Einspritzpumpe mit selbsttätiger Regelung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einspritz pumpe mit selbsttätiger Regelung für Brenn- kraftmaschinen. Bei bekannten derartigen Ein spritzpumpen wird die selbsttätige Regelung durch ein federbelastetes Ventil am Pumpen raum erzielt, das bei steigender Drehzahl einen grösser werdenden Anteil der von der Pumpe geförderten Kraftstoffmenge in eine Leitung niederen Druckes entweichen lässt. Der Hub des Ventils wird dabei durch eine den Druck im Pumpenraum beeinflussende, im Weg des vom Pumpenkolben geförderten Kraftstoffes angeordnete Drosselstelle drehzahlabhängig beistimmt.
Bei diesen bekannten Pumpen wird die zu regelnde Drehzahl durch Änderung der Spannung der das Ventil belastenden Feder eingestellt. Da jedoch der Druck im Pumpen raum quadratisch steigt und fällt mit der Drehzahl der Einspritzpumpe, die Spannung der Feder sich jedoch nur linear mit der Federlänge verändert, ist, der einzustellende Drehzahlbereich dieser Pumpen klein und oft mals nicht ausreichend.
Es sind auch schon Einspritzpumpen mit selbsttätiger Regelung bekanntgeworden, bei denen zur Änderung der zu regelnden Dreh zahl der Querschnitt der Drosselstelle ver ändert wird. Auch bei diesen Pumpen wird ebenfalls der druck- und damit drehzahlab hängige Hub eines Ventils zur Regelung be nützt, wobei die Drosselstelle durch das Zu- sammenwirken von Ausnehmungen am beweg lichen und am feststehenden Teil des Ventils gebildet wird und der Querschnitt der Drossel stelle durch Drehen des beweglichen Ventil gliedes veränderbar ist.
Bei dieser bekannten Pumpenart wird jedoch die drehzahlabhängige Änderung der geförderten Kraftstoffmenge dadurch erzielt, da.ss hier das Ventil mit zu nehmendem Hub eine zunehmende Drucksen kung in der Druckleitung der Einspritzpumpe am Ende des Einspritzvorganges herbeiführt.
Dies hat aber den Nachteil, dass mit steigender Drehzahl vor Beginn des Einspritzvorganges ein zunehmender Druckunterschied auGgegli- chen werden muss und der Einspritzbeginn dadurch verzögert wird. Diese mit steigender Drehzahl auftretende Änderung des Spritz- beginnen ist aber in vielen Fällen nicht er- wünscht.
Der Gegenstand der Erfindung weist die angeführten Nachteile nicht auf. Dies wird erreicht durch ein Ventil mit federbelastetem beweglichem Ventilteil am Pumpenraum, das bei steigender Drehzahl einen grösser werden den Anteil der vom Pumpenkolben geförder ten Kraftstoffmenge in einen Rückströmkanal entweichen lässt, und durch eine den Druck im Pumpenraum und damit den Taub des beweglichen Ventilteils beeinflussende Drossel stelle,
die im Weg mindestens eines Teils des von der Pumpe geförderten Kraftstoffes an- geordnet ist und durch das Zusammenwirken von Ausnehmungen am beweglichen und am feststehenden Teil des Ventils gebildet, wird und deren Querschnitt durch Drehen des be weglichen Ventilteils veränderbar ist.
Auf der Zeichnung sind vier Ausführungs beispiele des Gegenstandes der Erfindung dar- gestellt.
Fig.1 zeigt einen Längsschnitt durch (las erste Beispiel und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.1.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das zweite Beispiel, Fig.4 einen Schnitt nach Linie IV--IV in Fig.3 und Fig.5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt. einen Längsschnitt durch das dritte Beisspiel und Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6.
Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch das vierte Beispiel und Fig.9 einen Schnitt nach Linie IX-IX in Fig. B.
