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Kraftstoffzumeßeinrichtung Die Erfindung bezieht sich -auf Kraftstoffzumeßeinrichtungen
für -Brennkraftmaschinen# bei denen ein Gehäuse eine beidseitig verschlossene Bohrung
mit Anschlägen und einen in: der Böhrung in Längsrichtung hin- und herbeweg15aren
Pendelkolben aufweist, dessen Enden erste
- und
- zweite mit jeweils
einer Öffnung versehene Kammern bestimmen, deren jede zwischen dein-Kolben und einem
Anschlag Iiegt, bei denen eine Vorrichtung Kräftstoff unter Druck von einer
- Kraftstoffquelld
- abWechselnd- über
-je eine Steuerleitung
in
jede Kammer ämspeist- und dabei den Kölb8n um-einen dürch-die Anschläge
fest vor-0
-Hub hin- und herbewegt:'wid den: Kraftgegebenen stoff aus der
entgegengesetzten Kammer ausstößt, bei denen gesteuerte- Leitungen jede
- Kammer abwechselnd2ut-Abgabe des Kraftstoffeg:mit einer Einspritzvorrichtung
im Bereich des Arbdit§:tylinde#rs der Maschine verbinden ühd-bdi denen-eine die
Anschläge für deii Pendell<olben#unbedin'flußt lassende, auf Motorbetriebsgrößen
- ansprechende Kräffstoffmengenregeleinrichtung vorgesehen- ist.
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Bei enner bekannten Einspritzpumpe ist der Dosierungskolben im Inneren-
# des hin- und heräehenden und umlaufenden Pumpenkolbens angeordnet und wechselweise
in einer Längsrichtung von der einen und in der entgegengesetzten Längsrichtung
von der anderen Pumpenseite beaufschlagt, wobei sowohl die Verteilung auf die einzelnen
Einspritzdüsen-als auch die Verbindung des Pumpenraumes mit der Saug" leitung durch
den Pumpenkolben gesteuert wird. Bei diesär'bekanntenAnordnunor ärbeitet-derDosierungskolben
nicht zwischen starrIngeordneten Anschlägen auf beiden Enden. Durch Verstellung
des Regelstiftes, der die Verschiebung des Kolbens begrenzt, ist der Hub des Dosierungskolberis
und -damit die vom Dosierun-Skolben zu den- Einspritzdüsen verdrängte dosierte
Brennstoffmenge regelba-r.'Wenn- -sich die dosierte Einspritzmenge verringert',
wird- die über die Überdruckventile zurückgeleitete- Brenstoffmenge entsprechend
vergrößert. -
Bei einer anderen bekannten Einspritzpumpe wird ebenfalls einer
der Anschläge Während des Betriebes verändert. Die Kraftstoffeinspritzpu, m-p-e
an-- zwei Motoreinspritzventilen ist in verschiedenen Betriebsphasen mit den beiden
Enden eines Peiideldosierungskolbens in einem Zylinder verbunden, und der Kolben
besitzt an jedem Ende einen Vorsprung, der mit einem Ende des Zylinders zusammenwirkt;
die beiden Oberflächen des Kolbens werden -abwechselnd dem Druck des-über eine Pumpe
eingespeisien Kraftstoffes ausgesetzt, aber-'#der Druck an --einem Ende wird auf
die gesamte- Fläche de§ Kolben9-1-.ausgeübt, während er am entgegengesetzten Ende
nur auf die uni die Oberfläche des Vorsprunges verminderte Fläche des Kolbens ausgeübt
wird. Eine derartige Anordnung dient züm Ausgleich des Betriebes zweier abwechselnd
arbeitender Zylinder.
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Bei einer weiteren bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist die
]Pumpe lediglich eine gesteuerte Druckquelle, und das Kraftstoffvolumen wird durch
die Einspritzvorrichtung bestimmt. Eine derartige Anordnung arbeitet ohne Pendelkolben
(deutsches Patent 1058 313).
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Der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine kompakte, wirtschaftliche
und einfach zu bedienende Kraftstoffzumeßeinrichtung fürDieselmotoren, insbesondere
für kleine Dieselmotoren mit geringem Gewicht zu schaffen. Eine derartige Einrichtung
läßt sich jedoch auch- in Dieselmotoren verwenden, die für andere Maschinenarten
verwendet werden, Z-. B. Generatorsätze, Erdbewegungsmaschinen, Luftkompressoren,
Automobile u. dgl. Insbesondere hat die Erfindung jedoch zum Ziel, einen kompakten
und zuverlässig arbeitenden Diselmotor für Wasserfahrzeuge, Z. B. als Außenbordmotor,
anzugeben. -
- Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß
die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in an sich bekannter Weise als mechanisch betätigte
Einspritzpumpen ausgebildet sind, deren jede einen als Einspätzdüse gestalteten#
Auslaß aufweist, daß die verschlossene Bohrung in ebenfalls bekannter Weise gleichachsig
in einem- rotierenden, von der Brennkraftmaschine angetriebenen Zylinder ange
. ordnet ist,
dessen in Drehrichtung versetzte Steuerleitungen
am Zylinderumfang mit stillstehenden Zu- und Ableitun-Cren in Verbinduna treten,
und daß der Zylinder axial durch einen Drehzahlregler verstellbar ist, wodurch die
Kraftstoffzuführinenge zu den Kammern veränderbar ist.
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Bei einer derartigen Einrichtung kann die Drosselung so eingestellt
werden, daß eine beliebige Drehzahl zwischen Leerlaufdrehzahl und maximaler, geregelter
Drehzahl eingestellt werden kann. Wenn die Maschine belastet wird, öffnet die Pumpe
selbsttätig so weit, daß mehr Brennstoff eingespeist wird, bis eine maximale Brennstoffabaabe
erreicht ist. Innerhalb einiger Prozent Drehzahländerung läuft die Maschine mit
der gleichen Drehzahl unabhä p ngig von der aufgebrachten Belastung (bis
zum Maximum), solange die Drosselung nicht berührt wird.
