes Absperrventil erreicht werden, und in andern bekannten Anordnungen kann eine Zusatzsteuerung sehr einfach durch ein federbelastetes Absperrventil in Verbindung mit Mitteln zur Veränderung der Federspannung als Funktion der Einstellung der Brennstoffabgabe durch die Hauptsteuerung erreicht werden. Daher sind weitere Vorteile der Erfindung darin zu sehen, eine wirksame Zusatzsteuerung für Brennstoffeinspritzanordnungen beider Systeme zu schaffen.
Die gegenständliche Erfindung kann leicht mit Brennstoffeinspritzanordnungen für Viertaktmotoren und Zweitaktmotoren zusammenarbeiten. Darüberhinaus ist die Erfindung auch leicht anwendbar sowohl in Verbindung mit Einzylinder- als auch mit Mehrzylinder-Motoren einschliesslich solcher, die Verteileranordnungen
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besitzen, um nacheinander viele Zylinder in einer Reihenfolge zu versorgen. Die Erfindung ist auch auf Geräte gerichtet, welche eine derartige Vielseitigkeit sicherstellen.
In Brennstoffeinspritzsystemen werden einige grundsätzlich unterschiedliche Kolbenpumpen mit veränderlicher Brennstoffabgabe verwendet. Ein Ziel der gegenständlichen Erfindung ist es, eine Zusatzsteuerung zu schaffen, die mit jeder der unterschiedlichen Pumpen zusammenarbeiten kann. Einige unterschiedliche
Rotationspumpen mit einstellbarer Brennstoffabgabe werden ebenfalls in Brennstoffeinspritzsystemen verwendet und ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Zusatzsteuerung für derartige Pumpen zu schaffen. Die Erfindung ist anwendbar auf jede Brennstoffeinspritzanordnung, in der Pulsationspumpen und/oder Verteiler Verwendung finden, derart, dass ein in Übereinstimmung mit der Motor- und Pumpendrehzahl veränderlicher Druckspitzenimpuls während eines Pumpenzyklus auftritt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine einfache Zusatzsteuerung geschaffen werden kann, die darüberhinaus als Drehzahlwächter oder -begrenzer fungiert. Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, eine einzige Zusatzsteuerung zu schaffen, die zugleich auf Motorbeschleunigungen und -verzögerungen anspricht und die das Brennstoff-Luft-Gemisch in einer gewünschten Weise variiert, wenn der Motor beschleunigt oder verzögert.
Erreichbar ist das Erfmdungsziel durch eine Anordnung, bei welcher in an sich bekannter Weise die eine der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten innerhalb der andern vorgesehen ist und bei welcher eine der Kolben-Zylinder-Einheiten zugleich als Kolbenschieber für die beiden Flüssigkeiten ausgebildet ist, indem für jede der beiden Flüssigkeiten der Zylinder als Schieberspiegel eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung und der Kolben als Schieber je einen durch Steuerkanten begrenzten, mit einem zugeordneten Zylinderdruckraum verbundenen Flüssigkeitskanal aufweist, der während eines Druckhubes nacheinander zuerst nur mit einer zugeordneten Einlassöffnung, sodann gleichzeitig mit dieser und einer zugeordneten Auslassöffnung und schliesslich nur mit der Auslassöffnung kommuniziert,
wobei die Relativlagen zwischen den Flüssigkeitskanälen und den ihnen zugeordneten Einlass- bzw. Auslassöffnungen mittels Kolbenverdrehung veränderbar sind, um die Hubpunkte zu variieren, in welchen während eines Druckhubes die Freigabe der jeweiligen Auslassöffnung bzw. der Abschluss der zugeordneten Einlassöffnung erfolgt und demzufolge die Pumpwirkung einsetzt.
Hiebei kann durch verschiedenartige geometrische Gestaltung der Steuerkanten im Schieberspiegel und der Kanten der Flüssigkeitskanäle im Kolbenschieber im Verein mit Verdrehbarkeit des Kolbens entweder das Mischungsverhältnis oder die Fördermenge je Hub oder beides einer vorgegebenen Gesetzmässigkeit angepasst werden.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand beispielsweiser Ausführungsformen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, näher erläutert. Dabei werden sich weitere Erfindungsmerkmale ergeben.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Pumpe, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. l, Fig. 3 eine Ansicht in Richtung 3-3 auf die Pumpe nach Abnahme eines Deckels, Fig. 4 ein Arbeitsdiagramm der dargestellten Pumpe, Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel der
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Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 5, und Fig. 10 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Pumpe.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Einspritzpumpe nach der Erfindung, Fig. 4 ein Schlitzdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise.
Die Brennstoffeinspritzpumpe besitzt ein Befestigungslöcher --20f-- aufweisendes Gehäuse --20--,
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--21-- und- gelagert und durch eine öldichtung --26-- in einer Wand des Gehäuses --20-- in dieses eingeführt und trägt einen exzentrischen Nocken-27-, der innerhalb einer Kammer --28-- angeordnet
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--20-- enthältKammer --28-- hineinreicht. Eine im wesentlichen zylindrische Buchse --29a-- ist in die Bohrung - 29-eingepresst und ein Kolben --30-- mit mehreren, später beschriebenen Öffnungen ist innerhalb der Buchse--29a--angeordnet.
Eine Steuerstange--31--ist drehbar im rückwärtigen Lagerschild--21-gelagert und gegen axiale Verschiebung durch Sicherungsringe--32a, 32b--gesichert, die mit Schlitzen im Mantel der Steuerstange--31--zusammenwirken.
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belasteten Kolben--30--mit der Steuerstange --31--, wobei die gabelförmigen Enden der Feder--33-- mit Stiften-34 und 35-zusammenwirken, die durch die jeweiligen Enden der Stange --31-- und des Kolbens --30-- hindurchgesteckt sind.
Sobald die Kurbelwelle des Motors die Riemenscheiben--24--und die Welle --23-- dreht, bewegt der exzentrische Nocken-27-während eines Teiles jeder Umdrehung den Kolben --30-- gegen die Kraft der Feder --33-- nach rechts, wohingegen die Feder-33-während
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eines andern Teiles jeder Umdrehung den Kolben --30-- nach links zurückführt, so dass der Kolben --30-während jeder Umdrehung des Nockens--27--innerhalb der Buchse --29a-- um eine vorherbestimmte Distanz hin- und herbewegt wird.
Weil die Steuerstange--31--drehbar im Lagerschild --21-- und der Kolben --30-- drehbar in der Bohrung --29-- gelagert sind, bewirkt eine Winkelverstellung der Steuerstange --31-- über die Feder --33-- eine ebensolche Winkelverdrehung des Kolbens-30-.
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Richtung der Buchse --29a--, aufweist.
Der Öleinlassschlitz-34-in der Buchse --29a-- ist mit der Kammer --28-- über einen Durchlass --41--, einem axial in die Buchse --29a-- eingearbeiteten Schlitz, verbunden. Der Ölauslassschlitz --35-ist über einen Durchlass --42a-- und einen Durchlass --42b-, in welchem ein Absperrventil--SO--
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--43-- imBrennstoffauslassschlitz --37-- steht über die Durchlässe-47a, 47b-und ein Absperrventil --51- mit der Mischkammer --43-- in Verbindung.
