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Kraftstoff-Einspritzpumpe Die Erfindung betrifft Kraftstoff-Einspritzpumpen
für Verbrennungsmotoren, und zwar eine verbesserte Einspritzpumpe von der Bauart,
bei der ein einziger hin- und hergehender und rotierender Pumpentauchkolben mehrere
Motorzylinder versorgt.
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Beim Betriebe von Kraftstoff-Einspritzpumpen der obengenannten Bauart
mit durch Kraftstoffdruck betätigten Einspritzdüsen am Motor ergeben sich besonders
bei Verwendung von leichtflüchtigen Kraftstoffen und hoher Pumpfre<luenz gewöhnlich
große Schwierigkeiten für die genaue Steuerung des Beginns und Endes jeder Kraftstoffeinspritzung
und die genaue Dosierung der von der Pumpe für jede Einspritzung gelieferten Kraftstoffmenge.
Diese Schwierigkeiten beruhen hauptsächlich auf der Komprimierbarkeit des Kraftstoffes
in dem von der Pumpe zur Einspritzdüse am Motor führenden Kraftstoffzufuhrkanal.
Hat dieser Kanal ein verhältnismäßig großes Volumen im Vergleich mit dem von der
Pumpe für jede Einspritzung gelieferten Kraftstoffvolumen, so besteht auf Grund
der Kornprimierbarkeit des Kraftstoffes die Möglichkeit, daß die von der Pumpe gelieferte
Kraftstoffmenge im Zufuhrkanal absorbiert wird, ohne daß eine entsprechende Menge
des Kraftstoffes über die Einspritzdüse in den Zylinder verdrängt wird. Dies kann
dazu führen, daß nur ein Teil der gewünschten Kraftstoffmenge tatsächlich in den
Motor gelangt. Außerdem bewirkt diese Elastizität des Systems eine unvorhersehbare
Verzögerung zwischen dem gewünschten Anfang und Ende der Kraftstoffeinspritzung,
die durch das Einsetzen und Aufhören des Pumpens der Kraftstoffpumpe gesteuert wird,
und dem tatsächlichen Anfang und Ende des Kraftstoffeinspritzens an der Einspritzdüse.
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Ein Versuch zur Beseitigung dieses Übelstandes bei Kraftstoff-Einspritzpumpen
bisheriger Bauart ist die Anordnung eines durch Kraftstoffdruck betätigten Auslaßventils,
das den Ausfluß des Kraftstoffes aus der Pumpe regelt und dazu dient, den Kraftstoffdruck
in dem von der Pumpe zur Spritzdüse führenden Kanal während der Pause zwischen den
aufeinanderfolgenden Kraftstofflieferungen der Pumpe auf einer nahe dem Einspritzdruck
liegenden Höhe zu halten. Hierdurch wird erreicht, daß der Kraftstoff im Ausflußkanal
im vorkomprimierten Zustand gehalten und sein Vermögen zur Absorption einer neuen
Kraftstofflieferung der Pumpe verringert wird.
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Das Kraftstoffauslaßventil dient außerdem noch dem nützlichen Zweck,
den Kraftstoffausflußkanal während des Saugtaktes des Pumpenkolbens von der Pumpe
zu trennen. Hierdurch wird verhindert, daß durch die schnelle Ausdehnung des Volumens
innerhalb der Pumpenkammer der Kraftstoffpumpe ein Vakuum im Kraftstoffflußkanal
entsteht, das zu einer teilweisen Verdampfung des darin befindlichen Kraftstoffs
führen könnte. Da ein so entstandener Kraftstoffdampf sich nicht leicht vor der
nächsten Kraftstofflieferung der Pumpe rückkondensiert, bewirkt seine Anwesenheit
schwere Störungen der Einstellung und der Genauigkeit der Kraftstoffdosierung. Diese
Schwierigkeit vergrößert sich noch während des Pumpenbetriebes bei hohen Motordrehzahlen
und besonders bei solchen Kraftstoffpumpen, auf die sich die vorliegende Erfindung
bezieht, bei denen ein einziger Pumpenkolben mehrere Zylinder versorgt und deshalb
aufeinanderfolgende Kraftstofflieferungen mit der mehrfachen Geschwindigkeit des
Motors ausführen muß, so daß sehr wenig Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden Kraftstofflieferungen
für ein Rückkondensieren etwa vorhandenen verdampften Kraftstoffes im Kraftstoffausflußkanal
übrigbleibt. Zur Verhinderung eines Vakuums im Kraftstoffkanal ist darum das Auslaßventil
besonders wichtig.