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Die Einspritzpumpen herkömmlicher Bauart bemessen und pumpen Kraftstoff
in die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen unter einem Druck, der für eine einwandfreie
Einspritzung viel zu niedrig ist. Die Einspritzvorrichtung kann deshalb nicht mit
hydraulisch betätigter Nadeldüse, die ihre Energie von der Zumeßpumpe erhält, versehen
werden, um das Ventil an der Einspritzvorrichtung mit einer Zumeßpumpe zu verbinden,
wie sie hier beschrieben ist.
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Eine Niederdruckzumessung beseitigt dagegen fast vollständig die hydraulischen
Schwierigkeiten, die bei Einspritzpumpen herkömmlicher Bauart auftreten. Es sind
weniger kritische Pumpenteile erforderlich, die geringere Kosten verursachen. Die
Reglersteuerung ist erheblich einfacher, da der Steuerrotor lediglich als Servoventil
arbeitet. Insgesamt gesehen, ist die angegebene Pumpenauslegung die einfachste Ausführuna
für einen Motor mit mechanisch betätiten Einspritzvorrichtungen.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Art von überdrehzahlsteuerung
besteht darin, daß der Motor nicht »davonläuft«, wenn die Saugleitung zwischen dem
Behälter und der Zahnradpumpe unterbrochen wird oder wenn der Behälter während des
Laufes des Motors leer wird. Ohne eine derartige Drehzahlregelung kann ein Dieselmator
sich unter diesen Bedingungen durch überdrehzahl selbst zerstören. Dies tritt ein,
wenn eine bestimmte Menge an Luft die Zuführleitungen zwischen dem Rotorkolben und
den Einspritzpumpen füllt. Für alle praktischen Zwecke ist flüssiger Kraftstoff
inkompressibel, wenn er verhältnismäßig geringen Drücken ausgesetzt wird, und unter
Betriebsbedingungen wird die Verschiebung des Kraftstoffes in den Zuführbohrungen
durch die Pumpwirkung des Pendelkolbens allein gesteuert. Luft ist jedoch ziemlich
stark kompressibel und drückt weiter Kraftstoff in die Einspritzpumpen, ähnlich
wie ein pneumatischer Rammbock, solange die Speiseöffnung für den Einspritzpumpenkolben
in Deckung mit den Durchflußwegen steht, die zu der Kolbenkammer führen. So wird
die erforderliche Kraftstoffülluna mehrmals in den Motor eingeführt und ergibt eine
äußerst rasche Beschleunigung des Motors auf Drehzahlen, die zu seiner Zerstörung
führen. Der Motor läuft erst dann langsamer, wenn die sich ausdehnende Luft hinter
der Kraftstoffsäule in den Leitungen zu den Einspritzpumpen den gesamten Kraftstoff
in die Kolbenkammer verschoben und dann in den Motor eingeführt hat oder wenn der
Motor sich selbst zerstört hat. Auch bei hoher Belastung des Motors gibt es einen
Zeitraum ungesteut2 erter hoher Drehzahl, der aber nicht so gefährlich ist wie bei
geringer Belastung. Durch Öffnen eines Endes der Leitungen zwischen dem Rotorkolben
und den Einspritzpumpen zur Saugseite der Pumpe wird die Luft die in die zu der
oder den Einspritzvorrichtun-"en führende Leitung gelangt ist, in die Saugpuinpe
zurückgesaugt, und die Möglichkeit des pneumatisehen Stoßeffektes kann somit beseitigt
werden. Es sind nicht nur die Kraftstoffbohrungen zu den Einspritzvorrichtungen
mit der Saugseite der Pumpe verbunden, wenn der überlaufkanal bedeckt ist, sondem
auch die Rotoröffnungen, wenn sie fast aus ihrer Deckun- mit den Verbindungskraftstoffspeiseöffnungen
gelangt sind, so daß der Pendelkolben unwirksam wird. Der Motor stellt sich somit
auf die geregelte Drehzahl ein und bleibt auf dieser Drehzahl, bis der gesamte Kraftstoff
aus den Leitungen verdrängt ist, ohne daß die Maschine zu Schaden kommt.
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Nachstehend wird auf weitere, besonders zweckmäßige Ausführungsformen
der Erfindung eingegangen, die weiter zu den angegebenen Vorteilen beitragen. So
ist beispielsweise eine Federanordnung vorgesehen, die den vom Drehzahlregler gesteuerten
Rotorkolben in der Weise beeinflußt, daß eine Verringerung der Kraftstoffmenge sowie
ein Kraftstoffrückfluß unterhalb einer ersten vorgegebenen Drehzahl bei weit geöffneter
Drosselung verhindert wird, während die in die Kraftstoffeinspritzvorrichtung abgegebene
Kraftstoffmenge dadurch verringert wird. daß eine zweite gesteuerte Kraftstoffmenge
von der Abgabekammer auf die Saugseite der Kraftstoffpumpe geführt wird, wobei die
Federanordnung die Regierwirkung bei voll geöffneter Drosselung und bei Drehzahlen
unterhalb einer zweiten vorgegebenen Drehzahl, die kleiner ist als die erste, überwindet.
Dabei verringert vorzugsweise der vom Drehzahlregler gesteuerte Rotorkolben die
von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung freigegebene Kraftstoffmenge, wenn die Drehzahl
des Motors bei geschlossener Drosselung größer ist als die Leerlaufdrehzahl und
wenn eine vorgegebene maximale Drehzahl erreicht ist, so daß der Kraftstoff rückgeführt
wird.
