-
Vom Verdichtungsdruck im Zylinder einer Brennkraftmaschine betätigte
Kraftstoffeinspritzpumpe Die Erfindung betrifft eine vom Verdichtungsdruck im Zylinder
einer Brennkraftmaschine betätigte Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem mit dem Kraftstoffkolben
verbundenen Gaskolben mit Rückholfeder und einem in gleicher Richtung wie die Federkraft
wirksamen Gaskolben-Gaszylinder-Teil, der mit dem Brennkraftmaschinenzylinder durch
eine Leitung verbunden ist, wobei zur Einleitung des Einspritzhubes diese Leitung
vom Brennkraftmaschinenkolben abgesperrt und der Gaszylinderteil vom Gasdruck entlastet
wird.
-
Es sind bereits vom Verdichtungsdruck angetriebene Kraftstoffeinspritzpumpen
mit pneumatischen Entlastungssystemen bekannt, wobei das pneumatische Arbeitsmittel
dem Verdichtungsraum des Motorzylinders über eine abzweigende Leitung entnommen
wird. Auf diese Weise wird ein Gaskolben, der mit dem Kraftstoffpumpenkolben fest
verbunden ist, beidseitig mit Verdichtungsluft beaufschlagt, wobei die untere Gaskolbenseite
direkt dem Verdichtungsdruck, die obere Gaskolbenseite über die abzweigende Leitung
diesem Druck ausgesetzt ist. Die abzweigende Leitung wird kurz vor dem Einspritzzeitpunkt
vom Motorkolben abgeschlossen, so daß der Druck auf die obere Gaskolbenseite konstant
bleibt, während die untere Gaskolbenseite vom ansteigenden Verdichtungsdruck weiterhin
beaufschlagt wird.
-
Bei einem bekannten, in dieser Art ausgeführten System sind die beiden
Gaskolbenseiten im Durchmesser gleich groß ausgeführt. Der Raum über dem Gaskolben
wird beim weiteren Aufwärtshub des Motorkolbens entlastet, indem ein Kanal im Motorkolben
mit der abzweigenden Leitung zur Deckung kommt und damit eine Verbindung zum drucklosen
Innenraum des Motorkolbens hergestellt ist. Es ist bei diesem System nachteilig,
daß bei höheren Motordrehzahlen die den Gaskolben bis zum Einspritzzeitpunkt belastende
Gegenkraft nur bei Verwendung einer starken Rückholfeder erreicht werden kann. Da
nämlich die obere Gaskolbenseite zwar im Durchmesser gleich groß, in ihrer Fläche
aber um die Fläche des Kraftstoffpumpenkolbens kleiner ist und in der abzweigenden
Leitung ein mit der Drehzahl ansteigender Druckverlust eintritt, kann die Differenz
in der Druckkraft nur durch eine stärkere Rückholfeder ausgeglichen werden, wenn
der bewegliche Pumpenteil bis kurz vor dem Einspritzzeitpunkt in Ruhe verharren
soll. Der Druckverlust in der abzweigenden Leitung wird ferner dadurch begünstigt,
daß auch die Entlastung des oberen Raumes über dieselbe abzweigende Leitung erfolgt,
also in dieser Leitung ein wechselsinniges Strömen des pneumatischen Arbeitsmittels
stattfindet. Die Rückholfeder muß demnach bedeutend stärker bemessen sein, als -
es für das Rückführen des beweglichen Pumpenteiles bei drucklosem Motorzylinder
erforderlich wäre. Die Notwendigkeit einer starken Rückholfeder steht aber im Widerspruch
zu einer guten, möglichst vollständigen Entlastung des beweglichen Pumpenteiles
ab Einspritzzeitpunkt, so daß dieses System für höhere Motordrehzahlen nicht verwendbar
ist. Bei dem beschriebenen System ist es ferner nachteilig, daß durch die Verbindung
der abzweigenden Leitung mit dem drucklosen Innenraum des Motorkolbens und damit
mit dem Kurbelgehäuse bei der Druckentlastung ein Leckbrennstoffnebel von der Einspritzpumpe
in das Kurbelgehäuse mitgerissen wird und dort eine Schmierölverdünnung zur Folge
hat.
