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Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer von der
Brennkraftmaschine angetriebenen Brennstoffzubringerpumpe, mit einem durch den Zubringerdruck
beaufschlagten Einspritzzeitpunkt-Verstellkolben und mit Regelung der Fördermenge
der Einspritzpumpe durch ein Drosselglied zwischen der Zubringerleitung und der
Pumpensaugleitung.
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Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung, z.
B. Dieselmaschinen, ist es häufig erwünscht, den Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung
mit zunehmender Drehzahl der Maschine vorzuverstellen. Bei manchen Bauarten der
Maschinen hat es sich aber gezeigt, daß, wenn die Vorverstellung des Einspritzzeitpunktes
nur in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine ohne Rücksicht auf ihre Belastung
erfolgt, die Verbrennung bei abnehmender Belastung unregelmäßig wird und der Motor
raucht und unwirtschaftlich läuft. Bei Einspritzpumpen, deren Mengenregelung durch
Verändern des Kolbenhubes oder durch Rückströmung mittels am Kolben vorgesehener
schräger Steuerkanten erfolgt, ist es bekamit, den Einspritzzeitpunkt zugleich mit
der Änderung der Einspritzmenge zu verändern, indem bei einer Erhöhung der Menge
der Zeitpunkt auf >später« verstellt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte Art der
Steuerung des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung in Abhängigkeit von der Belastung
des Motors auch bei einer Einspritzpumpe der eingangs genannten Gattung zu ermöglichen.
Die Erfindung besteht darin, daß das Drosselglied außer der Drosseleinrichtung zur
Mengenregelung eine zweite Drosseleinrichtung enthält, über welche der den Einspritzzeitpunkt
verstellende Kolben an den Zubringerdruck angeschlossen ist und welche mit der ersten
Drosseleinrichtung in dem Sinne zusammenwirkt, daß bei Erhöhung der Fördermenge
in an sich bekannter Weise die Einspritzung zu einem späteren Zeitpunkt beginnt,
und umgekehrt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
veranschaulicht. In diesen zeigt Fig. 1 einen teilweise im Schnitt gehaltenen Aufriß
der Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine teilweise im
Schnitt gehaltene Ansicht von unten, Fig. 3 in größerem Maßstab den Teilschnitt
nach der Linie 3-3 der Fig. 1 und Fig.4 in größerem Maßstab den Teilschnitt nach
der Linie 4-4 der Fig. 1.
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Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
für eine Dieselmaschine an sich bekannter Bauart (USA.-Patentschriften 2 641238
und 2 660 992).
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Die Brennstoffeinspritzvorrichtung hat ein Hauptgehäuse 10 mit einer
mittleren Bohrung 11, in deren eines Ende ein stirnseitiges Gehäuse 12 eingeschoben
ist, während in dem anderen Ende der Bohrung 11 eine Antriebswelle 13 gelagert ist,
die mit der Dieselmaschine gekuppelt ist, zu welcher die Brennstoffeinspritzvorrichtung
gehört. Die Welle 13 treibt eine mit 14 bezeichnete Nockenpumpe, deren Läufer 15
in einer Buchse 16 drehbar gelagert ist. Diese Buchse ist in dem stirnseitigen Gehäuse
12 befestigt. Ein Kopf 17 des Läufers 15 hat eine Ouerbohrung 18, in der zwei Kolben
19 gleiten und die an ihren beiden Enden eine vergrößerte lichte Weite zur Aufnahme
eines gleitend geführten Schiebers 20 hat, in welchem eine Rolle 21 gelagert ist.
Der radiale Hub des Schiebers 20 ist nach außen hin durch die Enden einer Blattfeder
22 begrenzt, die mittels einer Schraube 23 einstellbar auf dem Kopf 17 des Läufers
befestigt ist. Der Läufer 15 hat eine axiale Bohrung 24, die mit ihrem einen Ende
in die querverlaufende Zylinderbohrung 18 mündet und sowohl radiale Zweigkanäle
25 als auch am anderen Ende einen Zweigkanal 26
hat. Die Kanäle 25 sind die
Einlaßkanäle, durch welche die Nockenpumpe 14 gespeist wird, während der Kanal
26 den Auslaßkanal darstellt. Das von der Nockenpumpe 14 abgewandte Ende
des Läufers 15
trägt den Läufer einer Zubringerpumpe 27, mit deren
Hilfe die Nockenpumpe 14 gespeist wird. Das stirnseitige Gehäuse 12 ist an seinem
Ende durch einen Deckel 32 verschlossen, der einen Rohranschlußstutzen 33 und Bohrungen
hat, durch die der Brennstoff--von einem nicht näher dargestellten Brennstoffbehälter
der Zubringerpumpe 27 zugeführt wird.
