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Brennstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine Es ist eine Brennstoffeinspritzpumpe
für eine Brennkraftmaschine mit radial angeordneten umlaufenden Pumpenzylindern
und mit einem dem Antrieb der Pumpenkolben dienenden ortsfesten Nocken bekannt,
der zwecks Veränderung des Einspritzzeitpunktes durch den drehzahlabhängigen Förderdruck
einer Zubringerpumpe mittels eines Stellkolbens verdrehbar ist, welcher auf einen
in seinen Zylinder hineinragenden Ansatz des Nockens entgegen der Kraft einer Feder
wirkt.
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Diese Verstellung des -Nockens zwecks Veränderung des Einspritzzeitpunktes
bei einer solchen Brennstoffeinspritzpumpe bietet deshalb besondere Schwierigkeiten,
weil die Pumpenkolben auf den ortsfesten Nocken zurückwirken und diesen stoßweise
zu verdrehen suchen. Diese stoßweise Verdrehung muß einerseits verhindert werden,
doch muß andererseits die Drehung des ortsfesten Nockens durch den Stehkolben erfolgen
können. Bei einer bekannten Einspritzpumpe wird dies dadurch erreicht, daß der in
den Stellkolbenzylinder hineinragende Ansatz durch eine steile Schrägnut des Stellkolbens
verstellt wird, so daß eine Selbstsperrung vorhanden ist. Es ist Aufgabe der Erfindung,
daß stoßweise Verdrehen in einfacherer Weise zu verhindern.
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Es ist auch bereits eine Brennstofförderpumpe für Brennkraftmaschinen
mit radial angeordneten umlaufenden Pumpenzyl,i,ndern und mit einem dem Antrieb
der Pumpenkolben dienenden ortsfesten Exzenter bekannt, der durch einen Stellkolben
verdrehbar isst. Dieser Stellkolben wirkt tangential auf einen in seinen Zylinder
hineinragenden Ansatz dies Exzent°rs. Er steht unter dem Förderdruck, der durch
die umlaufendem Pumpenkolben erzeugt wird. Diese Anordnung dient dem Zweck, die
Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck derart zu verändern, daß der Förderdruck
konstant bleibt. Die oben geschilderte Aufgabe tritt dabei nicht auf, weil die Kolben
kein stoßweises Drehmoment auf den Exzenter ausüben. Auch in diesem Falle wirkt
der Stehkolben auf einen in seinen Zylinder hineinragenden Ansatz dies ortsfesten,
aber verdrehbaren Nockens entgegen der Kraft einer Feder.
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Die Erfindung bezieht sich also auf eine Brennstoffeinspri:tzpumpe
für eine Brennkraftmaschine mit radial angeordneten umlaufenden Pumpenzylindern
und mit einem dem Antrieb der Pumpenkolben dienenden ortsfesten Nocken, der zwecks
Veränderung des Einspritzzeitpunktes durch den drehzahlabhängigen Förderdruck einer
Zubringerpumpe mittels eines Stellkolbens verdrehbar ist, welcher auf einen im seinen
Zylinder hineinragenden Ansatz des Nockens entgegen der Kraft ein-er Feder wirkt.
Dabei erfolgt die Lösung der oben geschilderten Aufgabe dadurch, daß der Flüssigkeitsraum
vor dem Stehkolben mit der Zubringerpumpe über ein Rückschlagventil verbunden ist
und einen Abflußdrosselkana.l aufweist. Dijeser Abflußdrosselkanal kann von dem
Spielraum des Stellkolbens in seiner Zylinderbohrung gebildet werden. Das Rückschlagventil
verhindert einen plötzlichen Rückstrom der Flüssigkeit aus dem Zylinder des Stellko:lbens
unter dem Einfluß der stoßweisen Drehmomente, die von den Kolben auf den ortsfesten
Nocken ausgeübt werden. Da die Flüssigkeit aber durch den Abflußdrosselkanal langsam
entweichen kann, kann dennoch die Einstellung des Nockens durch den drehzahlabhängigen
Förderdruck der Zubringerpumpe bewirkt werden.
