DE1187857B

DE1187857B - Brennstoffeinspritzpumpe fuer Brennkraftmaschinen mit zwei koaxialen Pumpenkolben

Info

Publication number: DE1187857B
Application number: DEM48873A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Haefner
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1961-04-28
Filing date: 1961-04-28
Publication date: 1965-02-25

Description

Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit zwei koaxialen Pumpenkolben Es sind bereits Brennstoffeinspritzpumpen bekannt, bei welchen die Pumpenkolben zur Regelung der Fördermenge gemeinsam verdrehbar sind und von denen der Kolben kleineren Durchmessers mittels einer den Achsenversatz ausgleichenden Kupplung mit dem Kolben größeren Durchmessers verbunden ist, wobei sowohl jeder Kolben mit eigenen Steuerkanten für Förderbeginn und Förderende versehen oder bei denen für beide Kolben ein gemeinsam gesteuertes Förderende vorhanden ist. Bei Motoren mit hohen Drehzahlen und hohen mittleren Arbeitsdrücken besteht bei den bisher bekanntgewordenen Ausführungen die Gefahr, daß die Kupplung der beiden Kolben durch die im Pumpenraum des großen Kolbens auf diese einwirkenden hohen Brennstoffdrücke infolge der auftretenden Wechselbeanspruchungen zerstört wird.
Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß bei einer Brennstoffpumpe der eingangs erwähnten Art dadurch vermieden werden, daß der Arbeitsraum des kleinen Kolbens länger unter Druck gehalten wird als der Arbeitsraum des großen Kolbens. Durch diese Maßnahme wirkt auf den kleinen Kolben sowohl auf seine Arbeitsfläche als auch auf die gleich große wirksame Fläche im Pumpenraum des großen Kolbens, solange dieser fördert, die gleiche Kraft. Ist die Förderung des großen Kolbens hingegen beendet, so wirkt auf den kleinen Kolben nur noch die in seinem Pumpenraum herrschende Druckkraft, so daß insgesamt die Kupplung nur auf Druck, nicht aber auf Zug und Druck, d. h. Wechsellast beansprucht wird. Durch das längere Fördern des kleinen Kolbens wird ferner erreicht, daß die hohen Drücke im Einspritzsystem und die daraus resultierenden starken Druckwellen abgebaut werden, so daß die Kolbenverbindung damit auch von dem aus den Schwingungen herrührenden Kräften entlastet wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen F i g. 1 und 2 verschiedene Ausführungen der Doppelkolbenpumpe, F i g. 3 eine schematische Darstellung, F i g. 4 ein Förderdiagramm der erfindungsgemäßen Doppelpumpe.
Nachdem die obere schräge Kante 18 des Kolbens 12 nach F i g. 1 das Saugloch 1 zugesteuert hat, fördert der kleine Pumpenkolben so lange (und wegen der Verbindung der Druckleitungen des großen und kleinen Kolbens mit gleichem Druck wie der große Pumpenkolben), bis die obere gerade Steuerkante des kleinen Pumpenkolbens die Druckleitung 2 verschließt. Kurz vor dem Verschließen der Öffnung 2 wird durch die untere Steuerkante 19 des kleinen Kolbens die Öffnung 5 aufgesteuert, so daß durch die zentrische Bohrung 3, welche in eine Querbohrung 4 mündet, der Kraftstoff aus dem Raum 6 durch die Drosselbohrung 5 und eine austauschbare Schraube 20 weitergefördert wird. Auf diese Weise wird künstlich über dem kleinen Kolben während seiner Weiterbewegung nach oben ein Druck aufgebaut, der entsprechend der Auslegung der Drosselstelle einen wenigstens so hohen Druck im Arbeitsraum des kleinen Kolbens ergibt, wie zur gleichen Zeit im Arbeitsraum des großen Stempels herrscht. Dadurch, daß auf dem kleinen Kolben künstlich Druck aufrechterhalten wird, ist es möglich, das Förderende des kleinen Pumpenkolbens vollkommen beliebig zu gestalten.