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Im Fall einer weiteren, besonders zweckmäßigen Ausführungsform der
Erfindung ist einer der festen Anschlä-e gegen einen Anschlag unterschiedlicher
Länge auswechselbar, so daß der maximale Hub des,
Pendelkolbens und damit
die Änderung der maximalen Kraftstoffabgabe der Anlage veränderbar ist Als besonders
zweckmäßig hat es sich herausgestellt, die Federanordnung in Form von zwei in Reihe
aeschalteten Federn auszubilden, deren eine eine schwächere Feder ist, welche unter
Leerlaufbedingungen der Drosselung anspricht, und deren andere eine stärkere Feder
ist.
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Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung näher im
erläutert. Es zeigt F i a. 1 teilweise im
Schnitt eine schematische Ansieht einer Kraftstoffzumeßeinrichtung, F i
g. 2 einen Ausschnitt aus der Anordnung nach F i g. 1, wobei der Rotorkolben
um 180' gegenüber der in F i g. 1 gezeigten Stellung gedreht ist und
Kraftstoff in die andere der beiden Einspritzpumpen fördert, F i g. 3 eine
Teilansicht einer abgeänderten Ausführungsform, ähnlich der nach F i g. 1,
bei der je-
doch der Rotorkolben in einem abgeänderten Gehäuse angeordnet
ist und Kraftstoff in eine Leitung C,
pumpen kann, die zu zwei als
Paar angeordneten Einspritzpumpen eines Zweitaktmotors führt, F i g. 4 eine
Ansicht eines Teiles der Vorrichtung nach F i g. 1, wobei der Rotorkolben
in der Leerlaufdrehzahlstellung steht, F i g. 5 eine schematische
Ansicht eines Teiles einer abgeänderten Ausführungsform der Kraftstoffzumeßeinrichtung,
teilweise im Schnitt, F i g. 6 eine Schnittansicht des Verteilers nach F
i g. 5 längs der Linie VI-VI, wobei ein Verteiler für einen Sechszylinderrnotor
dargestellt ist, und F i g. 7 eine Teilansicht einer weiteren abgeändertenAusführungsform
der Kraftstoffzumeßeinrichtung. Allgemeines C
Bevor auf die Ausführungsbeispiele
im einzelnen eingegangen wird, soll allgemein auf die wesentlichen Kennzeichen der
Erfindung eingegangen werden.
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstofförderanlage für einen Dieselmotor,
bei dem eiii freischwebender Pendelkolben zwischen festen Anschlägen in einem Zylinder
hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder ist an jedem Ende geöffnet, so daß der unter
Druckstehende Kraftstoff abwechselnd auf jedes Kolbenende wirkt. So dient
der unter Druck stehende Kraftstoff als Quelle für die hydraulische Kraft, die die
Vorrichtung betätigt. Zwischen dem Pendelkolben und dem Kraftstoffpumpenantrieb
des Motors ist keine mechanische Verbindung vorhanden.
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Die Bewegung des Pendelkolbens wird durch feste Anschläge an jedem
Ende des Zylinders begrenzt; diese Anschläge bestimmen den maximalen Kraftstoffdurchsatz,
der in die Einspritzpumpe gelangt. Deshalb hängt die maximale Leistungsabgabe der
Maschine vom Abstand zwischen diesen festen Anschlägen ab, und die maximale Abgabe
kann nur dadurch geändert werden, daß dieser Abstand verrin-C Crert oder vergrößert
wird. Einer der Anschläge kann auswechselbar oder aber auch werkstattmäßig einstellbar
sein, so daß bei entsprechender Veränderung des Anschlaaes verschiedene Motomennleistungen
von ein und derselben Pumpe erhalten werden. Es ist ein Zwei- oder Viertakt-Dieselmotor
mit einem kompakten zylindrischen Rotorkolben vorgesehen, der mit Motordrehzahl
oder aber mit einer Drehzahl umläuft, die in einem festen Verhältnis zur Motordrehzahl
steht, wobei dieses Verhältnis von der Anzahl der Zylinder des Motors und von der
Taktzahl abhängt. Der geöffnete Zylinder für den Pendelkalben kann in axialer Richtuna,
innerhalb des-Rotorkolbens anaeordnet sein. Dieser Rotorkolben gleitet in einer
Bohrung im Pumpengehäuse und ist längs der Bohrunc, auf Grund von durch die Motordrehzahl
erzeugten'Kräften eingestellt, die gegen Ausgleichsfedern 7
ausbalanciert
sind. Der unilaufende Rotorkolben verbindet die offene Kammer am einen Ende des
Pendelkolbens mit der Kraftstoffaufnahmekammer in einer gleichen mechanisch betätigten
Einspritzpumpe zur g
Zeit, wie die geöffnete Kammer am entgegengesetzten Ende
des Pendelkolbens mit dem unter Druck stehenden Kraftstoff verbünden wird, so daß
der Kraftstoffdurchsatz in der erstgenannten Kammer in die Kraftstoffaufnahmekaminer
in der Einspritzpumpe gepumpt werden kann. Die axiale Stellung des Rotorkolbens
in der Bohrung, die durch den Abgleich der Kräfte bestimmt wird, die auf jedes Ende
des Rotors wirken, steuert die kleinste und größte Drehzahl der Maschine wie auch
die Brennstoffabgabe zwischen den beiden Drehzahlbereichen.