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Die Verwendung des üblichen Auslaßventils hat aber den Nachteil, daß
das Ventil selbst auch Raum zu seiner Unterbringung beansprucht, durch den das komprimierbare
Volumen des Kraftstoffzufuhrkanals zusätzlich vergrößert und seine Elastizität erhöht
wird. Da das Auslaßventil sich zudem auf Grund der zur Beendigung des Einspritzens
bestimmten Verminderung des Lieferdrucks der Pumpe sofort schließt, sperrt es den
Kraftstoffausflußkanal an seinem Pumpenende und bildet dabei eine Prallfläche für
die Druckwellen, die gewöhnlich bei der Beendigung des Kraftstoffeinspritzens im
Ausflußkanal auftreten. Das Zurückprallen solcher Druckwellen begünstigt das Auftreten
sekundärer oder nachträglicher Einspritzungen
in den Zylinder des
Motors und macht die genaue Steuerung der Einspritzstellung und Zeitdauer der Kraftstoffeinspritzung
noch schwieriger.
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Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile; sie betrifft
eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem einzigen hin- und
hergehenden und zugleich rotierenden und den Kraftstoff auf eine der Anzahl der
Zylinder entsprechende Anzahl Einspritzleistungen verteilenden Pumpenkolben, an
dessen Schaft zwei mit dem Pumpenarbeitsraum über einen im Pumpenkolben angeordneten
Längskanal verbundene Steueröffnungen münden, die von zwei auf dem Schaft gleitbar
angeordneten, ringförmigen Steuerschiebern gesteuert werden, indem der eine von
diesen Steuerschiebern zur Änderung des wirksamen Förderbeginns und der andere zur
Änderung des wirksamen Förderendes axial verschiebbar sind, wobei die Steuerschieber
in einem unter Kraftstoffzubringerdruck stehenden Sammelraum angeordnet sind, und
wobei der Pumpenkolben auf seinem Auswärtshub einen in der Kolbenführungsbohrung
mündenden, ebenfalls unter dem Kraftstoffzubringerdruck stehenden Einlaß freilegt.
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Bei einer bekannten, mit einem Auslaßventil ausgerüsteten Kraftstoff-Einspritzpumpe
dieser Art wird der Kraftstoffeinlaß erst im letzten Teil des Saughubes durch die
Stirnkante des Pumpenkolbens freigelegt. Erst von diesem Augenblick an strömt frischer
Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum ein. Während eines wesentlichen Teils des Saughubes
sind beide Verbindungen zwischen dem Pumpenarbeitsraum und dem Kraftstoffzufluß
unterbrochen, nämlich sowohl durch die ringförmigen Steuerschieber als auch durch
die Stirnkante des Pumpenkolbens. Der dadurch erzeugte Unterdruck begünstigt eine
Bildung von Dampfblasen, die auch durch die bei der bekannten Pumpe nach Eröffnung
des Kraftstoffeinlasses einsetzende Spülung möglicherweise nicht restlos aus dem
Arbeitsraum entfernt werden.
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Die Erfindung versucht, die Entstehung von Dampfblasen überhaupt zu
vermeiden. Zu diesem Zweck macht sie von der bei Kraftstoff-Einspritzpumpen mit
einem einzigen, zugleich als rotierender Verteiler ausgebildeten Kolben bekannten
Maßnahme Gebrauch, die Bildung von Unterdruck dadurch zu vermeiden, daß die Verbindung
zwischen dem Pumpenarbeitsraum und dem Kraftstoffzufluß während des ganzen Saughubes
geöffnet bleibt. Bei einer bekannten Verteilerpumpe werden zu diesem Zwecke diejenigen
Einlaßöffnungen verwendet, die zugleich auch zur - in diesem bekannten Fall nicht
getrennt möglichen -Steuerung des Einspritzbeginns und des Einspritzendes, d. h.
der Einspritzmenge dienen. Dieser Weg führt zu einer verhältnismäßig komplizierten
Formgebung der Steuerflächen.
