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Brennstoffeinspritzpumpe für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoff -einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen,
insbesondere auf eine Brennstoffeinspritzpumpe, die bei einer Maschine verwendet
wird, die einen Propeller, wie z. B. die Schraube zum Antrieb eines Bootes oder
eines Flugzeugs, treibt.
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Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffeinspritzpumpe für mehrzylindrige
Brennkraftmaschinen mit einem hin- und hergehenden und zugleich rotierenden Pump-
und Verteilerglied, welches außer der Verteilung auch den Brennstoffeinlaß zum Pumpenarbeitsraum
sowie einen vom Brennstoffeinlaß getrennten Nebenauslaß steuert, durch welchen zu
Beginn jedes Druckhubes eine durch relative Lageveränderung zwischeu dem Pump- und
Verteilerglied. einerseits und dem Nebenauslaß andererseits veränderbare Brennstoffmenge
verdrängt wird, während das wirksame Förderende durch die innere Totlage des Pump-
und Verteilergliedes bestimmt ist.
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Bei einer bekannten Einspritzpumpe dieser Art wird der Nebenauslaßquerschnitt
durch mehrere Öffnungen innerhalb des hohlgebohrten Pump- und Verteilergliedes sowie
in einem in die Hohlbohrung eingreifenden Steuerzapfen gebildet, welcher zur Erzeugung
der genannten relativenLageveränderung gegenüber dem Gehäuse verdrehbar ist. Diese
bekannte Ausführung ist wegen derVielzahl der Öffnungen und der Genauigkeit, welche
an diese gestellt werden müssen, schwierig herzustellen.
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Diesen Nachteil vermeidet die Erfindung, welche darin besteht, daß
die genannteRelativänderung durch eine axiale Verschiebung des den Nebenauslaß aufweisenden
Gehäuseteiles gegenüber dem ortsfesten, die unveränderliche Hubbahn des Pump- und
Verteilergliedes bestimmenden Gehäuse erzielbar ist, wobei der'Nebenauslaß durch
die Stirnkante des inneren Endes des Pump- und Verteilergliedes gesteuert wird.
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Bei Brennstoffeinspritzpurnpen der üblichen Bauweise, bei welcher
jedes Pumpenelement eine Einspritzdüse versorgt, ist es bekannt, den Pumpenzylinder
axial zu verschieben; bei diesen Pumpen ist jedoch der Nebenauslaß nicht vom Einlaß
getrennt, was die Entstehung von Gasblasen ermöglicht; meistens ist auch noch eine
besondere Öffnung vorgesehen, welche durch die Bewegung des Pumpenkolbens zwecks
Beendigung des wirksamen Förderhubes aufgesteuert wird. Einer solchen Rückströmöffnung
zur Bestimmung des Förderendes bedarf der Gegenstand der Erfindung nicht.
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Bei anderen Brennstoffeinspritzpumpen, bei denen ebenfalls jedes Pumpenelement
eine Einspritzdüse versorgt, wird der Brennstoffeinlaß von der Stirnkante des Pumpenkolbens
gesteuert und die Fördermenge durch axiale Relativverstellung zwischen Einlaß einerseits
und Kolbenhubbahn andererseits geändert. Die axiale Verstellung erfolgt in diesem
Fall durch eine mehr oder weniger große Annäherung des N ockenantriebes an das ortsfeste
Gehäuse. Diese Art erscheint jedoch im Hinblick auf die erheblichen Reaktionskräfte
und deren Weiterleitung über die beweglichen Teile des Pumpenantriebes ungünstig.
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Weitere Eigenschaften der Erfindung sind der Beschreibung und den
Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.
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Fig. 1 ist einLängsschnitt einerBrennstoffeinspritzpumpe gemäß der
Erfindung; Fig. 2 ist eine Ansicht nach Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist ein Teilschnitt
nach Linie 3-3 der Fig. 1; Fig. 4 ist ein Teilschnitt eines Teiles der in Fig. 1
gezeigten Pumpe in vergrößerter Darstellung; Fig. 5 ist eine graphische Darstellung
der Förderleistung in Abhängigkeit der Drehzahlen der in Fig. 1 gezeigten Pumpe;
Fig. 6 ist ein Längsschnitt nach Linie 6-6 der Fig.7 einer abgewandelten Form der
in Fig.1 gezeigten Pumpe; Fig. 7 ist ein Teilschnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6 in
vergrößerter Darstellung; Fig. 8 ist ein Teilschnitt nach Linie 8-8 der Fig. 7.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile in den verschiedenen Figuren.