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Bei Flüssigkeitsdämpfern und hydraulischen Ventilstößeln ist es bekannt,
einen Kolben über ein Rückschlagvent.il mit Flüssigkeit zu beaufschlagen und den
Flüssigkeitsraum mit einem Abflußdrosselkanal zu versehen, so daß eine Bewegung
des Kolbens in der einen Richtung nur mit starker Dämpfung erfolgen kann. Im Gegensatz
hierzu ist es beim Gegenstand der Erfindung der Zweck des Abflußdrosselkanals, den
Druck auf den beiden Seiten des Rückschlagventils mit Verzögerung auszugleichen,
damit der Stellkolben zurückkehren kann, wenn der Einspritzzeitpunkt entsprechend
verändert werden soll.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Brennstoffpumpe, bei der die erfindungsgemäße
Vorrichtung eingebaut ist, wobei die Pumpe gedreht ist, um die Vorrichtung in Endansicht
mit ihrem Gehäuse zu zeigen. Ein Teil des Gehäuses ist weggeschnitten, um bestimmte
arbeitende Teile zu zeigen.
Fig. 2 ist eine Ansicht der um 90° gedrehten
Brennstoffpumpe. Sie zeigt eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
deren Gehäuse weggeschnitten ist, um die arbeitenden Teile zu zeigen.
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Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2.
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Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2.
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Fig. 1 und 2 zeigen, daß die Brennstoffpumpe B, mit der zusammen die
erfindungsgemäße Vorrichtung A dargestellt ist, ein Hauptgehäuse 10 mit einer Bohrung
9 an einem Ende hat, in die beleskopartig ein Endgehäuse 11 eingesetzt ist. In der
Bohrung 9 des Hauptgehäuses 10 befindet sich neben dem Endgehäuse 11 ein
drehbarer Teil 12, der von dem (nicht gezeigten) Motor gedreht wird, mit dem die
Brennstoffpumpe verbunden ist. Zum Zwecke der Darstellung sind eine Welle 14 und
ein Zahnrad 13 gezeigt, die zur Verbindung mit einer ?Motorantriebswelle zum Treiben
des drehenden Teiles 12 dienen.
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Der drehende Teil 12 ist mit einer Querbohrung 15 ausgestattet, in
der gleitend ein Paar gegenläufiger Kolben 16 untergebracht ist. Die äußeren Enden
der Kolben 16 liegen an den Gleitschuhen 17 an, die gleitend in Gegenbohrungen 19
angeordnet sind und in denen die Rollen 18 untergebracht sind. Den rotierenden Teil
12 umgibt eine im wesentlichen runde oder ringförmige Nockenscheibe 20, die mit
einer Vielzahl von Nocken 21 (Erhöhungen) ausgestattet ist, die an ihrem inneren
Umfang angeordnet sind. Wenn der drehbare Teil 12 gegenüber der ringförmigen Nockenscheibe
20 verdreht wird, dann kommen die Rollen 18 abwechselnd gegen die Nocken 21 zur
Anlage und drücken die Kolben 16 nach innen. Hierauf laufen die Rollen in
die tieferen Flächen zwischen den Nocken 21 und ermöglichen den Kolben, sich wieder
zu trennen. Das abwechselnde Zusammendrücken und Trennen der Kolben 16 wird dazu
benutzt, das Pumpen oder das Einspritzen des Brennstoffes in die Zylinder des Motors
durchzuführen. Die Anzahl der Nocken 21 ist gleich der Zahl der Zylinder des Motors,
für den die Brennstoffpumpe verwendet wird.
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Ein Brennstoffaufnahme- und Verteilungsstück 25 bildet einen festen
Teil mit dem drehenden Teil 12 und erstreckt sich in das Endgehäuse 11. Es hat einen
axialen Durchlaß 27, der mit der Bohrung 15 des rotierenden Teiles 12 in Verbindung
steht (Fig. 3). Der axiale Durchlaß 27 des Brennstoffaufnahme- und Verteilungsteiles
25 ist mit einer Öffnung 29 versehen, die die Bohrung 27 nacheinander mit den (nicht
gezeigt) Leitungen verbindet, die zu den Brennstoffauslässen 28 führen. Die Brennstoffauslässe
28 sind mit den Einspritzdüsen der Zylinder des Motors in üblicher «'eise verbunden.
