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Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit selbsttätiger
Regelung der Fördermenge in Abhängigkeit von der Drehzahl Die Erfindung betrifft
eine Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit selbsttätiger Regelung
der Fördermenge in Abhängigkeit von der Drehzahl.
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Es sind bereits derartige Pumpen bekannt, bei welchen ein Hauptkolben,
welcher mit der den Regelfaktor der Förderleistung der Pumpe bildenden Geschwindigkeit
in Bewegung gesetzt wird, über den Brennstoff als Zwischenflüssigkeit einen Hilfskolben
während seines Hingangs oder Förderhubes antreibt, während der Rückgang dieses Hilfskolbens
unter der Einwirkung einer Rückholkraft unabhängig von dem Rückgang des Hauptkolbens
erfolgt, wobei dieser Hilfskolben während dieses Rückgangs den Brennstoff, welcher
vorher seinen Hingang bewirkt hatte, aus der auf einer seiner Seiten liegenden Kammer
in die auf seiner anderen Seite liegende Kammer durch einen Kanal verdängt, welcher
eine Drosselstelle enthält, welche eine gewisse Bremsung auf den überführten Brennstoff
und somit auf den Rückgang des Hilfskolbens ausübt.
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Bei diesen Pumpen ist das vor der Förderleitung liegende Druckventil
an diese andere Kammer angeschlossen. Infolgedessen fördert der Hilfskolben bei
Ausführung seines Hingangs infolge des hydraulischen Antriebs durch den Hauptkolben
in die Förderleitung der Pumpe Brennstoff, welcher während des vorhergehenden Rückgangs
in .diese andere Kammer übergeführt worden war.
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Die Regelwirkung wird bei diesen Pumpen durch die Verkürzung des Rückgangs
des Hilfskolbens erzeugt, welche auftritt, wenn die Bremsung dieses Kolbens während
des Rückgangs von einer bestimmten Antriebsgeschwindigkeit des Hauptkolbens an ihm
nicht mehr gestattet, seine Ausgangsstellung vor dem Beginn eines neuen Förderhubes
des Hauptkolbens zu erreichen.
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Die Erfindung bezweckt, derartige Pumpen mit einer baulich einfachen
Einrichtung zu versehen, welche gestattet, sowohl eine Übermenge zum Anlassen zu
erzielen als auch die Förderung abzustellen.
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Hierfür wird erfindungsgemäß bei derartigen Pumpen das periodisch
arbeitende Verschlußglied und vorzugsweise auch die Drosselstelle in dem Kanal durch
einen Umgehungskanal mit einem Absperrglied, z. B. einem Hahn umgehbar gemacht;
dadurch können die beiden Kammern unmittelbar miteinander verbunden werden, wodurch
eine Übermengenförderung der Pumpe erzielt wird.
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Gemäß einer ,weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat das in dem Kanal
vorgesehene Absperrglied die Form eines Dreiwegehahns, welcher in einer Stellung
jede Überführung aus einer Kammer in die andere verhindert, in einer zweiten Stellung
die Überführung durch den periodisch verschlossenen und die Drosselstelle enthaltenden
Kanal gestattet, und in einer dritten Stellung die Überführung durch den Umgehungskanal
ermöglicht.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert.
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Fig. 1 zeigt in einem schematischen Axialschnitt die Hauptteile einer
erfindungsgemäßen Pumpe; Fig.2 und 3 zeigen zwei verschiedene Stellungen des Verschlußgliedes
des Umgehungskanals.
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Die Pumpe enthält einen Hauptkolben 1, welcher Hin- und Rückgänge
(oder Aufwärts- und Abwärtsbewegungen) in einem in dem Körper 3 der Pumpe ausgebildeten
Zylinder 2 ausführt. Der Kolben 1 wird mit einer zu der Drehzahl des Motors,
an welchem die Pumpe angebracht ist, proportionalen Geschwindigkeit mit Hilfe von
nicht dargestellten Einrichtungen angetrieben, welche z. B. einen sich drehenden
Nocken enthalten.