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Zur Nockenpumpe 14 gehört ferner ein stillstehender, aber einstellbarer
Nockenring 34, der im Gehäuse 10 gleichachsig zum Kopf 17 des Läufers angeordnet
ist und der auf seiner Innenseite mit Nockenflächen versehen ist, an welche sich
die Rollen 21 anlegen. Es handelt sich dabei um mehrere um den Umfang herum verteilte
Nockenflächen, welche beim Umlauf des Läufers die Kolben 19 antreiben. Der Nockenring
34 hat einen an ihm befestigten, nach außen ragenden Stellarm 35, der durch ein
Loch 36 der Gehäusewandung hindurch in die Bohrung eines Zylinders 38 hineinragt,
dessen Zylinderblock 37 an dem Gehäuse befestigt ist. Unter dem Druck eines federbelasteten
Kolbens 39, der in der Zylinderbohrung gleitend geführt ist, sucht der Arm 35 in
der einen Richtung zu .ch«-ingen. In der anderen Richtung kann er durch einen Kolben
40 verstellt werden, der ebenfalls in der i'ohrung des Zylinders 38 gleitend geführt
ist und unter dein Druck des auf seine Stirnfläche wirkenden Brennstoffes steht.
Der Kolben 40 ist mit Spielraum in der Bohrung des Zylinders 38 geführt, und der
an ihm vorbeisickernde Brennstoff fließt durch eine Bohrung 35' des Armes 35 ins
Innere des Gehäuses ab. Durch die Einstellung des Armes 35 und somit durch die Einstellung
des Nockenringes 34 wird der Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung bestimmt.
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Die Buchse 16 hat eine Längsbohrung 44, die an ihrem einen Ende mit
dem Auslaß der Zubringerpumpe 27 und an ihrem anderen Ende mit einer Querbohrung
45 in Verbindung. steht, die radial durch die Buchse 16 verläuft und an ihrem inneren
Ende mit einer Ringnut 48 des Läufers 15 in Verbindung steht. t,tif der anderen
Seite des Läufers schließt sich an diese Ringnut eine radiale Bohrung 51 des Gehäuses
12 an, in welcher ein Steuerschieber 50 gleitend geführt ist. Von der radialen Bohrung
51 zweigt eine schräg nach innen verlaufende Bohrung 52 ab, die den von der Zubringerpumpe
geförderten Brennstoff einer in der Buchse 16 vorgesehenen 'Mündung 53 zuführt,
die beim Umlauf des Läufers 15 nacheinander mit den Einlaßkanälen 25 in Vdrbindung
tritt.
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Wie die Fig. 1 und 4 zeigen, steht die Bohrung 45 <in ihrem inneren
Ende mit einer zu ihr gleichachsiren radialen Gewindebohrung 46 in Verbindung, die
in dem Gehäuse 12, dem Gehäuse 10 und dem Block 37 vorgesehen ist. Diese Bohrung
46 steht ihrerseits finit dem äußeren Ende der Zylinderbohrung 38 des Blockes 37
durch eine in diesem vorgesehene Bohrung 47 in Verbindung, in die ein Rückschlagkugelventil
43 eingesetzt ist (Fig.2).- Die Bohrung 46 ist an ihrvin inneren Ende (Fig: 1 und
4) durch einen Stöpsel 49 verschlossen, der in die radiale Gewindebohrung46 eingeschraubt
ist. An ihrem äußeren Ende ist die Bohrung 46 wiederum durch einen Stöpsel 54 verschlossen,
dessen Gewindeschaft von dem Schraubstöpse149 einen gewissen Abstand einhält und
eine axiale Bohrung 55 und radiale Mündung 56 hat. Diese :Mündung steht mit einer
Ringnut 57 des Stöpsels in Verbindung, an welche die Bohrung 47 angeschlossen ist.