Im Zylinder 1 der nur teilweise darge stellten Einspritzpumpe des ersten Beispiel ist ein Kolben 2 angeordnet, der in bekannter Weise mit einer schrägen Steuerkante 3 ver sehen und zur Änderung der Fördermenge um seine Achse drehbar ist. Der Zylinder 1 hat eine als Ansaug- und Überströmöffnung die nende Bohrung 4. In der gezeichneten untern Totpunktlage des Pumpenkolbens hat dieser die Bohrung 4 freigegeben, sodass Kraftstoff in den Arbeitsraum 5 der Pumpe einströmen kann. Nach aussen ist der Zylinder 1 durch einen Ventilträger 6 abgeschlossen, der eine Bohrung 7 zur Führung des beweglichen Ven tilgliedes 8 enthält.
Ein Druckstück 9 presst über einen Dich tungsring 10 den Ventilträger 6 dicht gegen die Stirnseite des Pumpenzylinders 1. Inner halb des Druckstückes 9 ist eine Ventilfeder 11 untergebracht, die das bewegliche Ventilglied 8 in der gezeichneten Schliessstellung zu halten sucht. An einem Ansatz 12 des Ventilgliedes 8 greift eine Verstellwelle 13 an, durch welche das Ventilglied 8 auch während des Betriebes der Pumpe um seine Achse gedreht werden kann. An seinem dem Pumpenarbeitsraum benachbarten Ende hast das bewegliche Ventil glied 8 einen Ventilkegel 15, der in der ge zeichneten Schliessstellung dichtend auf eines kegeligen Sitzfläche 16 am Ventilträger 6 ruht. An die Sitzfläche 16 schliesst sich eine Ringnut 17 an, die mit einer etwas schmäleren Ringnut 18 im Ventilglied 8 zusammenwirkt.
Von der Ringnut 18 führen Querbohrnngen 19 zu einer Längsbohrung 20, die einerseits gegen den Pumpenarbeitsraum durch einen Stopfen 21 verschlossen, anderseits über eine Querboh- rang 22 mit einer Quernut 23 am Aussen umfang des beweglichen Ventilgliedes ver bunden ist. Diese Quernut 23 bildet, zusammen finit einer halbmondförmigen Ausnehmung 24 im feststehenden Teil 6 des Ventils eine spalt artige Drosselstelle im Wege des von der Pumpe geförderten Kraftstoffes. Die Länge und damit der Querschnitt des Drosselspaltes ist durch Drehen des beweglichen Ventilteils veränderbar.
Nahe oberhalb der Ringnut 17 befindet sich in der Führungsbohiaing 7 die öffnung 25 eines Kanals 26, der in die Lei tung 4 mündet. In dieser herrscht der niedere Druck des der Einspritzpumpe zuströmenden Kraftstoffes.
Der wirksame Förderhub des Pumpenkol- bens 1 beginnt mit dem Abschluss der Boh rung 4 durch den Kolben. Nach Abheben des Ventilgliedes 8 von der Sitzfläche 16 strömt der weiterhin vom Pumpenkolben verdrängte Kraftstoff zwischen dem Ventilkegel 15 und der Sitzfläche 16 hindurch in den durch die beiden Ringnuten 17 und 18 gebildeten Ring raum. Von dort. aus gelangt der Brennstoff durch. die Bohrungen 19, 20, 22 z11 der Quer nut 23, über den Drosselspalt zur Ausneh- mung 24 und von hier aus zum Innenraum des Druekstüekes 9.
An das Druckstück 9 ist. in nicht. dargestellter Weise dass zur Ein spritzdüse der Brennkraftmasehine führende Druckleitungsrohr angeschlossen.
In der gezeichneten Stellung hat der Dros selspalt zwischen 23 und 24 seine grösste Länge. Das Ventil regelt in dieser Stellung die Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine. Bei dieser Drehzahl vermag der Druckunter- sehied vor und hinter dem Ventil das beweg liehe Ventilglied 8 so weit entgegen der Kraft der Schliessfeder 11 anzuheben, dass die Ring nut 18 die Öffnung 25 aufsteuert und ein Teil des vom Pumpenkolben geförderten Kraftstoffes über die Leitung 26 in die Lei- teng 4 entweicht. Mit steigender Drehzahl wird der Hub des Ventilgliedes 8 grösser und damit auch der Anteil der geförderten Kraft stoffmenge, der in die Leitung 4 entweicht.