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Die Erfindung besteht deshalb darin, daß bei einer Kraftstoff-Einspritzpumpe
der eingangs näher erläuterten Gattung der Pumpenkolben in an sich bekannter Weise
unter Vermeidung eines Pumpenauslaßventils die Einspritzleitungen steuert und daß
der Kraftstoffeinlaß durch eine der Zahl der Zylinder entsprechende Anzahl Bohrungen
gebildet wird, die mit wenigstens einer Radialbohrung im Pumpenkolben zusammenwirken,
wobei die miteinander zusammenwirkenden Bohrungen derart angeordnet und von solchem
Durchmesser sind, daß der Pumpenarbeitsraum wenigstens für denjenigen Teil des Saughubes
mit dem Kraftstoffeinlaß in Verbindung bleibt, währenddessen die Verbindung vom
Pumpenarbeitsraum zu dem Kraftstoffsammelraum unterbrochen ist. Die Kraftstoff-Einspritzpumpe
nach der Erfindung hat den Vorteil, daß die Unterdruckbildung vermieden wird, daß
aber zugleich ihr Aufbau und ihre Herstellung denkbar einfach sind, weil sich die
erforderlichen Bohrungen in ihrem Durchmesser und in ihrer Anordnung leicht herstellen
lassen. Die der eingangs genannten bekannten Kraftstoff-Einspritzpumpe eigene Einfachheit
hinsichtlich der Ausbildung des Pumpenkolbens und der Steuermittel bleibt deshalb
gewahrt.
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Die Erfindung stellt auch insofern eine Verbesserung und zugleichVereinfachung
dar, als bei ihr das übliche Auslaßventil ganz entfällt, ohne daß dadurch die Gefahr
einer Vakuumbildung im Kraftstoffausflußkanal entsteht. Bei der Pumpe nach der Erfindung
dient der Tauchkolben selbst zur Absperrung des Kraftstoffausflußkanals gegenüber
der Pumpenkammer der Pumpe während des Saugtaktes des Tauchkolbens und verhindert
dadurch eine Vakuumbildung im Kraftstoffausflußkanal. Diese Absperrung setzt aber
erst einige Zeit nach Beendigung des Einspritzens ein, so daß Druckwellen, die bei
Beendigung der Einspritzung auftreten können, in der Kraftstoffspeicherkammer der
Pumpe wirksam aufgelöst werden. Durch diese Verwendung des rotierenden Tauchkolbens
als Auslaßventil kann nicht nur der sonst für die Aufnahme eines üblichen Auslaßventils
erforderliche Raum im Kraftstoffausflußkanal wegfallen, sondern es wird auch eine
erhebliche Vereinfachung bei gleichzeitiger Verringerung des Volumens desjenigen
Teils des Kraftstoffausflußkanals erreicht, der im Kraftstoffpumpenkörper liegt.
Hierdurch ergibt sich eine Kraftstoffpumpe, bei der die obenerwähnten Schwierigkeiten
im wesentlichen beseitigt sind und die für eine Präzisionssteuerung der Kraftstoffeinspritzung
unter den verschiedensten Betriebsbedingungen besonders geeignet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an Hand der
Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Pumpe nach der Erfindung, der
den Tauchkolben in mittlererTaktstellung zeigt; Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht
eines Teiles der Fig. 1; Fig.3 ist ein vergrößerter Schnitt durch den in Fig. 2
gezeigten Teil der Pumpe nach der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig.4 ist ein vergrößerter
Schnitt durch den in Fig. 2 gezeigten Teil der Pumpe nach der Linie 4-4 der Fig.
2; Fig.5 ist ein vergrößerter Schnitt durch den in Fig. 2 gezeigten Teil der Pumpe
nach der Linie 5-5 der Fig. 2, und Fig.6 ist ein vergrößerter perspektivischer Ausschnitt
der in Fig. 2 gezeigten Pumpenteile, wobei der ausgeschnittene Teil durch die Linien
6-6 der Fig. 3 und 4 begrenzt ist.
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Die Zeichnungen, insbesondere Fig. 1 und 2, zeigen eine beispielsweise
Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem einzigen
Tauchkolben, die für Vierzylindermotoren geeignet ist. Die Pumpe hat ein Gehäuse
1 mit einem Kopfteil 3, der mit einer zylindrischen Bohrung 5 versehen ist, die
an einem Ende zu einem Kraftstoffsammelraum 7 erweitert ist. Gleitbar eingepaßt
in der Bohrung 5 ist ein zylindrischer Pumpentauchkolben 9, der darin entsprechend
den Arbeitsspielen des Motors, der von der Pumpe mit Kraftstoff versorgt wird, hin-
und herbewegt und gleichzeitig gedreht wird.