Zwischen den beiden Stöpseln 49 und 54 mündet eine Längsbohrung 59 des Gehäuses
12, die an eine Ouerbohrung 60 angeschlossen ist. Diese: wiederum mündet in einer
Umfangsnut 61 des Gehäuses 12, die durch einen Schnurring 62 nach außen abgedichtet
ist. Die Ringnut 61 steht an einer um 180° versetzten Stelle, also in Fig. 1 oben,
mit Bohrungen 63 und 64 in Verbindung, die zu der den Steuerschieber aufnehmenden
Bohrung 51 führen.
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Der verschiebbar und drehbar in der Bohrung 51 geführte Steuerschieber
50 dient nun dem Zweck, den Abfluß des Brennstoffs sowohl in die Bohrung 64 und
somit zum rechten Ende der Zylinderbohrung 38 als auch in die Bohrung 52 zu steuern.
Zu diesem Zweck hat der Steuerschieber 50 eine unten offene axiale Sackbohrung 69
und einen mit dieser in Verbindung stehenden schraubenförmig verlaufenden Schlitz
70, der mit der Mündung der Bohrung 64 in Deckung kommen kann. Außerdem hat der
Steuerschieber 50 einen mit der Bohrung 69 in Verbindung stehenden Längsschlitz
71, der dem schraubenförmig verlaufenden Schlitz 70 ungefähr gegenüberliegt und
mit der Schrägbohrung 52 zur Deckung kommen kann. Wird der Steuerschieber 50 derart
gedreht, daß der Durchflußquerschnitt zwischen dem Schlitz 1 und dein Kanal
52 abgedrosselt wird, dann wird dadurch die Einspritzmenge herabgesetzt,
und gleichzeitig wird dadurch der Übergangsquerschnitt zwischen dein schrägen Schlitz
70 und dem Kanal 64 entdrosselt, so daß der von der Zubringerpumpe geförderte Brennstoff,
der unten in die Sackbohrung 69 eintritt, der Zylinderbohrung 38 zum Zwecke der
Nockenverstellung zufließt. Die Drehung des Steuerschiebers 50 in der entgegengesetzten
Richtung führt dazu, daß der Übergangsquerschnitt zwischen dem Längsschlitz 71 und
der Schrägbohrung 52 entdrosselt und der Übergangsquerschnitt zwischen dem Schrägschlitz
70 und der Bohrung 64 gedrosselt wird. Die Drehung des Steuerschiebers 50 erfolgt
mit Hilfe eines an ihm befestigten radialen Armes 72, mit dessen äußerem Ende ein
Drehzahlregler durch ein Gestänge 73 verbunden ist. Es kann sich dabei um einen
Fliehkraftregler handeln.
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Durch den Druck des durch die Zubringerpumpe geförderten Brennstoffs
wird der Steuerschieber 50 nach außen in Anlage an einen Anschlag 74 gedrückt, der
von einer in die Wandung 75 eingeschraubten Stange mit einem kegelförmigen Abschnitt
76 gebildet wird, an den sich das äußere Ende des Schiebers 50 anlegt. Dreht man
die Stange 74 einwärts oder auswärts, so wird dadurch der Schieber 50 in Richtung
seiner Achse verstellt. Der Zweck dieser axialen Verstellung ist es, Herstellungstoleranzen
auszugleichen und geringfügige Unterschiede in den Kenndaten der Motoren zu berücksichtigen,
die mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung ausgerüstet sind. Bei axialer Verstellung
des Schiebers 50 wird der übergangsströmungsquerschnitt zwischen dem Längsschlitz
71 und der Bohrung 52 nicht verändert, wohl aber der Übergangsquerschnitt zwischen
dem Schrägschlitz und der Bohrung 74. Man kann den Schieber daher so einstellen,
daß die zum Kanal 64 fließende Überströmmenge genau dem gewünschten Betrag entspricht,
sobald der Steuerschieber 50 in die Lage gedreht ist, in welcher er die Bohrung
52 verschließt.
