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Brennstoffpumpenanlage für mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen.
Eine der wichtigsten Aufgaben beim Bau von mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschinen für flüssigen Brennstoff liegt in der Schaffung von Mitteln zum gleichförmigen Verteilen des Brennstoffes nach den einzelnen Zylindern. In den Maschinen, in denen der Brennstoff unter Druck zugeführt wird, erfolgt die Brennstoffverteilung nach den einzelnen Zylindern für gewöhnlich mit Hilfe einer besonderen Pumpe für jeden Zylinder. Es ist aber auch vorgeschlagen worden, wie z. B. bei Dieselmaschinen, eine einzige Pumpe für mehrere Zylinder zu verwenden und den durch diese Pumpe zugeführten Brennstoff mit Hilfe einer besonderen Vorrichtung, von welcher Rohrleitungen nach den einzelnen Zylindern ausgehen, zu verteilen.
Die Verteilung erfolgt in solchem Falle dadurch, dass der Brennstoff durch feine kalibrierte Öffnungen hindurchgehen muss, ehe er von der Verteilungsvorrichtung aus in die Rohrleitungen gelangt. Der Widerstand in diesen Öffnungen ist so gross, dass die Ungleichförmigkeit des Druckes, die in den einzelnen Brennstoffventilen vorkommen können, sowie die Ungleichförmigkeiten des Widerstandes, die in den einzelnen Rohrleitungen vorhanden sein können, im Verhältnis zu den Widerständen in den kleinen Öffnungen vernachlässigt werden können.
Diese Vorrichtung zum Verteilen des Brennstoffes ist aber nicht an umsteuerbaren Maschinen verwendbar, weil die Brennstoffverteilung während der Umsteuerung sowie beim Langsamlaufen der Maschine unsicher wird. Auch kann sie nicht an Maschinen verwendet werden, in denen der Brennstoff ohne Verwendung von Druckluft unmittelbar in den Zylinder eingespritzt wird.
Bei solchen Maschinen war man bis jetzt gezwungen, eine besondere Pumpe für jeden Zylinder zu verwenden. Es ist ersichtlich, dass die genaue Verteilung des Brennstoffes nach den einzelnen Zylindern, vor allen aber bei geringer Belastung, wenn die Brennstoffmengen sehr klein sind, eine sehr genaue Einstellung der Teile erfordert, die der Abnutzung ausgesetzt sind oder sonst leicht aus dem Zustand gebracht werden können, der die genaue Verteilung ermöglicht. Diese Einstellungsschwierigkeiten werden noch grösser bei Maschinen, in denen der Brennstoff
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gespritzt wird. Bei solchen Maschinen muss, wie bekannt, auch der Zeitpunkt, in welchem die Einspritzung beginnen soll, viel genauer eingestellt und viel leichter entsprechend verschiedenen Belastungen und Brennstoffen verändert werden können.
Falls es möglich wäre, eine einzige Pumpe, d. h. einen einzigen Kolben und eine einzige Reihe von Reglerventilen für sämtliche Zylinder zu verwenden, so würde die Genauigkeit der Brennstoffverteilung unter allen Umständen gesichert und die Einstellung des Einspritzaugenblickes erleichtert sein.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass für sämtliche Zylinder eine gemeinsame Brennstoffpumpe angeordnet ist, die für jede Umdrehung der Maschinenwelle eine der Zahl der Zündungen entsprechende Anzahl von Druckhüben ausführt. Ferner ist das Pumpengehäuse oder eine damit verbundene Kammer durch eine Rohrleitung mit jedem Zylinder verbunden, die je ein Ventil besitzen, das derart zwangläufig gesteuert ist, dass die einzelnen Ventile zwecks Zuführens des Brennstoffes nach einem der Zylinder bei jedem Druckhub der Pumpe nacheinander geöffnet werden. Bei einer Viertaktmaschine mit sechs Zylindern entspricht die Umlaufzahl der Pumpe dreimal der Umlaufzahl der Maschine, bei einer Zweitaktmaschine mit sechs Zylindern sechsmal der Umlaufzahl der Maschine.
Die Fig. I, 2 und 3 der Zeichnung stellen schematische Schnitte je einer Ausführungsform der Erfindung dar, die für eine Zweitaktmaschine mit sechs Zylindern bestimmt ist. Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das zur Erklärung der Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform dient.
Bezüglich der in Fig. i dargestellten Ausführungsform wird vorausgesetzt, dass die Welle 1 mit der Kurbelwelle der Maschine verbunden ist und die gleiche Umlaufzahl als diese hat. Die Welle 1 ist durch das Zahnradgetriebe 7, 8 mit einer Welle 9 verbunden, die durch die Kurbel 10, die Kurbelstange 11 und den Kreuzkopf 12 mit einem Kolben 13 in dem Pumpengehäuse 14 verbunden ist. Das Übersetzungsverhältnis-zwischen den Zahnrädern 7 und 8 ist derart gewählt, dass während die Welle 9 sechs Umdrehungen, die Welle 1 eine Umdrehung macht. Das Pumpengehäuse 14 besitzt ein Saugventil16 und ein Druckventil15, das die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und einem Verteilungskasten 18 beherrscht, während das Ventil 16 die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und der Saugleitung 17 überwacht.