Die Vertiefungen--38, 39-auf dem Kolben --30-- haben einen V-förmigen Querschnitt, dessen Tiefe jeweils der Hälfte des Kolbendurchmessers entspricht, so dass die Spitzen jeder V-förmigen Vertiefung um etwa 1800 um den Kolben --30-- herum voneinander entfernt sind. Der Kolben --30-- ist um 90 verdreht in bezug auf seine Arbeitslagen dargestellt, um eine bessere Ansicht der V-förmigen Vertiefungen
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sich senkrecht zur Achse--x-x--erstrecken.
Die Beziehung der V-förmigen Vertiefung--38--zu den Öleinlass- und Auslassschlitzen --34 und 35-und die ähnliche Beziehung der V-förmigen Vertiefung-39zu den Brennstoffeinlass-und Auslassschlitzen--36 und 37-- sind übersichtlicher dargestellt im geometrischen Diagramm der Fig. 4, worin die äussere Fläche des Kolbens --30-- und die innere Fläche der Buchse - -29a-- in Abwicklung oder im abgerollten Zustand und in Überdeckung gezeigt sind. Die Verwendung eines V-förmigen Fräswerkzeuges mit geraden Seiten ergibt Vertiefungen, wie sie bei-38 und 39-in Fig. 4 gezeigt sind.
Die Schlitze-34, 35--, bzw.-36, 37-- für die eine bzw. andere Flüssigkeit und damit die Steuerkanten können auch schräg zueinander liegen (in Fig. 4 strichliert eingetragene Schlitze --36a, 37a-- für Brennstoff).
Fig. 4 stellt in durchgehenden Linien einen Zustand dar, worin der Kolben --30-- in seiner linken Wegbegrenzung liegt und durch die Steuerstange --31-- bis zu einem Winkel gedreht worden ist, bei dem eine
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bezug auf die Schlitze-34 bis 37-in Fig. 4. Sobald sich der Kolben --30-- in Fig. 4 nach rechts bewegt, deckt sich die V-förmige Vertiefung --38- weniger und weniger mit dem Einlassschlitz --34-- und nähert sich mehr und mehr einer Position, in welcher sie sich mit dem Schlitz--35--deckt.
Die Form der
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während des gesamten Hubes mindestens mit dem einen oder dem andern Schlitz--34 oder 35--in Verbindung steht, und in allen Winkelpositionen des Kolbens --30-- wirkt die Vertiefung --38-- während eines bestimmten Teiles eines jeden Hubes mit beiden Schlitzen--34 und 35--zusammen.
Befindet sich der Kolben --30-- in einer Winkellage, die in Fig. 4 mit durchgehenden Linien dargestellt ist, deckt sich die Vertiefung --38-- mit dem Schlitz --34-- während des grössten Teils des Kolbenhubes, dessen gesamte Länge durch den Abstand-s--in Fig. 4 dargestellt ist, und mit dem Schlitz --35-- nur während einer geringen Endstrecke des nach rechts gerichteten Kolbenhubes.
Wenn der Kolben --30-- innerhalb der Bohrung --29-- beispielsweise in eine Mittelposition gedreht wird, in der die Vertiefung --38-- mit gestrichelten Linien angedeutet und mit --38a-- bezeichnet ist, trennt sich die Vertiefung-38a-während des nach rechts gerichteten Kolbenhubes früher vom Einlassschlitz und steht während des wesentlichen Teiles des Hubes mit dem Auslassschlitz --35-- in Verbindung. Wenn der Kolben --30-- innerhalb der Bohrung --29-- noch weiter gedreht wird, ist die nunmehr mit --38b-- bezeichnete Vertiefung vom Einlassschlitz --34-- abgeschnitten und steht mit dem Auslassschlitz-35-schon sehr früh während des nach rechts gerichteten Kolbenhubes in Verbindung.
Durch die Winkelverstellung des Kolbens
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- innerhalb der Bohrung --29-- mit der Steuerstange --31-- lassen sich die relativen Zeiten während des Kolbenhubes steuern, während der die beiden Schlitze-34 und 35-mit der Vertiefung --38-- des beweglichen Kolbens zusammenwirken.
Die Vertiefung --39-- wirkt relativ zu den Schlitzen-36 und 37-in genau derselben Weise wie die Vertiefung --38-- in bezug auf die Schlitze-34 und 35--. Weil die Vertiefungen --38 und 39-auf dem Kolben --30-- eine feste Entfernung zueinander haben und weil die Schlitze-34 bis 37-feste Entfernungen zueinander in der Buchse--29a--aufweisen, ist das öffnen und Schliessen der Einlass- und Auslassschlitze permanent zueinander synchronisiert.
Es bedarf keiner Nachjustierung und kann nicht aus der Einstellung herausgelangen.
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l lässt- gegen eine Kammer--64--abzudichten. In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Ventil --61a bis 63--entbehrlich und der Kolben--61--kann, wenn gewünscht, fest mit dem rechten Ende der Kammer --60-- verbunden werden, so dass auch die innere Feder --62-- nicht mehr erforderlich ist.
Selbst wenn kein Ventil oder Durchlass bei --63-- vorgesehen ist, sollte das rechte Ende des Kolbens --61-- nicht festgesetzt werden, um der Feder --62-- zu erlauben, den Kolben --61-- nach rechts gegen das geschlossene Ende der Kammer--60--zu treiben, um so dem Kolben --61-- eine Bewegung zu ermöglichen und eine dauernde Befestigung an der Kammer --60-- zu vermeiden, um ernsten Einstellungsproblemen vorzubeugen.
Um die Arbeitsweise der Brennstoffeinspritzung nach Fig. 1 zu verstehen, wird zunächst angenommen, dass sich der Kolben --30-- an seiner linken Begrenzung befindet und dass die Kammer-28-, der Durchlass --41--, der Öleinlassschlitz --34--, die V-förmige Vertiefung --38-- und die Kammer-65- (der Teil der Bohrung --55-- an der linken Seite des Kolbens--61--) alle mit öl gefüllt sind.
Sobald der exzentrische Nocken --27-- den Kolben --30-- nach rechts treibt, wird der Kolben-61-01 aus der Kammer --65-- austreiben und, sofern die V-förmige vertiefung --38-- ausschliesslich mit dem Einlassschlitz --34-- in Deckung ist, wird öl zunächst durch den Einlassschlitz-34-in die Kammer
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zurückgepumpt,--34-- in die Kammer --28-- beschleunigt wird. Nach weiterer Rechtsbewegung des Kolbens-30gelangt die Vertiefung --38-- in Deckung sowohl mit dem Einlassschlitz-34-als auch dem Auslassschlitz - -35--, so dass dann öl durch beide Öffnungen ausgegeben wird.
Nach noch weiterer Rechtsbewegung des
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--34-- geschlossen,--34-- geschlossen sind, werden-um es nochmals zu wiederholen-durch die Winkelpositionen des Kolbens --30--bestimmt.
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- 39-- zurück in den Brennstofftank --46-- transportiert und dann während des letzten Teiles des Rechtshubes durch den Brennstoffauslassschlitz --37-- und über das Absperrventil --51-- an die Mischkammer --43-- abgegeben.