Nach der Ausführungsform gemäß F i g. 2 sind die Steuerkanten beider Kolben so aufeinander abgestimmt, daß der kleine Kolben 12 stets früher beginnt und später mit der Förderung aufhört als der große Kolben 13. Die Nachförderzeit des kleinen Kolbens kann dabei beliebig klein gehalten werden. Ein längeres Nachfördern des kleinen Stempels bringt jedoch den Vorteil, daß der Druck im Einspritzsystem auf einen niedrigeren Wert abklingen kann, so daß die Pulsationen, die in der Kraftstoffsäule zwischen Brennstoffpumpe und Nadelventil auftreten, wesentlich vermindert werden und dadurch sowohl die Beanspruchung der Pumpen verringert als auch die Einspritzung am Nadelventil verbessert wird. Dieser Vorgang ist nachstehend im Prinzip an Hand der F i g. 3 näher erläutert. Hier ist über der Zeit der Druckverlauf des Doppelkolbensystems aufgezeichnet. Bei annähernd gleicher Kolbengeschwindigkeit liefert die Fläche des kleinen Kolbens ein kleineres Volumen pro Zeiteinheit, so daß geringe Drücke im Einspritzsystem auftreten (Kurve a-b). Setzt die Ringfläche im großen Pumpenraum mit der Förderung ein, so kommt die Gesamtfläche der beiden Kolben zur Wirkung. Dies ergibt einen großen zeitlichen Volumenstrom, d. h. hohe Drücke (Kurve c-d). Würden beide Pumpenkolben die Förderung gleichzeitig beenden, so müßte das Einspritzsystem von dem durch den Punkt d gekennzeichneten Druck plötzlich auf den Druck 0 (Punkt g) entlastet werden, was nicht nur die vorerwähnten Nachteile hat, sondern auch mit technischen Schwierigkeiten verbunden ist. Fördert jedoch der kleine Pumpenkolben noch eine Weile allein nach, so stellt sich wieder der seiner Fläche zugeordnete kleinere Druck (e-f) ein. In F i g. 4 ist über dem Regulierweg der Pumpen der Hub bzw. Nutzhub der Pumpenkolben, welcher bei annähernd gleicher Kolbengeschwindigkeit den Zeitablauf darstellt, aufgetragen. Es ist daraus ersichtlich, daß bei einem kleinen Regulierweg nur der kleine Kolben allein fördert. Bei Linie G-G fängt dann auch der große Pumpenkolben zu fördern an. Wie schon erwähnt, beginnt zuerst der kleine Kolben zu fördern (A). Nach einer gewissen Vorspritzzeit, die etwa dem Zündverzug der Maschine entspricht, beginnt auch der große Kolben zu arbeiten (B, C). Bei den Punkten D, E endet die Förderung des großen Kolbens und nach einer gewissen Zeit bei Punkt F die des kleinen Kolbens. Die in F i g. 3 genannten Buchstaben a-f entsprechen dabei sinngemäß den in F i g. 4 genannten Buchstaben A-F.

Der Förderbeginn muß jedoch nicht, wie darge-

stellt, unbedingt eine Horizontale im Diagramm sein,

d. h. durch eine zur Achse des Kolbens senkrechte

Fläche erfolgen, sondern kann auch geneigt liegen,

entsprechend einer Schrägnut im Kolben zwecks zeit-

licher Steuenmg des Förderbeginns. Die beiden För-

derenden werden in bekannter Weise durch eine

Schrägnut gesteuert.

Bei allen genannten Ausführungen ist sowohl für

den deinen Kolben eine eigene Druckleitung 14 als

auch für den großen Kolben eine solche mit 15 be-

zeichnete vorgesehen, die sich vor dem Einspritz-

ventil 16 vereinigen. Da man bestrebt ist, den schäd-

lichen Raum des gesamten Einspritzsystems möglichst

klein zu halten, hat man bei der Vereinigung der bei-

den Druckleitungen im Nadelventil ein Rückschlag-

ventil jeweils so angeordnet, daß der gerade fördernde

Pumpenkolben nicht das Drucksystem des anderen

aufzufüllen braucht. Fördert, wie oben beschrieben,

der kleine Kolben stets schon früher und auch noch

länger als der große Pumpenkolben, so ist das Rück-

schlagventil in der Leitung des kleinen Pumpenkol-

bens entbehrlich. Dies hat den Vorteil, daß nach dem

Förderende des kleinen Kolbens das gesamte Ein-

spritzsystem durch die Steueröffnungen desselben ent-

lastet werden kann, so daß man in der Wahl des in

der Brennstoffpumpenleitung des großen Pumpen-

kolbens angeordneten Ventils frei ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit zwei koaxialen Pumpenkolben, welche zur Regelung der Fördermenge gemeinsam verdrehbar sind und von denen der Kolben kleineren Durchmessers mittels einer den Achsenversatz ausgleichenden Kupplung mit dem Kolben größeren Durchmessers verbunden ist, wobei jeder Kolben mit eigenen Steuerkanten für Förderbeginn und Förderende versehen ist, d a -durch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des kleinen Kolbens länger unter Druck gehalten wird als der Arbeitsraum des großen Kolbens. z. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Kolben (12) mit zwei geraden, in senkrecht zur Achse verlaufenden Ebenen liegenden Steuerkanten (18, 19) versehen ist, wobei der Pumpenraum (6) durch Bohrungen (3, 4) mit einer Ringnut unterhalb der unteren Steuerkante (19) verbunden ist und ferner in der Kolbenführung eine zur Saugbohrung (1) in der Höhe versetzte Druckbohrung (2) sowie eine gegenüber beiden nach unten versetzte Drosselbohrung (5) vorgesehen ist. 3. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Steuerkante (18) des kleinen Kolbens (12) im Bereich, in dem sie mit dem Saugloch (1) zusammenwirkt, schräg zur Achse verlaufend ausgebildet ist. 4. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Mantellinie der Bohrung (2) und die unterste Mantellinie der Bohrung (5) einen größeren Abstand (x) aufweisen als die obere (18) und untere (19) waagerechte Steuerkante des kleinen Kolbens (12). 5. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (5) durch eine austauschbare Schraube (20) gebildet wird und derart bemessen ist, daß der Druck im Arbeitsraum des kleinen Pumpenkolbens mindestens so hoch gehalten wird wie derjenige im Arbeitsraum des großen Kolbens. 6. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten (21, 22) beider Kolben (12, 13) derart zueinander angeordnet sind, daß der kleine Kolben (12) mit der Förderung früher beginnt und diese später beendet als der große Kolben (13). 7. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der kleine Kolben (12) als auch der große Kolben (13) eine eigene Druckleitung (14,15) aufweist, die sich vor dem Nadelventil (16) vereinigen, und in der Druckleitung (15) des großen Kolbens ein Rückschlagventil (17) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1251123; USA.-Patentschrift Nr. 2 612 842.