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In der vorerwähnten Anordnung ermöglicht die Beziehung zwischen den
Ausgleichfedem und einem von Hand verstellbaren Anschlag, der gegen das Ende der
Federn wirkt, die Drehung der Welle, die eine Vergrößerung oder Verkleinerung der
Kraft der Federn, die auf das Ende des Rotorkolbens wirken, erzielt. Dadurch wird
für eine bestimmte Motordrehzahl die axiale Stellung des Rotorkolbens durch die
Stellung der Welle bestimmt. Der unerwünschte Teil des Kraftstoffdurchsatzes, der
normalerweise von der offenen Kammer mit festem Volumen zu der Kraftstoffaufnahmekanuner
in einer der Einspritzpumpen geführt wird, wird zur Brennstoffquelle zurück# geführt.
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Außerdem ist in Verbindung mit dem g C gleitend an-,geordneten und
umlaufenden zylindrischen Rotorkolben auch ein zweiter Rotor vorgesehen, der mit
Nockenwellendrehzahl für einen Viertaktmotor umläuft und der den Durchsatz aus dem
Rotorkolben aufnimmt und ihn in die Brennstoffaufnahmekammer in mechanisch betätigten
Einspritzpumpen mit entsprechender Zeitsteuerung verteilt.
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Die Zumeßeinrichtung umfaßt an einem Dieselmotor auch mechanisch betätigte
Einspritzpumpen und einen gleitend angeordneten zylindrischen Rotorkolben, wobei
die Kraftstoffaufnahmekammern für die jeweiligen Einspritzpumpen und die Kraftstoffe
zuführöffnungen für den Rotorkolben so geschaltet sind, daß eine Leitung von einer
öffnung zu zwei oder mehr Kraftstoffaufnahmekammern führt. Der Rotor wird zeitlich
in bezucl auf die Einspritzpumpen zu gesteuert, daß nur eine der Kraftstoffaufnahmekammern
während des Pumpenhubes des Pendelkolbens eine Kraftstoffladung aufnehmen kann.
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Die Quelle des unter Druck stehenden Kraftstoffes zur Verbrennung
und zur hydraulischen Betätigung der Meßvorrichtung (F i g. 1)
Ein Ausführungsbeispiel
ist in F i g. 1 gezeigt. Diese Anlage ist so ausgebildet, daß sie an einer
beliebigen Stelle am Motor angebracht werden kann, von der aus ein synchron zur
Kurbelwelle folgender Antrieb erzielt werden kann. Der Kraftstoff für den Motor
wird aus einem Tank 20 entnommen und über eine Leitung 21, ein Primärfilter 22 und
eine Leitung 23 an eine Pumpe 24 geführt, die in der F i g. 1 als
Zahnradpumpe dargestellt ist, die mit der Drehzahl der Kurbelwelle umläuft.
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Der Kraftstoff, der von der Pumpe 24 her unter Druck steht, fließt
durch eine Leitung 25 und ein Sekundärfilter 26 zu einem Druckregler
27. Überschüssiger Kraftstoff aus dem Regler 27 gelangt durch die
Leitungen 28 und 23 zur Saugseite der Pumpe 24 zurück. Der Regler
27 arbeitet in der Weise, daß er einen ausreichenden Kraftstoffdruck zur
Betätigung eines im Regler-Rotorkolben 31 vorgesehenen Pendelkolbens über
den vollen, zulässigen Hub bei allen Motordrehzahlen aufrechterhält. Eine genaue
Drucksteuerung, durch den Regler 27 ist nicht erforderlich, da durch eine
Erhöhung, des Kraftstoffdruckes, der über den zur Bewegung des Kolbens längs des
vollen Hubes bei maximaler Motordrehzahl erforderlichen Mindestwert hinaus auf den
hydraulisch betätigten Pendelkolben 30 wirkt, keine erhöhte Kraftstoffzufuhr
zu den Einspritzpumpen 32 möglich ist.
Der Kraftstoff, der
nicht an dem Regler 27 vorbeigeleitet wird, gelangt durch eine Leitung
33, ein Absperrveritil 34 und eine Zweigleitung 35 zu den Speiseöffnungen
36 und 37 am Regler-Rotorkolben 31, der mit Kurbelwellendrehzahl
umläuft. Das Ab-
sperrventil 34 kann entweder ein von Hand oder ein elektromagnetisch
betätigtes Ventil sein.
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Verteilung der hydraulischen Kraft auf die Meß vorrichtung
und Verteilung des Kraftstoffes auf die Brennkammer (F i g. 1 und 2)
- Der Rotorkolben 31 führt Kraftstoff unter Druck zuerst einer Meßkammer
38 am einen Ende des Pendelkolbens 30 und dann einer Meßkammer 40
an dessen anderem Ende zu, während das entgegengesetzte Ende des Kolbens
30 abwechselnd an verschiedene Einspritzpumpen 32 (die nicht alle
gezeigt sind) in bestimmter zeitlicher Folge angeschlossen wird. Ein Arbeitskreislauf
des Rotorkolbens 31 und des Pendelkolbens 30 zeigt dies deutlich.