Wegen der festen Beziehungen zwischen den Vertiefungen-38, 39-und den Schlitzen-34 bis 37-findet ein Rückpumpen des öls durch den Einlassschlitz-34-während derselben Hubstrecke statt, während der Brennstoff über die Brennstoffeinlasskammer --64-- in die Versorgungsleitung --45a-- zurückgepumpt wird, und ein Vorwärtspumpen des öls durch das Absperrventil - ereignet sich während desselben Hubteiles, innerhalb dessen Brennstoff durch das Absperrventil --51-- gepumpt wird, und durch eine Verdrehung des Kolbens --30-- vermittels der Steuerstange-31lassen sich die jeweiligen vorwärts-und rückwärtsgepumpten Mengen während einer gegebenen Hublänge für beide Flüssigkeiten regeln.
Da der Ölauslassschlitz --35-- und der Brennstoffauslassschlitz--37--für denselben Teil jedes Rechtshubes des Kolbens --30-- geöffnet sind, hängen die relativen Beträge der beiden während jedes Rechtshubes gepumpten Flüssigkeitsmengen nur von dem Verhältnis der effektiven Kolbenflächen
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bei einem gegebenen Rechtshub gepumpt. Da die relativen Brennstoff-und ölmengen durch die entsprechenden effektiven Kolbenflächen festgelegt sind, wird immer ein gewünschtes Brennstoff-ölverhältnis in einer Mischung erreicht, und zwar unabhängig von den Beträgen der während eines gegebenen Kolbenhubes gepumpten Flüssigkeiten.
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An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, ; dass infolge des genauen Abstandes der Schlitze und der V-förmigen Vertiefungen bei einer extremen Winkellage des Kolbens --30-- erreicht werden kann, dass die Einlassschlitze--34 und 36--ganz zu Beginn des Rechtshubes geschlossen und die Auslassschlitze --35 und
37-- geöffnet werden, wodurch sich eine maximale Fördermenge einstellt. Man kann auch eine andere extreme Winkellage einstellen, bei der nur geringe oder keine Flüssigkeitsmengen gepumpt werden.
Wichtig ist jedoch, dass alle Winkelpositionen des Kolbens--30--mindestens eine leichte Überlappung zwischen dem Öffnen der Auslassschlitze und dem Schliessen der Einlassschlitze gewährleisten, damit eine Blockierung der Flüssigkeit die Einspritzpumpe nicht zerstört.
Es ist möglich, die Beziehungen zwischen den Schlitzen und den Vertiefungen zu variieren, so dass die Zeit, zu der der Brennstoffeinlassschlitz schliesst und die Zeit, zu der der Brennstoffauslassschlitz öffnet, nicht immer dieselben Zeiten sind, zu denen der öleinlassschlitz schliesst und der Olauslassschlitz öffnet, wobei jedoch die Zeiten stets variieren in Übereinstimmung mit der Winkelstellung des Kolbens--30--.
In der Pumpe nach der Erfindung kann ein Vorwärtspumpen nicht vor dem öffnen eines Auslassschlitzes beginnen, unabhängig davon, ob die Flüssigkeitsversorgung unter Druck steht oder nicht, und deshalb bleibt der Beginn des Vorwärtspumpens im wesentlichen unabhängig von der Pumpengeschwindigkeit und von der Vorspannung des Absperrventiles.
Die Kammer --28-- in Fig. 1 ist mit einem Öltank --75-- über ein Absperrventil --68-- verbunden.
Sobald der Kolben--30--seinen nach links gerichteten Rückhub beginnt, vergrössert sich der Druck in der Kammer--28--und steigt während des Rückhubes weiter bis auf ein Maximum an, das durch die Einstellung des Absperrventiles-68-vorgegeben wird. Gleichlaufend zum Rückhub des Kolbens --30-- verhindert das Ölauslass-Absperrventil --50-- einen Rückfluss des öls aus der Mischkammer --43-- und deshalb entsteht am Schlitz--35--und innerhalb der Kammer--65--und der V-förmigen Vertiefung--38--ein sich vergrösserndes Teilvakuum.
Wenn der Kolben --30-- genügend weit zurückgekehrt ist, so dass sich die V-förmige Vertiefung --38- mit dem Einlassschlitz --34-- deckt, wirken der überdruck in der Kammer --28-- und das Teilvakuum in der V-förmigen Vertiefung --38-- sowie der Kammer --65-- zusammen, um das Öl aus der Kammer --28-- durch den Schlitz --34-- zu treiben und die Kammer-65- während des letzten Teiles des Rückhubes sehr schnell zu füllen.
Da in ähnlicher Weise der Brennstoffeinlassschlitz--36--mit dem Versorgungstank--46--über das Absperrventil --74-- verbunden
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--30-- in--45a- zwischen dem Schlitz --36-- und dem Absperrventil --74- aus. Der Beginn des Rückhubes verursacht ebenfalls ein Teilvakuum am Schlitz--37--, in der Kammer --60- und in der V-förmigen Vertiefung --39-- und wenn sich die V-förmige Vertiefung--39--mit dem Schlitz --36-- nahe am Ende
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--76-- verbundengefüllt werden, wenn der Motor schnell mit einer merkbaren Belastung läuft,
und die Kombination von Druck und Vakuum zum schnellen Füllen der Kammern ist ein bedeutendes und vorteilhaftes Merkmal der Erfindung.
Gemäss Fig. 1 ist die Brennstoffleitung vom Tank--46--mit der Kammer--64--verbunden, mit der ebenfalls das Ventil --61a bis 63--zusammenarbeitet. Man erkennt, dass das in der Kammer--60-- während des Rückhubes entstehende Vakuum einen Druckunterschied am Ventil --61a bis 63-erzeugt, der durch die Wahl der Fläche des Ventils --61a-- veranlasst werden kann, die Kraft der Feder--62--zu überwinden und den Kolben-61-während jedes Rückhubes nach links zu treiben, so dass die Kammer --60-- aus der Kammer --64-- über das Ventil --61a bis 63-sich ebenso füllen lässt wie durch den
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eine nützliche Sicherheit.
Gemäss Fig. 1 wirkt der Brennstoffdruck in der Kammer --60-- auf den Kolben --61-- ein und versucht, diesen gegen die kombinierten Kräfte der Feder --62-- und des öldrucks in der
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Wenn das öl aus dem Tank --75-- auslaufen sollte, verringert der Verlust des öldrucks in Kammer --65-- die nach rechts gerichtete Kraft am Kolben --61--, woraufhin der Brennstoffdruck in Kammer --60-- die Kraft der Feder --62-- überwindet, so dass das Ventilende-61a-vom Ventilsitz-63abhebt. Der Brennstoff der Kammer --60-- wird dann durch das Ventil --61a bis 63--in die Kammer - -64-- ausgetragen und nicht durch den Auslass-37-gepumpt, so dass der Motor aussetzt. Das Ventil - 61a bis 63-kann, wenn dies gewünscht wird, an eine Leitung angeschlossen sein, welche den Brennstoff lediglich ablässt, vorzugsweise aber ist es-wie dargestellt-mit der Kammer --64--rückverbunden.