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Beim Antrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung durch die Brennkraftmaschine
fördert die Zubringerpumpe 27 den Brennstoff durch die Längsbohrung 44, die Ouerbohrung
45 und die Ringnut 48 des Läufers zum Steuerschieber 50. Läuft die Brennkraftmaschine
finit voller Drehzahl und unter hoher Belastung, dann ist der Steuerschieber 50
notwendigerweise in eine Winkelstellung gedreht, in welcher der übergangsquerschnitt
zwischen dem Längsschlitz 71 und der
Bohrung 52 voll entdrosselt
ist. Infolgedessen erhält die Nockenpumpe 14 die größtmögliche Brennstoffmenge zum
Zwecke der Einspritzung. Bei dieser Einstellung des Steuerschiebers 50 kommt dessen
Schrägschlitz 70 mit der Bohrung 64 nicht zur Deckung, so daß kein Brennstoff zum
Steuerkolben 40 überströmt. Der Nockenring 34 wird daher durch den auf den Arm 35
wirkenden Federkolben 39 in derjenigen Lage gehalten, in welcher die Einspritzung
am stärksten verzögert ist.
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Wird die Brennkraftmaschine nun entlastet, dann steigert sie ihre
Drehzahl. Darauf spricht der Drehzahlregler an, der dann seinerseits mittels des
Gestänges 73 den Steuerschieber 50 dreht, wodurch der Übergangsquerschnitt zwischen
dem Längsschlitz 71 und der Bohrung 52 verringert wird. Infolgedessen wird der Brennstoffstrom
zur Nockenpumpe 14 gedrosselt, wodurch ein Durchgehen der Maschine verhindert wird.
Bei völliger Entlastung der Brennkraftmaschine wird der Steuerschieber auf diese
Weise in eine Stellung gedreht, in welcher er bewirkt, daß die Maschine mit voller
Drehzahl leerläuft. Dabei gelangt der Schrägschlitz 70 in Deckung mit der Bohrung
64 und läßt Brennstoff zur Bohrung 64 und von dort zum rechten Ende des Zylinders
38 überströmen, wo der Brennstoff den Kolben 40 beaufschlagt. Wie weit sich dabei
der Schlitz 70 und die Bohrung 64 decken, hängt von der Einstellung der Stange 74
ab. Die Verstellung dieser Stange hat dabei keinerlei Einfluß auf die etwaige Drosselung
der Bohrung 52.
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Solange nun die Brennkraftmaschine und somit auch die Zubringerpumpe
27 mit voller Drehzahl laufen, steht der zur Bohrung 64 überströmende Brennstoff
ganz oder annähernd unter dem vollen Förderdruck der Zubringerpumpe 27. Dieser Druck
wirkt dann auf den Kolben 40 und verschiebt ihn entgegen der Wirkung des Federkolbens
39 mit Bezug auf Fig. 3 nach links. wodurch der Nockenring 34 derart verdreht wird,
daß die Einspritzung früher erfolgt.
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Bei Abfall der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einem dadurch bewirkten
Abfall des Förderdruckes der Zubringerpumpe 27 oder einer Drehung des Steuerschiebers
50 im Sinne einer Erhöhung der eingespritzten Brennstoffmenge und einer dadurch
bedingten Drosselung des Übergangsquerschnitts zwischen dem Schlitz 70 und der Bohrung
64 oder auch bei beiden Änderungen der Betriebsbedingungen schließt sich das Rückschlagkugelventil
43. Der Nockenring 34 wird durch den unter Federdruck stehenden Kolben 39 in die
Lage zurückgedreht, in welcher die Einspritzung in einem späteren Zeitpunkt erfolgt,
wobei der Kolben 40 nachgibt, weil der auf ihn wirkende Flüssigkeitsdruck infolge
des Heraussickerns des Brennstoffes am Kolben 45 vorbei sinkt. Der heraussickernde
Brennstoff fließt durch die Bohrung 35' des Armes 35 ab.
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Die Einstellung des Nockenringes 34 auf frühe oder späte Einspritzung
hängt also sowohl von der Belastung als auch von der Drehzahl der Brennkraftmaschine
ab, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß eine Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes
stattfindet, wenn die Maschine bei hoher Drehzahl entlastet wird.