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Die Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens 9 in der Bohrung 5 wird
durch eine vom Motor getriebene Welle 11 bewirkt, die im Gehäuse 1 gelagert ist
und
einen -Nocken 13 trägt, der mit einer in einem Stößel 17 drehbar
angeordneten Rolle 15 zusammenwirkt. Der Stößel 17 kann in einer im Gehäuse 1 befindlichen
Bohrung 19 hin- und herbewegen, die mit der Bohrung 5 im Kopfteil 3 gleichachsig
ausgerichtet ist. Ein Ende des Tauchkolbens 9 wird ständig in Berührung mit dem
hin- und hergehenden Stößel 17 durch die Druckfedern 21 und 23 gehalten, die an
einem Federteller 25 anliegen, der am Ende des Tauchkolbens mit einer üblichen geteilten
Scheibe 27 befestigt ist. An ihrem anderen Ende liegen die Federn 21 und 23 gegen
ein den Tauchkolben drehendes Zahnrad 31, das mit dem Kolben 9 etwa in der Mitte
seiner Länge verkeilt ist und bei der Drehung gegen eine Fläche 29 des Kopfteils
3 drückt.
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Zum Drehen des Kolbens 9 gleichzeitig mit seiner Hin- und Herbewegung
in der zylindrischen Bohrung 5 ist ein Ritzel 33 im Eingriff mit dem Zahnrad 31
angeordnet, das über eine Welle 35 von einem Schraubenzahnrad 37 getrieben wird,
das auf der Steuerwelle 11 befestigt ist.
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An ihrem vom Sammelraum 7 entfernten Ende ist die Bohrung 5 während
des Betriebes der Pumpe durch einen Stopfen 41 geschlossen. Der Tauchkolben 9 bildet
zusammen mit der zylindrischen Bohrung 5 an ihrem geschlossenen Ende eine Pumpkammer
43.
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Im Falle der in den Zeichnungen dargestellten Pumpe, die zum Einspritzen
von Kraftstoff in einen Vierzylindermotor gebaut ist, sind, wenn der Motor im Viertakt
arbeitet und zwei Zylinder während jeder Umdrehung der Kurbelwelle Kraftstoffeinspritzungen
erhalten, der Nocken 13 und die Steuerwelle 11 so ausgebildet, daß der Kolben 9
zwei vollständige Hübe während einer Kurbelwellenumdrehung ausführt. Ist deshalb
der Nocken 13 mit zwei Nasen versehen, so muß sich die Steuerwelle 11 bei einem
Viertaktvierzylindermotor mit der Motordrehzahl drehen. Dies würde auch erreicht
werden, wenn der Nocken 13 vier Nasen hat, und die Steuerwelle 11 sich mit halber
Motordrehzahl dreht. Ist der Vierzylindermotor ein Zweitakter und dreht sich die
Steuerwelle 11 mit der Motordrehzahl, so muß der Nocken 13 vier Nasen haben.
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Der Kopfteil 3 ist mit mehreren Kraftstoffverteilöffnungen 51, 52,
53, 54 versehen (von denen in Fig. 1 nur zwei gezeigt sind), eine für jeden Motorzylinder,
die mit der zylindrischen Bohrung 5 an gleichmäßig auf den Umfang einer Querschnittsebene
derselben verteilten Punkten verbunden sind.
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Mit jeder der Verteilöffnungen 51, 52, 53, 54 ist eine Kraftstoffzuleitung
55, 56, 57, 58 verbunden, die den Kraftstoff der Einspritzvorrichtung eines bestimmten
Zylinders zuführt. An seinem Pumpenkammerende ist der Kolben 9 mit einer axialen
Kraftstoffrinne 61 versehen, die eine solche Länge hat, daß sie die Ebene der Verteilöffnungen
während des ganzen Hin- und Herganges des Kolbens schneidet. Durch diese Anordnung
kann eine der Verteilöffnungen 51, 52, 53, 54 während der ganzen Länge eines Kompressionstaktes
des Kolbens 9 in Flüssigkeitsverbindung mit der Pumpkammer 43 gehalten werden, und
zwar durch geeignete Dreheinstellung des Kolbens 9 zur Freilegung der Verteilöffnung
durch die Verteilrinne 61. Umgekehrt können, wenn sich der Kolben 9 so dreht, daß
die Verteilrinne 61 keine der Verteilöffnungen freigibt und darum nicht in Flüssigkeitsverbindung
mit ihnen kommt, alle Verteilöffnungen 51, 52, 53, 54 während eines ganzen Kompressions-
oder Saugtaktes des Kolbens 9 von der Pumpkammer 43 getrennt gehalten werden. Bei
der gezeigten Ausführung hat die Rinne 61 im Vergleich zur Größe der Öffnungen 51,
52, 53, 54 eine solche Breite, daß sie zur Freigabe einer Verteilöffnung während
einer ungefähr 45° ausmachenden Drehung des Kolbens 9 ausreicht.