-
Bei einem weiteren bekannten System dieser Art ist die obere Gaskolbenseite
im Durchmesser größer ausgeführt als die untere. Dadurch wird auch bei einem Druckverlust
in der abzweigenden Leitung eine genügend große Druckkraft auf die obere Gaskolbenseite
erreicht. Bei diesem System findet aber keine Entlastung des oberen Raumes statt,
und der Pumpenhub wird nach Abschluß der abzweigenden Leitung mittels des Motorkolbens
durch den ansteigenden Druck im Verdichtungsraum eingeleitet, wobei der Druck im
Raum über dem Gaskolben zunächst konstant bleibt und dann noch stärker ansteigt.
Das System ist wegen der fehlenden Entlastungswirkung für höhere Drehzahlen nicht
geeignet.
-
Neben den Einspritzpumpen mit pneumatischem Entlastungssystem sind
auch solche mit hydraulischem
Entlastungssystem bekannt. Bei diesem
ist über dem Gaskolben eine mit Flüssigkeit gefüllte Kammer angeordnet, die von
der Pumpenbewegung aufgesteuert wird, nachdem zum Einsetzen der Pumpenbewegung ein
Teil der Flüssigkeit aus der Kammer über Drosselventile und Kanäle abgeströmt ist.
Die pneumatischen Systeme haben gegenüber den hydraulischen den Vorteil, daß das
pneumatische Arbeitsmittel kompressibel und eine teilweise Entnahme des Arbeitsmittels
zum Zweck der ersten Pumpenbewegung nicht erforderlich ist. Dadurch werden federbelastete
Drosselventile entbehrlich, und es entfallen auch die Einlaßventile und die sonstigen
Einrichtungen, die für die Wiederauffüllung der mit Flüssigkeit gefüllten Kammer
erforderlich sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer vom Verdichtungsdruck
angetriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe mit pneumatischem Entlastungssystem die Entlastungswirkung
gegenüber den bekannten Systemen zu verstärken und damit den Anwendungsbereich derartiger
Pumpen im Hinblick auf den schnellaufenden Motor zu erweitern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gaskolben-Gaszylinder-Teil
in an sich bekannter Weise eine größere Druckangriffsfläche aufweist als die die
Einspritzung erzeugende Druckangriffsfläche des Gaskolbens und daß die Entlastung
durch in dem Gaskolbenteil und dem Gaszylinderteil vorgesehene Kanäle gesteuert
wird, die derart angeordnet sind, daß sie erst nach einem bestimmten Vorhub des
Gaskolbens gegen das im Gaszylinderteil eingeschlossene gasförmige Mittel aufgesteuert
werden.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Pumpenquerschnitt kurz vor dem Einspritzbeginn, F i g, 2
einen solchen am Ende der Einspritzung. In einem Pumpengehäuse 1, welches in den
Zylinderkopf der Maschine eingeschraubt wird, ist ein Gaskolben 2 gelagert. Im Gaskolben
2 ist eine offene Einspritzdüse 3, welche jedoch auch durch eine geschlossene Einspritzdüse
ersetzt werden kann, zentrisch angeordnet. Im oberen Teil des Gaskolbens 2 ist ein
Kraftstoffpumpenkolben 4 eingeschraubt, wobei zugleich mit dieser Einschraubung
ein. Düsenkörper 5 und ein Rückschlagventil 6 fest angeordnet sind. In einem mit
dem Pumpengehäuse 1 verschraubten Pumpendeckel 7 ist eine Laufbüchse 8 gelagert.