Der Verteilungskasten 18 besitzt sechs Rohrstutzen 19, von denen jeder zur Aufnahme einer nicht dargestellten, zu einem der Zylinder der Maschine führenden Rohrleitung dient,
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Jeder Rohrstutzen 19 enthält ein federbelastetes Ventil 20, das durch eine Schubstange 21 geöffnet werden kann. Die Schubstangen erhalten ihre Bewegung durch je eine Kurbel 24 der Welle 1 unter Vermittlung eines Kreuzkopfes 22 und einer Kurbelstange 23. Die sechs Kurbeln 24 sind derart gegeneinander versetzt, dass sämtliche Ventile 20 nacheinander je einmal geöffnet werden, während die Welle 1 eine Umdrehung macht, und zwar in Zeitpunkten, die der Arbeit der einzelnen Zylinder angepasst sind.
Während die Ventile 20 je einmal nacheinander geöffnet werden, macht der Kolben 13 sechs Druckkhübe und sechs Saughübe. Bei jedem Druckhub wird eines der Ventile 20 offen gehalten, so dass Brennstoff in die zu dem entsprechenden Zylinder führende
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eine bestimmte Brennstoffmenge, die für sämtliche Zylinder gleich gross ist. Die Anordnung ist ferner so getroffen, dass das Öffnen eines Ventils 20 etwas vor dem Beginn des entsprechenden Druckhubes erfolgt, während das Schliessen des Ventils etwas nach dem Ende des Druckhubes erfolgt, wodurch das Offenhalten des Ventils während des ganzen Druckhubes gesichert ist. Die Einstellung der Brennstoffmengen kann beispielsweise durch Änderung der Hublänge des Kolbens 13 oder durch Regelung des Saugventils oder auf andere geeignete Weise erfolgen.
Die Ausführung eignet sich für Dieselmaschinen und einige andere Maschinenarten.
Bei Maschinen, in die der Brennstoff ohne Verwendung von Druckluft eingespritzt wird, und bei denen keine Vorverbrennungskammer vorhanden ist, kommt eine etwas abgeänderte Pumpenanlage zur Anwendung. Zwei Ausführungsformen solcher abgeänderten Pumpenanlagen sind in Fig. 2 und 3 dargestellt.
In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist zwischen dem Pumpengehäuse 14 und dem Verteilungskasten 18 ein zwangläufig geführtes Ventil 25 angeordnet. Ferner besitzt das Pumpengehäuse ein Überströmventil 26. Das Ventil 25 ist derart geführt, dass es erst nach dem Beginn des Druckhubes der Pumpe geöffnet und vor dem Ende des Druckhubes'geschlossen wird. Wenn das Ventil 25 geschlossen ist, wird die durch den Kolben beförderte Brennstoffmenge durch das Ventil 26 in die Saugleitung zurückgedrückt.
Die Wirkungsweise ist unter Hinweis auf das in Fig. 4 dargestellte Diagramm wie folgt : In diesem Diagramm entspricht der Bogen zwischen zwei Radien einem Druckhub und einem Saughub des Kolbens. Während des Saughubes wird ein Ventil 20 im Punkte 1"geöffnet, in 1 beginnt der Druckhub, von 1 bis 14 wird Flüssigkeit durch das Ventil 26 gedrückt, indem das Ventil 25 geschlossen ist. In 14 wird das Ventil 25 geöffnet, von 14 bis 15 strömt Flüssigkeit durch
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gehörige Rohrleitung 19. In 15 wird das Ventil 25 geschlossen und in l'hört der Druckhub auf.
In 1"'wird das bis jetzt offen gehaltene Ventil 20 geschlossen, wonach derselbe Vorgang wiederholt wird, indem das nächste Ventil 20 nun geöffnet wird
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein gewöhnliches : Druckventil 15 zwischen dem Pumpengehäuse 14 und dem Verteilungskasten-M verwendet. Ferner ist ein zwangläufig geführtes Saugventil 21 vorgesehen, das einen Teil der durch den Kolben verdrängten Flüssigkeitsmenge in die Saugleitung am Beginn und Ende des Druckhubes zurückfliessen lässt und dabei allein oder zusammen mit einem gewöhnlichen Saugventil 16 das Eintreten des Brennstoffes in das Pumpengehäuse zulässt. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform stimmt im wesentlichen mit derjenigen der Ausführungsform nach Fig. 2 überein.
Die Änderung der Brennstoffmenge bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 kann durch Änderung der Länge des Pumpenhubes oder mit Hilfe entsprechender Einstellvorrichtungen für die Ventile 25 und 27 erfolgen.
Anstatt der dargestellten Kurbeln, die zum Treiben der Ventile und des Kolbens dienen, können entsprechend gestaltete Daumenscheiben oder Exzenter verwendet werden.
Aus praktischen Gründen kann es vorteilhaft sein, dass der Kolben für jede Zündung zwei ganze Hübe ausführt. Dies kann dadurch leicht erreicht werden, dass die Kurbel oder die Daumenscheibe o. dgl., durch welche die Ventile 25 und 27 betätigt werden, die halbe Umlaufzahl wie die Pumpe hat oder auch dadurch, dass durch besondere Einrichtungen jeder zweite Druckhub übergangen und die ganze Brennstoffmenge durch die Ventile 26 bzw. 27 in die Saugleitung zurückgedrückt wird.
Eine solche Pumpenanlage könnte auch für eine Maschine mit nur einem Zylinder verwendet werden, in welchem Falle die meisten Druckhübe der Pumpe unwirksam gemacht werden.
Auch kann das Ventil zwischen dem Pumpengehäuse und dem Verteilungskasten wegfallen und durch ein Druckventil in jeder von dem Verteilungskasten ausgehenden Rohrleitungen ersetzt werden. Es ist einleuchtend, dass in solchem Falle kein besonderes Pumpengehäuse erforderlich ist, indem der Kolben in dem Verteilungskasten selbst arbeiten kann.
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