Um auch bei Kälte die Förderung von Öl mit geringer Viscosität aus dem Vorrats tank --75- zur Einspritzdüse sicherzustellen, wird dauernd ein Spülluftdruck (etwa 0, 7 bis 1, 2 atü) vom Kurbelkasten-14-des Motors über ein Absperrventil--77--an den öltank --75-- angelegt, der durch eine druckdichte Kappe
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Wenn an den öltank Druck in der erwähnten Art angelegt wird, ist ohne Ventil ein ebenso sicherer Zusammenschluss geschaffen, wie er in Verbindung mit dem Ventil --61a bis 63-beschrieben worden ist.
Wenn der öltank --75-- derart unter Druck steht, wird, sobald alles Öl verbraucht ist, unter Druck stehende Luft in die Kammern-28 und 65-und von dort aus-obzwar die Dichtigkeit zwischen Kolben-61und Bohrung --55-- zum Pumpen von Öl ausreicht-am Kolben-61-vorbei in die Kammer-60- gelangen, wo sie den unter niedrigem oder Atmosphären-Druck stehenden Brennstoff vertreiben und den Motor abstellen wird, um dadurch eine Zerstörung zu verhindern, wenn das öl vollkommen aufgebraucht ist.
Die Fig. 5 bis 9 stellen eine abgewandelte Form der Einspritzpumpe dar. Die Teile, die entsprechenden Teilen in Fig. 1 ähnlich sind, erhalten die gleiche Bezugsziffer, jedoch mit einer davorstehenden 1, d. h., dass der Kolben --30-- nach Fig. 1 dem Kolben --130-- in Fig. 5 entspricht. Das von der Kurbelwelle angetriebene Rad --124-- dreht die Welle --123-- mit dem Nocken-127--, der das Zwischenstück --81-- bewegt, welches in einem Lager --82-- mit einer O-Ringdichtung --83a-- gelagert ist. Das rechte Ende des Zwischenstückes --81-- liegt gegen das linke Ende des Kolbens --130-- an, der sich in der Buchse - hin-und herbewegt.
Eine Feder--133-, von der nur ein Teil gezeigt ist, liegt zwischen dem Kopf teil --122-- und dem rechten Ende des Kolbens --130-- und führt diesen zurück. Ein unterer Zahnsektor-83--, der am Kolben --130-- befestigt ist, kämmt mit einem oberen Zahnsektor-84-an einer Steuerstange-131--, so dass eine Drehung der Stange --131-- die Winkelstellung des Kolbens
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130-verändert.- 130-hin-und herbewegt. Öl gelangt in die Kammer --128-- über einen Rohranschluss-128a-an der Seite des Gehäuses --120--.
Die Buchse --129a-- ist mit öl-und Brennstoffeinlassschlitzen - -134, 136-- und mit Öl- und Brennstoffauslassschlitzen --135 und 137-versehen. Ein Ölkolben --161-- wird von einer inneren chraubenfeder --162--nach rechts gegen den Kopfteil --122--gedrückt.
In das Gehäuse --120-- gebohrte Öffnungen --142a und 147a-verbinden die Auslassschlitze mit sich in
Längsrichtung erstreckenden Durchlässen, in denen Absperrventile--150 und 151--angeordnet sind. Stopfen - 14 2c, 147c-verschliessen die Enden der Öffnungen --142a und 147a--.
Die dargestellten Absperrventile--150 und 151--an der Auslassseite der Einspritzpumpe enthalten elastische oder Gummi-"Entenschnabel"-Ventile. Jedes Ventil ist mit der Mischkammer --143-- in dem Kopfteil--122-- verbunden.
Die Brennstoffkammer --164-- ist über zwei Anschlüsse --145c und 145d-- (Fig. 7) mit vorgespannten "Entenschnable"-Ventilen --90,91-- mit dem Brennstoffbehälter --146-- verbunden. Wenn die Pumpkapazität grösser ist als im einem gegebenen Zeitpunkt erforderlich, wird der Brennstoff in die Kammer - hinein und aus ihr herausschwingen. Der Brennstoffbehälter und die Leitungen wirken als Wärmeaustauscher, so dass sich der Brennstoff nicht unzulässig erwärmt.
Es können erforderlichenfalls auch zwei nicht dargestellte gegensinnig orientierte Absperrventile in ähnlicher Weise mit der Ölkammer --128-- verbunden werden, um eine kontinuierliche ölzirkulation von und zum öltank sicherzustellen.
Fig. 10 zeigt den Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Einspritzpumpe vom gleichen allgemeinen Typ, jedoch mit einigen Abwandlungen zur Verbesserung der Zusatzsteuerung. Die grundsätzliche Wirkungsweise dieser Pumpe lässt sich der vorangehenden Beschreibung der Fig. 5 entnehmen. Nach Fig. 10 ist die Brennstoffkammer--160--mit der Brennstoffeinlasskammer--164--über ein federbelastetes Absperrventil - -163-- verbunden, dessen Federspannung veränderlich ist und als Funktion der Einstellung der Steuerwelle --131-- über einen Nocken --131a-- auf der Welle --131-- variiert wird.
Die Verschwenkung der Steuerwelle --131--, beispielsweise vermittels eines Beschleunigungspedales--103--und eines Armes --104--, zwecks Drehung des Kolbens--130--, um die Brennstoffmengen zu erhöhen, veranlasst den Nocken--131a--, die Federspannung am Absperrventil--163--zu verändern.
Die genaue Form des Nockens-131a-hängt ab von der gewünschten Veränderung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, der Variation des Luftdurchsatzes mit der Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Ausbildung des Lufteinlassstutzens, der Variation der Druckspitzen im Pumpenzylinder mit der Motordrehzahl, der Veränderung des Druckes im Pumpenzylinder mit der Auslasseinstellung und der Veränderung der mit der Druckspitze durch das Absperrventil --163-- in den Vorratstank zurückgegebenen Brennstoffmenge. Alle diese Einflüsse bestimmen die Veränderung der bei einer gegebenen Motordrehzahl und einer gegebenen Einstellung der Hauptsteuerung zurückgepumpten Brennstoffmenge.
In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung braucht die Federspannung des Absperrventils --163-- nicht notwendigerweise in Abhängigkeit von der Drosselklappeneinstellung verändert zu werden. In derartigen Ausführungsbeispielen kann der Nocken--131a--entfallen. Das
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Absperrventil --163-- wird dann mit einer festen Federspannung durch einen Ansatz im Kopfteil-122- gehalten. Der Durchlass, der das Absperrventil einschliesst, verläuft im allgemeinen so, dass er die Welle-131-schneidet, wenn der Nocken--131a--verwendet wird. Wenn kein Nocken verwendet wird, kann sich der Durchlass radial nach aussen in eine andere Richtung erstrecken, beispielsweise senkrecht zur Ebene der Fig. 10.
In der Pumpe nach Fig. 10 sind die Einlass- und Auslassschlitze in bezug auf ihre jeweiligen V-förmigen Vertiefungen im Abstand voneinander angeordnet, so dass die maximale Beschränkung des Flusses von jeder V-förmigen Vertiefung während des Zwischen- bzw. überlappungsintervalles stattfindet, wenn jede V-förmigen Vertiefung etwa sowohl mit ihrem Einlass- als auch mit ihrem Auslassschlitz in Verbindung steht.