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In den Fig. 1 bis 4 ist eine Pumpe 10 gezeigt, die im allgemeinen
einen Antriebsteil 11 und einen Pumpenteil 12 umfaßt. Der Antriebsteil 11
besteht aus
einem Gehäuse 13 und einer Antriebswelle 14, die innerhalb
des Gehäuses 13 gelagert ist. Die Antriebswelle 14 wird von einer nicht gezeigten
Verbrennungskraftmaschine angetrieben und ist mittels einer Zunge 14a mit einer
umlaufenden, Nockenscheibe 15 verbunden, wobei die Zunge 14a in einen in der Nockenscheibe
15 gebildeten Schlitz 15a eingreift. Mehrere Rollen 16 sind innerhalb des Gehäuses
13 drehbar angeordnet und befinden sich mit der Nockenscheibenoberfläche 17 in Berührung.
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Der Pumpenteil 12 besteht im allgemeinen aus einem äußeren Pumpenkörper
18 und einem inneren Pumpenkörper 19, welcher in koaxialen zylindrischen Bohrungen
20 und 21, die innerhalb des äußeren Körpers 18 gebildet sind, gleitend angeordnet
ist. Der äußere Körper 18 ist durch Schrauben 22 mit dem Gehäuse 13 verbunden. Die
Stellung des inneren Pumpenkörpers 19 mit Bezug auf den äußeren Körper 18 ist mittels
einer Überwurfmutter 23 regelbar, wobei diese in den Außenkörper 18 eingeschraubt
und an einer an einem Ende des Innenkörpers 19 befindlichen ringförmigen Schulter
24 anliegt. Zwischen dem Außenkörper 18 und dem Innenkörper 19 ist durch Ringe 25
und 26, welche in ringförmigen Nuten 27 und 28 des Körpers 19 angeordnet sind, für
eine Abdichtung gegen Flüssigkeit gesorgt. Zwischen dem Außenkörper 18 und dem Gehäuse
13 ist ebenfalls für eine Abdichtung gegen Flüssigkeit gesorgt, und zwar durch einen
Ring 29, welcher in einer in dem Gehäuse 13 gebildeten ringförmigen Nut 30 angeordnet
ist.
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Der Innenkörper 19 ist mit einer zylindrischen mittleren Bohrung 31
versehen, in der sich ein Tauchkolben 32 befindet. Der Tauchkolben 32 ist koaxial
zu der Antriebswelle 14 angeordnet und mit der Nockenscheibe 15 aus einem
Stück hergestellt. Der Tauchkolben 32 ist so beschaffen, daß er unter dem Einfluß
der Antriebswelle 14 und der Nockenscheibe 15 in der Bohrung 31 umlaufen und sich
darin hin- und herbewegen kann. Eine Feder 33 wird zwischen einem ringförmigen Teil
34 des Körpers 19 und einer Haltekappe 35, die den Tauchkolben 32 umgibt und an
der Nockenscheibe 15 anliegt, unter ständigem Druck gehalten. Die Feder 33 wirkt
auf die Haltekappe 35 und hat dieAufgabe, denTauchkolben 32, wie in der Fig.1 gezeigt
ist, nach rechts zu drücken und die Nockenscheibenoberfläche 17 mit den Rollen
16 in Berührung zu halten. Die Feder 33 drückt auch den inneren Pumpenkörper
19 nach links und gegen die :Mutter 23. Radial durch den Tauchkolben 32 erstrecken
sich von der Kammer 36 aus eine Anzahl von Einlaßöffnungen 37, die mit den im inneren
Pumpentei119 gebildeten und in die Bohrung 31 führenden Brennstoffeinlaßöffnungen
38 zusammenwirken. Eine Verteileröffnung 39 erstreckt sich gleichfalls radial von
der Kammer 36 aus und wirkt mit einer Vielzahl im Pumpenteil 19 gebildeter Brennstoffauslaßöffnungen
40 zusammen. Der Tauchkolben 32 ist mit einer ringförmigen Nut 41 versehen, die
mit einer in dem Körper 19 befindlichen Öffnung 42 in Verbindung steht und durch
welche Brennstoff zur Schmierung des Tauchkolbens 32 herangeführt wird.
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Der innere Pumpenkörper 19 ist mit einer Nebenauslaßöffnung 43 zum
Dosieren des Brennstoffs versehen, die sich sehr nahe an einem freien Ende 44 des
Tauchkolbens 32 befindet und weist eine axiale mittlere Öffnung 45 auf, die mit
dem zylindrischen mittleren Hohlraum 31 in Verbindung steht. Die Öffnung 45 ist
durch einen Gewindestopfen 46 verschlossen. Der Außenkörper 18 ist mit einer Brennstoffeinlaßöffnung
47 versehen, welche in eine zwischen dem äußeren Pumpenteil 18 und dem inneren
Pumpenteil 19 vorhandene ringförmige Brennstoffkammer 48 mündet.