Diese ist über ein Gewinde und einem Schwenkhebel 9 axial verschiebbar. In die Laufbüchse
8 ragt von oben ein Gegenbolzen 10, welcher über eine Verschlußkappe 11 mit dem
Pumpendeckel 7 fest verbunden ist. Die Versehlußkappe 11 hat eine für die Bewegung
des Schwenkhebels 9 entsprechend große Aussparung. Der aus Gaskolben 2 und Pumpenkolben
4 bestehende bewegliche Pumpenteil wird durch eine Feder 12 in seine untere Anschlagstellung
gedrückt, wobei zur Dämpfung des Anschlages ein aus Kunststoffen oder weichem Metall
bestehender Ring 13 in das Pumpengehäuse 1 eingelegt ist.
-
In dieser Stellung schließt die dem Zylinderraum zugewandte Gaskolbenseite
mit den Konturen des Zylinderdeckels ab. Die Feder 12 ist nur so stark, daß sie
in den Arbeitstakten Auspuffen-Ansaugen oder Auspuffen-Spülen, d. h. bei drucklosem
Zylinderraum, den beweglichen Pumpenteil genügend schnell in die untere Anschlagstellung
zurückbewegen kann. Im Verdichtungshub wird der Druckraum 14 über die Bohrungen
15, 16 und die Leitung 17 mit der Verdichtungsluft beaufschlagt. Infolge der größeren
oberen Gaskolbenfläche und der Wirkung der Feder 12 verharrt der bewegliche Pumpenteil
während des Verdichtungshubes in seiner unteren Stellung. Dabei ist der Druckraum
18, dem der Brennstoff über den Raum 19 und die in der Laufbüchse 8 befindliche
Bohrung 20 drucklos zufließt, vollkommen mit Brennstoff gefüllt. Gegen Ende des
Verdichtungshubes schließt kurz vor dem gewünschten Einspritzbeginn der Arbeitskolben
den Kanal 16 ab. Infolge des dadurch im Druckraum 14 konstant bleibenden
Druckes beginnt bei weiterer Verdichtung durch den Arbeitskolben der bewegliche
Pumpenteil eine Hubbewegung. Nach kurzem Hubweg kommen im Gaskolben 2 befindliche
Kanäle 21, welche in eine Ringnut 22 einmünden, mit im Gehäuse
1 angeordneten Entlastungsschlitzen 23 für einen Teil des weiteren Pumpenhubes
zur Deckung. Hiermit wird der Druckraum 14 entlastet, womit unter der Wirkung des
stark ansteigenden Verdichtungsdruckes im Zylinderraum eine hohe Beschleunigung
des Gas- und Pumpenkolbens erreicht wird. Die Einspritzung beginnt beim Hochgang
des Pumpenkolbens 4 in dem Augenblick, in welchem die Laufbüchsenbohrung
20 von demselben abgesperrt wird. Die Hubbewegung ist nach oben dadurch begrenzt,
daß die Axialbohrung des Pumpenkolbens 4 von Zapfen des Gegenbolzens 10 abgesperrt
wird. Damit ist der Pumpenhub unter puffernder Zusammenpressung des restlich eingeschlossenen
Kraftstoffes beendet. Die Einspritzmenge ist durch die über den Hebel
9 verstellbare axiale Lage der Laufbüchse 8
regelbar. Gegen Ende der
Hubbewegung von Gas-und Pumpenkolben wird die Bohrung 15 vom Gaskolben 2 abgesperrt.
Damit kann, wenn im beginnenden Arbeitstakt der Arbeitskolben die Bohrung 16 wieder
freigibt, der hohe Arbeitsdruck nicht in den Druckraum 14 übertreten und
die unter Umständen bis dahin betriebene Einspritzung vorzeitig unterbrechen. Die
Rückführung des beweglichen Pumpenteiles in die untere Totlage beginnt unter Wirkung
der Feder 12 erst am Ende des Arbeitstaktes. Dabei dient die Bohrung 24 als Ausgleichsbohrung,
die kurz vor dem unteren Anschlag vom Gaskolben 2
verschlossen wird.
-
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sitzt die erfindungsgemäße Einrichtung
im Zylinderdeckel. Es ist jedoch auch denkbar, daß sie bei Gegenkolben- oder Fieikolbenmaschinen
Verwendung findet. In diesem Fall ist sie an der Zylinderwandung im Bereich des
Brennraumes anzubringen.