In F i g. 1
ist eine Rotoröffnung 41 im Rotorkolben 31 in Dekkung mit
der öffnung 36 gebracht, so daß Kraftstoff unter Druck in die Meßkammer
38 gelangen kann, die zwischen einer festen Endwanduno, 42 und einem Ende
des Pendelkolbens 30, der in der Bohrung 43 gleitet, ausgebildet ist. Gleichzeitig
stimmt die Öff-
nung 36 mit der Rotoröffnung 41 überein, und eine Rotoröffnung
44 ist in übereinstimmung mit einer Auslaßöffnung 45 gebracht, die in eine Leitung
46 führt. Eine Ringnut 47 im Rotorkolben 31 ist mit der Leitung 46 über eine
öffnung 48 und ebenfalls mit einer öffnung 50 über einen inneren Durchflußweg
51 (ggestrichelt dargestellt) und die Auslaßöffnung 52,
die als Verteileröffnung
dient, verbunden. Die Auslaßöffnuno, 50 führt zur Einspritzpumpe
32 über eine Leitunor 53. Wenn somit die Rotoröffnung 41 mit der Drucköffnung
36 und die Rotoröffnung 44 mit der Auslaßöffnung 45 ausgerichtet ist, bewegt
der Kraftstoff in der Kammer 38 den Pendelkolben 30 nach rechts -egen
einen festen Anschlag 54 und verschiebt den Kraftstoff in der Kammer 40 durch die
Leitung 46, die Rotorringnut 47, den Rotordurchflußweg 51
und die Leitung
53 in eine Kraftstoffaufnahmekammer 49 in der mechanisch betätigten Einspritzpumpe
32. Die Einspritzpumpen 32 weisen alle Kraftstoffrückführleitungen
39 auf, um überschüssigen Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 20 zurückzuführen.
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In F i g. 2 ist der Rotorkolben 31 um 180' gedreht
dargestellt. Aus dieser Darstellung geht hervor, wie der Pendelkolben
30 in entgegengesetzter Richtung bewegt wird, um Kraftstoff in die andere
Einspritzpumpe 32 (nicht dargestellt) zu fördern. Nunmehr stimmt die Rotoröffnuna
44 mit der Drucköffnung 37 und die Rotoröffnung 41 mit einer Auslaßöffnung
55 überein, während die Verteileröffnung 52
mit einer Auslaßöffnung
56 in Deckung kommt, so daß die Kammer 40 mit dem unter Druck stehenden Kraftstoff
verbunden wird und die Kammer 38 über eine Leitung 57 mit der Brenstoffaufnahmekammer
49 einer zweiten Einspritzpumpe in Verbindung kommt und daß ferner der Brennstoff
in der Kammer 38 in die den Kraftstoff aufnehmende Kammer der zweiten Einspritzpumpe
gepumpt wird.
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Die Kraftstoffzumeßeinrichtung nach den- F i g. 1
und 2 mit
zwei Einspritzpumpen, von denen nur eine gezeigt ist, und mit dem Rotorkolben
31, der mit Kurbelwellendrehzahl umläuft, gibt zwei abgemessene Kräftstoffladungen
je Umdrehung des Rotors 31
ab. Diese Kombination zweier Verteileröffnungen
an einem Rotor, der mit Motorendrehzahl umläuft, speist genau die richtige Brennstoffmenge
in einen Zweizylinder-Zweitaktmotor ein. Es ist ferner einfach möglich, diesen Rotorkolben
31 für einen Vierzylinder-Viertaktmotor zu verwenden, bei dem vier mechanisch
betätigte Einspritzpumpen verwendet werden. Dann jedoch müssen zwei Einspritzpumpen
paarweise geschaltet werden, wie in Verbindung mit F i g. 3 erläutert.
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Eine vereinfachte Vorrichtung (F i g. 3)
Wenn die Kraftstofförderanlage
bei einem Zweizylinder-Zweitaktmotor verwendet werden soll, kann der Rotorkolben
31 in der in F i g. 3 dargestellten vereinfachten Ausführungsform
ausgeführt werden. Bei maximal zwei Einspritzpumpen und bei einem mit Kurbelwellendrehzahl
umlaufenden Rotor bleiben die Auslaßöffnungen 45 und 55 dauernd mit einer
Leitung 60 verbunden, die zu zwei paarweisen Einspritzpumpen 32, 32
a führt, wobei eine Abgabeöffnung 59 in der Nähe der Kraftstoffaufnahmekammer
49 in einer der paarweisen Einspritzpumpen 32
abgeschaltet wird, wenn die
öffnung 59 in der anderen Einspritzpumpe 32a in die Kraftstoffaufnahmekammer
49 geöffnet ist. Die Rotorleitung 51, die Verteileröffnung 52 und
der Pumpenauslaß 57 sind somit hier weggelassen. Durch Verringerung der Drehzahl
des Rotors 31 auf die halbe Drehzahl des Motors kann diese Bauweise nach
F i g. 3 für einen Einzylinder-Zweitaktmotor oder einen Zweizylinder-Viertaktmotor
und zwei parallelgeschaltete Einspritzpumpen verwendet werden' Die Wirkungsweise
des Pendelkolbens 30 mit den Zuführ- und Auslaßöffnunäen ist gegenüber der
Anordnung nach den F i g. 1 und 2 unverändert; d. h., es werden pro
vollständige Umdrehung des Rotors 31 zwei Kraftstofffüllungen gepumpt, unabhängig
vom Verhältnis der Rotordrehzahl zur Motordrehzahl und unabhängig davon, ob die
Einspritzpumpen paarweise geschaltet sind oder nicht.