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Das Kopfteil 3 ist ebenfalls mit mehreren Kraftstoffzufuhröffnungen
71, 72, 75, 76 versehen, die mit der zylindrischen Bohrung 5 an ihrer Länge entlang
liegenden Stellen zwischen dem Sammelraum 7 und den Verteilöffnungen 51, 52, 53,
54 verbunden sind. Diese Kraftstoffzufuhröffnungen 71, 72 usw. sind durch einen
Kraftstoffzufuhrkanal 45 im Kopfteil 3 mit irgendeiner (nicht gezeigten) Niederdruck-Kraftstoffquelle
verbunden. Der Sammelraum 7 wird ebenfalls über eine im Kopfteil 3 befindliche Verbindung
49 zum Kraftstoffzufuhrkanal 45 mit Niederdruck-Kraftstoff versorgt. Der Sammelraum
7 und der Kraftstoffzufuhrkanal 45 bilden zusammen einen Niederdruck-Kraftstoffspeicher,
aus dem die Pumpkammer 43 während des Pumpenbetriebes mit Kraftstoff versorgt wird.
Die Kraftstoffzufuhröffnungen 71, 72 usw. sind längs der zylindrischen Bohrung 5
in solchem Abstand von ihrem geschlossenen Ende angeordnet, daß keine dieser Öffnungen
durch die Verteilrinne 61 des Kolbens 9 an irgendeinem Punkt seines Saugtaktes freigelegt
wird.
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Der Kolben 9 ist in seiner Länge weiterhin mit einem Kraftstoffnebenkanal
63 versehen, der zum Pumpraum 43 offen ist und eine solche Länge innerhalb des Kolbens
9 hat, daß er sich bis in den Teil des Kolbens erstreckt, der von dem Kraftstoffsammelraum
7 umgeben ist. An seinem an dem Sammelraum gelegenen Ende ist der Nebenkanal 63
mit dem Sammelraum 7 durch zwei in Längsrichtung im Abstand voneinander liegende
obere und untere Steueröffnungen 81, 82 im Kolben 9 verbunden. Die Steueröffnungen
81 und 82 sind in einer durch die Kolbenachse gehenden Ebene ausgerichtet, die die
Verteilrinne 61 schneidet, wobei sie in solcher Lage in Längsrichtung im Abstand
voneinander liegen, daß sie während der ganzen Kolbenbewegung innerhalb des Bereiches
des Kraftstoff-Sammelraumes 7 bleiben.
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Innerhalb des Kraftstoff-Sammelraumes 7 sind weiterhin ein Paar Steuerschieber
91, 92 angeordnet, die in eng toleriertem Gleitsitz den Kolben 9 umfassen. Diese
Steuerschieber 91, 92 sind mit Schlitzen versehen zur Aufnahme von Stiften 101 bzw.
102, die exzentrisch auf den Wellen 103, 104 befestigt sind, die im Kopfteil 3 gelagert
sind und durch außerhalb der Pumpe liegende Handhebel 105,106 oder andere
auf einen gewünschten Betriebszustand des Motors ansprechende Vorrichtungen. Durch
diese Einrichtungen können die Steuerschieber 91, 92 auf solche Weise längs des
Kolbens eingestellt werden, daß sie die oberen und unteren Steueröffnungen 81, 82
während eines bestimmten Teiles des Kompressionstaktes des Kolbens bedecken und
dadurch jeden Kraftstoffuß zwischen dem Pumpraum 43 und dem Kraftstoffsammelrauni
7 verhindern. Jeder Steuerschieber 91, 92 kann unabhängig vom anderen die verschiedenen
Steueröffnungen 81, 82 an verschiedenen Punkten der Kolbenbewegung verdecken oder
freigeben.