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Jede der Auslaßöffnungen 40 ist durch eine Leitung 50 mit einer Brennstoffeinspritzdüse
49 verbunden. Im Betrieb arbeitet die Pumpe wie folgt: Die Welle 14 wird durch die
Verbrennungskraftmaschine angetrieben und treibt die Nockenscheibe 15 und den Tauchkolben
32, wodurch die mit der Nockenscheibenoberfläche 17 in Berührung befindlichen Rollen
16 eine hin- und hergehende Bewegung auf den Kolben 32 übertragen. Dabei wird Brennstoff,
welcher durch beliebige Mittel in die Zufuhrkammer 48 eingeführt wurde, durch die
Einlaßöffnungen 38 und 37 aus dieser Kammer 48 in die Kammer 36 gesaugt. Ein Einsaugen
von Brennstoff in die Kammer 36 findet nur während der Zeit statt, in der die Einlaßöffnungen
37 mit den Öffnungen 38 ausgerichtet sind, und da der Tauchkolben 32 unter dem Einfluß
der Antriebswelle 14 umläuft, wird die Verbindung zu den Elnlaßöffnungen 38 abwechselnd
hergestellt und unterbrochen. Beim weiteren Umlauf der Nockenscheibe 15 und des
Tauchkolbens 32 wird sich der Tauchkolben 32 nach links bewegen, wobei er den in
der Kammer 36 befindlichen Brennstoff zusammenpreßt. Ein bestimmter Teil des in
der Kammer 36 befindlichen Brennstoffs kann dann an dem Ende 44 des Tauchkolbens
32 vorbei durch die Brennstoffdosier- oder N ebenauslaßöffnung 43 entweichen. Bei
weiterer Bewegung des Tauchkolbens 32 nach links wird die Verbindung zur Ausspritzöffnung
43 unterbrochen, und die Verteileröffnung 39 kommt mit einer der Auslaßöffnungen
40 in Verbindung. Der Brennstoff fließt durch die Auslaßöffnung 40 und die Leitung
50 zu der betreffenden Düse 49. Das Dosieren der Fördermenge wird durch anfängliches
Ausschieben eines Teiles des Brennstoffs durch die Öffnung 43 während jeden Hubes
und anschließendes Auslassen des restlichen Brennstoffs durch eine der Öffnungen
40 bewerkstelligt.
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In der in Fig. 5 gezeigten graphischen Darstellung wird durch die
Pumpe 10 geförderte Brennstoffmenge durch die Kurve A-A dargestellt. Es ist zu beachten,
daß die Kurve A-A eine gerade Linie ist, welche anzeigt, daß die Fördermenge des
Brennstoffs der Pumpe 10 sich direkt mit der Umlaufgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine
ändert.
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Die Leistung der Pumpe 10 kann eine andere als die in der Kurve A-A
gezeigte, z. B. die in B-B oder C-C gezeigte, sein. Diese Abweichung in der Leistung
wird durch Einstellung der Mutter 23 erreicht. Wie aus den Figuren ersichtlich ist,
drückt die Feder 33 den inneren Pumpenkörper 19 gegen die Mutter 23 nach links.
Die Lage des inneren Körpers 19 in bezug auf den äußeren Pumpenkörper 18 wird durch
ein Drehen der Mutter verändert. Das Drehen der Mutter 23 bewirkt eine Bewegung
des inneren Körpers 19 mit Bezug auf das Gehäuse 13 und eine Veränderung der Lage
der Nebenauslaßöffnung 43 in bezug auf das freie Ende 44 des Tauchkolbens 32. Diese
Bewegung bewirkt eine Veränderung des Verhältnisses des durch dieAuslaßöffnung 43
abgegebenen Brennstoffs zu dem durch die Förderöffnungen 40 verdrängten. Die von
der Pumpe 10 geförderte Brennstoffmenge wird so je nach der Drehrichtung der Mutter
23 von der in der Kurve A-A auf die in den Kurven B-B oder C-C angegebenen Förderleistungen
geändert. Diese Einstellung verursacht eine Bewegung der Kurve A-A parallel
zu B-B oder C-C, wobei die Neigung der Kurve konstant bleibt.
Um
Brennstoff für eineVerbrennungskraftmaschine zu dosieren, die eine vorbestimmte
Mengenkurve, wie sie z. B. bei D-D gezeigt ist, mit einer von der in A-A gezeigten
Neigung abweichenden Neigung aufweist, müssen zusätzliche Mittel vorgesehen werden.