Die Bohrung 27 ist ebenfalls mit einer Vielzahl von Öffnungen 26 (drei gezeigt)
versehen, die abwechselnd mit einem Brennstoffeinlaß 24 in dem Endgehäuse verbunden
werden. Die Anordnung ist so, daß Brennstoff zu der Bohrung 15 durch eine der Öffnungen
26 und einen axialen Durchlaß 27 gefördert wird, während die Kolben an den tiefen
Stellen der Nockenscheibe vorbeilaufen. Dabei wird eine bestimmte Brennstoffmenge
zwischen den Kolben 16 aufgenommen, wobei die Kolben durch den Druck des einströmenden
Brennstoffes und durch die Zentrifugalkraft auseinandergedrückt werden. Wenn dann
die Kolben zu den Erhöhungen der Nockenscheibe bewegt werden, kommen die öffnungen
26 außer Übereinstimmung mit den Brennstoffeinlässen 24, und die Öffnung 29 kommt
in übereinstimmung mit einem der Brennstoffauslässe. Die Erhöhungen der Nockenscheibe
drücken natürlich die Kolben zusammen und veranlassen einen Ausstoß der dazwischen
befindlichen Brennstoffmenge. Auf diese Weise wird Brennstoff von dem Einlaß zu
den Zylindern des Motors unter hohem Druck in genau dosierten Mengen und in zeitlicher
Reihenfolge gefördert. Im allgemeinen ist der Zeitraum, der für das Zusammendrücken
der Kolben 16 und zur Durchführung der Pumpwirkun.g nötig ist, wesentlich geringer
als der Zeitraum, während dessen sich die Öffnung 29 in Verbindung mit einem der
Brennstoffauslässe 28 befindet. Entsprechend ist es möglich, den Zeitpunkt der Pumpwirkung
durch Vorstellen oder Nachstellen der Bewegung der Kolben 16 zu ändern ohne zu gleicher
Zeit die zeitliche Einstellung des Verteilungsstückes 25 zu verändern. Brennstoff
wird zur Brennstoffeinlaßleitung 24 und von dort zu dem Brennstoffaufnahme-und Verteilungsstück
25 durch eine geeignete Förder-oder Zufuhrpumpe 30 gebracht, deren bewegliche Teile
mit dem äußeren Ende dies Brennstoffaufnahme- und Verteilungsstückes 25 zur Drehung
mit diesem verbunden ist. In den Figuren ist die Förder- oder Zufuhrpumpe 30 eine
übliche Gleitschieberpumpe mit einem rotierenden Teil 34. Es sind jedoch auch andere
Pumpen, wie etwa eine Zahnradpumpe, verwendbar. Die Einlaßseite der Förder- oder
Zufuhrpumpe 30 kann durch einen Einlaß 31 mit einem Brennstoffvorrat, z. B. dem
üblichen Brennstoffbehälter (nicht gezeigt), verbunden werden. Die Auslaßseite der
Förder-oder Zufuhrpumpe 30 steht mit einem Längsdurchlaß 32 und einem Querdurchlaß
33 in dem Endgehäuse 11 in Verbindung.
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Die ringförmige Nockenscheibe 20 und das Hauptgehäuse 10 sind so ausgebildet,
daß die Nockenscheibe 20 gegenüber dem Gehäuse 10 zu Einstellzwecken verdreht werden
kann. In Fig. 3 wird angenommen, daß der rotierende Teil 12 bei normaler Arbeit
entgegen dem Uhrzeigersinne läuft. Es ergibt sich daraus, daß bei einer Verstellung
der ringförmigen Nockenscheibe 20 im Uhrzeigersinne die Zeitpunkte der Brennstoffeinspritzung
früher im Vergleich zur Stellung des rotierenden Teiles 12 liegen und, wenn die
'1Tockenscheibe 20 entgegen dem Uhrzeigersinne verdreht wird, der Zeitpunkt der
Brennstoffeinspritzung später liegt.