Entspreehend nimmt die Kraftstoffmenge ab, die der Brennkraftmasehine zugeführt wird. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird dadurch vermindert, und stellt sich schlief)- lieh auf die zu regelnde Höchstdrehzahl ein.
Durch Drehen des Ventilgliedes 8 mit Hilfe der Verstellwelle 13 in Richtung des Pfeils 28 (Fug. 2) kann die Länge des Drossel spaltes verringert werden. In der in Fig.2 strichpunktiert eingezeichneten Lage der Quernut 23 hat das Ventilglied 8 seine Stel lung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine.
Dabei ist die Länge des Drosselspaltes und somit auch sein Quer- selnitt so klein, dass schon bei geringer Förder- geschwindigkeit des Pumpenkolbens vor und hinter dem Ventil ein Druckunterschied auf tritt, der zum Aufsteuern der Öffnung 25 dureh die obere Kante der Ringnut 18 im Ventilglied 8 ausreicht, so dass ein Teil des geförderten Kraftstoffes in die Leitung 4 zu entweichen vermag.
Wird das bewegliche Ventilglied 8 so weit in Richtung des Pfeils 28 gedreht, dass zwi schen 23 und 24 keine Verbindung mehr be steht, so wird das Ventilglied 28 bei jeder Drehzahl bis zum Aufsteuern der Öffnung 25 argehoben und die gesamte geförderte Kraft stoffmenge fliesst irr die Leitung 4 zurück. ft dieser Stellung des Ventilgliedes wird also kein Kraftstoff zur Brennkraftmaschine ge fördert.
Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscleidet sieh vom ersten im wesentlichen durch folgendes: Die Quernut 23 hat einen Abstand a von der Ausnehmung 24, und um dieses Mass a ist auch der Abstand der Öff nung 25 von der Nut 17 vergrössert. Der durch den Abstand a zwischen 23 und 24 gekenn zeichnete Abschnitt des Ventilgliedes 8 wirkt als Tauchkolben, der in bekannter Weise beim Schliessvorgang eine Volumenvergrösserung der Druckleitung und damit eine rasche Sen- luug des Druckes in dieser Leitung herbei führt.
Ausserdem hat der an den Ventilkegel 15 anschliessende zylindrische Teil 30 des Ventilgliedes 8 einen kleineren Durchmesser als der übrige zylindrische Teil des Ventil gliedes. Dieser Teil 30 des Ventilgliedes taucht., ehe die Öffnung 25 durch die Nut 18 auf gyesteuert wird, in die Fühiazngsbohrung 7 ,ein.
Der Ringspalt zwischen der Führungsbohrung 7 und dem Teil 30 bildet eine zweite Drossel- stelle. Diese bewirkt., dass gegenüber dem ersten Beispiel der Druckuntersehied vor und hinter dem Ventil mit steigender Drehzahl rascher ansteigt und das Ventilglied schon bei einer geringeren Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine die Öffnung 25 auf steuert.
Durch den Querschnitt der zweiten Drosselstelle wird also die zum Aufsteuern der Öffnung 25 benötigte Erhöhung der Dreh zahl mitbestimmt. Man kann daher durch -die zweite Drosselstelle die Regelgenauigkeit be einflussen.
In. dem Ventilträger 6 des zweiten Bei 8piels ist eine Bohrung 31 vorgesehen (Fug. 4, 5,) die in der gezeichneten Schliessstellung des Ventils durch eine Drosselbohrung 32 mit der Ausnehmung 23 des Ventilgliedes 8 - in Verbindung steht.