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Bestimmung des Volumens der Kraftstoffüllung, die in -die Einspritzpumpen
abgegeben wird (Fig.1 bis 3)
Das maximale Volumen der geförderten Kraftstofffüllung
wird durch den Hub des Pendelkolbens 30
bestimmt. Durch Vergrößerung des Hubes
wird die o, förderte Kraftstuffinenge vergrößert. Ein Betrieb ge C mit teilweisein
Durchsatz wird in Verbindung mit F i a. 4 erläutert. In den F i a,-
1 bis 3 wird der Pendelkolben 30 zwischen dem Anschlag 42,
der die Endwandung der Bohrung 43 im Rotorkolben 31 bildet, und dem Anschlag
54 am einen Ende eines Zapfens, der dauernd im Rotor31 eingesetzt bleibt, so daß
er die Endwandung der Kammer40 bildet, hin- und herbewegt. Zur Änderung des maximalen
Hubes des Pendelkolbens 30 ist es lediglich erforderlich, den Abstand zwischen
dem Anschlag 54 und einem Einstellwiderlager 62 am Ende des Rotors zu verändern;
damit läßt sich die maximale Abgabe des Motors einstellen. Diese Änderung in der
Länge, die durch Änderung der Länge des Ansatzes des Anschlages g 54 am Zapfen 61
erreicht wird, kann nur bei der Herstellung der Pumpe vorgenommen werden, so daß
jede Verfälschung in Verbindung mit der maximalen
Kraftstoffabgabe
in die Einspritzpumpen verhindert wird. Für eine Reihe von Motoren, bei denen die
gleiche Rotorkonstruktion erforderlich ist, können identische Rotorkolben
31 und Pendelkolben 30
verwendet werden. Es braucht nur der Zapfen
61
anders ausgebildet zu werden. Diese Austauschbar-.,t eine wesentliche Kostenersparnis
keit der Teile bring bei der Herstellung der Pumpe.
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Verfahren zum Regeln der Kraftstoffmenge für Leerlauf- und bei überdrehzahl
(Fig. 1 und 4) Auf dem Rotorkolben 31 sind Fliehgewichte
63
angebracht, die den Kolben bei höher werdender Motordrehzahl mit wachsender
Kraft nach rechts drücken (Fig. 1 bis 5). Zwei Federn, nämlich eine
Leerlaufsteuerfeder 64 und eine Maximaldrehzahlsteuerfeder 65, die zwischen
dem Zapfen 61 am Ende des Rotors 31 und einem Hebel 66 angeordnet
ist, welcher an einer von Hand betätigten Welle 67
befestigt ist und gleitend
in Berührung mit einer hinteren Federführung 68 kommt, gleichen die Kraft
aus, die das Reglergewicht nach rechts ausübt. Bei jeder axialen Stellung des Rotorkolbens
31 bewegt sich der Pendelkolben 30 zwischen festen Endanschlägen 42
und 54 hin und her und gibt eine Kraftstoffällung für Vollast an die Auslaßöffnungen
45 und 55 ab. Eine Kraftstoffmenge, die unter einer maximalen Füllabgabe
liegt, wird dadurch erreicht, daß je überschüssige Menge auf die Saugseite
der Pumpe24 zurückgeführt wird. So muß bei Motorleerlaufdrehzahl der größte Teil
der Füllung rückgeführt werden. Bei Vollast (bei geringer Drosselung) wird kein
Kraftstoff rückgeführt. Bei überdrehzahl wird die gesamte Füllung auf die SaugSeite
der Pumpe 24 zurückgeleitet. Der Prozentsatz der Kraftstoffüllung, der rückgeführt
wird, wird durch die axiale Stellung des Rotorkolbens 31 bestimmt, und diese
axiale Stellung ist eine Funktion der Stellung des Hebels 66 und der von
der Drehzahl abhängigen Kraft der Fliehgewichte 63, die den durch den Drosselnocken
am Hebel 66 geänderten Kräften der Federn 64 und 65 entgegenwirken.
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In F i g. 1 ist die Welle 67 in der Stellung für volle
Fördermenge gezeigt, und der Rotorkolben 31 ist so dargestellt, daß die gesamte
Füllung, die von dem Pendelkolben 30 gefördert wird, in eine Einspritzpumpe
geleitet wird. In F i g. 4 ist die Welle 67 in der geschlossenen Stellung
gezeigt, und der Rotorkolben 31 ist in axialer Richtung dort eingestellt,
wo eine Steuerkante 70 am rechten Rand der Nut 47 (F i g. 1 bis
5) eine überlauföffnung 71, die in eine Leitung 72 führt, abdeckt.
Die Leitung 72 fährt den übergelaufenen Kraftstoff zurück in die Leitungen
28 und 23 und von da zur SaugSeite der Pumpe 24.
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Während des Leerlaufzyklus des Motors gleicht die schwache Feder 64,
die in der Führung 73 aufigenommen ist, die entgegenwirkende Kraft der Fliehgewichte
63 aus. Für eine bestimmte Leerlauffederkraft bestimmt sich die Drehzahl
des Motors durch die axiale Stellung der Steuerkante 70. Wenn die Motordrehzahl
wächst, verschieben die Fliehgewichte 63
den Rotor 31 nach rechts und
bewirken, daß die Steuerkante 70 die Öffnung 71 entsprechend freigibt.
Es wird dann weniger Kraftstoff in die Einspritzpumpen 32 geführt, da mehr
Kraftstoff zurückgeführt wird. Damit fällt die Motordrehzahl. Die Fläche der Überlauföffnung
wird dann wiederum verringert, und die Motordrehzahl nimmt wieder zu. Der Rotorkolben
31 erreicht rasch einen Gleichgewichtszustand, und der Motor läuft bei etwa
konstanter Drehzahl im Leerlauf.
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Um beispielsweise die Leerlaufdrehzahl zu erhöhen, wird die
Stellung einer Einstellschraube 74, die die Winkelbewegung der Welle 67 in
einer Richtung begrenzt, so geändert, daß der Hebel 66 die Führung
68 etwas nach links bewegen kann. Bei geringer Motordrehzahl ist die relativ
starke Feder 65 kaum zusammengedrückt und dient nur als Zwischenstück. Der
Hebel 66, der über die Führung 68, die Feder 65
und einen Leerlauffederanschlag
75 wirkt, steuert direkt die Belastung der Leerlauffeder 64. Wird nun auf
die Feder 64 eine größere Kraft ausgeübt, wird der Rotorkolben 31 nach links
oedrückt und verringert die überlaufmenge in die Pumpensaugseite. Damit wächst die
Motordrehzahl, und die Fliehgewichte 63 verstellten den Rotorkolben
31 verhältnismäßig rasch in einen neuen Gleichgewichtszustand, der etwas
gegenüber der früheren Stellung, also vor der Einstellung, nach links verschoben
ist. Die endgültige Größe der Rotorverschiebun- nach links ist etwas kleiner als
die Verschiebung der durch Hebel betätig ten Führung 68, da die größere Reglerkraft
bei höherer Drehzahl die Feder 64 etwas mehr zusammendrückt als bei niedriger Leerlaufdrehzahl.