Daher stellt sich der maximale Druck während eines Pumpenhubes im Pumpenzylinder --160-- innerhalb des Zwischenoder Überlappungsintervalles ein, wenn der Einlassschlitz --136-- und der Auslassschlitz --137-- beide nur leicht geöffnet sind, so dass die maximale Flussbeschränkung aus der Kammer--160--vorliegt und der Wert des maximalen Druckes mit der Geschwindigkeit des Pumpenkolbens variiert. Der Druck in der Kammer
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In der Anordnung nach Fig. 10, in welcher infolge nur geringer Federspannung eine vermehrte Brennstoffrückführung bei steigenden Motordrehzahlen, aber kein vergleichbarer ölrückfluss stattfindet, bleibt die pro Pumpenhub geförderte Ölmenge im wesentlichen konstant, wodurch grössere Öl-Brennstoff-und Ol-Luftmischungsverhältnisse bei höheren Drehzahlen und niedrigeren Belastungen eintreten. Eine derartige Wirkungsweise ist bei vielen Zweitaktmotoren, insbesondere bei solchen, in denen Öl nicht mit dem Brennstoff gemischt sondern stattdessen an verschiedene Schmierstellen innerhalb des Motors gepumpt wird, völlig zufriedenstellend.
Wenn gewünscht, können die Öl-Brennstoff-und öl-Luftmischungsverhältnisse durch ein zusatzgesteuertes Öl-Absperrventil, welches öl bei steigenden Motordrehzahlen zurückgibt, in ähnlicher Weise variiert und den Belastungsverhältnissen angepasst werden.
Jedem Fachmann ist klar, dass die Hauptgrundsätze der Erfindung auch auf Anlagen anwendbar sind, die beispielsweise Pumpen mit unterschiedlichen Hublängen an Stelle der speziell gezeigten Pumpen verwenden.
Fachleute werden viele Variationen möglich machen. Zahlreiche Absperrventile, die als Nadelventile gezeigt sind, können beispielsweise auch als Kugelventile oder Teller-Ventile ausgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolbenpumpe zum Fördern zweier Flüssigkeiten, vorzugsweise Kraftstoff und Schmieröl zur Versorgung von Verbrennungsmotoren, mit zwei einfachwirkenden Förderkolben, die in zugeordneten Zylindern angeordnet und gegenüber diesen mittels eines gemeinsamen Antriebsorganes zu axialen Relativbewegungen gleichen Hubes
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Kolben-Zylinder-Einheiten innerhalb der andern vorgesehen und zugleich als Kolbenschieber für die beiden Flüssigkeiten ausgebildet ist, indem für jede der beiden Flüssigkeiten der Zylinder (29a, 129a) als Schieberspiegel eine Einlassöffnung (34, 36 ; 134,136) und eine Auslassöffnung (35,37, 135,137) und der Kolben (30,130) als Schieber je einen durch Steuerkanten begrenzten, mit einem zugeordneten Zylinderdruckraum (65, 60 ;
165,
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zugeordneten Auslassöffnung (35, 37 ; 135, 137) und schliesslich nur mit der Auslassöffnung kommuniziert (Fig. 4), wobei die Relativlage zwischen den Flüssigkeitskanälen (38, 39 ; 138,139) und den ihnen zugeordneten Einlass- bzw. Auslassöffnungen mittels Kolbenverdrehung veränderbar sind, um die Hubpunkte zu variieren, in welchen während eines Druckhubes die Freigabe der jeweiligen Auslassöffnung (35, 37 ; 135,137) bzw. der Abschluss der zugeordneten Einlassöffnung (34, 36 ; 134,136) erfolgt und demzufolge die Pumpwirkung einsetzt.
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The invention relates to a piston pump for conveying two liquids, preferably
Fuel and lubricating oil for supplying internal combustion engines, with two single-acting delivery pistons which are arranged in assigned cylinders and can be driven with respect to these by means of a common drive element to axial relative movements with the same stroke and phase.
In internal combustion engines, it is desirable that the fuel-air ratio of the mixture after
Start and during normal warm-up either remains relatively constant, or, over wide speed and
Load ranges, can be changed slightly within desired limits. It is generally desirable that the ratio either remain constant or change slightly inversely with engine speed. Most internal combustion engines have a charge control that basically controls the torque delivered by the engine. In most carburetor engines, the torque is determined by the
Throttle valve controlled, which changes the value of the fuel-air mixture, which during the stroke from
Cylinder is sucked in.
The amount of mixture that is sucked in per stroke also determines the amount of air that is sucked into the carburetor per stroke and due to the Venturi principle, according to which the carburetor works, the amount of fuel that is mixed with the air changes quite a bit proportional. Since the
Carburetor-flowing air essentially also controls the fuel flow, the fuel-air ratio of the mixture remains essentially constant over wide speed ranges and undesired changes can easily be made by different measures, for example by needle valves, depending on the
Motor vacuum work, corrected.
While fuel injection engines have a number of advantages over carburetor engines, previous fuel injection systems do not have the automatic mixture maintenance tendency described above
Carburetor. In fuel injection engines, the torque output is usually through simultaneous
Change in the amount of fuel per pump stroke and the amount of air per stroke controlled, with the
Torque control adjusts both, the change in the amount of fuel per stroke and the position of the
Throttle valve in the air supply.
If at a given setting of the torque control there is a drop in the engine load
When the engine speed increases, the increasing air flow causes a greater pressure drop within the air intake connection, whereby the amount of air drawn in per piston stroke is reduced. If the amount of air drawn in per stroke decreases and the amount of fuel pumped per stroke remains the same, the fuel-air ratio increases disadvantageously.
Even if such a change in the
The fuel-air ratio is not viewed as a serious impairment in many applications, however, in certain other applications, particularly those where the engine is to operate alternately under widely varying load conditions, it is desirable that the fuel delivery not only reverse to Motor speed or directly with the machine load, but also with the setting of the main control. The change in fuel delivery with the aim of maintaining a desired fuel-to-air ratio is called "extra control". It is a major advantage of the subject invention that it can be used to create improved fuel injection assemblies that have more effective and safer auxiliary control.
The additional control or automatic variation of the fuel delivery with the engine speed, with the aim of keeping the fuel-air mixture relatively constant, has previously become known in connection with diesel engines and certain internal combustion engines with fuel injection. A known system works, for example, according to US Pat. No. 3, 443, 554. Such arrangements, from which the invention is based, however, require a centrifugal controller and / or very complex and expensive mechanisms that ensure the additional control. A very significant advantage of the present invention is that it provides an auxiliary control which uses simpler and more economical parts that are lighter in construction and very reliable.
The present invention allows extremely complex and expensive mechanisms to be replaced by just one spring-loaded shut-off valve.
In some known arrangements for fuel injection, the maximum pressure developed in the injection pump during an engine cycle varies essentially both with the engine speed and with the setting of the amount of fuel to be dispensed in the charge control, whereas in various other arrangements the maximum pressure varies essentially only changes with the engine speed and is independent of the fuel setting in the filling control.