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In der Nähe der Kraftstoffzufuhröffnungen 71, 72 usw. ist der Kolben
9 außerdem noch mit zwei Kraftstoffüllöffnungen 73, 74 versehen, die mit dem Kraftstoffnebenkanal
63 verbunden sind. Die Füllöffnungen 73,74 liegen vorzugsweise auf einem
gemeinsamen Kolbendurchmesser und in der axialen Kolbenebene der Steueröffnungen
81, 82 und sind so angeordnet, daß sie während bestimmter Teile des Kolbensaugtaktes
in Flüssigkeitsverbindung mit den Kraftstoffzufuhröffnungen
71,72
usw. kommen, wie unten noch näher erklärt wird.
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Die Betriebsweise der Pumpe wird nun in der Reihenfolge, in der die
einzelnen Vorgänge im Verlauf einer vollständigen Kolbenbewegung stattfinden, beschrieben,
und zwar unter besonderem Hinweis auf die Fig. 6, in der in vergrößerter, schematischer
Form der Kolben 9, die Öffnungen der Bohrung 5 und die Steuerschieber 91 und 92
gezeigt sind. Der Kolben 9 beginnt seine Bewegung von einer Ausgangsstellung am
unteren Totpunkt und in einer Drehstellung, bei der eine der Verteilöffnungen, z.
B. 51, unmittelbar davor steht, von der Rinne 61 freigegeben zu werden. Diese Drehstellung
soll mit 0°-Drehstellung bezeichnet werden. An diesem Punkt ist die untere Steueröffnung
82 gewöhnlich durch den unteren Steuerschieber 92 bedeckt, während die obere Steueröffnung
81 unterhalb des unteren Randes des oberen Steuerschiebers 91 und damit zu dem Sammelraum
7 offen ist. Auch die Kolbenfüllöffnungen 73, 74 liegen an diesem Punkt unterhalb
der Nähe der Zufuhröffnungen 71, 72 usw., und die Drehstellung der Füllöffnungen
73, 74 ist daher noch ohne Einfluß auf die Bestimmung der Flüssigkeitsverbindung
mit den Zufuhröffnungen. Ihre Ausrichtung mit der die Rinne 61 schneidenden axialen
Ebene bringt aber die Füllöffnungen 73, 74 bei dieser Anfangslage des Kolbens durch
Drehung zwischen benachbarte Zufuhröffnungen.
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Während sich der Kolben unter dem Druck des Nockens 13 auf seinem
Kompressionstakt aufwärts zu bewegen beginnt, gibt er durch seine gleichzeitige
Drehbewegung sofort die Verteilöffnung 51 durch seine Rinne 61 frei, wobei die untere
Steueröffnung 82 noch innerhalb des unteren Steuerschiebers 92 verschlossen bleibt.
An einem bestimmten Punkt des Kompressionstaktes des Kolbens, der durch die axiale
Lage des oberen Steuerschiebers 91 bestimmt wird, tritt die obere Steueröffnung
81 in den oberen Steuerschieber 91 ein und trennt dadurch die Pumpkammer 43 von
der Flüssigkeitsverbindung mit dem Kraftstoffsammelraum 7. Die Kompression durch
den Kolben 9 erhöht nun sehr schnell den Druck in der Pumpkammer 43, und der unter
Druck stehende Kraftstoff wird dabei durch die Verteilrinne 61 und den Kraftstoffausflußkanal,
der aus der Verteilöffnung 51 und der damit verbundenen Kraftstoffzuleitung 55 besteht,
in die zugehörige Kraftstoffeinspritzvorrichtung am Motor gedrückt.
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Während sich der Kolben 9 unter Verdrängung des Kraftstoffes aus der
Pumpkammer 43 aufwärts bewegt, bringt er durch seine Bewegung die Füllöffnungen
73, 74 in die Nähe der Zufuhröffnungen 71, 72 usw., wo, wenn der Kolben nicht die
richtige Drehstellung hatte, eine Füllöffnung eine Zufuhröffnung freiliegen könnte,
wodurch der Kraftstoffdruck aus der Pumpkammer 43 über den Nebenkanal 63 entweichen
könnte. Infolge der Ausrichtung der Öffnungen 73, 74 mit der axialen Ebene der Rinne
61 und der relativen Winkelstellung der Zufuhröffnungen 71, 72, 75, 76 und der V
erteilöffnungen 51, 52, 53, 54, während die Rinne 61 in Verbindung mit der Verteilöffnung
51 bleibt, werden jedoch die Füllöffnungen 73, 74 zwischen den benachbarten Zufuhröffnungen
aufwärts bewegt, ohne sie dabei freizugeben.