Eine solche Einstellvorrichtung kann die Form eines Rücksaugventils haben.
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Die Pumpe 10 kann ursprünglich mit einer Förderkurve ausgelegt werden,
die eine größere Neigung aufweist als jede beliebige durch den Bedarf einer Verbrennungskraftmaschine
vorher festgelegte Kurve. Der Bedarfskurve einer Verbrennungskraftmaschine kann
dann in folgender Weise entsprochen werden.
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F ig. 6 zeigt einen inneren Pumpenkörper 19', welcher ein Rücksaugventil
51 aufnimmt. Das Rücksaugventil51 besteht aus einem beweglichen Führungszapfen 52,
welcher in einer Bohrung 53 gleitet, die koaxial zu der Bohrung 31 angeordnet ist
und in ihn einmündet. Der Zapfen 52 ist mit einem kegelförmig abgeschrägten Kopf
54 versehen, der sich gegen einen an einem Ende der Bohrung 53 befindlichen kegeligen
Sitz 55 legt. Der Kopf 54 wird mittels einer zwischen dem Kopf 54 und einer mit
einem Gewinde versehenen Kappe 57 unter Spannung gehaltenen Feder 56 mit dem Sitz
55 in Verbindung gehalten. Die Haltekappe 57 ist zur Aufnahme der Feder 56 mit einer
zylindrischen Kammer 58 ausgebildet. In dem Pumpenkörper 19' ist in dem Bereich
des Sitzes 55 zur Aufnahme der Feder 56 und des Kopfes 54 eine Kammer 59 gebildet.
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Der innere Pumpenkörper 19' ist außerdem mit einer Öffnung 60 versehen,
welche in die Bohrung 31 einmündet und mittels Kanälen 61 und 62 mit der Kammer
59 verbunden ist. Der Zapfen 52 ist mit sich in Längsrichtung erstreckenden Abflachungen
63, einem vorstehenden Bund 64 und einer ringförmigen Nut 65 zwischen dem vorstehenden
Bund 64 und, dem Kopf 54 ausgebildet. Die Abflachungen 63 gestatten einen freien
Brennstoffdurchgang von dem Hohlraum 53 zu dem vorstehenden Bund 64. Zwischen dem
vorstehenden Bund 64 und der Bohrungsinnenwand 53 befindet sich ein geringer lichter
Abstand.
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In einer abgewandelten Ausführung des Tauchkolbens 32 ist dieser 32'
mit einer Brennstoffauslaßöffnung 39' und einer ringförmigen Nut 66, die mit der
Öffnung 60 in Verbindung steht, versehen.
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Im Betrieb wird während des einen Hubes der Pumpe 10 der in den Bohrungen
31 und 53 befindliche Brennstoff zusammengepreßt. Der unter Druck befindliche Brennstoff
preßt den Kopf 54 von seinem Sitz 55 fort und gestattet einen Durchtritt des Brennstoffs
durch die Nuten 63, vorbei an dem vorstehenden Bund 64 und. dem Sitz 55 in die Kammer
59. Der in der Kammer 59 befindliche Brennstoff strömt durch die Kanäle 61, 62 und
die Öffnung 60 in die Ringnut 66 zum Auslaß 39'. Ein geringer Teil des durch das
Ventil 51 in die Kammer 59 fließenden Treibstoffs wird bei Rückkehr des Kopfes 54
auf den Sitz 55 durch den vorstehenden Bund 64 in die Bohrung 53 zurückgezogen.
Das geringe Spiel zwischen dem vorstehenden Bund 64 und der inneren Wand der Bohrung
53 gestattet das Rücksaugen eines geringen Teiles des durch das Ventil 51 fließenden
Treibstoffs. Die durch das Ventil 51 zurückgesaugte Brennstoffmenge steigt
mit der Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe und infolgedessen mit der Geschwindigkeit
des Motors. Die Leistung pro Hub der Pumpe wird so im Vergleich zur normalen Pumpenleistung,
d. h. bei Nichtverwendung des Rücksaugventils 51, bei steigender Geschwindigkeit
vermindert. Die Leistung der Pumpe 10 entspricht somit der Kurve D-D in der Fig.
5. Die Neigung der Kurve D-D ist geringer als die der Kurve A-A. Es sind
also Mittel vorgesehen worden, um die Leistung der Pumpe bei steigender Maschinengeschwindigkeit
zu verändern, um jeder beliebigen vorbestimmten Bedarfskurve mit konstanter Neigung
gerecht zu werden.