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Wenn der Motor im Schiebebetrieb läuft, wie z. B. in dem Fall, in
dem eine Fahrzeug bergab fährt, wird die gesamte Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzpumpen
32 gesperrt, indem auch die Leerlauffüllung auf die Saugseite der Pumpe 24
zurückgeführt wird. Steht die Welle 67 in ihrer Leerlaufstellung, ist die
Kraft des Reglers groß genug, um den Rotor 31 so einzustellen, daß er die
gesamte Kraftstoffüllung durch die öffnung 71 zurückführt, wenn der Motor
im Schiebebetrieb oberhalb Leerlaufdrehzahl läuft.
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Wird die Welle 67 von dem Leerlaufdrehzahlanschlag 74 weggedreht
oder überschreitet der Motor eine hohe Leerlaufdrehzahl, wird die schwache Feder
64 zusammengedrückt, und die vordere Führung 73
liegt am Leerlauffederanschlag
75 an. Die Feder 64 beeinflußt dann die Motordrehzahl nicht mehr. Eine Drehung
der Welle 67 bewirkt die Einstellung des Rotors 31 weiter nach links
in genau der gleichen Weise, wie dies für die Einstellung der Leerlaufdrehzahl beschrieben
worden ist. Während im Leerlaufdrehzahlbereich die Feder 65 ihre volle freie
Länge einnimmt, beginnt sie sich zu verkürzen, sobald die Motordrehzahl auf eine
normale Betriebsdrehzahl vergrößert wird. Da bei Leerlauf keine meßbare Einfederung
der Feder 65 vorhanden war, wird sie direkt proportional zu der Druckkraft
zusammengedrückt. Diese Kraft, die durch die Fliehgewichte 63 auf das Ende
des Rotors 31 ausgeübt wird, nimmt proportional dem Quadrat der Motordrühzahl
zu. Um einen überlauf bei der maximalen Nenndrehzahl bei voller Belastung des Motors
zu vermeiden, muß die Verschiebung des Hebels 66 so groß sein, daß die Steuerkante
70 am Rotorkolben 31 die öffnung 71 nicht freigibt, auch wenn
die Kraft der Fliehgewichte die Wirkung dieser Bewegung um den Betrag der Zusammendrückung
der Feder 65 verringert hat.
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Die maximale Drehzahl des Motors wird durch die Stärke der Feder
65 und durch eine zweite Einstellschraube 76 bestimmt. Die Schraube
76 ergibt eine Feineinstellung über einen sehr engen Drehzahlbereich. Wenn
die Drossel in der voll geöffneten,
Stellung steht und der Motor
auf Grund der Abnahme der Belastung schneller zulaufen beginnt, überwindet die Reglerkraft
die vorgegebene maximale Federkraft und verschiebt den Rotorkolben 31 in
der Weise, daß die überlauföffnung 71 freigegeben wird und die Kraftstoffüllung
in Ä13hängigkeit von der Motorbelastun- umgeleit t wird, so daß der Motor die
CD , e maximale Regeldrehzahl beibehält. Wenn die Belastung weiter
abnimmt, wird mehr Kraftstoff räckgeführt.
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Verfahren der Brennstoffverteilung mit Hilfe eines Verteilerrotors,
der synchron mit dem Rotorkolben arbeitet (F i g. 5 und 6)
In den F
i g. 5 und 6 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffzumeßeinrichtung
nach den Fi '-. 1 bis 4 dargestellt, wobei die Anlage für beliebige mehrzylindrige
Dieselmotoren anwendbar ist, die mechanisch betätigte Einspritzpumpen verwenden.
Der Rotorkolben31 läuft nun mit einem Mehrfachen der Motordrehzahl um, und der Pendelkolben
30 pumpt Kraftstoff in einen Verteilerrotor 80, der diesen Kräftstoff
in die Einspritzpumpen in bestimmter zeitlicher Folge verteilt. Der Rotor
80 ist innerhalb eines Gehäuses 81 angeordnet und läuft mit Kurbelwellendrehzahl
für einen Zweitaktmotor und mit halber Kurbelwellendrehzahl für einen Viertaktmotor
um. Die Drehzahl des Rotorkolbens 31 ist jedoch eine Funktion der Anzahl
der Motorzylinder zusätzlich zu der Taktzahl. Dieses Verhältnis wird durch die Zahnräder
78 und 79 festgelegt. Beispielsweise erfordert ein Sechszylinder-Viertaktmotor
drei Kraftstoffüllungen pro Motorumdrehung. Der Rotorkolben 31, der zwei
Füllungen je Umdrehung abgibt, muß deshalb mit der eineinhalbfachen Motordrehzahl
umlaufen, damit er drei Füllungen pro Kurbelwellendrehung abgeben kann. Die Kraftstoffüllung
wird entweder von der Kammer 38 oder der Kammer 40 durch die Leitung
60 in eine Ringnut 82 am Rotor 80 gepumpt. Sie gelangt dann
nach oben durch einen Rotordurchflußweg 83, der zu einer Verteileröffnung
84 führt, welche mit einer der radialen Abgabeöffnungen 85 übereinstimmt,
und gelangt dann in eine Auslaßleitung 86, die zu einer Einspritzpumpe 3i
führt. Dann dreht sich der Rotorkolben 31 um 180'
und der Verteilerrotor
80 um 60', wobei die öffnung 84 mit einer anderen öffnung
87, dann mit einer öffnung 88, mit einer öffnung 89, mit einer
Öffnung 90 und schließlich mit einer öffnung 91 zusammenwirkt. In
einer vollen Umdrehung des Verteilerrotors 80 wird eine Kraftstoffüllung
jeder der sechs Einspritzpumpen in der festgelegten Zündfolge zugeführt, z. B.