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Während der Kolben 9 auf seinem Pumptakt weiter aufwärts steigt, kommt
die untere Steueröffnung 82 aus dem unteren Steuerschieber 92 hervor, wobei sie
unter Druck stehenden Kraftstoff aus der Pumpkammer 43 über den langen Kraftstoffnebenkanal
63 überlaufen läßt. Hierdurch wird der Abfluß von Kraftstoff unter Einspritzdruck
aus der Pumpkammer 43 sofort beendet. Der schroffe Abfall des Kraftstoffdruckes
in der Pumpkammer 43 wird sofort durch die immer noch bestehende Kraftstoffflüssigkeitsverbindung
zwischen der Kammer 43 und der Öffnung 51 auf die durch Kraftstoffdruck betätigte
Einspritzvorrichtung des Motors übertragen, und die Kraftstoffeinspritzung hört
sofort auf. Da aber die Kolbenrinne 61 während und nach der Beendigung des Einspritzens
in Verbindung mit der Öffnung 51 bleibt, können Druckwellen, die gewöhnlich im Kraftstoffausflußkanal
nach plötzlicher Beendigung des Einspritzens auftreten, sich rückwärts durch diesen
Ausflußkanal nach der Pumpkammer 43 hin fortpflanzen und von dort zu dem Kraftstoffsammelraum
7, wo sie ohne unerwünschtes Zurücklaufen in die Einspritzvorrichtung des Motors
beseitigt werden.
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Der Kolben dreht sich bei seiner Aufwärtsbewegung weiter, und wenn
er die obere Totpunktstellung erreicht hat, hat er sich so weit gedreht, daß die
Kraftstoffflüssigkeitsverbindung zwischen der Öffnung 51 und der Verteilrinne 61
gerade unterbrochen worden ist. Wenn also der Kolben seinen Abwärts- oder Saugtakt
unter dem Druck der Federn 21,23 und auf Grund der Drehung des Nockens 13
beginnt, wird die Verteilöffnung 51 von der Pumpkammer 43 getrennt, und jede Neigung
zur Bildung eines Vakuums in dem sich ausdehnenden Volumen der Pumpkammer 43 kann
nicht durch die Öffnung 51 auf den Kraftstoffausflußkanal übertragen werden. Die
Breite der Rinne 61 ist im Vergleich zur Größe der Verteilöffnungen 51 bis 54 so
groß, daß während der ganzen Winkeldrehung des Kolbens 9 im Verlauf seines Saugtaktes
die Rinne 61 die nächstfolgende Verteilöffnung nicht freigibt. Während der Kolben
9 aber seinen unteren Totpunkt erreicht, ist der nächstliegende Rand der Rinne 61
gerade dabei, sich in eine die Verteilöffnung 52 freigebende Stellung zu drehen.
Demgemäß liegt die Verteilrinne 61 während des ganzen Saugtaktes des Kolbens 9 in
einer Drehstellung zwischen benachbarten Verteilöffnungen, wodurch sämtliche Verteilöffnungen
51, 52 usw. während des Saugtaktes des Kolbens vollständig von der Pumpkammer 43
getrennt sind.
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Während sich der Kolben 9 im ersten Teil seines Saugtaktes abwärts
bewegt, wird dadurch, daß die Pumpkammer 43 über den Nebenkanal 63 und die untere
Steueröffnung 82 in Verbindung mit dem Sammelraum 7 steht, jede Vakuumbildung in
der Pumpkammer 43 verhindert. Im weiteren Verlauf der Abwärtsbewegung des Kolbens
tritt die untere Steueröffnung 82 wieder in den unteren Steuerschieber 92 ein. Da
die Reihenfolge der Vorgänge beim Kompressionstakt umgekehrt ist, hat die obere
Steueröffnung 81 den oberen Steuerschieber 91 noch nicht verlassen. Die Flüssigkeitsverbindung
zwischen der Pumpkammer 43 und dem Sammelraum 7 ist dadurch unterbrochen. Dies würde
zur Bildung eines Vakuums in der Pumpkammer 43 führen, wenn nicht die Zufuhröffnungen
71, 72, 75, 76 so angeordnet wären, daß bei dieser Stellung des hin- und hergehenden
und rotierenden Kolbens mindestens eine Zufuhröffnung durch eine Kolbenfüllöffnung
73, 74 freigelegt wäre. Dadurch wird Kraftstoff aus dem Zufuhrkanal 45 in die Pumpkammer
43 gelassen und die Bildung eines Vakuums in der Kammer 43 verhindert. Die Anordnung
der Zufuhröffnungen 71, 72, 75, 76 wird durch das Erfordernis bestimmt, daß mindestens
eine Zufuhröffnung durch eine Kolbenfüllöffnung in dem Zeitpunkt freigegeben sein
muß, wenn die Pumpkammer 43 von dem
Sammelraum 7 während des Saugtaktes
des Kolbens getrennt wird. Die Zufuhr- und Füllöffnungen müssen ferner eine solche
Größe haben, daß sie so lange in Flüssigkeitsverbindung bleiben, bis durch weitere
Abwärtsbewegung des Kolbens die obere Steueröffnung 81 aus dem oberen Steuerschieber
91 austreten kann.