As will be explained below, in some arrangements the additional control can only be achieved by a shut-off valve loaded with constant spring tension, and in other known arrangements an additional control can be achieved very easily by a spring-loaded shut-off valve in conjunction with means for changing the spring tension as a function of the setting of the Fuel delivery can be achieved by the main controller. Therefore, further advantages of the invention are to be seen in creating an effective additional control for fuel injection arrangements of both systems.
The subject invention is readily operable with fuel injector assemblies for four-stroke and two-stroke engines. In addition, the invention is also readily applicable to both single cylinder and multi-cylinder engines including those having manifold assemblies
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to supply many cylinders one after the other in a sequence. The invention is also directed to devices which ensure such versatility.
Several fundamentally different piston pumps with variable fuel delivery are used in fuel injection systems. It is an aim of the present invention to provide an additional control that can work with each of the different pumps. Several different
Rotary pumps with adjustable fuel delivery are also used in fuel injection systems and it is a further object of the invention to provide an auxiliary control for such pumps. The invention is applicable to any fuel injection arrangement in which pulsation pumps and / or distributors are used, such that a pressure peak pulse which varies in accordance with the engine and pump speed occurs during a pump cycle.
Another advantage of the invention is that a simple additional control can be created that also functions as a speed monitor or limiter. Yet another feature of the invention is to provide a single auxiliary control which is simultaneously responsive to engine accelerations and decelerations and which varies the fuel-air mixture in a desired manner as the engine accelerates or decelerates.
The object of the invention can be achieved by an arrangement in which one of the two piston-cylinder units is provided within the other in a manner known per se and in which one of the piston-cylinder units is also designed as a piston slide for the two liquids by for each of the two liquids the cylinder as a slide plate has an inlet opening and an outlet opening and the piston as a slide each has a liquid channel bounded by control edges, connected to an assigned cylinder pressure chamber, which during a pressure stroke first only connects to an assigned inlet opening, then simultaneously with this and an assigned outlet opening and ultimately only communicates with the outlet opening,
The relative positions between the liquid channels and the inlet and outlet openings assigned to them can be changed by rotating the piston in order to vary the stroke points at which the respective outlet opening is released or the assigned inlet opening is closed during a pressure stroke and the pumping action therefore begins.
Either the mixing ratio or the delivery rate per stroke or both can be adapted to a given regularity by means of different geometrical designs of the control edges in the slide plate and the edges of the liquid channels in the piston slide in conjunction with the rotatability of the piston.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments which are illustrated in the drawings. This will result in further features of the invention.
In the drawings: Fig. 1 shows a longitudinal section through a pump according to the invention, Fig. 2 shows a section along the line 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 shows a view in the direction 3-3 of the pump after removing a cover, Fig. 4 shows a working diagram of the pump shown, FIG. 5 shows another exemplary embodiment of FIG
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Section along the line 8-8 in FIG. 5, and FIG. 10 shows a third exemplary embodiment of the pump according to the invention.
1 to 3 show an embodiment of an injection pump according to the invention, FIG. 4 shows a slotted diagram to explain the mode of operation.
The fuel injection pump has a housing --20-- with mounting holes --20f--,
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--21-- and- stored and inserted through an oil seal --26-- in a wall of the housing --20-- and carries an eccentric cam -27- which is arranged within a chamber --28--
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--20-- contains chamber --28-- reaches into it. A substantially cylindrical bush --29a - is pressed into the bore - 29 - and a piston --30 - with several openings, described later, is arranged inside the bush - 29a.
A control rod - 31 - is rotatably mounted in the rear end shield - 21 - and secured against axial displacement by locking rings - 32a, 32b - which interact with slots in the jacket of the control rod - 31.
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loaded piston - 30 - with the control rod --31--, whereby the fork-shaped ends of the spring - 33-- cooperate with pins - 34 and 35 - which are passed through the respective ends of the rod --31-- and the Piston --30-- are pushed through.
As soon as the crankshaft of the engine turns the pulleys - 24 - and the shaft --23 -, the eccentric cam - 27 - moves the piston --30-- against the force of the spring --33- during part of each revolution - to the right, whereas the spring-33-during
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a different part of each revolution returns the piston --30 - to the left, so that the piston --30 - moves back and forth within the bushing --29a - a predetermined distance during each revolution of the cam - 27 becomes.
Because the control rod - 31 - is rotatably mounted in the end shield --21-- and the piston --30-- is rotatably mounted in the bore --29--, the angle of the control rod --31-- is adjusted via the spring - -33-- the same angular rotation of the piston -30-.
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The direction of the socket --29a--.
The oil inlet slot -34- in the bushing -29a- is connected to the chamber -28- via a passage -41-, a slot machined axially into the bushing -29a-. The oil outlet slot --35 - is through a passage --42a-- and a passage --42b-, in which a shut-off valve - SO--
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--43-- in the fuel outlet slot --37-- communicates with the mixing chamber --43-- via the passages -47a, 47b- and a shut-off valve -51-.
The recesses - 38, 39 - on the piston --30 - have a V-shaped cross-section, the depth of which corresponds to half the piston diameter, so that the tips of each V-shaped recess around the piston --30 by about 1800 - are around apart. The piston --30 - is shown rotated by 90 in relation to its working positions in order to better view the V-shaped indentations
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extend perpendicular to the axis - x-x -.
The relationship of the V-shaped recess - 38 - to the oil inlet and outlet slots --34 and 35 - and the similar relationship of the V-shaped recess - 39 to the fuel inlet and outlet slots - 36 and 37 - are more clearly illustrated in the geometric diagram of Fig. 4, in which the outer surface of the piston --30-- and the inner surface of the bushing - -29a-- are shown in development or in the unrolled state and in overlap. The use of a V-shaped milling tool with straight sides results in depressions as shown at -38 and 39- in FIG.
The slots -34, 35- or -36, 37- for one or the other liquid, and thus the control edges, can also be inclined to one another (in Fig. 4, the slots -36a, 37a- shown in dashed lines for fuel ).
Fig. 4 shows in solid lines a state in which the piston --30-- is in its left travel limit and has been rotated by the control rod --31-- to an angle at which a
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with reference to the slots -34 to 37- in Fig. 4. As soon as the piston --30-- moves to the right in Fig. 4, the V-shaped recess --38- coincides less and less with the inlet slot - 34 - and approaches more and more a position in which it coincides with the slot - 35 -.
The shape of the
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is in connection with at least one or the other slot - 34 or 35 - during the entire stroke, and in all angular positions of the piston --30-- the recess --38-- cooperates during a certain part of each stroke two slots - 34 and 35 - together.
If the piston --30-- is in an angular position, which is shown in Fig. 4 with solid lines, the recess --38-- coincides with the slot --34-- during the major part of the piston stroke, the entire part Length by the distance -s - shown in Fig. 4, and with the slot --35 - only during a short end distance of the piston stroke directed to the right.
If the piston --30-- is rotated within the bore --29--, for example, into a central position in which the depression --38-- is indicated with dashed lines and labeled --38a--, the depression separates -38a-earlier from the inlet port during the piston stroke directed to the right and is in connection with the outlet port -35- during the essential part of the stroke. If the piston --30-- is turned even further within the bore --29--, the recess now labeled --38b-- is cut off from the inlet slot --34-- and is already very much aligned with the outlet slot -35- early during the piston stroke directed to the right.