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Wie in dien Figuren gezeigt wird, ist das Hauptgehäuse 10 mit einer
Erweiterung oder einer Erhöhung 40 mit einer Bohrung 41 versehen, die im allgemeinen
tangential zu der INTockenscheibe 20 verläuft. Die Bohrung 42 erstreckt sich im
allgemeinen radial zur Pumpe und steht mit der Bohrung 41 und dem Inneren des Gehäuses
10 in Verbindung. Die Bohrungen 41 und 42 befinden sich im wesentlichen in der gleichen
Ebene wie die ringförmige Nockenscheibe 20. Die Bohrungen sind an ihren äußeren
Enden durch geeignete Schraubkappen 43, 44 und 45 verschlossen, wobei ein flüssigkeitsdichter
Verschluß durch Verwendung eines geeigneten Dichtungsmaterials 46 gewährleistet
ist. Die Noekenscheibe 20 ist mit dem Gewindeloch 22 versehen, in das ein Betätigungsarm
47 für die Nockenscheibe eingeschraubt ist. Die Breite des Armes 47 und der Bohrung
42 ergeben ein Spiel, das die Stellung der Nockenscheibe 20 über einen entsprechend
weiten Bereich (ungefähr 611z°) durch Bewegung des Armes 47 verstellbar macht, um
die gewünschte Veränderung des Pumpzeitpunktes der Brennstoffpumpe zu erreichen.
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Die Einrichtung nach der Erfindung zum Verstellen des Betätigungsarmes
47 umfaßt einen zylindrischen fliegenden Kolben 50, der gleitend in der Bohrung
41 angeordnet ist und auf der einen Seite des Betätigungsarmes
47
liegt. Ein tassenförmiger Kolben 51 ist ebenfalls gleitend in der Bohrung 41 und
auf der anderen Seite dies Betätigungsarmes 47 angeordnet. Der zylindrische Kolben
50 kann durch Flüssigkeitsdruck betätigt «-erden, um den Betätigungsarm 47 zu bewegen,
so daß die Nockenscheihe 20 in die vorverlegte Lage bewegt wird, während der Kolben
51 den Betätigungsarm 47 bewegt, um die \Tockenscheibe 20 in die zurückverstellte
Lage durch die Feder 52 zu bringen. Um die Verstellung des Betätigungsarmes 47 durch
den Kolben 50 und den Kolben 51 zu erleichtern, ist der Arm 47 mit einem kugelartigen
Kopf 48 versehen. Der Kolben 50 und der Kolben 51 sind mit Endscheiben 49 versehen,
die eine konkave Lagerfläche haben, mit der sie am Kopf 48 des Armes 47 liegen.
Der Durchlaßweg 55 ist durch die Erhöhung 40 zwischen dem Ende der Bohrung 41 auf
der Seite mit dem zylindrischen Kolben 50 gebohrt. Die Bohrung 56 steht mit der
Querbohrung 33 in Verbindung, von der vorher erwähnt wurde, daß sie mit der Auslaßseite
der Zufuhrpumpee 30 in Verbindung steht. In die Bohrung 56 ist ein Ventilgehäuse
57 eingeschraubt. das einen mittleren Durchlaß 58 und Oueröffnungen 59 hat, die
mit einem ringförmigen, neben der Öffnung des Durchlasses 55 vorgesehenen Ausschnitt
60 in Verbindung stehen. Das innere Ende des Ventilgehäuses 57 enthält eine Gegenbohrung
61, in die die Büchse 62 eingelassen ist, die eine beschränkte öffnung zuläßt und
einen Sitz für die Kugel 63 bildet. die durch die Feder 64 in ihrer Lage
gehalten wird. Das Ventilgehäuse 57 ermöglicht ein beschränktes Öffnen und bildet
eia Rückschlagventil zwischen der Auslaßseite der Förder- oder Zufuhrpumpe 30 und
der Bohrung 41.
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Es ist ersichtlich, daß der Druck des Brennstoffes in der Bohrung
32 der Drehzahl des Motors insofern entspricht, als die Förder- und Zufuhrpumpe
30 in Abhängigkeit von der llotor-#velle angetrieben wird. Dieser Druck schwankt
bei einer bestimmten Bauart der Pumpe beispielsweise von 1,4 kg/cm2 bei einer Motordrehzahl
von 300 U/min bis zu 5,6 kg/cm2 bei 2000 U/min. Da dieser Flüssigkeitsdruck auf
die äußere Fläche des Kolbens 50 übertragen wird, dreht er die Nockenscheibe im
Verhältnis zur Motordrehzahl gegen den unter Federdruck stehenden Kolben vorwärts.
Infolge des geringen Abstandes zwischen dem Auslaß der Zufuhrpumpe 30 und der Bohrung
41 und der durchgehenden Benutzung innenliegender Durchlässe bleibt der Druck in
der Bohrung 41 in genauem Verhältnis zu den Drehzahlen des Motors. Es ist kein wesentlicher
Verlust infolge von Schwingungen in der Leitung oder infolge der Ausdehnung vorhanden.