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Ferner ist in dem Pumpenkörper 3 ein Hilfszylinder 4 vorgesehen, in
welchem ein Hilfskolben 5 verschiebbar ist, welcher den Hilfszylinder 4 in zwei
Kammern 4a und 4 b unterteilt.
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In den Zylinder 2 mündet durch eine Öffnung 6 a eine Einlaßleitung
6, welche den Brennstoff von einer
nicht dargestellten Zubringerpumpe
empfängt. Die Öffnung 6a liegt an einer solchen Stelle in der Wand des Zylinders
2, daß sie von dem Kolben 1 freigelegt wird, wenn sich dieser an seinem unteren
Totpunkt befindet (in Fig. 1 dargestellte Stellung).
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Der Zylinder 2 steht mit der Kammer 4 a des Hilfszylinders 4 durch
einen Kanal 7 in Verbindung, welcher ein Rückschlagventil 8 enthält, welches Brennstoff
nur in der Richtung von dem Zylinder 2 zu dem Zylinder 4 durchtreten läßt. Ferner
sind die beiden Kammern 4a und 4b durch- einen Kanal 9 verbunden, in welchem eine
Drosselstelle 10 vorgesehen ist, welche vorzugsweise z. B. mittels einer Körnerschraube
11 regelbar ist, wobei die Regelung des Querschnittes der Drosselstelle vorzugsweise
selbsttätig in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit mittels eines Reglers erfolgt,
und zwar zweckmäßig mittels eines hydraulischen Reglers.
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Der Kanal 9 muß durch ein periodisch arbeitendes Verschlußglied abwechselnd
geschlossen und geöffnet werden. Dieses Verschlußglied muß die Schließung des Kanals
9 während der Zeit vornehmen, während welcher der Kolben 1 bei seinem Aufwärtshub
Brennstoff in die Kammer 4a des Zylinders 4 fördert, während dieser Kanal während
wenigstens eines Teils der Zeit offen sein muß, welche zwischen dem Beginn des Abwärtshubes
des Kolbens 1 und dem Beginn eines neuen Aufwärtshubes desselben verfließt.
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Dieses periodisch arbeitende Verschlußglied kann ein von dem Kolben
1 getrennter Teil sein, welcher von diesem unmittelbar oder im Synchronismus mit
diesem so angetrieben wird, daß das gewünschte Ergebnis erzielt wird.
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Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform kann als periodisch
arbeitendes Verschlußglied für den Kanal 9 an Stelle eines getrennten Verschlußgliedes
der Kolben 1 selbst benutzt werden. Hierfür enthält in der in Fig. 1 dargestelltenAusführungsform
der Kolben 1 eine Nut 17, welche den Kanal 9 während der Zeit öffnet, während welcher
der Kolben 1 an seinem unteren Totpunkt stehen bleibt. Bei dieser Ausführungsform
müssen die Einrichtungen zum Antrieb des Kolbens 1 so ausgebildet werden, daß dieser
möglichst lange in dieser Stellung stehen bleibt, was z. B. durch ein geeignetes
Profil des den Kolben 1 antreibenden Nockens erzielt werden kann, welches dann eine
solche Form hat, daß es einen schnellen Rückgang des Kolbens 1 und anschließend
einen verhältnismäßig langen Stillstand des Kolbens an seinem unteren Totpunkt bewirkt.
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Ferner mündet in die Kammer 4 b des Hilfszylinders 4 die Förderleistung
12 der Pumpe, welche an ihrem Beginn mit einem Rückschlagventil 13 versehen ist
und den von der Pumpe gelieferten Brennstoff der oder den Einspritzdüsen zuführt,
welche von der betreffenden Pumpe gespeist werden sollen.