By adjusting the angle of the piston
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- within the bore --29 - with the control rod --31-- the relative times during the piston stroke can be controlled during which the two slots - 34 and 35 - interact with the recess --38-- of the moving piston.
The recess -39- acts relative to the slots -36 and 37- in exactly the same way as the recess -38- with respect to the slots -34 and 35-. Because the recesses --38 and 39 - on the piston --30-- are at a fixed distance from one another and because the slots - 34 to 37 - are at fixed distances from one another in the socket - 29a -, opening and closing is the Inlet and outlet slots permanently synchronized with each other.
There is no need for readjustment and cannot get out of the setting.
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l can be sealed against a chamber - 64. In some exemplary embodiments of the invention, the valve --61a to 63 - can be dispensed with and the piston --61 - can, if desired, be firmly connected to the right end of the chamber --60--, so that the inner spring also --62-- is no longer required.
Even if no valve or passage is provided at --63--, the right end of piston --61-- should not be locked to allow spring --62-- to move piston --61-- to the right against the closed end of the chamber - 60 - to allow the piston --61-- to move and to avoid a permanent attachment to the chamber --60 - in order to prevent serious adjustment problems.
In order to understand the operation of the fuel injection according to Fig. 1, it is initially assumed that the piston --30-- is at its left limit and that the chamber -28-, the passage --41--, the oil inlet slot - 34--, the V-shaped recess --38-- and the chamber -65- (the part of the bore --55-- on the left side of the piston - 61--) are all filled with oil.
As soon as the eccentric cam --27-- drives the piston --30-- to the right, the piston-61-01 will drive out of the chamber --65-- and, if the V-shaped recess --38-- only is in line with the inlet slot -34-, oil is first fed into the chamber through the inlet slot -34-
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pumped back, - 34-- is accelerated into the chamber --28--. After moving the piston -30 further to the right, the recess -38- is aligned with both the inlet slot -34- and the outlet slot -35- so that oil is then dispensed through both openings.
After moving the
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--34-- are closed, --34-- are closed, are - to repeat it again - determined by the angular positions of the piston --30.
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- 39-- transported back into the fuel tank --46-- and then during the last part of the stroke to the right through the fuel outlet slot --37-- and via the shut-off valve --51-- to the mixing chamber --43--.
Because of the fixed relationship between the depressions 38, 39 and the slots 34 to 37, the oil is pumped back through the inlet slot 34 during the same stroke, while the fuel via the fuel inlet chamber 64 into the supply line --45a-- is pumped back, and a forward pumping of the oil through the shut-off valve - occurs during the same lifting part, within which fuel is pumped through the shut-off valve --51--, and by turning the piston --30-- by means of the Control rod 31 can be used to regulate the respective forward and backward pumped amounts during a given stroke length for both liquids.
Since the oil outlet port --35 - and the fuel outlet port - 37 - are open for the same part of each right stroke of the piston --30 -, the relative amounts of the two quantities of liquid pumped during each right stroke depend only on the ratio of the effective piston areas
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pumped at a given right stroke. Since the relative amounts of fuel and oil are determined by the corresponding effective piston areas, a desired fuel / oil ratio is always achieved in a mixture, regardless of the amounts of the liquids pumped during a given piston stroke.
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At this point it should be noted that; that due to the exact spacing of the slots and the V-shaped recesses with an extreme angular position of the piston --30-- it can be achieved that the inlet slots - 34 and 36 - are closed at the very beginning of the right stroke and the outlet slots --35 and
37-- can be opened, which results in a maximum delivery rate. You can also set another extreme angular position in which only small or no amounts of liquid are pumped.
However, it is important that all angular positions of the piston - 30 - ensure at least a slight overlap between the opening of the outlet slits and the closing of the inlet slits, so that a blockage of the liquid does not destroy the injection pump.
It is possible to vary the relationships between the slots and the depressions so that the time that the fuel inlet slot closes and the time that the fuel outlet slot opens are not always the same times that the oil inlet slot closes and the oil outlet slot opens However, the times always vary in accordance with the angular position of the piston - 30 -.
In the pump according to the invention, forward pumping cannot begin until an outlet port is opened, regardless of whether the liquid supply is pressurized or not, and therefore the start of forward pumping remains essentially independent of the pump speed and the bias of the shut-off valve.
The chamber --28-- in Fig. 1 is connected to an oil tank --75-- via a shut-off valve --68--.
As soon as the piston - 30 - begins its leftward return stroke, the pressure in the chamber - 28 - increases and continues to rise during the return stroke up to a maximum which is predetermined by the setting of the shut-off valve -68- . Simultaneously with the return stroke of the piston --30--, the oil outlet shut-off valve --50-- prevents the oil from flowing back out of the mixing chamber --43-- and therefore occurs at the slot - 35 - and inside the chamber - 65- -and the V-shaped depression - 38 - an increasing partial vacuum.
When the piston --30-- has returned enough so that the V-shaped recess --38- coincides with the inlet slot --34--, the overpressure in the chamber --28-- and the partial vacuum in the V-shaped recess --38-- and the chamber --65-- together to drive the oil out of the chamber --28-- through the slot --34-- and the chamber -65- during the last To fill part of the return stroke very quickly.
Since the fuel inlet slot - 36 - is connected to the supply tank - 46 - via the shut-off valve --74-- in a similar manner
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--30-- in - 45a- between the slot --36-- and the shut-off valve --74- out. The beginning of the return stroke also causes a partial vacuum at the slot - 37 -, in the chamber --60 - and in the V-shaped recess --39 - and when the V-shaped recess - 39 - joins the Slot --36 - near the end
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--76-- be filled when the engine is running quickly with a noticeable load,
and the combination of pressure and vacuum to rapidly fill the chambers is an important and advantageous feature of the invention.
According to Fig. 1, the fuel line from the tank - 46 - is connected to the chamber - 64 - with which the valve --61a to 63 - also works together. It can be seen that the vacuum created in the chamber - 60-- during the return stroke creates a pressure difference at the valve --61a to 63 - which can be caused by the selection of the area of the valve --61a--, the force of the Overcoming the spring - 62 - and driving the piston - 61 - to the left during each return stroke, so that the chamber --60-- out of the chamber --64-- via the valve --61a to 63 - likewise can be filled like by the
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a useful security.
According to Fig. 1, the fuel pressure in the chamber --60-- acts on the piston --61-- and tries to counteract the combined forces of the spring --62-- and the oil pressure in the
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If the oil should leak from the tank --75--, the loss of oil pressure in chamber --65-- will reduce the rightward force on the piston --61--, causing the fuel pressure in chamber --60-- the Force of the spring --62-- overcomes, so that the valve end-61a-lifts off the valve seat-63. The fuel in chamber --60-- is then discharged through valve --61a to 63 - into chamber - -64-- and not pumped through outlet -37- so that the engine cuts out. The valve - 61a to 63 - can, if so desired, be connected to a line which only lets out the fuel, but it is preferably - as shown - connected back to the chamber --64.