Es ist ersichtlich, daß jedesmal ein Stoß auf die Nockenscheibe 20 erfolgt, wenn
die Rollen 18 auf einen der Nocken 21 treffen. Diese Kraft wird durch den Betätigungsarm
47 auf den Kolben 50 übertragen. Sie wird jedoch ohne irgendeine bemerkenswerte
Verschiebung der Nockenschei:be aufgenommen, da das Kugelventil 63 den Ausfluß von
Flüssigkeit aus der Bohrung 41 verhindert und die Flüssigkeit nicht komprimierbar
ist.
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Bei dieser Bauweise kann der Kolben 50 zu einer tangentialen Bewegung
gegenüber der Nockenscheibe 20 eingerichtet sein. Dies ist vom mechanischen Standpunkt
aus vorteilhaft, wobei es der Nockenscheibe nicht möglnch ist, trotz der ungleichen
Stöße auf sie zu schwingen.
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Vorausgesetzt, daß nach einem Beschleunigen des Motors, wodurch der
auf den Kolben 50 einwirkende Flüssigkeitsdruck groß genug ist, um die Nockenscheite
20 gegen den unter Federdruck stehenden Kolben 51 vorwärts zu bewegen, die Motordrehzahl
nachläßt, ist es wünschenswert, daß sich die Nockenacheibe 20 in eine zurückgestellte
Stellung unter. Einwirkung des unter Federdruck stehenden Kolbens 51 bewegt. Dieses
Zurückstellen der Nockenschei.be 20 wird durch ein Aussickern der Flüssigkeit entlang
dem Umfang des Kolbens 50 ermöglicht. Der Kolben 50 ist vorzugsweise mit einem kleinen
Spiel von etwa 0,05 mm in der Bohrung 41 angeordnet. Dies ermöglicht ein genügendes
Aussickern von Flüssigkeit um den Kolben 50 herum, um eine gedämpfte Bewegung der
Nockenscheibe in die Verzögerungsstellung zu erreichen, wenn die Motordrehzahl sinkt.
Die Verzögerungsbewegung der Nockenscheibe wird jedoch aufgehalten, wenn der Flüssigkeitsdruck
auf den Kolben 50 durch das Aussickern genügend verringert ist, so daß sich die
Ventilkugel 63 von ihrem Sitz heben kann. Die Nockenscheibe 20 wird dann entsprechend
dem Ausstoß der Zufuhrpumpe 30 eingestellt. Es ergibt sich daher die Abhängigkeit
von der Motordrehzahl. Weil die Verzögerungsbewegung der Nockenscheihe 20 gedämpft
wird, kann keine plötzliche Bewegung oder ein Flattern der \Tockenscheibe stattfinden,
auch wenn schnelle Veränderungen der Motordrehzahl auftreten.
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Die Flüssigkeit, die an dem Kolben 50 vorbeisickert, kann durch eine
:@Iittelbohrung 65 in dem Betätigungsarm 47 in das Innere des Gehäuses 10 fließen.
Bei normalem Betrieb der Pumpe und der Norstelleinrichtung für die I@Tockenscheibe
sind die Bohrung 41 und das Gehäuse 10 mit Kraftstoff gefüllt, wobei der Überfluß
durch geeignete (nicht gezeigte) Verbindungen mit der mit Gewinde versehenen Öffnung
66 zu dem Brennstofftank zurückfließen kann. Die Öffnung 67 in dem tassenförmigen
Kolben 51 verhindert eine Beeinflussung der Wirkung des Kolbens 51 durch das Vorhandensein
von Kraftstoff hinter dem Kolben.
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Es ist zu bemerken, daß im Falle des Antriebs der Pumpe in umgekehrter
Richtung es nur notwendig ist, die Stellungen des Kolbens 50 und des Kolbens 51
umzukehren und den Durchfluß 55 am entgegengesetzten Ende der Bohrung 41 anzubringen.
Die Vorrichtung kann in einem eigenen Gehäuse untergebracht werden, das abnehmbar
am Pumpengehäuse angebracht werden kann.
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Die geschaffene Vorrichtung reagiert auf die Motordrehzahlen und ermöglicht
trotzdem eine plötzliche Drehzahländerung des Motors ohne heftige Bewegungen der
Nockenscheibe 20.