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Ferner ist in der Kammer 4 b des Zylinders 4 eine Rückholfeder 14
vorgesehen, welche den Hilfskolben 5 in seiner Ruhestellung zu halten sucht, in
welcher der Kolben mit seiner Unterseite auf einer an dem unteren Ende des Zylinders
4 vorgesehenen Schulter 15 aufliegt. Ferner mündet in den Hilfszylinder 4 in einer
gewissen Entfernung über der Schulter 15 eine Auslaßleitung 16, deren Öffnung
durch den Kolben 5 den Hingang desselben begrenzt.
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Erfindungsgemäß sind nun noch die beiden Kammern 4a und 4 b des Zylinders
4 durch einen Umgehungskanal 18 verbunden, welcher den Abschnitt des Kanals-9 kurzschließt,
welcher das periodisch arbeitende Verschlußglied (Kolben 1) und vorzugsweise auch
die Drosselstelle 10 enthält, wobei an diesem Umgehungskanal ein Verschlußglied
vorgesehen ist, welches seine Schließung für die normalen Förderleistungen der betreffenden.Pumpe
gestattet. Die Steuerung dieses Verschlußgliedes kann von der Bedienungsperson der
Maschine oder selbsttätig vorgenommen werden. Das Verschlußglied wird zweckmäßig
so ausgebildet, daß es in der Stellung, in welcher es den Kanal 18 verschließt,
den Kanal 9 öffnet, und umgekehrt. Zweckmäßig wird in dem Kanal 18 eine gegebenenfalls
regelbare Drosselstelle 19 vorgesehen, welche eine Regelwirkung ausübt, wenn sich
der Kanal 18 im Betrieb befindet.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist in dem Kanal 9
in Reihe mit dem periodisch arbeitenden Verschlußglied noch ein Verschlußglied vorgesehen,
welches willkürlich von der Bedienungsperson der Maschine oder gegebenenfalls selbsttätig
durch einen Sicherheitsregler betätigt werden kann und durch Schließung des Kanals
9 die sofortige Unterbrechung der Förderung der betreffenden Pumpe bewirkt.
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Es ist besonders zweckmäßig, das den Kanal 18
steuernde Verschlußglied
und das die Schließung des Kanals 9 bewirkende Verschlußglied zu einem einzigen
Teil zusammenzufassen, welcher die Form eines Dreiwegehahns 20 hat.
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Dieser Hahn ist so ausgebildet, daß er in einer ersten (in Fig. 1
dargestellten) Stellung den Kanal 18 schließt und den Kanal 9 öffnet. Bei einer
Verdrehung im Gegenuhrzeigersinn um 90° aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung
schließt der Hahn den Kanal 9 und öffnet den Kanal 18 (Fig. 2). Schließlich
schließt der Hahn bei einer Drehung im Uhrzeigersinn um 90° aus der in Fig. 1 dargestellten
Stellung gleichzeitig die Verbindung des Kanals 7 mit dem Kanal 9 und den Kanal
18, wodurch die Förderung der Pumpe unterbrochen wird (Fig. 3).
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Die obige Pumpe arbeitet folgendermaßen: Wenn eine überschußförderung
erforderlich ist, insbesondere bei Anlassen des Motors, gibt man dem Hahn 20 die
Stellung der Fig. 2, in welcher er den Kanal 18 öffnet und den Kanal 9 schließt.