1-5-3-6-2-4 nach F i g. 6.
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Die Anlage mit dem Pendelkolben in einem Gehäuse getrennt von dem
Rotorkolben (F i g. 7)
Während der Pendelkolben 30 in den F i
g. 1 bis 5
zwischen festen Anschlägen innerhalb des Rotorkolbens
31 arbeitet, braucht der Rotor 31 den Pendelkolben 30 nicht
notwendigerweise zu enthalten. Durch zusätzliche öffnungen im Gehäuse und im Rotor
kann der Pendelkolben 30 auch in dem Gehäuse in der Nähe des Rotors angeordnet
sein.
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In F i o,. 7 wird Kraftstoff unter Druck durch die Leituno,
35 in die Kammer 40 über eine schräge Leitung 100 in einem Kolbenrotor
101 geführt, der die öffnung 37 mit einer öffnung 102 am einen Ende
einer Zweig gleitung103 C verbindet. Gleichzeitig verbindet eine andere schräge
Rotorleitung104 eine Öffnung105 mit einer öffnung106. Die Kraftstofffüllung wird
dann von der Kammer38 durch eine zweite Zweigleitung107, die Rotorleitung104, eine
dritte Zweigleitung 108 und an eine öffnung 110 gepumpt, die in die
Ringnut 47 am Kolbenrotor 101
führt. Der Kraftstoff wird dann weiter in eine
Einspritzpumpe über die Leitung 60 geführt, ähnlich wie bereits weiter oben
ausgeführt. Die Stellung der Steuerkante 70, die die Öffnung 71 beherrscht,
bestimmt die Menge der Füllung, die überläuft und auf die Saugseite der Pumpe 24
durch die Leitung 72
zurückgeführt wird. Wenn der Rotor 101 um 180#'
gedreht wird, verbindet die schräge Leitung 104 eine Öffnung 111 der Leitung
107 mit der öffnung 36,
und die schräge Leitung 100 stellt eine
Verbindung zwischen einer öffnung 112 der Leitung 103 und einer öffnung
113 der Leitung 108 her. Der Pendelkolben 30 wird dann nach
rechts mit Hilfe des unter Druck stehenden Kraftstoffes, der in die Kammer
38
eintritt, gedrückt, und der Kraftstoff in der Kammer 40 wird über die neuverbundenen
Leitungen 103,
100, 108 und 60 in eine Einspritzpumpe gepumpt.
Verhinderung zu hoher Kraftstoffzuführung bei plötzlicher Verdrehung der Welle auf
Maximalsteflung (Fig- 5)
Wenn die Welle67 plötzlich von einer Stellung, die
einer geringen Belastung und einer niedrigen Motordrehzahl entspricht, in eine Stellung
für volle Fördermenge gedreht wird, kann in manchen Fällen erwünscht sein, einen
Steuervorgang einzuschalten, um eine kurzzeitige zu hohe Kraftstoffzuführung und/
oder überlastung der Maschine zu verhindern. Diese Steuerung wird durch Hinzufügen
einer kleinen überlauföffnung 92 und einer Verbindungsleitung 93
erreicht,
die in die Rückführleitung 72 führt, wie in F i g. 5 gezeigt. Wenn
die Welle 67 rasch bei geringer Motordrehzahl im Uhrzeigersinn verschwenkt
wird, wird normalerweise der Rotorkolben 31 nach links verschoben, wobei
die Steuerkante 70 die Öff-
nung 71 vollständig abdeckt, so
daß die maximale Kraftstoffüllung sofort zu den Einspritzpumpen gefördert wird.
Die Reglerfliehgewichte 63 haben in den unteren Drehzahlbereichen nicht genügend
Kraft, um dieses vollständige Abschalten der überlauföffnung 71 zu verhindern.
Mit Hilfe der überlauföffnung 92
kann jedoch eine derartige kurzzeitige überlast-C
im
bedingung nicht auftreten. Wenn eine plötzliche Verschiebung. eintritt,
gibt eine linke Steuerkante 94 der Rotornut 47 die Öffnung 92 frei und führt
einen Teil der Füllung zurück. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, bewirkt die größere
Reglerkraft, daß die Steuerkante 94 allmählich die öffnun- 92 sperrt und
mehr Kraftstoffüllung in die Einspritzpumpen gelangen läßt. Wenn die öffnun
'g 92 dann vollständig gesperrt ist, hat die Drehzahl des Motors einen Wert
erreicht, bei dem eine maximale Kraftstoffüllung keine überlastung bewirkt. Wenn
der Motor in höheren Drehzahlbereichen arbeitet und die Welle 67
plötzlich
in ihre maximale Stellung gedreht wird, gibt das Widerlager 94 die öffnung
92 nie frei, da die Reglerkraft groß genug ist, um eine derartige große Verschiebung
des Rotorkolbens 31 nach links zu verhindern. Dies ist deshalb zulässig,
weil der Motor nunmehr die maximale Kraftstoffüllung aufnehmen kann, ohne daß er
überlastet wird. Wenn der Bedienende
die Welle 67 allmählich
verschwenkt, ist die überlauföffnung 92 auch bei niedrigen Motordrehzahlen
nicht frei.