Durch diesen drosselnden Durehflussweg, der unmittelbar nach Abheben des Ventilgliedes 8 von seinem Sitz den als Tauchkolben dienenden Abschnittdes Ventil gliedes umgeht, aber vom beweglichen Ventil glied nach einem ersten Hubabschnitt abge schlossen wird, strömt bei niederer Drehzahl, beispielsweise bei Startdrehzahl, die gesamte zur Brennkraftmaschine geförderte Kraftstoff menge hindurch. Da das bewegliche Ventil glied hierbei nur einen sehr kleinen Hub aus führt., tritt beim Schliessvorgang des Ventil gliedes die oben beschriebene Drucksenkung in der Druckleitung nicht ein.
Damit wird die Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, gegenüber dem Normalbetrieb etwa um den Betrag erhöht, der der Volumen vergrösserung der Druckleitung beim Schliess vorgang des Ventils während des Normal betriebes entspricht. Die Brennkraftmaschine erhält also beim Startvorgang eine die normale Vollastmenge übersteigende Kraftstoffmenge eingespritzt.
Der am Umfang des beweglichen Ventil gliedes während des Betriebes entlangleckende Kraftstoff übt auf das Ventilglied radial gerichtete Drücke aus, die jedoch an der Öffnung 25 unterbrochen sind. Da diese Öff nung sich höchstens über ein Drittel des Um fanges der Führungsbohrung 7 erstreckt, wird erreicht, dass das Ventilglied, das durch die resultierende Kraft dieser hydraulischen, ra dialen Drücke gegen die Öffnung 25 gepresst wird, sich an die die Öffnung 25 umgebende Zone der Führungsbohrung 7 anlegt, so dass sich genaue, vom jeweiligen Spiel des Ventil gliedes in seiner Führung unbeeinflusste Steuervorgänge ergeben.
Beim dritten und beim vierten Ausfüh rungsbeispiel (Fig.6 bis 9) ist, im Gegen satz zu den beiden vorstehend beschriebenen Beispielen, die Kegelsitzfläche für das beweg liche Ventilglied nicht an dem, dem Pumpen raum zugewandten Ende der Führungsboh rung für das bewegliche Ventilglied angeord net, sondern am andern Ende dieser Füh rungsbohrung. Diese Änderung bedingt aueh eine andere Anordnung der die Drosselstelle bildenden Ausnehmungen im beweglichen und im feststehenden Ventilteil.
Das bewegliche Ventilglied 8 des dritten Beispiels hat einen Ventilkegel 35, der in der gezeichneten Stellung auf einem Sitz 36 im Ventilträger 6 ruht. An den Ventilkegel 35 schliesst sich eine Ringnut 37 an. Von dieser Ringnut aus führen Querbohrungen 38 zu einer Längsbohrung 39, die auf der Pumpen raumseite des Ventilgliedes durch einen Stop fen 40 verschlossen ist. Im Schaft des Ventil gliedes 8 ist eine Quernut 41 vorgesehen, welche die Längsbohrung 39 anschneidet.
Diese Quernut arbeitet mit einer Ausneh- mung 42 in der Führungsbohrung 7 des Ventilträgers 8 zusammen. 41 und 42 bilden den im Wege des von der Pumpe geförderten Kraftstoffes angeordneten Drosselspalt, des sen Länge durch das Drehen des beweglichen Ventilteils 8, ebenso wie beim ersten Beispiel, veränderbar ist.
In der Führungsbohrung 7 für das beweg liche Ventilglied 8 befindet. sich, wie bei den beiden ersten Beispielen, die Öffnung 25 des Kanals 26. Beim Fördervorgang strömt der Kraftstoff nach Abheben des beweglichen Ventilgliedes 8 von seinem Sitz 36 durch den Drosselspalt zwischen 42 und 41 sowie die Bohrungen 39, 38 zur Ringnut 37 und von hier zwischen Ventilkegel 35 und Ventilsitz 36 hindureh in den Innenraum des Druckstückes 9, an den das nicht dargestellte Druckleitungsrohr an geschlossen ist.