In order to ensure the delivery of oil with low viscosity from the storage tank -75- to the injection nozzle even when it is cold, a purge air pressure (about 0.7 to 1.2 atmospheres) is continuously applied from the crankcase -14- of the engine via a shut-off valve-- 77 - placed on the oil tank --75 - which is secured by a pressure-tight cap
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If pressure is applied to the oil tank in the manner mentioned, an equally safe connection is created without a valve, as has been described in connection with the valve -61a to 63-.
If the oil tank --75 - is under such pressure, as soon as all the oil has been used up, pressurized air is drawn into chambers-28 and 65-and from there-although the tightness between piston-61 and bore -55- - Sufficient for pumping oil - get past the piston-61-into the chamber-60-, where it will expel the fuel under low or atmospheric pressure and switch off the engine in order to prevent destruction when the oil is completely is used up.
Figures 5 to 9 show a modified form of the injection pump. Parts which are similar to corresponding parts in Figure 1 are given the same reference number but with a preceding 1, i.e. This means that the piston --30-- according to Fig. 1 corresponds to the piston --130-- in Fig. 5. The wheel --124-- driven by the crankshaft rotates the shaft --123-- with the cam -127-- which moves the intermediate piece --81-- which is in a bearing --82-- with an O- Ring seal --83a-- is mounted. The right end of the intermediate piece --81-- rests against the left end of the piston --130--, which moves back and forth in the socket.
A spring - 133 - of which only part is shown, lies between the head part --122 - and the right end of the piston --130 - and guides it back. A lower sector -83-- attached to the piston --130--, meshes with an upper sector -84- on a control rod-131--, so that a rotation of the rod -131-- the angular position of the piston
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130-changed.- 130-moved back and forth. Oil gets into the chamber --128-- via a pipe connection - 128a - on the side of the housing --120--.
The socket --129a-- is provided with oil and fuel inlet slots - -134, 136-- and with oil and fuel outlet slots --135 and 137-. An oil piston --161 - is pressed to the right against the head part --122 - by an inner helical spring --162 -.
Openings --142a and 147a - drilled into the housing --120 - connect the outlet slots with them in
Longitudinally extending passages in which shut-off valves - 150 and 151 - are arranged. Plugs - 14 2c, 147c - seal the ends of the openings --142a and 147a--.
The illustrated isolation valves - 150 and 151 - on the outlet side of the injection pump contain resilient or rubber "duck bill" valves. Each valve is connected to the mixing chamber -143- in the head part -122-.
The fuel chamber --164-- is connected to the fuel tank --146-- via two connections --145c and 145d-- (Fig. 7) with pretensioned "duckbill" valves --90,91--. When the pumping capacity is greater than required at any given point in time, the fuel will swing in and out of the chamber. The fuel tank and the lines act as heat exchangers so that the fuel does not heat up excessively.
If necessary, two shut-off valves (not shown), oriented in opposite directions, can be connected in a similar manner to the oil chamber -128- in order to ensure continuous oil circulation to and from the oil tank.
Fig. 10 shows a cross section through an embodiment of an injection pump of the same general type, but with some modifications to improve the additional control. The basic mode of operation of this pump can be taken from the preceding description of FIG. According to Fig. 10, the fuel chamber - 160 - is connected to the fuel inlet chamber - 164 - via a spring-loaded shut-off valve - -163--, the spring tension of which is variable and as a function of the setting of the control shaft --131-- via a cam --131a-- is varied on the --131-- shaft.
The pivoting of the control shaft --131--, for example by means of an accelerator pedal - 103 - and an arm --104 - for the purpose of rotating the piston - 130 - in order to increase the fuel quantity causes the cam - 131a - to change the spring tension on the shut-off valve - 163 -.
The exact shape of the cam-131a-depends on the desired change in the fuel-air ratio, the variation of the air flow rate with the engine speed depending on the design of the air inlet connection, the variation of the pressure peaks in the pump cylinder with the engine speed, the change in pressure in the pump cylinder with the outlet setting and the change in the amount of fuel returned to the storage tank with the pressure peak through the shut-off valve --163--. All of these influences determine the change in the amount of fuel pumped back for a given engine speed and a given main control setting.
In some exemplary embodiments of the invention, the spring tension of the shut-off valve --163 - does not necessarily have to be changed as a function of the throttle valve setting. In such exemplary embodiments, the cam - 131a - can be omitted. The
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The shut-off valve -163- is then held with a firm spring tension by a projection in the head part-122-. The passage enclosing the check valve is generally such that it intersects the shaft 131 when the cam 131a is used. If no cam is used, the passage can extend radially outward in another direction, for example perpendicular to the plane of FIG. 10.
In the pump of Figure 10, the inlet and outlet slots are spaced from each other with respect to their respective V-shaped wells so that the maximum restriction on flow from each V-shaped well occurs during the interlap and overlap interval, respectively each V-shaped recess is roughly in communication with both its inlet and outlet slot.
Therefore, the maximum pressure during a pump stroke in the pump cylinder --160-- occurs within the intermediate or overlap interval if the inlet slot --136-- and the outlet slot --137-- are both only slightly open, so that the maximum flow restriction is applied the chamber - 160 - is present and the value of the maximum pressure varies with the speed of the pump piston. The pressure in the chamber
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In the arrangement according to FIG. 10, in which, due to only low spring tension, there is increased fuel return with increasing engine speeds, but no comparable oil return, the amount of oil delivered per pump stroke remains essentially constant, resulting in greater oil-fuel and oil-air mixing ratios at higher speeds and lower loads occur. Such a mode of operation is completely satisfactory in many two-stroke engines, particularly in those in which oil is not mixed with the fuel but instead is pumped to various lubrication points within the engine.
If desired, the oil-fuel and oil-air mixing ratios can be varied in a similar manner and adapted to the load ratios by means of an additionally controlled oil shut-off valve, which returns oil when the engine speed increases.
It is clear to any person skilled in the art that the main principles of the invention can also be applied to systems which, for example, use pumps with different stroke lengths instead of the pumps specifically shown.
Those skilled in the art will make many variations possible. Numerous shut-off valves, which are shown as needle valves, can also be designed, for example, as ball valves or disk valves.
PATENT CLAIMS:
1. Piston pump for delivering two liquids, preferably fuel and lubricating oil for supplying internal combustion engines, with two single-acting delivery pistons, which are arranged in associated cylinders and with the same stroke relative to these by means of a common drive element to axial relative movements
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Piston-cylinder units are provided within the other and at the same time designed as a piston slide for the two liquids, in that the cylinder (29a, 129a) has an inlet opening (34, 36; 134, 136) and an outlet opening (35, 35, 37, 135, 137) and the piston (30, 130) as a slide each have a cylinder pressure chamber (65, 60;
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associated outlet opening (35, 37; 135, 137) and finally only communicates with the outlet opening (FIG. 4), the relative position between the liquid channels (38, 39; 138, 139) and the inlet or outlet openings assigned to them being changeable by rotating the piston in order to vary the stroke points at which the respective outlet opening (35, 37; 135,137) is released or the associated inlet opening (34, 36; 134,136) is closed during a pressure stroke and the pumping effect therefore begins.