Infolgedessen kommt der gesamte von dem Kolben 1 geförderte Brennstoff über den
Kanal 18 unmittelbar in die Förderleitung 12. Bei den niedrigen Anlaßdrehzahlen
ist der durch die Drosselstelle 19 vor und hinter dem Hilfskolben 5 erzeugte Druckunterschied
für die Verstellung desselben in seinem Zylinder 4 nicht ausreichend. Er bleibt
daher durch die Feder 14 gegen die Schulter 15 gedrückt. Nach Maßgabe der Zunahme
der Drehzahl des Motors nimmt der Unterschied der auf die beiden Seiten des Hilfskolbens
5 wirkenden Drücke infolge des durch die Drosselstelle 19 erzeugten Druckabfalls
zu und bewirkt einen immer größeren Hub des Hilfskolbens 5, bis dieser die Auslaßleitung
16 freilegt und die Förderleistung verringert, wobei diese Verringerung noch zunimmt,
wenn die Antriebsgeschwindigkeit des Kolbens 1 weiter zunimmt. In diesem letzteren
Fall tritt nämlich der Augenblick, in welchem der Hilfskolben 5 die Auslaßleitung
16 freilegt, um so früher während des Förderhubes des Kolbens 1 auf, je mehr die
Geschwindigkeit desselben zunimmt, und zwar einerseits, weil der auf den Hilfskolben
5 in dem Sinn seines Aufwärtshubes wirkende Druckunterschied schneller zunimmt
als
die Geschwindigkeit, und weil andererseits die Drosselstelle 19 den Rückgang des
Hilfskolbens 5 bremst.
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Im allgemeinen schließt man jedoch den Kanal 18
und öffnet den
Kanal 9 (Fig. 1), bevor die Geschwindigkeit einen Wert erreicht, bei welchem die
von dem Vorhandensein der Drosselstelle 19 herrührende Regelwirkung sehr wirksam
wird, wodurch für den normalen Betrieb der Pumpe die von der »Flüssigkeitsanschlag«
genannten Erscheinung herrührende Regelwirkung erzielt wird. Sobald nämlich der
Kanal 18 verschlossen ist, geht der Hilfskolben 5 während jedes Förderhubes des
Kolbens 1, welcher gleichzeitig das periodisch arbeitende Verschlußglied des Kanals
9 bildet, in seinem Zylinder 4 aufwärts und fördert den in der Kammer 4b enthaltenen
Brennstoff in die Förderleitung 12, bis er die Stellung erreicht, in welcher er
die Auslaßleitung 16 öffnet. Hierauf geht der Hilfskolben 5, sobald der Kolben 1
am Ende seines Rückgangs den Kanal 9 öffnet, in seinem Zylinder 4 abwärts, wobei
er den Brennstoff aus der Kammer 4a in die Kammer 4 b über die Drosselstelle 10
überführt, wodurch der Abwärtshüb des Hilfskolbens 5 gebremst wird. Dank dieser
Bremswirkung erreicht der Hilfskolben 5 von einer bestimmten Geschwindigkeit des
Kolbens 1 an nicht mehr die Schulter 15 in dem Augenblick, in welchem der Kolben
1 einen neuen Aufwärtshub beginnt, wodurch eine Verkürzung des Hubes des Hilfskolbens
und somit eine Verringerung der in die Leitung 12 geförderten Brennstoffmenge entsteht,
wobei diese Verringerung um so. größer ist, je mehr die Geschwindigkeit des Kolbens
1 ansteigt.
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Wenn die Förderung der Pumpe vollständig unterbrochen werden soll,
gibt man dem Hahn 20 die Stellung, in welcher er die Verbindung des Kanals 9 und
des Kanals 18 mit dem Kanal 7 unterbricht (Fig. 3). Infolgedessen kann der Hilfskolben
5, nachdem er ein erstes Mal bis zur Öffnung der Auslaßleitung 16 verstellt wurde,
nicht mehr in dem Zylinder 4 abwärtsgehen, so daß er den ganzen von dem Kolben 1
bei seinen aufeinanderfolgenden Förderhüben geförderten Brennstoff durch die Auslaßleitung
16 austreten läßt.
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Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann z. B. die
Drosselstelle 10 zwischen dem Kanal 7 und dem Hahn 20 liegen, so daß dann ein und
dieselbe Drosselstelle die Aufgabe der beiden Drosselstellen 10 und 19 erfüllt.