In der gezeichneten Lage hat der Drossel- spalt den grösstmöglichen Querschnitt. Durch Drehen des beweglichen Ventilgliedes 8 in Richtung des Pfeils 43 (Fig.7) wird, ebenso wie beim ersten Beispiel, der Querschnitt der Drosselstelle verringert. Die Wirkung des Drosselspaltes ist dieselbe wie beim ersten Bei spiel.
In der in Fig. 7 strichpunktiert einge zeichneten Lage der Quernut 41 besteht keine Verbindung mehr zwisehen 42 und 41, so dass kein Kraftstoff zur Brennkraft.masehine gelangen kann. In dieser Stellung wird beim Fördervorgang des Pumpenkolbens 2 das Ven tilglied 8 soweit angehoben, da.ss seine untere Stirnfläche 44 die Öffnung 25 aufsteuert und der gesamte geförderte Kraftstoff über 25. 26 in die Bohiiing 4 entweichen kann.
Beim vierten Beispiel ist., ebenso wie beim zweiten, zusätzlich eine Einrichtung zur Ent lastung der Druckleitung am Ende des Ein spritzvorganges und eine zweite Drosselstelle zur Beeinflussung der Genauigkeit des Regel vorganges vorgesehen.
Zwischen dem Ventilkegel 35 und der Ringnut 37 befindet sich ein zylindrischer Tauchansatz 46. Das Ventilglied 8 muss also, um dem Kraftstoff den Weg zur Brennkraft masehine freizugeben, mindestens einen Hub b ausführen. Beim Schliessvorgang des Ventils wird dann das Volumen der Druckleitung ent sprechend vergrössert und eine Senkung les Druckes in dieser Leitung herbeigeführt. Um den Betrag b muss hier auch das bewegliche Ventilglied 8 einen höheren Hub ausführen als beim dritten Beispiel, um die Öffnung 25 aufzusteuern.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist die Quernut 41 ausserdem schmäler als beim dritten Bei spiel. Dadurch wird erreicht, dass beim Auf steuern der Öffnung 25 durch die Quernut 41 der mit 48 bezeichnete Abschnitt des Ventil gliedes 8 in die Führungsbohrung 7 eintaucht. Damit jedoch weiterhin ein Durchflussweg für den Kraftstoff vorhanden ist, ist der Ab schnitt 48 des Ventilgliedes bei 49 leicht ab geflacht (Fig. 9). Diese abgeflachte Stelle des Ventilgliedes bildet zusammen mit der Füh rungsbohrung 7 eine zweite Drosselstelle. Durch diese zweite Drosselstelle kann ebenso, wie beim zweiten Beispiel ausführlich beschrie ben, die Genauigkeit, des Regelvorganges be einflusst werden.
Bei den Einspritzpumpen nach allen vier Ausführungsbeispielen dient die schräge Steuerkante 3 nur dazu, die Mehstkraftstoff- menge für die jeweilige Brennkraftmasehine durch Drehen des Kolbens einmal einzustellen. Während des Betriebes wird also der Pumpen kolben nicht verdreht. Man könnte auf eine sclräge Steuerkante verzichten, wenn die not wendige Höchstkraftstoffmenge durch Wahl- des Kolbendurchmessers oder des Kolbenhubes festgelegt wird.
In diesem Falle würde beim ersten und dritten Beispiel ein völlig glatter Kolben genügen, während beim zweiten und vierten Beispiel ein Kolben zu verwenden wäre, der am Ende des Fördervorganges eine Verbindung des Pumpenarbeitsraumes 5 mit der Bohrung 4 herstellt, damit der Tauch kolben am beweglichen Ventilglied die Sen- hung des Druckes in der Druckleitung rasch herbeizuführen vermag. Eine solche Verbin dung könnte beispielsweise durch eine Ringnut im Pumpenkolben erreicht werden, die durch Kanäle ständig mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden ist.