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Wie oben bereits bemerkt, wird der Kolben kontinuierlich durch ein
Triebzahnrad 31 in einer Richtung gedreht. Wie ebenfalls bereits erklärt, muß der
Kolben bei einem Vierzylindermotor ein Viertel seiner vollen Umdrehung, d. h. 90°,
während seiner vollständigen Hin- und Herbewegung beenden. Ist die Nockennase symmetrisch,
so werden beispielsweise 45° Kolbendrehung seinen Kompressionstakt und 45° seinen
Saugtakt begleiten. Soll aber ein größerer Teil der Drehung um 90° den Kompressionstakt
des Kolbens begleiten, dann wird der Kolben auf seinem Saugtakt während eines relativ
kleinen Teiles der gesamten Bewegungszeit und mit entsprechend kleinerer Drehung
zurückgebracht. Die Form des Nockenprofils ist also ein Faktor, der die Anordnung
der Kraftstoffzufuhröffnungen 71, 72, 75, 76 in bezug auf die zylindrische Bohrung
5 beeinflußt. Die hier gezeigte Verwendung von mehreren Zufuhröffnungen, von denen
zwei im Abstand von 90° am Umfang der Bohrung 5 liegen und die anderen zwei im Abstand
von etwas weniger als 90° und in einer gegenüber den ersten beiden etwas verschobenen
Ouerschnittsebene, und die Anordnung von zwei sich diametral gegenüberliegenden
Füllöffnungen 73, 74 im Kolben gestatten eine längere Zeitdauer der Flüssigkeitsverbindung
zwischen Zufuhröffnungen und Füllöffnungen während des Saugtaktes des Kolbens, ohne
daß ungewöhnlich große Füll- oder Zufuhröffnungen erforderlich sind. Natürlich können
die Form und Größe der Zufuhröffnungen 71, 72, 75, 76 wie auch die der Füllöffnungen
73, 74 variiert werden, soweit dies zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsverbindung
zwischen ihnen während des oben beschriebenen Zeitraumes erwünscht und erforderlich
ist. Die in der Zeichnung gezeigte Form und Größe der Öffnungen ist lediglich ein
Beispiel einer Ausführungsform.
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Während sich der Kolben 9 dem unteren Totpunkt nähert und die obere
Steueröffnung 81 aus der Unterseite des oberen Steuerschiebers 91 hervorkommt und
die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Pumpkammer 43 und dem Sammelraum 7 wiederherstellt,
bringt der weitere Kolbenabstieg und die Kolbendrehung die Füllöffnungen 73, 74
aus der Flüssigkeitsverbindung mit den Zufuhröffnungen 71, 72 usw. und trennt diese
Verbindung zwischen der Kraftstoffquelle und der Pumpkammer 43. Die Pumpkammer 43
bleibt aber mit dem unter geringem Druck stehenden Kraftstoffspeicher über die obere
Steueröffnung 81 und den Sammelraum 7 während des restlichen Teiles des Saugtaktes
verbunden, bis der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht hat. Hieraus ergibt sich,
daß während des ganzen Saugtaktes des Kolbens die Pumpkammer nie ohne Flüssigkeitsverbindung
mit der Quelle des unter geringem Druck stehenden Kraftstoffes ist, und zwar entweder
über die Füllöffnungen 73, 74, oder über die oberen oder unteren Steueröffnungen
81,82. Hierdurch wird jede Möglichkeit einer Kraftstoffverdampfung infolge
von Vakuumbildung in der Pumpkammer 43 ausgeschaltet.